CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1. Tình hình nghiên cứu ứng dụng dụng cụ cắt trên thế giới Trong lĩnh vực gia công cơ khí, yêu cầu tăng năng suất, tăng độ chính xác và nâng cao chất lượng bề mặt gia công ngày càng tăng. Nhiều biện pháp đã và đang được thực hiện nhằm đáp ứng nhu cầu này. Một trong những đối tượng được nghiên cứu để giải quyết nhu cầu này là dụng cụ cắt.
Quá trình phát triển của dụng cụ cắt [27, 28]. Từ biểu đồ trên ta thấy, việc gia công chi tiết vào những năm 1900 mất 100 phút thì bây giờ chỉ cần 1 phút (hình 1.1 (a)) và cùng với sự phát triển thì tốc độ gia công cũng tăng theo (hình 1. Đây không phải là sự phóng đại khi nói rằng sự cải tiến vật liệu dụng cụ cắt là một trong những nhân tố góp phần tạo nên một nền công nghiệp hiện đại và hiệu quả. Như Chris Mill, giám đốc dự án phát triển ngành hàng không với Sandvik Coromant, đã lấy công nghiệp hàng không làm ví dụ minh họa.
Để đáp ứng được những yêu cầu sản xuất của công nghiệp hàng không trong 20 năm, năng suất gia công sẽ cần tăng lên ba lần trong khoảng thời gian giữa bây giờ và tiếp theo [30]. Ý định tăng lên ba lần năng suất gia công sẽ kéo theo số lượng máy công cụ tăng lên ba lần, với những phương thức gia công cơ khí vốn có như ngày nay. Điều HVTH: Nguyễn Hải Sơn Trang 1 Luận văn Thạc sĩ GVHD: Trần Doãn Sơn này thì sẽ không hợp lý vì việc tăng số lượng máy công cụ lên đồng nghĩa với việc tăng số lượng nhân viên điều khiển máy lên mức tương tự như vậy. Thật khó để hình dung, với một số lượng phương tiện máy móc ấy cần bố trí số lượng nhân sự có đủ chuyên môn như thế nào để điều khiển máy.
Do đó, muốn năng suất tăng lên thì phải áp dụng những công nghệ tiên tiến mà ở đó cho phép với cùng một lượng nhân viên nhưng có thể giám sát được một khối lượng công việc lớn hơn nhiều. Trong thực tế các nước trên thế giới nói chung và các nước khu vực Đông Nam Á nói riêng, dụng cụ cắt đã có những bước chuyển nhanh hơn điều mà các nhà sản xuất máy công cụ dự tính và đặc biệt là công nghệ chế tạo dụng cụ cắt đã đạt được độ chính xác rất cao. Do vậy những quan niệm trước đây về vai trò của dụng cụ cắt cần được thay đổi. Sự phát triển vượt bậc đó là sự ra đời của các dụng cụ cắt có một lớp phủ, nhiều lớp phủ với độ chính xác của lớp phủ tính bằng đơn vị micromet.
Sự ra đời của loại dụng cụ cắt này đã góp phần đáng kể trong việc nâng cao năng suất cắt gọt, kéo dài được tuổi bền của dao, nâng cao độ chính xác gia công. Ngày nay, dụng cụ cắt có lớp phủ được sử dụng hơn 80% [10, 27] trong gia công cắt gọt trên thế giới. Hiện tại và tương lai thì loại dụng cụ này ngày càng được phát triển và ứng dụng nhiều hơn. Những ứng dụng của dụng cụ phủ ở hiện tại và tương lai [27] HVTH: Nguyễn Hải Sơn Trang 2 Luận văn Thạc sĩ GVHD: Trần Doãn Sơn Theo thông tin được biết trên thế giới hiện đang có rất nhiều hãng nghiên cứu và chế tạo dụng cụ cắt tiên tiến như hãng dụng cụ cắt Sandvik, Diamond Innovations, Precision Dormer, Nachi, Seco, Mitsubishi, Hitachi,.
