Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số công nghệ đến sự hình thành và biến dạng của phoi khi phay cao tốc hợp kim nhôm A6061

n trên cạnh phía 
ngoài của phoi hợp kim nhôm A6061 phụ thuộc vào 
đặc tính của vật liệu và chế độ cắt khi phay cao tốc. 
3.2.3. Phân tích cấu trúc bề mặt phoi tiếp xúc với 
dao (mặt trong) 
Hình 7. SEM hình ảnh mặt phoi tiếp xúc với dao khi 
phay cao tốc hợp kim nhôm A6061. 
Khi phay cao tốc hợp kim nhôm A6061 thì bề 
mặt phoi tiếp xúc với dao thường mịn và sáng bóng, 
cấu trúc hoàn toàn khác với bề mặt tự do, hình ảnh 
chụp SEM bề mặt phoi tiếp xúc với dao cho trên 
Hình 7. Lớp phoi này tiếp xúc trực tiếp với mặt trước 
của dao bị ảnh hưởng của ma sát tiếp xúc giữa dao-
phoi, nhiệt độ và ứng suất tại vùng tiếp xúc cao. 
4.3 Ảnh hưởng của các thông số công nghệ đến 
hình thái hình học của phoi khi phay cao tốc hợp 
kim nhôm A6061 
Mức độ biến dạng của phoi trong quá trình cắt 
có liên quan trực tiếp đến lực cắt, nhiệt cắt, mài mòn 
dụng cụ cắt và ảnh hưởng đến sự tiến triển của quá 
trình cắt [22]. Nghiên cứu phân tích sự biến dạng của 
phoi hợp kim nhôm A6061 khi phay ở tốc độ cao với 
ảnh hưởng của V, f, t . 
+ Ảnh hưởng của vận tốc cắt 
Vận tốc cắt ảnh hưởng đến chiều rộng của phoi 
khi phay cao tốc hợp kim nhôm A6061, cùng lượng 
chạy dao là 1800 mm/phút và chiều sâu cắt 1,5 mm 
thì chiều rộng của phoi ở tốc độ cắt 1256 m/phút là 
1,84 mm trong khi ở tốc độ cắt 1000 m/phút chiều 
rộng phoi là 2,0 mm. 
a)V =1000 m/phút b) V =1256 m/phút 
Hình 8. Chiều rộng của phoi hợp kim nhôm A6061 
khi phay cao tốc. 
a) V = 565 m/phút b) V = 1000 m/phút 
Hình 9. Ảnh SEM hình thái của phoi A6061 khi 
phay cao tốc ứng với các vận tốc cắt khác nhau. 
Chiều cao lớp phoi giảm 12,5%, khoảng cách 
giữa hai đỉnh lớp phoi giảm 9,6% khi tốc độ cắt giảm 
từ 1256 m/phút đến 1000 m/phút như Hình 7. Như 
vậy khi tốc độ cắt tăng thì chiều rộng của phoi giảm 
và mức độ phân lớp trên bề mặt tự do của phoi giảm. 
Để thấy rõ ràng hơn biến dạng của phoi bị ảnh hưởng 
Tạp chí Khoa học và Công nghệ 129 (2018) 026-031 
30 
bởi tốc độ cắt nghiên cứu phân tích hình ảnh chụp 
SEM bề mặt tự do của phoi ở các tốc độ cắt khác 
nhau (Hình 9). Ở tốc độ cắt thấp 565 m/phút phoi 
hình thành có lớp nhỏ và đều liên tục nhau do sự biến 
dạng của phoi không nhiều trong quá trình gia công. 
Tuy nhiên khi tăng tốc độ cắt cao đến 1000 m/phút 
trên bề mặt tự do của phoi quan sát rõ các lớp rõ ràng 
và các lớp cấu trúc cũng đã hình thành riêng biệt 
nhau trên Hình 9b. 
Như vậy tốc độ cắt ảnh hưởng đến sự phân 
đoạn của phoi khi phay cao tốc hợp kim nhôm 
A6061, ở vùng tốc độ cắt cao sự phân lớp rõ ràng 
cho thấy sự biến dạng mãnh mẽ của lớp phoi được 
hình thành. 
+ Ảnh hưởng của lượng chạy dao 
Hình thái hình học của phoi được quan sát ở các 
lượng chạy dao khác nhau như trên Hình 10 cho thấy 
rằng lượng chạy dao cũng ảnh hưởng nhất định đến 
hình thái hình học của phoi. 
Hình 10. Hình thái của phoi A6061 khi phay cao tốc 
với lượng chạy dao khác nhau (V = 1256 m/phút; t = 
1,5mm). 
