Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Xây dựng mô hình dự đoán nhám bề mặt và mòn dụng cụ khi tiện cứng thép X12M bằng dụng cụ cắt CBN

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

LÊ XUÂN PHƯƠNG

XÂY DỰNG MÔ HÌNH DỰ ĐOÁN NHÁM BỀ MẶT

VÀ MÒN DỤNG CỤ KHI TIỆN CỨNG THÉP X12M

BẰNG DỤNG CỤ CẮT CBN

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

Thái Nguyên, năm 2018

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

LÊ XUÂN PHƯƠNG

XÂY DỰNG MÔ HÌNH DỰ ĐOÁN NHÁM BỀ MẶT

VÀ MÒN DỤNG CỤ KHI TIỆN CỨNG THÉP X12M

BẰNG DỤNG CỤ CẮT CBN

Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí

Mã số: 8520103

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

KHOA CHUYÊN MÔN

CB HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

TS. NGUYỄN THỊ QUỐC DUNG

PGS. TS. HOÀNG VỊ

PHÒNG ĐÀO TẠO

Thái Nguyên, năm 2018

LỜI CAM ĐOAN

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

và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ một công trình nào khác. Trừ các

phần tham khảo đã được nêu rõ trong Luận văn.

Tác giả

LÊ XUÂN PHƯƠNG

LỜI CẢM ƠN

Tác giả xin chân thành cảm ơn TS. Nguyễn Thị Quốc Dung đã hướng

dẫn, giúp đỡ tận tình từ định hướng đề tài, thiết kế, thực hiện và đánh giá kết

quả thực nghiệm đến quá trình viết và hoàn chỉnh luận văn.

Tác giả cũng chân thành cảm ơn toàn thể quý thầy cô trong khoa Cơ Khí

Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp, quý thầy cô trong Trung tâm thí

nghiệm Trường Đại học Sư phạm – ĐH Thái Nguyên, quý Công ty TNHH Cơ

khí Vĩnh Thái đã tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất cho tác giả trong quá trình

thực hiện thí nghiệm.

Tác giả xin chân thành cảm ơn đến gia đình, bạn bè, đồng nghiệp đã hỗ

trợ cho tác giả rất nhiều trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và thực hiện

đề tài luận văn thạc sĩ.

Do năng lực bản thân còn hạn chế nên luận văn không tránh khỏi sai sót,

tác giả rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các Thầy, Cô giáo, các

nhà khoa học và các bạn đồng nghiệp.

Tác giả

LÊ XUÂN PHƯƠNG

iii

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................... i

LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................... ii

MỤC LỤC .................................................................................................................... iii

DANH MỤC CÁC BẢNG ............................................................................................ vi

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ .............................................................. vii

PHẦN MỞ ĐẦU ............................................................................................................ 1

1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI ............................................................................... 1

2. MỤC ĐÍCH, ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU ...................................... 2

2.1 Mục đích .................................................................................................................... 2

2.2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ............................................................................. 2

3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................................................................... 2

4. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ Ý NGHĨA THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI ........................ 3

4.1. Ý nghĩa khoa học ...................................................................................................... 3

4.2 Ý nghĩa thực tiễn ....................................................................................................... 3

5. NỘI DUNG CÁC VẤN ĐỀ SẼ ĐI SÂU NGHIÊN CỨU .......................................... 3

CHƯƠNG I: ................................................................................................................... 4

NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ TIỆN CỨNG ............................. 4

TRÊN TRUNG TÂM TIỆN CNC ................................................................................ 4

1.1.Khái niệm chung về tiện cứng ................................................................................... 4

1.2. Các yếu tố công nghệ của chế độ cắt khi tiện .......................................................... 5

1.3 Thiết bị và dụng cụ cắt dùng trong tiện cứng ............................................................ 6

Kết luận chương I ........................................................................................................ 11

CHƯƠNG II ................................................................................................................. 12

CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT VÀ MÒN DỤNG CỤ KHI TIỆN CỨNG ..................... 12

2.1. Chất lượng bề mặt khi tiện cứng ............................................................................ 12

2.1.1 Khái niệm chung về lớp bề mặt ............................................................................ 12

2.1.2 Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng lớp bề mặt sau gia công cơ. ............................. 12

2.1.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt ..................................................... 19

2.2 Mòn dụng cụ cắt CBN khi tiện cứng ....................................................................... 23

2.2.1. Các dạng mòn và cơ chế mòn dụng cụ CBN ....................................................... 23

2.2.2 Các nhân tố ảnh hưởng đến mòn dụng cụ CBN ................................................... 25

Kết luận chương II ...................................................................................................... 30

CHƯƠNG III ............................................................................................................... 31

XÂY DỰNG HỆ THỐNG THÍ NGHIỆM ................................................................ 31

KHI TIỆN CỨNG THÉP X12M ĐÃ QUA TÔI ....................................................... 31

3.1 Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số chế độ cắt đến chất lượng bề mặt và mòn

dụng cụ khi tiện cứng thép X12M bằng dụng cụ CBN. ................................................ 31

3.1.1 Mô hình hoá quá trình nghiên cứu ....................................................................... 31

3.1.2 Những định hướng khi nghiên cứu tối ưu hoá chế độ cắt khi tiện cứng vật liệu

thép hợp kim đã qua tôi (cụ thể là thép X12M ) bằng dụng cụ cắt CBN trên trung tâm

tiện CNC. ....................................................................................................................... 32

3.1.3. Mô hình hoá toán học quá trình nghiên cứu ........................................................ 33

3.2 Xây dựng hệ thống thiết bị thí nghiệm. ................................................................... 34

3.2.1. Mô hình thí nghiệm ............................................................................................. 34

3.2.2 Thiết bị thí nghiệm ............................................................................................... 34

Kết luận chương III ..................................................................................................... 38

CHƯƠNG IV ............................................................................................................... 39

THỰC NGHIỆM NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ ĐỘ CẮT ................ 39

ĐẾN ĐỘ NHÁM BỀ MẶT VÀ MÒN DỤNG CỤ TRONG TIỆN CỨNG ............ 39

THÉP X12M ĐÃ QUA TÔI BẰNG DỤNG CỤ CBN .............................................. 39

4.1.Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm .................................................................... 39

4.1.1. Lý thuyết thực nghiệm ......................................................................................... 39

4.1.2 Cơ sở lý thuyết ...................................................................................................... 40

4.1.3 Các giới hạn của thí nghiệm ............................................................................... 43

4.1.4 Các thông số đầu vào của thí nghiệm ................................................................... 43

4.1.5 Các hàm mục tiêu ................................................................................................. 44

4.2 Lập ma trận thí nghiệm, chọn phương án quy hoạch thực nghiệm ......................... 44

4.2.1 Xử lý kết quả – Xác định mô hình toán phương án bậc 1 .................................... 47

4.2.2 Xác định mô hình toán bậc 2 ................................................................................ 49

4.3 Xây dựng kế hoạch thí nghiệm bậc 2 ..................................................................... 52

4.4 Tiến hành thí nghiệm ............................................................................................... 58

4.5 Kết quả quá trình thí nghiệm ................................................................................... 59

4.5.1 Kết quả thí nghiệm với hàm mục tiêu độ nhám bề mặt Ra .................................. 60

4.5.2 Kết quả thí nghiệm mòn dụng cụ CBN ................................................................ 63

4.5.2.1. Phân tích kết quả thí nghiệm với hàm mục tiêu diện tích gia công Sc. ........... 63

4.5.2.2 Xây dựng mô hình hồi quy mô tả mòn dụng cụ ................................................ 69

4.5.2.3 Tối ưu hóa đa mục tiêu ...................................................................................... 72

hs = 120,3952 μm .......................................................................................................... 74

Kết luận chương IV ..................................................................................................... 75

PHẦN KẾT LUẬN CHUNG ...................................................................................... 76

VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO CỦA ĐỀ TÀI ...................................... 76

1. Kết luận chung ........................................................................................................... 76

2. Hướng nghiên cứu trong tương lai ............................................................................ 76

TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................... 77

PHỤ LỤC ..................................................................................................................... 82

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2-1 Các giá trị Ra và Rz theo chiều dài chuẩn l ứng với cấp độ nhám bề mặt. ..... 15

Bảng 2.2 Mức độ và chiều sâu lớp biến cứng của các phương pháp gia công ............. 16

Bảng 3.1: Thành phần hoá học của phôi thép X12M (%) ............................................. 36

Bảng 4.1. Giá trị tính toán giá trị thông số chế độ cắt v,s,t cho thực nghiệm ............... 43

Bảng 4.2. Kế hoạch toàn phần n =3............................................................................... 45

Bảng 4.3 Khai báo các biến thí nghiệm:........................................................................ 53

Bảng 4.4 Kết quả thí nghiệm ......................................................................................... 60

Bảng 4.5. Giá trị trung bình nhám bề mặt tại các điểm thí nghiệm theo qui hoạch .... 60

Bảng 4.6: Nhập các thông số thực nghiệm vào Minitab ............................................... 61

Bảng 4.7. Kết quả đo chiều cao vùng mòn mặt sau (hs) ............................................... 70

Bảng 4.8. Nhập kết quả đo chiều cao mòn mặt sau (hs)vào phần mềm Minitab .......... 70

Bảng 4.9. Nhập kết quả đo chiều cao mòn mặt sau (hs) và độ nhám bề mặt ................ 73

Ra vào phần mềm Minitab ............................................................................................. 73

vii

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ

Hình 1.1 Chiều sâu cắt khi tiện ..................................................................................... 5

Hình 1.2 Lượng chạy dao - s ......................................................................................... 6

Hình vẽ 1.3 Máy Emco Turn 332 Mcplus và Quá trình cắt khô trong tiện cứng ............ 7

Hình vẽ 1.4 Ký hiệu một số mảnh CBN dùng trong tiện cứng ........................................ 9

Hình 2.1 Ðộ nhám bề mặt ........................................................................................... 12

Hình 2.2 Quan hệ giữa bán kính mũi dao và chiều sâu lớp biến cứng với các lượng

chạy dao khác nhau ( khi dao chưa bị mòn )[17] .......................................................... 17

Hình 2.3: Quan hệ giữa vận tốc cắt với chiều sâu lớp biến cứng ứng với các lượng mòn

mặt sau khác nhau của dao tiện [34] ............................................................................. 18

Hình 2.4 Ảnh hưởng của hình dạng lưỡi cắt và lượng chạy dao ................................... 19

đến nhám bề mặt. ( 54,7 HRC, chiều dài 101,6 mm ) ................................................... 19

Hình 2.5 Ảnh hưởng của hình dạng lưỡi cắt và lượng chạy dao .................................. 20

đến nhám bề mặt.( 51,3 HRC, chiều dài 101,6 mm ) .................................................... 20

Hình 2.6 Ảnh hưởng của tốc độ cắt đến nhám bề mặt khi gia công thép...................... 20

Hình 2.7. Ảnh hưởng của lượng chạy dao đến .............................................................. 21

Hình 2.8. Ảnh hưởng của độ cứng phôi và hình dạng lưỡi cắtđến nhám bề mặt .......... 23

khi gia công thép( lượng chạy dao = 0.2 mm/vòng, chiều dài là = 203.2 mm ) ........... 23

Hình 2.9: Hình ảnh mặt trước của mảnh dao CBN khi cắt với ..................................... 26

vận tốc cắt 180 m/p chụp trên kính hiển vi điệntử ........................................................ 26

Hình 2.10: Hình ảnh phóng to vùng vật liệu gia công dínhtrên mặt trước.................... 27

của dụng cụ khi cắt với vận tốc cắt 180m/p .................................................................. 27

Hình 2.11: Hình ảnh mặt trước của mảnh dao CBN ..................................................... 28

chụp trên kính hiển vi điệntử ......................................................................................... 28

Hình 3.1 Mô hình tối ưu hoá quá trình cắt khi tiện ....................................................... 31

Hình 3.2 Mô hình thí nghiệm ........................................................................................ 34

Hình 3.3. Thiết bị và sơ đồ thí nghiệm khảo sát mòn và ............................................... 35

chất lượng bề mặt dụng cụ CBN ................................................................................... 35

Hình 3.4: Mảnh dao CBN sử dụng trong nghiên cứu .................................................... 36

Hình 3.5: Thân dao gắn mảnh CBN sử dụng trong nghiên cứu .................................... 36

Hình 3.6. Thiết bị đo kích thước .................................................................................... 37

viii

Hình 4.1. Mặt hồi qui và đồ thị đường mức của độ nhám Ra theo các thông số chế

độ cắt: vận tốc cắt và lượng chạy dao. ......................................................................... 62

Hình 4.2. Đồ thị tối ưu với hàm mục tiêu Ra ................................................................. 62

Như vậy sẽ chọn thông số tối ưu cho Ra = 0,5063μm ứng với: .................................... 63

Hình 4.3: Hình ảnh mòn mặt trước của các mảnh dao thí nghiệm ................................ 64

Hình 4.4: Hình ảnh mòn mặt trước của dụng cụ thí nghiệm ......................................... 65

Hình 4.5: Hình ảnh mòn mặt sau của các mảnh dao thí nghiệm ................................... 66

Hình 4.6: Hình ảnh mòn mặt sau của dụng cụ thí nghiệm khi tiện đạt diện tích gia công

Sc = 580464,17 mm2 ..................................................................................................... 67

Hình 4.7: Chiều cao mòn dụng cụ thí nghiệm số 4 ....................................................... 69

Hình 4.8. Mặt hồi qui và đồ thị đường mức của diện tích gia công Sc theo các thông

số chế độ cắt: vận tốc và chiều sâu cắt (a); vận tốc cắt và lượng chạy dao (b), chiều sâu

cắt và lượng chạy dao (c). .............................................................................................. 71

Hình 4.9. Đồ thị tối ưu cho chiều cao mòn mặt sau hs ................................................. 72

Hình 4.10 Đồ thị tối ưu với hàm mục tiêu (hs) và Ra .................................................... 73

PHẦN MỞ ĐẦU

1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Tiện cứng là phương pháp gia công tiện sử dụng dao bằng vật liệu siêu cứng

như: Nitrit bo, kim cương hoặc gốm tổng hợp để thay thế cho nguyên công mài khi gia

công thép hợp kim đã qua tôi đạt độ cứng từ 45 ÷ 70 HRC [10,11]. So với mài tiện

cứng có nhiều ưu thế vượt trội về khía cạnh kinh tế và sinh thái [12,13]. Tiện cứng có

thể sử dụng một dụng cụ cắt để gia công nhiều chi tiết khác nhau còn đá mài ta phải

thay đá hoặc sửa đá. Đặc biệt hơn tiện cứng có thể gia công nhiều biên dạng phức tạp,

cấp chính xác của tiện cứng đạt IT 5÷7 và độ nhám bề mặt Rz là 2÷4µm. Ở điều kiện

gia công đặc biệt tiện cứng có thể đạt đợc cấp chính xác IT 3÷5 và độ nhám bề mặt

Rz<1,5µm[15,18]. Bên cạnh đó tiện cứng còn có thể gia công khô mà không cần sử

dụng dung dịch trơn nguội nên không ảnh hưởng đến môi trường và sức khoẻ người

lao động [17,18]. Tuy nhiên tiện cứng cũng đòi hỏi máy, hệ thống công nghệ có độ

cứng vững và độ chính xác cao [10]. Mặc dù đã có những ưu thế nổi trội và đã đạt đợc

sự tăng trởng mạnh mẽ. Trong những năm gần đây tiện cứng vẫn là một công nghệ gia

công mới chưa được nghiên cứu đầy đủ và khi gia công chi tiết độ song song của hình

trụ không chính xác. Do độ tin cậy của quá trình chưa cao, chất lượng gia công thiếu

ổn định và chi phí dụng cụ cắt lớn nên phạm vi ứng dụng của công nghệ gia công tiên

tiến này còn rất hạn chế.

Chất lượng bề mặt và độ chính xác 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. Độ chính xác gia công ảnh hưởng

đến khả năng lắp ráp, khả năng làm việc và thay thế và sửa chữa. Chất lượng bề mặt và

độ chính xác gia công chịu ảnh hưởng rất nhiều của các yếu tố công nghệ. Đặc biệt là

các thông số chế độ cắt (tốc độ cắt-V; lượng chạy dao - s và chiều sâu cắt – t) trong

quá trình gia công. Chính vì lẽ đó việc nghiên cứu chất lượng bề mặt và độ chính xác

khi gia công tiện cứng là rất cần thiết.

Gần đây đã có một số đề tài nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ cắt đến chất

lượng bề mặt sau khi gia công tiện cứng một số loại thép cơ bản như: 9XC, X12M,

ШX15… Nhưng chỉ giới hạn ở việc nghiên cứu chất lượng bề mặt sau khi gia công

các loại thép nói trên hay đi nghiên cứu về mòn dụng cụ cắt. Chính vì lẽ đó mà đề tài

của em muốn nghiên cứu sâu hơn về sự ảnh hưởng của các yếu tố chế độ cắt đến đồng

thời cả chất lượng bề mặt và độ mòn dụng cụ cắt khi tiện cứng bằng dụng cụ CBN và

ứng dụng vào thực tiễn chế tạo máy ở Việt nam. Vì vậy “Xây dựng mô hình dự đoán

nhám bề mặt và mòn dụng cụ khi tiện cứng thép X12M bằng dụng cụ cắt CBN ”

là rất cần thiết.

2. MỤC ĐÍCH, ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU

2.1 Mục đích

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài là nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số chế

độ cắt đến chất lượng bề mặt và mòn dụng cụ khi tiện cứng thép hợp kim đã qua tôi

trên trung tâm tiện CNC bằng dao tiện CBN. Cụ thể là:

-Nghiên cứu đồng thời cả chất lượng bề mặt và mòn dụng cụ gia công khi tiện

bằng dao tiện CBN trên trung tâm tiện CNC khi tiện thép hợp kim X12M đã qua tôi

đạt độ cứng 57-58 HRC.

-Xác định được chế độ cắt hợp lý để đạt được chất lượng bề mặt tốt nhất và

mòn dụng cụ là ít nhất. Để từ đó tối ưu hoá quá trình gia công tiện cứng, tìm ra được

sự ảnh hưởng của thông số công nghệ nào là lớn nhất ảnh hưởng đến chất lượng và độ

mòn. Từ đó xác định được miền tối ưu của các thông số chế độ cắt trong quá trình gia

công tiện cứng.

-Làm tài liệu tham khảo về chế độ cắt khi tiện cứng đến chất lượng và độ chính

xác gia công.

2.2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu của đề tài dùng phôi thép hợp kim X12M được dùng

khá phổ biến trong ngành công nghệ chế tạo máy ở nớc ta hiện nay.

-Phạm vi nghiên cứu của đề tài.

+Nghiên cứu tổng quan về công nghệ tiện cứng thép hợp kim đã qua tôi bằng

dao cắt CBN

+Nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố khi tiện cứng đến chất lượng và độ mòn

dụng cụ.

+Ứng dụng kết quả nghiên cứu để chế tạo chi tiết.

3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Nghiên cứu lý thuyết kết hợp với nghiên cứu thực nghiệm. Trên cơ sở nghiên

cứu lý thuyết và phân tích các công trình nghiên cứu liên quan đến lĩnh vực của đề

tài, kết hợp với quy hoạch thực nghiệm để tìm miền tối ưu của các thông số chế độ

cắt khi tiện cứng thép hợp kim đã qua tôi đạt độ cứng 57-58 HRC. Nghiên cứu thực

nghiệm được tiến hành trên máy tiện CNC có sử dụng các thiết bị đo hiện đại có độ

chính xác cao.

4. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ Ý NGHĨA THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI

4.1. Ý nghĩa khoa học

Các kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ là cơ sở khoa học để ứng dụng công nghệ

tiện cứng trong chế tạo các sản phẩm đòi hỏi cả chất lượng bề mặt lẫn độ mòn dụng cụ

góp phần mở rộng phạm vi ứng dụng công nghệ tiện cứng vào thực tiễn sản xuất ở

nước ta.

4.2 Ý nghĩa thực tiễn

Các kết quả nghiên cứu có thể ứng dụng tại các nhà máy. Quá trình ứng dụng

các kết quả nghiên cứu sẽ cho phép ta mở rộng phạm vi gia công của ngành chế tạo

máy nói chung và công nghệ tiện cứng nói riêng. Góp phần tạo ra các sản phẩm có

chất lượng tốt, giá thành hạ và nâng cao khả năng ứng dụng vào thực tiễn một phương

pháp gia công tinh linh hoạt, thân thiện với môi trường với chi phí đầu tư thấp phù hợp

với điều kiện sản xuất ở nớc ta.

5. NỘI DUNG CÁC VẤN ĐỀ SẼ ĐI SÂU NGHIÊN CỨU

- Nghiên cứu tổng quan về tiện cứng: Khái niệm về tiện cứng, các yếu tố công

nghệ của chế độ cắt, các yếu tố ảnh hởng đến chất lượng bề mặt và độ mòn dụng cụ…

- Ảnh hưởng của các thông số chế độ cắt đến chất lượng bề mặt và độ mòn

dụng cụ khi tiện cứng thép hợp kim đã qua tôi bằng dụng cụ cắt CBN trên trung tâm

tiện CNC.

- Xây dựng mô hình nghiên cứu và hệ thống quy hoạch thực nghiệm từ đó tối

ưu hoá quá trình gia công.

- Triển khai kết quả nghiên cứu vào thực tiễn sản xuất của việt nam

- Hướng nghiên cứu tiếp theo.

CHƯƠNG I:

NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ TIỆN CỨNG

TRÊN TRUNG TÂM TIỆN CNC

1.1.Khái niệm chung về tiện cứng

Thuật ngữ tiện cứng (Hardturning) là phương pháp gia công tiện các chi tiết có

độ cứng cao (45 ÷ 70HRC). Tiện cứng được tiến hành cắt khô hoặc gần như cắt khô và

phổ biến sử dụng dao bằng vật liệu siêu cứng như: Nitrit bo lập phương đa tinh thể

(CBN), PCD, kim cương hoặc ceramic tổng hợp để thay thế cho nguyên công mài khi

gia công thép hợp kim đã qua tôi đạt độ cứng từ 45 ÷ 70 HRC [11,12,13].

Tiện cứng là một phương pháp gia công tinh lần cuối sử dụng dao cắt với lưỡi

cắt có hình dáng hình học xác định để gia công chi tiết đòi hỏi có độ chính xác và chất

lượng bề mặt cao. Nghiên cứu về tiện cứng nhằm tìm ra các thông số gia công thích

hợp để tối ưu hoá quá trình gia công, đạt các chỉ tiêu tốt nhất về kỹ thuật là rất cần

thiết.

So với mài tiện cứng có nhiều ưu thế vượt trội về khía cạnh kinh tế và sinh thái

Tiện cứng có thể sử dụng một dụng cụ cắt để gia công nhiều chi tiết khác nhau còn đá

mài ta phải thay đá hoặc sửa đá. Chi phí đầu tư cho một máy tiện CNC chỉ bằng 1/2

đến 1/10 máy mài[16]. Ngoài ra công nghệ này còn góp phần hình thành nên một nền

sản xuất công nghiệp công nghiệp bền vững, chất lượng bề mặt khi gia công bằng

phương pháp tiện cũng có một số ưu điểm hơn so với mài như: Ảnh hưởng nhiệt đến

bề mặt gia công nhỏ do chiều dài và thời gian tiếp xúc giữa dụng cụ và phôi ngắn, lớp

ứng suất dư nén bề mặt có chiều sâu lớn nhưng vẫn giữ được độ chính xác và kích

thước, hình dáng và tính nguyên vẹn của bề mặt [13],[14],[15]. Đặc biệt hơn tiện cứng

có thể gia công nhiều biên dạng phức tạp, các chi tiết có dạng hình cầu…cấp chính xác

của tiện cứng đạt IT 5÷7 và độ nhám bề mặt Rz là 2÷4µm. Ở điều kiện gia công đặc

biệt tiện cứng có thể đạt được cấp chính xác IT 3÷5 và độ nhám bề mặt

Rz<1,5µm[14,15 ]. Bên cạnh đó tiện cứng còn có thể gia công khô mà không cần sử

dụng dung dịch trơn nguội nên không ảnh hưởng đến môi trường và sức khoẻ người

lao động [18,22]. Do có nhiều ưu điểm nên tiện cứng được bắt đầu giới thiệu rộng rãi

và ứng dụng trong nhiều lĩnh vực chế tạo cơ khí từ những năm 1980. Gia công cứng đã

phát triển đáng kể trong các phương pháp gia công khác nhau như: Phay cứng, khoan,

chuốt, phay lăn răng và những hình thức khác cùng với sự phát triển của dụng cụ cắt,

vật liệu dụng cụ cắt siêu cứng và các thiết kế dụng cụ cắt đặc biệt, chế độ cắt hợp lý đã

làm cho việc gia công các vật liệu cứng trở lên dễ dàng hơn. Nó là một bước đi tiên

phong được ứng dụng nhiều trong lĩnh vực sản xuất công nghiệp như một phương tiện

nâng cao khả năng gia công các chi tiết chịu tải trọng. Đặc biệt là công nghiệp chế tạo

ô tô để chế tạo ra nhiều chi tiết như: Vòng bi, chế tạo khuôn và khuôn mẫu cũng như

các thành phần khác cho các ngành công nghiệp tiên tiến.

