Tài liệu Gia công kim loại cơ bản - Chương 2: NHỮNG YẾU TỐ CƠ BẢN CỦA DỤNG CỤ CẮT KIM LOẠI doc

1 C YTCB DCCKL GVC NGUYỄN THẾ TRANH - TRẦN QUỐC VIỆT Chương NHỮNG YẾU TỐ CƠ BẢN CỦA DỤNG CỤ CẮT KIM LOẠI Dụng cụ cắt hay gọi dao phận hệ thống cơng nghệ có nhiệm vụ trực tiếp tách phoi để hình thành bề mặt gia cơng Kinh nghiệm cho thấy: dao có ảnh hưởng lớn đến q trình cắt gọt Nó khơng tác động trực tiếp tới chất lượng chi tiết mà cịn chi phối khơng nhỏ tới vấn đề suất giá thành chế tạo sản phẩm Vì lý khách quan nên hiểu biết dao nhằm sử dụng chúng cách hợp lý trọng tâm công tác nghiên cứu cắt gọt kim loại Trong thực tế bề mặt gia cơng mn hình mn vẻ, dao để phục vụ gia cơng đa dạng Để thuận tiện cho công tác nghiên cứu, tuỳ thuộc vào mục đích yêu cầu nghiên cứu, sử dụng mà người ta phân loại dao thành nhóm khác Ví dụ: Dựa vào vật liệu chế tạo dao có dao thép cacbon dụng cụ, dao thép hợp kim dụng cụ, dao thép gió, dao hợp kim cứng, dao kim cương Dựa vào yêu cầu tính chất gia công dao phân ra: dao gia công thơ, dao gia cơng tinh, dao gia cơng bóng Dựa vào số lưỡi cắt dao ta lại có loại: loại lưỡi cắt (như dao tiện, dao bào), dao hai lưỡi cắt (như mũi khoan), dao nhiều lưỡi cắt tiêu chuẩn (như dao phay, dao chuốt), dao phi tiêu chuẩn nhiều lưỡi cắt (như đá mài) Dựa vào kết cấu đặc điểm làm việc ta có loại dao thường loại dao định hình Phổ biến vào phương pháp gia công ta chia dao tiện, dao phay, mũi khoan, dao khoét, dao doa, đá mài, dao chuốt Trong tất loại dao, đặc điểm cấu tạo, dao tiện coi dao điển hình Tất loại dao khác chẳng qua phân tích tổng hợp dao tiện Vì nghiên cứu dao nét chung minh hoạ ví dụ dao tiện Tiếp theo ta nghiên cứu số vấn đề dụng cụ cắt kim loại 2.1 Kết cấu dụng cụ cắt kim loại Dao cắt kim loại cấu tạo ba phần: phần làm việc gọi phần cắt, phần gá đặt dao phần cán dao (hình 2.1) Phần làm việc dao (phần cắt) phần dao trực tiếp tiếp xúc với chi tiết gia công để làm nhiệm vụ tách phoi, đồng thời phần dự trữ mài dao lại dao bị mòn Phần gá đặt dao phận dao dùng để gá đặt dao lên máy nhằm bảo đảm vị trí tương quan dao chi tiết Phần thân dao phần dao nối liền phần cắt phần gá đặt dao Để hoàn thành tốt nhiệm vụ cắt gọt, mặt kết cấu phần cắt dao tạo bề mặt lưỡi cắt thích hợp, bao gồm: C YTCB DCCKL GVC NGUYỄN THẾ TRANH - TRN QUC VIT Phần gá đặt Mặt trớc Mặt cắt phụ Phần thân dao Mặt sau phụ Phần cắt Mũi dao Lỡi cắt Mặt sau Hỡnh 2.1 Kết cấu dao (1) Mặt trước dao mặt dao để phoi trượt lên khỏi vùng cắt q trình gia cơng (2) Mặt sau mặt dao đối diện với bề mặt gia cơng chi tiết Vị trí tương