Ảnh hưởng của chế độ cắt đến các đặc tính của phoi và lực cắt khi phay cao tốc hợp kim nhôm A6061

iều sâu cắt lớn. 
Bảng 3. Phân tích hồi quy và phương sai (ANOVA) 
thông số công nghệ (V, t) ảnh hưởng đến KS 
Các thông số 
của mô hình hồi 
quy 
R R2 
Hệ số 
xác 
định 
mẫu 
điều 
chỉnh 
Sai số 
chuẩn 
0,980 0,961 0,934 0,010 
Phân tích 
ANOVA 
df SS MS F 
F lý 
thuyết 
Do hồi 
quy 
2 0,0078 0,0039 36,65 0,0078 
Do ngẫu 
nhiên 
3 0,0003 0,0001 
Tổng 5 0,0082 
3.3 Ảnh hưởng của thông số công nghệ đến lực cắt 
FS khi mô phỏng hợp kim nhôm A6061. 
Để dự đoán ảnh hưởng của lực cắt đến vận tốc 
cắt và chiều sâu cắt ở vùng tốc độ cao khi mô phỏng 
quá trình tạo phoi khi phay cao tốc hợp kim nhôm 
A6061. Mô hình toán học của lực cắt phụ thuộc vào V, 
t có dạng như sau: 
 32
1. .
rr
sF r V t= (12) 
Trong đó Fs là lực cắt , r1, r2, r3 là các hàm số 
phụ thuộc V, t là các thông số công nghệ được xác 
định như trên Bảng 4. 
Bảng 4. Kết quả của lực cắt Fs khi mô phỏng phay 
cao tốc hợp kim nhôm A6061. 
TT 
V 
(m/phút) 
t 
(mm) 
FS 
(N) 
ln(V) ln(t) ln(FS) 
1 1000 1,25 97,6 6,91 0,22 4,581 
2 1512 1,25 93,6 7,32 0,22 4,539 
3 1000 1,75 127,2 6,91 0,56 4,846 
4 1512 1,75 112,2 7,32 0,56 4,720 
5 1256 1,5 111,7 7,14 0,41 4,716 
6 1256 1,5 111,7 7,14 0,41 4,716 
Phân tích phương sai cho thấy F lý thuyết bằng 
0,0156 nhỏ hơn 0,5 [34] (bảng 5) như vậy phương 
trình hồi quy thu được phù hợp với thực tế. Phương 
trình phụ thuộc của FS tới các thông số công nghệ V 
và t lúc này sẽ là: 
0,1959 0,67023357. .SF V t
−= (13) 
Tạp chí Khoa học và Công nghệ 124 (2018) 026-031 
30 
Bảng 5. Phân tích hồi quy và phương sai (ANOVA) 
thông số công nghệ (V, t) ảnh hưởng đến FS 
Các thông số 
của mô hình hồi 
quy 
R R2 
Hế số xác 
định mẫu 
điều chỉnh 
Sai số 
chuẩn 
0,968 0,937 0,896 0,036 
Phân tích 
ANOVA 
df SS MS F 
F lý 
thuyết 
Do hồi quy 2 0,058 0,029 22,49 0,016 
Do ngẫu 
nhiên 3 0,004 0,001 
Tổng 5 0,061 
Hình 7. Ảnh hưởng của V, t đến Fs. 
Trên Hình 7 cho thấy vận tốc cắt tăng làm cho 
hệ số co rút phoi tăng và chiều sâu cắt tăng thì hệ số 
co rút phoi giảm. Như vậy tốc độ cắt tăng làm tăng 
sự biến dạng của phoi làm cho hệ số co rút phoi tăng. 
Mặt khác khi chiều sâu cắt tăng thì hệ số co rút phoi 
giảm vì lúc này chiều dày phoi ít bị biến dạng khi 
chiều chiều sâu cắt lớn. Mối quan hệ giữa lực với các 
thông số công nghệ (V, t) được cho trên Hình 7. Trên 
hình cho thấy tốc độ cắt tăng thì lực cắt giảm và 
chiều sâu cắt tăng thì lực cắt tăng nhanh. Mức độ 
tăng của chiều sâu cắt là nhiều hơn với vận tốc cắt. 
Vận tốc cắt tăng làm sinh nhiệt và làm mềm vật liệu 
từ đó quá trình cắt trở lên dễ dàng hơn dẫn đến lực 
cắt giảm. Chiều sâu cắt lớn làm tăng công bóc tách 
vật liệu lực cắt lớn. 
