Qua các nghiên cứu thực nghiệm, nhiệt độ chảy dính của các loại hợp kim cứng có cacbit vonfram WC cacbit titan TiC với thép 1000oC cao hơn hợp kim coban với thép 675oC 1.1.2 Tính công ng
Trang 1LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
DỤNG CỤ CẮT
Trang 2MỤC LỤC
MỤC LỤC 2
Chương 1 3
1.1.1 Tính cắt 3
1) Độ cứng: 3
1.1.2 Tính công nghệ 4
1.2.3 Tính kinh tế 4
1.2.1 Thép hợp kim 7
1.2.2 Thép gió 9
1.2.3 Hợp kim cứng 12
1 Phân loại hợp kim cứng 12
2 Ứng dụng của hợp kim cứng 14
1.2.4 Vật liệu sứ 14
1.3 Thông số hình học của dụng cụ cắt 17
1.3.1 Những bộ phận chính của dụng cụ cắt 17
1.3.2 Thông số hình học của dụng cụ ở trạng thái tĩnh 21
1 Các mặt tọa độ ở trạng thái tĩnh 21
2 Các góc ở phần làm việc của dụng cụ ở trạng thái tĩnh 23
1.3.3 Thông số hình học của dụng cụ cắt ở trạng thái động 28
1) Sự thay đổi góc của dụng cụ khi gá trục của dụng cụ không thẳng góc với đường tâm của máy 29
2) Sự thay đổi giá trị của các góc dụng cụ khi mũi dao không ngang tâm máy 30
3) Sự thay đổi giá trị các góc của dụng cụ khi có thêm các chuyển động phụ 31
4) Ành hường của các chuyển động chạy dao trong quá trình cắt đến thông số hình học của dụng cụ 32
Trang 3Chương 1VẬT LIỆU VÀ THÔNG SỐ HÌNH HỌC CỦA DỤNG CỤ CẮT
Đặc tính phần cắt của dụng cụ có ảnh hưởng lớn đến năng suất gia công và chất lượng bề mặt của chi tiết Khả năng giữ được tính cắt của dụng cụ góp phần quyết định năng suất gia công của dụng cụ Dụng cụ làm việc trong điều kiện khó khăn vì ngoài áp lực, nhiệt độ cao dụng cụ còn bị mài mòn và rung động trong quá trình cắt
Nghiên cứu vật liệu phần cắt dụng cụ (vật liệu dụng cụ) sẽ góp phần quan trọng trong việc lựa chọn dụng cụ khi sử dụng nó, góp phần giảm chi phí dụng cụ, tăng năng suất và đảm bảo chất lượng gia công
Trong chương này sẽ giới thiệu những yêu cầu cơ bản đối với vật liệu dụng
cụ, và các loại vật liệu dụng cụ thông thường cũng như các đặc tính, thông số hình học của dụng cụ cắt
1.1 Yêu cầu chung với vật liệu làm dụng cụ cắt
3) Tính chịu nhiệt:
Tính chịu nhiệt là một đặc tính quan trọng nhất quyết định chất lượng của loại vật liệu dụng cụ trong quá trình cắt, nhiệt cắt rất lớn Phần cắt dụng cụ ngoài
Trang 4Tính chịu nhiệt của vật liệu dụng cụ là khả năng giữ được đặc tính cắt (độ cứng, sức bền cơ học, v.v…) ở nhiệt độ cao trong thời gian dài Nhiệt cắt thường rất lớn có thể đến 1000oC, do vậy tính chịu nhiệt là một trong những đặc tính quan trọng nhất của vật liệu dụng cụ.