quan mặt với mặt gia công chi tiết định mức độ ma sát mặt sau dao mặt gia cơng chi tiết (3) Mặt sau phụ mặt phần cắt dao đối diện với bề mặt gia công chi tiết ý nghĩa tương tự mặt sau (4) Lưỡi cắt giao tuyến mặt trước mặt sau Trong q trình cắt phần lớn lưỡi cắt tham gia cắt gọt Phần trực tiếp tham gia cắt gọt lưỡi cắt gọi chiều dài cắt thực tế lưỡi cắt - chiều rộng cắt b (5) Lưỡi cắt phụ giao tuyến mặt trước mặt sau phụ Khi cắt có phần lưỡi cắt phụ tham gia cắt (6) Mũi dao giao điểm lưỡi cắt lưỡi cắt phụ Mũi dao vị trí dao dùng để điều chỉnh vị trí tương quan dao chi tiết (7) Lưỡi cắt chuyển tiếp: Trong số trường hợp (như dao phay đầu) người ta cần tạo nên lưỡi chuyển tiếp lưỡi cắt lưỡi cắt phụ 2.2 Thơng số hình học dụng cụ cắt 2.2.1 Khái niệm Kết thí nghiệm thực tế sản xuất cho thấy: vị trí tương đối bề mặt lưỡi cắt phần làm việc dao so với bề mặt chi tiết gia cơng có ảnh hưởng lớn đến q trình cắt gọt Vị trí bề mặt lưỡi cắt xác định góc độ phần làm việc dao Những góc độ gọi thơng số hình học dao Nói đến góc độ phần làm việc dao nghĩa nói đến vị trí tương quan bề mặt lưỡi cắt so với hệ toạ độ chọn làm chuẩn Hệ toạ độ gọi hệ toạ độ xác định Trong nghiên cứu dụng cụ cắt, hệ toạ độ xác định thành lập sở ba r r r chuyển động cắt ( v , s , t ) bao gồm ba mặt phẳng bản: r r Mặt 1: tạo vectơ tốc độ v vectơ chạy dao s C YTCB DCCKL GVC NGUYỄN THẾ TRANH - TRẦN QUỐC VIỆT r r Mặt 2: tạo vectơ tốc độ v vectơ chiều sâu cắt t r r Mặt 3:(còn gọi mặt đáy) tạo vectơ s vectơ t (xem hình 2.2) Ngồi ba mặt người ta sử dụng mặt phẳng tiết diện phụ trợ Mặt phẳng phụ trợ gồm có mặt cắt Mặt cắt qua điểm lưỡi cắt r mặt phẳng qua điểm tiếp tuyến với mặt gia công chứa vectơ vận tốc cắt v (Nếu lưỡi cắt thẳng mặt cắt chứa lưỡi cắt) Những tiết diện phụ trợ bao gồm: tiết diện tiết diện đầu dao cắt mặt phẳng qua điểm khảo sát lưỡi cắt vng góc với lưỡi cắt - ký hiệu N - N Tiết diện phụ tiết diện đầu dao mặt phẳng vng góc với lưỡi cắt phụ điểm xét tạo nên - ký hiệu N1 - N1 Các mặt mặt tiết diện phụ trợ xem hỡnh 2.2 v 2.3 v Mặt s t Mặt t Mặt (mặt đáy) Hỡnh 2.2 Ghi chỳ: Vic thnh lp h toạ độ xác định dựa sở ý nghĩa vật lý trình cắt, đồng thời phải khảo sát tới khả xác định độ lớn thơng số hình học dao phương pháp đo trực tip t Mặt cắ Lỡi cắt o 90 Tiết diện N - N Mặt đáy Hỡnh 2.3 4 C YTCB DCCKL GVC NGUYỄN THẾ TRANH - TRẦN QUỐC VIỆT 2.2.2 Thơng số hình học dao thiết kế Các thơng số hình học dao nhằm xác định vị trí mặt trước, mặt sau chính, mặt sau phụ lưỡi cắt chính, lưỡi cắt phụ đầu dao Những thơng số hình học xác định tiết