Nghiên cứu ảnh hưởng chế độ cắt đến tuổi bền của dao phay cầu khi gia công thép hợp kim

Dao phay cầu liền khối

Để thuận lợi cho việc chế tạo và hạ giá thành của dao, với dạng dao này thì kết cấu đầu dao về cơ bản là giống nhau còn phần thân dao được chế tạo với kết cấu phù hợp với mục đích sử dụng. Thực tế dao phay cầu liền khối không phủ được các hãng sản xuất chế tạo bằng những chủng loại vật liệu làm dao phổ biến như thép gió thường, thép gió chịu nhiệt, hợp him cứng….để gia công những chi tiết được làm từ những loại vật liệu có độ cứng thấp như đồng, thép chưa tôi, nhôm hợp kim… hoặc được làm từ vật liệu phi kim loại như nhựa cứng, gỗ….

Dao cầu ghép mảnh

Trích bảng thông số kích thước mảnh dao ký hiệu SRFT vật liệu VP10MF, VP15TF dùng cho dao một mảnh cắt hãng Mitssubishi - Nhật Bản (hình 1.6.a) [7].  Dao ghép nhiều mảnh cắt, đây là dạng dao mà các mảnh dao có thể được sử dụng nhiều lần do kết cấu của mảnh ghép và thân dao có thể đổi lưỡi cắt khi mảnh dao bị mòn như hình 1.16.

Vận tốc cắt khi phay

Tuỳ thuộc vào vị trí của phần lưỡi cắt của dao tham ra vào quá trình cắt gọt mà vận tốc được xác định tương ứng như hình 1.8. D1 là đường kính gia công ứng với chiều sâu cắt ap (mm) ap là chiều sâu cắt (mm). Như vậy, nếu với cùng một số vòng quay của trục chính thì khi vị trí cắt thay đổi tốc độ cắt cũng thay đổi, để tốc độ cắt không thay đổi thì phải thay đổi số vòng quay của trục chính.

Đây là lý do tại sao khi gia công bề mặt bằng đỉnh dao cầu thì dụng cụ cắt nhanh mòn và khi gia công tinh sử dụng máy phay CNC ba trục thì vị trí tương quan giữa trục dụng cụ và bề mặt gia công là rất quan trọng để đạt được chất lượng bề mặt tối ưu, tuổi thọ dụng cụ lớn nhất.

Điều kiện để tránh cắt ở đỉnh dao

Phương thức chuyển dao khi phay bằng dao phay cầu a) Chuyển dao từ dưới lên. b) Chuyển dao từ trên xuống. Từ xem xét trên càng khẳng định rằng đỉnh dao là nơi quá trình cắt gọt diễn ra khó khăn, nặng nhọc nhất và đây là nơi tuổi bền thấp nhất. Vì thế việc khảo sát tuổi thọ của dao tại đỉnh cầu cũng là một nhiệm vụ cần thiết tuổi thọ của dao phay cầu.

Như vậy có thể kết luận rằng dạng của bề mặt gia công cũng là một trong những yếu tố ảnh hưởng đến tuổi thọ của dao.

Sự hình thành phoi và thông số hình học của phoi khi phay bằng dao phay cầu

Nhưng chiều sâu cắt dọc trục ap sẽ quyết định đường kính gia công thực của dao De đó cũng là một trong những yếu tố quyết định thông số hình học của phoi.  Hiện tại các hãng chế tạo dao trên thế giới đã nghiên cứu và chế tạo nhiều chủng loại dao phay cầu đa dạng cả về kết cấu và vật liệu vùng cắt. Đỉnh dao phay cầu là vị trí có vận tốc cắt bằng không, là nơi quá trình diễn ra quá trình cắt gọt diễn ra phức tạp nhất, điều kiện cắt khốc liệt nhất, quá trình mòn diễn ra nhanh nhất.

 Trong thực tế việc nghiên cứu tuổi bền của dao phay cầu khi cắt ở đỉnh dao đối với từng chủng loại dao đối với những điều kiện gia công cụ thể còn chưa có nhiều nghiên cứu.

