NGHIÊN cứu mối QUAN hệ GIỮA CHẾ độ cắt với độ NHÁM bề mặt KHI GIA CÔNG PHAY CAO tốc

Trong gia công cao tốc, năng suất và chất lượng gia công phụ thuộc vàorất nhiều yếu tố, ảnh hưởng của các yếu tố vật liệu dụng cụ cắt và thông sốhình học của dụng cụ đã được hãng chế tạo

NGUYỄN VĂN SƠN

NGHIÊN CỨU MỐI QUAN HỆ GIỮA CHẾ ĐỘ CẮT VỚI

ĐỘ NHÁM BỀ MẶT KHI GIA CÔNG PHAY CAO TỐC

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ

Hà Nội - 2015

NGUYỄN VĂN SƠN

NGHIÊN CỨU MỐI QUAN HỆ GIỮA CHẾ ĐỘ CẮT VỚI

ĐỘ NHÁM BỀ MẶT KHI GIA CÔNG PHAY CAO TỐC

Chuyên ngành: Kỹ thuật Cơ khí

Mã ngành: 60520103

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

TS PHẠM VĂN BỔNG

Hà Nội - 2015 LỜI CAM ĐOAN

và chưa từng được công bố trong bất kỳ công trình nghiên cứu nào khác.

Hà Nội, ngày 01 tháng 12 năm 2015

Học Viên

Nguyễn Văn Sơn

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ HÌNH ẢNH

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài: 1

2 Mục đích, đối tượng và phạm vi nghiên cứu: 2

3 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài: 3

4 Cấu trúc của luận văn: 3

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ GIA CÔNG CAO TỐC 4

1.1 Lịch sử của gia công cao tốc: 4

1.2.Định nghĩa về gia công cao tốc (HSM): 8

1.3.Máy và ảnh hưởng độ ổn định của máy trong quá trình gia công cao tốc: 11

1.3.1.Máy: 11

1.3.2 Ảnh hưởng độ ổn định của máy trong quá trình gia công cao tốc: 13

1.4.Dụng cụ cắt và đầu gá dụng cụ cắt của gia công cao tốc: 15

1.4.1.Dụng cụ cắt: 15

1.4.2.Đầu gá dụng cụ cắt: 18

1.5 Chế độ cắt và chiến lược chạy dao của gia công cao tốc: 19

1.5.1.Chế độ cắt của gia công cao tốc: 19

1.5.2.Chiến lược chạy dao trong gia công cao tốc: 21

1.6.Sự hình thành phoi trong quá trình gia công cao tốc: 23

1.7.Đặc điểm và ứng dụng của gia công cao tốc: 26

1.7.1 Đặc điểm của gia công cao tốc: 26

1.7.2 Ứng dụng của gia công cao tốc: 28

ĐẾN ĐỘ NHÁM BỀ MẶT 36

2.1 Chất lượng bề mặt gia công: 36

2.1.1 Khái niệm về chất lượng bề mặt gia công: 36

2.1.2 Nhám bề mặt: 37

2.2 Sự ảnh hưởng của chế độ cắt(V,S,t) và rung động đến nhám bề mặt: 44

2.2.1 Ảnh hưởng của V đến nhám bề mặt: 44

2.2.2 Ảnh hưởng của S đến nhám bề mặt: 45

2.2.3 Ảnh hưởng của t đến nhám bề mặt: 46

2.2.4 Ảnh hưởng của rung động đến nhám bề mặt: 46

2.3 Xây dựng mô hình toán học biểu diễn mối quan hệ giữa v, s, t với Ra khi gia công phay cao tốc: 47

CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM 49

3.1 Mô hình thực nghiệm: 49

3.1.1 Phân tích và thiết kế mô hình thực nghiệm: 49

3.1.2 Điều kiện thực nghiệm: 51

3.2 Kết quả thực nghiệm: 57

3.3 Xử lý kết quả thực nghiệm: 58

3.4 Đánh giá kết quả thực nghiệm: 65

3.5 Kết luận: 69

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO 70

1 Kết luận: 70

2 Hướng nghiên cứu tiếp theo: 70

TÀI LIỆU THAM KHẢO 71

Stt Ký hiệu Ý nghĩa Đơn vị

1 HSM High Speed Milling (Phay cao tốc)

2 CNC Computer Numerical Control(Điều

khiển số trợ giúp máy tính)

3 EDM Electrical Discharge Machining (Gia

công tia lửa điện)

4 NURBS Non Uniform Rational B-Spline

(Đường cong B-Spline hữu tỉ khôngđều)

5 HRC Đơn vị đo độ cứng theo phương pháp

16 HSK Ký hiệu cơ cấu bầu kẹp dao

17 Hp Đơn vị mã lực (Horse Power)

18 CBN Cấu trúc Cabit bornitrit

19 TiN Lớp phủ Titan Nitrit

20 TiAlN Lớp phủ Titan Nhôm Nitrit

vật chất bay hơi)

22 CVD Chemical Vapor Deposition(Lắng đọng

hóa học)

23 CAT,SK,BT Ký hiệu cơ cấu đầu gá côn

24 CAM Computer Aided Manufacturing (Chế

tạo dưới sự giúp đỡ của máy tính)

25 CAD Computer Aided Design(Thiết kế dưới

sự giúp đỡ của máy tính)

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ HÌNH ẢNH

Trang

Hình 1.1.Nhiệt độ gia công khi phay ở tốc độ cắt cao[9] 4

Hình 1.2.Cột mốc lịch sử của gia công cao tốc [9] 6

Hình 1.3 Sự xem xét tổng thể của gia công cao tốc [9] 7

Hình 1.4 Đặc điểm chung của gia công cao tốc [9] 8

Hình 1.7 Hình dạng của dao phay HSM 16

Hình 1.8 HKS-A, HKS-E, HKS-F series 18

Hình 1.9 Đầu gá BT và HSK 19

Hình 1.10 Đường chạy dao truyền thống [7] 21

Hình 1.11.Đường chạy dao cung tròn [7] 22

Hình 1.12 Đường chạy dao Trochoidal [7] 23

Hình 1.13 Phoi sinh ra từ những vận tốc cắt khác nhau (f = 10 µm/vòng, t = 100 µm) [19] 23

Hình 1.14.Chiều rộng phoi thay đổi khi vận tốc cắt khác nhau (f = 10 µm/vòng, t = 100 µm) [19] 24

Hình 1.15.Hình thái phoi nhận được trong vùng gia công thông thường và vùng gia công cao tốc [19] 24

