Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ cắt đến nhám bề mặt khi phay bằng dao phay đầu cầu trên vật liệu nhôm A7075

- Ý nghĩa thực tiễn: Sử dụng làm cơ sở cho việc lựa chọn chế độ cắt khi phay hợp kim nhôm A 7075 tại các cơ sở sản xuất ở Việt Nam để nâng cao độ chính xác, và chất lượng bề mặt chi tiết

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

-

BÙI THẾ NAM

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ ĐỘ CẮT ĐẾN NHÁM BỀ MẶT KHI PHAY BẰNG DAO PHAY

ĐẦU CẦU TRÊN VẬT LIỆU NHÔM A7075

Chuyên ngành: Công nghệ chế tạo máy

PHẦN MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Trong nhưng năm gần đây, với sự phát triển nhanh chóng của khoa học

kỹ thuật đã thúc đẩy các ngành công nghiệp phát triển góp phần giúp các loại sản phẩm ngày càng hoàn thiện hơn về hình dạng, mẫu mã Việc đó không thể không kể đến sự phát triển công nghệ gia công khuôn mẫu và đặc biệt là các loại khuôn mẫu làm bằng vật liệu nhôm phục vụ trong ngành Dược phẩm, Thực phẩm, Hóa mỹ phẩm, ngành Nhựa

Trong lĩnh vực chế tạo gia công khuôn mẫu, người ta yêu cầu chất lượng sản phẩm ngày càng cao Để nâng cao chất lượng sản phẩm:

Một mặt người ta sử dụng ngày càng nhiều các loại vật liệu có cơ tính tốt, Nhôm hợp kim A7075 là một trong những loại vật liệu đó Với thành phần nhôm và hợp kim chủ yếu: 5.1-6.1%Zn , 1.2-2%Cu, 2.1-2.9%Mg thì đây

là loại vật liệu hợp kim có độ bền cao, chống ăn mòn tốt trong khoảng nhiệt

độ rộng và đặc biệt do có tính nhiệt tốt nên cho chất lượng bề mặt sau gia công, đánh bóng là rất cao Do vậy loại vật liệu này được sử dụng khá rộng rãi và rất thích hợp trong ngành Dược phẩm, các loại khuôn này chiếm phần lớn vì khi làm bằng vật liệu nhôm có ưu điểm là không nhiễm chéo, không gây độc hại, có khối lượng nhẹ, dễ vệ sinh, dễ sử dụng Muốn vậy khi gia công cần yêu cầu cao về độ chính xác kích thước, hình dáng, vị trí tương quan

và đặc biệt là chất lượng bề mặt

Mặt khác bên cạnh chọn vật liệu tốt người ta phải nâng cao chất lượng

bề mặt gia công, giảm thời gian gia công sản phẩm Chất lượng bề mặt và thời gian gia công lại phụ thuộc rất nhiều vào các phương pháp gia công Do đó tác giả đã sử dụng phương pháp gia công phay để đạt được chính xác bề mặt lần cuối mà bỏ qua nguyên công mài Vì vậy việc nghiên cứu điều khiển quá trình cắt khi phay là rất cần thiết

Các vấn đề cần nghiên cứu để điều khiển quá trình phay là rất rộng Tuy nhiên chế độ cắt khi phay là một trong những yếu tố ảnh hưởng quyết định đến

hiệu quả của quá trình phay Từ những phân tích trên thấy rằng đề tài:

“Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ cắt đến nhám bề mặt khi phay bằng dao phay đầu cầu trên vật liệu nhôm A 7075 ”, là rất cần thiết và cấp

2.2 Phương pháp nghiên cứu

Kết hợp giữa lý thuyết và nghiên cứu thực nghiệm, trong đó chủ yếu là nghiên cứu thực nghiệm

3 Đối tượng nghiên cứu

Vật liệu gia công: Hợp kim nhôm A 7075

Máy phay CNC: Mazak SMART 530C

Dao phay đầu cầu: 10 - P18

Phương pháp phay: Phay rãnh

4 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn

- Ý nghĩa thực tiễn: Sử dụng làm cơ sở cho việc lựa chọn chế độ cắt khi phay hợp kim nhôm A 7075 tại các cơ sở sản xuất ở Việt Nam để nâng cao độ chính xác, và chất lượng bề mặt chi tiết gia công

5 Nội dung của luận văn

Kết cấu của luận văn bao gồm ba chương và phần kết luận chung:

Chương 1: Tổng quan về gia công vật liệu nhôm

Chương này được tổng hợp từ các nghiên cứu đã có trước về vật liệu nhôm và các cơ sở lý thuyết về quá trình gia công tạo hình bề mặt

Chương 2: Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt gia công khi

phay bằng dao phay đầu cầu

Nghiên cứu lý thuyết về gia công phay sử dụng dao phay đầu cầu và các yếu tố tác động trong quá trình gia công nhằm nâng cao chất lượng bề mặt sau gia công

Chương 3: Nghiên cứu thực nghiệm và xử lý số liệu

Kết luận chung và thảo luận kết quả

Chương I

TỔNG QUAN VỀ GIA CÔNG VẬT LIỆU NHÔM

1.1 Tổng quan về hợp kim nhôm

Ngày nay nhôm là kim loại rất quan trọng trong đời sống của con người, nhưng về mặt lịch sử nhôm thuộc loại nguyên tố “trẻ” Nhôm được tìm

ra năm 1808, công lao ấy thuộc về Dauy Nhờ các phản ứng hóa học ông đã tách được nguyên tố kim loại nhẹ có màu sáng gọi là Alumin

Bắt đầu rừ những năm 30 của thế kỷ 19 người ta đã sản xuất nhôm trên quy mô công nghiệp bằng phương pháp khoa học, tuy nhiên sản lượng hàng năm rất nhỏ

Từ năm 1854 đến 1890 toàn thế giới sản xuất được khoảng 200 tấn nhôm, vào năm 1890 nhôm được sản xuất bằng phương pháp điện phân dung dịch ôxít nhôm (Al2O3) nóng chảy trong Criolit (Na3AlF6) Chỉ trong vòng chín năm từ năm 1890 đến 1899 thế giới sản xuất được 2800 tấn nhôm Riêng năm 1930 sản lượng đạt tới 270.000 tấn, năm 1968 sản lượng nhôm là 8.386.200 tấn, từ năm 1960 hàng năm sản lượng tăng 15%, những năm gần đây chỉ tăng 5%/năm Ngày nay khi nhịp độ sản xuất tăng lên mạnh hơn, vị trí của vật liệu kim loại này được đưa lên hàng thứ hai sau thép