Thép sau khi tôi là thành phần điển hình được gia công cứng với độ cứng trên

lớp bề mặt có chiều sâu chỉ 1mm cho nó có khả năng chống mài mòn và độ bền cơ học

cao. Thép này được sử dụng để chế tạo ra các chi tiết. Bao gồm: Bánh răng, các loại

trục, trục cam, khớp các đăng và các thiết bị cho ngành giao thông vận tải nói riêng và

ngành cơ khí nói chung.

Tuy nhiên tiện cứng cũng còn nhiều hạn chế như: Chi phí dụng cụ cho mỗi đơn

vị là cao hơn đáng kể so với mài, đòi hỏi máy, hệ thống công nghệ có độ cứng vững và

độ chính xác cao [19]. Mặc dù đã có những ưu thế nổi trội và đã đạt được sự tăng

trưởng mạnh mẽ. Trong những năm gần đây tiện cứng vẫn là một công nghệ gia công

mới chưa được nghiên cứu đầy đủ và khi gia công chi tiết hay bị méo, độ song song

của hình trụ không chính xác. Do độ tin cậy của quá trình chưa cao, chất lượng gia

công thiếu ổn định và chi phí dụng cụ cắt lớn nên phạm vi ứng dụng của công nghệ gia

công tiên tiến này còn rất hạn chế .

1.2. Các yếu tố công nghệ của chế độ cắt khi tiện

* Chiều sâu cắt t (mm)

Hình 1.1 Chiều sâu cắt khi tiện

Là khoảng cách giữa bề mặt cha gia công và bề mặt đã gia công theo phương vuông

góc với bề mặt đã gia công trong một lần cắt.

Khi tiện ngoài t

(mm)

Trong đó: D: là đường kính phôi(mm)

d: Là đường kính chi tiết hình thành sau mỗi lần cắt(mm)

* Lượng chạy dao s

Hình 1.2 Lượng chạy dao - s

Là lượng dịch chuyển của một điểm trên lưỡi cắt theo phương chạy dao trong một đơn

vị qui ước.

* Vận tốc cắt v

Là lượng dịch chuyển tương đối của một điểm trên lưỡi cắt so với phôi đo theo

phương chuyển động cắt trong một đơn vị thời gian.

(m/phút)

Trong đó: D: là đường kính phôi(mm)

n: Là số vòng quay của phôi (vòng/phút)

1.3 Thiết bị và dụng cụ cắt dùng trong tiện cứng

Tiện cứng là một cách sử dụng dao bằng mảnh vật liệu siêu cứng CBN (Cubic

boron nitride), PCBN, PCD hoặc Ceramic tổng hợp nhằm thay thế cho mài trong gia

công thép qua tôi (thờng ≥ 45HRC). Phương pháp này có thể gia công khô và hoàn

thành chi tiết trong cùng một lần gá.

Cấp chính xác khi tiện cứng có thể đạt IT5-7, nhám bề mặt Rz = 2 - 4 µm , rõ

ràng với chất lượng đạt được như vậy, tiện cứng hoàn toàn thay thế được cho mài

trong hầu hết các trờng hợp gia công công tinh các sản phẩm.

Các sản phẩm trong tiện cứng khá linh hoạt, từ các chi tiết dạng trục trơn (các

trục ngắn), con lăn,.. tới các chi tiết có biên dạng phức tạp hơn,..

Để áp dụng công nghệ này hệ thống máy, dao, đồ gá phải đảm bảo các yêu cầu

như: Máy tiện đủ độ cứng vững, đủ tốc độ quay trục chính và công suất phù hợp. Các

máy tiện NC, CNC được dùng để thực hiện công việc này. Các máy tiện điều khiển

bằng tay cũng có thể được dùng nếu đáp ứng các yêu cầu trên.

Hình vẽ 1.3 Máy Emco Turn 332 Mcplus và Quá trình cắt khô trong tiện cứng

Đồ gá trong tiện cứng phụ thuộc vào biên dạng các sản phẩm yêu cầu.

Nhìn chung các chi tiết gia công đều được cắt mà ít sử dụng đồ gá phụ vì lý do độ

cứng vững cần có trong tiện cứng. Hơn nữa với các máy điều khiển số thì điều này

không còn nhiều ý nghĩa. Các đồ gá phụ thường kèm theo các máy khi sản xuất.

Dao tiện thường sử dụng là các mảnh lắp ghép với thân theo tiêu chuẩn của

từng máy. Các mảnh có nhiều loại theo hình dạng, phần trăm lượng CBN, chất kết

dính,..Khi hết tuổi bền các mảnh không thể mài lại như các dao thông thường. Chúng

được thay ra hoặc xoay đi dùng lưỡi cắt mới (với mảnh nhiều lưỡi).

Các mảnh hợp kim CBN thường sử dụng cho tiện cứng là TPGN, CNMA,

DNMA, TNG,..Các mảnh hợp kim cương thường là CCMT, CPGM,..nói chung hàm

lượng CBN phụ thuộc vào nhà sản xuất. Người ta phân ra làm ba loại, hàm lượng cao

(nhiều hơn 90% CBN), trung bình ( khoảng 72% CBN) và thấp (nhỏ hơn 60%

CBN). Các mảnh có hàm lượng cao thường sử dụng cho tiện truyền thống để gia

công các vật liệu mềm hơn như kim loại bột, gang và một số hợp kim đặc biệt. So

với các mảnh carbide thì các mảnh CBN có giá thành cao hơn đáng kể (từ 4 - 5 lần),

song dao CBN lại có tuổi bền lớn hơn rất nhiều.

CBN là một trong bốn dạng tinh thể của Nitrit Bo (BN) gồm: Hexagonal

(HBN), Rhombohedral (RBN), Wurtzitic (WBN) và Cubic (CBN) [20,21]. CBN được

tổng hợp thành công lần đầu tiên vào năm 1957 và bắt đầu được đưa ra thị trường dưới

dạng dụng cụ cắt và bột mài từ năm 1969. Tính chất ít tương tác hóa học với nhóm

hợp kim thép, độ cứng cao và tính ổn định ở nhiệt độ cao, đặc biệt trong điều kiện ô xy

hóa đã làm cho vật liệu CBN trở thành loại vật liệu công nghiệp thích hợp hơn so với

kim cương. Được coi là vật liệu của thế kỷ 20, hiện nay Nitrit Bo đang được ứng dụng

rất hiệu quả trong nhiều lĩnh vực khoa học và công nghệ như vật liệu kỹ thuật điện tử,

vật liệu kỹ thuật hạt nhân, vật liệu dụng cụ cắt, vật liệu bôi trơn và vật liệu chịu lửa

[16].

Chi phí dao cụ không phải là trở ngại khi đã loại bỏ công đoạn mài tinh. Nhiều

xưởng sản xuất còn nhận thấy việc giảm chi phí dung dịch trơn nguội do cắt khô đã bù

đắp lượng chi phí cao hơn về dao.

Dải vật liệu được gia công bằng tiện cứng không hạn chế, ngay cả đối với thép

rèn đã tôi, thép gió và hợp kim cứng bề mặt stellites. Việc hợp kim stellites có thể gia

công bằng tiện cứng đã mở rộng khả năng của tiện cứng kể cả trong công việc sửa

chữa. Vật liệu điển hình được tiện cứng là các thép hợp kim qua tôi cứng.

Hình vẽ 1.4 Ký hiệu một số mảnh CBN dùng trong tiện cứng

Khi tiện cứng, nếu cắt với tốc độ cắt thấp hơn quy định thì mảnh CBN sẽ bị

mòn nhanh và hỏng. Thông thường chế độ cắt khuyến cáo là: với tiện tinh độ cứng

vật liệu từ 55 - 67HRC, V = 80 - 160 (m/ph), S = 0,04 - 0,08 (mm/vg); t = 0,1

- 0,5mm với tiện chính xác độ cứng vật liệu từ 45 - 60HRC, V= 120 - 180 (m/ph), S

= 0,02 - 0,04 (mm/vg), t = 0,02 - 0,3mm [19].

Nhiều nhà máy chế tạo ổ đỡ, bánh răng, con lăn và trục bằng thép đã tôi sử

dụng chế độ cắt này. Họ có thể đạt dung sai kích thước đến ± 0,01mm hoặc cao hơn

nếu thời gian chế tạo lâu hơn và nhám bề mặt rất nhỏ. Ngoài ra giá thành máy mài có

thể đắt gấp 2-3 lần máy tiện. Trong nhiều phân xưởng hiện nay họ đã thay thế tiện

cứng cho mài truyền thống. Đồng thời khi sử dụng tiện cứng thời gian chu kỳ và điều

chỉnh ngắn hơn nhiều so với mài.

Qua đó có thể kết luận rằng, việc áp dụng công nghệ tiện cứng để gia công tinh

lần cuối đã mang lại những lợi ích sau:

- Giảm thời gian và chu kỳ gia công một sản phẩm.

- Giảm chi phí đầu thiết bị.

- Tăng độ chính xác gia công.

- Đạt độ nhẵn bề mặt cao hơn.

- Cho phép nâng cao tốc độ bóc tách vật liệu (từ 2 - 4 lần).

- Gia công được các contour phức tạp.

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

- Có thể chọn gia công có hoặc không có dụng dich trơn nguội. Gia công khô

giảm chi phí gia công và không có chất thải ra môi trường.

Một lợi thế quan trọng nữa khi tiện cứng đó là việc tạo ra một lớp ứng suất

dư nén khi gia công, điều này đặc biệt có lợi với những chi tiết yêu cầu độ bền mỏi

cao. Điều này với mài lại là một bất lợi. Mặc dù vậy tiện cứng cũng có những

nhược điểm cần lưu ý như: do chủ yếu cắt khô nên nhiệt rất cao, dụng cụ có lưỡi cắt

đơn nên quá trình cắt không ổn định, chi phí dụng cụ cắt cao, khi gia công các chi tiết

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

chiều sâu cắt nhỏ hơn chiều sâu cắt tới hạn (tmin) thì quá trình cắt không thể thực

hiện được.

Từ những năm 1970 các nghiên cứu đã tập trung vào hướng công nghệ mới

để đạt được các mục đích này. Nhng phải đến những năm 1990, với sự phát triển

mạnh của các máy công cụ tiên tiến và vật liệu Nitrit Bor lập phương thì tiện

cứng mới được áp dụng rộng rãi trong chế tạo máy. Tiện cứng đã thực sự trở thành

công nghệ không thể thiếu trong việc gia công tinh các chi tiết qua tôi cứng. Điều

này góp phần không nhỏ cho quá trình lớn mạnh của ngành chế tạo máy nói riêng và

ngành công nghiệp nói chung.

Kết luận chương I

Tiện truyền thống trên máy tiện vạn năng và công thông thường là một phương

pháp cho năng suất cao nhưng chất lượng bề mặt và độ chính xác gia công không cao. Do vậy các phương pháp này chỉ dùng để gia công thô và bán tinh để gia công các chi

tiết có hình dáng đơn giản.

Hiện nay với sự phát triển của kỹ thuật CNC và các loại vật liệu dụng cụ cắt

mới cho năng suất và chất lượng cao. Ta có thể gia công tinh đạt độ chính xác và chất lượng bề mặt cao mà không cần phải qua nguyên công mài. Điều đặc biệt hơn nữa là ta

có thể gia công chi tiết có biên dạng phức tạp, biên dạng hình chỏm cầu mà không cần phải dưỡng. Tiện cứng là một phương pháp tiện tiên tiến cho độ chính xác và chất

lượng bề mặt cao thường được sử dụng để tiện tinh các bề mặt thép hợp kim đã qua

tôi. Do vậy hướng nghiên cứu của đề tài“Xây dựng mô hình dự đoán nhám bề mặt và

mọn dụng cụ khi tiện cứng thép X12M bằng dụng cụ cắt CBN” là rất cần thiết để góp

phần nâng cao chất lượng và độ chính xác gia công cứng thép hợp kim đã qua tôi. Qua

đó góp phần tạo nên nền sản xuất công nghiệp bền vững.

CHƯƠNG II

CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT VÀ MÒN DỤNG CỤ KHI TIỆN CỨNG

2.1. Chất lượng bề mặt khi tiện cứng

2.1.1 Khái niệm chung về lớp bề mặt

Bề mặt là sự phân cách giữa hai môi trường khác nhau. Bề mặt kim loại có thể

được tạo thành bằng các phương pháp gia công khác nhau nên có cấu trúc và đặc tính

khác nhau. Để xác định được đặc trưng của lớp bề mặt ta cần biết mô hình và định luật

của kim loại nguyên chất không có tương tác với môi trường khác và sự khác nhau về

sự sắp xếp các nguyên tử, tác dụng của lực trên bề mặt so với bên trong. Sau đó nghiên

cứu sự thay đổi của lớp bề mặt do tác động của môi trường để thiết lập khái niệm mô

hình bề mặt thực.

Nhiều tính chất khối của vật liệu có liên quan đến bề mặt ở mức độ khác nhau.

Thường các tính chất hoá, lý của lớp bề mặt là quan trọng. Tuy nhiên, các đặc trưng cơ

học như độ cứng và phân bố ứng suất trong lớp này cũng được quan tâm [26].

2.1.2 Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng lớp bề mặt sau gia công cơ.

*Độ nhám bề mặt và phương pháp đánh giá

-Độ nhám bề mặt hay còn goi là độ nhấp nhô tế vi là tập hợp tất cả các bề mặt

lồi lõm với bước cực nhỏ và được quan sát trong phạm vi chiều dài chuẩn rất ngắn

[27]. Chiều dài chuẩn L là chiều dài để đánh giá các thông số của độ nhám bề mặt

(l=0.01÷25mm).

Độ nhám bề mặt gia công đã được phóng đại lên nhiều lần thể hiện trên hình 2.1

Hình 2.1 Ðộ nhám bề mặt

Theo tiêu chuẩn TCVN 2511-1995 thì nhám bề mặt được đánh giá thông qua

bảy chỉ tiêu. Thông thường người ta chỉ dung hai chỉ tiêu. Đó là: Ra và Rz.

Trong đó:

+Ra là sai lệch trung bình số học của profin, là trung bình số học các giá trị

tuyệt đối của sai lệch profin(y) trong khoảng chiều dài chuẩn. Sai lệch profin(y) là

khoảng cách từ các điểm trên đường profin đến đường trung bình đo theo phương pháp

tuyến tới đường trung bình. Đường trung bình (m) là đường chia profin bề mặt sao cho

trong phạm vi chiều dài chuẩn l tổng diện tích hai phía của đường chuẩn bằng nhau.Ra

được xác định theo công thức

Ra=

+Rz là chiều cao nhấp nhô profin theo mười điểm, là trị số trung bình của tổng

các giá trị tuyệt đối của chiều cao năm đỉnh cao năm đỉnh cao nhất và năm đáy thấp

nhất của profin trong chiều dài chuẩn l. Rz được xác định theo công thức.

Rz=

Ngoài ra độ nhám bề mặt được đánh giá qua chiều cao nhấp nhô lớn nhất Rmax.

Chiều cao nhấp nhô Rmax là khoảng cách giữa hai đỉnh cao nhất và thấp nhất của nhám

(profin bề mặt trong giới hạn chiều dài chuẩn l)

Cũng theo tiêu chuẩn TCVN 2511-1995 thì độ nhám bề mặt được chia làm 14

cấp, từ cấp 1 đến cấp 14 với các giá trị Ra,Rz. Trị số nhám càng bé thì bề mặt càng

nhẵn và ngược lại. Độ nhám bề mặt thấp nhất hay độ bóng bề mặt cao nhất ứng với cấp

14(tương ứng với Ra

). Việc chọn chỉ tiêu Ra hay Rz là tuỳ

thuộc vào chất lượng yêu cầu của bề mặt. Chỉ tiêu Ra được gọi là thông số ưu tiên và được

sử dụng phổ biến nhất do nó cho phép đánh giá chính xác và thuận tiện hơn những bề mặt

có ưu cầu độ nhám trung bình (độ nhám từ cấp 6÷12). Đối với những bề mặt có độ nhám

quá thô (từ cấp 1÷5) và rất tinh (cấp 13,14) thì dùng chỉ tiêu Rz sẽ cho ta khả năng đánh

giá chính xác hơn khi dùng Ra (Bảng 2.1)

Cấp độ

Thông số nhám(µm)

Chiều dài

Nhám bề

Loại

chuẩn(mm)

Ra

Rz

mặt

Từ 320 đến 160

8,0

<160-80

<80-40

<40-20

2,5

<20-10

Từ 2,5 đến 2,0

<2,0 đến1,6

<1,6 đến 1,25

<1,25 đến1,0

<1,00 đến 0,80

<0,80 đến 0,63

<0,63 đến 0,50

0,8

<0,50 đến 0,40

<0,40 đến 0,32

<0,32 đến 0,25

<0,25 đến 0.20

<0.20 đến 0,16

<0,16 đến 0,125

<0,125 đến 0,100

<0,100 đến 0,080

<0,080 đến 0,063

<0,063 đến 0,050

<0,050 đến 0,040

<0,040 đến 0,032

<0,032 đến 0,025

0,25

<0,025 đến 0,020

Từ 0,100 đến

0,080

<0,080 đến 0,063

<0,063 đến 0,050

0.08

<0,050 đến 0,040

<0,040 đến 0,032

<0,032 đến 0,025

Bảng 2-1 Các giá trị Ra và Rz theo chiều dài chuẩn l ứng với cấp độ nhám bề mặt.

Trong thực tế sản xuất nhiều khi người ta đánh giá độ nhám bề mặt theo các mức

độ thô (cấp 1÷4), bán tinh (5÷7), tinh (8÷11) và siêu tinh (12÷14).

Theo Bama[6,7] thông thường tiện cứng đạt cấp chính xác dung sai IT cấp 5÷7

với độ nhám bề mặt Rz = 2÷4µm. Trong điều kiện gia công tốt cấp chính xác dung sai

IT đạt cấp 3÷5 và độ nhám bề mặt 1,5µm.

-Phương pháp đánh giá độ nhám bề mặt

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

+Phương pháp quang học(Dùng kính hiển vi Linich). Phương pháp này đo được

bề mặt có độ nhẵn cao thường từ cấp 10 đến cấp 14.

+Phương pháp đo độ nhám Ra,Rz,Rmax… bằng máy đo profin. Phương pháp này

sử dụng mũi dò để đo profin lớp bề mặt có cấp độ nhẵn đến cấp 11. Đây chính là

phương pháp được tác giả sử dụng để đánh giá độ nhám bề mặt khi tiện cứng. Tuy

nhiên với các bề mặt lỗ thường phải in bằng chất dẻo bề mặt chi tiết rồi mới đo bảng in

trên các máy đo độ nhám bề mặt.

+Phương pháp so sánh có thể so sánh theo 2 cách

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 nào. 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, phương pháp này phụ thuộc rất nhiều vào kinh nghiệm của người thực

hiện.

So sánh bằng kính hiển vi quang học.

*Độ sóng bề mặt:

Chu kì không bằng phẳng của chi tiết gia công được quan sát trong phạm vi

khoảng lớn tiêu chuẩn(từ 1 đến 10mm) được gọi là độ sóng bề mặt. Nguyên nhân xuất

hiện độ sóng bề mặt là do rung động của hệ thống công nghệ. Do quá trình cắt liên tục,

độ đảo của dụng cụ cắt… Thông thường độ sóng bề mặt xuất hiện khi gia công các chi

tiết có kích thước vừa và lớn bằng các phương pháp tiện, phay,mài…

Trong tiện tinh chiều sâu cắt nhỏ thông thường từ 0,1 đến 0,5mm và tiện chính

xác thì chiều sâu cắt nằm trong khoảng từ 0,02 đến 0,3mm. Do đó lực cắt sẽ không

cao, đồng thời yêu cầu độ cứng vững công nghệ cao dẫn đến rung động nhỏ. Do đó độ

sóng bề mặt nhỏ. Vì vậy đề tài không đánh giá độ sóng bề mặt.

*Tính chất cơ lý của lớp bề mặt sau gia công cơ.

-Hiện tượng biến cứng của lớp bề mặt.

Mức độ biến

Chiều sâu lớp

Phương pháp gia công

cứng (%)

biếncứng (µm)

Tiện thô

120÷150

30÷50

Tiện tinh

140÷180

20÷60

Phay bằng dao phay mặt đầu

140÷160

40÷100

Phay bằng dao phay trụ

120÷140

40÷80

Khoan và khoét

160÷170

180÷200

Doa

150÷160

150÷200

Chuốt

150÷200

20÷75

Phay lăn răng và xọc răng

160÷200

120÷200

Cà răng

120÷180

80÷100

Mài tròn thép chưa nhiệt luyện

140÷160

30÷60

Mài tròn thép ít các bon

160÷200

30÷60

20÷40

Mài tròn ngoài các thép sau nhiệt luyện

125÷130

150

16÷25

Mài phẳng

Bảng 2.2 Mức độ và chiều sâu lớp biến cứng của các phương pháp gia công

Trong quá trình gia công cơ, dưới tác dụng của lực cắt, mạng tinh thể của lớp

kim loại bị xô lệch và biến dạng dẻo ở vùng trước và sau lưỡi cắt. Phôi được tạo ra do

biến dạng dẻo của kim loại trong vùng trượt. Trong vùng cắt thể tích riêng của kim

loại tăng còn mật độ kim loại giảm làm xuất hiện ứng suất. Khi đó nhiều tính chất của

lớp kim loại bề mặt bị thay đổi như giới hạn bền, độ cứng, độ giòn được nâng cao

đồng thời tính dẻo dai giảm…Kết quả là lớp bề mặt kim loại bị cứng nguội và có độ

cứng tế vi rất cao. Mức độ biến cứng và chiều sâu lớp biến cứng phụ thuộc vào các

phương pháp gia công cơ và các thông số hình học của dao. Cụ thể là phụ thuộc vào

lực cắt, mức độ biến dạng dẻo của kim loại và nhiệt trong vùng cắt. Lực cắt làm cho

mức độ biến dạng dẻo tăng, kết quả là chiều sâu lớp biến cứng và biến cứng bề mặt

tăng. Nhiệt sinh ra trong vùng cắt sẽ hạn chế sự biến cứng lớp bề mặt. Như vậy mức

độ biến cứng của lớp bề mặt phụ thuộc vào tỷ lệ tác động giữa 2 yếu tố. Đó là: Lực cắt

và nhiệt cắt sinh ra trong vùng cắt. Khả năng tạo ra mức độ và chiều sâu lớp biến cứng

lớp bề mặt của các phương pháp gia công cơ khác nhau được thể hiện trên bảng 2.2

Qua nghiên cứu bằng mô hình nhiệt cắt đồng thời tiến hành thực nghiệm nghiên

cứu ảnh hưởng của bán kính mũi dao đến chiều sâu lớp biến cứng(lớp trắng) trong tiện

cứng của Kevin Chou [17] và Huisong[18]. Kết quả đều cho thấy chiều sâu lớp biến

cứng phụ thuộc vào bán kính mũi dao.Hình 2.2

Hình 2.2 Quan hệ giữa bán kính mũi dao và chiều sâu lớp biến cứng với các lượng

chạy dao khác nhau ( khi dao chưa bị mòn )[17]

Khi dao còn mới (chưa bị mòn) chiều sâu lớp biến cứng giảm khi tăng bán kính

mũi dao do chiều dày lớp phoi không được cắt nhỏ. Tuy nhiên khi dao bị mòn nhiều

thì chiều sâu lớp biến trắng lại tăng theo bán kính mũi dao. Bởi vì khoảng cách giữa

lưỡi cắt và bề mặt gia công là nhỏ hơn.

Kenvin Chou và đồng nghiệp cũng chứng tỏ chiều sâu lớp biến cứng phụ thuộc

vào vận tốc cắt như đồ thị hình 2.3.

Chiều sâu lớp biến cứng tăng theo vận tốc cắt. Với cùng vận tốc cắt(v=2÷4m/s)

thì dao bị mòn nhiều hơn thì sẽ tạo ra lớp biến cứng có chiều dày lớn hơn khá nhiều

với dao chưa bị mòn.