4) Tính chịu mòn:
Trong quá trình cắt, mặt trước dụng cụ tiếp xúc với phoi, mặt sau tiếp xúc với mặt đang gia công chi tiết, với tốc độ trượt lớn, nên vật liệu dụng cụ phải có tính chịu mòn cao Phần cắt dụng cụ, khi đủ sức bền cơ học, thì dạng hỏng chủ yếu
là dụng cụ bị mài mòn Thực tế chỉ rõ rằng khi độ cứng càng cao thì tính chịu mòn vật liệu càng cao Tính chịu mòn vật liệu tỉ lệ thuận với độ cứng
Một trong những nguyên nhân chủ yếu gây ra mòn dao là hiện tượng chảy dính của vật liệu làm dao Tính chảy dính của vật liệu làm dao được đặc trưng bởi nhiệt độ chảy dính giữa hai vật liệu tiếp xúc với nhau… Vật liệu làm dao tốt là vật liệu có nhiệt độ chảy dính cao Qua các nghiên cứu thực nghiệm, nhiệt độ chảy dính của các loại hợp kim cứng có cacbit vonfram (WC) cacbit titan (TiC) với thép (1000oC) cao hơn hợp kim coban với thép (675oC)
1.1.2 Tính công nghệ
Tính công nghệ của vật liệu làm dao được đặc trưng bởi tính khó hay dễ trong quá trình gia công để tạo hình dụng cụ cắt Tính công nghệ được thể hiện ở nhiều mặt: tính khó hay dễ gia công bằng cắt, gia công nhiệt luyện, độ dẻo ở trạng thái nguội và nóng , v.v… Một số vật liệu tuy có tính cắt tối ưu nhưng không được
sử dụng phổ biến làm dụng cụ cắt một phần vì tính công nghệ của chúng không cao
Vật liệu làm dụng cụ cắt phải dể chế tạo: dễ rèn, cán, dễ tạo hình bằng cắt gọt, có tính thấm tôi cao, dễ nhiệt luyện…
1.2.3 Tính kinh tế
Vật liệu chế tạo dụng cụ cắt ngoài việc đảm bảo được tính năng cắt gọt, còn đảm bảo được yêu cầu kình tế như:
Trang 5- Vật liệu dụng cụ cắt phải phù hợp với điều kiện gia công, các dạng sản xuất
- Vật liệu dụng cụ cắt có giá thành thấp, …
1.2 Các loại vật liệu làm dụng cụ cắt:
Hiện nay, vật liệu phần cắt dụng cụ được sử đụng gồm các loại sau: thép cacbon dụng cụ, thép hợp kim dụng cụ, thép gió, hợp kim cứng, vật liệu sành sứ, vật liệu tổng hợp và vật liệu mài
Qua sự phát triển của vật liệu dụng cụ cắt, có thể thấy rằng phần vật liệu cứng trong vật liệu dụng cụ cắt tăng lên, do đó tính chịu mài mòn, và tính chịu nhiệt tăng, tăng tuổi bền dụng cụ và tăng được tốc độ cắt
phần vật liệu cứng trong các loại vật liệu dụng cụ có thể được đánh giá theo %
Độ cứng HRC
Thép gió cải tiến
Thép gió tăng (Co và WC)
300300-500100-200
200-300300-500
500-600600-6501000-1200100-120080015001600
6060
60-64-9191-92100000HV92-94
Trang 6Hợp kim cứng phủ (TiC) 18000HV
Trang 71.2.1 Thép hợp kim
Thép hợp kim được chia ra lam hai nhóm:
- Nhóm thép được dùng để chế tạo dụng cụ cắt và dụng cụ đo
-Nhóm thép được dùng để chế tạo khuôn mẫu
Bảng 1.3 là thành phần hóa học của thép hợp kim dụng cụ Kí hiệu của mác thép cho biết: Các chữ số đứng đầu chỉ lượng cácbon theo phần mười Lượng cácbon cũng có thể không được ghi trên mác thép nếu % (phần trăm) cacbon gần bằng 1 hoặc lớn hơn 1 Các chữ cái đứng đằng sau các chữ số chỉ: – mangan; C-silic: B-vônphram; - vanadi;H-niken;M-môlipđen
Các chữ số đứng đắng sau các chữ cái chỉ lượng trung bình của nguyên tố tương ứng theo % (ví dụ, 7X3 có 0,65 0,75% cacbon và 3,2 3,8% crom) Khi không có chữ số đứng đằng sau các chữ cái thì điều đó có nghĩa là lượng nguyên tố này xấp xỉ bằng 1% Trong một số trường hợp , lượng nguyên tố hợp kim cũng không đuocj ghi nếu không lớn hơn 1,8%
