Cacbua xi m?ng có ?? c?ng cao, ch?ng mài mòn t?t, ch?ng ?n mòn và h? s? gi?n n? nhi?t nh?. Nó ???c s? d?ng r?ng r?i trong s?n xu?t khu?n m?u chính xác nh? t?o hình th?y tinh quang h?c, kéo kim lo?i và các b? ph?n ch?ng mài mòn và ch?ng ?n mòn. Khu?n cacbua xi m?ng kh?ng ch? có tu?i th? cao, g?p m??i l?n, th?m chí hàng tr?m l?n so v?i khu?n thép mà còn có ch?t l??ng b? m?t s?n ph?m r?t cao. Th?u kính th?y tinh và các b? ph?n khác c?a quá trình ép phun có th? ?áp ?ng các yêu c?u v? ch?t l??ng b? m?t quang h?c.

Cacbua xi m?ng th??ng là v?t li?u khó ch? t?o máy do kh? n?ng gia c?ng kém. Mài và EDM là hai trong s? các ph??ng pháp gia c?ng ???c s? d?ng ph? bi?n nh?t c?a khu?n d?p cacbua xi m?ng. V?i s? xu?t hi?n c?a CBN, kim c??ng và các d?ng c? siêu c?ng khác, có th? c?t tr?c ti?p cacbua xi m?ng, ?i?u này ngày càng thu hút nhi?u s? chú y. Các h?c gi? n??c ngoài ?? ti?n hành nhi?u nghiên c?u h?n. B. bulla và c?ng s?. Phan tích ?nh h??ng c?a các th?ng s? gia c?ng ??n biên d?ng b? m?t c?a cacbua xi m?ng trong quá trình ti?n kim c??ng. Sau khi có ???c các th?ng s? gia c?ng t?i ?u, ti?p t?c nghiên c?u ?nh h??ng c?a d?ng hình h?c dao ??n ?? nhám b? m?t và ?? mòn c?a dao. N. Suzuki và c?ng s?. Th?c hi?n các thí nghi?m quay rung ??ng hình elip siêu am kim c??ng trên cacbua xi m?ng. Ng??i ta th?y r?ng ch?t l??ng b? m?t c?a ti?n siêu am rung hình elip t?t h?n so v?i ti?n th??ng và ?? mòn c?a dao nh? h?n. Th?ng qua các thí nghi?m, các khu?n h?p kim c?ng nh? l?ng kính vi m? và th?u kính hình c?u v?i ch?t l??ng b? m?t quang h?c c?ng ???c gia c?ng.

?ay là m?t d?u hi?u quan tr?ng ?? ?o l??ng trình ?? s?n xu?t c?a khu?n ?úc qu?c gia ?? s?n xu?t khu?n ?úc cacbua xi m?ng chính xác, ph?c t?p và có tu?i th? cao. C?ng ngh? phay vi m? có ?u ?i?m là hi?u qu? gia c?ng cao, nhi?u lo?i v?t li?u gia c?ng, gia c?ng hình d?ng ph?c t?p ba chi?u, ch?t l??ng b? m?t cao, v.v. Nó r?t thích h?p ?? gia c?ng khu?n vi m? và các b? ph?n vi m? b?ng cacbua xi m?ng và có tri?n v?ng ?ng d?ng r?ng r?i. Trong bài báo này, các d?ng c? tráng kim c??ng ???c s? d?ng ?? phay vi cacbua xi m?ng. L?c c?t, ch?t l??ng b? m?t và ?? mòn c?a d?ng c? ???c phan tích.

Thi?t b? th? nghi?m và l?ch trình th? nghi?m c?a phay vi m? PDC

C?ng c? máy phay vi m? có ?? chính xác cao t? ch? t?o (xem Hình 1) ???c s? d?ng. Máy c?ng c? ???c thi?t k? ??c bi?t ?? phay vi m? các b? ph?n nh? và siêu nh?. Nó bao g?m l?p ?á c?m th?ch, c? c?u c?p li?u, tr?c tuy?n n?i kh?ng khí t?c ?? cao, h? th?ng ?i?u khi?n chuy?n ??ng d?a trên PMAC, v.v. Do ???ng kính c?a dao phay siêu nh?, kh?ng d? dàng ?? ??t ???c cài ??t d?ng c? chính xác. Máy c?ng c? ???c trang b? h? th?ng cài ??t c?ng c? kính hi?n vi, h? th?ng này c?ng có th? ???c s? d?ng ?? theo d?i tr?c tuy?n quá trình phay vi m?.

Hình 1 máy phay siêu nh?

