Khảo sát chất lượng bề mặt của thép làm khuôn đã qua tôi khi phay cứng

Chất lượng bề mặt gia công là một trong những yêu cầu quan trọng nhất đối với chi tiết máy vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng làm việc, độ bền, độ bền mòn cũng như tuổi thọ của chi t

Trang 1

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

-

PHẠM NGỌC THÀNH

KHẢO SÁT CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT CỦA THÉP LÀM KHUÔN ĐÃ

QUA TÔI KHI PHAY CỨNG

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

Thái Nguyên – 2015

Trang 2

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan các số liệu và kết quả nêu trong Luận văn là trung thực

và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kỳ một công trình khác, trừ những phần tham khảo đã đƣợc ghi rõ trong Luận văn

Thái Nguyên, ngày 15 tháng 12 năm 2014

Tác giả

Phạm Ngọc Thành

Trang 3

LỜI CẢM ƠN

Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin trân trọng cảm ơn: Thầy giáo PGS.TS Nguyễn Đình Mãn - Thầy giáo TS Trần Quốc Hùng Thầy hướng dẫn khoa học của tôi về sự định hướng đề tài, sự hướng dẫn tận tình của Thầy trong việc tiếp cận và khai thác các tài liệu cũng như những chỉ bảo trong quá trình tôi làm thực nghiệm và viết luận văn Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới các thầy

cô đã tạo điều kiện hết sức thuận lợi cho tôi được tiến hành thí nghiệm tại Trung tâm thí nghiệm của Trường ĐHKTCN trong suốt quá trình hoàn thành luận văn này Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn cán bộ Khoa Sau đại học của trường, cán bộ phòng thí nghiệm Khoa Cơ khí – ĐHKTCN đã dành cho tôi những điều kiện thuận lợi nhất, giúp tôi hoàn thành nghiên cứu của mình Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn tới gia đình và bạn bè, đồng nghiệp đã ủng

hộ, động viên, giúp đỡ tôi trong suốt thời gian thực hiện luận văn này

Mặc dù đã cố gắng song do kiến thức và kinh nghiệm còn hạn chế nên chắc chắn luận văn không tránh khỏi những thiếu sót, tác giả rất mong muốn

sẽ nhận được những chỉ dẫn từ các thầy cô giáo và các bạn đồng nghiệp để luận văn được hoàn thiện và có ý nghĩa hơn nữa trong thực tiễn

Xin trân trọng cảm ơn!

Tác giả

Phạm Ngọc Thành

Trang 4

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN 1

LỜI CẢM ƠN 3

MỤC LỤC 4

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT 7

DANH MỤC CÁC BẢNG SỐ LIỆU 8

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ - ĐỒ THỊ - ẢNH CHỤP 9

PHẦN MỞ ĐẦU 11

1 Tính cấp thiết của đề tài 11

2 Mục đích, đối tượng và phương pháp nghiên cứu 14

2.1 Mục đích của đề tài 14

2.2 Đối tượng nghiên cứu 14

2.3 Phương pháp nghiên cứu 14

3 Ý nghĩa của đề tài 15

3.1 Ý nghĩa khoa học 15

3.2 Ý nghĩa thực tiễn 15

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ PHAY VÀ PHAY CỨNG 15

1.1 Khái niệm về quá trình phay 15

1.2 Các yếu tố cắt của dao phay 17

1.2.1 Chiều sâu cắt ap 18

1.2.2 Lượng chạy dao S 18

1.2.3 Vận tốc cắt khi phay 18

1.2.4 Chiều sâu phay t 19

1.2.5 Chiều rộng phay B 19

1.2.6 Góc tiếp xúc  19

1.2.7 Chiều dày cắt a khi phay 20

1.3 Các thành phần lực cắt khi phay 20

1.4 Quá trình phay cứng 22

1.5 Kết luận chương 1 25

CHƯƠNG 2: MÒN VÀ TUỔI BỀN CỦA DỤNG CỤ CẮT 26

2.1 Mòn của dụng cụ khi phay 26

2.2 Ma sát và mòn của dụng cụ phủ 27

2.2.1 Ma sát của dụng cụ phủ 27

2.2.2 Mòn của dụng cụ phủ 28

2.3 Các cơ chế mòn của dụng cụ cắt 29

2.4 Mòn dao khi phay cứng 31

2.5 Vai trò của lớp phủ cứng trong việc tăng tuổi bền của dụng cụ 32

Trang 5

2.5 Mòn và tuổi bền của dụng cụ khi phay cứng 33

2.5.1 Mòn của dao khi phay cứng 33

2.5.2 Tuổi bền của dao khi phay cứng 34

CHƯƠNG 3 : CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT GIA CÔNG 35

3.1 Khái niệm về chất lượng bề mặt gia công 35

3.1.1 Khái niệm 35

3.1.2 Cơ lý tính lớp bề mặt 35

3.2 Các nhân tố ảnh hưởng đến nhám bề mặt khi phay cứng 38

3.3 Ảnh hưởng của độ nhám bề mặt tới tính chất sử dụng của chi tiết máy 39

3.4 Các phương pháp nghiên cứu về độ nhám bề mặt 39

3.4.1 Nghiên cứu nhám bề mặt dựa trên thực nghiệm 40

3.4.2 Nghiên cứu dựa trên các mô hình mô phỏng 48

CHƯƠNG 4: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 60

4.1 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm 60

4.1.1 Lý thuyết thực nghiệm 60

4.1.1.1 Các nguyên tắc thiết kế thí nghiệm 60

4.1.1.2 Các loại thí nghiệm 60

4.1.1.3 Lựa chọn thiết kế thí nghiệm 61

4.1.2 Cơ sở lý thuyết 61

4.1.2.1 Thực nghiệm tối ưu hoá 61

4.1.2.2 Tiến trình tối ưu hoá 62

4.1.2.3 Mức độ phù hợp của mô hình 63

4.1.2.4 Kế hoạch thí nghiệm bề mặt chỉ tiêu 63

4.1.2.5 Phương pháp đo và tổng hợp kết quả đo 64

4.1.3 Các giới hạn của thí nghiệm 64

4.1.4 Các thông số đầu vào của thí nghiệm 65

4.1.5 Các hàm mục tiêu 66

4.1.6 Chọn dạng hàm hồi quy 66

4.1.7 Xây dựng ma trận thí nghiệm 66

4.1.8 Trang thiết bị thí nghiệm 67

4.1.8.1 Máy thí nghiệm 67

4.1.8.2 Dụng cụ cắt thí nghiệm 69

4.1.8.3 Phôi 70

4.1.8.4 Dụng cụ đo kiểm 70

4.2 Tiến hành thí nghiệm 70

Trang 6

4.3 Xử lý kết quả thí nghiệm 71 4.3.1 Phân tích số liệu thực nghiệm với hàm mục tiêu nhám bề mặt 71 4.3.2 Biểu đồ quan hệ giữa vận tốc, lượng chạy dao và nhám bề mặt 73 4.3.3 Phân tích biểu đồ và lời khuyên công nghệ 74 4.4 Kết luận chương 4 74