Hợp kim nhôm đầu tiên ra đời vào năm 1906, đó là hợp kim do Alfred Weinmer tìm ra, hiện nay được phát triển thành các Đura trên cơ sở Al-Cu-

Mg đang được sử dụng rộng rãi

Sản lượng và nhu cầu ứng dụng nhôm so với các kim loại kết cấu khác tăng lên không ngừng

Những ưu điểm chính của nhôm là trọng lượng riêng nhỏ, độ dẫn điện dẫn nhiệt cao, khả năng chống ăn mòn trong nhiều môi trường khá tốt

Độ bền riêng của hợp kim nhôm khoảng 16,5 trong khi đó của thép là 15,4

Vì vậy khi ứng dụng hợp kim nhôm làm vật liệu kết cấu và khuôn mẫu

nó tỏ ra có những ưu điểm lớn, về mặt trữ lượng nhôm nhiều hơn sắt, theo tính toán nhôm chiếm khoảng 8,8% còn sắt chỉ chiếm 5,1% trọng lượng vỏ trái đất

Nhôm là nguyên tố có dạng mạng tinh thể lập phương tâm mặt, có màu sáng bạc, và có những đặc điểm sau :

- Khối lượng riêng nhỏ (2,8 g/cm3) chỉ khoảng 1/3 so với thép Do vậy làm giảm khối lượng kết cấu, chi tiết, được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực hàng không, vận tải…

- Có tính chống mòn nhất định trong khí quyển do luôn có lớp màng ôxít (Al2O3) phủ trên lớp bề mặt có tính bảo vệ cao

- Có tính dẫn điện cao: tính dẫn điện kém hơn vàng bạc đồng

1.2 Phân loại và kí hiệu của hợp kim nhôm

B, Ký hiệu:

Để ký hiệu các hợp kim nhôm người ta thường dùng hệ thống đánh số theo AA (Aluminum Association) của Hoa kỳ bằng xxxx cho loại biến dạng

và xxx.x cho loại đúc, trong đó:

- Số đầu tiên có các ý nghĩa sau

Loại biến dạng Loại đúc

1xxx - nhôm sạch (≥ 99,0%), 1xx.x - nhôm thỏi sạch thương phẩm, 2xxx - Al - Cu, Al - Cu - Mg, 2xx.x - Al - Cu,

3xxx - Al - Mn, 3xx.x - Al - Si - Mg, Al - Si - Cu, 4xxx - Al - Si, 4xx.x - Al - Si,

5xxx - Al - Mg, 5xx.x - Al - Mg,

6xxx - Al - Mg - Si, 6xx.x - không có,

7xxx - Al - Zn - Mg, Al - Zn - Mg - Cu, 7xx.x - Al - Zn,

8xxx - Al - các nguyên tố khác 8xx.x - Al - Sn

Ba số tiếp theo được tra theo bảng trong các tiêu chuẩn cụ thể

Để ký hiệu trạng thái gia công và hóa bền, các nước phương Tây

thường dùng các ký hiệu sau

F: trạng thái phôi thô,

O: ủ và kết tinh lại,

H: hóa bền bằng biến dạng nguội, trong đó

H1x (x từ 1 đến 9): thuần túy biến dạng nguội với mức độ khác nhau,

H2x (x từ 2 đến 9): biến dạng nguội rồi ủ hồi phục,

H3x (x từ 2 đến 9): biến dạng nguội rồi ổn định hóa,

T: hóa bền bằng tôi + hóa già, trong đó

T1: biến dạng nóng, tôi, hóa già tự nhiên,

T3: tôi, biến dạng nguội, hóa già tự nhiên,

T4: tôi, hóa già tự nhiên (giống đoạn đầu và cuối của T3),

T5: biến dạng nóng, tôi, hóa già nhân tạo (hai đoạn đầu giống T1),

T6: tôi, hóa già nhân tạo (đoạn đầu giống T4),

T7: tôi, quá hóa già,

T8: tôi, biến dạng nguội, hóa già nhân tạo (hai đoạn đầu giống T3),

T9: tôi, hóa già nhân tạo, biến dạng nguội (hai đoạn đầu giống T6)

(ngoài ra còn Txx, Txxx, Txxxx)

TCVN 1659-75 có quy định cách ký hiệu hợp kim nhôm được bắt đầu bằng Al và tiếp theo lần lượt từng ký hiệu hóa học của nguyên tố hợp kim cùng chỉ số % của nó, nếu là hợp kim đúc sau cùng có chữ Đ Ví dụ AlCu4Mg là hợp kim nhôm chứa ~4%Cu, ~1%Mg Với nhôm sạch bằng Al

và số chỉ phần trăm của nó, ví dụ Al99, Al99,5

1.3 Quá trình hình thành phoi

1.3.1 Khái niệm và phân loại phoi

Khi dao dịch chuyển các phân tử kim loại lúc đầu bị nén đàn hồi (hình 1.1a), sau đó bị biến dạng dẻo, quá trình biến dạng dẻo tăng dần cho đến khi

bị lực liên kết bên trong của các phân tử chặn lại Ở thời điểm này xảy ra sự xếp lớp của các phần tử phoi và sự trượt của chúng trên mặt phẳng BC (hình 1.1b) Hiện tượng tương tự cũng xảy ra đối với các phần tử tiếp theo từ 1  5 (hình 1.1c)

P a)

b)

P

2 1

Hình 1.1 Sơ đồ quá trình hình thành phoi khi cắt vật liệu dẻo

Biến dạng dẻo xảy ra trong vùng được giới hạn bằng góc , góc này được gọi là góc tác động Góc 1 gọi là góc trượt, còn mặt phẳng BC gọi là mặt phẳng trượt

Quá trình hình thành phoi trên đây xảy ra khi gia công các vật liệu dẻo với chiều sâu cắt lớn và góc cắt  nhỏ

Hình 1.2 là các loại phoi được hình thành trong quá trình gia công các loại vật liệu khác nhau

Phoi dây (hình 1.2a) được hình thành khi gia công vật liệu dẻo với chiều sâu cắt nhỏ, tốc độ cắt và góc trước  lớn [7]

Phoi xếp lớp (hình 1.2b) được hình thành khi gia công các vật liệu dẻo với chiều sâu cắt lớn, tốc độ cắt và góc trước  nhỏ [7]

Phoi vụn (hình 1.2c) được hình thành khi gia công các vật liệu dẻo với chiều sâu cắt lớn, tốc độ cắt và góc trước  nhỏ [7]