Nhưng hiện nay trên thế giới có ba nhà cung cấp dụng cụ cắt hàng đầu [40] và những công ty đó là: Diamond Innovations, nhà cung cấp chính trên toàn cầu về vật liệu cắt siêu cứng nitrit-bo lập phương CNB và vật liệu kim cương đa tinh thể PCD (polycrystalline diamond). Precision Dormer, sự kết hợp của hai công ty dụng cụ cắt trong thập niên gần đây đã cho ra mắt dụng cụ cắt năng suất cao trong hai lĩnh vực khoan và cắt ren. Sandvik Coromant, nhà cung cấp dụng cụ cắt kim loại số một trên thế giới. Một số hình ảnh về dụng cụ cắt có lớp phủ [40]: Hình 1.
Dao phay mặt đầu gắn mảnh hợp kim có các lớp phủ khác nhau [40] HVTH: Nguyễn Hải Sơn Trang 3 Luận văn Thạc sĩ GVHD: Trần Doãn Sơn Hình 1. Mũi ta ro có các lớp phủ khác nhau [40] Hình 1. Các loại dụng cụ cắt có lớp phủ [40] HVTH: Nguyễn Hải Sơn Trang 4 Luận văn Thạc sĩ GVHD: Trần Doãn Sơn 1. Tình hình nghiên cứu ứng dụng dụng cụ cắt trong nước Trong những năm gần đây, nền công nghiệp Việt Nam phát triển mạnh đạt được tốc độ tăng trưởng về mặt sản xuất và xuất khẩu.
Sau khi nước ta gia nhập AFTA đầu năm 2005 và đặc biệt chúng ta gia nhập WTO đầu năm 2007 [40]. Khi đó sự cạnh tranh giữa các sản phẩm rất gay gắt. Nền công nghiệp phát triển thì phải đi đôi với thiết bị phải phát triển, với thiết bị ngày càng hiện đại thì dụng cụ cắt đảm bảo cho thiết bị ngày càng được cải tiến để đảm bảo yêu cầu chất lượng chi tiết gia công, năng suất và giá thành sản phẩm. Trong đại hội Đảng toàn quốc lần thứ X.
Chúng ta luôn nhấn mạnh "Công nghiệp và hiện đại hóa", mà trong đó ngành cơ khí giữ vai trò nền tảng [40]. Ngày nay thiết bị sử dụng cho việc gia công cắt gọt phát triển mạnh mẽ, mà cụ thể là thiết bị điều khiển chương trình số. Do thiết bị phát triển kéo theo dụng cụ cắt phát triển. Trong khi đó hiện tại ở Việt Nam chỉ có một vài cơ sở chế tạo dụng cụ cắt như công ty Cổ Phần Dụng Cụ Số 1 và công ty Vạn Xuân, nhưng chỉ dừng lại ở dụng cụ cắt tương đương thép gió, chưa có hợp kim cứng và hợp kim cứng có lớp phủ.
Với việc sử dụng dụng cụ cắt hiện nay ở nước ta, thì chắc chắn rằng sản phẩm của chúng ta khó mà có đủ sức cạnh tranh với sản phẩm của các nước khác như: Trung Quốc, Thái Lan, Malaysia, Đài Loài, Hàn Quốc, Nhật Bản,.Vì hiện nay những thiết bị gia công cắt gọt và dụng cụ cắt có độ cứng cao đều phải nhập khẩu từ nước ngoài. Nước ta chưa chú trọng nhiều đến ngành dụng cụ cắt, vì vậy muốn chế tạo được máy thì phải có dụng cụ gia công cắt gọt tốt. Mặt khác, chúng ta biết đến giá dụng cụ cắt của công ty nước ngoài chế tạo không rẽ. Từ khó khăn ở trên mà nhu cầu cấp thiết bây giờ chúng ta cần phải đẩy mạnh vào việc nghiên cứu đổi mới dụng cụ cắt gọt để đảm bảo yêu cầu gia công.