Hình 2.3: Quan hệ giữa vận tốc cắt với chiều sâu lớp biến cứng ứng với các lượng

mòn mặt sau khác nhau của dao tiện [34]

Bề mặt lớp biến cứng có tác dụng làm tăng độ bền mỏi của chi tiết khoảng 20%,

tăng độ chống mòn lên khoảng 2 đến 3 lần. Mức độ biến cứng và chiều sâu của nó có

khả năng hạn chế gây ra các vết nứt tế vi làm phá hỏng chi tiết. Tuy nhiên bề mặt quá

cứng lại làm giảm độ bền mỏi chi tiết [27].

Quá trình hình thành ứng suất dư bề mặt sau gia công cơ phụ thuộc vào biến trị

số, dấu và chiều sâu phân bố ứng suất dư. Trị số và dấu phụ thuộc vào biến dạng đàn

hồi của vật liệu gia công, chế độ cắt, thông số hình học của dụng cụ cắt và dung dịch

trơn nguội.

*Các nguyên nhân chủ yếu gây ra ứng suất dư

+Khi gia công trường lực xuất hiện gây ra biến dạng dẻo không đồng đều trong

lớp bề mặt. Khi trường lực mất đi biến dạng dẻo gây ra ứng suất dư trong lớp bề mặt.

+Biến dạng dẻo làm tăng thể tích riêng của lớp kim loại mỏng ngoài cùng. Lớp

kim loại bên trong thể tích riêng không thay đổi. Do đó không bị biến dạng dẻo. Lớp

kim loại ngoài cùng gây ra ứng suất dư nén còn lớp kim loại bên trong gây ra ứng suất

dư kéo để cân bằng.

+Nhiệt sinh ra ở vùng cắt lớn sẽ nung nóng cục bộ các lớp mỏng bề mặt làm

môđun đàn hồi của vật liệu giảm. Sau khi cắt lớp vật liệu này sinh ra ứng suất dư kéo

do bị nguội nhanh và co lại cân bằng phải sinh ra ứng suất dư nén để cân bằng.

+Trong quá trình cắt thể tích của kim loại bị thay đổi vì bị chuyển pha và nhiệt

sinh ra trong vùng cắt làm thay đổi cấu trúc vật liệu. Lớp kim loại nào hình thành cấu

trúc có thể tích riêng lớn sẽ hình thành ứng suất dư nén và ngược lại sẽ sinh ra ứng

suất dư kéo để cân bằng.

*Các yếu tố ảnh hưởng đến ứng suất dư trong lớp bề mặt của chi tiết sau gia công cơ

như sau:

+Tăng tốc độ cắt-v hoặc tăng lượng chạy dao-s có thể làm tăng hoặc giảm ứng

suất dư.

+Lượng chạy dao-s làm tăng chiều sâu ứng suất dư.

+Góc trước γ âm gây ra ứng suất dư nén - ứng suất dư có lợi.

+Khi gia công vật liệu giòn hoặc dụng cụ cắt có lưỡi cắt gây ra ứng suất dư nén

còn vật liệu dẻo gây ra ứng suất dư kéo.

Ứng suất dư nén trong lớp bề mặt làm tăng độ bền mỏi của chi tiết còn ứng suất

dư kéo làm giảm độ bền mỏi.

2.1.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt

*Ảnh hưởng của các thông số hình học của dụng cụ cắt

Khi tiến hành thí nghiệm với thép AISI H13, Tugrul Ozel và đồng nghiệp đã

chỉ ra được ảnh hưởng của lượng chạy dao và hình dạng lưỡi cắt đến nhám bề mặt. Đồ

thị các thông số nhám bề mặt được biểu diễn như trên hình 2.4 và hình 2.5

Hình 2.4 Ảnh hưởng của hình dạng lưỡi cắt và lượng chạy dao

đến nhám bề mặt. ( 54,7 HRC, chiều dài 101,6 mm )

Hình 2.5 Ảnh hưởng của hình dạng lưỡi cắt và lượng chạy dao

đến nhám bề mặt.( 51,3 HRC, chiều dài 101,6 mm )

Hình vẽ này nói lên ảnh hưởng chính của lượng chạy dao và hình dạng lưỡi cắt

đến nhám bề mặt.

Hình 2.4 biểu diễn ảnh hưởng của lượng chạy dao và hình dạng lưỡi cắt đến

thông số nhám Ra khi độ cứng phôi là 54,7 HRC, tốc độ cắt là 200(m/ph) và chiều dài

cắt là 101,6(mm).

Hình 2.5 biểu diễn ảnh hưởng của lượng chạy dao và hình dạng lưỡi cắt đến

thông số nhám Ra khi độ cứng phôi là 51,3 HRC, tốc độ cắt là 100(m/ph) và chiều dài

cắt là 101,6(mm).

Hai hình trên cho thấy rằng tất cả sự chuẩn bị giới hạn đều trùng nhau ở lượng

chạy dao thấp nhất(0,05mm/vòng). Tuy nhiên với tốc độ cắt đã chọn thì khi phôi có độ

cứng cao hơn thì nhám bề mặt tốt hơn và ngược lại. Rõ ràng với mỗi hình dạng lưỡi

cắt khác nhau thì lượng chạy dao cũng có ảnh hưởng đến nhám bề mặt. Đặc biệt nhám

bề mặt tăng khi lượng chạy dao tăng và nó tỷ lệ với bình phương lượng chạy dao.

*Ảnh hưởng của tốc độ cắt

Hình 2.6 Ảnh hưởng của tốc độ cắt đến nhám bề mặt khi gia công thép

Tốc độ cắt có ảnh hưởng rất lớn đến nhám bề mặt (hình 2.6)

Theo [28], khi cắt thép các bon (kim loại dẻo) ở tốc độ thấp, nhiệt cắt không

cao, phoi kim loại dễ tách, biến dạng của lớp kim loại không nhiều. Vì vậy độ nhám bề

mặt thấp. Khi tăng tốc độ ctốc độ cắt lên 15÷20(m/ph) thì nhiệt cắt và lực cắt đều tăng

gây ra biến dạng dẻo ở mặt trước và mặt sau của dao kim loại bị chảy dẻo.

Khi lớp kim loại bị nén chặt ở mặt trước dao và nhiệt độ cao làm tăng hệ số ma

sát ở vùng cắt sẽ hình thành lẹo dao. Lẹo dao làm tăng độ nhám bề mặt gia công. Nếu

tiếp tục tăng tốc độ cắt, lẹo dao bị nung nóng nhanh hơn, vùng kim loại bị phá huỷ, lực

dính của lẹo dao không thắng được lực ma sát ở dòng phoi và lẹo dao bị cuốn đi(lẹo

dao biến mất ứng với tốc độ cắt trong khoảng 30÷60(m/ph)). Với tốc độ cắt

lớn(>60m/ph) thì lẹo dao không hình thành được nên độ nhám bề mặt gia công giảm.

Trong tiện cứng sử dụng mảnh dao CBN thường gia công với tốc độ cắt 100

÷250(m/ph). Trong khoảng tốc độ cắt này thì lẹo dao rất khó có thể hình thành. Vì thế

tiện cứng cho phép giảm độ nhám bề mặt bằng cách tăng tốc độ cắt.

*Ảnh hưởng của lượng chạy dao.

Lượng chạy dao ngoài ảnh hưởng mang tính chất hình học còn ảnh hưởng lớn

đến mức độ biến dạng dẻo và biến dạng đàn hồi ở bề mặt gia công làm cho độ nhám

thay đổi. Hình 2.7 biểu diễn mối quan hệ giữa lượng chạy dao s với chiều cao nhấp

nhô tế vi Rz khi gia công thép các bon

Hình 2.7. Ảnh hưởng của lượng chạy dao đến

nhám bề mặt khi gia công thép [28]

Khi gia công với lượng chạy dao 0.02÷0.15(mm/vòng) thì bề mặt gia công có độ

nhấp nhô tế vi giảm. Nếu s

0.02(mm/vòng) thì độ nhấp nhô tế vi sẽ tăng lên (tức là

độ nhẵn bề mặt giảm xuống). 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 đàn hồi sẽ

ảnh hưởng đến sự hình thành các nhấp nhô tế vi. Đồng thời kết hợp với ảnh hưởng của

các yếu tố hình học làm tăng nhám bề mặt.

Để đảm bảo độ nhẵn bóng bề mặt và năng suất gia công, đối với thép các bon

người ta người ta thường chọn giá trị của lượng chạy dao s trong khoảng từ 0.05÷0.12

(mm/vòng).

*Ảnh hưởng của chiều sâu cắt

Ảnh hưởng của chiều sâu cắt đến nhám bề mặt là không đáng kể. Tuy nhiên nếu

chiều sâu cắt quá lớn sẽ dẫn đến rung động trong quá trình cắt tăng. Do đó làm tăng độ

nhám. Ngược lại nếu chiều sâu cắt quá nhỏ sẽ làm cho dao bị trượt trên bề mặt gia

công và xảy ra hiện tượng cắt không liên tục. Do đó lại làm tăng độ nhám. Hiện tượng

gây trượt dao thường ứng với giá trị chiều sâu cắt trong khoảng 0.02÷0.03(mm) [28].

*Ảnh hưởng của vật liệu gia công

Vật liệu gia công (hay tính gia công của vật liệu) ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt

chủ yếu là do khả năng biến dạng dẻo. Vật liệu dẻo và dai (thép ít các bon) dễ biến

dạng dẻo sẽ làm cho nhám bề mặt tăng hơn so với vật liệu cứng và giòn [28].

*Ảnh hưởng của rung động của hệ thống công nghệ

Quá trình rung động của hệ thống công nghệ tạo ra chuyển động tương đối có

chu kỳ giữa dụng cụ cắt và chi tiết gia công dẫn đến làm thay đổi điều kiện ma sát gây

lên độ sóng và độ nhấp nhô tế vi trên chi tiết gia công. Sai lệch của các bộ phận máy

làm cho chuyển động của máy không ổn định, hệ thống công nghệ sẽ có dao động

cưỡng bức. Điều này có nghĩa là các bộ phận máy làm việc sẽ có rung động với các

tần số khác nhau gây ra sóng dọc và sóng ngang trên các bề mặt gia công. Vì vậy

muốn đạt được độ nhám bề mặt gia công thấp. Trước hết cần phải đảm bảo độ cứng

vững của hê thống công nghệ [27],[28].

*Ảnh hưởng của độ cứng của vật liệu gia công

Tugrul Ozel và đồng nghiệp đã chỉ ra rằng ảnh hưởng của độ cứng và hình

dạng lưỡi cắt cũng có ảnh hưởng đến nhám bề mặt. Hình 2.8 đã chỉ ra ảnh hưởng

chính của hình dạng lưỡi cắt và các thông số độ cứng đến nhám bề mặt khi tiến hành

gia công ở tốc độ cắt 200(m/ph), lượng chạy dao 0.2(mm/vòng) và chiều dài cắt là

203.2(mm). Dựa trên các phân tích trước ảnh hưởng chính của sự tương tác giữa hình

dạng lưỡi cắt và độ cứng phôi được thống kê có ý nghĩa quan trọng với các thông số

nhám bề mặt Ra.

Đồ thị đã chỉ ra rằng với lưỡi cắt tròn và độ cứng phôi thấp hơn thì sẽ cho độ

nhám tốt hơn.

Đặc tính và độ cứng phôi có ảnh hưởng đến chất lượng và độ bền của bề mặt gia

công cuối. Dụng cụ CBN phải phù hợp với các loại vật liệu phôi khác nhau để thuận

lợi cho việc gia công lần cuối. Ở đây vật liệu gia công thường có độ cứng nằm trong

khoảng từ 45÷70 HRC.

Hình 2.8. Ảnh hưởng của độ cứng phôi và hình dạng lưỡi cắtđến nhám bề mặt

khi gia công thép( lượng chạy dao = 0.2 mm/vòng, chiều dài là = 203.2 mm )

Các nghiên cứu gần đây của Chou và đồng nghiệp, Thiele và đồng nghiệp, Ozel

và đồng nghiệp với các loại vật liệu khác nhau cho thấy khi độ cứng vật liệu phôi tăng

thì nhám bề mặt giảm, ngoài ra độ cứng của phôi còn ảnh hưởng đến mòn và tuổi bền

của dao

2.2 Mòn dụng cụ cắt CBN khi tiện cứng

2.2.1. Các dạng mòn và cơ chế mòn dụng cụ CBN

Mòn và tuổi thọ dụng cụ là tiêu chuẩn thông thường nhất dùng để đánh giá hiệu

suất của dụng cụ cắt, khả năng gia công của vật liệu và là một trong những chỉ tiêu

được quan tâm nhất khi chọn dụng cụ cắt và điều kiện gia công. Tương tự như các vật

liệu dụng cụ cắt thông thường, mòn mặt trước và mặt sau là hai dạng hỏng chủ yếu của

dao tiện CBN. Tuy nhiên, mòn mặt trước ở dụng cụ CBN bắt đầu từ rất gần lưỡi cắt và

lưỡi cắt của mảnh dao CBN không bị biến dạng khi cắt.

Trong khi có một vài lý thuyết khác nhau liên quan đến các cơ chế mòn xuất

hiện trong quá trình tiện cứng bằng dụng cụ CBN, có một sự thống nhất chung cho

rằng mòn gây ra bởi sự kết hợp của một vài cơ chế. Các cơ chế thông thường nhất

được sử dụng để giải thích quá trình mòn dụng cụ CBN bao gồm mài mòn,dính và

khuếch tán và mòn do tương tác hóa học.

+) Mài mòn: Mài mòn gây ra bởi các hạt cứng trong phôi và cũng bởi các hạt

CBN từ vật liệu dụng cụ. Khi lớp vật liệu dính kết bị mài mòn bởi vật liệu phôi, các

hạt CBN dễ dàng bị tách khỏi vật liệu dụng cụ và trở thành các hạt mài mòn đối với

vật liệu dụng cụ.

+) Dính và khuếch tán: Dính xảy ra khi vật liệu phôi hoặc phoi nóng chảy dưới

tác dụng của nhiệt độ và ứng suất cao ở vùng cắt và dính vào bề mặt không tiếp xúc

của dụng cụ. Diện tích và chiều dày của lớp dính phụ thuộc vào điều kiện cắt và tốc độ

mòn dụng cụ bởi vì các nhân tố này quyết định nhiệt độ vùng cắt. Cấu trúc, thành phần

và mức độ lớp dính được quyết định bởi vật liệu dụng cụ [32]. Nhiều nhà nghiên cứu

cho rằng những hợp chất được tạo thành không cứng như vật liệu CBN đã làm cho quá

trình mài mòn tăng thêm [22].

Khuếch tán có thể xảy ra khi nhiệt độ ở vùng cắt cao. Chất dính kết trong dụng

cụ CBN được cho rằng dễ bị mòn dạng này nhất và sẵn sàng phản ứng với vật liệu

phôi để tạo ra một sự thay đổi về cấu trúc. Điều này làm giảm khả năng chống mòn

của chất dính kết và dẫn đến tăng mài mòn dụng cụ. Tốc độ khuếch tán tăng cùng với

sự tăng của nhiệt độ nhưng do nhiệt độ cắt với dụng cụ CBN tương đối thấp, thường

nhỏ hơn 9000C nên cơ chế mòn này được cho rằng chỉ thực sự đáng kể khi điều kiện

cắt rất khắc nghiệt.

+) Tương tác hóa học và lớp vật liệu dính bám: Lớp vật liệu dính bám thường

xuyên quan sát thấy trên bề mặt dụng cụ CBN sau khi cắt kim loại là do phản ứng hóa

học xảy ra trên vùng tiếp xúc giữa phôi với dụng cụ hoặc không khí. Diện tích và chiều

dày lớp dính bám phụ thuộc vào điều kiện cắt và tốc độ mòn của dụng cụ vì các nhân tố

này quyết định nhiệt độ trong vùng tiếp xúc. Cấu trúc, thành phần và mức độ các lớp

dính phụ thuộc vào vật liệu dụng cụ CBN [22]. Lớp dính bám bề mặt được cho rằng có

khả năng bảo vệ dụng cụ cho tới khi đạt tới nhiệt độ làm lớp dính bám trở nên mềm và bị

mất đi, lúc đó tốc độ mòn dụng cụ sẽ tăng. Lớp dính bám trên bề mặt dụng cụ có ảnh

hưởng đến sự tiêu tán nhiệt từ bề mặt dụng cụ vào môi trường và như vậy, làm ảnh hưởng

đến nhiệt cắt.

Tương tác hóa học trong vùng tiếp xúc cũng có thể hình thành các hợp chất có điểm nóng chảy thấp, ví dụ B2O3 với điểm nóng chảy 723oK. Trong điều kiện nhiệt độ cao đã hình thành một pha lỏng ở vùng tiếp xúc giữa dụng cụ với phoi và góp phần làm

giảm hệ số ma sát trong vùng tiếp xúc giữa phoi và dụng cụ CBN…

2.2.2 Các nhân tố ảnh hưởng đến mòn dụng cụ CBN

Các nhân tố đã được nhận biết có ảnh hưởng quyết định đến tuổi thọ và hiệu suất

dụng cụ CBN bao gồm: thành phần của vật liệu phôi và dụng cụ, thông số hình học

của dao, điều kiện gia công và độ cứng vững của hệ thống công nghệ.

+) Thành phần của vật liệu dụng cụ: Là nhân tố quan trọng có ảnh hưởng đáng

kể tới mòn dụng cụ. Với hai loại vật liệu CBN có thành phần CBN cao và thấp, cả giá

trị nhám bề mặt gia công và mòn dụng cụ ở vật liệu có thành phần CBN cao đều lớn

hơn vật liệu có thành phần CBN thấp và CBN thấp có khả năng chống mòn nhiệt tốt

hơn [16], [22]. Tốc độ mòn có quan hệ gần như tuyến tính với vận tốc cắt và sự khác

nhau về tốc độ mòn của hai loại vật liệu CBN tăng theo vận tốc cắt [22].

+) Thông số hình học của dụng cụ: Các thông số góc vát cạnh lưỡi cắt, chiều

rộng vát cạnh lưỡi cắt, cung mài tròn cạnh lưỡi cắt có ảnh hưởng quyết định đến tuổi

thọ của dụng cụ cắt. Góc trước âm sẽ làm tăng tuổi thọ dụng cụ CBN [26]. Việc tăng

bán kính mũi dao sẽ làm tăng mức độ mòn mặt sau vì làm giá trị của các thành phần

lực cắt tăng, chủ yếu là lực dọc trục và lực hướng kính. Việc chế tạo sẵn cạnh viền lưỡi

cắt không làm thay đổi tốc độ mòn dụng cụ. Chiều rộng vát cạnh lưỡi cắt có ảnh

hưởng đến lực cắt khi lực cắt tăng cùng với sự tăng chiều rộng vát cạnh lưỡi cắt. Phân

tích cũng cho thấy dạng mòn thành rãnh trên cạnh dụng cụ CBN là do cạnh phoi gây

ra.

+) Vật liệu phôi: Mòn dụng cụ CBN phụ thuộc vào thành phần cấu trúc tế vi của

vật liệu phôi như thành phần và kích thước của các hạt cacbit, thành phần mactenxit

[22]. Nghiên cứu cũng cho thấy trong quá trình bóc vật liệu ở tốc độ cao, mòn dụng cụ

CBN phụ thuộc vào loại, kích thước và thành phần của các pha cứng trong phôi và cả

các hạt CBN bị tách ra từ vật liệu dụng cụ.

+) Hệ thống gia công: Bao gồm dụng cụ cắt, cán dao, đồ gá, trục chính máy gia

công và nền móng đặt máy. Điều kiện tiếp xúc giữa phôi và dụng cụ quyết định cơ chế

mòn dụng cụ CBN và chúng được điều khiển bởi nhiều nhân tố. Ngoài thành phần vật

liệu dụng cụ CBN và vật liệu phôi, các thông số hình học của dụng cụ, còn có độ ổn

định của hệ thống công nghệ [23], [25]. Bất kỳ sự không ổn định nào trong máy gia

công cũng sẽ có ảnh hưởng tiêu cực tới mòn dụng cụ và lực cắt, và đến lượt nó quyết

định chất lượng và độ chính xác gia công.

+) Tương tác ma sát giữa phoi và mặt trước:

Sau khi tiện 2,31 phút, trên mặt trước của dao xuất hiện bám dính của vật liệu gia

công trên bề mặt với bề rộng xấp xỉ 140 µm, cung mòn bắt đầu xuất hiện trên lưỡi cắt

chính. Sau khi tiện 4,64 phút, vật liệu gia công bám dính trên mặt trước của dao tăng

lên với bề rộng khoảng 210 µm, cung mòn mặt trước trên lưỡi cắt chính kéo dài về

phía đỉnh cung tròn của lưỡi cắt. Sau 6,93 phút cắt, bề rộng của vùng vật liệu gia công

dính trên mặt trước vẫn giữ không đổi khoảng 210 µm, chiều dài cung tròn trên lưỡi

cắt chính tăng chút ít. Khi thời gian cắt tăng lên đến 12,15 phút chiều dài cung tròn mặt

trước tiến tới đỉnh cung tròn mũi dao, chiều rộng vùng mòn mặt trước giữ không đổi

xấp xỉ 210 µm. Có thể thấy vật liệu gia công dính nhiều nhất trên vùng phoi tách ra

khỏi mặt trước trên hình dưới đây.

Hình 2.9: Hình ảnh mặt trước của mảnh dao CBN khi cắt với

vận tốc cắt 180 m/p chụp trên kính hiển vi điệntử

b. Sau khi tiện 4,64 phút

a. Sau khi tiện 2,31phút

c. Sau khi tiện 6,93 phút

d. Sau khi tiện 10,25 phút

Hình ảnh vùng mặt trước sau 6,93 và 10,25 phút gia công được thể hiện trên

hình 2.9 c và 2.9 d. Có thể thấy rõ vật liệu gia công dính tập trung ở vùng phoi thoát

khỏi mặt trước của dụng cụ chứ không phải vùng gần lưỡi cắt thể hiện rõ trên hình

2.10 (c). Hình 2.10 (d) thể hiện bề mặt của vùng mòn trên lưỡi cắt với các rãnh biến

dạng dẻo của bề mặt do cào xước của các hạt cứng. Vật liệu dụng cụ trên vùng này

hầu như chỉ còn pha thứ hai là TiC và Co, các hạt CBN hầu như bị bóc tách khỏi bề

mặt mòn.

Hình 2.10: Hình ảnh phóng to vùng vật liệu gia công dínhtrên mặt trước

của dụng cụ khi cắt với vận tốc cắt 180m/p

a. Sau 6,93 phút gia công

b. Sau 10,25 phút gia công

c. Hình ảnh phóng to của (b)

d. Hình ảnh vùng mòn trên lưỡi cắt chính sau 2,61 phút gia công.

Từ các kết quả thí nghiệm có thể thấy vùng mặt trước của dụng cụ có thể chia

thành ba vùng rõ rệt theo phương thoát phoi thông qua mức độ dính của vật liệu gia

công với mặt trước. Hình 2.9c và hình 2.10b thể hiện rất rõ mô hình ba vùng này.

Chiều dài tiếp xúc giữa phoi và mặt trước thay đổi tăng dần từ mũi dao đến vùng tiếp

xúc giữa bề mặt tự do của phoi với mặt trước. Vùng một nằm sát lưỡi cắt với những

vết biến dạng dẻo bề mặt do các hạt cứng trong vật liệu gia công gây nên (hình 2.10 d),

vùng hai tiếp theo với sự dính nhẹ của vật liệu gia công trên mặt trước, vùng ba là

vùng phoi thoát ra khỏi mặt trước, ở đây vật liệu gia công dính nhiều trên bề mặt (hình

2.10 b và hình2.10 c).

Theo các kết quả nghiên cứu của Chen [25] thì vùng một ngay sát lưỡi cắt là

vùng mà các lớp vật liệu gia công sát mặt trước dính và dừng trên mặt trước tạo nên

vùng biến dạng thứ hai trên phoi. Tuy nhiên, các hình ảnh bề mặt cho thấy hiện tượng

biến dạng dẻo bề mặt do cào xước theo hướng thoát phoi gây mòn tạo nên mặt trước

phụ mới với góc trước phụ âm. Từ cấu trúc kim tương của thép có t h ể thấy rằng trong

thép có chứa một hàm lượng lớn các hạt các bít cứng. Những hạt các bít này khi di

chuyển qua vùng ma sát một vừa lăn vừa trượt dưới tác dụng của ứng suất pháp rất lớn

ở vùng lưỡi dao là nguyên nhân tạo nên các rãnh biến dạng dẻo do cào xước trên bề

mặt của vùng này. Sự mòn bề mặt này tạo nên một mặt trước phụ với góc trước phụ

âm tự nhiên. Vật liệu gia công ở vùng gần mặt sau do hiện tượng tự hãm có thể bị trượt

ngược lại tạo nên lớp trắng trên bề mặt gia công. Đây là một phát hiện mới về bản chất

của tương tác giữa vật liệu gia công và vật liệu dụng cụ ở vùng kề lưỡi cắt cần tiếp tục

nghiêncứu.