Khi gia công các vật liệu giòn (gang) với chiều sâu cắt và góc trước 

lớn thì phoi vụn (hình 1.2d) có hình dạng không giống nhau được hình thành

1 1



a

a L

L K

Hệ số co rút phoi là chỉ tiêu gián tiếp đánh giá cường độ biến dạng dẻo khi cắt kim loại

1 0 0

sin

) cos(

sin

) 90

Trong thực tế, K = 1,5  4

Sử dụng dung dịch trơn nguội cho phép giảm sự co rút của phoi [15]

1.4 Lực cắt gọt

1.4.1 Cơ sở lý thuyết của lực cắt

Trong quá trình cắt, dụng cụ cắt chịu tác dụng của các lực Các lực này tác dụng lên phôi và lưỡi cắt Hình 1.5a là sơ đồ lực tác động lên phôi khi cắt

tự do

Hình 1.5 Sơ đồ tác dụng của lực khi cắt tự do

Mặt trước của dao chịu tác dụng của lực R0, lực R0 là tổng hợp lực pháp tuyến N và lực ma sát của phoi lên mặt trước F0, có nghĩa là: R0 NF0 Mặt sau của dao (gần lưỡi cắt) chịu tác dụng của lực pháp tuyến N’ và lực ma sát lên mặt sau của dao F0’ Tổng của hai lực N’ và F0’ là R1 Vì góc sau  nhỏ và

có độ mòn ở mặt sau của dao, cho nên ta có thể tính lực như trên hình 1.5b, có nghĩa là phương của lực F0’ ngược với phương tốc độ cắt V Để thực hiện được quá trình cắt hoặc để giữ trạng thái cân bằng của dao thì từ ngoài phải

có một lực tác dụng lên dao RR0 R1 (hình 1.5c)

Phân tích lực R tác dụng lên dao ra hai thành phần:

- Thành phần lực Pz theo phương chuyển động chính hoặc theo phương dịch chuyển của dao và ta gọi Pz là lực tiếp tuyến

- Thành phần lực Py theo phương trùng với đường tâm dao và ta gọi Py là lực hướng kính Khi chiếu các lực lên phương của trục y và trục z ta được:

Pz = Ncos + F0sin + F0’

Py = -Nsin + F0cos+ N’

Lực pháp tuyến N có thể xác định theo công thức gần đúng sau đây:

m: số mũ của K (phụ thuộc vào vật liệu gia công)

Ngoài hai thành phần lực Pz và Py còn có thêm thành phần lực Px (lực tác dụng theo phương trục chi tiết)

Tương quan của các thành phần lực này trong điều kiện gia công bình thường

có thể được tính như sau [15]:

Px = (0,2  0,3)Pz

Py = (0,3  0,4)Pz

1.4.2 Ảnh hưởng của dung dịch trơn nguội đến lực cắt

Nhiều nghiên cứu cho thấy sử dụng dung dịch trơn nguội cho phép giảm lực cắt xuống 30%, thậm chí xuống 45% khi cắt ren bằng tarô [15]

Khi sử dụng dung dịch trơn nguội thì lực cắt phải càng giảm rõ rệt nếu vật liệu gia công càng có độ dẻo cao Điều này được giải thích như sau: trong trường hợp này lực ma sát giữa dao và phoi tăng, do đó hiệu quả của việc sử dụng dung dịch trơn nguội càng phải cao [15]

Tuy nhiên, một số nhà nghiên cứu lại khuyên không nên sử dụng dung dịch trơn nguội khi gia công với tốc độ cắt lớn Ví dụ khi gia công thép 10 với tốc độ cắt cao và dùng dung dịch trơn nguội emunxi, lực cắt Pz lớn hơn chút ít

so với trường hợp gia công không có dung dịch trơn nguội [15]

Mặc dù có lời khuyên trên, nhưng trong thực tế sử dụng dung dịch trơn nguội trong mọi trường hợp (kể cả gia công tốc độ cao) vẫn có ưu điểm vì khi

có dung dịch trơn nguội, dụng cụ cắt làm việc êm hơn, tuổi bền dụng cụ cao

hơn, ngoài ra độ chính xác và độ nhám bề mặt cũng được cải thiện đáng kể [15]

1.5 Hiện tượng nhiệt trong quá trình cắt

Hiện tượng nhiệt trong quá trình cắt đóng vai trò rất quan trọng, bởi vì

nó ảnh hưởng đến quá trình tạo phoi, lẹo dao, co rút phoi, lực cắt và cấu trúc lớp bề mặt Ngoài ra, nhiệt cắt còn ảnh hưởng rất lớn đến cường độ mòn và tuổi bền dao [15]

Sự tỏa nhiệt khi cắt là do một công A (kGm) sinh ra trong quá trình hớt phoi Công A được xác định theo công thức:

A = A1 + A2 + A3 (1)

Ở đây:

A1: công sinh ra biến dạng đàn hồi và biến dạng dẻo;

A2: công sinh ra để thắng lực ma sát ở mặt trước của dao;

A3: công sinh ra để thắng lực ma sát ở mặt sau của dao

Mặt khác, công A được tính theo công thức:

A = Pz.L

Ở đây:

Pz: lực cắt tác dụng theo phương tốc độ cắt (kG);

L: quãng đường mà dụng cụ đi qua hay chiều dài cắt (m)

Các công thành phần trong công thức (1) có tỉ lệ như sau: A1 = 55%, A2

= 35%, A3 = 10% Nếu lấy quãng đường mà dụng cụ đi qua trong một phút, ta

F: lực ma sát ở mặt trước của dao (kG);

F1: lực ma sát ở mặt sau của dao (kG);

Thực tế cho thấy, phần lớn công cắt gọt A (hơn 99,5%) sinh ra nhiệt cắt

Vì vậy, lượng nhiệt tỏa ra trong quá trình cắt là [15]:

427

427

V P A

Nhiệt cắt Q được tính bằng kcal/phút

Nhiệt trong quá trình cắt lan tỏa từ điểm có nhiệt độ cao nhất đến điểm

có nhiệt độ thấp nhất Nhiệt trong quá trình cắt chủ yếu tập trung ở phoi và một phần ở dụng cụ Nhiệt do ma sát ở mặt trước và mặt sau sẽ tập trung ở mặt trước III và mặt sau IV, ở phoi II và chi tiết gia công I (hình 1.6) Có một phần nhỏ nhiệt tỏa ra vào môi trường xung quanh