Hình 1.16.Mặt cắt quá trình hình thành phoi trong gia công khi cắt với vận tốc cắt tại: a, v = 150 m/phút; b, v = 300 m/phút; c, v = 1500 m/phút [19] 25

Hình 1.17 Chất lượng bề mặt gia công trong gia công cao tốc [9] 27

Hình 1.18 Chi tiết trong máy bay Boeing 30

Hình 1.19 Vỏ điện thoại IPhone 5 30

Hình 1.20 Giảm nguyên công với HSM khi gia công khuôn mẫu [15] 32

Hình 1.21 Thân bộ phận phân phối nhiên liệu bằng nhôm 33

Hình 2.1 Độ nhám bề mặt chi tiết [2] 37

Hình 2.2 Mô hình hai bề mặt tiếp xúc [2] 40

Hình 2.3 Quá trình mài mòn của một cặp chi tiết [2] 41

Hình 2.4 Quan hệ giữa lượng mòn ban đầu uvà sai lệch profin trung bình cộng R a [2] 41

Hình 2.6 Ảnh hưởng của lượng chạy dao Stới chiều cao nhấp nhô tế vi R z [2].

45

Hình 3.1.Mô tả tóm tắt thí nghiệm 50

Hình 3.2 Máy đo độ nhám Mitutoyo SJ 400 54

Hình 3.3 Hình ảnh của phôi thực nghiệm 55

Hình 3.4 Đồ thị quan hệ giữa R a với vận tốc cắt V và bước tiến S 66

Hình 3.5 Đồ thị quan hệ giữa R a với vận tốc cắt V và chiều sâu cắt t 67

Hình 3.6 Đồ thị quan hệ giữa R a với chiều sâu cắt t và bước tiến S 68

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Tran Bảng 1.1.Điểm nhiệt độ giảm độ cứng của một số vật liệu dao 16

Bảng 1.2.So sánh tốc độ cắt của gia công truyền thống và HSM [5] 19

Bảng 1.3.Bảng dữ liệu chọn tốc độ cắt cho gia công truyền thống và HSM theo kinh nghiệm [12] 20

Bảng 2.1.Các giá trị R a , R z và chiều dài chuẩn l ứng với các cấp độ nhám [2]. .39

Bảng 3.3.Ma trận thí nghiệm các thông số đầu vào 56 Bảng 3.4.Bảng kết quả thực nghiệm 57 Bảng 3.5.Bảng loga nepe các thông số chế độ cắt và giá trị R a 59

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài:

Ngày nay, gia công cao tốc (High Speed Machining – HSM) là mộttrong những công nghệ quan trọng hàng đầu trong nền công nghệ gia cônghiện đại Do tính phức tạp của HSM, cho tới nay vẫn còn rất nhiều câu hỏi mởliên quan tới lĩnh vực này Các đặc điểm kỹ thuật, đặc tính bề mặt, chất lượngsản phẩm và hiệu quả kinh tế có thể đạt được thông qua quá trình gia côngcao tốc Hiện nay công nghệ gia công cao tốc trên thế giới đang phát triển rấtmạnh mẽ Tuy nhiên, đối với Việt Nam gia công cao tốc còn mới đối với cácDoanh nghiệp, cơ sở sản xuất cho nên gặp nhiều khó khăn trong khai thác vàđầu tư Máy và trang thiết bị cho gia công cao tốc khá đắt tiền mức khấu haolớn mà mức độ tiếp nhận công nghệ chưa đầy đủ, khai thác thiết bị khônghiệu quả và triệt để Đây là cơ sở và động lực để tác giả nghiên cứu lĩnh vựcgia công cao tốc, với mục tiêu nâng cao chất lượng bề mặt chi tiết gia công,với cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu kết hợp lý thuyết và thựcnghiệm

Trong gia công cao tốc, năng suất và chất lượng gia công phụ thuộc vàorất nhiều yếu tố, ảnh hưởng của các yếu tố vật liệu dụng cụ cắt và thông sốhình học của dụng cụ đã được hãng chế tạo dụng cụ cắt nghiên cứu và chứngminh [16] Đối với một hệ thống công nghệ nhất định thì năng suất hay chấtlượng bề mặt phụ thuộc chủ yếu vào thông số chế độ cắt được cài đặt Vì vậy,điều khiển thông số chế độ cắt là phương pháp cơ bản và hiệu quả để kiểmsoát chất lượng gia công và nâng cao hiệu quả sử dụng thiết bị Đặc biệt hơnnữa bề mặt chi tiết sau khi gia công cao tốc có thể đạt độ bóng bề mặt tươngđương với phương pháp gia công mài, thời gian đánh bóng bề mặt sau khi gia

công cao tốc nhỏ hơn rất nhiều so với phương pháp gia công truyền thống,năng suất bóc tách vật liệu cao hơn phương pháp gia công truyền thống [13]

Thực tế cho thấy chất lượng của bề mặt gia công của chi tiết khôngnhững phụ thuộc vào tính chất cơ lý của vật liệu, mà còn phụ thuộc vào trạngthái của lớp bề mặt, các chi tiết được chế tạo từ một loại vật liệu như nhaunhưng theo các phương pháp công nghệ và chế độ cắt khác nhau sẽ có tínhchất của lớp bề mặt khác nhau, và độ nhám bề mặt là một trong các chỉ tiêuđánh giá chất lượng bề mặt đặc trưng cho tính chất hình học của bề mặt giacông

Cho đến nay ở Việt Nam chưa có nhiều nghiên cứu ảnh hưởng thông sốcông nghệ trong gia công phay cao tốc Với sự phát triển ngày càng mạnh vềmặt công nghệ gia công cao tốc và đòi hỏi ngày càng khắt khe về chất lượng,

độ chính xác và khả năng khai thác triệt để, hiệu quả trang thiết bị công nghệ

trong lĩnh vực gia công cao tốc Do đó, việc “Ngiên cứu mối quan hệ giữa

chế độ cắt với độ nhám bề mặt khi gia công phay cao tốc” là vấn đề cần thiết,

- Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

+ Nghiên cứu gia công phay mặt phẳng trên máy phay cao tốc CNC

TC500 của trung tâm FOXCOM trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội

+ Vật liệu nghiên cứu trong gia công là thép C45, dụng cụ cắt là dao phay

ngón có gắn mảnh hợp kim của hãng Sandvik Đường kính dao D =20mm, số lưỡi cắt = 2

+ Sử dụng phần mềm Excel xây dựng hàm quan hệ toán học thông số chế

độ cắt với độ nhám bề mặt khi phay cao tốc bề mặt

3 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài:

Việc nghiên cứu trên làm cơ sở cho việc chọn chế độ cắt hợp lý, tậndụng được khả năng và công suất máy hữu ích khi gia công trên máy phayCNC và tiến tới tối ưu hóa quá trình phay

Đây là công cụ hỗ trợ cho nhà công nghệ kiểm soát được chất lượng giacông(độ nhám), lựa chọn được chế độ cắt tối ưu là cơ sở ban đầu cho máy giacông thông minh trong quá trình phay cao tốc

4 Cấu trúc của luận văn:

Ngoài phần mở đầu, kết luận và hướng nghiên cứu tiếp theo luận vănbao gồm 3 chương như sau:

+ Chương 1: Tổng quan về gia công cao tốc.