Vùng hai là vùng dính của vật liệu gia công với mức độ tăng dần về phía vùng

phoi thoát khỏi mặt trước. Trên vùng này hệ số ma sát giữa vật liệu gia công và mặt

trước tăng dần phù hợp với các kết quả nghiên cứu của Loladze [24]. Do ứng suất pháp

giảm mạnh trên vùng này nên các hạt cứng không thể tạo nên các rãnh biến dạng dẻo

trên bề mặt.

Vùng ba vật liệu gia công dính nhiều trên mặt trước với các vết trượt của vật liệu

phôi đây là vùng ma sát thông thường với hệ số ma sát f = const phù hợp với mô hình của

Zorev và Loladze [24]. Tuy nhiên, mòn không xuất hiện đầu tiên ở vùng này như trong kết

quả của các nghiên cứu gần đây khi sử dụng mảnh dao tiện CBN gia công thép hợp kim

qua tôi. Điều này chứng tỏ mòn vật liệu CBN ít chịu ảnh hưởng của nhiệt độ cao phát sinh

trên vùng ma sát thông thường trong nghiên cứu này.

Hình 2.11: Hình ảnh mặt trước của mảnh dao CBN

chụp trên kính hiển vi điệntử

a. Khi cắt với vận tốc cắt 160 m/p sau khi tiện 10,25phút

b. Khi cắt với vận tốc cắt 140 m/p sau khi tiện 12,15phút

Khi giảm vận tốc cắt từ 180 m/p xuống 170 m/p, 150 m/p, 130m/p, 120 m/p

tương tác ma sát giữa phoi và mặt trước thay đổi không nhiều. Vùng tiếp xúc giữa phoi

và mặt trước vẫn chia làm hai vùng rõ rệt: vùng một sát lưỡi cắt và vùng hai với sự

bám dính của vật liệu gia công. Ở vùng một sát lưỡi cắt, vẫn xuất hiện các vết biến

dạng dẻo (hình 1.11), nhưng những vết biến dạng dẻo này không có dạng sóng rõ rệt

như trên hình1.4d.

Vùng bám dính của vật liệu gia công trên mặt trước với mức độ bám dính nhiều

nhất ở vùng phoi tách ra khỏi mặt trước không thay đổi khi thay đổi vận tốc cắt.

+) Tương tác ma sát giữa phôi và mặt sau dụng cụ:

Tương tác ma sát giữa bề mặt gia công và bề mặt sau của dụng cụ là tương tác

ma sát thông thường kèm theo sự bám dính của vật liệu gia công và các vết cào xước

trên bề mặt sau của dụng cụ. Mòn trên bề mặt này là mòn dưới dạng sliding wear.

Kết luận

Kết quả nghiên cứu bản chất tương tác ma sát giữa vật liệu gia công và mặt

trước sử dụng dao CBN tiện tinh thép qua tôi cho thấy ma sát trên mặt trước của dụng

cụ được chia làm ba vùng rõ rệt: vùng một sát lưỡi cắt, tiếp theo là vùng chuyển tiếp

hai và vùng ma sát thông thường ba. Khi mật độ các hạt các bít trong thép tăng đến

một mức độ nào đó hiện tượng dính - dừng của các lớp vật liệu gia công sát mặt trước

có thể bị thay đổi bằng hiện tượng trượt. Đây là nguyên nhân gây mòn do cào xước

trên vùng lưỡi cắt và có thể là nguyên nhân tạo thành lớp trắng trên bề mặt gia công.

Mòn mặt trước hầu như không bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ cao trong vùng ma sát thông

thường.

Kết luận chương II

Nghiên cứu về mòn và đặc tính bề mặt gia công khi tiện thép hợp kim qua tôi

bằng dao CBN cho các kết luận sau:

- Chất lượng bề mặt chịu ảnh hưởng của thông số hình học dụng cụ cắt, vận

tốc cắt, lượng chạy dao, chiều sâu cắt, vật liệu gia công, ảnh hưởng của rung động

hệ thống công nghệ, độ cứng vật liệu gia công. Trong đó, tốc độ cắt có ảnh hưởng

rất lớm đến nhám bề mặt.

- Mòn dụng cụ CBN được gây ra bởi nhiều cơ chế kết hợp như dính, mài mòn,

khuếch tán, tương tác hóa học và phá hủy vì nhiệt.

- Vật liệu gia công và chế độ cắt có ảnh hưởng lớn tới mòn và cơ chế mòn

dụng cụ CBN. Khi độ cứng và vận tốc cắt nhỏ, cơ chế mòn do dính chiếm ưu thế.

Khi độ cứng tăng cơ chế mòn do mài mòn chiếm ưu thế. Khi vận tốc cắt tăng, mòn

do tác động của nhiệt cắt là nguyên nhân chủ yếu gây mòn hỏng dụng cụ CBN.

- Đường cong mòn của vật liệu CBN cũng tuân theo quy luật mòn thông

thường. Giai đoạn mòn ổn định giảm khi vận tốc cắt tăng.

CHƯƠNG III

XÂY DỰNG HỆ THỐNG THÍ NGHIỆM

KHI TIỆN CỨNG THÉP X12M ĐÃ QUA TÔI

3.1 Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số chế độ cắt đến chất lượng bề mặt và

mòn dụng cụ khi tiện cứng thép X12M bằng dụng cụ CBN.

3.1.1 Mô hình hoá quá trình nghiên cứu

Tiện cứng là một phương pháp gia công tinh lần cuối sử dụng dao cắt với lưỡi

cắt có hình dáng hình học xác định để gia công các chi tiết có biên dạng phức tạp như

chỏm cầu mà không phải dùng dưỡng đạt độ chính xác gia công và chất lượng bề mặt

cao mà không cần qua nguyên công mài. Nghiên cứu về tiện cứng nhằm tìm ra các

thông số chế độ cắt thích hợp để tối ưu hoá quá trình gia công, đạt được các chỉ tiêu tốt

nhất về kỹ thuật là rất cần thiết.

Để nghiên cứu tối ưu hoá chế độ cắt một cách có logic và hệ thống trên cơ sở

nghiên cứu tổng quan và các kết quả đã nghiên cứu. Ta xây dựng mô hình hoá khi tiện

như hình 3.1

Hình 3.1 Mô hình tối ưu hoá quá trình cắt khi tiện

Từ mô hình trên ta thấy, có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến quá trình cắt khi

tiện 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

cắt s,v,t..,chúng có ảnh hưởng lớn đến thông số đầu ra là các chỉ tiêu về kinh tế và kỹ

thuật như: Năng suất, chất lượng và độ chính xác bề mặt gia công, mòn và tuổi bền của

dụng cụ cắt.

Để tối ưu hoá chế độ cắt ta phải xây dựng mối quan hệ giữa hàm mục tiêu và

các thông số công nghệ, sau đó khảo sát bài toán tìm cực trị, tìm miền tối ưu và cách

xác định các phương án tối ưu cho quá trình cắt trong những điều kiện khác nhau. Từ

kết quả tối ưu hoá ta có thể xây dựng được mô hình và giải bài toán tối ưu theo các chỉ

tiêu về kinh tế và kỹ thuật.

3.1.2 Những định hướng khi nghiên cứu tối ưu hoá chế độ cắt khi tiện cứng vật

liệu thép hợp kim đã qua tôi (cụ thể là thép X12M ) bằng dụng cụ cắt CBN trên

trung tâm tiện CNC.

Trên cơ sở nghiên cứu tổng quan ở chương 1 và dựa vào điều kiện thiết bị

thí nghiệm hiện có ở Việt Nam đề tài xây dựng những điều kiện và nhiệm vụ nghiên

cứu lý thuyết và thực nghiệm tối ưu hoá chế độ cắt khi tiện thép hợp kim X12M đã

qua tôi đạt độ cứng 57-58 HRC với dụng cụ cắt là vật liệu siêu cứng CBN trên trung

tâm tiện CNC theo những định hướng sau:

-Xây dựng mô hình hoá quá trình nghiên cứu và thực nghiệm nhằm đưa ra mô

hình tổng quát quá trình nghiên cứu.

-Phân tích những nghiên cứu về chế độ cắt thép hợp kim đã qua tôi đạt độ cứng

57÷58 HRC và thực nghiệm sơ bộ để xác định khoảng chế độ cắt nghiên cứu

-Thiết kế, hệ thống thực nghiệm: Hệ thống đo mòn dụng cụ cắt, hệ thống đo độ

nhám bề mặt, chất lượng bề mặt gia công…

-Xác định ma trận thí nghiệm và xây dựng mô hình quy hoạch thực nghiệm, từ

đó thiết lập chương trình quy hoạch để tìm điểm cực trị và miền tối ưu hoá quá trình

gia công.

- Các thông số được quan tâm tối ưu là là vận tốc cắt V(m/ph), lượng chạy dao

S(mm/vòng) và chiều sâu cắt t(mm), các thông số này được lựa chọn tối ưu dựa vào

điều kiện gia công cụ thể.

- Các hàm mục tiêu tối ưu là: Chất lượng bề mặt và độ mòn dụng cụ cắt

- Các điều kiện biên khi nghiên cứu được xác định dựa trên các yêu cầu kỹ

thuật, điều kiện gia công và các đại lượng đặc trưng cho quá trình cắt.

-Tối ưu hoá chế độ cắt khi tiện thép hợp kim X12M đã qua tôi đạt độ cứng 57-

58 HRC với dụng cụ cắt là vật liệu siêu cứng CBN trên trung tâm tiện CNC. Xác định

cực trị, miền tối ưu hoá (sử dụng phần mềm Minitab).

- Kết quả quy hoạch thực nghiệm được phân tích khách quan bằng cách nghiên

cứu và khảo sát chất lượng bề mặt (độ nhám bề mặt, tính chất cơ lý của lớp bề mặt sau gia

công cơ) và độ mòn của dụng cụ khi tiện chi tiết dạng trụ bằng vật liệu là thép hợp kim

X12M thông qua ảnh SEM chụp trên kính hiển vi điện tử.

-Từ kết quả khảo sát tối ưu hoá, ta xác định được điểm cực trị và miền tối ưu

cho từng thông số. Từ đó đưa ra những kết luận và hướng dẫn cụ thể nhằm ứng dụng

vào thực tế sản xuất cho quá trình tiện các chi tiết bằng vật liệu là thép hợp kim X12M

bằng dụng cụ cắt CBN trên trung tâm tiện CNC.

3.1.3. Mô hình hoá toán học quá trình nghiên cứu

Để thực hiện tối ưu hoá quá trình gia công và tìm cực trị, ta cần phải mô hình

hoá toán học các hàm mục tiêu.

Các hàm mục tiêu ở dạng tổng quát như sau: Y=ƒ(s,v,t)

Trong đó Y là chỉ tiêu tối ưu hoá (thông số đầu ra) là chất lượng bề mặt (độ

nhám bề mặt, tính chất cơ lý của lớp bề mặt sau gia công cơ) và độ mòn dụng cụ.

Các thông số s,v,t là các đại lượng nghiên cứu (Lượng chạy dao, vận tốc cắt, chiều

sâu cắt). Các hàm mục tiêu được xây dựng trên cơ sở quá trình nghiên cứu thực

nghiệm.

Để phản ánh khách quan quá trình nghiên cứu ta cần khảo sát nhiều thông số

ảnh hưởng tới quá trình gia công, khi đó vấn đề cần phải giải quyết sẽ triệt để và toàn

diện hơn. Tuy nhiên, về mặt toán học thì quá trình nghiên cứu sẽ rất phức tạp và khó

áp dụng vào thực tiễn sản xuất, nhưng nếu bỏ qua nhiều thông số ảnh hưởng thì mô

hình và kết quả nghiên cứu sẽ kém chính xác. Do vậy, khi chọn hàm mục tiêu tối ưu

hoá quá trình cắt ta cần giới hạn bài toán phù hợp với điều kiện gia công cụ thể, các

giới hạn này là các điều kiện biên của hàm mục tiêu.

Từ cơ sở nghiên cứu tổng quan và những định hướng quá trình nghiên cứu

như trên, đề tài “ Xây dựng mô hình dự đoán nhám bề mặt và mòn dụng cụ khi

tiện cứng thép X12M đã qua tôi bằng dụng cụ cắt CBN ” thực hiện trên hệ thống

công nghệ cụ thể nhằm giải quyết đạt mục đích về nâng cao chất lượng bề mặt và độ

chính xác gia công khi tiện cứng. Vì vậy cần nghiên cứu và khảo sát các hàm mục tiêu

cụ thể như sau:

-Độ nhám bề mặt :Ra/Rz =f(s,v,t) RaMin /RzMin

-Mòn dụng cụ cắt :hs=f(s,v,t) hsmin

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài là chất lượng bề mặt và độ mòn dụng cụ cắt. Vì

vậy, việc khảo sát nhiều đại lượng như lực cắt, nhiệt cắt, rung động, mòn dụng cụ cắt,

độ chính xác gia công… sẽ phản ánh đầy đủ và khách quan quá trình nghiên cứu khi

tiện.

Trong phần tổng quan của đề tài đã tổng hợp một số công trình nghiên cứu

thuộc lĩnh vực của đề tài, ta thấy có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến quá trình gia công

như: Thông số hình học dụng cụ cắt, các thông số chế độ cắt, vật liệu phôi, độ cứng

vững công nghệ và phương pháp bôi trơn làm mát…Trong nội dung nghiên cứu của đề

tài tác giả cố định một số thông số đầu vào như vật liệu gia công và phương pháp làm

mát. Các thông số được quan tâm và khảo sát là: Vận tốc cắt, lượng chạy dao, chiều

sâu cắt

3.2 Xây dựng hệ thống thiết bị thí nghiệm.

3.2.1. Mô hình thí nghiệm

Mô hình thí nghiệm được sử dụng thể hiện trên hình 3.2

1. Mâm cặp ; 2. Mũi chống tâm ; 3. Dao ; 4. Chi tiết gia công

Hình 3.2 Mô hình thí nghiệm

3.2.2 Thiết bị thí nghiệm

a) Máy thí nghiệm

Thí ngiệm được tiến hành trên máy tiện số CNC Mazak QUICK TURN SMART 150 S (Hình 3.3a),

Đường kính cắt tối đa(mm)

(cid:13)3(cid:13)

Đường kính lỗ trục chính(mm)

Tốc độ tr(cid:13)c chính(rpm)

5000

Kích thước đầu kẹp(mm)

Số dao

Cán dao(cid:13)mm)

200

Hành trình Ụ động(mm)

Hành trình chuyển động(mm)

350

Đường kính lỗ ụ động(mm)

Độ côn lỗ ụ động

Công suất động cơ trục chính(W(cid:13) 1500

150

Động cơ Servo(W)

(a)

(b)

Hình 3.3. Thiết bị và sơ đồ thí nghiệm khảo sát mòn và

chất lượng bề mặt dụng cụ CBN

b) Dụng cụ cắt thí nghiệm

+ Mảnh dao CBN

Mảnh dao CBN hình tam giác ký hiệu TCGN 160312S2501, EB28X với L =

16mm, I.C = 9,25mm, T = 3,18mm, R = 1,2mm. Hàm lượng CBN là 50%, Chất kết

dính TiC, cỡ hạt 2μm; γ = 110; λ = 110 (góc tạo thành khi đã gá mảnh lên than dao

và thân dao lên máy) (T: Mảnh tam giác, P: góc sau bằng 110, G: cấp dung sai của

mảnh, N: kiểu cơ cấu bẻ phoi, L = 16mm, chiều dày ≈ 0,3mm, R = 1,2mm)

Hình 3.4: Mảnh dao CBN sử dụng trong nghiên cứu

+ Thân giao

Sử dụng thân dao: MTENN 2525 M22, kích thước than dao 25x25 như (hình 3.5)

Hình 3.5: Thân dao gắn mảnh CBN sử dụng trong nghiên cứu

c) Phôi thí nghiệm

Thép hợp kim X12M đã qua tôi đạt độ cứng 57-58 HRC để tiện ra chi tiết

dạng trụ.

Phôi thép hợp kim X12M sử dụng trong thí nghiệm có chiều dài: L = 250mm,

đường kính: Ø= 63 mm, tôi thể tích đạt độ cứng 57-58 HRC. Thành phần hoá học của

phôi được xác định bằng phương pháp phân tích quang phổ tại nhà máy Z159 trong

bảng 3.1.

Bảng 3.1: Thành phần hoá học của phôi thép X12M (%)

Mác thép

C

Mo

W

No

Ni

Cr

Ti

X12M

0.11-0.26% 0.5-2% 0.5-4% 0-0.6% < 1.0% 10-13% 0-0.15%

d) Dụng cụ đo kiểm

+ Thiết bị đo nhám bề mặt:

Sử dụng máy đo nhám Mitutoyo SJ – 201 của Nhật Bản. Các thông số kỹ thuật cơ bản;

Hiển thị LCD. Tiêu chuẩn DIN, JIS, ANSI.

-

Thông số đo được: Ra, Rs, Rt, Rq, Rp, Ry, Pc, S, Sm.

-

Độ phân giải: 0,03 µm/300 µm, 0,08 µm/75 µm, 0,04 µm/9,4 µm.

Bộ chuyển đổi A/D: RS232.

-

Phần mềm điều khiển và sử lý số liệu MSTATW324.0

-

+ Thiết bị đo kích thước:

Thước cặp điện tử Mitutoyo độ chính xác 0.001mm

Thước banme điện tử Mitutoyo độ chính xác 0.001mm

Hình 3.6. Thiết bị đo kích thước

+ Máy chụp hình thái bề mặt (SEM)

Khảo sát hình thái bề mặt gia công (SEM) bằng kính hiển vi điện tử quét Jeol 6490

JED2300 (Hãng JEOL - JAPAN).

Kết luận chương III

Đã xây dựng được hệ thống thí nghiệm để nghiên nhám bề mặt và mòn dụng

cụ khi tiện cứng thép X12M bằng dụng cụ cắt CBN. Các thiết bị thí nghiệm được sử dụng đều là các thiết bị hiện đại, có độ tin cậy cao.

CHƯƠNG IV

THỰC NGHIỆM NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ ĐỘ CẮT

ĐẾN ĐỘ NHÁM BỀ MẶT VÀ MÒN DỤNG CỤ TRONG TIỆN CỨNG

THÉP X12M ĐÃ QUA TÔI BẰNG DỤNG CỤ CBN

4.1.Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm

4.1.1. Lý thuyết thực nghiệm

a. Các nguyên tắc thiết kế thí nghiệm

* Nguyên tắc ngẫu nhiên (Principle of Randomization)

Nguyên tắc ngẫu nhiên được áp dụng nhằm hạn chế ảnh hưởng của các yếu tố

nhiễu.Theo nguyên tắc này thứ thứ tự thay đổigiá trị các thông số thí nghiệm, cách bố

trí thí nghiệm, thứ tự tiến hành từng thí nghiệm phải được tiến hành theo một thứ tự

ngẫu nhiên.

*Nguyên tắc lặp lại (Principle of Replication)

Đó là mỗi thí nghiệm cần được thực hiện ít nhất nhiều hơn một lần

*Nguyên tắc tạo khối(Principle of Blocking)

Thường được sử dụng khi số lượng thí nghiệm nhiều. Khi đó ta cần chia thành

nhiều khối thí nghiệm. Khối là tập hợp các thí nghiệm có chung một hay là một vài

đặc tính nào đó. Trong mỗi khối các thí nghiệm được thiết kế được tuân thủ theo

nguyên tắc lặp và nguyên tắc ngẫu nhiên. Nói cách khác, thứ tự các thí nghiệm trong

khối được xáo trộn một cách ngẫu nhiên. Đồng thời, các thí nghiệm trong khối được

lặp lại và xử lý thống kê như một kế hoạch riêng.

b.Các loại thí nghiệm.

Có ba loại thí nghiệm là:

*Thí nghiệm sàng lọc

Thí nghiệm sàng lọc(screening Experiment) là thí nghiệm được tiến hành với

mục đích sau:

-Xác định đâu là yếu tố ảnh hưởng chính đến đối tượng hay quá trình khảo sát.

-Đánh giá mức độ ảnh hưởng của các yếu tố.

-Đánh giá mức độ ảnh hưởng tương tác giữa các yếu tố

Loại thí nghiệm này thường khai thác các dạng thiết kế thí nghiệm toàn phần 2

mức khi các yếu tố thí nghiệm không lớn hoặc thiết kế thí nghiệm riêng phần hay thiết

kế thí nghiệm P-B.

*Thí nghiệm so sánh

Thí nghiệm so sánh(Comparative Expriment) thường được thực hiện để so sánh

hay đánh giá sai khác giữa hai nhóm đối tượng mẫu hay 2 quá trình trả lời câu hỏi. Có

hay không sự sai khác giữa các nhóm đối tượng hay quá trình? Câu hỏi này thường đặt

ra khi kiểm kiểm chứng một sản phẩm hay một quá trình mới.

*Thí nghiệm tối ưu hoá

Thí nghiệm tối ưu hoá nhằm tìm kiếm tập xác lập các yếu tố đầu vào và đạt

được giá trị tối ưu ở đầu ra. Thí nghiệm tối ưu thường sử dụng các dạng thiết kế thí

nghiệm “bề mặt chỉ tiêu”. Trong trường hợp hàm mục tiêu không có hàm cực trị trong

phạm vi khảo sát, thí nghiệm cho phép ta tạo các xác lập để đạt được giá trị xác định

của hàm mục tiêu.

c. Lựa chọn thiết kế thí nghiệm

Từ mục đích nghiên cứu của đề tài và phân tích các loại thí nghiệm như trên tác

giả đã lựa chọn thí nghiệm tối ưu hoá để tiến hành quy hoạch thực nghiệm.

4.1.2 Cơ sở lý thuyết

a. Thực nghiệm tối ưu hoá:

Một trong những mục đích chính của nghiên cứu thực nghiệm trong kỹ thuật là

tìm giá trị cực trị hay tìm vùng tối ưu cho một quá trình hay các điều kiện tối ưu để

vận hành một hệ thống. Lớp các bài toán nghiên cứu thực nghiệm về vấn đề tối ưu

thường được biết đến với tên gọi “Phương pháp bề mặt chỉ tiêu”(Response Surface

Methods-RSM).

Phương pháp bề mặt chỉ tiêu rất hữu ích trong việc phát triển, nâng cao hiệu

quả và tối ưu hoá quá trình sản xuất. Nó cũng có các ứng dụng quan trọng trong việc

thiết kế và phát triển các sản phẩm mới cũng như cải thiện các sản phẩm hiện có. Nội

dung chính của RSM là sử dụng một chuỗi các thí nghiệm được thiết kế với các mục

đích sau:

-Chỉ ra tập giá trị các biến đầu vào (điều kiện vận hành, thực thi) sao cho tạo ra

các ứng xử của đối tượng nghiên cứu là “tốt nhất”;

-Tìm kiếm các giá trị biến đầu vào nhằm đạt được các yêu cầu cụ thể về ứng xử

của đối tượng nghiên cứu;

-Xác định các điều kiện vận hành mới đảm bảo cải thiện chất lượng hoạt động

của đối tượng so với tình trạng cũ.

- Mô hình hoá quan hệ giữa các biến đầu vào với ứng xử của đối tượng nghiên

cứu, dùng làm cơ sở để dự đoán hay điều khiển quá trình hay hệ thống. Để đạt được

các mục tiêu trên, phương pháp RSM thực hiện việc xây dựng hàm mô tả các bề mặt

chỉ tiêu (Response Surface) phụ thuộc các thông số đầu vào.

b. Tiến trình tối ưu hoá:

Tiến trình tối ưu hoá bằng RSM thường gồm 3 giai đoạn như sau:

-Giai đoạn 1: Thí nghiệm khởi đầu. Sau khi tiến hành các thí nghiệm sàng lọc

(Screening Design) nhằm lựa chọn các biến thí nghiệm được tiếp tục khảo sát, ta phân

tích mô hình rút gọn (đã loại bỏ các yếu tố không ảnh hưởng đáng kể), nhằm xây dựng

mô hình hồi quy bậc nhất nhằm mô tả hàm mục tiêu. Việc đánh giá mức độ phù hợp

của mô hình hồi quy bậc nhất cho phép ta kiểm tra được vùng khảo sát có ở vùng lân

cận cực trị hay không. Nếu mô hình bậc nhất không phù hợp, có nghĩa là hàm mục

tiêu đã ở lân cận cực trị, chuyển sang giai đoạn 3, trái lại, chuyển sang giai đoạn 2.