diện N - N, mặt đáy, tiết diện phụ N1-N1 mặt cắt Xét dao chi tiết gá đặt vị trí tương đối sau: Mũi dao nằm mặt phẳng ngang chứa đường tâm máy, trục dao thẳng góc với đường tâm máy Đây vị trí qui ước Để xác định vị trí bề mặt lưỡi cắt dao, người ta dùng 10 thơng số hình học: góc trước, góc sau, góc sắc, góc cắt, góc trước phụ, góc sau phụ, góc nghiêng chính, góc nghiêng phụ góc nâng (xem hình 2.4) Ở cần nhấn mạnh rằng: lưỡi cắt dao nói chung khơng phải đường thẳng, nói góc độ dao nói xác định vị trí lưỡi cắt Để đơn giản ta không nhắc lại định nghĩa Góc trước, ký hiệu γ góc tạo mặt trước dao mặt đáy tiết diện N N Giá trị góc trước xác định vị trí mặt trước dao hệ toạ độ xác định Độ lớn góc trước ảnh hưởng đáng kể đến khả phoi Góc sau, ký hiệu α góc tạo mặt sau dao mặt cắt, đo tiết diện N - N Giá trị góc sau định vị trí mặt sau dao hệ toạ độ xác định Độ lớn góc sau xác định mức độ ma sát mặt sau dao mặt gia cơng chi tiết Góc sắc, ký hiệu β góc tạo mặt trước mặt sau dao, đo tiết diện N - N Độ lớn góc sắc định độ bền đầu dao r Góc cắt, ký hiệu δ góc tạo mặt trước dao mặt cắt (hoặc phương vận tốc cắt v ) đo tiết diện N - N Độ lớn góc cắt biểu thị mặt trước dao Các góc độ dao điểm lưỡi cắt, đo tiết diện N - N có γ + α + β = δ + γ = 90o mối quan hệ hình học sau: (2.1) Trong γ α thơng số độc lập; β, δ thông số phụ thuộc β γ1 γ α1 A ϕ N α δ N1 ϕ1 N1 ε N S λ Theo hướng A Hình 2.4 C YTCB DCCKL GVC NGUYỄN THẾ TRANH - TRẦN QUỐC VIỆT Góc nghiêng chính, ký hiệu ϕ góc tạo lưỡi cắt dao phương chạy dao mặt đáy Độ lớn góc nghiêng xác định vị lưỡi cắt dao hệ toạ độ xác định Góc nghiêng phụ, ký hiệu ϕ1 góc tạo lưỡi cắt phụ dao phương chạy dao, đo mặt đáy Độ lớn góc nghiêng phụ xác định vị trí lưỡi cắt phụ dao hệ qui chiếu xác định Góc mũi dao, ký hiệu ε góc tạo lưỡi cắt lưỡi cắt phụ, đo mặt đáy Độ lớn góc mũi dao biểu thị cho độ bền mũi dao Thường lưỡi cắt lưỡi cắt phụ nối với đoạn cong, bán kính cung cong đo mặt đáy ký hiệu R R gọi bán kính mũi dao Các thơng số hình học dao đo mặt đáy có mối quan hệ hình học sau: ϕ + ε + ϕ1 = 180o (2.2) Trong ϕ ϕ1 thơng số độc lập, cịn ε thơng số phụ thuộc Góc trước phụ, ký hiệu γ1 góc tạo mặt trước dao mặt đáy đo tiết diện phụ N1 - N1 Độ lớn góc trước phụ xác định vị trí mặt trước dao hệ toạ độ xác định Góc sau phụ, ký hiệu α1 góc tạo mặt sau phụ dao mặt cắt đo tiết diện phụ N1 - N1 Giá trị góc sau phụ xác định vị trí mặt sau phụ dao hệ toạ độ xác định định mức độ ma sát mặt sau phụ dao mặt gia cơng chi tiết Góc nâng lưỡi cắt, ký hiệu λ góc tạo lưỡi cắt dao mặt đáy, đo mặt cắt