+ Chương 2: Nghiên cứu sự ảnh hưởng của chế độ cắt đến độ nhám

bề mặt

+ Chương 3: Thực nghiệm.

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ GIA CÔNG CAO TỐC1.1.Lịch sử của gia công cao tốc:

Gia công cao tốc(High Speed Machining-HSM) đã được nghiên cứutrong một thời gian dài từ đầu những năm đầu của thế kỉ 20 Những nghiêncứu đầu tiên về gia công cao tốc đã được thực hiện bởi Carl Salomon năm1931[9]

Ngày 27 Tháng 4 năm 1931, Friedrich Krupp AG đãđược cấp bằng

sang chế của Đức số 523,594 đề cập đến “phương pháp gia công kim loại

hoặc những vật liệu tương tự khi được gia công với các dụng cụ cắt”.Dựa trên các nghiên cứu cắt gọt kim loại được thực hiện

bởi Carl Salomon với thép, kim loại màu và ánh kim ở tốc cắt là 440m/phút(1.444 ft/min)(thép),1.600 m/phút (5.250 ft/min)(đồng),2.840 m/phút(9318 ft/min) (đồng đỏ) và lên đến 16.500 m/min (54,133 ft / min) (nhôm),Kết quả thực tế được mô tả là khi lên đến một tốc độ cắt nhất định thì nhiệt độgia công bắt đầu giảm trở lại (Hình 1.1)

Hình 1.1.Nhiệt độ gia công khi phay ở tốc độ cắt cao[9].

Salomon thực hiện nghiên cứu cơ bản của mình bằng những đĩa cưatròn, và bởi vì tốc độ cao của vòng quay này không có ở thời điểm đó, ông đã

có thể đạt được tốc độ cắt cao chỉ bằng dụng cụ có đường kính lớn

V c = π D n1000 (m/ph)(1.1)Tuy nhiên, để gia công được hầu hết các phôi, dụng cụ có đường kínhrất lớn có thể ít được sử dụng Điều này có nghĩa rằng trong ứng dụng thực tế

để đạt được tốc độ cắt cao thì chủ yếu được thực hiện bằng các phương tiện

có tốc độ quay cao Những điều này thì không thể thực hiện được tại thờiđiểm đó

Gần 20 năm sau, tức là vào những đầu năm 1950, nghiên cứu được tăngcường đã được bắt đầu trên toàn thế giới một lần nữa cho việc sử dụng tốc độcắt cao Lúc đó máy với tốc độ cao của vòng quay này không có sẵn, thời gianthử nghiệm đường đạn bắt đầu (Hình.1.2).Chúng được thực hiện bằng cáchbắn một viên đạn hình mẫu phôi dọc theo một cạnh cắt tĩnh.Từ những thửnghiệm, những phát hiện mới này được lập ra rằng ở tốc độ cắt cao các điềukiện hình thành phoi là khác nhau hơn trong cắt kim loại ở điều kiện tốc độthông thường

Hình 1.2.Cột mốc lịch sử của gia công cao tốc [9].

Năm 1979, Viện kỹ thuật sản xuất và máy công cụ (PTW) tại Đại họccông nghệ Darmstadt là trung tâm nghiên cứu đầu tiên của Châu Âu để bắtđầu một dự án nghiên cứu chung được gọi là "nghiên cứu các đặc điểm cácquá trình trong phay tốc độ cao" tập trung vào sự phát triển của tốc độ vòngquay trục cao được hỗ trợ trong hoạt động từ vòng bi cũng như trên thửnghiệm này trong máy công cụ

Ngay từ đầu, PTW tập trung các chương trình nghiên cứu của mình đểduy trì liên kết chặt chẽ giữa các quy trình công nghệ và sự phát triển của máymóc và các thành phần của chúng.Do vậy, họ đã có thể phát triển các máy đầutiên đặc biệt thích hợp cho các ứng dụng gia công tốc độ cao từ những ảnhhưởng và tương tác giữa các quá trình và sự phát triển của máy công cụ Quá

trình phát triển cũng bao gồm sự phát triển của vật liệu và dụng cụ cắt cũng

như việc xây dựng các chiến lược gia công mới và các sự tương tác với các hệ

thống CAD/CAM (Hình 1.3)

Hình 1.3.Sự xem xét tổng thể của gia công cao tốc [9].

Sự xem xét tổng thể này cho phép nhận biết được khá nhiều lợi ích bổ

sung của gia công cao tốc.Ví dụ, các lực cắt giảm với tốc độ cắt tăng, nhiệt

cắt được loại bỏ hoàn toàn bởi các phoi, chất lượng bề mặt tốt hơn, hạn chế

rung động trong quá trình cắt,…

Tuy nhiên, tuổi thọ dụng cụ giảm khi tăng tốc độ cắt (Hình 1.4.), và do

đó ngày nay vẫn tồn tại một nhu cầu đáng kể cho sự phát triển hơn nữa để

Hình 1.4 Đặc điểm chung của gia công cao tốc [9].

1.2.Định nghĩa về gia công cao tốc (HSM):

Cho đến nay trên thế giới vẫn chưa có một định nghĩa thống nhất cho

thuật ngữ “Gia công cao tốc” Theo lý thuyết được Salomon đưa ra vào năm

1931 thì “Gia công cao tốc là gia công với vận tốc cắt nhanh hơn vận tốc cắt

khi gia công truyền thống từ 5 đến 10 lần” [9] Về sau này có thêm một số

cách hiểu khác về HSM như:

- Gia công với tốc độ trục chính cao (high spindle speed maching)

- Gia công với bước tiến lớn (high feed machining)

- Gia công năng suất cao (high productive machining)

- Gia công với tốc độ cắt cao (high velocity machining)

Hình 1.5 Vùng tốc độ cắt cho các dạng gia công [9].