-Giai đoạn 2: Leo dốc tìm vùng cực trị. Nếu vùng thí nghiệm còn ở xa vùng cực

trị, tiến hành các thí nghiệm nhằm tìm nhanh đến vùng chứa cực trị. Phương pháp thực

hiện là leo dốc/xuống dốc (Steepest Ascent/Descent Method) tìm vùng cực trị. Nhiệm

vụ cơ bản là xác định giá trị gia số cho từng biến thí nghiệm. Sau đó tiến hành thí

nghiệm với các giá trị mới của biến cho tới khi hàm mục tiêu đổi chiều thay đổi giá trị.

Thí nghiệm xác định mức độ không phù hợp của mô hình bậc nhất được tiến hành để

khẳng định khả năng đã ở vùng chứa cực trị. Các thí nghiệm để mô tả quan hệ vào-ra

dưới dạng hàm bậc cao (Hồi quy bậc cao). Các thí nghiệm được thiết kế theo kế hoạch

thí nghiệm bề mặt chỉ tiêu (Response Surface Design). Cuối cùng tiến hành phân tích

đánh giá đưa ra các kết luận.

- Giai đoạn 3:Thí nghiệm bề mặt chỉ tiêu

Khi đã ở gần vùng lân cận cực trị, tiến hành các thí nghiệm để mô tả quan hệ

vào – ra dưới dạng hàm bậc cao ( Hồi quy bậc cao ). Các thí nghiệm được thiết kế theo

kế hoạch thí nghiệm bề mặt chỉ tiêu. Cuối cùng tiến hành phân tích đánh giá kết quả để

đưa ra các kết luận cuối.

c. Mức độ phù hợp của mô hình:

Trong quá trình đi tìm vùng chứa cực trị của hàm mục tiêu, ta cần kiểm tra xem

mô hình hồi quy mô tả hàm mục tiêu bậc nhất hay bậc cao. Sau khi xây dựng hàm mục

tiêu, ta tiến hành kiểm định giả thuyết thống kê để đánh giá xem mô hình đã khớp với

dữ liệu đến mức nào. Việc đánh giá như vậy gọi là “kiểm định mức độ phù hợp của

mô hình”(Lack of fit test).

d. Kế hoạch thí nghiệm bề mặt chỉ tiêu

Khi đã ở vùng chứa cực trị, để mô tả chính xác mối quan hệ giữa hàm mục tiêu

với các biến thí nghiệm, ta cần khảo sát nhiều mức giá trị cho các biến. Có hai cách

xây dựng kế hoạch thí nghiệm là thiết kế thí nghiệm hỗn hợp tâm xoay (Central

Composite Design -CCD) và thiết kế Box-Behnken. Sau khi cân nhắc ưu nhược điểm

của hai phương pháp trên tác giả đã lựa chọn xây dựng kế hoạch thực nghiệm bề mặt

chỉ tiêu theo phương pháp hỗn hợp tâm xoay-CCD.

e. Sơ đồ xử lý kết quả thí nghiệm

Để đánh giá kết quả đo chính xác cần xác định các đặc trưng quan trọng nhất.

Đó là giá trị trung bình xtb, độ lệch quân phương

, hệ số biến sai Cv, sai lệch tuyệt đối

Stđ, độ không đều H , khoảng tin cậy Δx, hệ số phân bố chuẩn hch .

(3-1)

(3-2)

xtb =

x100[

20 (3-4)

Cv =

] (3-3 Δx= hstx khi 2

(3-5) H=

x100[

] (3-6)

Stđ =

Trong đó: xi là kết quả đo trong lần đo thứ (i ).

n là số lượng phép đo.

hst là hệ số phân bố student, phụ thuộc vào xác xuất đáng tin cậy, số lượng

phép đo n và được xác định theo bảng (khi n >20 thì tra bảng hệ số phân bố chuẩn hch )

Như vậy kết quả đo xth nằm trong khoảng xtb-Δx

xth

xtb +Δx (3.7)

Quá trình tính toán các kết quả đo có thể được thực hiện bằng tay hoặc thực

hiện trên máy

4.1.3 Các giới hạn của thí nghiệm

Tham khảo những chuyên gia ở lĩnh vực tiện cứng bằng dao gắn mảnh CBN và

các lưu ý của nhà sản xuất [44], [45] mảnh dao ta xác định được các giới hạn của thí

nghiệm như sau:

-Nghiên cứu ảnh hưởng của vận tốc cắt, chiều sâu cắt, lượng chạy dao đến chất

lượng và độ chính xác gia công của dao gắn mảnh CBN khi gia công thép X12M.

-Vận tốc cắt v=120-180 (m/ph)

-Lượng chạy dao s= 0.06-0,1(mm/vòng)

-Chiều sâu cắt t=0.06 – 0.12 (mm)

-Độ cứng của phôi trong suốt quá trình gia công khoảng 57÷58 HRC.

4.1.4 Các thông số đầu vào của thí nghiệm

Gọi x1 , x2 , x3 , là các biến tương đương với các thông số vận tốc cắt-V, lượng

chạy dao-S, chiều sâu cắt ( t ).

Trên cơ sở các điều kiện biên, kết quả các thí nghiệm sơ bộ trước đó. Dựa vào

các nghiên cứu trước đây và catalog hướng dẫn sử dụng mảnh dao, các chế độ công

nghệ thí nghiệm như sau:

-Vận tốc cắt: Vmax=180(m/ph) ; Vmin=120(m/ph)

-Lượng chạy dao: Smax =0.1(mm/vòng); Smin =0.06(mm/vòng)

-Chiếu sâu cắt t: tmax = 0,12 (mm); tmin = 0.06 (mm)

(t)

Kí hiệu mức dưới(-1) = ximin

(t)

Kí hiệu mức trên(+1) = ximax

Mức trung bình(0) =

Kí hiệu giới hạn dưới (-α)

Kí hiệu giới hạn trên (+α)

Sau khi tính được các giới hạn trên, dưới cho các thông số (v,s,t) ta lập giá trị

thực và các cận trên, dưới như sau:

Bảng 4.1. Giá trị tính toán giá trị thông số chế độ cắt v,s,t cho thực nghiệm

Thông số

Các biến

V(m/ph)

Giới hạn dưới(-α) 113

Mức dưới (-1) 120

Mức TB (0) 150

Mức trên (+1) 180

Giới hạn trên(+α) 186

S(mm/vòng)

0.056

0.06

0.08

0.1

0.104

t (mm )

0,053

0,06

0,09

0,12

0,126

4.1.5 Các hàm mục tiêu

Từ những định hướng nghiên cứu tối ưu khi tiện thép hợp kim đã qua

tôi(X12M) bằng dụng cụ cắt CBN trên trung tâm tiện CNC, nghiên cứu thực nghiệm được xác định các hàm mục tiêu sau:

- Độ nhám bề mặt: Ra = Ra(v,s,t)

- Chiều cao mòn mặt sau: hs = hs(v,s,t)

Để thực hiện khảo sát hàm mục tiêu cần xác định dạng hàm hồi quy cho các đại

lượng trên.

4.2 Lập ma trận thí nghiệm, chọn phương án quy hoạch thực nghiệm

*Kế hoạch trung tâm hợp thành

Kế hoạch này gồm 3 phần:

-Phần 1: phần cơ sở (còn gọi là phần hạt nhân) là thực nghiệm toàn phần 2n

hoặc thực nghiệm rút gọn 2n-p đã nêu trong quy hoạch tuyến tính.

Yêu cầu này đặt ra khi xây dựng phần cơ sở phải tính được các hệ số hồi quy tuyến tính (bi) và tương tác cặp đôi (bij) một cách riêng biệt. Tác động của chúng không bị trộn lẫn vào nhau.

Yêu cầu này khống chế mức rút gọn có thể được, trong đề tài này do có ba

thông số đầu vào n = 3, n ≤ 4, p= 0 tức là chỉ có thực nghiệm toàn phần 2n.

-Phần 2: các điểm sao nằm ở vị trí cách tâm thực nghiệm một khoảng ± α.

Số thí nghiệm của phần này là Nα = 2n

-Phần 3: phần tâm bao gồm các thí nghiệm ở tâm miền quy hoạch, tại đó giá trị

mã của các thông số bằng không. Số thí nghiệm N0 ≥ 1.

Các giá trị α, N0 được xác định tùy theo sự lựa chọn các chuẩn tối ưu của thực

nghiệm hồi quy. Do đó người ta chia ra hai loại kế hoạch: trực giao và tâm xoay.

*Kế hoạch trung tâm hợp thành trực giao

Các kế hoạch loại này được xây dựng theo chuẩn trực giao. Ma trận thông tin Fisher là ma trận đường chéo. Để có được điều đó phải có các biện pháp đặc biệt, đảm bảo trực giao cặp của các cột trong ma trận các hàm cơ sở, ứng với các thành phần tự do b0 và bij [ … ].

(2-9)

Trong đó:

(2- 10)

N – tổng số thí nghiệm của kế hoạch. Do kế hoạch thí nghiệm trực giao số thí

nghiệm ở tâm N0 thường bằng 1 nên N = 2n-p + 2n + 1

(2-11)

Việc chuyển các biến bình phương sang mô hình (sang dạng trong 2.12) cho phép đảm bảo trực giao của các cột ứng với thành phần tự do b0 và bình phương trong các ma trận các hàm cơ sở ( bảng 4.2).

Bảng 4.2. Kế hoạch toàn phần n =3

Biến mã

Số TN

TN

x0

x1

x2

x3

-1

Nhóm cơ sở

2^n=2^3=8

-1

-1.215

1.215

-1.215

Các điểm sao

2n=2*3=6

1.215

-1.215

1.215

TN ở tâm lặp 3 lần

(2-12)

Đẳng thức (2.11) đúng với mọi giá trị α cụ thể. Nhưng với α tùy ý thì sẽ dẫn đến tính

không trực giao của các cột trong ma trận hàm cơ sở mà chúng ứng với các biến bình

phương khác nhau. Vì thế trong kế hoạch thực nghiệm trực giao chọn giá trị α sao cho:

j, I, j=1…n) (2-13)

[ page 78 [7]] (2-14)

Với n= số yếu tố: n = 3; p là số yếu tố có thể rút gọn: p được chọn là số nguyên thích

hợp đảm bảo sao cho số thí nghiệm luôn lớn hơn số tham số cần xác định trong

phương trình hồi quy:

Nếu n=4-5; p=1; n=6-7; p=2; n=8-9; p=3; Ở đây p = 0; số điểm thí nghiệm sao α =1

Theo điều kiện đã nêu trên, ma trận thông tin Fisher là đường chéo

0 …

…

2n-p+2α2

0 …

…

2n-p+2α2

0 …

2n-p

0 …

… …

… … …

…

2n-p

0 …

2α4 …

… …

…

… …

… … …

0 …

2α2

Và ma trận nghịch đảo cũng có dạng đường chéo đơn giản:

…

0 … 0

…

0 … 0

…

… …

… … … … …

0 … 0

… 0

…

… … … … …

… …

0 …

Từ đó thấy ngay rằng ma trận tương quan của các ước lượng hệ số hồi quy cũng là

đường chéo:

. Do đó các ước lượng hệ số hồi quy ở kế hoạch trực giao

không bị chập lẫn. Phương sai các ước lượng đó là:

;

4.2.1 Xử lý kết quả – Xác định mô hình toán phương án bậc 1

Từ kết quả thí nghiệm xác định mô hình toán thể hiện mối quan hệ hàm số giữa

các thông số ra yK, yN với các yếu tố xi biểu diễn bằng phương trình hồi quy:

Các hệ số hồi quy tính theo công thức:

* Kiểm tra mức ý nghĩa của các hệ số hồi quy theo tiêu chuẩn Student

Trước hết ta tính phương sai của các hệ số:

Trong đó Sy là phương sai của thí nghiệm:

n = 3: Số lần lặp lại cho mỗi thí nghiệm

Tính tỉ số tb của các sai số hệ số Sbi (lấy khoảng sai lệch tính toán

Đối chiếu với chuẩn Student, tra bảng tìm giá trị tα với σ = 0,05, bậc tự do

nếu

thì giá trị

lớn hơn khoảng tin cậy

. Như vậy bi có

ý nghĩa và ngược lại thì vô nghĩa, ta loại bỏ hệ số đó.

*Kiểm tra tính thích ứng của mô hình toán

Trong điều kiện cụ thể, nếu kết quả nghiên cứu đơn yếu tố đã sơ bộ thể hiện

quan hệ của một số yếu tố với thông số đầu ra không phải là tuyến tính, thì phải kiểm

tra ngay tính thích ứng của mô hình tuyến tính này trước khi xử lý tiếp. Muốn vậy phải

tính phương sai thích ứng.

k’ - Số hệ số hồi quy có nghĩa. So sánh với phương sai thí nghiệm, tính tỷ số:

Theo tiêu chuẩn Fisher, đối chiếu với giá trị bảng Fα , với α = 0,05, bậc tự do.

Nếu

, mô hình thích ứng và ngược lại thì

không thích ứng.

Kiểm tra độ sai lệch

giữa hệ số b0 và giá trị trung bình của hàm mục

tiêu

ở trung tâm các thí nghiệm rồi so sánh với sai số của hệ số đó.

Tính tỷ số:

Dùng chuẩn Student tra bảng tìm giá trị của tα với α = 0,05, bậc tự do

. Nếu

mô hình tuyến tính thích ứng. Có nghĩa là

không có các ảnh hưởng của các mức bậc 2 (

. Để giải quyết các trị

số y0 phải bổ sung một vài thí nghiệm ở các mức cơ sở của các yếu tố và:

Tiếp tục nghiên cứu vùng tối ưu và có thể áp dụng phương pháp “leo dốc” của

mô hình toán tới giá trị tối ưu.

4.2.2 Xác định mô hình toán bậc 2

Mô hình toán biểu thị bằng phương trình hồi quy bậc 2 là:

Các hệ số k1….k6 được lấy theo bảng tính sẵn [page 129 [7]]

Ứng với n=2, N=9, hoặc tính theo công thức các giá trị k như sau:

[page 132 [7]]

Với sự phát triển của máy tính có thể dễ dàng lập được chương trình tổng quát

để tính hệ số hồi quy.

Sau khi tính xong các hệ số hồi quy cần phải đánh giá mô hình, trong đó phải

kiểm tra tính tương thích của mô hình so với kết quả thực nghiệm, kiểm tra mức ý

nghĩa của các hệ số đã tính. Không thể không kiểm tra tính tương thích của mô hình so

với thực nghiệm. Chỉ khi khẳng định về mặt thống kê rằng mô hình vừa xây dựng cho

giá trị hàm y sai khác không đáng kể so với thực nghiệm, chúng ta mới được phép sử

dụng mô hình trong các giai đoạn tiếp theo: tìm độ tối ưu, phân tích và điều khiển quá

trình.

*Kiểm tra mức ý nghĩa của các hệ số hồi quy theo tiêu chuẩn student

Phương sai và sai số của thí nghiệm có thể tính theo các giá trị của thông số ra

ở các mức cơ sở x0i của yếu tố:

Sai số của các hệ số hồi quy được tính:

Tính các tỉ lệ:

Đối chiếu với tiêu chuẩn Student, tra bảng tb với α = 0,05 ; Số bậc tự do N0-1.

Các giá trị hệ số hồi quy có ý nghĩa khi tb> tα , loại bỏ những hệ số hồi quy vô nghĩa.

*Kiểm tra tính thích ứng của mô hình toán trước hết tính phương sai thích ứng

k’ – Số hệ số hồi quy có ý nghĩa:

So sánh với phương sai thí nghiệm

tính tỉ số

theo tiêu chuẩn Fisher

tra bảng Fb với α = 0,05, số bậc tự do

Nếu

thì mô hình bậc 2 thích ứng. Nếu không thích ứng thì có thể

chuyển sang ứng dụng phương trình bậc 3…

Giải mã và viết phương trình hồi quy theo các trị số thực xi của các yếu tố, trên

cơ sở thay các giá trị mã hóa:

Vào phương trình hồi quy dạng đa thức y với:

Xi : giá trị thực của các yếu tố.

X0i: giá trị của các yếu tố ở mức không (0).

εi: khoảng biến thiên của mỗi yếu tố.

Rút gọn được phương trình dạng thực:

Phương trình hồi quy dạng đa thức có thể chuyển thành phương trình dạng mũ

trên cơ sở đạt giá trị mã hóa xi bằng:

Thay vào phương trình hồi quy dạng đa thức y với:

xi – giá trị thực của các yếu tố.

và

– giá trị thực của mỗi yếu tố ở mức trên và mức dưới.

Sau khi bỏ các hệ số tương tác của các yếu tố vào (

và thay

phương trình dạng mũ theo phương án quy hoạch bậc 2 là:

Hệ số của phương trình được tính bằng các công thức biến đổi sau:

Các phương trình hồi quy dạng thực và dạng mũ đều phải được kiểm nghiệm giá trị

thực của hàm mục tiêu, bằng cách thay giá trị thực của các mức yếu tố trong một số thí

nghiệm, và so sánh với giá trị đo đạc được trong thực tế cũng như trong tính toán.

*Xác định giá trị tối ưu của các yếu tố hàm mục tiêu

Sau khi đã lập được phương trình hồi quy

có thể xác định được cực trị

của y bằng cách lấy đạo hàm riêng đối với mỗi yếu tố và cho đạo hàm đó bằng 0, sẽ

được một hệ phương trình tuyến tính.

Giải phương trình sẽ xác định được các giá trị của các yếu tố x1, x2 ứng với giá

trị y, thay vào phương trình hồi quy sẽ được giá trị của y.

4.3 Xây dựng kế hoạch thí nghiệm bậc 2

Từ những kết quả nghiên cứu của các tác giả đi trước và các thực nghiệm đơn

yếu tố. Đã xác định được khoảng thí nghiệm của ba thông số cần nghiên cứu (v, s, t ).

Thực nghiệm đa yếu tố được tiến hành để xem xét ảnh hưởng tổng hợp của ba thông

số đó tới độ nhám bề mặt và độ mòn dụng cụ.

Trong nghiên cứu thực nghiệm cần chọn phương án phù hợp để đảm bảo mục

tiêu thí nghiệm ít hơn, thông tin nhiều hơn và chất lượng kết quả tốt hơn. Từ những

điều kiện đó tác giả chọn phương án xây dựng kế hoạch thực nghiệm bậc 2. Cách thức

khai báo biến như trong bảng 4.3

Bảng 4.3 Khai báo các biến thí nghiệm:

Mảnh dao

Vận tốc cắt v (m/ph) - Biến X1

Diện tích gia công (Sc) (mm2)

Thời gian gia công t (ph)

Chiều sâu cắt t (mm) – Biến X2

Lượng chạy dao s (mm/vg) – Biến X3

Đường kính phôi d (mm)

Số lần cắt (n)

Chiều dài cắt dọc trục l (mm)

Chiều dài cắt theo chu vi (L) (mm)