S? d?ng dao phay siêu nh? ph? kim c??ng có c?nh xo?n ?c (xem Hình 2a). V?t li?u c? b?n c?a dao c?t là h?p kim c?ng, và m?t l?p phim kim c??ng ???c ph? b?i quá trình l?ng ??ng h?i hóa(chǎn) h?c (CVD). ???ng kính tay c?m là 6mm, ???ng kính l??i dao là 1mm, chi?u dài l??i dao là 2mm, góc tr??c c?a d?ng c? là 2 °, góc sau là 14 ° và góc xo?n ?c là 35 °. Bán kính cung tròn c?a m?i dao γ ε ?o ???c t? hình chi?u bên SEM là kho?ng 11 μ m (xem Hình 2b); bán kính cung tròn c?nh dao γ β ?o ???c t? hình chi?u trên cùng c?a SEM là kho?ng 8 μ m (xem Hình 2C).

(a) (b)

(c)

 Hình 2 dao phay siêu nh? tráng kim c??ng

D?ng c? tráng kim c??ng ???c s? d?ng ?? gia c?ng các r?nh th?ng d??i các th?ng s? gia c?ng khác nhau. Tr??c khi ki?m tra, b? m?t c?a ph?i ???c ?ánh bóng, sau ?ó c? ??nh và k?p vào d?ng c? ?o, t?n s? l?y m?u là 20kHz. T?t c? các th? nghi?m ???c th?c hi?n trong ?i?u ki?n c?t kh?. Xem B?ng 1 ?? bi?t các th?ng s? th? nghi?m vi phay. T?c ?? tr?c chính n ???c c? ??nh ? 20000r / phút, ?? sau phay AP là 2 μm và 4 μm, và t?c ?? ti?n dao c?a m?i r?ng FZ là 0,3-1,5 μ M. Sau khi th? nghi?m, máy làm s?ch siêu am ?? ???c s? d?ng ?? làm s?ch ph?i. Máy ?o ?? nhám b? m?t Mahr ???c s? d?ng ?? ?o ?? nhám b? m?t gia c?ng và ???ng cong biên d?ng vi m? d?c theo h??ng ti?n dao. Hình thái b? m?t gia c?ng và hình thái mài mòn d?ng c? ???c quan sát b?ng SEM.

K?t qu? ki?m tra và phan tích c?a PCD vi phay

Tín hi?u l?c phay là m?t tham s? quan tr?ng ?? theo d?i quá trình phay, có th? ph?n ánh tình tr?ng mòn dao và ch?t l??ng b? m?t gia c?ng trong th?i gian th?c. Trong quá trình phay, chi?u dày l?p c?t thay ??i liên t?c, t?ng t? kh?ng ??n l?n nh?t và sau ?ó gi?m xu?ng kh?ng theo chu k? quay c?a dao phay, t?o ra máng sóng và ??nh sóng c?a tín hi?u l?c phay. T? d?ng sóng c?a tín hi?u l?c phay, chúng ta có th? quan sát th?y các bi?u hi?n b?t th??ng nh? c?t và rung kh?ng ??u trong quá trình gia c?ng.

Hình 3 là bi?u ?? d?ng sóng c?a tín hi?u l?c phay ???c ?o b?ng th? nghi?m, trong ?ó Fx là l?c c?t chính, Fy là l?c ti?n dao và Fz là l?c d?c tr?c. T? d?ng sóng c?a l?c phay có th? th?y r?ng biên ?? c?a l?c d?c tr?c Fz là l?n nh?t trong ba thành ph?n c?a quá trình phay, l?n h?n nhi?u so v?i hai thành ph?n còn l?i, ti?p theo là l?c c?t chính Fx và l?c ?n dao nh? nh?t Fy. Nguyên nhan là do ?? sau phay AP trong phay vi r?t nh?, nh? h?n nhi?u so v?i bán kính cung ??u γ ε c?a dao phay vi m?. Ch? m?t ph?n nh? c?a ?áy cung chóp th?c s? tham gia vào quá trình c?t, t??ng ???ng v?i vi?c c?t v?i góc l?ch chính nh?, d?n ??n thành ph?n l?c phay d?c tr?c l?n.