Tuy nhiên, các cách hiểu này chỉ mang tính tương đối vì một tốc độ (củatrục chính và bàn máy) được xem là nhanh đối với loại vật liệu này có thể bịxem là chậm với một loại vật liệu khác hoặc được xem là nhanh ngày hôm nay

sẽ bị xem là bình thường nếu tốc độ cắt được nâng lên trong tương lai

Hình 1.6 Vùng tốc độ gia công cao tốc của một số loại vật liệu [9].

Ngày nay, khái niệm thường được nhắc đến khi nói về HSM là : “Gia

công tốc độ cao là phương pháp gia công sử dụng tốc độ trục chính cao và bước tiến lớn với lượng dịch dao ngang nhỏ và chiều sâu cắt nhỏ” Khái niệm

này trực quan giúp mọi người có thể phân biệt HSM với các phương pháp giacông khác nhưng nó chưa thể hiện hết bản chất của HSM vì HSM là mộtphương pháp gia công được tổng hợp từ nhiều yếu tố công nghệ như máymóc, thiết bị, phần mềm lập trình và chế độ cắt gọt … để đạt hiệu quả giacông cao nhất

Một định nghĩa khác của gia công cao tốc được đưa ra để đáp ứng vớinhiều loại vật liệu và vật liệu dao sử dụng khi gia công

Theo tài liệu kỹ thuật của hãng chế tạo trục chính của máy phay cao tốcFischer đưa ra định nghĩa phổ biến về gia công cao tốc là sử dụng chỉ số Dtr.n-đường kính trong của ổ đỡ (mm) nhân với tốc độ trục chính cao nhất(vòng/phút) Trong gia công cao tốc, chỉ sốDtr.n thông thường là khoảng500.000 đến 1.000.000 Định nghĩa này cho phép các ổ trục chính có đườngkính lớn hơn nằm trong loại gia công cao tốc cho dù nó hoạt động với tốc độquay thấp hơn các ổ đỡ bé

Tốc độ thông thường của trục chính cao tốc trong khoảng 8.000 đến35.000 vòng/phút, có một số trục chính ngày nay được thiết kế để quay vớivận tốc 100.000 vòng/phút

Một định nghĩa khác về gia công cao tốc là dựa vào tỉ lệ của công suấtvới tốc độ nhanh nhất của trục chính Hp/vòng/phút Với máy công cụ thôngthường, thường có thỉ lệ Hp/vòng/phút thấp hơn máy công cụ cắt cao tốc.Theo tiêu chuẩn này, danh giới phân cách giữa gia công thông thường và giacông cao tốc là khoảng 0,005Hp/vòng/phút Do vậy, gia công cao tốc baogồm các trục chính công suất từ 50Hp có thể quay ở 10.000

vòng/phút(0,005Hp/vòng/phút) và trục chính công suất 15Hp có thể đạt tới30.000 vòng/phút (0,0005Hp/vòng/phút).

Các định nghĩa khác thường tập trung vào năng suất và thời gian giacông ngắn hơn Trong trường hợp đó, những yếu tố không cắt cũng tham giavào.Đó là tốc độ dịch chuyển nhanh và tốc độ tự động thay dụng cụ khoảng

< 7s để thay từ dụng cụ cắt này sang dụng cụ cắt khác

Về cơ bản, gia công cao tốc là một sự kết hợp của tốc độ trục chính củamáy cao(high spindle speed), hệ điều khiển CNC cao cấp và hơn thế nữa Tốc

độ trục chính khoảng 8000 (vòng/phút) có thể là điểm khởi đầu cho gia côngcao tốc Trong thực tế, tốc độ caonhất cho gia công cao tốc trên các máy công

cụ ngày càng tăng, lên đến 60.000 vòng/phút và hơn thế nữa.Tốc độ ăn daotrung bình ít nhất là 10 m/s trong khi tốc độ di chuyển nhanh lên đến 40(m/phút) và cao hơn, công suất động cơ trục chính ít nhất là 15 kW [8]

1.3.Máy và ảnh hưởng độ ổn định của máy trong quá trình gia công cao tốc: 1.3.1.Máy:

Máy CNC là yếu tố thường được nghĩ đến đầu tiên khi bàn về côngnghệ HSM Hiện nay, mặc dù trên thị trường có một số loại đầu phay cao tốc

để mở rộng khả năng công nghệ cho máy CNC nhưng những máy CNC đượcgắn đầu phay cao tốc vẫn không được xem là máy phay HSM bởi máy phayHSM đúng nghĩa phải đáp ứng được những yêu cầu cơ bản sau đây [15]:

- Trục chính có công suất lớn và số vòng quay cao

- Tốc độ bàn máy cao : 40-90 m/s

- Gia tốc chuyển động lớn : > 1g

- Tốc độ xử lí dữ liệu nhanh : 50-2000 block/s

- Tốc độ truyền tải dữ liệu nhanh : 250 kbit/s

- Dung lượng lưu trữ lớn : > 50 MB

- Có khả năng nội suy đường NURBS

- Độ cứng vững, độ đồng tâm và khả năng ổn định nhiệt của trụcchính cao

- Có tùy chọn làm mát xuyên qua trục chính

- Có khả năng đọc trước câu lệnh trong chương trình gia công

Máy dùng ổ đỡ có tần số quay vòng cao cho trục chính Các ổ đỡ phải

có tần số vòng quay cao Kích thước ổ, kiểu ổ, số ổ, tải, kiểu bôi trơn ổ và vậtliệu làm ổ yêu cầu phải được kiểm tra gắt gao cho máy công cụ gia công caotốc [17] Kiểu ổ đỡ lai hoặc hoàn toàn bằng ceramic cũng có thể cần thiết chogia công cao tốc

Công suất động cơ trục chính cao vì cần có một lượng công suất đáng

kể để quay trục chính ở tốc độ cao

Trục chính phải có độ cứng vững và độ ổn định nhiệt cao Động cơ dẫnđộng chạy dao tốc độ cao Khả năng tăng tốc và giảm tốc nhanh rất quantrọng cho việc nâng cao năng suất Một máy công cụ với tốc độ tăng tốc/giảmtốc cao có thể duy trì vùng tốc độ chạy dao không đổi trên hầu hết hành trìnhcắt Gia công cao tốc yêu cầu các động cơ dẫn động các trục có công suất cao

Bộ điều khiển CNC có khả năng đáp ứng được cho gia công cao tốc

Bộ điều khiển CNC phải có khả năng xử lý đủ nhanh Xu hướng phát triểncác bộ điều khiển CNC là chúng phải giảm được thời gian xử lý các khối lệnh

và tăng khả năng đọc và xử lý câu lệnh nhanh, có khả năng nội suy cung trònthông qua đường cong NURBS

Cấu trúc máy có độ cứng vững cao Khung máy và các hệ thống hỗ trợnhư hệ thống che băng máy, hệ thống nước làm mát, hệ thống kẹp chặt, …

phải có độ cứng vững cao để chịu được ứng suất sinh ra khi gia công cao tốc.Thiết bị che chắn máy và các cửa phải được làm bền nhằm đảm bảo an toànkhi có sự cố về dao.