Lượng lưu huỳnh và phốt pho ytong thép không vựt quá 0.3%( cho mỗi nguyên tố) Lượng niken dư trong thép không hợp kim niken cho phép không lớn hơn 0.35% Lượng đồng dư trong thép cho phép không lớn hơn 0.3%
Thép hợp kim so với tép cacon có ưu điểm hơn về độ dài và ít biến dạng khi nhietj luyện
Tính chất cắt gọt của thép hợp kim ( thép hợp kim dụng cụ) và của thép cácbon ( thép cacbon dụng cụ) gần giống nhau, bởi vì chúng có tuổi bền nhiệt thấp (200 250độ C)
Thép hợp kim được dùng rộng rãi để chế tạo dụng cụ cắt và các trang bị công nghệ (đồ gá và dụng cụ phụ)
Các loại phép 7x ,8x ,9x được dùng để chế tạo các loại lưỡi cưa tròn và lưỡi cưa đai, kéo cắt nguội, các chày đột và các tác dụng cụ chụi va đập Các loại thép XB5, 9XC, XB , B1 và XBC dùng để chế tạo các loại lưỡi dao tiện , dao phay để gia công vật liệu cứng với tốc độ cắt nhỏ; để chế tạo các loại mũi khoan,
Trang 8và 9XC được sử dụng rất rộng rãi, bỏi vì chúng có độ thấm tôi tốt và ít biến dạng, tuy nhiên các loại thép này dễ bị nứt, gây ra hiện tượng gẫy lưỡi cắt.
Ngoài ra, dụng cụ từ thép XB khi làm việc với áp lực riêng lớn (dao khoan, doa chuốt) sẽ mòn nhanh do hình dạng của lưỡi cắt thay đổi nhanh
Tuổi bền của dụng cụ định hình phức tạp tạp từ thép XB thấp Thép 9XC ngài độ thấm tôi tốt còn có đọ bền cao khi nung nóng, nó có khả năng giữ được độ cứng và độ chống mòn cao ở nhiệt độ 250 độC Tuy nhiên , thép 9XC có tính gia công thấp ( khó gia công) vì độ cứng sau khi ủ cao (HB 288-241)
Thép 9XB được dùng để chế tạo các loại dao phay ngón, các calip ren, các khuôn dập nguội có hình dạng phức tạp
Thép X6B được dùng để chế tạo dụng cụ cán ren, các búa cầm tay, các chày dập và các dụng cụ khác để tạo hình bằng biến dạng ở trạng thái nguội
Các loại thép X12M và X12 1 biến dạng ít trong quá trình nhiệt luyện Chúng được dùng để chế tạo các khuôn dập có hình dạng phức tạp, các bánh răng mẫu các bàn cán ren và các khuioon kéo dây
Các loại thép 3x2B8 và 4X8B2 được dùng để chế tạo các khuôn é chất dẻo khuôn ép chất dẻo, khuôn đúc nhôm bằng phương pháp đúc áp lực
Các loại thép 7X3 và 8X3 được dùng để chế tạo cối dập bulong trên máy dập búa nằm ngang
Các loại thép 5XHM, 5XHB, 5XHCB và 5XГM được dùng để chế tạo
khuôn rèn có kích thước khuôn rèn có kích thước trung bình và lớn
Các loại thép 4X5B2ΦC, 4XB4ΦCM, 4X2B5ΦM và 4X3B2Φ2M2 được dùng để chế tạo các dụng cụ tạo hình bằng biến dạng nóng các loại hợp kim không
gỉ, các loại hợp kim có độ bền cao và các hợp kim khó gia công khác
Các loại thép 4XC, 6XC, 4XB2C được dùng để chế tạo các loại đục khí nén, các dao cắt nóng và cắt nguội, các chi tiết của cối dập nguội
Các loại thép 5XB2C và 6XB2C được dùng để chế tạo các bàn ren, các khuôn đúc áp lực
Thép 5XBГ được dùng để chế tạo các loại chày đột nguội các lỗ trên thép tấm và các khuôn mẫu để dập nóng
Trang 9Các loại thép 9X5Φ, 9X5BΦ, 8X4BΦ1 và 9X được dùng để chế tạo các loại dụng cụ gia công gỗ.