Độ lớn góc nâng lưỡi cắt biểu thị vị trí lưỡi cắt hệ toạ độ xác định Giá trị góc nâng lưỡi cắt lớn hơn, nhỏ 0o (qui định hình 2.5 Giá trị góc nâng khơng định hướng phoi cắt, mà cịn định điểm tiếp xúc dao vào chi tiết cắt Điều có ý nghĩa lớn độ bền dao chất lượng gia cơng (Ví dụ nghiên cứu khả làm việc dao phay mặt đầu) λ0o Hình 2.5 Giá trị thơng số hình học dao phải xác định vừa đảm bảo điều kiện cắt, vừa phải đảm bảo khả làm việc dao (tuổi bền dao) Bằng thực nghiệm người ta xác định giá trị hợp lý góc độ dao tuỳ thuộc vào vật liệu gia công, vật liệu dao với điều kiện cắt khác Những giá trị thơng số hình học dao tiêu chuẩn hoá sổ tay cắt gọt 2.2.3 Sự thay đổi góc độ dao cắt (góc độ làm việc dao) Trong trình gia cơng thực tế, việc gá đặt dao khơng xác, ảnh hưởng chuyển động cắt, dao bị mài mòn dẫn đến thay đổi hệ toạ độ xác định (theo định nghĩa), gây nên thay đổi thơng số hình học dao so với thiết kế 6 C YTCB DCCKL GVC NGUYỄN THẾ TRANH - TRẦN QUỐC VIỆT Sự thay đổi góc độ dao gá đặt dao khơng xác (xem hình 2.6) Khi gá đặt dao thường xảy trường hợp sai lệch sau: (1) gá mũi dao không ngang tâm chi tiết (hình 2.6.a,b) (2) gá hướng dao khơng đảm bảo vị trí tương quan với chi tiết (hình 2.6.c, d) Hình 2.6.a và 2.6.b thể gá dao thấp cao tâm chi tiết đoạn h r Do việc gá dao khơng vị trí nên vectơ vận tốc cắt thực tế v t bị sai lệch so với r vận tốc cắt lý tưởng v lt góc τ Do sai lệch hệ toạ độ xác định, dẫn đến thay đổi góc trước góc sau dao lượng tương ứng τ Gọi góc độ dao mặt cắt Y-Y theo trục dao cắt γyc αc, lúc đó: Đối với trường hợp a, ta có: γyc = γy - τ , αyc = αy + τ Đối với trường hợp b, ta có: γyc = γy + τ , αyc = αy - τ τ = arctg Trong đó: h R a b γ τ αyc γyc γ τ R γyc R γy γy αy αyc vt αy vt vLt vLt r c st sLt τ r d μ μ μ1 st sLt μ Hình 2.6 Hình 2.6.c 2.6.d biểu thị vị trí tương quan dao bề mặt cần gia công bị sai lệch Ví dụ trường hợp c muốn tạo thành mặt trụ phải gá đặt trục dao vuông góc với trục chi tiết gia cơng, gá trục dao bị lệch góc μ Trường hợp d muốn hình thành mặt trục dao phải gá vng góc với mặt cần gia cơng, gá đặt khơng xác nên trục dao bị lệch góc μ Trong hai trường hợp gây nên sai lệch góc nghiêng góc nghiêng phụ so với thiết kế lượng μ Cụ thể là: ϕc = ϕ + μ ϕ1c = ϕ1 - μ C YTCB DCCKL GVC NGUYỄN THẾ TRANH - TRẦN QUỐC VIỆT Sự thay đổi góc độ dao phối hợp chuyển động cắt a Hình 2.7 b πd s πd s1 μ N α αc μy s 30o γc μ N-N γ γc μy α αc ϕ N s Q tÝch mịi dao μy πd Hình 2.7.a b biểu diễn chuyển động chạy dao (khi tiện trụ ngoài) chuyển động chạy dao ngang (khi tiện cắt đứt) làm