TÀI LIỆU THAM KHẢO 77

Trang 7

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

a1 Chiều dầy phoi thực tế

a Chiều dầy phoi lý thuyết

R Tổng hợp lực tác dụng lên dao

Ro Lực tổng hợp pháp tuyến

R1 Tổng hợp lực tác dụng lên mặt sau

N Lực pháp tuyến tác dụng lên mặt trước

Fo Lực ma sát của phoi lên mặt trước

N' Lực pháp tuyến tác dụng lên mặt sau

Fo Lực ma sát của phoi lên mặt sau

Px Thành phần lực cắt theo phương X

Trang 8

 Thời gian làm việc của dao

ϕ Góc nghiêng chính của dao

D Đường kính dao phay

P Lực vòng

DANH MỤC CÁC BẢNG SỐ LIỆU

Trang 9

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ - ĐỒ THỊ - ẢNH CHỤP

Hình 1.1 Dao phay trụ răng xoắn 16Hình 1.2 Dao phay mặt đầu 17Hình 1.3 Dao phay răng nhọn và dao phay hớt lƣng 17

Trang 10

Hình 1.4 Các yếu tố cắt khi phay 17

Hình 1.5: Tốc độ cắt khi phay 18

Hình 1.6: Góc tiếp xúc khi phay: (a) Bằng dao phay trụ; (b) Bằng dao phay mặt đầu 20

Hình 1.7: Lực tác dụng lên răng dao phay trụ răng xoắn 22

Hình 1.8: Máy phay CNC 23

Hình 1.9 Hình dạng – kích thước chế tạo của thân dao kí hiệu TRM4 và mảnh ghép hãng Mitssubishi- Nhật Bản [2] 23

Hình 1.10 Dao phay rãnh có gắn mảnh ghép hãng Sandvik [2] 24

Hình 2.1: Sơ đồ 3 vùng ma sát của Shaw,Ber và Mamin 28

Hình 2.2: Ảnh hưởng của vận tốc cắt đến cơ chế mòn khi cắt liên tục 30

Hình 2.3: Ảnh hưởng của vận tốc cắt đến cơ chế mòn khi cắt gián đoạn 30

Hình 2.4: Sơ đồ thể hiện 3 giai đoạn mòn mặt trước của dụng cụ thép gió phủ TiN 31

Hình 2.5: Quan hệ V.T-V và V.T.a khi cắt thép 40Cr 32

Hình 2.6 (a) Quan hệ tuổi bền của dao thép gió phủ PVD theo vận tốc cắt dao tiện 33

(b) Dao phay mặt đầu dùng để phay thép cácbon tôi cải thiện 33

Hình 3.1 Kính hiển vi đo độ nhám 37

Hình 3.2 Máy đo độ nhám 37

Hình 3.3 Thử nghiệm thiết lập, thu thập dữ liệu và điều chỉnh 41

Hình 3.4 Cảm biến vị trí của sensor điều khiển tích hợp cho trục chính 42

Hình 3.5 Mô hình và quá trình thí nghiệm 2-D VAMEM 43

Hình 3.6 Mòn dụng cụ cắt: (a) không có rung động , (b) có các rung động 44

Hình 3.7 Độ nhám bề mặt với biên độ và tần số rung động khác nhau [13] 44 Hình 3.8 Kết thúc phay (a) dụng cụ mới; (b) và (c) sau khi cắt 1 đoạn 150 mm; (b) bằng tia laser và ( c) không có laser ( tốc độ cắt: 32m/phút, chiều sâu trục cắt: 25 μm, chiều sâu cắt 1 μm/flute, công suất: 7,5 W), 46

Hình 3.9 Ảnh hưởng của tốc độ cắt tới độ nhám bề mặt và chiều rộng phoi 47 Hình 3.10 Mô tả lưỡi cắt 50

Hình 3.11 Tạo khối 3D phoi và phôi 50

Hình 3.12 Thí nghiệm và kết quả mô phỏng 51

Hình 3.13 Mối quan hệ giữa thiết lập phôi với hướng cắt FX: ăn dao theo phương x (N), FY: chọn lượng ăn dao phương y (N), FZ: trục cắt chính (N) 52

Hình 3.14 2D profiles độ nhám bề mặt của các định hướng đường cắt, đo dọc theo một hướng lựa chọn ăn dao 53

Hình 3.15 Ứng dụng 3D FEM mô phỏng trong gia công phay 54

Hình 3.16 Ứng suất không đều của phoi trong quá trình bóc tách 54

Hình 3.17 So sánh giữa FEM (a) và dùng giải tích (b) đường cong của lực cắt để 55

phay 2 đường răng 55

Trang 11

Hình 3.18 Mô hình dụng cụ cắt không phủ WC/Co và phủ CBN 56Hình 3.19 So sánh dự đoán của phân bố nhiệt độ (TºC) 56Hình 3.20 So sánh dự đoán tỉ lệ phân bố phủ CBN và không phủ WC/Co 56Hình 3.21 Tối ưu các thông số phay micro biểu diễn trong không gian hàm

toán học (bên trái) và không gian giải pháp (bên phải) 57

trung tâm; (c) Thí nghiệm CCD 64Hình 4.3 Bề mặt chỉ tiêu quan hệ giữa vận tốc, lượng chạy dao 73

và nhám bề mặt 73Hình 4.4 Biểu đồ đường mức quan hệ giữa vận tốc, lượng chạy dao và nhám

bề mặt 74

PHẦN MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

có thể tiến hành với điều kiện cắt khô (dry – không sử dụng dung dịch trơn nguội) hoặc gần giống như cắt khô và phổ biến sử dụng dao gắn mảnh Nitrit

Bo lập phương đa tinh thể (PCBN – Polycrystalline Cubic Boron Nitride, hay

Trang 12

vẫn thường được gọi là CBN – Cubic Boron Nitride) Người ta cho rằng, sự

ra đời và phát triển của vật liệu dụng cụ cắt CBN như là một giải pháp tối ưu cho phay cứng Bởi vật liệu CBN có độ cứng rất cao chỉ thấp hơn so với kim cương, nhưng không giống như kim cương CBN có tính ổn định và bền nhiệt

thước khác nhau…

Công nghệ phay cứng đã và đang phát triển đầy tiềm năng với những ưu điểm có thể so sánh (trong nhiều trường hợp có thể thay thế cho mài) với công nghệ mài – một phương pháp gia công tinh lần cuối mang tính truyền thống đối các thép có độ cứng cao