Các nguyên tố Cr, Mn, Si được thêm vào thành phần của thép của thép gió
có tác dụng làm tăng tính thấm tôi, còn các nguyên tố V, W và Mo có tác dụng cản
độ giãn nở của các hạt kim loại khi nung nóng và làm tăng cơ tính của vật liệu.1.2.2 Thép gió
Thép gió là loại thép chứa trong thành phần ngoài cacbon ra còn có các nguyên tố hợp kim như vonphram, crom, vanadi, molipden có khả năng tạo thành cacbit bền vững sau nhiệt luyện Ngoài các yếu tố cacbit ra, trong thành phần của một số mác thép còn có côban
Các loại thép gió sau khi tôi cải thiện có độ cứng, độ bền, độ chống mòn và tuổi bền chống nhiệt cao, giữ được tính cắt gọt ở nhiệt độ 600 ÷ 6500C Điều này cho phép tăng tốc độ cắt của dao thép gió lên 2 ÷ 4 lần so với dao bằng thép cacbon hoặc thép hợp kim
Ưu điểm chủ yếu của thép gió là có khả năng cắt với tốc độ cao khi gia công các loại thép có độ bền và độ cứng cao (δB = 100kG/mm2 và HB 200 ÷ 250)
Thép gió được ký hiệu bằng các chữ cái và các chữ số: Chữ cái P có nghĩa là thép gió (thép có khả năg cắt với tốc độ cao), còn chữ số đứng sau chữ cái P chỉ lương vonphram trung bình (%) trong thép Lương vanadi trung bình (%) được ký hiệu bằng chữ số đứng sau chữ số Φ, còn lượng coban bằng chữ số đứng sau chữ cái K
Thép gió được chia ra : Thép gió có tuổi bền trung bình (P18, P12, P6M5)
và thép gió có tuổi bền cao P18Φ2, P14Φ4, P9Φ5, …) Để gia công các loại thép kết cấu có độ cứng HB 260 ÷ 280 và các loại gang người ta sử dụng thép gió có tuổi bền nhiệt trung bình Khi gia công các loại thép kết cấu có độ bền cao cần sử dụng các loại thép gió có tuổi bền nhiệt cao
Thép gió P18 thường được dùng để chế tạo các loại dao tiện, dao khoan, dao phay, dao xọc dao doa, dao khoét, tarô, dao chuốt và bàn ren
Trang 10Thép gió P9 được dùng để chế tạo các loại dao tiện, dao khoan, dao khoét, tarô, bàn ren và lưỡi cưa Không dùng thép gió P9 để chế tạo dao cà răng, dao chuốt và dao xọc.