thay đổi góc độ dao Thực trường hợp 2.7.a có chạy dao dọc với lượng chạy dao sd, phương pháp vẽ hình học đơn giản ta thấy góc trước góc sau dao (trên tiết diện N - N) bị thay đổi lượng μ Cụ thể là: γc = γ + μ , αc = α - μ Trường hợp có chạy dao ngang với lượng chạy dao sn, cách khai triển hình học đơn giản ta có: γc = γ + μy, αc = α - μy Trong đó: Trường hợp a.: μ = arctg sd πD Trường hợp b.: μ y = arctg sn πD Cần nhấn mạnh rằng: nói chung trường hợp cắt thực tế gây thay đổi góc độ dao Nhưng thường lượng chạy dao s nhỏ gá đặt dao nói chung người cơng nhân thận trọng Vì giá trị thay đổi góc độ dao nhỏ, bỏ qua Tất nhiên số trường hợp đặc biệt giá cơng ren có bước lớn (tức lượng chạy dao s lớn đáng kể) phải lưu ý thay đổi 2.3 Vật liệu chế tạo dao Vấn đề vật liệu có ý nghĩa cách mạng ngành khí chế tạo máy Trong vật liệu chế tạo dao đóng vai trị quan trọng Trong phần kết cấu dao đa giới thiệu: dao cấu tạo ba phần có chức khác trình cắt gọt Vì vật liệu chế tạo phần khơng giống Thơng thường phần thân dao phần gá đặt dao chế tạo loại vật liệu Theo kinh nghiệm hầu hết loại dao cần chế tạo phần cắt phần cán riêng vật liệu phần cán chế tạo thép 45 thép hợp kim 40X Chính vạy nói tới vật liệu chế tạo dao có nghĩa nói đến vật liệu chế tạo phần làm việc dao C YTCB DCCKL GVC NGUYỄN THẾ TRANH - TRẦN QUỐC VIỆT 2.3.1 Đặc điểm làm việc yêu cầu vật liệu dao 2.3.1.1 Những đặc điểm điều kiện làm việc dao Phần cắt dao trực tiếp làm nhiệm vụ tách phoi cắt Thực nghiệm chứng tỏ rằng, để tách phoi cắt dao làm việc điều kiện khắc nghiệt Những điều kiện khái quát sau: Khi cắt dao làm việc điều kiện nhiệt độ cao, thường từ 800-1000o có cao nhiệt độ cao thường có ảnh hưởng xấu đến -lý tính vật liệu Trong trình cắt đơn vị diện tích bề mặt làm việc dao phải chịu áp lực lớn Điều dễ gây nên tượng rạn nứt gãy vỡ dao cắt Khi cắt bề mặt tiếp xúc dao với phoi chi tiết gia công xảy trình ma sát khốc liệt Hệ số ma sát cắt lên đến 0,4-1,0 Trong nhiều trường hợp, cắt dao phải làm việc điều kiện va đập (như phay, bào, xọc), dao động đột ngột nhiệt độ Sự dao động tải trọng lực nhiệt có ảnh hưởng xấu đến khả làm việc dao số phương pháp gia cơng (như chuốt, khoan) điều kiện thoát phoi, thoát nhiệt cắt hạn chế Điều làm tăng nhiệt độ dao cắt dễ gây tượng kẹt dao 2.3.1.2 Những yêu cầu vật liệu chế tạo dao Trong điều kiện làm việc nêu trên, dao muốn cắt gọt được, phải thoả mãn yêu cầu sau: Vật liệu chế tạo dao phải có độ cứng đảm bảo Về nguyên tắc: dao muốn tách phoi phải có độ cứng cao độ cứng chi tiết gia cơng, độ cứng phải trì nhiệt