Hình 1.6 Sơ đồ hình thành và lan tỏa nhiệt

Khi biết lượng nhiệt sinh ra trong quá trình cắt lan tỏa giữa phoi, chi tiết gia công và dụng cụ, có thể viết phương trình nhiệt như sau:

Q = Q1 + Q2 + Q3 = Qp + Qd + Qc + Qm

Ở đây:

Q1, Q2, Q3: nhiệt ứng với các công ở công thức 1;

Qp, Qd, Qc, Qm: nhiệt ở phoi, ở dụng cụ, ở chi tiết và ở môi trường xung quanh

Kết quả nghiên cứu thực nghiệm cho thấy khi gia công với tốc độ cắt không lớn (30 ÷ 40 m/phút) tỉ lệ nhiệt như sau: Qp  60  70%; Qd  3%; Qc

 30  40%; Qm  1  2% Khi tốc độ cắt tăng, tỉ lệ nhiệt vào phoi tăng Ví

dụ, khi tốc độ cắt V = 400  500 m/phút, nhiệt vào phoi Qp  97  98%; Qd 

1% Thực nghiệm cũng đã khẳng định rằng tính dẫn nhiệt của chi tiết gia công càng nhỏ thì nhiệt tỏa vào dụng cụ càng lớn [7]

Khi cắt với tốc độ V = 10 m/phút, nhiệt độ lớn nhất trên mặt trước của dao khoảng 5400C, còn trên khoảng cách 0,2 mm của mặt trước nhiệt độ khoảng 4500C Khi tốc độ cắt là V = 200 m/phút nhiệt độ ở các nơi tương ứng

1.6 Sự mài mòn dao

1.6.1 Biểu hiện ngoài của sự mài mòn dao

Do áp lực, nhiệt độ và tốc độ cắt, các bề mặt tiếp xúc của dao trong quá trình sử dụng bị mài mòn Tất cả các loại dụng cụ đều bị mài mòn: theo mặt sau (dạng mài mòn thứ nhất) hoặc theo mặt sau và mặt trước (dạng mòn thứ hai) Cả hai loại mòn này đều tồn tại khi gia công với mọi chế độ cắt được dùng trong sản xuất

Khi mòn theo dạng thứ nhất (hình 1.8a) ở mặt sau của dao tạo thành tiết diện mòn có bề rộng là  Dọc theo lưỡi cắt chính bề rộng của tiết diện mòn nhìn chung rất nhỏ

Về nguyên tắc, bề rộng lớn nhất của tiết diện mòn tồn tại ở mặt sau của dao hoặc ở chỗ chuyển tiếp giữa lưỡi cắt chính và lưỡi cắt phụ (hình 1.9a) Trong một số trường hợp ở điểm của lưỡi cắt chính tương ứng với bề mặt gia công tồn tại mòn cục bộ có hình dạng như cái lưỡi (hình 1.9b)

Hình 1.9 Mòn của dụng cụ cắt dọc theo lưỡi cắt

Khi mòn theo dạng thứ hai thì ngoài mặt sau bị mòn, mặt trước cũng bị mòn (hình 1.8) Mòn mặt trước có hình dạng đặc thù riêng Dưới tác dụng của phoi ở mặt trước của dao tồn tại một vết lõm có bề rộng l và chiều sâu 1

(hình 1.8b) Cạnh ngoài của vết lõm nằm gần song song với lưỡi cắt chính, còn chiều dài b của vết lõm bằng chiều dài làm việc của lưỡi cắt chính Tùy thuộc vào tốc độ cắt và khoảng cách giữa cạnh ngoài vết lõm và lưỡi cắt chính

có thể thay đổi Khi gia công thép với tốc độ cắt thấp và trung bình bằng dao thép gió, lưỡi cắt chính và cạnh ngoài của vết lõm tồn tại khoảng cách f (gọi

là đoạn nối ngang), đoạn này giảm dần theo chiều tăng của diện tích vết lõm Điều này có liên quan đến lẹo dao, lẹo dao giữ cho mặt trước không bị phoi

cọ sát nhiều Khi gia công thép với tốc độ cắt lớn bằng dao hợp kim cứng không tồn tại lẹo dao cho nên cạnh ngoài của vết lõm trùng với mặt sau của dao, do đó mặt trước của dao chỉ tồn tại vết lõm (hình 1.8c)

Dạng mòn của dụng cụ cắt phụ thuộc vào vật liệu gia công, chiều dày cắt

a và tốc độ cắt v Khi gia công các vật liệu dẻo (thép) mòn dao xảy ra theo dạng thứ nhất và dạng thứ hai Khi gia công các vật liệu giòn (gang) mòn dao xảy ra theo dạng thứ nhất nhiều hơn dạng thứ hai [15]

Chiều dày lớp cắt và tốc độ cắt có ảnh hưởng như nhau đến dạng mòn của dụng cụ Khi cắt với chiều dày cắt nhỏ (< 0,1 mm) và tốc độ cắt thấp, dao mòn theo mặt sau (dạng mòn thứ nhất) Khi tăng chiều dày cắt và tốc độ cắt ngoài mặt sau ra, mặt trước của dao cũng bị mòn (dạng mòn thứ hai) Hơn nữa, chiều dày cắt a và tốc độ cắt v càng tăng thì mặt trước càng mòn nhanh hơn mặt sau [15]

Góc trước  và dung dịch trơn nguội có ảnh hưởng không đáng kể đến dạng mòn của dao [15]

1.6.2 Bản chất vật lý của sự mài mòn dao

Mặc dù mài mòn của dụng cụ cắt là chỉ tiêu quan trọng của khả năng làm việc của dụng cụ, nhưng bản chất vật lý của mài mòn vẫn chưa được nghiên cứu sâu do tính phức tạp của quá trình tiếp xúc xảy ra ở mặt trước và mặt sau của dao Có nhiều giả thuyết giải thích bản chất vật lý của sự mài mòn dụng

cụ Theo các giả thuyết này thì các nguyên nhân chính gây ra mòn các bề mặt tiếp xúc của dụng cụ là:

a) Tác động hạt mài do vật liệu gia công gây ra (gọi là mòn hạt mài) b) Tác động qua lại của giữa vật liệu dụng cụ và vật liệu gia công (mòn tiếp xúc)

c) Sự khuyếch tán của vật liệu dụng cụ vào vật liệu gia công (mòn khuyếch tán)

d) Các hiện tượng hóa học xảy ra ở mặt trước và mặt sau của dao (mòn oxy hóa)

Dưới đây ta phân tích từng trường hợp cụ thể:

- Mòn hạt mài: khi có ma sát của phôi với mặt sau và ma sát của phoi với mặt trước của dao, các hạt tinh thể cứng của vật liệu gia công làm xước vật liệu dao và dần dần phá hủy mặt dao Cường độ mòn hạt mài tăng khi lượng xêmentít (HB = 800) trong thép (vật liệu gia công) tăng Lẹo dao có thể làm xước bề mặt dụng cụ nhanh hơn cả vật liệu gia công bởi độ cứng của lẹo dao cao hơn nhiều so với độ cứng của vật liệu gia công Mòn hạt mài của dụng cụ bằng thép dụng cụ và thép gió nhanh hơn so với dụng cụ bằng hợp kim cứng, bởi vì dao hợp kim cứng có độ cứng rất cao

- Mòn tiếp xúc: bề mặt của phoi và mặt trước của dao không phải là các

bề mặt có độ nhẵn bóng tuyệt đối, vì vậy chúng chỉ tiếp xúc với nhau theo các đỉnh nhấp nhô Điều này gây ra áp lực lớn phá vỡ các màng bị oxi hóa, do đó xảy ra hiện tượng hàn nguội giữa vật liệu phoi và bề mặt dụng cụ ở các điểm tiếp xúc thực tế Sự hàn nguội này xảy ra với xác suất lớn hơn khi nhiệt độ cắt cao Khi phoi dịch chuyển theo bề mặt dao, tại các chỗ tiếp xúc xuất hiện ứng suất cắt và kết quả các hạt kim loại ở mặt trước của dao bị bóc tách, có nghĩa

là bị mài mòn

- Mòn khuyếch tán: nhiệt độ và biến dạng dẻo ở bề mặt tiếp xúc gây ra quá trình khuyếch tán ở vật liệu dao và vật liệu gia công Trong trường hợp này khuyếch tán không xảy ra đối với các phân tử của liên kết hóa học, mà khuyếch tán chỉ xảy ra đối với các phân tử riêng biệt của liên kết này Ví dụ, các phân tử Cácbon, Vônfram, Titan, Côban có trong thành phần của hợp kim cứng dụng cụ

Theo quy luật phát triển của lớp khuyếch tán thì tốc độ khuyếch tán tăng nhanh ở giai đoạn đầu của quá trình khuyếch tán Trong quá trình cắt thời gian tiếp xúc của phoi và dao xảy ra rất nhanh (% hoặc phần nghìn giây), vì vậy những phần khác nhau của vật liệu gia công liên tục tiếp xúc với bề mặt dụng cụ, làm cho quá trình khuyếch tán ở giai đoạn đầu tăng mạnh, gây ảnh hưởng lớn đến cường độ mòn của dụng cụ

- Mòn oxy hóa: giả thuyết về mòn oxy hóa được đưa ra trên cơ sở ăn mòn của các hợp kim cứng khi chúng bị nung nóng trong môi trường Oxy và

sự không thay đổi tính chất của lớp bề mặt hợp kim cứng khi chúng bị nung nóng trong các loại khí như Acgôn, Nitơ và Gheli Theo giả thuyết này, khi nhiệt độ cắt 700  8000C Oxy của không khí tham gia vào phản ứng hóa học với pha của Côban trong hợp kim cứng và Cácbít Vônfram, Cácbít Titan Do hợp kim cứng có độ xốp lớn cho nên quá trình oxy hóa không chỉ xảy ra trên các lớp bề mặt tiếp xúc của dụng cụ mà còn ở các hạt vật liệu (hợp kim cứng) nằm sâu dưới lớp bề mặt Sản phẩm oxy hóa của Côban là các ôxít Co3O4, CoO và cácbít WO3, TiO2 Độ cứng của các sản phẩm oxy hóa thấp hơn độ cứng của hợp kim cứng khoảng 40  60 lần Điều này tạo điều kiện thuận lợi cho lực ma sát ở mặt trước và mặt sau của dao san phẳng các hạt cácbít và mài mòn các bề mặt này Khi lượng Côban trong hợp kim cứng tăng thì tốc

độ oxy hóa tăng, do đó bề mặt dụng cụ bị mài mòn tăng Khi cắt trong môi trường khí Acgôn, Gheli và Nitơ có thể giảm được cường độ mòn của dụng

cụ

1.6.3 Quy luật mòn của dụng cụ cắt

Hình 1.10 Quan hệ giữa độ mòn và thời gian làm việc của dao

Hình 1.10 là quan hệ phụ thuộc giữa độ mòn  của dụng cụ cắt và thời gian làm việc của nó  (gọi là đường cong mòn)

Đường cong mòn có thể chia làm ba phần:

- Phần 1: Mòn ban đầu với khoảng thời gian không lớn Trong giai đoạn này, mòn xảy ra với cường độ rất lớn do sự mài mòn các đỉnh nhấp nhô trên

- Phần 3: mòn kịch liệt Ở giai đoạn này dao có thể bị xước lưỡi cắt hoặc

bị gãy đầu dao Mòn ở giai đoạn này không cho phép dao tiếp tục làm việc, có nghĩa là cần phải mài lại dao hoặc thay dao mới

1.7 Các thông số đánh giá chất lượng bề mặt

1.7.1 Nhám bề mặt

Bề mặt thực của các chi tiết máy được gia công trên máy cắt kim loại không thể tránh được các nhấp nhô bề mặt với kích thước chiều cao và bước nhỏ Tập hợp các nhấp nhô bề mặt có bước tương đối nhỏ trên chiều dài chuẩn gọi là nhám bề mặt Nhám bề mặt cùng với các đặc tính khác của bề mặt như màu sắc bề mặt, mức độ phản xạ của bề mặt cũng như tính chất cơ lý của lớp kim loại trên bề mặt chi tiết và độ chính xác hình dáng của bề mặt là một trong những đặc trưng hình học cơ bản của chất lượng bề mặt

Nhám bề mặt đóng vai trò quan trọng trong các mối ghép động của các chi tiết, có ảnh hưởng lớn đến ma sát và mòn của các bề mặt ma sát của

cỏ trục, các đường dẫn hướng, các con lăn Khi các mặt ma sát không đạt nhám yêu cầu, sự tiếp xúc giữa các bề mặt tại nhiều điểm không có màng dầu

bôi trơn và tạo điều kiện cho sự xuất hiện ma sát nửa khô thậm chí là ma sát khô Vấn đề này quan trọng đối với các cổ trục trong chi tiết máy