Việc áp dụng công nghệ phay cứng để gia công lần cuối các chi tiết so với công nghệ mài có các ưu điểm nổi bật sau:

- Giảm thời gian chu kỳ gia công một sản phẩm

- Giảm chi phí đầu tư thiết bị

- Tăng độ chính xác

- Đạt độ bóng bề mặt cao

- Cho phép nâng cao tốc độ bóc vật liệu (từ 2 - 4 lần), nâng cao năng suất gia công

- Gia công được các contour phức tạp

- Cho phép thực hiện nhiều bước gia công trong cùng một lần gá

- Phay cứng có khả năng tạo ra lớp bề mặt có ứng suất dư nén (lớp bề mặt này có tác dụng nâng cao sức bền mỏi của chi tiết máy)

Hơn nữa, thông thường như trước đây những chi tiết như vòng ổ lăn, vòi phun, bánh răng, cam và những chi tiết của hệ thống thủy lực v.v… sau khi nhiệt luyện phải qua công đoạn mài, mài khôn Những công đoạn này thiếu tính linh hoạt và tốn nhiều thời gian Một hạn chế nữa là chi phí cho dung dịch trơn nguội của các công đoạn mài khá cao Những lý do trên làm tăng chi phí cho các công đoạn gia công chính xác Mặt khác chất thải ra khi mài gây ô

Trang 13

nhiễm môi trường, thúc đẩy các nhà sản xuất loại dần khâu mài trong quy trình công nghệ gia công chi tiết

Vì những lý do trên trong gia công lần cuối so với mài phay cứng ngày càng được các nhà sản xuất yêu thích hơn

Tuy nhiên phay cứng cũng có những nhược điểm cần lưu ý như: do chủ yếu là cắt khô nên nhiệt của quá trình rất cao, chi phí dụng cụ cắt cao (mảnh CBN đắt hơn so với mảnh cacbide khoảng 4-5 lần), khi gia công các chi tiết

có chiều dài lớn dung sai chế tạo có thể nằm ngoài vùng cho phép, khi chiều

hiện được

Việc áp dụng phay cứng thay cho mài đang trở nên khá phổ biến trên thế giới bởi những ưu điểm nổi bật của nó, nhất là hiện nay vấn đề môi trường đang được sự quan tâm đặc biệt của toàn thế giới Ở nước ta, phay cứng đã và đang được áp dụng và phát triển khá mạnh, các chi tiết như con lăn trong các dây truyền cán thép, chày cối dập thuốc, vòng ổ v.v… cũng đã được gia công lần cuối bằng tiện cứng thay cho mài

Việc nghiên cứu ảnh hưởng của các nhân tố đến quá trình phay cứng, phân tích các quá trình vật lý trong phay cứng đã và đang được quan tâm, tiến hành tại nhiều trung tâm, viện nghiên cứu cũng như các trường đại học trên thế giới

Chất lượng bề mặt gia công là một trong những yêu cầu quan trọng nhất đối với chi tiết máy vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng làm việc, độ bền,

độ bền mòn cũng như tuổi thọ của chi tiết máy Quá trình tạo lớp bề mặt gia công có chất lượng bằng phương pháp gia công cơ chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố công nghệ Việc nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố công nghệ khi phay cứng đến chất lượng bề mặt gia công là cần thiết đối với ngành cơ khí Chế độ cắt có ảnh hưởng như thế nào đến chất lượng bề mặt khi phay thép làm khuôn đã qua tôi ( SKD11 hoặc SKD61) Việc tìm ra bộ chế độ cắt

Trang 14

tối ưu để đạt chất lượng bề mặt tốt nhất cho quá trình này đang là yêu cầu cần thiết của các nhà sản xuất

Từ lý do nêu trên, tác giả đã chọn đề tài nghiên cứu “Khảo sát chất lượng

bề mặt của thép làm khuôn đã qua tôi khi phay cứng”

2 Mục đích, đối tượng và phương pháp nghiên cứu

2.1 Mục đích của đề tài

- Xác định được độ ảnh hưởng các yếu tố của chế độ cắt (t, s, v) đến độ nhám bề mặt thép làm khuôn đã qua tôi khi phay cứng

- Xác định được chế độ cắt đáp ứng theo chỉ tiêu độ nhám bề mặt gia công

2.2 Đối tượng nghiên cứu

Ảnh hưởng của chế độ cắt đến độ nhám lớp bề mặt thép làm khuôn SKD11 đã qua tôi khi phay cứng bằng dao phay gắn mảnh CBN

2.3 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp nghiện cứu:

+ Nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực nghiệm

Khảo sát ảnh hưởng của chế độ cắt ( v, s, t ) đến độ nhám bề mặt của thép làm khuôn đã qua tôi khi phay cứng có sự thay đổi gì sau mỗi lần thay đổi thông số cắt Từ đó so sánh các thông số để lựa chọn được bộ thông số phù hợp nhất

Nghiên cứu thực nghiệm: Gia công chi tiết trên máy phay CNC, với phôi thép hợp kim SKD11 đã qua tạo hình dáng và tôi đạt độ cứng 45 ÷ 50HRC, dụng cụ cắt là dao phay CBN hai lưỡi cắt ký hiệu VP15TF (dao phay mặt đầu) của hãng Mitsubishi –Nhật Bản

Trang 15

3 Ý nghĩa của đề tài

3.1 Ý nghĩa khoa học

- Bằng cách nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực nghiệm, đề tài sẽ làm cơ sở cho việc nghiên cứu các khía cạnh khác của quá trình gia công thép hợp kim đã qua tôi

- Các phương pháp nâng cao độ nhám bề mặt chi tiết gia công hiện nay vẫn được các nhà khoa học trong và ngoài nước quan tâm nghiên cứu Đề tài

sẽ đóng góp một số kết quả vào hướng nghiên cứu này

3.2 Ý nghĩa thực tiễn

Nghiên cứu ảnh hưởng của thông số chế độ cắt đến độ nhám bề mặt của thép làm khuôn SKD11 đã qua tôi khi phay bằng dao phay gắn mảnh CBN để lựa chọn các thông số tối ưu khi gia công Vì thế nghiên cứu này có thể được ứng dụng khi phay tinh thép làm khuôn trên máy công cụ CNC