Dụng cụ được chế tạo bằng thép gió P18Φ2 có năng suất, tuổi bền nhiệt và
độ chống mòn cao, tuổi bền nhiệt và độ chống mòn cao hơn dụng cụ chế tạo bằng thép gió P9 và P18 Dụng cụ bằng thép gió P18Φ2 được dùng để gia công thép không gỉ, thép có độ bèn cao, các loại hợp kim titan và các loại hợp kim chịu lửa Các dụng cụ đó là các loại dao tiện, dao phay, dao khoan, dao khoét và dao doa
Các loại thép gió P9K5, P9K10, P18K5Φ2, P10K5Φ5 được dùng để chế tạo các loại dụng cụ (dao tiện, dao phay, dao khoan, dao khoét, dao xọc) khi gia công các loại hợp kim cứng và chịu lửa
Bảng 2: Thành phần hoá học của một số loại thép gió
3,8-4,43,8-4,4
17,5-19,08,5-10,0
1,0-1,42,0-2,6
-
-2 Thép gió có năng suất caoP9φ5
3,8-4,44,0-4,63,8-4,43,8-4,43,8-4,44,0-4,63,8-4,4
0,9-10,513,0-14,517,5-19,09,0-10,59,0-10,510,0-11,517,5-19,0
4,3-5,13,4-4,11,8-2,42,0-2,62,0-2,64,3-5,11,8-2,4
5,0-6,09,5-10,55,0-6,05,0-6,0Tất cả các nhãn hiệu thép nói trên đều có lượng tạp chất hạn chế
-Mn<0,4%: Si<0,4%: Mo<0,5%: Ni<0,4%: P>0,03%: S<0,03%
Thép gió P9Φ5 được dùng để chế tạo các loại dụng cụ cho gia công tinh , đặc biệt là để gia công thép có độ cứng trung bình gia công đồng, hợp kim chịu lửa
Trang 11và chất dẻo Các dụng cụ đó là các loại dao tiện, dao phay, dao khoan, dao khoét dao doa
Thép gió P14Φ4 có độ cứng, độ chông mòn và tuổi bền nhiệt cao hơn các loại thép gió P9 và P18 Thép gió P14Φ4 được dùng để chế tạo các loại dao tiện, dao phay, dao khoan, dao khoét và dao chuốt
Thép gió P6M5 có tính dẫn nhiệt tốt, tuy nhiên tính cắt gọt của thép P6M5 thấp hơn các loại thép P18 và P12 khi gia công tinh, còn khi gia công thô thì ngược lại tính cắt gọt của thép P6M5 cao hơn các loại thép P18 và P12
Nhược điểm của thép gió P6M5 là rất nhạy cảm với nhiệt độ (bị nung nóng rất nhanh)
Thép gió P6M5K5 có tuổi bền nhiệt, độ bến và độ dai cao hơn so với thép gió P6M5 Do đó , thép P6M5K5 được dùng để gia công thô
Sơ đồ tôi và ram thép gió
Trang 121.2.3 Hợp kim cứng
1 Phân loại hợp kim cứng
Thành phần hợp kim cứng bao
gồm : cacbit của kim loại dễ nóng chảy
và kim loại thấm cacbon (côban) Để
chế tạo hợp kim cứng người ta dùng
cacbit vonphram, titan và tantan Ở
một số nước tư bản để chế tạo hợp kim
cứng người ta dùng cacbit niobi và
Ở nga người ta chế tạo ba nhóm hợp kim cứng khác nhau theo thành phần hóa học
Ở nhóm thứ nhất, hợp kim cứng được chế tạo trên cơ sở của cacbit
vonphram và côban Hợp kim cứng của nhóm này có tên gọi là vônphram – côban Hợp kim cứng của nhóm này có tên gọi là vônphram – côban chúng được kí hiệu bằng các chữ BK kèm theo chỉ số chỉ hàm lượng côban (hàm lượng theo %)
Ở nhóm thứ hai , hợp kim cứng được chế tạo trên cơ sở của cacbit
vônphram, cacbit titan và côban Hợp kim cứng của nhóm này có tên gọi là titan – vonphram và được kí hiệu bằng các chữ TK kèm theo các chư số Chữ số đứng sau chữ T chỉ hàm lượng phần trăm của cacbit tintan, còn chữ số đứng sau chữ K chỉ hàm lượng phần tram của côban