Việc giảm nhám bề mặt đến mức cần thiết có ảnh hưởng quyết định đến tính chất của mối ghép các chi tiết Khe hở hoặc độ dôi được xác định khi

đo các chi tiết của mối ghép khác với khe hở hay độ dôi có hiệu quả khi lắp ghép và trong quá trình vận hành của mối ghép Độ dôi có hiệu quả sẽ giảm

đi, còn khe hở có hiệu quả sẽ tăng lên khi nhám bề mặt của các bề mặt đối tiếp trong mối ghép tăng

Độ bền của các chi tiết cũng phụ thuộc vào nhám bề mặt Sự phá hỏng của các chi tiết đặc biệt là khi tải trọng thay đổi, do sự tập trung ứng suất

mà một trong các nguyên nhân là sự không đồng đều và mấp mô bề mặt Bề mặt càng trơn nhẵn thì khả năng xuất hiện ma sát trên bề mặt gây ra hiện tượng mỏi của kim loại càng giảm Sự gia công tinh xác các bề mặt như mài nghiền, đánh bóng đã làm tăng đáng kể độ bền mỏi của chúng

Giảm độ nhám bề mặt đã góp phần cải thiện đáng kể đọ bền chịu an mòn của các chi tiết, đặc biệt là các chi tiết không sử dụng lớp phủ bảo vệ

Nhám bề mặt cũng có quan hệ với các yêu cầu quan trong của sản phẩm như độ kín khít của mối ghép, khả năng phản xạ của bề mặt, độ cứng tiếp xúc của bề mặt, độ bền bám dính của các bề mặt, chất lượng lớp mạ và sơn Nhám bề mặt của chi tiết ảnh hưởng đến độ chính xác kích thước của chi tiết Trong nhiều trường hợp, nhám bề mặt cần thiết để tạo ra vẻ đẹp bên ngoài và độ nhẵn bóng của bề mặt

Nhám bề mặt có thể được xác định bằng phương pháp quang học với kính niển vi giao thoa, nếu bề mặt có độ nhẵn bóng bề mặt cao thường từ cấp

10 đến cấp 14 Có thể đo lớp profin bề mặt bằng mũi dò khi nhám bề mặt đạt cấp 11 Đối với các bề mặt lỗ thông thường phải in bằng chất dẻo bề mặt chi

tiết rồi mới đo bản in trên các máy đo độ nhám bề mặt Người ta còn có thể xác định độ nhám bề mặt bằng cách so sánh bằng mắt thường với vật mẫu

1.7.2 Tính chất cơ lý của bề mặt gia công

Tính chất cơ lý của bề mặt chi tiết máy được biểu thị bằng độ cứng bề mặt, sự biến đổi cấu trúc mạng tinh thể lớp bề mặt, độ lớn và dấu của ứng suất

dư trong lớp bề mặt, chiều sâu lớp biến cứng bề mặt

a Hiện tượng biến cứng bề mặt Trong quá trình gia công, tác dụng

của lực cắt làm sô lệch lớp tinh thể bề mặt kim loại và gây biến dạng dẻo vùng trước và vùng sau lưỡi cắt Phoi kim loại được tạo ra do biến dạng dẻo của các hạt kim loại trong vùng trượt Giữa các hạt tinh thể kim loại xuất hiện ứng suất Thể tích riêng tăng và mật độ kim loại giảm ở vùng cắt Giới hạn bền, độ cứng và độ giòn của lớp bề mặt được nâng cao, ngược lại tính dẻo dai của lớp bề mặt bị giảm xuống Đồng thời tính dẫn từ của lớp bề mặt cũng thay đổi Nhiều tính chất khác của lớp bề mặt cũng thay đổi Kết quả tổng hợp là lớp bề mặt kim loại bị cứng nguội, chắc lại và độ cứng tế vi cao Độ cứng tế

vi là tính chất lý học quan trọng của lớp bề mặt

Mức độ biến cứng và chiều sâu biến cứng bề mặt phụ thuộc vào tác dụng của lực cắt, mức độ biến dạng dẻo của kim loại và ảnh hưởng của nhiệt trong vùng cắt Lực cắt làm tăng mức độ biến dạng dẻo của vật liệu tăng, qua

đố làm tăng mức độ biến cứng và chiều sâu lớp biến cứng bề mặt Như vậy, mức độ biến cứng của lớp bề mặt phụ thuộc vào tỷ lệ tác động giữa hai yếu tố nhiệt cắt và lực cắt sinh ra trong vùng cắt

Độ cứng bề mặt được xác định bằng máy đo độ cứng Chiều sâu lớp biến cứng bề mặt được xác định cách cắt mẫu rồi đem mài bóng rồi cho xâm thực hóa học để nghiên cứu cấu trúc lớp bề mặt

b Ứng suất dư trong lớp bề mặt Khi gia công, trong lớp bề mặt chi

tiết có ứng suất dư Trị số, dấu, và chiều sâu phân bố của ứng suất dư trong

lớp bề mặt phụ thuộc vào điều kiện gia công cụ thể Sau đây là những nguyên nhân chủ yếu gây ra ứng suất dư trong lớp bề mặt chi tiết:

1 Khi cắt một lớp mỏng vật liệu, trường lực xuất hiện gây ra biến dạng dẻo không đều ở từng khu vực trên bề mặt Khi lực mất đi, biến dạng dẻo gây ra ứng suất dư trong lớp bề mặt

2 Biến dạng dẻo sinh ra khi cắt làm chắc lớp vật liệu bề mặt, làm tăng thể tích riêng của lớp kim loại mỏng ở ngoài cùng Lớp kim loại bên trong do không bị biến dạng dẻo nên vẫn giữ thể tích riêng bình thường Lớp kim loại ngoài cùng có xu hướng tăng thể tích, gây ra ứng suất dư nén, để cân bằng thì lớp bên trong phải gây ra ứng suất dư kéo

3 Nhiệt cắt sinh ra ở vùng cắt có tác dụng nung nóng cục bộ các lớp mỏng bề mặt làm giảm modun đàn hồi của vật liệu, có khi làm giảm tới trị số nhỏ nhất Sau khi cắt, lớp vật liệu bề mặt ở vùng cắt bị nguội nhanh, co lại sinh ra ứng suất dư kéo, cân bằng thì lớp kim loại bên trong phải gây ra ứng suất dư nén

4 Khi kim loại bị chuyển pha trong quá trình cắt và nhiệt sinh ra ở vùng cắt làm thay đổi cấu trúc vật liệu, dẫn đến sự thay đổi về thể tích kim loại Lớp kim loại nào hình thành cấu trúc có thể tích rieng lớn sẽ sinh ra ứng suất dư nén; lớp kim loại có cấu trúc với thể tích riêng bé phải sinh ra ứng suất dư kéo để cân bằng