Máy yêu cầu phải có hệ thống cung cấp dung dịch trơn nguội áp suấtcao để có thể làm mát dao một cách hiệu quả Ở tốc độ quay cao, ở xungquanh dao cắt xuất hiện vùng xoáy nên phương pháp làm nguội truyền thốngkhông thể làm nguội hiệu quả Tốc thay dao sử dụng nhanh yêu cầu dung dịchtrơn nguội phải sạch hơn so với thông thường nên hệ thống cung cấp dungdịch trơn nguội phải có khả năng lọc tốt Trong nhiều trường hợp người tathích sử dụng gia công cao tốc khô để loại trừ các rắc rối do hệ thống cungcấp dung dịch trơn nguội không đạt yêu cầu

Trục chính và thiết bị kẹp chặt dao đạt độ đồng tâm cao và cân bằngtốt Khi số vòng quay tăng thì lực li tâm sẽ tăng bình phương với vận tốcquay Sự mất cân bằng trong hệ thống cũng như sự không đồng tâm sẽ làmgia tăng lực li tâm, gây rung động máy Do đó hệ thống gá dao, kẹp chặt dao

và trục chính phải có độ đồng tâm cao và cân bằng tốt trong gia công cao tốc.Dao được làm bằng vật liệu có tính chống mòn cao…[11]

1.3.2 Ảnh hưởng độ ổn định của máy trong quá trình gia công cao tốc:

Ảnhhưởng của máy đến độ ổn định trong quá trình gia công cao tốc đềuquy về độ mềm dẻo động lực học của máy Độ mềm dẻo không phải là hằng

số mà là đại lượng phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau:

- Ảnh hưởng của móng máy

- Ảnh hưởng của điều khiển lắp đặt

- Ảnh hưởng mối lắp ghép của các bộ phận máy

- Ảnh hưởng nhiệt độ làm việc của máy

Vị trí tương đối giữa dụng cụ cắt và phôi quyết định hướng của lực cắtnên tùy thuộc vào từng vị trí tương quan cụ thể mà ảnh hưởng đến tự rung và

ổn định có thể lớn hay nhỏ Độ mềm dẻo động lực học của hệ thống gia côngphụ thuộc vào tần số là kết quả của dao động riêng được kích thích ở một tần

số thích hợp Với các máy có thân dạng dầm ngang hoặc trụ đứng thì các daođộng riêng này gắn liền với một hướng cụ thể Hướng cụ thể đó được xácđịnh bởi cấu trúc hình học và phân bố khối lượng của toàn hệ Độ cứng vữngcủa máy theo các hướng của hệ tọa độ máy là khác nhau, có những hướng độcứng vững rất cao và có hướng độ cững vững thấp nên điều kiện phát triểncủa tự rung theo các hướng cũng khác nhau[11] Ảnh hưởng độ mềm dẻo củaphôi và kẹp chặt phôi có ảnh hưởng lớn đến tự rung và ổn định của quá trìnhcắt bởi vì biến dạng của phôi gây chuyển vị tương đối giữa dụng cụ và phôi,

đó là nguyên nhân dẫn đến rung động trong quá trình gia công Ảnh hưởng độmềm dẻo của dụng cụ và kẹp chặt dụng cụ đến đặc trưng động lực học củaquá trình gia công Ảnh hưởng của vật liệu gia công đến tự rung và ổn địnhchính là do tính không đồng đều của vật liệu trong quá trình gia công Tínhkhông đồng đều của vật liệu là yếu tố ngẫu nhiên do tổ chức của kim loạikhông đồng đều, độ cứng cũng không đều dẫn đến lực cắt cũng biến độngtrong quá trình gia công, tạo điều kiện cho rung động phát triển dẫn đến mất

ổn định trong quá trình gia công Ảnh hưởng của vật liệu đến tự rung và ổnđịnh được thể hiện trong công thức tính chiều sâu cắt tới hạn [4]

gia công vật liệu giòn thì ma sát của phoi trên mặt trước của dao ít hơn so vớigia công vật liệu dẻo và lẹo dao cũng không hình thành.

Việc phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến rung động và mất ổn định củamáy trong quá trình gia công là rất cần thiết để tăng chất lượng bề mặt chi tiếtgia công Và đây là cơ sở để đưa ra biện pháp nâng cao độ ổn định trong quátrình gia công Các biện pháp nâng cao độ ổn định trong quá trình gia công:

- Nâng cao độ cứng vững của hệ thống công nghệ

- Lắp đặt hệ thống giảm chấn đối với máy gia công để giảm rung do nềnxưởng

- Dùng biện pháp định hướng sao cho lực cắt vuông góc với hướng củamáy có độ mềm dẻo động lực học lớn nhất

- Dùng các bộ phận đỡ tăng độ cứng vững cho chi tiết gia công( Luy-nét,chốt tỳ phụ )

- Giảm trọng lượng của phôi

- Sử dụng dụng cụ cắt có tác dụng giảm chấn

- Giảm trọng lượng của dụng cụ cắt

- Giảm góc sau của dụng cụ cắt

- Cố gắng sử dụng dao có góc trước âm

- Gá đặt chiều dài dụng cụ cắt đảm bảo độ cứng vững

- Sử dụng chế độ cắt tối ưu trong quá trình gia công

1.4.Dụng cụ cắt và đầu gá dụng cụ cắt của gia công cao tốc:

1.4.1.Dụng cụ cắt:

Theo thống kê của hãng dụng cụ cắt Sandvik, có đến 80% – 90% khốilượng gia công HSM được tiến hành bằng dao phay ngón hoặc dao phay cầuđường kính từ 1mm đến 20mm Hai loại dụng cụ cắt này cũng ở dạng nguyênkhối hoặc ghép mảnh (insert) nhưng đặc tính hình học và vật liệu làm rachúng có sự khác biệt để phù hợp với công nghệ phay HSM

Bảng 1.1.Điểm nhiệt độ giảm độ cứng của một số vật liệu dao

Về hình học, dụng cụ cắt HSM thường được thiết kế để gia công vớichiều sâu cắt nhỏ (Hình 1.7A) Hình dạng và số lượng lưỡi cắt có thể được lựachọn tùy theo điều kiện gia công (cắt vật liệu nào, thô hay tinh, phay phẳng hayhay phay rãnh …) nhưng quan trọng là kích thước các lưỡi cắt phải chính xác đểbảo đảm tính cân bằng, hạn chế rung động trong quá trình cắt Một số loại cònđược thiết kế lỗ thông để thổi khí hoặc dung dịch làm nguội Theo hãng dụng cụcắt (Sandvik, Seco,…) trong hầu hết các trường hợp, mảnh hợp kim dùng tronggia công cao tốc thường có góc trước âm Góc trước âm tạo điều kiện cắt gọt cholưỡi cắt tốt vì tốc độ cắt cao, chiều sâu cắt nhỏ và lực cắt tập trung ở vị trí đó.Tuy nhiên, khi thực hiện doa lỗ thì góc trước dương là tốt nhất Để đảm bảo lưỡicắt không bị mẻ trong quá trình gia công cao tốc nên mảnh hợp kim người tathường vát mép các lưỡi cắt hoặc bo tròn tăng tuổi bền dụng cụ cắt

Hình 1.7 Hình dạng của dao phay HSM.

Về vật liệu, hai tính chất cơ bản của vật liệu dùng làm dụng cụ cắt là độbền và độ cứng ở nhiệt độ cao Thép gió không thỏa mãn được hai yêu cầunày nên hầu như không còn được sử dụng trong gia công HSM, thay vào đó lànhững loại vật liệu carbide, gốm (ceramic), gốm kim loại (cermet) và đặc biệt

là vật liệu siêu cứng như CBN (cubic boron nitride), PCD (polycrystallinediamond) Đặc điểm của những loại vật liệu này là độ cứng càng cao thì cànggiòn chính vì vậy, công nghệ phủ bề mặt được sử dụng rất rộng rãi trong chếtạo dụng cụ cắt cho HSM Sự kết hợp giữa vật liệu nền và lớp phủ đã cho rađời rất nhiều loại dụng cụ cắt với những đặc tính riêng đáp ứng tối đa yêu cầucắt gọt Các hợp chất thường được dùng làm lớp phủ là TiC (chống mài mòn),TiN (chống dính lưỡi cắt), TiAlN (chịu nhiệt cao, cách nhiệt tốt)… Haiphương pháp phủ được sử dụng là lắng đọng vật chất bay hơi (Physical VaporDeposition – PVD) với chiều dày lớp phủ 2 – 5 µm và lắng đọng hóa học(Chemical Vapor Deposition – CVD) với chiều dày lớp phủ 5 – 10 µm

Tuy nhiên, phụ thuộc vào ứng dụng, vật liệu và lớp phủ cho hiệu quảtốt nhât khác nhau Những thuộc tính vật liệu dụng cụ cắt được ứng dụng cắtcao tốc cho những vật liệu dụng cụ và lớp phủ có thể được phân loại như:CBN và SiN cho gang, TiN và TiCN phủ lên cacbit cho hợp kim thép dưới 42HRCvà TiN và TiCN phủ lên cacbit cho hợp kim tôi luyện tới 42 HRC,TiAlN và AlTiN phủ lên cacbit cho hợp kim thép tôi luyện 42 HRC và độcứng lớn hơn

Nhìn chung, giá của dụng cụ cắt dành cho HSM khá cao, tuy nhiên nếu

so sánh về khả năng cắt gọt và độ bền, nó rất đáng để đầu tư để khai thác triệt

để những ưu điểm của HSM

1.4.2.Đầu gá dụng cụ cắt:

Đầu gá dụng cụ cắt có nhiệm vụ giữ chặt dụng cụ cắt và truyền momenxoắn cho nó trong quá trình cắt gọt Yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đếnđiều kiện làm việc của đầu gá là sự cân bằng và nó càng quan trọng hơn trongcông nghệ HSM vì khi quay ở tốc độ cao (trên 8000 vòng/phút), sự rung động

sẽ ảnh hưởng xấu đến chất lượng bề mặt gia công và gây hại cho trục chínhcủa máy

Hiện nay phổ biến hai loại đầu gá là đầu gá côn (CAT, SK, BT) và đầu

gá HSK trong đó loại HSK E/F Series được dùng nhiều trong các máy HSM

vì những ưu điểm sau :

Hình 1.8 HKS-A, HKS-E, HKS-F series.

- Kích thước nhỏ gọn, trọng lượng nhẹ

- Tiếp xúc với trục chính theo cả bề mặt côn và mặt vai nên cứng

vững hơn loại CAT & BT chỉ tiếp xúc bằng mặt côn.

- Có kết cấu rỗng ôm lấy trục chính nên lực ly tâm sinh ra trong lúc trụcchính quay sẽ càng giữ chặt trục chính trong thân của nó và hạn chếtác động xấu đến trục chính trong trường hợp dụng cụ cắt bị gãy

Hình 1.9 Đầu gá BT và HSK

1.5.Chế độ cắt và chiến lược chạy dao của gia công cao tốc:

1.5.1.Chế độ cắt của gia công cao tốc:

Ngoài tốc độ cao và bước tiến lớn, điểm khác biệt rõ nét giữa HSM vàcác kiểu gia công khác là HSM có lượng ăn dao ngang và chiều sâu cắt rất bé

để giảm lực cắt và va đập Chế độ cắt dựa trên thực nghiệm với một số loạivật liệu và kiểu gia công được cho trong Bảng 1.2 và Bảng 1.3.Dưới đây cómột so sánh về tốc độ được sử dụng trong quá trình gia công một số vật liệuđược lựa chọn bằng cách sử dụng các phương pháp thông thường và HSM:

Bảng 1.2.So sánh tốc độ cắt của gia công truyền thống và HSM [5].

Bảng 1.3.Bảng dữ liệu chọn tốc độ cắt cho gia công truyền thống và HSM

theo kinh nghiệm [12].