Ở nhóm thứ ba, hợp kim cứng được chế tạo trên cơ sở của cacbit
vônphram,titan, tantan và côban Hợp kim cứng của nhóm này có tên gọi là titan – tantan – vônphram và được kí hiệu bằng các chữ TK kèm theo chữ số Chữ số đứng sau các chữ TT chỉ hàm lượng phần trăm của cacbit titan và cacbit tantan, còn chữ số đứng sau chữ K chỉ hàm lượng phần trăm của côban
Trang 13(Bảng 1.5 Thành phần hóa học và tính chất cơ lý của hợp kim cứng)
Chất lượng hợp kim cứng không chỉ phụ thuộc vào thánh phầnhoas học mà còn phụ thuộc vào cấu trúc của nó (kích thước hạt) Độ hat (kích thước hạt) có ảnh hưởng đáng kể đến độ bền và độ chống mòn của hợp kim cứng Khi kích thước của các hạt của cacbit vônphram tăng thì độ bền của hợp kim cứng tăng lên, còn độ chống mòn giảm xuống và ngược lại
Tùy thuộc vào kích thước của các hạt cacbit, hợp kim cứng được phân loại như sau:
- Hợp kim cứng có độ hạt nhỏ (kích thước hạt cacbit khoảng 1 m)
- Hợp kim cứng có độ hạt trung bình (kích thước hạt cacbit khoảng 1
)
- Hợp kim cứng cso độ hạt lớn (kích thước hạt cacbit khoảng 2 ).Đối với hợp kim cứng có độ hạt nhỏ ở cuối kí hiệu người ta đặt thêm chữ M, còn đối với hợp kim cứng có độ hạt lớn – đặt chữ B Ví dụ, hợp kim cứng
vônphram – côban chứa 94% cacbit vônphram và 6% côban được chế tạo theo ba loại : loại có cấu trúc hạt trung bình (BK6), loại có cấu trúc hạt nhỏ (BK6M)và loại
có cấu trúc hạt lớn (BK6B)
Tổ chức tiêu chuẩn quốc tế ISO lại phân loại hợp kim cứng theo dạng phoi , điều kiện gia công và vật liệu gia công Theo ISO, tất cả các loại hợp kim cứng được chia ra ba nhóm :P,K và M
- Nhóm hợp kim cứng P được dùng để gia công kim loại với sự hình thành phoi dây băng (khi gia công thép đúc, gang dẻo)
- Nhóm hợp kim K được dùng để gia công kim loại với sự hình thành phoi vụn, phoi xếp lớp (khi gia công gang xám, kim loại màu)
- Nhóm hợp kim cứng M được dùng để gia công vật liệu khó gia công, thép chụi nhiệt và thép không gỉ, gang có độ cứng cao
Mỗi nhóm hợp kim cứng trên đây lại được chia ra các nhóm nhỏ
Trang 14Các nhóm nhỏ trong mỗi nhóm được kí hiệu băng hai chữ số thêm vào đuôi cua nhóm chính Ví dụ, nhóm hợp kim cứng P được chia ra làm các nhóm nhỏ: P01, P10, P20,P30, P40, P50.
Chữ số trong nhóm nhỏ tăng cho biết độ bền của hợp kim tăng, còn độ cứng, độchoongs mòn và tốc độ cắt của nó giảm
Nhóm nhỏ P01 được dùng để gia công ting bằng các phương pháp tiện và doa (Tiện trong) Nhóm nhỏ P10 được dùng để tiện tinh và phay tinh Nhóm nhỏ P20 được dùng để gia công thô bằng phương pháp cắt liên tuc Nhóm nhỏ P30 được dùng để gia công thô bằng phương pháp cắt gián đoạn Nhóm nhỏ P40 được dùng để gia công thô thép Nhóm nhỏ P50 được dùng để gia công các chi tiết lớn
Các mảnh hợp kim cứng được chế tạo theo hai dạng:1- có rãnh bẻ phoi và 2- mặt phẳng không có rãnh thoát phoi
Các mảnh hợp kim thuộc dạng 2 được dùng trong sản xuất hàng loạt lớn Để thoát phoi và có góc trước dương cần tạo ra mặt lõm trên bề mặt của mảnh hợp kim
2 Ứng dụng của hợp kim cứng