độ cắt Cụ thể theo thực nghiệm, độ cứng nhiệt độ bình thường phải đạt từ 61 HRC trở lên Khi cắt nhiệt độ cao, độ cứng phải trì 55 HRC Vật liệu chế tạo dao phải có độ bền độ dẻo cần thiết Có chịu áp lực lớn va đập lớn Vật liệu chế tạo dao phải có khả chịu mài mòn cao Vật liệu chế tạo dao phải chịu nhiệt tốt - có nghĩa cắt nhiệt độ cao - lý tính vật liệu thay đổi phạm vi cho phép Vật liệu chế tạo dao phải có tính cơng nghệ tốt tính kinh tế cao Điều có nghĩa vật liệu dùng để chế tạo dao phải gia công dễ dàng, dễ kiếm giá thành rẻ 2.3.2 Các loại vật liệu chế tạo dao Vật liệu lĩnh vực khoa học nghiên cứu từ sớm đạt thành tựu to lớn Xuất từ năm yêu cầu kê ta tiến hành lựa chọn tìm kiếm loại vật liệu phù hợp Theo lịch sử phát triển phương pháp gia công cắt gọt, ta điểm qua loại vật liệu chế tạo dao thông dụng sau đây: 2.3.2.1 Thép cacbon dụng cụ phạm vi ứng dụng chúng: Thép cacbon dụng cụ loại vật liệu sử dụng sớm vào lĩnh vực cắt gọt Thành phần hoá học thép cacbon dụng cụ Fe C Trong hàm lượng cacbon chiếm khoảng 0,6-1,5%, hàm lượng cacbon định độ cứng thép Loại vật liệu có ưu điểm lớn độ cứng sau nhiệt luyện đạt cao (61-65 HRC) dễ mài sắc, mài bóng Nhưng có nhược điểm nhiệt độ cắt lên tới 200250oC độ cứng thép giảm nhanh; biến dạng sau nhiệt luyện đáng kể 9 C YTCB DCCKL GVC NGUYỄN THẾ TRANH - TRẦN QUỐC VIỆT Vì nhược điểm thép cacbon dụng cụ dùng để chế tạo loại dao cắt tốc độ thấp (dưới 15m/ph) dao có hình dáng đơn giản Hiện thép cacbon thường dùng làm đục, dũa số dụng cụ cắt tay Thép cacbon dụng cụ thường dùng gồm dạng sau: Y7A, Y8A, Y9A, Y10A, Y12A, Y13A Những loại chế độ nhiệt luyện sau: - Tôi nhiệt độ 750-840oC nước dầu ram nhiệt độ 180-200oC Độ cứng bề mặt đạt 60-65 HRC, độ cứng bên khoảng 40 HRC 2.3.2.2 Thép hợp kim dụng cụ phạm vi ứng dụng: Khi nấu luyện thép, ta thêm vào mẻ nấu lượng thích hợp ngun tố hợp kim Crơm (Cr), Mangan (Mn), Silic (Si), Môlypden (Mo), Wolfram (W) , ta thu sản phẩm mẻ nấu thép hợp kim Những loại thép hợp kim dùng để chế tạo dụng cụ cắt gọt thép hợp kim dụng cụ Tuỳ thuộc vào loại nguyên tố hợp kim hàm lượng chúng cho vào mẻ nấu mà tính chất hợp kim có khác Ví dụ: Crôm làm tăng độ cứng độ thấm thép; Wolfram làm tăng khả chịu nhiệt chịu mòn thép; Vanadi làm tăng độ bền thép So với thép cacbon dụng cụ, thép hợp kim dụng cụ có ưu điểm sau: Độ biến dạng nhiệt luyện nhỏ Vì chế tạo loại dao phức tạp dao chuốt, bàn ren Độ bền nhiệt cao thép cacbon dụng cụ, thường khoảng 350-4000oC Do cắt phạm vi tốc độ 15-30 m/ph Dễ mài sắc mài bóng Cũng thép cacbon dụng cụ khả chịu nhiệt