120

0.06

6.87

250

824250.00

49455

120

0.06

62.88

6.86

250

822680.00

49360.8

120

0.06

62.76

6.84

250

821110.00

49266.6

120

0.06

62.64

6.83

250

819540.00

49172.4

120

0.06

62.52

6.82

250

817970.00

49078.2

120

0.06

62.4

6.80

250

816400.00

48984

120

0.06

62.28

6.79

250

814830.00

48889.8

120

0.06

62.16

6.78

250

813260.00

48795.6

120

0.06

62.04

6.76

250

811690.00

48701.4

120

0.06

61.92

6.75

250

810120.00

48607.2

120

0.06

61.8

6.74

250

808550.00

48513

120

0.06

61.68

5.78

694002.80

41640.168

215

66.90

9674402.80

580464.17

180

0.06

4.58

250

824250.00

49455

180

0.06

62.88

4.57

250

822680.00

49360.8

180

0.06

62.76

4.56

250

821110.00

49266.6

180

0.06

62.64

4.55

250

819540.00

49172.4

180

0.06

62.52

4.54

250

817970.00

49078.2

180

0.06

62.4

4.54

250

816400.00

48984

180

0.06

62.28

4.53

250

814830.00

48889.8

180

0.06

62.16

4.52

250

813260.00

48795.6

180

0.06

62.04

4.51

250

811690.00

48701.4

180

0.06

61.92

4.50

250

810120.00

48607.2

180

0.06

61.8

4.49

250

808550.00

48513

180

0.06

61.68

3.86

215

694002.80

41640.168

53.75

9674402.80

580464.17

120

0.12

0.06

6.87

250

824250.00

49455

120

0.12

0.06

62.76

6.84

250

821110.00

49266.6

120

0.12

0.06

62.52

6.82

250

817970.00

49078.2

120

0.12

0.06

62.28

6.79

250

814830.00

48889.8

120

0.12

0.06

62.04

6.76

250

811690.00

48701.4

120

0.12

0.06

61.8

6.74

250

808550.00

48513

120

61.56

0.06

0.12

6.71

250

805410.00

48324.6

120

61.32

0.06

0.12

6.69

250

802270.00

48136.2

120

61.08

0.06

0.12

6.66

250

799130.00

47947.8

120

60.84

0.06

0.12

6.63

250

795990.00

47759.4

120

60.6

0.06

0.12

6.61

250

792850.00

47571

120

60.36

0.06

0.12

6.50

247.04

780352.88

46821.173

80.62

9674402.88

580464.17

180

0.06

0.12

4.58

250

824250.00

49455

180

62.76

0.06

0.12

4.56

250

821110.00

49266.6

180

62.52

0.06

0.12

4.54

250

817970.00

49078.2

180

62.28

0.06

0.12

4.53

250

814830.00

48889.8

180

62.04

0.06

0.12

4.51

250

811690.00

48701.4

180

61.8

0.06

0.12

4.49

250

808550.00

48513

180

61.56

0.06

0.12

4.47

250

805410.00

48324.6

180

61.32

0.06

0.12

4.46

250

802270.00

48136.2

180

61.08

0.06

0.12

4.44

250

799130.00

47947.8

180

60.84

0.06

0.12

4.42

250

795990.00

47759.4

180

60.6

0.06

0.12

4.40

250

792850.00

47571

180

60.36

0.06

0.12

4.34

247.038

780352.88

46821.173

53.75

9674402.88

580464.17

120

0.1

0.06

4.12

250

494550.00

49455

120

62.88

0.1

0.06

4.11

250

493608.00

49360.8

120

62.76

0.1

0.06

4.11

250

492666.00

49266.6

120

62.64

0.1

0.06

4.10

250

491724.00

49172.4

120

62.52

0.1

0.06

4.09

250

490782.00

49078.2

120

62.4

0.1

0.06

4.08

250

489840.00

48984

120

62.28

0.1

0.06

4.07

250

488898.00

48889.8

120

62.16

0.1

0.06

4.07

250

487956.00

48795.6

120

62.04

0.1

0.06

4.06

250

487014.00

48701.4

120

61.92

0.1

0.06

4.05

250

486072.00

48607.2

120

61.8

0.1

0.06

4.04

250

485130.00

48513

120

61.68

0.1

0.06

3.47

215

416401.68

41640.168

48.37

5804641.68

580464.17

180

0.1

0.06

2.75

250

494550.00

49455

180

62.88

0.1

0.06

2.74

250

493608.00

49360.8

180

62.76

0.1

0.06

2.74

250

492666.00

49266.6

180

62.64

0.1

0.06

2.73

250

491724.00

49172.4

180

62.52

0.1

0.06

2.73

250

490782.00

49078.2

180

62.4

0.1

0.06

2.72

250

489840.00

48984

180

62.28

0.1

0.06

2.72

250

488898.00

48889.8

180

62.16

0.1

0.06

2.71

250

487956.00

48795.6

180

62.04

0.1

0.06

2.71

250

487014.00

48701.4

180

61.92

0.1

0.06

2.70

250

486072.00

48607.2

0.06

0.1

61.8

180

2.70

250

485130.00

48513

0.06

0.1

61.68

180

2.31

215

416401.68

41640.168

32.25

5804641.68

580464.17

0.12

0.1

120

4.12

250

494550.00

49455

0.12

0.1

62.76

120

4.11

250

492666.00

49266.6

0.12

0.1

62.52

120

4.09

250

490782.00

49078.2

0.12

0.1

62.28

120

4.07

250

488898.00

48889.8

0.12

0.1

62.04

120

4.06

250

487014.00

48701.4

0.12

0.1

61.8

120

4.04

250

485130.00

48513

0.12

0.1

61.56

120

4.03

250

483246.00

48324.6

0.12

0.1

61.32

120

4.01

250

481362.00

48136.2

0.12

0.1

61.08

120

4.00

250

479478.00

47947.8

0.12

0.1

60.84

120

3.98

250

477594.00

47759.4

0.12

0.1

60.6

120

3.96

250

475710.00

47571

0.12

0.1

60.36

120

3.90

247.038

468211.73

46821.173

48.37

5804641.73

580464.17

0.12

0.1

180

2.75

250

494550.00

49455

0.12

0.1

62.76

180

2.74

250

492666.00

49266.6

0.12

0.1

62.52

180

2.73

250

490782.00

49078.2

0.12

0.1

62.28

180

2.72

250

488898.00

48889.8

0.12

0.1

62.04

180

2.71

250

487014.00

48701.4

0.12

0.1

61.8

180

2.70

250

485130.00

48513

0.12

0.1

61.56

180

2.68

250

483246.00

48324.6

0.12

0.1

61.32

180

2.67

250

481362.00

48136.2

0.12

0.1

61.08

180

2.66

250

479478.00

47947.8

0.12

0.1

60.84

180

2.65

250

477594.00

47759.4

0.12

0.1

60.6

180

2.64

250

475710.00

47571

0.12

0.1

60.36

180

2.60

247.038

468211.73

46821.173

32.25

5804641.73

580464.17

0.09

0.08

113

5.47

250

618187.50

49455

0.09

0.08

62.82

113

5.46

250

616421.25

49313.7

0.09

0.08

62.64

113

5.44

250

614655.00

49172.4

0.09

0.08

62.46

113

5.42

250

612888.75

49031.1

0.09

0.08

62.28

113

5.41

250

611122.50

48889.8

0.09

0.08

62.1

113

5.39

250

609356.25

48748.5

0.09

0.08

61.92

113

5.38

250

607590.00

48607.2

0.09

0.08

61.74

113

5.36

250

605823.75

48465.9

0.09

0.08

61.56

113

5.35

250

604057.50

48324.6

0.09

0.08

61.38

113

5.33

250

602291.25

48183.3

0.09

0.08

61.2

113

5.31

250

600525.00

48042

0.09

0.08

61.02

113

4.89

230.846

552883.38

44230.67

64.21

7255802.13

580464.17

186

0.09

0.08

3.32

250

618187.50

49455

186

0.08

62.82

0.09

3.31

250

616421.25

49313.7

186

0.08

62.64

0.09

3.30

250

614655.00

49172.4

186

0.08

62.46

0.09

3.30

250

612888.75

49031.1

186

0.08

62.28

0.09

3.29

250

611122.50

48889.8

186

0.08

62.1

0.09

3.28

250

609356.25

48748.5

186

0.08

61.92

0.09

3.27

250

607590.00

48607.2

186

0.08

61.74

0.09

3.26

250

605823.75

48465.9

186

0.08

61.56

0.09

3.25

250

604057.50

48324.6

186

0.08

61.38

0.09

3.24

250

602291.25

48183.3

186

0.08

61.2

0.09

3.23

250

600525.00

48042

186

0.08

61.02

0.09

2.97

230.846

552883.38

44230.67

39.01

7255802.13

580464.17

150

0.08

0.053

4.12

250

618187.50

49455

150

0.08

62.894

0.053

4.11

250

617147.38

49371.79

150

0.08

62.788

0.053

4.11

250

616107.25

49288.58

150

0.08

62.682

0.053

4.10

250

615067.13

49205.37

150

0.08

62.576

0.053

4.09

250

614027.00

49122.16

150

0.08

62.47

0.053

4.09

250

612986.88

49038.95

150

0.08

62.364

0.053

4.08

250

611946.75

48955.74

150

0.08

62.258

0.053

4.07

250

610906.63

48872.53

150

0.08

62.152

0.053

4.07

250

609866.50

48789.32

150

0.08

62.046

0.053

4.06

250

608826.38

48706.11

150

0.08

61.94

0.053

4.05

250

607786.25

48622.9

150

0.08

61.834

0.053

3.42

211.351

512946.50

41035.72

48.37

7255802.125

580464.17

150

0.08

0.126

4.12

250

618187.50

49455

150

0.08

62.748

0.126

4.10

250

615714.75

49257.18

150

0.08

62.496

0.126

4.09

250

613242.00

49059.36

150

0.08

62.244

0.126

4.07

250

610769.25

48861.54

150

0.08

61.992

0.126

4.06

250

608296.50

48663.72

150

0.08

61.74

0.126

4.04

250

605823.75

48465.9

150

0.08

61.488

0.126

4.02

250

603351.00

48268.08

150

0.08

61.236

0.126

4.01

250

600878.25

48070.26

150

0.08

60.984

0.126

3.99

250

598405.50

47872.44

150

0.08

60.732

0.126

3.97

250

595932.75

47674.62

150

0.08

60.48

0.126

3.96

250

593460.00

47476.8

150

0.08

60.228

0.126

3.94

250.319

591740.88

47339.27

48.37

7255802.13

580464.17

150

0.056

0.09

5.89

250

883125.00

49455

150

0.056

62.82

0.09

5.87

250

880601.79

49313.7

150

0.056

62.64

0.09

5.85

250

878078.57

49172.4

150

0.056

62.46

0.09

5.84

250

875555.36

49031.1

150

0.056

62.28

0.09

5.82

250

873032.14

48889.8

150

0.056

62.1

0.09

5.80

250

870508.93

48748.5

150

0.056

61.92

0.09

5.79

250

867985.71

48607.2

150

0.056

61.74

0.09

5.77

250

865462.50

48465.9

150

0.056

61.56

0.09

5.75

250

862939.29

48324.6

150

0.056

61.38

0.09

5.74

250

860416.07

48183.3

150

0.056

61.2

0.09

5.72

250

857892.86

48042

150

0.056

61.02

0.09

5.27

230.846

789833.39

44230.67

69.10

10365431.61

580464.17

150

0.104

0.09

3.17

250

475528.85

49455

150

0.104

62.82

0.09

3.16

250

474170.19

49313.7

150

0.104

62.64

0.09

3.15

250

472811.54

49172.4

150

0.104

62.46

0.09

3.14

250

471452.88

49031.1

150

0.104

62.28

0.09

3.13

250

470094.23

48889.8

150

0.104

62.1

0.09

3.12

250

468735.58

48748.5

150

0.104

61.92

0.09

3.12

250

467376.92

48607.2

150

0.104

61.74

0.09

3.11

250

466018.27

48465.9

150

0.104

61.56

0.09

3.10

250

464659.62

48324.6

150

0.104

61.38

0.09

3.09

250

463300.96

48183.3

150

0.104

61.2

0.09

3.08

250

461942.31

48042

150

0.104

61.02

0.09

2.84

230.846

425294.90

44230.67

37.21

5581386.25

580464.17

150

0.08

0.09

4.12

250

618187.50

49455

150

0.08

62.82

0.09

4.11

250

616421.25

49313.7

150

0.08

62.64

0.09

4.10

250

614655.00

49172.4

150

0.08

62.46

0.09

4.09

250

612888.75

49031.1

150

0.08

62.28

0.09

4.07

250

611122.50

48889.8

150

0.08

62.1

0.09

4.06

250

609356.25

48748.5

150

0.08

61.92

0.09

4.05

250

607590.00

48607.2

150

0.08

61.74

0.09

4.04

250

605823.75

48465.9

150

0.08

61.56

0.09

4.03

250

604057.50

48324.6

150

0.08

61.38

0.09

4.02

250

602291.25

48183.3

150

0.08

61.2

0.09

4.00

250

600525.00

48042

150

0.08

61.02

0.09

3.69

230.846

552883.41

44230.673

48.37

7255802.16

580464.17

150

0.08

0.09

4.12

250

618187.50

49455

150

0.08

62.82

0.09

4.11

250

616421.25

49313.7

150

0.08

62.64

0.09

4.10

250

614655.00

49172.4

150

0.08

62.46

0.09

4.09

250

612888.75

49031.1

150

0.08

62.28

0.09

4.07

250

611122.50

48889.8

150

0.08

62.1

0.09

4.06

250

609356.25

48748.5

150

0.08

61.92

0.09

4.05

250

607590.00

48607.2

150

0.08

61.74

0.09

4.04

250

605823.75

48465.9

150

0.08

61.56

0.09

4.03

250

604057.50

48324.6

150

61.38

0.08

0.09

4.02

250

602291.25

48183.3

150

61.2

0.08

0.09

4.00

250

600525.00

48042

150

61.02

0.08

0.09

3.69

230.846

552883.43

44230.675

48.37

7255802.18

580464.17

150

0.08

0.09

4.12

250

618187.50

49455

150

62.82

0.08

0.09

4.11

250

616421.25

49313.7

150

62.64

0.08

0.09

4.10

250

614655.00

49172.4

150

62.46

0.08

0.09

4.09

250

612888.75

49031.1

150

62.28

0.08

0.09

4.07

250

611122.50

48889.8

150

62.1

0.08

0.09

4.06

250

609356.25

48748.5

150

61.92

0.08

0.09

4.05

250

607590.00

48607.2

150

61.74

0.08

0.09

4.04

250

605823.75

48465.9

150

61.56

0.08

0.09

4.03

250

604057.50

48324.6

150

61.38

0.08

0.09

4.02

250

602291.25

48183.3

150

61.2

0.08

0.09

4.00

250

600525.00

48042

150

61.02

0.08

0.09

3.69

230.846

552883.41

44230.673

48.37

7255802.16

580464.17

4.4 Tiến hành thí nghiệm

- Phôi thép X12M sau khi được tiện thô bằng mảnh dao hợp kim cứng T15K6 đảm

bảo độ côn không vượt quá 0,05 mm/ 100 mm chiều dài phôi. Sau đó sử dụng mảnh

dao CBN tiện tinh qua một lượt trước khi tiến hành thí nghiệm và trước mỗi lần thay

mảnh dao mới.

- Chất lượng bề mặt gia công, mòn dụng cụ phụ thuộc vào ba nhân tố chính của chế

độ cắt với miền giá trị như sau:

+ Vận tốc cắt: V= 120÷180m/ph

+ Chiều sâu cắt: t = 0,06 ÷0,12 mm

+ Lượng chạy dao: S = 0,06 ÷ 0,1 mm/vòng

- Mỗi mảnh dao CBN được dùng để tiện lần lượt bề mặt trụ ngoài của phôi thép

X12M.

- Tiện tinh lần cuối nên năng suất gia công được đánh giá qua diện tích bề mặt

gia công.

- Sau khi đạt diện tích bề mặt gia công thì

+ Tiến hành đo nhám bề mặt.

+ Tháo mảnh dao tiến hành đo mòn dao

- Quá trình thí nghiệm tiến hành như sau:

+ Đánh số thứ tự các mũi dao từ số 1 đến số 17.

+ Đánh số thứ tự các phôi từ số 1 đến số 17.

- Mỗi phôi được tiện cứng đạt diện tích gia công bằng nhau. Lấy giá trị độ nhám

đo được.

- Gá phôi vào chấu cặp sao cho đảm bảo độ đồng tâm cao (do quá trình tạo

chuẩn thô trên máy khi tiện thô phôi thép về Ø63 mm).

- Gá mảnh dao số 1 vào thân dao trên máy, kẹp chặt, chọn điểm chuẩn phôi, dao

và chế độ cắt trên màn hình điều khiển. Cho dao chạy hết chiều dài ứng với một lần cắt

L1 = 250 mm. Dừng máy tiến hành đo nhám bề mặt (chi tiết vẫn phải kẹp chặt trên chấu

cặp). Ở đây, nhám được đo theo phương đường sinh tại 3 vị trí khác nhau trên phôi, lấy

giá trị trung bình của 3 lần đo ta được trị số Ra. Tháo mảnh dao và đặt vào vị trí đã được

đánh dấu trước.

- Gá mảnh dao số 2 vào thân dao trên máy, gá phôi số 2 lên, quá trình lặp lại

tương tự, đo nhám tương tự lần 1, và tiếp tục tiến hành theo quy luật này tới mũi dao

số 17.

Mười bảy mũi dao được sử dụng để tiện tinh phôi thép X12M, nhám bề mặt

được đo sau các khoảng thời gian cắt nhất định được thể hiện trong bảng kết quả thí

nghiệm. Sau đó các m ả n h dao được tháo ra, quan sát và phân tích, đo chiều cao mòn

trên kính hiển vi điện tử TM – 1000 để phân tích độ mòn.

4.5 Kết quả quá trình thí nghiệm

Sau khi tiến hành thí nghiệm, kết quả đo độ nhám bề mặt Ra cho 17 thí nghiệm được

trình bày cụ thể trong phần phụ lục. Dưới đây là kết quả đo nhám bề mặt Ra tương ứng

với thí nghiệm 1.

Bảng 4.4 Kết quả thí nghiệm

Thông số nhám Ra (Rz) [µm]

120

0.06

806200.23 48372.014

5.57

Mảnh dao Chiều sâu cắt t (mm) Lượng chạy dao s (mm/vg) Diện tích gia công (Sc) (mm2) Vận tốc cắt (m/ph) Chiều dài cắt theo chu vi (L) (mm) Thời gian gia công t (ph) Trung bình

0.533

180

0.06

806200.23 48372.014

3.72

0.483

0.586

0.542

0.536

120

0.12

0.06

806200.24 48372.014

5.58

0.447

0.467

0.475

0.463

180

0.12

0.06

806200.24 48372.014

3.72

0.541

0.551

0.520 0.5375

120

0.06

0.1

483720.14 48372.014

3.34

0.543

0.518

0.561

0.541

180

0.06

0.1

483720.14 48372.014

2.23

0.460

0.461

0.478

0.467

120

0.12

0.1

483720.14 48372.014

3.35

0.534

0.557

0.548

0.540

180

0.12

0.1

483720.14 48372.014

2.23

0.600

0.606

0.668

0.625

113

0.09

0.08

604650.18 48372.014

4.44

0.441

0.463

0.503

0.469

186

0.09

0.08

604650.18 48372.014

2.70

0.481

0.512

0.517

0.503

150

0.053

0.08

604650.18 48372.014

3.34

0.933

0.942 0.9358

150

0.126

0.08

604650.18 48372.014

3.35

0.533

0.535

0.552

0.540

150

0.09

0.056 863785.97 48372.014

4.78

0.455

0.505

0.529

0.463

150

0.09

0.104 465115.52 48372.014

2.57

0.744

0.746

0.745

150

0.09

0.08

604650.18 48372.014

3.35

0.684

0.714

0.724 0.7075

150

0.09

0.08

604650.18 48372.015

3.35

0.763

0.771

0.791

0.775

150

0.09

0.08

604650.18 48372.014

3.35

0.820

0.807

0.834

0.820

Trung bình Lần đo 1 0.466 Trung bình Lần đo 2 0.635 Trung bình Lần đo 3 0.499

4.5.1 Kết quả thí nghiệm với hàm mục tiêu độ nhám bề mặt Ra

Kết quả đo nhám bề mặt được tính giá trị trung bình tại các điểm thí nghiệm

theo quy hoạch như bảng kết quả ở trên.

Bảng 4.5. Giá trị trung bình nhám bề mặt tại các điểm thí nghiệm theo qui hoạch

Số TT

0,536

0,463 0,5375 0,541

0,467

0,547

0,625 0,4692 0,503

Ra(μm) 0,533

Số TT

0,54

0,463

0,745 0,7075 0,775

0,82

Ra(μm) 0,9358

Xây dựng mô hình hồi quy mô tả nhám bề mặt

Bảng 4.6: Nhập các thông số thực nghiệm vào Minitab

Dựa trên các số liệu đo được từ các thí nghiệm theo quy hoạch, xác định các hệ

số của phương trình hồi quy:

Ta nhận thấy các hệ số có xác suất rất (p) rất nhỏ so với mức ý nghĩa α. Vì vậy có

thể kết luận, các hệ số của mô hình hồi quy này là có ý nghĩa thống kê.

Kết quả phân tích phương sai cho mô hình hồi quy đã dựng (Lack – of – Fit) có giá trị ( p ) lớn hơn nhiều so với mức ý nghĩa α. Điều này nghĩa là dạng mô hình rất

khớp với dữ liệu. Các thành phần riêng rẽ của mô hình hồi quy( Linear, Square , Interaction ).Ta thấy các giá trị (p) của các thành phần này đều rất nhỏ. Nghĩa là sự có mặt của từng thành phần này đều có ý nghĩa cao trong mô hình hồi quy.

Ta được phương trình hồi quy độ nhám bề mặt tiện cứng với biến mã hóa là:

2- 0,0932X2

Y = 0,7479 + 0,0329 X1 – 0,0114 X2 + 0,0032X1X2 - 0,0256X1X3 - 0,1407X2 0,0124X2 Vậy phương trình hồi quy độ nhám bề mặt tiện cứng là:

Ra = 0,7479 + 0,0329Vc – 0,0114t + 0,0032Vc.t - 0,0256Vc.S - 0,1407Vc2- 0,0124t2- 0,0932S2 Từ phương trình hồi quy sử dụng phần mềm Minitab ta vẽ được đồ thị của nó như sau:

Hình 4.1. Mặt hồi qui và đồ thị đường mức của độ nhám Ra theo các thông số chế độ cắt: vận tốc cắt và lượng chạy dao.

Xác định thông số tối ưu cho độ nhám bề mặt Ra

Hình 4.2. Đồ thị tối ưu với hàm mục tiêu Ra

Như vậy sẽ chọn thông số tối ưu cho Ra = 0,5063μm ứng với:

+Vận tốc cắt VC = 148,0 m/ph

+ Chiều sâu cắt t = 0,0943 mm

+ Lượng chạy dao S = 0,0560 mm/ph

So sánh giá trị nhám bề mặt xác định theo phương trình hồi quy và thực nghiệm tại các điểm thí nghiệm như Hình 4.1. Đồ thị cho thấy mức độ tương hợp của mô hình

hồi quy với hệ thống thực nghiệm khá cao khi các giá trị nhám bề mặt từ thực nghiệm

và phương trình hồi quy ở các điểm thí nghiệm tương đối gần nhau.

Từ phương trình hồi quy và đồ thị trong vùng khảo sát cho thấy:

- Nhám bề mặt tăng khi tăng vận tốc cắt v, lượng chạy dao s và chiều sâu cắt t.

- Vận tốc cắt V có ảnh huởng rõ nhất tới độ nhám bề mặt chi tiết.

- Việc tăng chiều sâu cắt t hầu như không có ảnh hưởng tới nhám bề mặt.. Do

đó trong vùng khảo sát có thể chọn chiều sâu cắt lớn mà vẫn đảm bảo độ nhám

cần thiết.

Tuy nhiên để đánh giá hiệu quả quá trình gia công cần phải xem xét đồng thời

các nhân tố để vừa đạt được độ nhám cần thiết, vừa đảm bảo tuổi thọ dụng cụ lớn nhất

cũng như năng suất gia công cao.

4.5.2 Kết quả thí nghiệm mòn dụng cụ CBN

4.5.2.1. Phân tích kết quả thí nghiệm với hàm mục tiêu diện tích gia công Sc.

Các mảnh dao sau khi đạt diện tích gia công Sc =580464,17 được tháo ra và đem

đi quan sát trên kính hiển vi điện tử TM -1000 để phân tích độ mòn như sau.

- Mòn dụng cụ CBN mặt trước:

2 3

Hình 4.3: Hình ảnh mòn mặt trước của các mảnh dao thí nghiệm

Kết quả quan sát các mảnh dao sau khi tiện tinh trên kính hiển vi điện tử cho thấy

các mảnh dao đều bị mòn cả mặt trước và mặt sau.

Sau khi gia công đạt diện tích gia công Sc = 580464,17 mm2 hiện tượng mòn

mặt trước như trên hình 2.9(c) với chiều rộng vùng mòn tới 125 µm, không còn hiện

tượng dính của vật liệu gia công trên b ề mặt vùng mòn mà chỉ có vùng mòn rất ghồ

ghề. Từ hình 2.9(d) có thể thấy những mảnh vật liệu dụng cụ bong ra khỏi mặt trước theo cơ chế của mòn dính hoặc dính kết hợp với mỏi.

Hình 4.4: Hình ảnh mòn mặt trước của dụng cụ thí nghiệm

(a): Mòn mặt trước của mảnh dao CBN sau khi tiện đạt diện tích gia công Sc = 580464,17 mm2 cho thấy bề mặt bị mòn rất ghồ ghề.

(b): Hình ảnh cơ chế mòn mặt trước với sự bong tróc của các lớp vật liệu dụng cụ do dính - mỏi.

Hình ảnh chụp trên kính hiển vi cho thấy các thí nghiệm 5, 8,12,15 có lượng mòn

dao nhiều nhất. Hình ảnh mòn mặt trước của các thí nghiệm 2,11,13 cho lượng mòn

dao ít nhất. Các thí nghiệm 1,4,8,12 xuất hiện các lớp bong tróc, bề mặt gồ ghề. Từ các

kết quả thí nghiệm có thể thấy vùng mặt trước của dụng cụ có thể chia thành ba vùng

rõ rệt theo phương thoát phoi thông qua mức độ dính của vật liệu gia công với mặt trước. Vùng một nằm sát lưỡi cắt với những vết biến dạng dẻo bề mặt do các hạt cứng

trong vật liệu gia công gây nên, vùng hai tiếp theo với sự dính nhẹ của vật liệu gia

công trên mặt trước, vùng ba là vùng phoi thoát ra khỏi mặt trước, ở đây vật liệu gia

công dính nhiều trên bề mặt.

- Mòn dụng cụ CBN mặt sau:

Hình 4.5: Hình ảnh mòn mặt sau của các mảnh dao thí nghiệm

Sau khi thay đổi các thông số (v,s,t) để tiện đến khi diện tích gia công đạt Sc = 580464,17 mm2. Các mảnh dao được quan sát trên kính hiển vi nhận thấy trên toàn bề mặt sau của dụng cụ bị biến dạng theo một kiểu rất đặc biệt với các mảng vật liệu dụng cụ dạng vẩy (Hình 4.6(a) và 4.6(b)).Vật liệu dụng cụ bị dồn nén tạo nên các mảng vẩy nhẵn, rộng với chiều cao hs = 210 µm và vật liệu gia công dính trên bề mặt mòn là không đáng kể.

Hình 4.6: Hình ảnh mòn mặt sau của dụng cụ thí nghiệm khi tiện đạt diện tích gia

công Sc = 580464,17 mm2

(a) Mòn mặt sau của mảnh dao CBN sau khi tiện Sc = 580464,17 mm2 cho thấy hình ảnh gồ ghề của vùng mòn. (b) Hình ảnh phóng to của (a).

Hình ảnh chụp trên kính hiển vi cho thấy các thí nghiệm 2,4, 8,10, có lượng mòn

dao mặt sau nhiều nhất. Hình ảnh mòn mặt sau của các thí nghiệm 5, 6, 11 cho lượng

mòn dao ít nhất. Các thí nghiệm 1,4,8,15 xuất hiện các lớp bong tróc, bề mặt gồ ghề,

chiều cao mòn của thí nghiệm số 8 là lớn nhất, điều này thể hiện ảnh hưởng của vận

tốc cắt tới lượng mòn mặt sau là rất lớn. Ta nhận thấy tương tác ma sát giữa bề mặt gia

công và bề mặt sau của dụng cụ là tương tác ma sát thông thường kèm theo sự bám

dính của vật liệu gia công và các vết cào xước trên bề mặt sau của dụng cụ thể hiện rất rõ tại các hình 2,3,12,15.

Thảo luận kết quả

Theo Trent và Wight [46], khi gia công bằng dao CBN hiện tượng biến dạng lưỡi

cắt không xảy ra, mòn mặt trước và mặt sau đồng thời tồn tại, vùng mòn mặt trước rất

gần lưỡi cắt. Trong nghiên cứu này, mòn dụng cụ xuất hiện cả trên mặt trước và mặt sau. Tuy nhiên vùng mòn mặt trước không nằm gần lưỡi cắt mà phát triển từ lưỡi cắt tạo thành mặt trước phụ tương đối phẳng và phát triển dần theo hướng thoát phoi như trên hình 4.4(a). Tuy nhiên cơ chế mòn do khuếch tán kết hợp với cào xước do

Poulachon và đồng nghiệp [18] đề xuất dường như không phù hợp với các kết quả của nghiên cứu này. Hình ảnh các rãnh biến dạng dẻo trên vùng mòn mặt trước trên hình 4.4(b) khẳng định biến dạng dẻo bề mặt do các hạt cứng và các ôxít khác trong thép

X12M dưới tác dụng của ứng suất pháp rất lớn ở vùng gần lưỡi cắt gây nên là cơ chế mòn chính trên mặt trước.