??i v?i m?i chuy?n ??ng quay c?a dao phay, hai l??i c?t ??i x?ng s? tham gia c?t liên ti?p, ?i?u này cho th?y hai ??nh sóng trong chu k? tín hi?u l?c phay. T? bi?u ?? có th? th?y r?ng biên ?? c?a hai c?c ??i kh?ng gi?ng nhau, và biên ?? c?a n?a chu k? ??u r? ràng là l?n h?n n?a sau. ?i?u này cho th?y trong quá trình phay th?c t?, chi?u dày c?t c?a hai l??i c?t c?a dao phay l?n r?ng kép là khác nhau, m?t l??i c?t có nhi?u v?t li?u h?n, l??i c?t còn l?i ít v?t li?u h?n, d?n ??n hi?n t??ng phay kh?ng ??u. Phay kh?ng ??ng ??u nghiêm tr?ng s? gay ra s? dao ??ng c?a l?c phay, làm t?ng ?? rung trong quá trình gia c?ng, kh?ng có l?i cho s? ?n ??nh c?a vi phay.

Hình 3 d?ng sóng tín hi?u l?c phay vi m?

Các l?c phay theo các th?ng s? phay vi m? khác nhau ???c ghi l?i trong quá trình - th? nghi?m. Giá tr? ??nh c?a l?c phay t??ng ?ng v?i chi?u dày c?t l?n nh?t trong chu k? quay c?a dao ???c l?y làm k?t qu? th? nghi?m và k?t qu? ?o c?a các thành ph?n X, y và Z ???c th? hi?n trên Hình 4. T?i cùng m?t chi?u sau phay, l?c phay t?ng khi t?c ?? ?n FZ c?a m?i r?ng t?ng lên. L?c c?t chính Fx và l?c ti?n Fy t?ng t??ng ??i nh? nhàng. Khi chi?u sau phay là ap = 2 m và 4 m, l?c c?t chính Fx l?n l??t t?ng t? 0,44N và 0,92N lên 1,34N và 2,05N, và l?c ti?n Fy t?ng t? 1,34N và l?c c?t th? hai ??n “Ho " và"; l?c d?c tr?c t?ng m?t biên ?? l?n, t? “Qi” và “the” ??n “the”. T??ng t?, vi?c t?ng chi?u sau phay c?ng s? d?n ??n t?ng l?c phay. L?c d?c tr?c FZ trong thành ph?n ba chi?u nh?y c?m v?i các th?ng s? phay. Nguyên nhan là do t?c ?? ti?n dao c?a m?i r?ng FZ trong vi phay nh? h?n bán kính cung c?nh γ β c?a dao phay vi m?, ?i?u này làm cho di?n tích ti?p xúc gi?a m?t sau c?a c?nh d??i c?a dao phay vi m? và ph?i t??ng ??i l?n, và l?c ma sát ? m?t sau chi?m t? tr?ng l?n trong l?c phay.

Hình 4 ???ng cong thay ??i l?c phay v?i các th?ng s? gia c?ng

Ch?t l??ng b? m?t c?a PCD vi phay

Cacbua xi m?ng là m?t lo?i v?t li?u c?ng giòn. Trong ph??ng pháp c?t truy?n th?ng, v?t li?u giòn c?ng th??ng b? lo?i b? d??i d?ng ??t g?y giòn, d?n ??n các khuy?t t?t h? h?ng giòn trên b? m?t gia c?ng và ?nh h??ng ??n ch?t l??ng b? m?t gia c?ng. K?t qu? cho th?y r?ng khi các th?ng s? gia c?ng ???c ki?m soát ?? chi?u dày c?t nh? h?n m?t giá tr? t?i h?n nh?t ??nh, v?t li?u giòn c?ng có th? có bi?n d?ng d?o, và b? m?t gia c?ng có ?? d?o m?n, ???c g?i là c?t d? u?n. Hình 5 cho th?y hình thái b? m?t và ???ng cong biên d?ng c?a cacbua xim?ng ???c nghi?n vi m? ? AP = 2 μ m và FZ = 1,2 μ M. T? hình này có th? th?y r?ng hình thái b? m?t gia c?ng ch? y?u là s? ph?n ánh c?a hình h?c d?ng c?, v?i d?ng c? r? ràng ?ánh d?u k?t c?u phan ph?i. T? ???ng cong ???ng bao, có th? quan sát ???c d?u v?t ?n dao c?a r?ng d?ng c?, và h?u nh? kh?ng có khuy?t t?t h?ng giòn. Trong phay vi m?, chi?u dày c?t th?c t? là r?t nh?, có th? nh?n ra ???ng c?t d? u?n c?a cacbua xi m?ng. V?t li?u cacbua xi m?ng ???c lo?i b? theo cách bi?n d?ng d?o ?? có ???c ch?t l??ng b? m?t gia c?ng t?t.

