Page 99 - Tạp chí Giao thông Vận Tải - Số Tết Dương Lịch

KHOA HỌC CÔNG NGHỆ Tập 64
4
6
Tập
Số 12/2024 (748)
bằng hoặc nhỏ hơn 1 micromet. Quá trình ảnh hưởng của 2. QUÁ TRÌNH MÔ PHỎNG
độ dày phoi tối thiểu đối với độ nhám bề mặt là sự kết hợp 2.1. Vật liệu phôi
của bán kính lưỡi cắt, cấu trúc vi mô của phôi gia công, tốc Vật liệu phôi được chọn là thép hợp kim dụng cụ H13
độ ăn dao trong quá trình gia công và một số thông số thường được sử dụng để chế tạo khuôn dập vì khả năng
công nghệ khác. Khi bước tiến dao cao hơn trên mỗi răng, chống mài mòn cao, cơ tính tốt. Phôi sau gia công được
độ nhám bề mặt sẽ tăng lên. Khi bước tiến dao quá thấp, nhiệt luyện đạt độ cứng 45HRC, độ cứng tầm trung cho
không xảy ra quá trình hình thành phoi, độ nhám bề mặt ứng dụng khuôn. Cấu trúc của loại vật liệu này khá đồng
cũng sẽ tăng lên do xảy ra quá trình chèn, cày tại bề mặt nhất và hạt rất mịn, thích hợp cho quá trình gia công vi mô.
gia công. Bảng 2.1 cho thấy thành phần hóa học của mác thép H13.
Nếu lượng ăn dao trên mỗi răng quá thấp, phoi sẽ Bảng 2.1. Thành phần hóa học của vật liệu thép hợp kim dụng cụ H13
không được hình thành. Trong trường hợp này, cơ chế
chày, chèn ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt. Quá trình đó Mác Thành phần hóa học
làm bề mặt bị rung động, nhiệt cắt và lực cắt tăng cao. Sự thép
không bằng phẳng của bề mặt được tạo ra do biến dạng C Cr Mo V Si Mn P S
dẻo và quá trình hình thành ba via. Hơn nữa, khi chiều dày
phoi nhỏ hơn bán kính lưỡi cắt, độ nhám bề mặt tăng do H13 0,32 - 4,75 - 1,1 - 0,8 - 0,8 - 0,2 - ≤0,03 ≤0,03
1,2
0,5
1,75
1,2
0,45
5,5
phục hồi đàn hồi. Tuy nhiên, độ phục hồi đàn hồi được
xem là phụ thuộc vào kích thước bán kính lưỡi cắt và vật 2.2. Công cụ gia công
liệu phôi. Ngoài ra, độ sắc của bán kính lưỡi cắt cũng ảnh Trong thí nghiệm mô phỏng ở nghiên cứu này, ta sử
hưởng đến độ nhám bề mặt. Lưỡi cắt càng sắc thì bề mặt dụng công cụ gia công vi mô là mũi phay micro có hai me
hoàn thiện càng tốt vì bán kính cạnh càng lớn thì xảy ra cơ cắt, cấu trúc vi hạt cacbua vonfram siêu mịn. Đường kính
chế cày, chèn, đè càng tăng lên. của công cụ là 900 micromet. Mục đích của việc chọn dao
Các tính chất của vật liệu, ví dụ như cấu trúc, độ cứng như vậy nhằm tăng tỉ lệ loại bỏ vật liệu và giảm khả năng
cũng ảnh hưởng đáng kể đến độ nhám bề mặt có thể đạt gãy công cụ đột ngột.
được trong gia công vi mô. Ví dụ, khi gia công một mô hình 2.3. Thiết lập mô hình mô phỏng
vật liệu nhiều pha đồng nhất có độ cứng và độ dẻo khác Trong quá trình gia công vi mô, lực cắt đo được bằng
nhau bao gồm ferit và peclit, các tỷ lệ khác nhau của bán phần mềm Abaqus. Phôi có kích thước (25x150x20)mm.
kính cạnh cắt với kích thước hạt và độ dẻo của các pha Tiến hành gia công các rãnh khô có chiều dài cắt là 5 mm.
khác nhau, quá trình hình thành phoi từ các pha này cũng Các thông số gia công được cho trong Bảng 2.2. Tỷ lệ độ
sẽ khác nhau. Điều này chứng tỏ, để đạt được độ hoàn dày phoi với bán kính lưỡi cắt được sử dụng để nghiên
thiện bề mặt tốt cho quá trình gia công vi mô, vật liệu cứu ảnh hưởng của kích thước. Sau khi gia công, lực cắt
đồng nhất và đẳng hướng là lựa chọn lý tưởng. sẽ được tổng hợp và thể hiện dưới dạng biểu đồ để nhận
Bên cạnh độ hoàn thiện bề mặt, sự hình thành ba via xét so sánh.
là một trong những yếu tố quan trọng khác trong gia công Bảng 2.2. Thông số gia công
vi mô vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến dung sai và kích thước Tỷ lệ độ dày phoi và bán kính dụng cụ 0,2 - 2
hình dáng hình học. Việc khử ba via thông thường không
thể áp dụng trên các thành phần vi mô vì nó sẽ làm hỏng Lượng ăn dao (mm/ph) 12 - 216
kích thước hình dáng hình học của chi tiết. Vì vậy, điều
quan trọng là phải loại bỏ sự hình thành ba via bằng cách Tốc độ quay (v/ph) 30.000
thay đổi các thông số công nghệ để giảm thiểu hoặc phát Chiều sâu cắt (µm) 50
triển công nghệ hậu xử lý để loại bỏ ba via.
Các yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành ba via là tốc
độ cắt, chiều sâu cắt, bán kính cạnh công cụ, lượng ăn dao 3. KẾT QUẢ MÔ PHỎNG VÀ THẢO LUẬN
và vật liệu phôi. Cơ chế hình thành ba via trong gia công Đồ thị của lực cắt được tính toán và thể hiện như một
vi mô đã được xem là bị chi phối bởi sự tương tác giữa bán hàm của tỷ lệ độ dày phoi với bán kính lưỡi cắt. Lượng ăn
kính lưỡi cắt và bước tiến trên mỗi răng. Sự tiến triển của dao và lực cắt tăng lên cùng với sự gia tăng tỷ lệ giữa độ
quá trình mài mòn dụng cụ cũng được xem là một yếu tố dày phoi với bán kính lưỡi cắt hoặc lượng ăn dao trên mỗi
thúc đẩy quá trình hình thành ba via. Điều này là do tỷ lệ răng. Ảnh hưởng của lượng ăn dao đối với lực cắt tương tự
độ dày phoi với bán kính công cụ giảm do bán kính lưỡi như quá trình phay vĩ mô thông thường.
cắt tăng lên khi dụng cụ bị mòn. Tính chất vật liệu cũng Để tính toán lực cắt cụ thể, ta tính bằng cách chia lực
ảnh hưởng đến sự hình thành ba via. Nói chung, vật liệu cắt ban đầu cho diện tích của vùng cắt. Lực cắt cụ thể cao
phôi mềm tạo ba via nhiều hơn. Tuy nhiên, vật liệu cứng sẽ hơn được thể hiện ở đầu dưới của tỷ lệ độ dày phoi và bán
làm quá trình mòn dao xảy ra nhanh hơn, do đó vẫn hình kính lưỡi cắt. Sự gia tăng phi tuyến của lực cắt cụ thể thể
thành ba via. hiện khi lượng ăn dao giảm, đặc biệt khi lượng ăn dao nhỏ

98