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ PHAY VÀ PHAY CỨNG

1.1 Khái niệm về quá trình phay

cấp 4 - 3 và độ bóng không hơn cấp 6; là một trong những phương pháp gia công đạt năng suất cao nhất

Trang 16

Bằng phương pháp phay, người ta có thể gia công mặt phẳng, mặt định hình phức tạp, rãnh then, cắt đứt, gia công mặt xoay tròn, trục then hoa, cắt ren, bánh răng Dụng cụ để cắt kim loại khi phay goi là dao phay

Dao phay là loại dụng cụ cắt có nhiều lưỡi nên quá trình cắt ngoài những đặc điểm giống quá trình cắt khi tiện còn có những đặc điểm sau:

- Do có một số lưỡi cùng tham gia cắt nên năng suất khi phay cao

- Lưỡi cắt của dao phay làm việc không liên tục, cùng với khối lượng thân dao thường lớn nên điều kiện truyền nhiệt tốt

- Diện tích cắt khi phay thay đổi, do đó lực cắt thay đổi gây rung động trong quá trình cắt

- Do lưỡi cắt làm việc gián đoạn, gây va đập và rung động nên khả năng tồn tại lẹo dao ít.

Hình 1.1 Dao phay trụ răng xoắn

( Mặt trước 1; mặt sau 2; cạnh viền 3; lưng rang 4; lưỡi cắt xoắn 5 )

Trang 17

Hình 1.2 Dao phay mặt đầu

Hình 1.3 Dao phay răng nhọn và dao phay hớt lưng

1.2 Các yếu tố cắt của dao phay

Hình 1.4 Các yếu tố cắt khi phay

Trang 18

s n n

n c

s n c

V V Cos V V s n

V

V V

Trang 19

Dấu (+) ứng với trường hợp phay nghịch Dấu (-) ứng với trường hợp phay thuận

Dn V

V c  n  

1.2.4 Chiều sâu phay t

Là kích thước lớp kim loại được cắt đi, đo theo phương vuông góc với

Khi phay bằng dao phay hình trụ răng thẳng và xoắn, dao phay đĩa, dao

Khi phay rãnh bằng dao phay ngón thì chiều sâu phay bằng đường kính

chiều rộng chi tiết

1.2.5 Chiều rộng phay B

Là kích thước lớp kim loại được cắt đo theo phương chiều trục của dao phay Khi cắt bằng dao phay hình trụ thì chiều rộng phay bằng chiều rộng chi tiết, khi phay rãnh bằng dao phay đĩa thì chiều rộng phay bằng chiều dày dao phay (hay chiều rộng rãnh); Khi phay rãnh bằng dao phay ngón thì chiều rộng phay bằng chiều sâu rãnh, khi phay mặt phẳng bằng dao phay mặt đầu thì chiều rộng phay bằng chiều sâu cắt t0 (B = t0)

1.2.6 Góc tiếp xúc 

Là góc ở tâm của dao chắn cung tiếp xúc l giữa dao và chi tiết

Trang 20

Hình 1.6: Góc tiếp xúc khi phay: (a) Bằng dao phay trụ; (b) Bằng dao phay mặt đầu

Khi phay bằng dao phay trụ, dao phay ngón, dao phay đĩa và dao phay định hình góc tiếp xúc được tính theo công thức sau:

D

t Cos  1 2 hay

Khi phay đối xứng bằng dao phay mặt đầu thì:

) 1

2 ( 2

) 1

2 ( 1

2 2

D

t arcSin D

t Sin

1.2.7 Chiều dày cắt a khi phay

Chiều dày cắt a khi phay là một trong những yếu tố quan trong của quá trình phay Chiều day cắt khi phay là khoảng cách giữa 2 vị trí của quỹ đạo

Ở trên ta coi gần đúng quỹ đạo chuyển động tương đối của lưỡi cắt là đường tròn, do đó chiều dày cắt a được đo theo phương đường kính của dao

Trong quá trình phay, chiều dày cắt a biến đổi từ trị số amin đến amax

Trang 21

phay Nó có xu hướng làm võng trục gá dao, đồng thời nó tạo ra một áp lực trên các ổ của trục chính, do đó gây ra momen ma sát phụ trên ổ Khi tính toán sức bền trục gá dao cũng như tính toán ổ trục chính phải dùng lực này

tính kết cấu đồ gá kẹp chi tiết và tính áp lực trên bề mặt của sống trượt bàn máy phay

Từ hình 1.7, ta có quan hệ sau: P d P zsin i P rcos i (1-9) Dấu (+) khi phay thuận, dấu (-) khi phay nghịch

với phương chạy dao Tùy theo phay thuận hay phay nghịch mà nó có tác dụng tăng hay khử độ giơ của cơ cấu truyền động vít me đai ốc Tính toán cơ cấu chạy dao cũng như đồ gá kẹp chi tiết tiến hành theo lực này ta có:

P n  P zcos i P rsin i (1-10) Dấu (+) khi phay nghịch, dấu (-) khi phay thuận

Mối quan hệ giữa các lực trên trong điều kiện tiêu chuẩn có giá trị gần đúng đối với dao phay trụ răng thẳng và xoắn

Khi phay thuận: P r  ( 0 , 6  0 , 8 )P z; P n  ( 0 , 8  0 , 9 )P z; P d  ( 0 , 7  0 , 9 )P z

Khi phay nghịch: P r  ( 0 , 6  0 , 8 )P z; P n  ( 1 , 0  1 , 2 )P z; P d  ( 0 , 2  0 , 3 )P z

Trang 22

Hình 1.7: Lực tác dụng lên răng dao phay trụ răng xoắn

Nếu ta ký hiệu Q là lực tổng tác dụng lên răng xoắn thì nó có thể được

Chiều của lực P0 và Ps phụ thuộc phương của rãnh xoắn Độ lớn của

1.4 Quá trình phay cứng

Phay cứng là tên gọi của phương pháp gia công phay các chi tiết đã qua tôi (thường là thép hợp kim) có độ cứng cao khoảng 40 ÷ 70 HRC [1] Phương pháp này có thể sử để thay thế một số phương pháp gia công khác như mài, gia công bằng xung điện…Khi chi tiết có hình dạng tương đối phức tạp Phay cứng cho năng suất cao với vốn đầu tư ban đầu thấp hơn nhiều, vật liệu làm dao phay cứng là các vật liệu phun phủ như: TiN, TiAlN, CBN

Trang 23

(Cubic Boron Nitride )… với vật liệu nền là thép gió hoặc thép hợp kim cứng

để làm tăng khả năng cắt gọt của chúng

Phương pháp này có thể gia công khô và hoàn thành chi tiết trong cùng một lần gá Cấp chính xác khi phay cứng đạt IT6 và độ bóng bề mặt (Rz = 2 -