Tuy nhiên sau thời gian cắt đủ lớn, khi mòn phát triển dần vào phía trong vùng

mặt trước theo hướng thoát phoi, ứng suất pháp trên mặt trước giảm đi nhanh chóng,

hiện tượng dính trở nên phổ biến ở vùng phoi thoát khỏi mặt trước thì cơ chế mòn do

mỏi kết hợp với dính là nguyên nhân mòn ở vùng này gây bóc tách từng mảng vật liệu dụng cụ ra khỏi vùng bề mặt. Đây là một phát hiện mới về cơ chế mòn mặt trước trong

tiện tinh cứng. Hơn nữa có thể thấy khi mòn mặt trước phát triển trên hầu hết diện tích

tiếp xúc giữa phoi và mặt trước thì cơ chế mòn do bóc tách các mảnh vật liệu trở nên

chiếm ưu thế thay cho cơ chế mòn do cào xước làm cho mòn mặt trước phát triển với tốc độ cao hơn. Bề mặt vùng mòn trở nên ghồ ghề và không nhẵn như bề mặt vùng

mòn mặt trước thông thường.

Điều này có thể giải thích do cơ tính của CBN ít bị suy giảm bởi nhiệt độ cao

trong vùng cắt, tuy nhiên tác dụng có chu kỳ của các hạt cứng trong thép lên bề mặt

kết hợp với dính đã làm cho bề mặt của dụng cụ bị phá huỷ theo cơ chế dính mỏi kết

hợp sau một thời gian gia công nhất định.

Mòn mặt sau cũng phát triển theo quy luật thông thường trong cắt kim loại. Tuy nhiên khi Sc = 580464,17 mm2 trên mặt sau xuất hiện hai mảng dạng vẩy cục bộ (Hình 4.6(b)). Đây là vùng tương ứng với các rãnh mòn sâu trên dụng cụ khi cắt các

hợp kim có nhiệt độ nóng chảy cao và theo Shaw [47], thì các rãnh mòn sâu trên mặt

trước và sau ở vùng này có liên quan đến tác dụng truyền nhiệt mạnh ở hai bên rìa của

phoi vào bề mặt dụng cụ cắt. Đây là hiện tượng mòn phức tạp liên quan nhiều đến

nhiệt độ cao. Theo Trent [46] nhiệt độ cao kết hợp với biến cứng của phoi, tác dụng

của ôxi trong môi trường cắt đã tạo nên các rãnh mòn sâu ở vùng này trên dao tiện các bít khi tiện thép. Khi Sc = 580464,17 mm2 các mảng dạng vẩy này phát triển trên toàn mặt sau và một số mảng bong ra tạo nên mòn. Đây cũng là một phát hiện mới về cơ

chế mòn mặt sau trong tiện tinh cứng.

Nhám bề mặt tăng nhanh khi mòn mặt trước và mặt sau đạt tới một mức độ nào đó và sau đó giữ gần như không đổi. Điều này có thể liên quan trực tiếp tới sự phát

triển bề rộng của vùng mòn trên mặt trước tới 210 µm và sự xuất hiện các mảng dạng

vẩy trên mặt sau như đã phân tích ở phần trên.

Có thể thấy rằng nếu như mòn trên mặt trước và sau phát triển theo cơ chế khuếch tán, suy yếu pha thứ hai dẫn đến bóc tách các hạt CBN như các nghiên cứu mới đây thì tuổi bền của mảnh dao CBN có thể sẽ cao hơn nhiều lần so với thực tế. Hiện tượng bong từng mảng vật liệu dụng cụ trên mặt trước, tạo thành dạng vẩy và bong từng mảng vật liệu dụng cụ trên mặt sau là nguyên nhân cơ bản làm rút ngắn tuổi bền

của dụng cụ. Các cơ chế mòn này có thể liên quan đến nhiệt, số chu kỳ cào xước của hạt cứng trong vật liệu gia công và dính trên bề mặt tiếp xúc của mặt trước và mặt sau cũng như kết hợp với tác dụng ôxi hoá của ôxi từ môi trường.

Kết luận

Các kết quả của nghiên cứu cho thấy khi tiện tinh thép X12M bằng dao phủ CBN

mòn mặt trước và mặt sau là hai dạng mòn chủ yếu. Trong giai đoạn đầu, cơ chế mòn mặt trước chủ yếu là biến dạng dẻo do tác dụng cào xước của các hạt cứng trong thép

và sự tách ra khỏi bề mặt của các hạt CBN. Cơ chế mòn mặt sau là quá trình bóc tách

của các hạt CBN do pha thứ hai của vật liệu dụng cụ bị yếu đi khi tương tác với vật

liệu gia công. Trong giai đoạn sau, cơ chế mòn mặt trước là do mỏi dính với sự bóc tách của từng mảng vật liệu trên mặt trước. Cơ chế mòn mặt sau có thể liên quan đến

nhiệt, số chu kỳ cào xước của hạt cứng và dính kết hợp với tác dụng ôxi hoá của ôxi từ môi trường tạo nên các mảng dạng vẩy và bong ra khỏi mặt sau.

4.5.2.2 Xây dựng mô hình hồi quy mô tả mòn dụng cụ

Tiêu chuẩn để đánh giá tuổi thọ dụng cụ cắt rất đa dạng: Dụng cụ cần phải mài

lại hoặc thay thế khi hỏng và không còn khả năng cắt gọt, khi nhiệt cắt tăng cao và tạo

thành hoa lửa, khi quá trình cắt gây ồn lớn hoặc rung động mạnh, khi kích thước hay

độ hoàn thiện của bề mặt gia công thay đổi hoặc khi hình dạng dụng cụ thay đổi một

lượng cụ thể. Thông thường, có thể khảo sát tuổi thọ dụng cụ thông qua thời gian gia

công ứng với một chế độ cắt xác định. Tuy nhiên, nếu chế độ cắt thay đổi, việc đánh

giá bằng chỉ tiêu thời gian gia công trở nên thiếu chính xác vì không phản ánh đúng

thực chất hiệu quả làm việc của dao. Trong trường hợp này, tuổi thọ dụng cụ cần được

đánh giá qua các chỉ tiêu khác như khối lượng vật liệu cắt được hoặc độ mòn dụng cụ

tương ứng với yêu cầu đảm bảo chất lượng bề mặt gia công. Với quá trình gia công

tinh có lượng dư nhỏ như tiện cứng chính xác bằng dụng cụ phủ CBN, khối lượng vật

liệu cắt đi không ý nghĩa bằng diện tích bề mặt được gia công. Vì vậy, trong nghiên

cứu này tuổi thọ dụng cụ được khảo sát thông qua chỉ tiêu chiều cao vùng mòn mặt sau (hs) trên diện tích gia công Sc = 580464,17 mm2 đảm bảo đạt nhám bề mặt theo yêu cầu.

Kết quả đo chiều cao vùng mòn mặt sau (hs) trên diện tích gia công Sc tương

ứng với các chế độ cắt tại các điểm thí nghiệm theo quy hoạch như

Hình 4.7: Chiều cao mòn dụng cụ thí nghiệm số 4

Bảng 4.7. Kết quả đo chiều cao vùng mòn mặt sau (hs)

Số TT hs (μm)

120

182

130

160

110

193

126

197 147

210

180

Số TT

165

167

158

163

157

150

hs (μm)

Dựa trên các số liệu đo được từ các thí nghiệm theo quy hoạch ta nhập các thông

số thực nghiệm vào Minitab.

Bảng 4.8. Nhập kết quả đo chiều cao mòn mặt sau (hs)vào phần mềm Minitab

Dựa vào Minitab, xác định các hệ số của phương trình hồi quy là:

Ta nhận thấy các hệ số có xác suất rất (p) rất nhỏ so với mức ý nghĩa α. Vì vậy có

thể kết luận, các hệ số của mô hình hồi quy này là có ý nghĩa thống kê.

Kết quả phân tích phương sai cho mô hình hồi quy đã dựng (Lack – of – Fit) có

giá trị (p) lớn hơn nhiều so với mức ý nghĩa α. Điều này nghĩa là dạng mô hình rất

khớp với dữ liệu. Các thành phần riêng rẽ của mô hình hồi quy (Linear, Square ,

Interaction ). Ta thấy các giá trị (p) của các thành phần này đều rất nhỏ. Nghĩa là sự có

mặt của từng thành phần này đều có ý nghĩa cao trong mô hình hồi quy.

1 +

437X2

Ta được phương trình hồi quy độ mòn dụng cụ với biến mã hóa là: Y = 8879 - 1697 X1 - 68 X2 + 429 X3 – 451X1X3 - 119 X2 X3 - 746 X2 2+ 224X2

Vậy phương trình hồi quy độ mòn dụng cụ là: hs = 8879 - 1697Vc - 68t + 429S – 451Vc.S - 119t.S - 746Vc2

+ 437t2+ 224S2

Từ phương trình hồi quy sử dụng phần mềm Minitab ta vẽ được đồ thị của nó

như sau:

Hình 4.8. Mặt hồi qui và đồ thị đường mức của diện tích gia công Sc theo các thông số chế độ cắt: vận tốc và chiều sâu cắt (a); vận tốc cắt và lượng chạy dao (b), chiều sâu cắt và lượng chạy dao (c).

Xác định thông số tối ưu cho chiều cao mòn mặt sau hs

Hình 4.9. Đồ thị tối ưu cho chiều cao mòn mặt sau hs

Như vậy sẽ chọn thông số tối ưu cho chiều cao mòn mặt sau hs = 156.8079 μm với:

+Vận tốc cắt VC = 147,0606 m/ph

+ Chiều sâu cắt t = 0,1125 mm

+ Lượng chạy dao S = 0,080 mm/ph

Đồ thị cho thấy mức độ tương hợp của mô hình hồi quy với hệ thống thực nghiệm là rất cao khi các giá trị chiều cao mòn hs tại các điểm thí nghiệm là gần như trùng khít nhau.

Từ phương trình hồi quy và đồ thị cho thấy: Trong vùng khảo sát:

- Tuổi bền dụng cụ giảm khi tăng vận tốc cắt, chiều sâu cắt và lượng chạy dao.

- Vận tốc cắt V có ảnh hưởng lớn nhất tới tuổi bền dụng cụ.

- Việc tăng lượng chạy dao ít có ảnh hưởng tới tuổi bền dụng cụ. Thậm chí ứng với chiều sâu cắt t không thay đổi (t=0,12mm), việc tăng lượng chạy dao làm tăng tuổi bền dụng cụ. Vì vậy trong phạm vi lượng chạy dao S = 0,06 ÷ 0,1, có thể chọn lượng chạy dao lớn để tăng hiệu quả quá trình gia công.

4.5.2.3 Tối ưu hóa đa mục tiêu

Dựa trên các số liệu đo được từ các thí nghiệm theo quy hoạch ta nhập các thông

số thực nghiệm vào Minitab.

Bảng 4.9. Nhập kết quả đo chiều cao mòn mặt sau (hs) và độ nhám bề mặt

Ra vào phần mềm Minitab

Đồ thị tối ưu với hàm mục tiêu là chỉ tiêu độ nhám bề mặt và độ mòn được trình bày

trên hình 5.13

Hình 4.10 Đồ thị tối ưu với hàm mục tiêu (hs) và Ra

Căn cứ các kết quả khảo sát, ta có thể chọn khoảng chế độ cắt thỏa mãn hài hòa cả 2 lợi ích: nhám bề mặt và độ mòn dụng cụ. Quan sát đồ thị trên hình 5.13, ta thấy có thể lựa chọn các thông số cắt để đồng thời đạt được chỉ tiêu về nhám bề mặt và năng suât cắt. Khi đó, sẽ chọn thông số công nghệ tối ưu như sau

+Vận tốc cắt VC = 130,5353 m/ph

+ Chiều sâu cắt t = 0,0803 mm

+ Lượng chạy dao S = 0,1 mm/ph

Với thông số cắt như trên sẽ đạt độ nhám bề mặt và độ mòn như sau:

Ra = 0,6023 μm

hs = 120,3952 μm

Kết luận chương IV

- Quá trình tối ưu hóa chế độ cắt khi tiện thép X12M qua tôi bằng dụng

cụ CBN đã xác định được bộ tối ưu và giải pháp tối ưu thỏa hiệp gần với giải

pháp lý tưởng nhất, cung cấp được một khối lượng lớn thông tin cho việc ra

quyết định khi chọn lựa các thông số gia công.

- Các giải pháp tối ưu tìm được đáp ứng được sự cân bằng giữa các chỉ

tiêu đối lập về chất lượng bề mặt gia công và tuổi bền dụng cụ.

- Các hàm mục tiêu sử dụng trong quá trình tối ưu được xây dựng bằng

phương pháp phân tích hồi quy thực nghiệm thỏa mãn các tiêu chuẩn thống kê.

Sau khi xác định được tập hợp các giải pháp tối ưu.

- Các kết quả nhận được cho thấy vận tốc cắt có ảnh hưởng quyết định

đến trạng thái tối ưu của các phương án gia công trong miền khảo sát.

- Các giải pháp tối ưu tìm được trong vùng khảo sát với vận tốc cắt v=120-

180(m/ph), lượng chạy dao s= 0.06 – 0.1(mm/vòng), chiều sâu cắt t=0.06-

0.12(mm) cho thấy giá trị nhám bề mặt Ra giảm khi diện tích bề mặt gia công

Sc giảm. Tốc độ giảm của nhám về mặt và diện tích gia công gần như tỉ lệ

thuận. Giải pháp tối ưu thỏa hiệp gần với giải pháp lý tưởng nhất tương ứng với

vận tốc cắt v=130,5353m/ph, lượng chạy dao s=0,0803mm/v, chiều sâu cắt

t=0,1mm. Chiều cao mòn hs tại đây đạt được là hs =120,3952 μm, nhám bề mặt

đạt được là Ra= 0,6023μm.

PHẦN KẾT LUẬN CHUNG

VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO CỦA ĐỀ TÀI

1. Kết luận chung

Với nội dung “Xây dựng mô hình dự đoán nhám bề mặt và mòn dụng cụ khi

tiện cứng thép X12M bằng dụng cụ cắt CBN” trong vùng khảo sát với vận tốc cắt

v=120-180(m/ph), lượng chạy dao s= 0.06 – 0.1(mm/vòng), chiều sâu cắt t=0.06-

0.12(mm) đề tài đã giải quyết được các vấn đề sau:

- Đề tài đã khảo sát được chất lượng bề mặt khi tiện tinh thép X12M qua tôi

bằng dao gắn mảnh CBN thông qua các chỉ tiêu về nhám bề mặt, độ mòn dao.

- Thông qua giá trị thực nghiệm xây dựng được trường nhám bề mặt, biểu

độ mòn.

- Mòn dụng cụ CBN được gây ra bởi nhiều cơ chế kết hợp như dính, mài mòn,

khuếch tán, tương tác hóa học và phá hủy vì nhiệt. Chế độ cắt có ảnh hưởng lớn tới

mòn và cơ chế mòn dụng cụ CBN.

2. Hướng nghiên cứu trong tương lai

Kết quả của đề tài mới chỉ dừng lại ở khảo sát chất lượng bề mặt gia công của

mỗi thép X12M. Do vậy việc đánh giá chất lượng bề mặt của thép hợp kim chỉ mang

tính chất tương đối. Vì vậy cần phải khảo sát thêm một số thép hợp kim khác từ đó

đưa ra phương pháp gia công tối ưu cho thép hợp kim bằng dao CBN.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

TIẾNG VIỆT

[1] Nguyễn Bốn (2001), Phương pháp tính truyền nhiệt, Nxb Đà Nẵng.

[2] Đào Cán (1959), Nguyên lý cắt kim loại, Nxb Giáo dục, Hà Nội.

[3] Nguyễn Cảnh (2004), Quy hoạch thực nghiệm, Nxb Đại học Quốc gia TP.

Hồ Chí Minh.

[4] Nguyễn Duy, Trần Sỹ Túy, Trịnh Văn Tự (1977), Nguyên lý cắt kim loại.

Nxb Đại học và Trung học chuyên nghiệp, Hà Nội.

[5] Bành Tiến Long, Trần Thế Lục, Trần Sỹ Túy (2001), Nguyên lý gia công

vật liệu, Nxb Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội.

[6] Nguyễn Thị Quốc Dung – Luận án tiến sĩ kĩ thật nghiên cứu quá trình tiện

thép hợp kim qua tôi bằng dao PCBN

[7] Cơ sở lý thuyết quy hoạch thực nghiệm và ứng dụng trong kỹ thuật nông

nghiệp- Phạm Văn Lang, Bạch Quốc Khang;

[8] Bùi Minh Trí (2005), Xác xuất thống kê và Quy hoạch thực nghiệm, Nxb

Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội.

[9] Nguyễn Minh Tuyển (2005), Quy hoạch thực nghiệm, Nxb Khoa học và Kỹ

thuật, Hà Nội.

TIẾNG ANH

[10] König W., Klinger M., Link R. (1990), “Machining Hard Materials with

Geometrically Defined Cutting Edges-Field of Applications and

Limitations”, Annals of the CIRP, 39, pp. 61-64.

[11] Liu X. L., Wen D. H., Li Z. J., Xiao L., Yan F. G. (2002), “Experimental

study on hardturning hardened GCr15 steel with PCBN tool”, Journal of

Materials Processing Technology, 129, pp. 217-221.

[12] Rech J., Moisan A. (2003), “Surface integrity in finish hard turning of case-

hardened steels”, International Journal of Machine Tools & Manufacture, 43,

pp. 543-550. [58] Liu X. L., Wen D. H., Li Z. J., Xiao L., Yan F. G. (2002),

“Experimental study on hardturning hardened GCr15 steel with PCBN tool”,

Journal of Materials Processing Technology, 129, pp. 217-221.

[13] Schwach D. W., Guo Y. B. (2005), “Feasibility of producing optimal surface

integrity by process design in hard turning”, Materials Science and

Engineering A, 395, pp. 116-123.

[14] Viktoria Bana (2006), Manufacturing of high preciseion bores, Doctoral

thesis 2006, Delft University of Technology, Holand.

[15] König W., Berktold A., Koch K. F. (1993), “ Turning versus Grinding - A

Comparison of Surface Integrity Aspects and Attainable Accuracies”,

Annals of the CIRP, 42(1), pp. 39-43.

[16] Bossom P. K. (1990), “Finish machining of hard ferrous workpieces”,

Industrial Diamond Review, pp. 228-232.

[17] Bruni C., Forcellese A., Gabrielli F., Simoncini M. (2008), “Hard turning of

an alloy steel on a machine tool with a polymer concrete bed”, Journal of

Materials Processing Technology, 202(1-3), pp. 493-499.

[18] Poulachon G., Bandyopadhyay B. P., Jawahir I. S., Pheulpin S., Seguin E.

(2004), “Wear behaviour of CBN tools while turning various hardened

steels”, Wear, 256, pp. 302-310.

[19] Diniz A. E., Ferreira J. R., Filho F. T. (2003), “Influence of Refrigeration/

Lubrication Condition on SAE 52100 Hardened Steel Turning at Several

Cutting Speeds”,

International Journal of Machine Tools and

Manufacturing, 43, pp. 317-326.

[20] Gavrichev K. S., Solozhenkn V. L., Gorbunov V. E., Golushina L. N., Totrova

G. A. (1993), "Low-temperature heat capacity and thermodynamic properties

of four boron nitride modification", Thermochimica Acta, 217, pp. 77-89.

[21] Laurence Vel., Gerard Demazeau, Jean Etourneau (1991), “Cubic boron

nitride: synthesis, physicochemical properties and applications”, Materials

Science and Engineering B, 10(2), pp. 149-164.

[22] Brown R. H. (1976), “A Double shear-pin quick-stop device for very rapid

disengagement of a cutting tool”, International Journal of Machine Tool

Design and Research, 16(2), pp. 115-121.

[24] Chou Y. K., Huang Y., Liang S. Y. (2006), "CBN tool wear in hard turning:

a survey on research progresses”, The International Journal of Advanced

Manufacturing Technology, 35(5-6), pp. 443-453.

[25] Chen W. (2000), “Cutting forces and surface finish when machining medium

hardness steel using CBN tools”, International Journal of Machine Tools &

[26] Chou Y. K., Evans C. J., Barash M. M. (2002), “Experimental investigation

on CBN turning of hardened AISI 52100 steel”, Journal of Materials

Processing Technology ,124(3), pp. 274-283.nufacture, 40, pp. 455-466.

[27] Eda H., Kishi K., Hashimoto H. (1980), “Wear resistance and cutting ability

of a newly developed cutting tool”, Procedings of an international

conference on cutting tool materials, Kentucky, USA: American Society for

Metals, Ft. Mitchell, pp. 265-280.

[28] Ellis J., Kirk R., Barrow G. (1969), “The development of a quick-stop device

for metal cutting research”, International Journal of Machine Tool Design

and Research, 9(3), pp. 321-339.

[29] Farhat Z. N. (2003), “Wear mechaniam of CBN cutting tool during high-

speed machining of mold steel”, Materials Science and Engineering

A,361(1) , pp. 100-110.

[30] Lo Casto S., Lo Valvo E., Micari F. (1989), “Measurement of temperature

distribution within tool in metal cutting. Experimental tests and numerical

analysis”, Journal of Mechanical Working Technology, 20, pp. 35-46.

[31] Luo S. Y., Liao Y. S., Tsai Y. Y. (1999), “Wear characteristics in turning

high hardness alloy steel by ceramic and CBN tools”, Journal of Material

Processing Technology, 88, pp. 114-121.

[32] Majumdar P., Jayaramachandran R., Ganesan S. (2005), “Finite element

analysis of temperature rise in metal cutting processes”, Applied Thermal

Engineering, 25, pp. 2152-2168.

[33] Maria João Alves, Marla Almeida (2007), “A multiobjective Tchebycheff

based genetic algorithm for the multidimensional knapsack problem”,

Computers & Operations Research, 34, pp. 3458 - 3470.

[34] Matsumoto Y., Hashimoto F., Lahoti G. (1999), “Surface Integrity Generated

by Precision Hard Turning”, Annals of the CIRP, 48(1), pp. 59-62.

[35] Mitsuo Gen, Cheng Runwei (2000), Genetic Algorithms and Engineering

Optimization, John & Sons Inc Publisher, USA.

[66] Nakayama K., Arai M., Kanda T. (1988), “Machining characteristics of hard

materials”, Annals of the CIRP, 37, pp. 89-92.

[37] Narutaki N., Yamane Y. (1979), “Tool wear and cutting temperature of CBN

tools in machining of hardened steels”, Annals of the CIRP, 28, pp. 23-28.

[38] Özel T. (2003), “Modeling of hard part machining: Effect of insert edge

preparation in CBN cutting tools”, Journal of Materials Processing

Technology ,141, pp. 284-293.

[39] Özel T., Yiğit Karpat (2005), “Predictive modeling of surface roughness and

tool wear in hard turning using regression and neural networks”,

International Journal of Machine Tools & Manufacture, 45, pp. 467-479.

[40] Özel T., Yiğit Karpat (2007), “Multi-objective optimization for turning

processes using neural network modeling and dynamic-neighborhood

particle swarm optimization”, The International Journal of Advanced

Manufacturing Technology, DOI, 35, pp. 234-247.

[41] Özel T., Yiğit Karpat (2007), “3-D FEA of hard turning: investigation of

PCBN cutting tool micro-geometry effects”, Transactions of NAMRI/SME,

35, pp. 9-16.

[42] Phillip (1971), “Study of the performance characteristics of an explosive

quick-stop device for freezing cutting action”, International Journal of

Machine Tool Design and Research, 11(2), pp. 133-144.

[43] Poulachon G., Moisan A., Jawahir I. S. (2001), “Tool-wear mechanisms in

hard turning with polycrystalline cubic boron nitride tools”, Wear, 250,

pp. 576-586.

[44] Ramón Quiza Sardiňas, Pedro Reis, J Paulo Davim. (2006), “Multi-

objective optimization of cutting parameters for drilling laminate composite

materials by using genetic algorithms”, Composites Science and

Technology, 66, pp. 3083-3088.

[45] Dereli D., Filiz I. H., Bayakosoglu A. (2001), “Optimizing cutting parameters

in process planning of prismatic parts by using genetic algorithms”,

International Journal of Production Research, 39(15), pp. 3303-3328.

[46] Trent E.M.,Paul K.Wright(2000), Metalcutting, Butter Worth-Heinemann,

New Delhi, India.

[47] Shaw MC.,Vyas A.(1998),”The mechanisms of Chip formation with Hard

turning Steel”,Annals of the CIRP,47(1),pp.77-82.