4. Kết luận 
Hình thái hình học của phoi phụ thuộc vào tốc 
độ cắt và phoi dây hình thành ở tốc độ cắt thấp và 
phoi phân đoạn hình thành ở tốc độ cắt cao. Từ kết 
quả mô phỏng được kiểm chứng bằng thực nghiệm 
cho kết quả tương đồng nhau. 
Mô phỏng và khảo sát ảnh hưởng của chế độ 
cắt gồm (tốc độ cắt, chiều sâu cắt) đến hệ số co rút 
phoi và lực cắt. Từ phương trình (11) và (13) cho 
thấy chiều sâu cắt ảnh hưởng đến hệ số co rút phoi và 
lực cắt nhiều hơn ảnh hưởng của vận tốc cắt. Tốc độ 
cắt tăng làm tăng sự biến dạng của phoi làm cho hệ 
số co rút phoi tăng. Khi chiều sâu cắt tăng thì hệ số 
co rút phoi giảm vì lúc này chiều dày phoi ít bị biến 
dạng khi chiều chiều sâu cắt lớn. 
Lời cảm ơn 
Nghiên cứu này được tài trợ bởi Quỹ phát triển 
khoa học và công nghệ quốc gia (NAFOSTED) trong 
đề tài mã số “107.02-2016.01”; Và Trung tâm 
Nghiên cứu Ứng dụng Khoa học và Công nghệ, 
Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên, đề tài 
mã số UTEHY.T016.P1718.02. 
Tài liệu tham khảo 
[1] X. Cui and J. Zhao, Cutting performance of coated 
carbide tools in high-speed face milling of AISI H13 
hardened steel, Int. J. Adv. Manuf. Technol 71 
(2014) 1811–1824. 
[2] V. Kauppinen, High-Speed Milling - a New 
Manufacturing Technology, 4th Int. DAAAM Conf. 
Ind. Eng. - Innov. as Compet. Edge SME, no. April 
(2004) 131–134. 
[3] P. Lezanski and M. C. Shaw, Tool face temperature 
in high speed milling, ASME J. Eng. Ind., vol. 112, 
no. June 1988 (1990) 132–5. 
[4] Z. Wang and M. Rahman, High-Speed Machining, in 
Comprehensive Materials Processing, vol. 11, 
Elsevier, (1992) 637–643. 
[5] C. Wang, Y. Xie, L. Zheng, Z. Qin, D. Tang, and Y. 
Song, Research on the Chip Formation Mechanism 
during the high-speed milling of hardened steel, Int. 
J. Mach. Tools Manuf. 79, (2014) 31–48. 
[6] X. Cui, J. Zhao, C. Jia, and Y. Zhou, Surface 
roughness and chip formation in high-speed face 
milling AISI H13 steel, Int. J. Adv. Manuf. Technol., 
61 (2012) 1–13. 
[7] B. Ramamoorthy and L. Vijayaraghavan, Effect of 
High Speed Cutting Parameters on the Surface 
Characteristics of Superalloy Inconel, Engineering, 
III (2010). 
[8] V. D. Calatoru, M. Balazinski, J. R. R. Mayer, H. 
Paris, and G. L’Espérance, Diffusion wear 
mechanism during high-speed machining of 7475-
T7351 aluminum alloy with carbide end mills, Wear, 
26 (2008) 1793–1800. 
[9] S. Zhang and J. Li, Tool wear criterion, tool life, and 
surface roughness during high-speed end milling Ti-
6Al-4V alloy, J. Zhejiang Univ. Sci. A, 11 (2010) 
587–595. 
[10] T. Data, Fracture characteristics of three metals 
subjected to various strains, strain rates temperatures 
and pressures, Eng. Mech 21( 1985). 
[11] M. S. Swan, Incorpration of a general criterion into a 
stress based plasticity model through a time to failure 
by, Thesis Mech. Eng. - Univ. Utah, USA.(2012). 
[12] O. Article, On predicting chip morphology and phase 
transformation in hard machining, Int Adv Manuf 
Technol, (2006) 645–654. 
[13] J. Shi and C. R. Liu, Flow stress property of a 
Tạp chí Khoa học và Công nghệ 124 (2018) 026-031 
31 
hardened steel at elevated temperatures with 
tempering e ect, Int. J. Mech. Sci. 46 (2004) 891–
906. 
[14] M. L. Wilkins, R. D. Streit, and J. E. Reaugh, 
Cumulative-Strain-Damage model of ductile 
fracture: Simulation and prediction of engineering 
fracture tests, Lawrence Livermore Natl. Lab(1980) 
1–68. 
[15] D. J. L. M.G.Cockcroft, Ductility and the 
Workability of Metals . J Inst Metals, (1968). 
[16] E. Ceretti, M. Lucchi, and T. Altan, FEM simulation 
of orthogonal cutting : serrated chip formation, 
Juornal Mater. Process. Technol., 95 (1999) 17–26. 