Đồng thời đẩy mạnh sự cạnh tranh của các sản phẩm trong nước với các nước trong khu vực ASEAN, Trung Quốc,.Nếu như chúng ta không nổ lực phấn đấu nghiên cứu thiết kế chế tạo dụng cụ cắt cho ngành cơ khí thì đất nước chúng ta không thể tiến đến con đường HVTH: Nguyễn Hải Sơn Trang 5 Luận văn Thạc sĩ GVHD: Trần Doãn Sơn "Công nghiệp hóa và hiện đại hóa" được mà đó chỉ là một lời nói suông, không có thực trong hiện tại. Trong điều kiện nền kinh tế hiện nay thì tốc độ tăng trưởng về mặt sản xuất và xuất khẩu trong tất cả các ngành nghề nói chung và ngành cơ khí của chúng ta nói riêng phải phát triển. Như vậy để sản phẩm của chúng ta có đủ sức cạnh tranh trên thương trường quốc tế thì bên cạnh chất lượng mẫu mã chúng ta còn phải có giá thành thấp. Nền công nghiệp phát triển phải đi đôi với thiết bị phát triển.
Và để phát triển thiết bị đòi hỏi sự tiến bộ của nhiều ngành khoa học khác nhau. Trong đó cơ khí chế tạo máy là một ngành mũi nhọn đã được Đảng và Nhà nước ưu tiên phát triển. Vì cơ khí chế tạo máy là ngành có ảnh hưởng lớn trong việc tạo ra các thiết bị. Ngành cơ khí chế tạo có 3 hướng phát triển, đó là: phát triển về máy gia công, phát triển về dụng cụ cắt và phát triển về công nghệ.
Trong đó, việc phát triển về dụng cụ cắt là cấp thiết và thiết thực đối với Việt Nam. Một số hình ảnh dụng cụ cắt [40]: Hình 1. Dao phay ngón HVTH: Nguyễn Hải Sơn Trang 6 Luận văn Thạc sĩ GVHD: Trần Doãn Sơn Hình 1. Dao phay modun Hình 1.
Dao Phay định hình Hình 1. Dao doa Hình 1. Dao phay lăn răng HVTH: Nguyễn Hải Sơn Trang 7 Luận văn Thạc sĩ GVHD: Trần Doãn Sơn Hình 1. Dao phay trụ Hình 1.
Dao phay đĩa Hình 1. Dụng cụ làm ren Những dụng cụ cắt mà ngành cơ khí chúng ta có thể chế tạo được thì rất khó mà có thể cạnh tranh với các nước trên thế giới. Vì vậy yêu cầu cấp thiết là phải tập trung nghiên cứu phát triển dụng cụ cắt nhằm tăng năng suất, chất lượng và hạ giá thành sản phẩm. Tính cấp thiết đề tài Hiện nay, những nghiên cứu khoa học liên quan đến việc xác định các hệ số của vật liệu gia công và dụng cụ cắt là rất ít.
Trên thế giới chỉ có vài đề tài liên quan đến lĩnh vực này. Chủ yếu tập trung nghiên cứu xác định các hệ số của vật liệu thép cacbon dụng cụ, thép gió, hợp kim đúc, hợp kim cứng và gốm sứ [17, 25, 26]. Ở Việt Nam, nghiên cứu vấn đề này còn nhiều mới mẽ. Vì vậy cần phải có nhiều hơn nữa các nghiên cứu khoa học liên quan đến việc xác định các hệ số liên quan giữa vật liệu gia công, dụng cụ cắt có một lớp phủ TiN và tuổi bền dao.
Do đó đề tài “XÁC ĐỊNH CÁC HỆ SỐ TRONG CÔNG THỨC HVTH: Nguyễn Hải Sơn Trang 8 Luận văn Thạc sĩ GVHD: Trần Doãn Sơn TAYLOR KHI GIA CÔNG HỢP KIM MÀU SỬ DỤNG VẬT LIỆU PHỦ TITANIUM” là rất cần thiết nhằm cung cấp sổ tay tra cứu để phục vụ trong sản xuất và phục vụ cho đào tạo. Dụng cụ cắt có lớp phủ Vật liệu dụng cụ cắt được hình thành và phát triển theo nhu cầu phát triển của khoa học kỹ thuật và của sản xuất. Chúng gồm các loại sau: Thép cacbon dụng cụ, thép hợp kim dụng cụ, thép gió, hợp kim cứng, vật liệu sứ, kim cương, nitriítbo lập phương, hợp kim cứng có lớp phủ,. Hiện nay, dụng cụ cắt có lớp phủ được sử dụng rất nhiều trong thực tế sản xuất.
Lịch sử phát triển và sử dụng các loại vật liệu dụng cụ được trình bày trong bảng 1.