4 μm), có thể so sánh với chất lượng khi mài Khi gia công thép đã tôi, người

ta thường gia công khô hoàn toàn Để thực hiện phay cứng thì máy phay phải cứng vững, dụng cụ cắt bằng vật liệu siêu cứng, tốc độ quay trục chính và công suất phù hợp Máy phay CNC được lựa chọn để thực hiện công việc phay cứng

Trang 24

Hình 1.10 Dao phay rãnh có gắn mảnh ghép hãng Sandvik [2]

Việc áp dụng công nghệ phay cứng để gia công tinh các chi tiết mang lại những lợi ích sau:

Giảm chi phí đầu tư thiết bị

Giảm chu kì gia công một sản phẩm

Tăng độ chính xác

Đạt độ bóng bề mặt cao Phay tinh thép hợp kim qua tôi (phay cứng) là một phương pháp gia công cơ có thể đạt được chất lượng bề mặt cao và được sử dụng tương đối phổ biến để thay thế cho mài trong trường hợp:

- Nguyên công mài không thể hoặc khó có thể thực hiện được do đặc điểm của bề mặt gia công (bề mặt phức tạp, kích thước dọc trục của bề mặt gia công quá nhỏ )

- Nhược điểm cơ bản của phương pháp mài là ảnh hưởng của nhiệt cắt tới chất lượng lớp bề mặt lớn và tạo ra trong lớp bề mặt ứng suất dư kéo làm giảm độ bền mỏi của chi tiết máy Do đó với những chi tiết có yêu cầu cao về

độ bền mỏi thì tiện cứng có nhiều ưu điểm hơn

Trang 25

1.5 Kết luận chương 1

Phay truyền thống trên máy vạn năng và gia công thông thường là một phương pháp cho năng suất cao nhưng chất lượng bề mặt không cao Do vậy phương pháp này thường dùng cho gia công thô và bán tinh

Ngày nay, việc mở rộng khả năng công nghệ của phương pháp gia công bằng phay là một hướng nghiên cứu trong gia công vật liệu do sự phát triển của công nghệ vật liệu đang tạo ra nhiều loại vật liệu dụng cụ mới cùng với các biện pháp công nghệ bề mặt tiên tiến

Chế độ cắt khi gia công có ảnh hưởng rất nhiều đến chất lượng bề mặt của chi tiết gia công cũng như năng suất và giá thành của sản phẩm Do vậy,

đề tài tập trung nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ cắt đến chất lượng bề mặt của chi tiết gia công khi phay cứng thép làm khuôn đã qua tôi SKD11, từ đó đưa ra chế độ cắt tối ưu cho quá trình này

Từ lý do nêu trên, tác giả đã chọn đề tài nghiên cứu “Khảo sát chất

lượng bề mặt của thép làm khuôn đã qua tôi khi phay cứng ”

Trang 26

CHƯƠNG 2: MÒN VÀ TUỔI BỀN CỦA DỤNG CỤ CẮT

2.1 Mòn của dụng cụ khi phay

mòn của dao ảnh hưởng trực tiếp đến độ chính xác của chi tiết gia công Khi dao mòn lưỡi cắt thường bị vê tròn dẫn đến cơ chế quá trình cắt bị ảnh hưởng, lớp bề mặt bị biến dạng nhiều hơn, do đó không chỉ chiều chiều cao nhấp nhô

của lớp bề mặt mà cơ tính lớp bề mặt cũng thay đổi Điều này làm cho lực cắt

trong quá trình gia công thay đổi gây ra rung động nhiều hơn, các rung động này lại ảnh hưởng ngược lại đến lực cắt và nhiệt cắt Vì vậy để đánh giá độ mòn dao thông qua việc xác định chất lượng lớp bề mặt chi tiết gia công Thông thường khi gia công, chiều cao nhấp nhô tế vi bề mặt thay đổi đột ngột thì cần phải thay đổi dụng cụ gia công Do đó phải mô hình hoá quá trình mòn khi phay, việc xây dựng mô hình quá trình mòn dao khi phay chẳng những xây dựng được cơ sở cho việc giải bài toán tối ưu khi phay mà còn làm sáng

tỏ các vấn đề liên quan đến việc tự điều chỉnh dao và thay dao tự động thông qua tuổi bền của dao

Trong hầu hết các quá trình cắt kim loại, khả năng cắt của dụng cụ sẽ giảm dần đến một lúc nào đó dụng cụ sẽ không tiếp tục cắt được do mòn hoặc hỏng hoàn toàn Mòn dụng cụ là chỉ tiêu chính đánh giá khả năng làm việc của dụng cụ bởi vì nó hạn chế tuổi bền của dụng cụ Mòn dụng cụ ảnh hưởng trực tiếp đến độ chính xác gia công, chất lượng bề mặt và toàn bộ khía cạnh kinh tế của quá trình gia công Sự phát triển và tìm kiếm những vật liệu dụng

cụ mới cũng như biện pháp công nghệ mới để tăng khả năng bền của bề mặt như phủ các vật liệu TiN, TiAlN, CBN,… chính là nhằm tăng khả năng chống mòn của dụng cụ

Định nghĩa mòn liên quan đến sự hao hụt về khối lượng hoặc thể tích, dẫn đến sự thay đổi vượt quá giới hạn cho phép về hình dạng hoặc topography của bề mặt Trong một số trường hợp vết mòn còn xuất hiện dưới dạng là hậu

Trang 27

quả của biến dạng dẻo “mòn là sự phá huỷ một bề mặt gây ra bởi chuyển động tương đối của nó đối với một bề mặt khác”

Mòn là hiện tượng phá huỷ bề mặt hay sự tách vật liệu từ 1 hoặc cả 2 bề mặt trong chuyển động trượt, lăn hoặc va chạm tương đối với nhau Nói chung mòn sảy ra do sự tương tác của các mấp mô bề mặt

Trong quá trình chuyển động tương đối, đầu tiên vật liệu trên bề mặt tiếp xúc bị biến dạng do ứng suất ở đỉnh các mấp mô vượt quá giới hạn bền dẻo, nhưng chỉ một phần rất nhỏ bị tách ra Sau đó vật liệu bị tách ra từ một bề mặt dính sang bề mặt đối tiếp hoặc tách ra thành những hạt mòn rời Trong quá trình gia công phoi trượt liên tục trên mặt trước và phôi trượt liên tục trên mặt sau của dao Những vật liệu bị tách ra do mòn liên tục bị phoi và phôi liên tục cuốn đi do đó dao bị mòn khốc liệt Tuỳ thuộc vào điều kiện cắt, vật liệu gia công và vật liệu dao mà dao bị mòn theo các dạng khác nhau Bên cạnh đó cơ chế mòn của dao rất phức tạp