Quan sát thấy rõ nhất là sự biến dạng theo chiều 
rộng của phoi tăng khi tăng lượng chạy dao. Lượng 
chạy dao ảnh hưởng đến sự phân lớp và chiều rộng 
của phoi khi phay cao tốc hợp kim nhôm A6061 như 
Hình 9. Cùng vận tốc cắt là 1256 m/phút và chiều 
sâu cắt là 1,5 mm, với lượng chạy dao là 800 
mm/phút thì chiều rộng phoi là 1,98 mm lớn hơn 
7,07% so với chiều rộng phoi hình thành ở lượng 
chạy dao 1800 mm/phút. Mặt khác quan sát sự phân 
lớp của phoi ứng với lượng chạy dao 800 mm/phút, 
chiều cao và mức độ phân lớp cũng nhỏ hơn so với 
phoi hình thành với lượng chạy dao 1800 mm/phút. 
Khi tăng lượng chạy dao thì có sự dồn nén của vật 
liệu nhiều hơn lượng chạy dao mỏng trên bề mặt tự 
do của phoi Hình 10. Cùng tốc độ cắt 1256 m/phút, 
chiều sâu cắt là 1,5 mm thì cấu trúc tế vi lớp bề mặt 
cho trên Hình 11. Quan sát thấy rằng khi lượng chạy 
dao bằng 800 mm/phút sự phân lớp cấu trúc trên bề 
mặt tự do của phoi không dày như các lớp cấu trúc 
hình thành khi phay với lượng chạy dao 1800 m/phút 
như Hình11Hình b. Như vậy lượng chạy dao có ảnh 
hưởng mạnh mẽ đến sự biến dạng trên bề mặt tự do 
và hình thái hình học của phoi. Khi tăng lượng chạy 
dao các phân lớp trên bề mặt tự do của phoi với mật 
độ dày hơn. Chiều rộng của phoi tăng nhanh khi ra 
tăng lượng chạy dao. 
 a) f = 800 (mm/phút) b) f = 1800 (mm/phút) 
Hình 11. Cấu trúc bề mặt lớp phoi nhôm A6061 hình 
thành với V = 1256 m/phút và t = 0,5 mm. 
+ Ảnh hưởng của chiều sâu cắt 
Ảnh chụp SEM bề mặt tự do của phoi hợp kim 
nhôm A6061 khi phay cao tốc, cho thấy chiều rộng 
của phoi tăng lên khi tăng chiều sâu cắt và biến dạng 
của phoi cũng có sự khác biệt rõ rệt. Mức độ phân 
lớp của phoi khi cắt với chiều sâu cắt 1,5 mm nhiều 
hơn so với mức độ phân lớp của phoi có chiều sâu 
cắt là 0,5 mm. 
 a) t = 0,5 mm b) t = 1,5 mm 
Hình 12. Ảnh SEM chiều rộng phoi khi phay cao 
tốc hợp kim nhôm A6061 với t khác nhau. 
Trong quá trình hình thành phoi bị dồn nén 
nhiều hơn trong quá trình hình thành khi chiều sâu 
cắt lớn và tốc độ cắt cao khi phay cao tốc hợp kim 
nhôm A6061 (Hình 12). Như vậy hình thái hình học 
và biến dạng của phoi đều bị ảnh hưởng bởi các 
thông số chế độ cắt khi phay cao tốc hợp kim nhôm 
A6061. 
4. Kết luận 
- Ở vùng tốc độ cắt cao phoi hợp kim nhôm 
A6061 hình thành dạng phân đoạn, sự phân đoạn phụ 
thuộc vào tốc độ cắt và chiều sâu cắt và lượng chạy 
dao. Cấu trúc bề mặt phoi hình thành phân chia thành 
hai vùng rõ rệt trên bề mặt tự do của phoi. 
- Chiều rộng và sự phân lớp trên bề mặt tự do 
của phoi hợp kim nhôm A6061 phụ thuộc vào tốc độ 
Tạp chí Khoa học và Công nghệ 129 (2018) 026-031 
31 
cắt, chiều sâu cắt và lượng chạy dao. Khi vận tốc cắt 
tăng thì chiều rộng phoi giảm, chiều sâu cắt, lượng 
chạy dao tăng tăng chiều rộng phoi tăng và sự phân 
lớp trên bề mặt phoi gia tăng. 
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] A. Rathi, A. Mahor, R. Ranjan, A. Gajbhiye, A. 