Khi chọn hợp kim cứng để sử dụng, nhà công nghệ không những phải dựa vào tính chất của nó mà còn phải dựa vào tính chất cơ lý của vật liệu gia công, phương pháp gia công, độ cứng của hệ thống công nghệ (máy – dao – chi tiết – đồ gá), Yêu cầu về độ chính xác và độ bóng bề mặt
Để giúp các nhà công nghệ khi lập quy trình công nghệ, bảng 1.7 đưa ra các phương pháp gia công kèm theo hợp kim cứng thích hợp
1.2.4 Vật liệu sứ
Loại vật liệu làm dao có tính chịu nóng và chịu mòn cao là vật liệu sứ (oxit nhôm Al2O3) Song nhược điểm chủ yếu của vật liệu sứ là dòn, dễ vỡ nên hiện nay không được dùng rộng rãi
Vật liệu sứ được nghiên cứ từ những năm 1930 và phát triển sau 1950 Quá trình chế tạo giống như các loại hợp kim cứng Đất sét kĩ thuật (oxit nhôm Al2O3) được nung nóng đến nhiệt độ khoảng 1400 ÷ 1600oC Sau đó được nhiền thành bột mịn Bột mịn Al2O3 được ép thành các mảnh dao theo tiêu chuẩn và được thiêu kết
Trang 15Hiện nay có 3 loại vật liệu được sử dụng:
a) Oxit nhôm thuần khiết
Loại vật liệu sứ này hầu như chỉ có nhôm (Al2O3 ≈ 99%)
Xu hướng phát triển vật liệu sứ này là ngoài thành phần nền là oxit nhôm
Al2O3 còn thêm vào khoảng dưới 10% oxit kẽm ZnO2 Loại vật liệu có cấu tạo bột mịn, do sức bền cao hơn loại oxit nhôm thuần khiết
Nói chung đối với loại vật liệu sứ hạt càng mịn thì súc bền uốn càng tăng.b) Loại vật liệu sứ trộn
Thành phần cơ bản của loại này vẫn là oxit nhôm Al2O3 ngoài ra còn trộn thêm các cacbit kim loại như cacbit titan (TiC) cacbit vonfram (WC) cacbit tantan (TaC), với nitrit titan (TiN):
Al2O3 + TiC +TiN
Vật liệu sứ này có sức bền tốt dừng tiện tinh, phay tinh, đặc biệt khi gia công các loại gang cứng và thép tôi
c) Loại vật liệu sứ không có oxit
Loại này được chế tạo từ nitrit silic (Si3N4) có sức bền uốn cao hơn nhiều hai loại trên Loại này được dùng đặc biệt tốt khi gia công nhôm và các hợp kim nhôm
Đặc tính của các loai vật liệu sứ là:
• Độ cứng và tính giòn cao do đó tính chịu mòn cao, tính chịu nhiệt cao được dùng cắt ở tốc độ cao
• Tính dẫn nhiệt kém nên không dùng dung dịch trơng nguội Nếu tưới dung dịch trơn nguội sẽ gây ra nứt các mảnh sành sứ
• Tính dẻo kém do đó sức bền uốn thấp vì vậy vật liệu sứ không chịu được rung động, va đập cũng như lực cắt lớn
• Mài sắc mảnh sành sứ rất khó và chỉ có thể mài bằng đá mài kim cương Trên cơ sở những đặc tính của vật liệu sứ nên chúng được sử dụng với các điều kiện sau:
- Tốc độ cắt không nhỏ hơn 100m/ph (Vc > 100m/ph) mặc dầu tuổi bền có thể không hợp lý Tốc độ khi gia công thép có thể vào khoảng 150 – 200% lớn hơn
Trang 16cắt bằng hợp kim cứng K10 Tốc độ cắt tinh lớn nhất khi gia công thép xây dựng
có thể lớn đến 600 m/p (Vc = 600m/ph) khi gia công gang có thể Vc = 800m/ph) Khi lựa chọn tốc độ cắt cần phải chú ý đến độ cứng cũng như sức bền vật liệu gia công
- Vì chịu rung động và va đập kém nên vật liệu sứ được dùng chủ yếu để gia công tinh, lượng dao chạy và chiều sâu cắt tương đối bé