Ứng suất dư lớp bề mặt được xác định bằng phương pháp chiếu tia Rơnghen rồi khảo sát phân tích biểu đồ Rơnghen, hoặc bằng phương pháp cấu trúc điện tử trên cơ sở hiện tượng khúc xạ của các điện tử (dựa vào hiện tượng phân chia các dòng điện tử bằng các nguyên tử và phân tử) tùy theo chiều dài lớp bề mặt cần khảo sát Phương pháp chiếu tia Rơnghen cho phép xác định ứng suất dư trong lớp bề mặt với chiều dày khoảng 0.005 đến 0.010 mm, còn

phương pháp cấu trúc điện tử có thể xác định ưng suất dư trong lớp bề mặt có chiều dày nhỏ hơn 0.003 mm

1.8 Mô hình quá trình phay

Qua những nghiên cứu trên và ta có thể mô hình hóa quá trình phay

như sau:

- TÝnh chÊt c¬ lý líp bÒ mÆt: §é cøng, øng suÊt d-, cÊu tróc tÕ vi líp bÒ mÆt.

1.9 Khái quát về các công trình nghiên cứu và định hướng nghiên cứu 1.9.1 Khái quát về các công trình nghiên cứu trong lĩnh vực phay nhôm

Do phay tinh với chất lượng bề mặt cao, bỏ qua nguyên công mài, có vị trí rất quan trọng trong ngành cơ khí chế tạo máy đặc biệt là trong gia công tinh nên đã có rất nhiều công trình nghiên cứu khác nhau trong lĩnh vực phay tinh trên thế giới đã được công bố và ứng dụng có hiệu quả trong thực tế sản xuất, nhưng ở Việt Nam việc nghiên cứu về vấn đề này còn tương đối hạn chế Tuy nhiên do những đặc điểm khác biệt mà nhiều quy luật của các phương pháp gia công khác lại không đúng hoàn toàn cho phay, đặc biệt là phay tinh nhôm hợp kim A7075 do đó việc nghiên cứu hoàn thiện các quy luật của quá trình phay gặp nhiều khó khăn vì phay phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như: Vật liệu dao, chế độ công nghệ, công nghệ trơn nguội… Để nâng cao hiệu quả kinh tế - kỹ thuật của nguyên công phay, các vấn đề về phay vẫn được quan tâm nghiên cứu

1.9.2 Định hướng nghiên cứu

Khả năng làm việc của chi tiết máy phụ thuộc rất nhiều vào chất lượng

bề mặt của chúng Muốn nâng cao khả năng làm việc thì phải nâng cao chất lượng bề mặt sau khi phay Do vậy, việc nghiên cứu tìm mối quan hệ giữa chất lượng bề mặt và các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt như chế độ công nghệ, vật liệu dao, dung dịch trơn nguội khi phay là rất cần thiết, có ý nghĩa khoa học và thực tiễn

1.9.3 Kết luận chương I

Hợp kim nhôm A7075 là vật liệu có độ bền cao, giá thành hợp lý, vật

tư sẵn có trên thị trường… Là vật liệu rất có tiềm năng, loại vật liệu này ngày càng được ứng dụng nhiều trong một số ngành như ngành dược phẩm (thiết bị

y tế) làm khuôn mẫu thuốc, khuôn mẫu đồ gia dụng, đồ gia dụng mà hiện nay, việc nghiên cứu chế độ công nghệ để gia công vật liệu này đạt chất lượng cao đặc biệt là độ chính xác và độ bóng bề mặt chưa được nghiên cứu nhiều

và ứng dụng thực tế tại Việt Nam

Do vậy để giảm giá thành nhập khẩu một số loại khuôn thuốc của nước ngoài dùng trong lĩnh vực y tế, và tự chủ vật tư dự phòng trong quá trình sản

xuất tác giả đã nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ cắt đến nhám bề mặt khi phay bằng dao phay đầu cầu trên vật liệu nhôm A 7075 ”

Yêu cầu cụ thể của đề tài là tìm ra chế độ công nghệ khi phay rãnh

thuốc con nhộng trên vật liệu nhôm A7075 sử dụng dao phay đầu cầu P18 đạt độ bóng bề mặt cấp 9-10

10-Hình ảnh sản phẩm dự định gia công:

Chương 2 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH TẠO PHOI VÀ CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT KHI GIA CÔNG BẰNG DAO PHAY ĐẦU

CẦU

2.1 Tổng quan về vật liệu gia công hợp kim nhôm A7075 và tính gia công của nó

2.1.1 Tổng quan về hợp kim nhôm A7075

Là một hợp kim nhôm với thành phần chủ yếu là nhôm và kẽm, kẽm là nhân tố hợp kim chính nó được sản xuất lần đầu tiên vào năm 1936 do công

ty Sumitomo Metal của Nhật Bản Nó có độ bền rất cao, tương đương với nhiều loại thép, và có độ bền mỏi cũng như tính gia công trung bình Tuy nhiên đặc điểm nổi bật nhất chính là tính chống ăn mòn tốt hơn rất nhiều so với các loại hợp kim khác cùng với độ bền trên mật độ thể tích cao nên nó thường được sử dụng trong những sản phẩm như hàng không, vũ trụ, hàng hải, vũ khí … Và đặc biệt do có đặc tính nhiệt tốt nên cho chất lượng bề mặt sau đánh bóng rất cao chính vì vậy nó được ứng dụng rất rộng rãi trong công nghiệp dược phẩm và khuôn mẫu

+ Tên thương mại thường được biết đến trong công nghiệp khuôn mẫu :

79 Alumec, Alumec 89, Contal, Certal, Alumould, và Hokotol

Hình ảnh và ứng dụng của A7075 trong thực tế và sản xuất

Độ giãn dài tới hạn 11%

Nhiệt độ hóa lỏng 447o C

Nhiệt độ bay hơi 635o C

Nhiệt độ hóa già 121o C

2.1.2 Tính gia công của hợp kim A7075

Hợp kim nhôm cũng là một trong những vật liệu dễ gia công nhất Lực cắt thường thấp vì nhôm là vật liệu dẫn nhiệt tốt, hơn những hợp kim nhôm nóng chảy ở nhiệt độ khoảng 500 – 600oC, nhiệt độ cắt và tốc độ mòn dao cũng thấp Khi cắt ở các chế độ cắt phù hợp bằng dao sắc hợp kim nhôm A7075 do chất lượng bề mặt cao đố với phương pháp tiện, khoét và phay, giảm việc phải mài và đánh bóng