Sơ lƣợc về thép hợp kim

 Sau nhiệt luyện, thép hợp kim có thể đạt được độ bền rất cao, nhưng cùng với sự tăng độ bền, độ dẻo và độ dai lại giảm đi, do vậy phải chú ý tới mối quan hệ này để xác định cơ tính thích hợp.  Về tính chịu nhiệt (tính cứng nóng và tính bền nóng): Thép cacbon có độ cứng cao sau khi tôi, nhưng không giữ được khi làm việc ở nhiệt độ cao hơn 200ºC, do mectenxit bị phân hủy và xêmentit kết tụ. Nhiệt độ cao hơn, thép bị biến dạng do hiện tượng dão và bị oxy hóa mạnh… Các nguyên tố hợp kim cản trở khả năng khuếch tán của cacbon, làm mactenxit phân hóa và cacbit kết tụ ở nhiệt độ cao hơn, vì thế nó giữ đươc độ cứng cao của trang thái tôi và tính chống dão tới 600ºC, tính chống sự oxy hóa tới 800-1000ºC.

Nhờ hợp kim hóa mà có thể tạo ra thép không gỉ, thép có tính giãn nở và đàn hồi đặc biệt, thép có từ tính cao và thép không có từ tính….Trong những trường hợp như vậy, phải dùng những loại thép hợp kim đặc biệt, với thành phần được khống chế chặt chẽ (và dĩ nhiên là đắt tiền).

Cơ sở xác định tuổi bền của dao bằng thực nghiệm

• Độ nhám bề mặt và phương pháp đánh giá 1. Độ nhám bề mặt

- Rz: Chiều cao mấp mô prôfin theo mười điểm là trị số trung bình của tổng các giá trị tuyệt đối của chiều cao năm đỉnh cao nhất và chiều sâu của năm đáy thấp nhất của prôfin trong khoảng chiều dài chuẩn. Chỉ tiêu Ra được gọi là thông số ưu tiên và được sử dụng phổ biến nhất do nó cho phép ta đánh giá chính xác hơn và thuận lợi hơn những bề mặt có yêu cầu nhám trung bình (độ nhám từ cấp 6 đến cấp 12). Phương pháp này đo được bề mặt có độ nhẵn bóng cao (độ nhám thấp) thường từ cấp 10 đến cấp 14. b) Phương pháp đo độ nhám Ra, Rz, Rmax v.v… bằng máy đo prôfin. Phương pháp này sử dụng mũi dò để đo prôfin lớp bề mặt có cấp độ nhẵn tói cấp 11. Đây chính là phương pháp được tác giả sử dụng để đánh giá độ nhám bề mặt sau khi tiện cứng. Tuy nhiên đối với các bề mặt lỗ thường phải in bằng chất dẻo bề mặt chi tiết rồi mới đo bản in trên các máy đo độ nhám bề mặt. c) Phương pháp so sánh, có thể so sánh theo hai cách.

Tuy nhiên phương pháp này chỉ cho phép xác định được cấp độ bóng từ cấp 3 đến cấp 7 và có độ chính xác thấp, phụ thuộc rất nhiều vào kinh nghiệm của người thực hiện.

Thiết kế thí nghiệm

• Điều kiện thí nghiệm 1.Máy
• Thực nghiệm xác định tuổi bền

- So sánh bằng mắt: Trong các phân xưởng sản xuất người ta mang vật mẫu so sánh với bề mặt gia công và kết luận xem bề mặt gia công đạt cấp độ bóng nào. Thực nghiệm được tiến hành tại trung tâm gia công VMC - 85S do hãng Maximart sản xuất năm 2003 với hệ điều khiển Fanuc OMD, máy có khả năng tích hợp CAD/CAM qua cổng RS 232 của Trường Đại học Kỹ Thuật Công Nghiệp – Thái Nguyên.  Chuẩn bị đồ gá, phương tiện đo kiểm theo phương án gia công, chọn máy, lập phương trình gia công chi tiết trên máy trên máy CNC theo bộ thông số S, V, t dùng để khảo sát.

Trên cơ sở các điều kiện biên, kết quả các thí nghiệm sơ bộ trước đó với chủ ý nhằm tìm ra chế độ cắt tối ưu với tuổi bền tối ưu khi gia công thép hợp kim CR12MOV bằng dao phay cầu phủ TiAlN.