Vật liệu gia công và vật liệu làm dụng cụ cắt không ngừng được nghiêncứu và ứng dụng Điều này dẫn đến việc rất khó xác định được điều kiện cắttối ưu trong những trường hợp gia công cụ thể Vì vậy, trước khi gia côngHSM, những người làm công nghệ ngoài việc tham khảo chế độ cắt do nhàchế tạo dụng cụ cắt đưa ra còn phải tiến hành cắt thử để tìm ra chế độ cắt phùhợp nhất với yêu cầu gia công điều kiện hiện có

Một điểm khác biệt nữa so với gia công truyền thống là gia công HSMthường không cần tưới nguội Trong gia công truyền thống, tốc độ cắt chậmnên có đủ thời gian để nhiệt truyền từ phoi vào phôi, làm tăng độ cứng củaphôi dẫn đến việc cần lực cắt lớn hơn để tách phoi Nhiệt lượng lớn hơn lạiđược truyền vào phôi và quá trình này cứ tiếp diễn và phải dùng dung dịchtưới nguội để hạ nhiệt độ và đẩy phoi ra khỏi vùng cắt Tuy nhiên, trong giacông HSM, phần lớn nhiệt sẽ được truyền vào phoi do đó, chỉ cần dùng khínén thổi phoi ra khỏi vùng cắt để tránh hiện tượng phoi bám trên dụng cụ cắt

và bị cắt lại một lần nữa

1.5.2.Chiến lược chạy dao trong gia công cao tốc:

Chiến lược chạy dao rất quan trọng khi lập trình gia công HSM vì nóảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất, chất lượng gia công cũng như độ bền củamáy CNC và tuổi thọ dụng cụ cắt

Hình 1.10 Đường chạy dao truyền thống [7].

Mỗi phần mềm lập trình gia công CAM đều có các chiến lược chạy daoriêng để phù hợp với từng trường hợp gia công cụ thể Chúng có thể khácnhau về tên gọi, phương thức lập trình nhưng nhìn chung đều giống nhau ởmột số đường chạy dao cơ bản như sau :

- Đường vào dao tiếp tuyến và xoắn (helical):

Tốc độ chuyển động khi phay HSM rất cao nên để hạn chế tối đa việc

va đập, các phần mềm CAM đều có các tùy chọn vào dao (lead-in) tiếp tuyếnhoặc xoắn để việc tiếp xúc giữa dụng cụ cắt và phôi được trơn mượt hơn

- Đường chạy dao cung tròn:

Những góc nhọn trên đường chạy dao buộc bàn máy phải chuyểnhướng đột ngột Điều này gây hại cho dụng cụ cắt máy CNC nên bộ phận tínhtoán HSM trên máy CNC sẽ tự động điều chỉnh giảm tốc khi đến những vùng

có góc nhọn này Tuy nhiên, việc giảm tốc như vậy vừa làm giảm tốc độ giacông, vừa làm thay đổi lực cắt có thể làm gãy dụng cụ cắt Chính vì vậy,những phần mềm lập trình gia công HSM luôn có chức năng thay thế nhữnggóc nhọn bằng các cung tròn đường chạy dao được liên tục trong khi tính toánđường chạy dao.Hình 1.11

Hình 1.11.Đường chạy dao cung tròn [7].

- Đường chạy dao Trochoidal:

Chiến lược trochoidal sinh ra đường chạy dao là những đường tròn liêntiếp nhau nhằm mục đích giữ cho lực cắt không thay đổi trong quá trình giacông và bảo đảm lấy đi hết phần vật liệu thừa do chiến lược chạy dao cungtròn để lại khi gặp những góc quá hẹp.Hình 1.12

Hình 1.12 Đường chạy dao Trochoidal [7].

1.6.Sự hình thành phoi trong quá trình gia công cao tốc:

Với nhiều thí nghiệm trên hợp kim nhôm với nhiều vận tốc cắt khácnhau (từ 20÷260 m/s) Reza Yousefi và Yoshio Ichida đã chỉ ra rằng bề ngoàiphoi thay đổi từ phoi dây dài đến dải bị nhàu khi tăng vận tốc cắt Khi vận tốccắt tăng trên 200 m/s thì phoi sẽ bị nhàu vì chúng rất mỏng

Hình 1.13 Phoi sinh ra từ những vận tốc cắt khác nhau (f = 10 µm/vòng,

t = 100 µm) [19]

Từ sự quan sát phoi thoát ra, cũng dễ nhận thấy rằng bề dày của phoicũng thay đổi khi tăng vận tốc cắt Trong khoảng vận tốc cắt v = (100÷200)m/s, bề dày phoi sẽ giảm, rồi sau đó sẽ tăng lại khi tăng v.

Những thí nghiệm khác của các tác giả S.Dolinsek, S.Ekinovic,J.Kopac trên thép cứng trong gia công cao tốc đã cho những kết quả sau đây:

Hình 1.14.Chiều rộng phoi thay đổi khi vận tốc cắt khác nhau (f = 10

µm/vòng, t = 100 µm) [19].

Hình 1.15.Hình thái phoi nhận được trong vùng gia công thông thường và

vùng gia công cao tốc [19].

Hình 1.16.Mặt cắt quá trình hình thành phoi trong gia công khi cắt với vận

tốc cắt tại: a, v = 150 m/phút; b, v = 300 m/phút; c, v = 1500 m/phút [19].

Khi tốc độ cắt v = 50 m/phút, cấu trúc tế vi của vật liệu phụ thuộc vàoloại biến dạng cổ điển với việc tinh thể kim loại bị giãn dài đồng đều Nhưngvới sự xuất hiện của vùng trắng ở mặt trong của phoi Đó là hậu quả của hóamềm của vật liệu vì nhiệt Độ cứng tế vi trung bình là 660 HV, nó có mốiliên hệ với độ cứng tế vi ban đầu của vật liệu (629HV), chứng tỏ rằng biếndạng ở mức thấp[19]

Tại vận tốc cắt v = 150 m/phút, dạng phoi xếp với kiểu dáng hình răngcưa (Hình 1.16a) ta nhìn thấy rõ vùng trắng ở cả mặt trong của phoi và giữacác răng cưa Do đó sự xuất hiện của hóa mềm vì nhiệt và biến dạng xảy ra

Độ cứng tế vi của vùng trắng này là 756 HV Tuy nhiên, bên trong vùng

không biến dạng của phoi thì độ cứng tế vi chỉ có 632HV, nó chỉ ra hoàntoàn không có sự biến dạng tại đây so với tình trạng vật liệu ban đầu.Nhưvậy trung bình là 62% diện tích phoi xếp bị biến dạng[19].