Rehman, and C. M. Krishna, Characterization of 
Chip Morphology for Aluminum Metal Matrix 
Composites in End Milling Machining, Univers. J. 
Mech. Eng.2 (2014) 240–247. 
[2] S. Ekinovi and J. Kopa, A contribution to the 
understanding of chip formation mechanism in high-
speed cutting of hardened steel, Achiev. Mech. 
Mater. Eng. (2002) 1–4. 
[3] Y. Ozcatalbas, Chip and built-up edge formation in 
the machining of in situ Al4C3-Al composite, Mater. 
Des. 24 (2003) 215–221. 
[4] G. Sutter, Chip geometries during high-speed 
machining for orthogonal cutting conditions,” Int. J. 
Mach. Tools Manuf. 45 (2005) 719–726. 
[5] S. Dolinšek, S. Ekinović, and J. Kopač, A 
contribution to the understanding of chip formation 
mechanism in high-speed cutting of hardened steel, J. 
Mater. Process. Technol. 157–158 (2004) 485–490. 
[6] H. K. Toenshoff and B. Denkena, Basics of Cutting 
and Abrasive Processes. Berlin, Heidelberg: Springer 
Berlin Heidelberg, (2013). 
[7] 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. 
[8] J. Barry and G. Byrne, The Mechanisms of Chip 
Formation in Machining Hardened Steels, J. Manuf. 
Sci. Eng. 124 (2002) 528. 
[9] 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., vol. 71, 
no. 9–12, pp. 1811–1824, (2014). 
[10] A. Gente, H.-W. Hoffmeister, and C. J. Evans, “Chip 
Formation in Machining Ti6Al4V at Extremely High 
Cutting Speeds,” CIRP Ann. - Manuf. Technol., vol. 
50, no. 1, (2001) 49–52,. 
[11] J. Hua and R. Shivpuri, “Prediction of chip 
morphology and segmentation during the machining 
of titanium alloys,” J. Mater. Process. Technol., vol. 
150, no. 1–2, pp. 124–133, 2004. 
[12] Q. Yang, Y. Wu, D. Liu, L. Chen, D. Lou, Z. Zhai, 
and Z. Liu, “Characteristics of serrated chip 
formation in high-speed machining of metallic 
materials,” Int. J. Adv. Manuf. Technol., (2016). 1–6, 
Jan. 
[13] C. Duan, T. Tou, and M. Wang, 
“Experimentalresearch of chip formation mechanism 
during high speed machining of hardened steel,” Int. 
J. Comput. Aided Eng. Technol., (2011) vol. 3, no. 
5/6, p. 458. 
[14] A. Daymi, M. Boujelbene, S. Ben Salem, B. Hadj 
Sassi, S. Torbaty, and B. H. Sassi, “Effect of the 
cutting speed on the chip morphology and the cutting 
forces,” Int. Sci. J., (2009) vol. 1, no. 2, pp. 77–83. 
[15] Ş. Aykut, E. Bagci, A. Kentli, and O. Yazicioǧlu, 
“Experimental observation of tool wear, cutting 
forces and chip morphology in face milling of cobalt 
based super-alloy with physical vapour deposition 
coated and uncoated tool,” Mater. Des., (2007) vol. 
28, no. 6, pp. 1880–1888. 
[16] M. Wang, B. Xu, J. Zhang, S. Dong, and S. Wei, 
“Experimental observations on surface roughness, 
chip morphology, and tool wear behavior in 
machining Fe-based amorphous alloy overlay for 
remanufacture,” Int. J. Adv. Manuf. Technol., (2013) 
vol. 67, no. 5–8, pp. 1537–1548, Jul. 
[17] G. G. Ye, S. F. Xue, W. Ma, M. Q. Jiang, Z. Ling, X. 
H. Tong, and L. H. Dai, “Cutting AISI 1045 steel at 
very high speeds,” Int. J. Mach. Tools Manuf., 
(2012) vol. 56, pp. 1–9. 
[18] Lê Công Dưỡng, Vật liệu học, NXB Khoa học kỹ 
thuật. (1996). 
[19] Wang Z, Rahman M High-Speed Machining. In: 
Compr. Mater. Process. Elsevier, (1992) pp 637–643 
[20] I.King R Handbook of High Speed Machining 
Technology. (1985). 
[21] Nieminen I, Paro J, Kauppinen V High-speed milling 
of advanced materials. J Mater Process Technol, 
(1996) 136, 24–36. 
[22] Bành Tiến Long, Trần Thế Lục, Trần Sỹ Túy Nguyên 
lý gia công vật liệu. NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội 
(2013).