PHỤ LỤC

Kết quả đo độ nhám Ra cho 17 thí nghiệm

Thông số nhám Ra (Rz) [µm]

Mảnh dao Vận tốc cắt (m/ph) Chiều sâu cắt t (mm) Diện tích gia công (S) (mm2) Lần đo 3 Lượng chạy dao s (mm/vg) Đường kính phôi d (mm) Số lần cắt (n) Chiều dài cắt theo chu vi (L) (mm) Lần đo 1 Lần đo 2 Trung bình

Chiều dài cắt dọc trục l (mm) 250 Thời gian gia công t (ph) 6.87 120 0.06 0.06 63 1 824250.00 49455 0.51 0.32 0.49 0.44

120 0.06 0.06 62.88 2 250 822680.00 49360.8 6.86 0.31 0.35 0.24 0.30

120 0.06 0.06 62.76 3 250 821110.00 49266.6 6.84 0.45 0.43 0.33 0.40

120 0.06 0.06 62.64 4 250 819540.00 49172.4 6.83 0.51 0.58 0.49 0.53

120 0.06 0.06 62.52 5 250 817970.00 49078.2 6.82 0.52 0.6 0.54 0.55

120 0.06 0.06 62.4 6 250 816400.00 48984 6.80 0.48 0.56 0.52 0.52

120 0.06 0.06 62.28 7 250 814830.00 48889.8 6.79 0.42 0.81 0.7 0.64 1

120 0.06 0.06 62.16 8 250 813260.00 48795.6 6.78 0.29 0.89 0.6 0.59

120 0.06 0.06 62.04 9 250 811690.00 48701.4 6.76 0.3 1.29 0.38 0.66

120 0.06 0.06 61.92 10 250 810120.00 48607.2 6.75 0.44 0.48 0.57 0.50

120 0.06 0.06 61.8 11 250 808550.00 48513 6.74 0.56 0.54 0.47 0.52

694002.80 806200.23 41640.168 48372.014 5.78 0.77 0.8 5.57 0.465 0.635 0.66 0.499 0.74 0.533 120 0.06 0.06 61.68 12 215

824250.00 49455 4.58 0.28 0.57 0.45 180 0.06 0.06 63 1 250 0.43

180 0.06 0.06 62.88 2 250 822680.00 49360.8 4.57 0.35 0.59 0.5 0.48

180 0.06 0.06 62.76 3 250 821110.00 49266.6 4.56 0.38 0.4 0.44 0.41

180 0.06 0.06 62.64 4 250 819540.00 49172.4 4.55 0.47 0.51 0.41 0.46

180 0.06 0.06 62.52 5 250 817970.00 49078.2 4.54 0.48 0.49 0.56 0.51

180 0.06 0.06 62.4 6 250 816400.00 48984 4.54 0.47 0.53 0.54 0.51

2 180 0.06 0.06 62.28 7 250 814830.00 48889.8 4.53 0.44 0.5 0.55 0.50

180 0.06 0.06 62.16 8 250 813260.00 48795.6 4.52 0.31 0.41 0.55 0.42

180 0.06 0.06 62.04 9 250 811690.00 48701.4 4.51 0.47 0.73 0.38 0.53

180 0.06 0.06 61.92 10 250 810120.00 48607.2 4.50 0.64 0.65 0.61 0.63

180 0.06 0.06 61.8 11 250 808550.00 48513 4.49 0.78 0.79 0.71 0.76

180 0.06 0.06 61.68 12 215 694002.80 41640.168 3.86 0.72 0.86 0.8 0.79

806200.23 48372.014 3.72 0.482 0.585 0.541 0.536

120 0.12 0.06 63 1 250 824250.00 49455 6.87 0.27 0.49 0.57 0.44

120 0.12 0.06 62.76 2 250 821110.00 49266.6 6.84 0.4 0.32 0.38 0.37

120 0.12 0.06 62.52 3 250 817970.00 49078.2 6.82 0.31 0.36 0.33 0.33

120 0.12 0.06 62.28 4 250 814830.00 48889.8 6.79 0.39 0.39 0.39 0.39

120 0.12 0.06 62.04 5 250 811690.00 48701.4 6.76 0.41 0.42 0.43 0.42

3 120 0.12 0.06 61.8 6 250 808550.00 48513 6.74 0.32 0.48 0.4 0.40

120 0.12 0.06 61.56 7 250 805410.00 48324.6 6.71 0.41 0.45 0.37 0.41

120 0.12 0.06 61.32 8 250 802270.00 48136.2 6.69 0.39 0.37 0.47 0.41

120 0.12 0.06 61.08 9 250 799130.00 47947.8 6.66 0.58 0.45 0.42 0.48

120 0.12 0.06 60.84 10 250 795990.00 47759.4 6.63 0.51 0.55 0.57 0.54

120 0.12 0.06 60.6 11 250 792850.00 47571 6.61 0.65 0.62 0.6 0.62

120 0.12 0.06 60.36 12 247.04 780352.88 46821.173 6.50 0.72 0.7 0.78 0.73

806200.24 48372.014 5.58 0.446 0.466 0.475 0.463

824250.00 49455 4.58 0.24 0.27 0.51 180 0.12 0.06 63 1 250 0.34

180 0.12 0.06 62.76 2 250 821110.00 49266.6 4.56 0.48 0.32 0.4 0.40

180 0.12 0.06 62.52 3 250 817970.00 49078.2 4.54 0.48 0.51 0.35 0.45

180 0.12 0.06 62.28 4 250 814830.00 48889.8 4.53 0.56 0.58 0.49 0.54

180 0.12 0.06 62.04 5 250 811690.00 48701.4 4.51 0.52 0.59 0.59 0.57

180 0.12 0.06 61.8 6 250 808550.00 48513 4.49 0.43 0.48 0.58 0.50

4 180 0.12 0.06 61.56 7 250 805410.00 48324.6 4.47 0.44 0.54 0.47 0.48

180 0.12 0.06 61.32 8 250 802270.00 48136.2 4.46 0.45 0.55 0.46 0.49

180 0.12 0.06 61.08 9 250 799130.00 47947.8 4.44 0.51 0.4 0.38 0.43

180 0.12 0.06 60.84 10 250 795990.00 47759.4 4.42 0.61 0.61 0.49 0.57

180 0.12 0.06 60.6 11 250 792850.00 47571 4.40 0.83 0.83 0.66 0.77

60.36 12 247.038 780352.88 46821.173 4.34 0.94 0.93 180 0.12 0.06 0.86 0.91

806200.24 48372.014 3.72 0.540 0.550 0.5375 0.52

120 0.06 0.1 63 1 250 494550.00 49455 4.12 0.5 0.4 0.52 0.47

120 0.06 0.1 62.88 2 250 493608.00 49360.8 4.11 0.65 0.64 0.57 0.62

120 0.06 0.1 62.76 3 250 492666.00 49266.6 4.11 0.74 0.56 0.67 0.66

120 0.06 0.1 62.64 4 250 491724.00 49172.4 4.10 0.52 0.5 0.64 0.55

120 0.06 0.1 62.52 5 250 490782.00 49078.2 4.09 0.54 0.55 0.54 0.54

120 0.06 0.1 62.4 6 250 489840.00 48984 4.08 0.55 0.55 0.58 0.56

5 120 0.06 0.1 62.28 7 250 488898.00 48889.8 4.07 0.62 0.54 0.59 0.58

120 0.06 0.1 62.16 8 250 487956.00 48795.6 4.07 0.45 0.52 0.53 0.50

120 0.06 0.1 62.04 9 250 487014.00 48701.4 4.06 0.47 0.44 0.57 0.49

120 0.06 0.1 61.92 10 250 486072.00 48607.2 4.05 0.49 0.45 0.51 0.48

120 0.06 0.1 61.8 11 250 485130.00 48513 4.04 0.43 0.49 0.46 0.46

120 0.06 0.1 61.68 12 215 416401.68 41640.168 3.47 0.56 0.57 0.55 0.56

483720.14 48372.014 3.34 0.543 0.517 0.561 0.541

180 0.06 0.1 63 1 250 494550.00 49455 2.75 0.21 0.35 0.49 0.35

180 0.06 0.1 62.88 2 250 493608.00 49360.8 2.74 0.42 0.45 0.37 0.41

180 0.06 0.1 62.76 3 250 492666.00 49266.6 2.74 0.47 0.49 0.51 0.49

180 0.06 0.1 62.64 4 250 491724.00 49172.4 2.73 0.65 0.55 0.58 0.59

180 0.06 0.1 62.52 5 250 490782.00 49078.2 2.73 0.5 0.49 0.53 0.51

180 0.06 0.1 62.4 6 250 489840.00 48984 2.72 0.58 0.64 0.49 0.57

6 180 0.06 0.1 62.28 7 250 488898.00 48889.8 2.72 0.51 0.47 0.51 0.50

180 0.06 0.1 62.16 8 250 487956.00 48795.6 2.71 0.42 0.45 0.47 0.45

180 0.06 0.1 62.04 9 250 487014.00 48701.4 2.71 0.44 0.39 0.55 0.46

180 0.06 0.1 61.92 10 250 486072.00 48607.2 2.70 0.41 0.39 0.4 0.40

180 0.06 0.1 61.8 11 250 485130.00 48513 2.70 0.38 0.4 0.44 0.41

180 0.06 0.1 61.68 12 215 416401.68 41640.168 2.31 0.53 0.46 0.4 0.46

483720.14 48372.014 2.23 0.46 0.460 0.478 0.467

120 0.12 0.1 63 1 250 494550.00 49455 4.12 0.4 0.4 0.37 0.39

7 120 0.12 0.1 62.76 2 250 492666.00 49266.6 4.11 0.54 0.54 0.41 0.50

120 0.12 0.1 62.52 3 250 490782.00 49078.2 4.09 0.59 0.64 0.56 0.60

120 0.12 0.1 62.28 4 250 488898.00 48889.8 4.07 0.67 0.66 0.77 0.70

120 0.12 0.1 62.04 5 250 487014.00 48701.4 4.06 0.59 0.64 0.65 0.63

120 0.12 0.1 61.8 6 250 485130.00 48513 4.04 0.54 0.57 0.66 0.59

120 0.12 0.1 61.56 7 250 483246.00 48324.6 4.03 0.49 0.47 0.5 0.49

120 0.12 0.1 61.32 8 250 481362.00 48136.2 4.01 0.46 0.53 0.56 0.52

120 0.12 0.1 61.08 9 250 479478.00 47947.8 4.00 0.49 0.5 0.52 0.50

120 0.12 0.1 60.84 10 250 477594.00 47759.4 3.98 0.49 0.52 0.47 0.49

120 0.12 0.1 60.6 11 250 475710.00 47571 3.96 0.54 0.6 0.48 0.54

60.36 12 247.038 468211.73 46821.173 3.90 0.61 0.61 120 0.12 0.1 0.63 0.62

483720.14 48372.014 3.35 0.534 0.556 0.548 0.540

180 0.12 0.1 63 1 250 494550.00 49455 2.75 0.37 0.41 0.93 0.57

180 0.12 0.1 62.76 2 250 492666.00 49266.6 2.74 0.56 0.44 0.53 0.51

180 0.12 0.1 62.52 3 250 490782.00 49078.2 2.73 0.59 0.63 0.57 0.60

180 0.12 0.1 62.28 4 250 488898.00 48889.8 2.72 0.56 0.63 0.6 0.60

180 0.12 0.1 62.04 5 250 487014.00 48701.4 2.71 0.53 0.58 0.57 0.56

180 0.12 0.1 61.8 6 250 485130.00 48513 2.70 0.52 0.46 0.55 0.51

8 180 0.12 0.1 61.56 7 250 483246.00 48324.6 2.68 0.52 0.57 0.73 0.61

180 0.12 0.1 61.32 8 250 481362.00 48136.2 2.67 0.61 0.65 0.62 0.63

180 0.12 0.1 61.08 9 250 479478.00 47947.8 2.66 0.71 0.67 0.67 0.68

180 0.12 0.1 60.84 10 250 477594.00 47759.4 2.65 0.71 0.73 0.77 0.74

180 0.12 0.1 60.6 11 250 475710.00 47571 2.64 0.73 0.72 0.74 0.73

180 0.12 0.1 0.74 0.77 60.36 12 247.038 468211.73 46821.173 2.60 0.79 0.78

483720.14 48372.014 2.23 0.6 0.605 0.668 0.625

113 0.09 0.08 63 1 250 618187.50 49455 5.47 0.41 0.37 0.44 0.41

113 0.09 0.08 62.82 2 250 616421.25 49313.7 5.46 0.34 0.36 0.45 0.38

113 0.09 0.08 62.64 3 250 614655.00 49172.4 5.44 0.39 0.4 0.57 0.45

113 0.09 0.08 62.46 4 250 612888.75 49031.1 5.42 0.46 0.53 0.94 0.64

113 0.09 0.08 62.28 5 250 611122.50 48889.8 5.41 0.4 0.43 0.39 0.41

113 0.09 0.08 62.1 6 250 609356.25 48748.5 5.39 0.46 0.42 0.4 0.43

9 113 0.09 0.08 61.92 7 250 607590.00 48607.2 5.38 0.45 0.46 0.48 0.46

113 0.09 0.08 61.74 8 250 605823.75 48465.9 5.36 0.48 0.52 0.47 0.49

113 0.09 0.08 61.56 9 250 604057.50 48324.6 5.35 0.55 0.53 0.47 0.52

113 0.09 0.08 61.38 10 250 602291.25 48183.3 5.33 0.47 0.48 0.49 0.48

113 0.09 0.08 61.2 11 250 600525.00 48042 5.31 0.43 0.46 0.47 0.45

113 0.09 0.08 0.47 0.51 61.02 12 230.846 552883.38 44230.67 4.89 0.45 0.6

604650.18 48372.014 4.44 0.440 0.463 0.503 0.469

186 0.09 0.08 63 1 250 618187.50 49455 3.32 0.3 0.23 0.45 0.33

186 0.09 0.08 62.82 2 250 616421.25 49313.7 3.31 0.39 0.38 0.29 0.35

186 0.09 0.08 62.64 3 250 614655.00 49172.4 3.30 0.37 0.39 0.46 0.41

186 0.09 0.08 62.46 4 250 612888.75 49031.1 3.30 0.41 0.4 0.47 0.43 10 186 0.09 0.08 62.28 5 250 611122.50 48889.8 3.29 0.38 0.5 0.5 0.46

186 0.09 0.08 62.1 6 250 609356.25 48748.5 3.28 0.44 0.56 0.49 0.50

186 0.09 0.08 61.92 7 250 607590.00 48607.2 3.27 0.49 0.52 0.58 0.53

186 0.09 0.08 61.74 8 250 605823.75 48465.9 3.26 0.51 0.6 0.52 0.54

61.56 9 604057.50 48324.6 3.25 0.54 0.56 0.08 186 0.09 250 0.53 0.54

61.38 10 602291.25 48183.3 3.24 0.6 0.62 0.08 186 0.09 250 0.56 0.59

61.2 11 600525.00 48042 3.23 0.63 0.67 0.08 186 0.09 250 0.66 0.65

61.02 12 230.846 552883.38 44230.67 2.97 0.71 0.71 0.08 186 0.09 0.69 0.70

604650.18 48372.014 2.70 0.480 0.511 0.516 0.503

0.08 63 1 150 0.053 250 618187.50 49455 4.12 0.97 0.91 0.83 0.90

0.08 62.894 2 150 0.053 250 617147.38 49371.79 4.11 0.83 0.9 0.97 0.90

0.08 62.788 3 150 0.053 250 616107.25 49288.58 4.11 0.96 0.94 0.88 0.93

0.08 62.682 4 150 0.053 250 615067.13 49205.37 4.10 0.91 0.92 1.04 0.96

0.08 62.576 5 150 0.053 250 614027.00 49122.16 4.09 0.83 0.9 0.92 0.88

0.08 62.47 6 150 0.053 250 612986.88 49038.95 4.09 0.89 0.89 0.84 0.87

11 0.08 62.364 7 150 0.053 250 611946.75 48955.74 4.08 0.88 0.88 0.98 0.91

0.08 62.258 8 150 0.053 250 610906.63 48872.53 4.07 0.92 0.92 0.98 0.94

0.08 62.152 9 150 0.053 250 609866.50 48789.32 4.07 0.92 0.91 0.95 0.93

0.08 62.046 10 150 0.053 250 608826.38 48706.11 4.06 0.93 0.9 0.93 0.92

0.08 61.94 11 150 0.053 250 607786.25 48622.9 4.05 1.02 1.01 0.92 0.98

61.834 12 211.351 512946.50 41035.72 3.42 1.14 1.12 0.08 150 0.053 1.06 1.11

604650.18 48372.014 3.34 0.933 0.933 0.941 0.935

0.08 63 1 150 0.126 250 618187.50 49455 4.12 0.59 0.73 0.6 0.64

0.08 62.748 2 150 0.126 250 615714.75 49257.18 4.10 0.59 0.65 0.76 0.67

0.08 62.496 3 150 0.126 250 613242.00 49059.36 4.09 0.49 0.6 0.62 0.57

0.08 62.244 4 150 0.126 250 610769.25 48861.54 4.07 0.46 0.48 0.52 0.49

0.08 61.992 5 150 0.126 250 608296.50 48663.72 4.06 0.46 0.47 0.48 0.47

0.08 61.74 6 150 0.126 250 605823.75 48465.9 4.04 0.45 0.44 0.52 0.47

12 0.08 61.488 7 150 0.126 250 603351.00 48268.08 4.02 0.36 0.41 0.5 0.42

0.08 61.236 8 150 0.126 250 600878.25 48070.26 4.01 0.4 0.36 0.35 0.37

0.08 60.984 9 150 0.126 250 598405.50 47872.44 3.99 0.52 0.47 0.48 0.49

0.08 60.732 10 150 0.126 250 595932.75 47674.62 3.97 0.65 0.51 0.56 0.57

0.08 60.48 11 150 0.126 250 593460.00 47476.8 3.96 0.71 0.6 0.55 0.62

0.08 150 0.126 0.7 0.68 0.70 60.228 12 250.319 591740.88 47339.27 3.94 0.72

604650.18 48372.014 3.35 0.533 0.535 0.552 0.540

63 0.056 1 150 0.09 250 883125.00 49455 5.89 0.35 0.4 0.65 0.47

0.056 62.82 2 150 0.09 250 880601.79 49313.7 5.87 0.3 0.43 0.49 0.41

0.056 62.64 3 150 0.09 250 878078.57 49172.4 5.85 0.44 0.43 0.41 0.43

0.056 62.46 4 150 0.09 250 875555.36 49031.1 5.84 0.59 0.6 0.57 0.59

0.056 62.28 5 150 0.09 250 873032.14 48889.8 5.82 0.41 0.52 0.59 0.51

0.056 62.1 6 150 0.09 250 870508.93 48748.5 5.80 0.39 0.46 0.39 0.41

13 0.056 61.92 7 150 0.09 250 867985.71 48607.2 5.79 0.46 0.45 0.51 0.47

0.056 61.74 8 150 0.09 250 865462.50 48465.9 5.77 0.54 0.49 0.51 0.51

0.056 61.56 9 150 0.09 250 862939.29 48324.6 5.75 0.6 0.61 0.56 0.59

0.056 61.38 10 150 0.09 250 860416.07 48183.3 5.74 0.55 0.72 0.67 0.65

0.056 61.2 11 150 0.09 250 857892.86 48042 5.72 0.47 0.55 0.58 0.53

150 0.09 0.42 0.39 0.056 61.02 12 230.846 789833.39 44230.67 5.27 0.36 0.4

863785.97 48372.014 4.78 0.455 0.505 0.529 0.463

150 0.09 0.104 63 1 250 475528.85 49455 3.17 0.99 0.98 0.72 0.90

150 0.09 0.104 62.82 2 250 474170.19 49313.7 3.16 0.82 0.83 1.03 0.89

150 0.09 0.104 62.64 3 250 472811.54 49172.4 3.15 0.76 0.71 0.81 0.76

150 0.09 0.104 62.46 4 250 471452.88 49031.1 3.14 0.69 0.68 0.65 0.67

150 0.09 0.104 62.28 5 250 470094.23 48889.8 3.13 0.59 0.6 0.76 0.65

150 0.09 0.104 62.1 6 250 468735.58 48748.5 3.12 0.65 0.65 0.61 0.64

14 150 0.09 0.104 61.92 7 250 467376.92 48607.2 3.12 0.62 0.61 0.6 0.61

150 0.09 0.104 61.74 8 250 466018.27 48465.9 3.11 0.65 0.63 0.68 0.65

150 0.09 0.104 61.56 9 250 464659.62 48324.6 3.10 0.72 0.72 0.68 0.71

150 0.09 0.104 61.38 10 250 463300.96 48183.3 3.09 0.82 0.92 0.78 0.84

150 0.09 0.104 61.2 11 250 461942.31 48042 3.08 0.8 0.78 0.81 0.80

0.104 61.02 12 230.846 425294.90 44230.67 2.84 0.82 0.84 150 0.09 0.81 0.82

465115.52 48372.014 2.57 0.744 0.745 0.745 0.745

150 0.09 0.08 63 1 250 618187.50 49455 4.12 0.58 0.78 0.66 0.67

150 0.09 0.08 62.82 2 250 616421.25 49313.7 4.11 0.55 0.66 0.63 0.61

150 0.09 0.08 62.64 3 250 614655.00 49172.4 4.10 0.47 0.5 0.64 0.54

150 0.09 0.08 62.46 4 250 612888.75 49031.1 4.09 0.58 0.56 0.52 0.55

150 0.09 0.08 62.28 5 250 611122.50 48889.8 4.07 0.62 0.63 0.7 0.65

150 0.09 0.08 62.1 6 250 609356.25 48748.5 4.06 0.6 0.61 0.66 0.62

15 150 0.09 0.08 61.92 7 250 607590.00 48607.2 4.05 0.68 0.68 0.65 0.67

150 0.09 0.08 61.74 8 250 605823.75 48465.9 4.04 0.82 0.75 0.76 0.78

150 0.09 0.08 61.56 9 250 604057.50 48324.6 4.03 0.89 0.9 0.87 0.89

150 0.09 0.08 61.38 10 250 602291.25 48183.3 4.02 0.86 0.88 0.96 0.90

150 0.09 0.08 61.2 11 250 600525.00 48042 4.00 0.81 0.87 0.85 0.84

150 0.09 0.08 0.79 0.76 61.02 12 230.846 552883.41 44230.673 3.69 0.75 0.75

604650.18 48372.014 3.35 0.684 0.714 0.724 0.708

150 0.09 0.08 63 1 250 618187.50 49455 4.12 0.67 0.63 0.79 0.70

150 0.09 0.08 62.82 2 250 616421.25 49313.7 4.11 0.83 0.72 0.75 0.77

150 0.09 0.08 62.64 3 250 614655.00 49172.4 4.10 0.79 0.84 0.85 0.83

150 0.09 0.08 62.46 4 250 612888.75 49031.1 4.09 0.72 0.76 0.86 0.78

150 0.09 0.08 62.28 5 250 611122.50 48889.8 4.07 0.69 0.74 0.72 0.72

150 0.09 0.08 62.1 6 250 609356.25 48748.5 4.06 0.71 0.75 0.73 0.73

16 150 0.09 0.08 61.92 7 250 607590.00 48607.2 4.05 0.76 0.76 0.7 0.74

150 0.09 0.08 61.74 8 250 605823.75 48465.9 4.04 0.78 0.8 0.82 0.80

150 0.09 0.08 61.56 9 250 604057.50 48324.6 4.03 0.78 0.83 0.81 0.81

150 0.09 0.08 61.38 10 250 602291.25 48183.3 4.02 0.8 0.77 0.79 0.79

150 0.09 0.08 61.2 11 250 600525.00 48042 4.00 0.83 0.84 0.84 0.84

150 0.09 0.08 0.83 0.81 61.02 12 230.846 552883.43 44230.675 3.69 0.8 0.81

604650.18 48372.015 3.35 0.763 0.770 0.791 0.775

150 0.09 0.08 63 1 250 618187.50 49455 4.12 0.68 0.61 0.8 0.70

150 0.09 0.08 62.82 2 250 616421.25 49313.7 4.11 0.57 0.64 0.74 0.65

17 150 0.09 0.08 62.64 3 250 614655.00 49172.4 4.10 0.58 0.65 0.66 0.63

150 0.09 0.08 62.46 4 250 612888.75 49031.1 4.09 0.65 0.55 0.63 0.61

150 0.09 0.08 62.28 5 250 611122.50 48889.8 4.07 0.69 0.68 0.67 0.68

150 0.09 0.08 62.1 6 250 609356.25 48748.5 4.06 0.72 0.76 0.7 0.73

150 0.09 0.08 61.92 7 250 607590.00 48607.2 4.05 0.87 0.82 0.89 0.86

150 0.09 0.08 61.74 8 250 605823.75 48465.9 4.04 0.89 0.87 0.88 0.88

150 0.09 0.08 61.56 9 250 604057.50 48324.6 4.03 0.97 0.94 0.93 0.95

150 0.09 0.08 61.38 10 250 602291.25 48183.3 4.02 1.03 1.05 1.03 1.04

150 0.09 0.08 61.2 11 250 600525.00 48042 4.00 1.09 1.03 1.02 1.05

150 0.09 0.08 61.02 12 230.846 552883.41 44230.673 3.69 1.1 1.08 1.06 1.08

604650.18 48372.014 3.35 0.82 0.807 0.834 0.820