Khi v = 300 m/phút, phoi phân đoạn rõ hơn, với bề dày mỏng và kíchthước bé hơn so với 2 dạng phoi tại 2 vận tốc cắt đã đề cập trước Do đó bềdày của vùng trắng nhỏ đi và độ cứng tế vi trung bình đạt 742 HV Tại bêntrong phoi thì độ cứng là 640 HV Ở trường hợp này, trung bình khoảng 40%diện tích phoi xếp bị biến dạng[19]

Tại v = 1500 m/phút, sự phân đoạn của phoi rất rõ ràng, với bề dàymỏng và độ lớn nhỏ Bề dày của vùng trắng nhỏ đi so với khi vận tốc thấphơn Độ cứng tế vi là 720 HV, còn bên trong thì đạt 618 HV Cuối cùng,trung bình khoảng 33% diện tích phoi xếp bị biến dạng[19]

1.7.Đặc điểm và ứng dụng của gia công cao tốc:

1.7.1 Đặc điểm của gia công cao tốc:

- Ưu điểm của gia công cao tốc:

So với gia công truyền thống thì gia công cao tốc có những ưu điểm nổibật Nó làm giảm thời gian gia công đến 90% và giảm đến 50% chi phí giacông, tùy từng trường hợp [14]

Một số ưu điểm khác của gia công cao tốcnhư sau:

+ Tốc độ bóc tách vật liệu

+ Lực cắt thấp

+ Độ chính xác hình dáng cao

+ Chất lượng bề mặt gia công cao

+ Gia công được vật liệu có độ cứng cao

Hình 1.17 Chất lượng bề mặt gia công trong gia công cao tốc [9].

+ Có khả năng gia công các sản phẩm phức tạp (Gia công được chi tiếtthành, vách rất mỏng với biên dạng phức tạp) và bề mặt lớn

+ Tản nhiệt thông qua các phoi, nhiệt độ của các dụng cụ cắt và phôigiảm

+ Có khả năng phát huy lợi thế của các thiết bị, dụng cụ cắt hiện đại như:vật liệu lưỡi cắt, cơ cấu kẹp dao và các máy công cụ với tính năngCAD/CAM đặc biệt, có thể đáp ứng các công nghệ mới và phươngpháp cắt mới

Nhờ những ưu điểm này mà gia công cao tốc được ứng dụng ngày càngphổ biến trong hầu hết các lĩnh vực có liên quan đến gia công cơ khí

- Nhược điểm của gia công cao tốc:

Những bất lợi chung của sự gia công bằng máy cao tốc là: sự mòn dụng

cụ cắt nhanh, nhu cầu sử dụng các máy công cụ đặc biệt và những máy công

cụ giá thành đắt với trục chính và bộ điều khiển cao cấp, đồ gá, sự cân bằnggiá đỡ dụng cụ, yêu cầu vật liệu và lớp phủ cao cấp của dụng cụ cắt.

Song song với việc tăng cường ứng dụng gia công cao tốc, đó là nghiêncứu cho sự phát triển vật liệu mới của dụng cụ cắt, cải thiện thiết kế lưỡi cắtcủa dụng cụ cắt, những chiến lược mới trong việc hình thành đường dao cắt

và sự cải tiến những điều kiện cắt Hơn nữa, sự mô phỏng có máy tính hỗ trợcủa quá trình cắt phân tích những kỹ thuật hữu ích để dự đoán nhiệt độ, ứngsuất dụng cụ cắt, nâng cao tuổi bền dụng cụ cắt và an toàn trong quá trình giacông.

Một số nhược điểm khác của gia công cao tốc như sau:

+ Cần có quy trình gia công đặc biệt, lập trình phức tạp.

+ Dễ mòn các chi tiết dẫn hướng, vít me đai ốc, bạc trục chính, dẫn đến

chi phí bảo trì cao

+ Yêu cầu người điều khiển phải có kiến thức về HSM.

+ Đặc biệt chú ý đến vấn đề an toàn trong gia công.

1.7.2 Ứng dụng của gia công cao tốc:

Rất nhiều những nghiên cứu và cải tiến được tiến hành trong lĩnh vựcgia công cao tốc (Tiện, phay, khoan và doa) hợp kim nhôm, hợp kim titan,thép, siêu hợp kim Rất nhiều dữ liệu đã được thu thập về hiệu quả của cắt caotốc trên:

- Loại phôi được sản suất.

- Lực cắt và công suất.

- Nhiệt cắt.

- Mòn dụng cụ.

- Độ bóng bề mặt.

- Tính toán kinh tế của quá trình.

Những nghiên cứu này chỉ ra rằng gia công cao tốc có thể kinh tế hơntrong một số ứng dụng Vì vậy, gia công cao tốc được áp dụng trong gia côngcác tuabin máy bay và động cơ ô tô với năng suất tăng gấp 5 đến 10 lần so vớiphương pháp gia công thông thường Gia công cao tốc với 3 đến 5 trục điềukhiển biên dạng phức tạp chỉ có thể được thực hiện gần đây nhờ những pháttriển của công nghệ điều khiển CNC

Một nhân tố quan trọng trong việc áp dụng công nghệ gia công cao tốc

là sự mong muốn có được cải tiến về dung sai trong gia công cắt gọt Với giacông cao tốc, hầu hết nhiệt sản sinh đều được giảm thiểu và tập trung chủ yếuvào phoi, vì vậy máy công cụ và quan trọng hơn là chi tiết gia công giữ đượcnhiệt độ gần với nhiệt độ xung quanh Điều này có thể rất hiệu quả vì sẽkhông có sự gia tăng nhiệt và làm biến dạng chi tiết gia công trong khi giacông

Những ứng dụng của gia công cao tốc được chia thành 3 nhóm:

- Một là trong ngành công nghiệp hàng không hay điện tử viễn thông bởinhững công ty lớn như Boeing, Apple,… nơi mà những cấu trúc bộ khungmáy bay được gia công bằng những tảng nhôm lớn và những chiếc vỏ điệnthoại bằng nhôm bóng đẹp

+ Trong công nghiệp hàng không:

Nhờ khối lượng riêng nhẹ, Nhôm thường được dùng để chế tạo các phụtùng trong máy bay và tàu vũ trụ Ví dụ, hãng Boeing dùng phôi nhôm dạngkhối để gia công các chi tiết lớn