[17] J. Lorentzon, N. Järvstråt, and B. L. Josefson, Journal 
of Materials Processing Technology Modelling chip 
formation of alloy 718, J. Mater. Process. Technol, 
209 (2009) 4645–4653. 
[18] A. Gilioli, A. Manes, M. Giglio, and T. Wierzbicki, 
Predicting ballistic impact failure of aluminium 
6061-T6 with the rate-independent Bao-Wierzbicki 
fracture model, International Journal of Impact 
Engineering, 76. (2015) 207–220. 
[19] M. Giglio, A. Manes, and F. Viganò, Numerical 
simulation of the slant fracture of a helicopter’s rotor 
hub with ductile damage failure criteria, Fatigue 
Fract. Eng. Mater. Struct. 35 (2012). 317–327. 
[20] R. Stringfellow and C. Paetsch, Modeling Material 
Failure During Cab Car End Frame Impact, in 2009 
Joint Rail Conference, (2009) 183–192. 
[21] X. Teng and T. Wierzbicki, Effect of fracture criteria 
on high velocity perforation of thin beams., Int. J. 
Comput. Methods, 1 (2004) 171–200. 
[22] H. Z. Li and J. Wang, A cutting forces model for 
milling Inconel 718 alloy based on a material 
constitutive law,Proc. Inst. Mech. Eng. Part C J. 
Mech. Eng. Sci. 227 (2013) 1761–1775. 
[23] Y. Chen, H. Li, and J. Wang, Analytical modelling of 
cutting forces in near-orthogonal cutting of titanium 
alloy Ti6Al4V, Proc. Inst. Mech. Eng. Part C J. 
Mech. Eng. Sci.229 (2015) 1122–1133. 
[24] M. H. Ali, B. a. Khidhir, M. N. M. Ansari, and B. 
Mohamed, FEM to predict the effect of feed rate on 
surface roughness with cutting force during face 
milling of titanium alloy, HBRC J., 9 (2013) 263–
269. 
[25] X. Cui, B. Zhao, F. Jiao, and J. Zheng, Chip 
formation and its effects on cutting force, tool 
temperature, tool stress, and cutting edge wear in 
high- and ultra-high-speed milling, Int. J. Adv. 
Manuf. Technol, 83 (2016) 55–65. 
[26] A. Davoudinejad, E. Chiappini, S. Tirelli, M. 
Annoni, and M. Strano, Finite Element Simulation 
and Validation of Chip Formation and Cutting Forces 
in Dry and Cryogenic Cutting of Ti-6Al-4V, 
Procedia Manuf. 1 (2015) 728–739. 
[27] D. Xu, P. Feng, W. Li, and Y. Ma, An improved 
material constitutive model for simulation of high-
speed cutting of 6061-T6 aluminum alloy with high 
accuracy, Int. J. Adv. Manuf. Technol, 79 (2015) 
1043–1053. 
[28] M. Bäker, Finite element simulation of high-speed 
cutting forces, J. Mater. Process. Technol. 176 
(2006) 117–126. 
[29] J. P. Davim, C. Maranhão, M. J. Jackson, G. Cabral, 
and J. Grácio, FEM analysis in high speed machining 
of aluminium alloy (Al7075-0) using polycrystalline 
diamond (PCD) and cemented carbide (K10) cutting 
tools, Int. J. Adv. Manuf. Technol. 39 (2008) 1093–
1100. 
[30] M. H. Ali, B. a. Khidhir, B. Mohamed, and a. a. 
Oshkour, Prediction of High Cutting Speed 
Parameters for Ti-6Al-4V by Using Finite Element 
Modeling, Int. J. Model. Optim. 2, (2012) 31–35. 
[31] Y. Bai and T. Wierzbicki, “Application of extended 
Mohr-Coulomb criterion to ductile fracture, Int. J. 
Fract, 161 (2010) 1–20. 
[32] Y. Li, T. Wierzbicki, M. A. Sutton, J. Yan, and X. 
Deng, Mixed mode stable tearing of thin sheet AI 
6061-T6 specimens: Experimental measurements and 
finite element simulations using a modified Mohr-
Coulomb fracture criterion, Int. J. Fract. 168 (2011) 
53–71. 
[33] A. M. Beese, M. Luo, Y. Li, Y. Bai, and T. 
Wierzbicki, Partially coupled anisotropic fracture 
model for aluminum sheets, Eng. Fract. Mech. 77 
(2010) 1128–1152. 
[34] Nguyễn Doãn Ý, Quy hoạch thực nghiệm. NXB 
Khoa học kỹ thuật, Hà Nội (2003).