- Vì dẫn nhiệt kém dễ nứt vì biến dạng nhiệt nên nói chung khi gia công bằng vật liệu sứ không sử dụng dung dịch trơn nguội Đối với nitrit silic (Si3N4), sức bền và dẫn nhiệt tốt hơn khoảng 4 lần so với loại oxit nhôm nên có thể gia công có dung dịch trơn nguội
- Nhờ có tính chống mài mòn tốt nên vật liệu sứ được dùng khi gia công cần
độ chính xác, kích thước và chất lượng bề mặt cao (độ nhấp nhô nhỏ)
- Các mảnh dao sành sứ thường không mài sắc lại Các mảnh sành sứ nhiều lưỡi cắt thường được kẹp chặt trên thân dao, không hàn
So với vật liệu cứng vật liệu sành sứ có ưu điểm chính sau:
- Năng suất cao, vì thời gian máy ít do cắt được ở tốc độ cao khi tuổi bền cố định như nhau
- Tuổi bền tăng hơn nếu cắt cùng tốc độ cắt
- Sai lệch kích thước nhỏ hơn (do mòn it)
- Chất lượng bề mặt cao hơn
- Giá thành rẻ
1.2.5 Vật liệu siêu cứng
Vật liệu siêu cứng (vật liệu tổng hợp) làm dụng cụ cắt la kim cương, nitri bo
Độ cứng Vicker lớn hơn 50000 N/mm2 (tức lớn hơn 50GPa)
Kim cương tự nhiên HVm ≈ 100 GPaKim cương tổng hợp HVm ≈ 90 ÷ 100 GPaNitri bo HVm ≈ 50 ÷ 90 GPa
Trang 17Kim cương tự nhiên và kim cương tổng hợp được sử dụng cho các dụng cụ gia công tinh để gia công các bề mặt chất lượng cao (độ bóng và độ chính xác cao) như dao tiện kim cương, bút sửa đá mài, v.v…
Kim cương nhân tạo được tổng hợp từ graphit ở áp suất và nhiệt độ cao (≈100000 atm, ≈ 2500oC)
Kim cương tổng hợp được dùng chủ yếu để chế tạo đá mài (đá mài kim cương) dùng để mài sắc dụng cụ cắt và mài chính xác các chi tiết có độ cứng cao
và yêu cầu cao về độ chính xác và nhẵn bóng bề mặt
Dụng cụ kim cương được dùng đặc biệt tốt khi gia công các loại kim loại quý , kim loại nhẹ, và vật liệi phi kim, chất dẻo, cao su, thuỷ tinh
Tuổi bền dụng cụ kim cương trong cùng một điều kiện cao hơn 40% so với hợp kim cứng Kim cương được gắn, hàn chặt vào thân dao tạo thành dao tiện
Thông số hình học thường dùng đối với dao tiện kim cương, góc trước γo =
0, góc sau α ≈ 5o (đối với dao tiện ngoài) α≈ 8o ÷15o (tiện trong), góc ngiêng chính
ϕ và góc ngiêng phụ ϕ rất nhỏ Khi cắt ở tốc độ cao có thể dùng dung dịch nguội lạnh có hệ số dẫn nhiệt lớn ví dụ như dầu hoả, spirit hoặc tecpentin
Đối với loại vật liệu dụng cụ nền là nitrit bo có độ cứng thấp hơn kim cương một ít nhưng sức bền nhiệt cao (≈ 1200 ÷ 1400oC) Vật liệu dụng cụ nitrit bo được dùng gia công các loại thép tôi với năng suất cao hơn các loại vật liệu dụng cụ khác
1.2.6 Vật liệu có phủ bề mặt
Vật liệu có phủ bề mặt (vật liệu hạt mài và bột mài) được chế tạo từ vật liệu thiên nhiên hoặc nhân tạo có độ cứng cao, bột mài và hạt mài có phủ chất dính kết tạo thành các dụng cụ mài (đá mài, thanh mài, bột nhào…) Các dụng cụ có thông
số hình học không xác định thành phần, đặc tính và công dụng các loại vật liệu mài được trình bày dưới bảng 6
1.3 Thông số hình học của dụng cụ cắt
1.3.1 Những bộ phận chính của dụng cụ cắt
Dụng cụ cắt làm việc trên máy công cụ gồm rất nhiều chủng loại (dao tiện,