（A） hình h?c c?a b? m?t

(b) ???ng ??ng m?c

Hình 5 hình thái và biên d?ng b? m?t gia c?ng

Hình 6 cho th?y ???ng cong c?a ?? nhám b? m?t Ra c?a cacbua xi m?ng phay vi m? v?i các th?ng s? gia c?ng. Qua hình v? có th? th?y r?ng giá tr? Ra c?a ?? nhám b? m?t gia c?ng c?a cacbua xi m?ng là r?t nh? do s? c?t d? u?n trong phay vi m?. ?? nhám b? m?t Ra t?ng khi t?ng l??ng ti?n dao trên m?i r?ng AP và chi?u sau phay FZ, nh?ng ?nh h??ng c?a b??c ti?n trên m?i r?ng ??n ?? nhám b? m?t l?n h?n so v?i chi?u sau phay. Khi AP = 2 μ m và FZ = 0,3 μ m, ?? nhám b? m?t nh? nh?t là 0,073 μ m; khi AP = 4 μ m và FZ = 1,5 μ m, ?? nhám b? m?t l?n nh?t là 0,151 μ M.

(b) ???ng vi?n

Nhan va?t 6 hình d?ng và ???ng vi?n c?a b? m?t gia c?ng

Hình 6 cho th?y ???ng cong thay ??i ?? nhám b? m?t Ra c?a cacbua xim?ng phay vi m? v?i các th?ng s? gia c?ng. Qua hình v? có th? th?y r?ng giá tr? Ra c?a ?? nhám b? m?t gia c?ng c?a cacbua xi m?ng là r?t nh? do s? c?t d? u?n trong phay vi m?. ?? nhám b? m?t Ra t?ng khi t?ng l??ng ti?n dao trên m?i r?ng AP và chi?u sau phay FZ, nh?ng ?nh h??ng c?a b??c ti?n trên m?i r?ng ??n ?? nhám b? m?t l?n h?n so v?i chi?u sau phay. Khi AP = 2 μ m và FZ = 0,3 μ m, ?? nhám b? m?t nh? nh?t là 0,073 μ m; khi AP = 4 μ m và FZ = 1,5 μ m, ?? nhám b? m?t l?n nh?t là 0,151 μ M.

(a) (b)

(c)

S? ??.7 hình h?c vi m? c?a mài mòn trên d?ng c? c?t

S? ?? 8 ?nh h??ng c?a chi?u dài phay ??n ?? nhám b? m?t

Hình 8 cho th?y ???ng cong thay ??i ?? nhám b? m?t theo ???ng phay vi m?. Qua hình v? có th? th?y ?? nhám b? m?t Ra t?ng d?n theo chi?u t?ng c?a ???ng phay. Khi c? ly phay ??t 700m m, ?? nhám b? m?t t?ng lên r?t nhi?u; khi kho?ng cách phay v??t quá 700mm, s? gia t?ng ?? nhám b? m?t ch?m l?i; Khi chi?u dài phay là 1000mm, ?? nhám b? m?t Ra ??t 0,224 μ M. Sau khi mài mòn dao, kh?ng ch? l?c phay t?ng lên mà l?c ?ùn và ma sát c?a ph?i c?ng tr? nên nghiêm tr?ng h?n, làm t?ng kh? n?ng h?ng giòn c?a xi m?ng. v?t li?u cacbua, gay ra các khuy?t t?t h? h?ng giòn trên b? m?t gia c?ng, làm x?u ch?t l??ng b? m?t gia c?ng và làm t?ng ?? nhám b? m?t.

K?t lu?n cho ??n nay

(1) b?i vì chi?u sau phay nh? h?n nhi?u so v?i bán kính c?a cung ??nh, ch? có ?áy c?a cung ??nh th?c s? tham gia vào quá trình c?t, d?n ??n thành ph?n d?c tr?c l?n. Trong quá trình phay vi m? c?a dao phay hai r?ng tráng kim c??ng, có hi?n t??ng phay kh?ng ??ng ??u, và l?c phay t?ng khi l??ng ti?n dao trên m?i r?ng và chi?u sau phay t?ng lên.

(2) phay vi m? là r?t nh?, có th? nh?n ra s? c?t d?o c?a cacbua xi m?ng và có ???c ch?t l??ng b? m?t gia c?ng t?t. ?? nhám b? m?t Ra t?ng khi t?ng l??ng ti?n dao trên m?i r?ng và chi?u sau phay.

(3) d?n ??n mài mòn kh?ng ??ng ??u c?a hai l??i và mài mòn nghiêm tr?ng c?a các l??i mang. ?? nhám b? m?t t?ng cùng v?i s? gia t?ng c?a ???ng phay.