2.2 Ma sát và mòn của dụng cụ phủ

2.2.1 Ma sát của dụng cụ phủ

Ma sát giữa vật liệu dụng cụ phủ và vật liệu chi tiết gia công được quan tâm rất nhiều Ma sát trong cắt kim loại là ma sát trượt tuy nhiên đặc điểm của tương tác ma sát khác hẳn với ma sát thông thường trong kỹ thuật là lực ma

Hệ số ma sát giữa hai bề mặt tiếp xúc phụ thuộc vào ứng suất pháp tuyến tại chỗ tiếp xúc hay tỷ số giữa diện tích tiếp xúc thực và diện tích tiếp xúc

phụ thuộc này trên hình vẽ với 3 vùng ma sát Vùng I tương ứng với tiếp xúc

nghĩa là f = τ/σ =const

Trang 28

Vùng III là vùng dưới tác dụng của ứng suất cắt tới hạn vật liệu vẫn không bị

lập với σ

Vùng II là vùng chuyển tiếp giữa vùng I và vùng III Trong vùng II hệ số

ma sát f giảm khi tăng tải trọng pháp tuyến Vùng II là vùng tương tác ma sát giữa VLGC và VLDC trên các bề mặt của dụng cụ trong cắt kim loại Theo Phan Quang Thế [2] đã chỉ ra mô hình ba vùng tiếp xúc ma sát trên mặt trước khi tiện vật liệu mềm bằng dao saphia và tiện thép các bon trung bình bằng dao thép gió phủ PVD-TiN Theo mô hình này thì nhiệt độ cao xuất hiện trên mặt trước thuộc vùng 3 là vùng phoi trượt trên mặt trước và mòn mặt trước bắt đầu phát triển từ vùng này Đây là vùng vật liệu gia công dính nhiều nhất trên mặt trước của dụng cụ phủ PVD sau khi lớp một phần lớp phủ bị phá vỡ

ma sát trượt khô

Trang 29

mặt này sang bề mặt khác, thể tích hay khối lượng mòn ở vùng tiếp xúc chung bằng không mặc dù một bề mặt vẫn bị mòn Định nghĩa mòn nói chung dựa trên sự mất mát của vật liệu, nhưng sự phá huỷ của vật liệu do biến dạng mà không kèm theo sự thay đổi về khối lượng hoặc thể tích của vật liệu cũng là một dạng mòn

Giống như ma sát, mòn không phải là do tính chất của vật liệu mà là sự phản ứng của một hệ thống, các điều kiện vận hành sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến mòn ở bề mặt tiếp xúc chung Sai lầm đôi khi cho rằng ma sát lớn trên bề mặt tiếp xúc chung là nguyên nhân mòn với tốc độ cao

Mòn bao gồm sáu hiện tượng chính tương đối khác nhau và có chung một kết quả là sự tách vật liệu từ các bề mặt trượt đó là: dính - mỏi bề mặt - va chạm - hoá ăn mòn và điện Theo thống kê khoảng 2/3 mòn xảy ra trong công nghiệp là

do các cơ chế dính, trừ mòn do mỏi, mòn do các cơ chế khác là một hiện tượng xảy ra từ từ

Trong thực tế, mòn xảy ra do một hoặc nhiều cơ chế Trong nhiều trường hợp mòn sinh ra do một cơ chế nhưng có thể phát triển do sự kết hợp với các cơ chế khác làm phức tạp hoá sự phân tích hỏng do mòn Phân tích bề mặt các chi tiết

bị hỏng do mòn chỉ xác định được các cơ chế mòn ở giai đoạn cuối

Trong hầu hết các quá trình cắt kim loại, khả năng cắt của dụng cụ sẽ giảm dần đến một lúc nào đó dụng cụ sẽ không tiếp tục cắt được do mòn hoặc hỏng hoàn toàn Mòn dụng cụ là chỉ tiêu đánh giá khả năng làm việc của dụng cụ bởi vì

nó hạn chế tuổi bền của dụng cụ Mòn dụng cụ ảnh hưởng trực tiếp đến độ chính xác gia công, chất lượng bề mặt và toàn bộ khía cạnh kinh tế của quá trình gia công Sự phát triển và tìm kiếm những vật liệu dụng cụ mới cũng như các biện pháp công nghệ mới để tăng bền bề mặt chính là nhằm mục đích làm tăng khả năng chống mòn của dụng cụ

2.3 Các cơ chế mòn của dụng cụ cắt

Theo Shaw mòn dụng cụ có thể do dính, hạt mài, khuếch tán, ôxy hóa và mỏi Các cơ chế mòn này xảy ra đồng thời trong quá trình cắt tuy nhiên tùy

Trang 30

theo điều kiện cắt cụ thể mà một cơ chế nào đó chiếm ưu thế Ngoài ra dụng

cụ còn bị phá hủy do mẻ dăm, nứt và biến dạng dẻo

Theo Loffer trong cắt kim loại nhiệt độ cắt hay vận tốc cắt là nhân tố có ảnh hưởng mạnh nhất đến sự tồn tại của các cơ chế mòn phá hủy Ở dải vận tốc cắt thấp và trung bình, cơ chế mòn do dính và do hạt mài chiếm ưu thế khi cắt liên tục và gián đoạn Khi tăng vận tốc cắt, mòn do hạt mài và hóa lý trở lên chiếm ưu thế đối với cắt liên tục và tạo nên vùng mòn mặt trước Sự hình thành các vết nứt do ứng suất nhiệt biến đổi theo chu kỳ là cơ chế mòn chủ yếu dẫn đến vỡ lưỡi cắt khi cắt không liên tục Hình 2.7, 2.8, thể hiện mối quan hệ giữa vận tốc cắt và cơ chế mòn khi cắt liên tục và gián đoạn

Hình 2.2: Ảnh hưởng của vận tốc cắt đến cơ chế mòn khi cắt liên tục

Hình 2.3: Ảnh hưởng của vận tốc cắt đến cơ chế mòn khi cắt gián đoạn

Trang 31

2.4 Mòn dao khi phay cứng

Để nâng cao khả năng sử dụng của dụng cụ bởi sự kết hợp độc đáo của

lớp phủ với nền, độ cứng nóng của lớp phủ cao và khả năng cải thiện điều kiện tiếp xúc ở vùng lưỡi cắt Lớp phủ có ưu điểm nổi bật như giảm ma sát, giảm dính và khuyếch tán giữa vật liệu gia công và các bề mặt dụng cụ Có hai cơ chế mòn chính xảy ra trên dụng cụ phủ khi cắt thép đó là nứt, vỡ và bong ra của các mảnh TiAlN và mòn vật liệu nền Quá trình gẫy vỡ sẩy ra theo 3 giai đoạn như hình 2.10