Hợp kim Nhôm A7075 thường được gia công bằng dao thép gió, và dao phủ kim cương (PCD) Các dao gốm silic nền nitride thường không được dùng để gia công nhôm vì tính hòa tan silic cao của nhôm Vấn đề về tính gia công được quan tâm đối với các hợp kim nhôm là tuổi bền, đặc tính phoi và việc phải bỏ phoi cũng như chất lượng bề mặt Tuổi bề dao được đặc biệt quan tâm tới những loại hợp kim có chứa các tạp chất cứng như oxit nhôm, cácbít silic hay silic tự do

Từ quan điểm tuổi bền dao, các hợp kim cùng tinh, khi được ủ hợp lý, gia công ít khó khăn, do đó có thể đạt được tuổi bền của dao ở tốc độ cắt tương đối cao Có thể dùng tốc độ tới 450 m/ph trong một vài ứng dụng phay bằng dao PCD Trong các loại hợp kim eutectic, loại gia công dễ nhất là 319

và 380; nhôm 356, loại chứa ít đồng hơn so với các hợp kim khác làm tốc độ mài mòn cao hơn và phần nào đó có tính gia công thấp hơn Sự có mặt của các tạp chất cũng sẽ hạn chế tốc độ cắt và tuổi bền của dao trong các hợp kim trên cùng tinh Các hạt silic tư do cứng hơn nhiều so với nền hợp kim xung

quanh, làm tăng ứng suất tập trung và nhiệt độ, những hiện tượng này đẩy mạnh cơ chế mài mòn trên các dao thông thường và có thể làm mẻ các loại dao dùng PCD Tốc độ cắt thường giới hạn trong khoảng 100m/ph khi tiện dao carbide không phủ và tới 1000m/ph khi phay bằng dao PCD [13],[9] Các loại cácbít được dung cho gia công gang đúc phù hợp cho gia công các hợp kim nhôm Trong khoan, mòn tăng nhanh khi tốc độ lớn hơn 200-400m/ph khi dao cácbít, hoặc dùng mũi khoan phủ kim cương có thể dùng ở tốc độ 600m/ph Vật đúc khuôn cát cho cấu trúc tế vi thô hơn, các hạt silic lớn hơn

so với vật đúc trong khuôn nhiều lần, do đó làm giảm tuổi bền của dao và tốc

độ cắt cho phép; vật đúc trong khuôn kim loại cho cấu trúc tế vi tốt nhất

Sắt, một kim loại có trong tất cả các hợp kim đúc, cũng tạo ra các tạp chất cứng gây tác động xấu đến tuổi bền của dao và tính gia công Sắt được thêm và hợp kim đúc trong khuôn kim loại đẻ tránh hiện tượng dính khuôn; mangan được cho với thành phần tới 0,2% sẽ làm nhỏ các cấu trúc sắt và nâng cao tuổi bền dao Các vấn đề về tính gia công với hợp kim nhôm đúc giống như loại hợp kim hay dùng biến cứng để tăng độ bền là chúng chứa nhiều thành phần hợp kim, như magiê kẽm hay đồng như được bàn ở dưới đây

A 7075 có thành phần hợp kim chính là kẽm nhưng chúng có thể chứa những lượng chất định đồng magiê,crôm và zircony Chúng cũng là các loại hợp kim mềm và nói chung là dễ gia công mặc dù chúng tạo ra phoi dây gây khó khăn cho việc thoát phoi khi cắt tốc độ cao

Vật liệu Tốc độ cắt

31.4m/ph

Tốc độ cắt 94.2m/ph

Tốc độ cắt 188.4m/ph

6061-T6

Khi dùng cácbít các vấn đề này xảy ra nghiêm trọng hơn so với dao PCD Cách tiếp cận thông thường để giảm thiểu vấn đề này là tăng tốc độ cắt, với điều kiện này không gây khó khăn cho việc kiểm soát phoi; chiến lược hiệu quả khác là dùng dung dịch trơn nguội kiểu tưới tràn và dao không phủ sắc với góc trước dương và được mài bóng

2.2 Các thông số hình học của dao phay đầu cầu

Trong thực tế có nhiều loại dao phay đầu cầu (với kết cấu, hình dáng

và quy cách khác nhau) nhưng về mặt hình học của dao cơ bản là giống nhau được mô tả trong hình 1.9 Hệ toạ độ của dao là OT XT YT ZT, với E là điểm đỉnh dao

Trên dao có thể có nhiều lưỡi cắt tùy thuộc và đường kính của dao, nhưng mỗi một lưỡi cắt đều có các thông số cơ bản sau: Hình bao của lưỡi cắt nằm

trên mặt cầu với bán kính R0 và mặt trụ có bán kính R0 với tổng chiều cao tham gia cắt là Le Góc xoắn của lưỡi cắt trên phần trụ của dao có giá trị không đổi i0 ( góc i0 đo từ trục oy tới đường xoắn ốc) Tại vị trí P thuộc lưỡi cắt của dao với độ cao z ( đo theo chiều dương của trục z từ điểm E), bán kính cắt trên mặt phẳng (x,y) là R(z) xác định theo công thức sau:

Nếu z < R0 : R(z) = 2 2

R  R z (2.1) Nếu z > R0 : R(z) = R0

Góc j(z) là góc đo từ trục oy đến OP (P thuộc lưỡi cắt thứ j), xác định theo công thức:

Hình 2.1 a): Hình học của dao phay đầu cầu

Hình 2.1 b) Hình học của lưỡi cắt

Hình 2.1 c) Hình học của lưỡi cắt Với chiều dài bước xoắn không đổi, xác định   theo công thức sau:

1

0 0

( ) ( ) tan (R z .tan )

R



 (2.4) Hàm xác định lưỡi cắt trên phần cầu của dao:

sin )).

cos 1 ( cos(

.

sin )).

cos 1 ( sin(

.

) (

) (

) (

k R

Z Y

MPCG MPCB

( 1 sin

1 (

cos )

(

) 0

( 1 sin

1 (

cos )

( )

(

0 4

2 1

0 4

2 1

i k

z i

i k

z i z

2

) (

1

dt dr dt

r d dt

r d dt

Bán kính cong của lưỡi cắt tại điểm P trên phần cầu của dao:

Theo công thức bán kính cong tại điểm P thuộc lưỡi cắt của dao phay đầu

1 1