Báo cáo khoa học: TỐI ƯU HOÁ CHẾ ĐỘ CẮT KHI PHAY VẬT LIỆU SKD61 BẰNG MẢNH DAO PHỦ PVD - T

Tóm tắt: Hiện nay, mặc dù trên thế giới đã có nhiều đề tài và công trình nghiên cứu về chế độ gia công cắt gọt và tối ưu hoá chế độ cắt trên các máy CNC. Tuy nhiên, đa số các công trình nghiên cứu liên quan đến vấn đề này, thường được thực hiện trên một hệ thống công nghệ cụ thể với các vật liệu và dụng cụ cắt xác định. Bài báo này trình bày kết quả nghiên cứu tối ưu hoá chế độ cắt khi phay vật liệu SKD61 bằng mảnh dao phủ PVD -...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Báo cáo khoa học: "TỐI ƯU HOÁ CHẾ ĐỘ CẮT KHI PHAY VẬT LIỆU SKD61 BẰNG MẢNH DAO PHỦ PVD - T" TỐI ƯU HOÁ CHẾ ĐỘ CẮT KHI PHAY VẬT LIỆU SKD61 BẰNG MẢNH DAO PHỦ PVD - TIALN KS. DƯƠNG XUÂN TRƯỜNG TS. NGUYỄN VĂN HÙNG Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Đại học Thái Nguyên Tóm tắt: Hiện nay, mặc dù trên thế giới đã có nhiều đề tài và công trình nghiên cứu về chế độ gia công cắt gọt và tối ưu hoá chế độ cắt trên các máy CNC. Tuy nhiên, đa số các công trình nghiên cứu liên quan đến vấn đề này, thường được thực hiện trên một hệ thống công nghệ cụ thể với các vật liệu và dụng cụ cắt xác định. Bài báo này trình bày kết quả nghiên cứu tối ưu hoá chế độ cắt khi phay vật liệu SKD61 bằng mảnh dao phủ PVD - TIALN, giải bài toán tối ưu hoá bằng phương pháp thực nghiệm theo mục tiêu tối ưu hoá về năng suất gia công, mòn dụng cụ cắt và nhám bề mặt, kết hợp với nghiên cứu cơ chế mòn của dụng cụ cắt để phân tích và đánh giá khách quan kết quả nghiên cứu. Summary: Nowadays, although there have been many researchs on the cutting mechanism and optimization of the cutting on CNC machines. However, most of these studies are often carried out in a specific technological system with defined materials and cutting tools. This paper presents research results on optimizing of cutting parameters in end milling SKD61 steel using PVD - TIALN coated carbide insert, resolving the optimization problems CT 2 with the experimental method in the direction of optimizing the efficiency of processing, cutting tool wear and surface roughness in combination with studies on investigation of wear mechanisms of cutting tool in detail using scanning electron microscope (SEM) for objective analysis and evaluation of such results. I. GIỚI THIỆU Tối ưu hoá quá trình gia công cắt gọt là phương pháp xác định chế độ cắt tối ưu thông qua việc xây dựng mối quan hệ toán học giữa hàm mục tiêu về kinh tế hoặc kỹ thuật của quá trình gia công với các thông số của chế độ cắt tương ứng trên một hệ thống công nghệ xác định [1], nhằm đạt được các mục tiêu về kinh tế hoặc kỹ thuật của quá trình gia công. Như vậy, thực chất của việc xác định chế độ cắt tối ưu là giải bài toán tối ưu hoá bằng phương pháp thực nghiệm [2] để tìm cực trị và miền tối ưu hoá theo các chỉ tiêu đã đề ra. II. MÔ HÌNH HOÁ QUÁ TRÌNH NGHIÊN CỨU Để nghiên cứu tối ưu hoá chế độ cắt một cách có hệ thống và logic, dựa vào kết quả nghiên cứu [1, 3, 6, 7, 9] ta xây dựng mô hình hoá quá trình cắt khi phay như hình 1. Từ mô hình này ta thấy, có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phay như: độ cứng vững của hệ thống công nghệ, độ chính xác của máy, vật liệu và chất lượng của phôi gia công, chất lượng và thông số hình học của dụng cụ cắt, chế độ gia công s, v, t..., chúng có ảnh hưởng lớn đến các thông số đầu ra là các chỉ tiêu về kinh tế và kỹ thuật như: năng suất, chất lượng và độ chính xác của bề mặt, mòn và tuổi bền của dụng cụ cắt ... Hình 1. Mô hình hoá quá trình cắt khi phay Theo kết quả của một số nghiên cứu mới đây về chế độ gia công cắt gọt thì lực cắt trong quá trình gia công và mòn dụng cụ cắt là các đại lượng có ảnh hưởng rất lớn tới quá trình gia công, khi cắt ở vận tốc cao thì ảnh hưởng của lực cắt có xu hướng giảm dần [9] và ảnh hưởng của mòn dụng cụ cắt lại tăng nhanh và tăng nhám bề mặt gia công [6]. Trên cơ sở đó, định hướng nghiên cứu tối ưu hoá trên mô hình phay vật liệu SKD61 cụ thể với các hàm mục tiêu tối ưu như sau: : Q = f(s,v,t) → QMax CT 2 - Năng suất cắt - Mòn dụng cụ cắt : hs = f(s,v,t) → hs Min - Độ nhám bề mặt : Rz = f(s,v,t) → Rz Min III. MÔ TẢ THÍ NGHIỆM 3.1. Thiết bị thí nghiệm - Máy: Thí nghiệm được tiến hành trên Trung tâm gia công VMC - 85S/CNC. - Dao: Mảnh dao hợp kim phủ PVD - TIALN có thông số hình học như hình 2. Hình 2. Thông số hình học mảnh cắt TIALN - Vật liệu: Vật liệu SKD 61 theo tiêu chuẩn JGS của Nhật Bản có thành phần hoá học phân tích quang phổ như bảng 1 và thí nghiệm gia công ở độ cứng 32 - 40 HRC. Bảng 1. Thành phần hoá học của SKD61 N.Tố C Mn Si P S Cr Ni % 0.371 0.339 0.93 0.021 0.0083 5.22 0.103 N.Tố Mo V Cu Nb Al Co Ti % 1.169 0.835 0.106 0.0079 0.019 0.025 0.008 N.Tố W Pb Sn Mg B Fe % 0.044 0.013 0.0085 0.01 0.0023 90.75 3.2. Thiết bị đo 1. Máy đo toạ độ 3 chiều CMM - C544 hãng Mistutoyo, Nhật Bản, có độ phân giải 0.0001 mm. 2. Máy đo độ nhám bề mặt: SJ – 201 của hãng Mitutoyo có độ phân giải 0.03µm/300µm, 0.08µm/75µm, 0.04µm/9.4µm. 3. Kính hiển vi điện tử: Máy TM - 1000 của hãng Hitachi, có độ phóng đại 10.000 lần. 4. Đồng hồ so: Sử dụng đồng hồ so của hãng Mistutoyo, có độ phân giải 0.01 mm. 3.3. Ma trận thí nghiệm CT 2 Khoảng chế độ cắ ...