Hình 2.4: Sơ đồ thể hiện 3 giai đoạn mòn mặt trước của dụng cụ thép gió phủ TiN

- Giai đoạn 1: Ma sát giữa phoi và lớp phủ sinh ra nhiệt và truyền vào dụng cụ

- Giai đoạn 2: Dưới tác dụng của ứng suất pháp và tiếp cùng nhiệt độ cao dưới lớp phủ, nền bị biến dạng dẻo làm cho lớp phủ bị nứt, vỡ cục bộ sau đó

bị cuốn đi cùng với dòng phoi làm cho nền bị lộ ra Ma sát và nhiệt độ của vùng này tiếp tục tăng lên

- Giai đoạn 3: Vùng mòn mặt trước xuất hiện Nền của lớp phủ gần vùng mòn tiếp tục bị giảm độ cứng làm cho lớp phủ tiếp tục bị nứt, vỡ và cuốn đi theo phoi Vùng mòn mặt trước phát triển rộng dần làm giảm khả năng cắt gọt của dụng cụ [10]

Trang 32

2.5 Vai trò của lớp phủ cứng trong việc tăng tuổi bền của dụng cụ

Một số thông số quan trọng khi nghiên cứu tuổi bền của dụng cụ cắt là chiều dài của hành trình cắt là V.T[m] và diện tích cắt là V.T.a[m2

] là các hàm số của vận tốc cắt hay nhiệt độ Khi tăng vận tốc cắt (nhiệt cắt) từ giá trị vận tốc thấp thì cả V.T và V.T.a đều tăng và đạt cực đại ở một giá trị xác định Sau đó tiếp tục tăng vận tốc thì cả V.T và V.T.a đều giảm Điều này thể hiện rõ trên hình 2.13 [10]

Hình 2.5: Quan hệ V.T-V và V.T.a khi cắt thép 40Cr

Ảnh hưởng của vận tốc cắt và lượng chạy dao đến tuổi bền thông qua các cơ chế mòn diễn ra ở chế độ cắt đã cho phụ thuộc nhiều hay ít vào nhiệt

độ Do đó việc ứng dụng công thức Taylor phải cân nhắc trong từng trường hợp cụ thể

Có thể thấy rằng lớp phủ cứng có tác dụng giảm ma sát trên mặt trước, giảm nhiệt độ cực đại và sự phát triển của trường nhiệt độ trong dụng cụ dẫn đến giảm mòn do nhiệt và tăng tuổi bền cho dụng cụ Hơn nữa lớp phủ cứng tạo nên một lớp phân cách giữa vật liệu gia công và vật liệu dụng cụ với khả năng chống dính, chống cào xước cơ học cao do tính trơ hoá học và độ cứng cao của nó là nguyên nhân giảm mòn và tăng tuổi bền Ngoài ra tính chất nhiệt đặc biệt của lớp phủ còn làm giảm tỷ lệ truyền nhiệt vào phoi và dao là nhân tố quan trọng làm tăng tuổi bền của dụng cụ phủ khi cắt với chế độ cắt cao

Trang 33

Tuy nhiên vai trò nâng cao tuổi bền của dụng cụ cắt khi sử dụng vật liệu phủ khác nhau thay đổi theo điều kiện gia công cụ thể Hình 1.14 chỉ ra mối quan hệ giữa tuổi bền của dao tiện và phay mặt đầu thép gió phủ TiN, TiCN và TiAlN dùng để cắt thép cácbon SAE 4340 theo vận tốc cắt cho cả cắt liên tục (hình 2.14a) và cắt không liên tục (hình 2.14 b) Từ hai đồ thị có thể thấy rằng trong cắt liên tục (tiện) TiAlN có tác dụng nâng cao tuổi bền của dao thép gió tốt nhất sau đó đến TiN và cuối cùng là TiCN Trái lại trong cắt va đập (phay) TiN lại có tác dụng nâng cao tuổi bền tốt nhất sau đó đến TiN và TiAlN Nhƣ vậy mỗi loại vật liệu phủ đều có khả năng nâng cao tuổi bền của dụng cụ khác nhau tuỳ thuộc vào các điều kiện cắt trong đó dụng cụ đƣợc sử dụng [4]

Hình 2.6 (a) Quan hệ tuổi bền của dao thép gió phủ PVD theo vận tốc cắt dao tiện

(b) Dao phay mặt đầu dùng để phay thép cácbon tôi cải thiện

2.5 Mòn và tuổi bền của dụng cụ khi phay cứng

2.5.1 Mòn của dao khi phay cứng

Các dạng mòn và cơ chế mòn của dao phay cứng cũng giống nhƣ các dạng và cơ chế mòn của dụng cụ cắt nói chung Nhƣng về cơ bản dao sẽ có hai cơ chế mòn chính là nứt, vỡ và bong ra của các mảnh TiAlN và mòn vật liệu nền Do đặc điểm vận tốc cắt gọt, lƣợng chạy dao là khác nhau dẫn đến sẽ

có hiện tƣợng và lƣợng mòn khác nhau Vì vậy việc nghiên cứu quá trình mòn

- Tuổi bền của dao tại vận tốc tốc, lƣợng chạy dao khác nhau của dao phay cứng là một yêu cầu của thực tế Vì thế việc nghiên cứu chọn ra một chế độ

Trang 34

cắt phù hợp để tăng hiệu quả sử dụng dao (tuổi bền dao lớn nhất) khi dùng dao phay cứng gia công một loại vật liệu trong một điều kiện cụ thể là rất cần thiết và đem lại hiệu quả cho quá trình gia công Đó cũng chính là cơ sở để tác giả lựa chọn đề tài này để tăng hiệu quả sử dụng dao trong sản xuất

2.5.2 Tuổi bền của dao khi phay cứng

Dao phay cứng với đặc điểm lớp phủ rất mỏng thường chỉ vào khoảng

sẽ giảm đi đáng kể khi lớp phủ trên bề mặt bị mài mòn, bị nứt, bị bong cục

bộ Chính vì vậy có thể coi dao phay cứng có tuổi bền bằng tuổi thọ

Tuổi thọ của dao phay cứng thường được xác định như sau:

- Theo chất lượng bề mặt gia công

- Xác định theo độ chính xác kích thước của chi tiết gia công

Mòn và tuổi bền của dụng cụ khi phay cứng có ảnh hưởng rất lớn tới chất lượng bề mặt và độ chính xác khi phay Do vậy cần được nghiên cứu để điều khiển quá trình phay đạt được yêu cầu kỹ thuật và hiệu quả gia công

Trang 35

CHƯƠNG 3 : CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT GIA CÔNG

3.1 Khái niệm về chất lượng bề mặt gia công

3.1.1 Khái niệm

liệu gia công, phương pháp gia công cơ và chế độ công nghệ gia công

Để đánh giá độ nhấp nhô bề mặt người ta dùng hai chỉ tiêu đó là Ra, Rz (μm)

* Sai lệch trung bình số học của prôfin Ra

Ra là sai lệch trung bình số học các khoảng cách từ những điểm của profil đo được đến đường trung bình ox đo theo phương vuông góc với đường trung bình của độ nhấp nhô tế vi trên chiều dài chuẩn L

Trang 36

z

P

* Chiều cao nhấp nhô tế vi Rz

Chiều cao nhấp nhô tế vi trên chiều dài chuẩn L với giá trị trung bình cộng của các giá trị tuyệt đối của chiều cao 5 đỉnh cao nhất h1, h3, h5 , h7, h9 và chiều sâu của 5 đáy thấp nhất là trị số trung bình của 5 khoảng cách từ 5 đỉnh cao nhất đến 5 đáy thấp nhất h2, h4, h6 , h8, h10, của profil trong khoảng chiều dài chuẩn L

Công thức

TCVN 2511-95 cũng như ISO quy định 14 cấp độ nhám bề mặt Phay cứng chính xác được cấp chính xác dung sai IT thông thường là cấp (5÷7), với độ nhám bề mặt là Rz = (2 ÷ 4) μm

Bảng3.1 Các giá trị và chiều dài chuẩn l ứng với các cấp độ nhám bề mặt Ra, Rz

b Phương pháp đánh giá độ nhám bề mặt

Để đánh giá nhám bề mặt người ta thường dùng các phương pháp sau:

Phương pháp quang học (dùng kính hiển vi Linich)

Trang 37

Trang 38

3.2 Các nhân tố ảnh hưởng đến nhám bề mặt khi phay cứng

a Ảnh hưởng của các thông số hình học của dụng cụ cắt và chế độ cắt

Ảnh hưởng của góc nghiêng chính υ: υ tăng → Rz tăng - Ảnh hưởng của góc nghiêng phụ υ1 : υ1 tăng → Rz tăng - Ảnh hưởng của bán kính mũi dao r : r tăng → Rz giảm

b Ảnh hưởng của biến dạng dẻo lớp bề mặt

Ảnh hưởng của lượng chạy dao

Khi gia công với lượng chạy dao S = (0,02÷0,15) mm/vòng thì bề mặt gia công có Rz nhỏ Nếu gia công với S < 0,02mm/vòng Rz sẽ tăng lên vì ảnh hưởng của biến dạng dẻo lớn hơn ảnh hưởng của các yếu tố hình học Nếu lượng chạy dao S > 0,15 mm/vòng thì biến dạng dẻo tăng kết hợp với ảnh hưởng của các yếu tố hình học, làm Rz tăng

Ảnh hưởng của chiều sâu cắt

Chiều sâu cắt quá lớn thì rung động trong quá trình cắt tăng, do đó Rz tăng

Ảnh hưởng của vật liệu gia công

Vật liệu dẻo và dai (thép ít cacbon), càng dễ biến dạng dẻo sẽ làm cho Rz tăng Vật liệu càng cứng, càng khó biến dạng dẻo và độ hạt càng nhỏ thì Rz giảm

Ảnh hưởng của rung động của hệ thống công nghệ

Nếu rung động có tần số lớn, biên độ nhỏ sẽ gây ra nhám bề mặt

Ảnh hưởng của dung dịch trơn nguội 

Dung dịch trơn nguội làm giảm ma sát trong vùng gia công, giảm nhiệt cắt, giảm lực cắt, giảm biến dạng dẻo bề mặt do đó làm giảm Rz

Trang 39

Ngoài ra độ nhám bề mặt còn phụ thuộc vào: ảnh hưởng của góc nghiêng giữa dao và phôi, ảnh hưởng của tì dao lên bề mặt gia công…

3.3 Ảnh hưởng của độ nhám bề mặt tới tính chất sử dụng của chi tiết máy

Nhiều công trình nghiên cứu đã chứng minh rằng ma sát và độ mòn của chi tiết máy phụ thuộc vào chiều cao và hình dáng của các mấp mô

Ảnh hưởng đến tính chống ăn mòn

Nhám bề mặt còn ảnh hưởng rất lớn đến tính chống ăn mòn hóa học của lớp bề mặt chi tiết Độ nhám bề mặt càng cao và bán kính đáy các mấp

mô càng lớn thì càng tăng khả năng chống ăn mòn Có thể chống ăn mòn hóa học bằng phương pháp bảo vệ bề mặt khác như mạ (mạ rôm, mạ niken), sơn phủ bề mặt v.v

Ảnh hưởng đến độ bền mỏi

Nhám bề mặt ảnh hưởng rất lớn đến độ bền mỏi của chi tiết, đặc biệt là các chi tiết chịu tải trọng va đập và đổi dấu Vì tại đáy các mấp mô là nơi tập trung ứng suất với trị số rất lớn, tại đó sẽ xuất hiện các vết nứt tế vi - đó chính

là nguyên nhân phá hỏng chi tiết Vì vậy, nếu độ nhám bề mặt tăng, bán kính đáy các mấp mô lớn thì sẽ nâng cao độ bền mỏi của chi tiết Ví dụ: bề mặt vật liêu thép được đánh bóng có độ bền mỏi cao hơn 40% so với bề mặt không được đánh bóng

Ảnh hưởng đến độ chính xác mối ghép

Nhám bề mặt ảnh hưởng rất lớn đến độ chính xác của mối ghép - Với các mối gép có khe hở, trong giai đoạn mòn ban đầu chiều cao Rz bị san phẳng từ 65 - 75% do đó khe hở mối ghép tăng lên, độ chính xác mối gép giảm - Với mối gép có độ dôi, khi ép chiều cao Rz bị chèn xuống làm cho độ bền của mối ghép giảm xuống

3.4 Các phương pháp nghiên cứu về độ nhám bề mặt

Như chúng ta đã biết, độ nhám bề mặt ảnh hưởng lớn đến chất lượng

làm việc của chi tiết, dụng cụ và máy công cụ Khi phay cứng, điều mà chúng

Định dạng
Số trang	79
Dung lượng	2,43 MB