thép hợp kim dụng cụ không đáp ứng yêu cầu cắt gọt đại (cắt cao tốc), phạm vi sử dụng chúng bị thu hẹp Hiện loại vật liệu chủ yếu dúng để chế tạo loại dao cắt với tốc độ thấp bàn ren, ta rô, dao chuốt nước ta sử dụng mác thép hợp kim dụng cụ (theo tiêu chuẩn Liên Xô) sau: 9XC, XB , XB5, XB12Φ1, X12 Những mác thép tơi nhiệt độ 820-830oC, đạt độ cứng 62-64 HRC 2.3.2.3 Thép gió (thép cao tốc) phạm vi sử dụng: Thực chất thép gió thép hợp kim, có hàm lượng hợp kim cao, thường ∼18% Wolfram, ∼4% Crom ∼1% Vanadi Nhờ cho phép cắt với tốc độ cao thép dụng cụ, thường 30-80m/ph Các loại thép gió thường sử dụng (bảng 2.1) Bảng 2.1 Các loại thép gió Nước sản xuất Ký hiệu Liên Xơ PK10 Hungaria R1 Aisi USA T5 ILS Japan SKH4 Ký hiệu Ký hiệu Ký hiệu P18 P9 R2 R3 R5 EJ276 T4 T1 - M2 SKH2 Ký hiệu SKH7 Thép gió nhiệt luyện với chế độ hợp lý đạt độ cứng 64 HRC, độ cứng không thay đổi nhiệt độ tăng đến 550-600oC 10 C YTCB DCCKL GVC NGUYỄN THẾ TRANH - TRẦN QUỐC VIỆT 2.3.2.4 Hợp kim cứng phạm vi sử dụng: Hợp kim cứng chế tạo cách trộn (hoặc nhiều) loại bột carbit với bột Koban, sau đem nung nóng ép lại thành mảnh tiêu chuẩn (gọi thiêu kết) Các loại hàm lượng carbit định tính cắt gọt hợp kim cứng; bột Koban chủ yếu có tác dụng dính kết, đồng thời có tác dụng làm tăng độ dẻo hợp kim cứng Cho đến nay, ngành chế tạo máy thường dùng ba loại hợp kim cứng sau: Hợp kim cứng carbit gồm có bột carbit Wolfram bột dính kết Koban Ký hiệu cơng thức (theo Liên Xô): BC + K = BK Hợp kim cứng carbit gồm có bột carbit Wolfram, bột carbit Titan trộn với bột dính kết Koban để thiêu kết Ký hiệu công thức: (BC + TiC) + = TK Hợp kim cứng carbit tạo cách trộn carbit Wolfram, bột carbit Titan bột carbit Tantan với bột Koban đem thiêu kết Ký hiệu công thức: (BC + TiC + TaC) + K = TTK Hợp kim cứng loại vật liệu chế tạo dao sử dụng rộng rãi giới Vì chúng có nhiều ưu điểm mà ba loại vật liệu trước khơng thể có Những ưu điểm là: Độ cứng cao (62 - 65 HRC cao hơn) độ cứng khơng giảm điều kiện cắt cao tốc Khả chịu bền cao, tuổi bền cao Tuy HKC có nhược điểm lớn dòn, khả chịu uốn chịu va đập Trong thực tế thường sử dụng hợp kim cứng bảng 2.2 Trong nhóm BK có độ dẻo tốt thường dùng để gia cơng gang, nhóm TK thường dùng gia cơng thép Các loại hợp kim cứng tiêu chuẩn hoá cho sổ tay cắt gọt Bảng 2.2 Các loại hợp kim cứng thường dùng bền Độ cứng Độ kg/mm HRA Kg/mm σu σn Ký hiệu (Theo Thành phần cấu tạo (%) Nhóm tiêu chuẩn FOCT) WC TiC TACK BK 98 - - 90 100 - BK3M 97 - - 91 110 - BK4 96 - - 89,5 130 - BK46 95 - - 88 135 - BK6 94 - - 88,5 140 500 BK6M 93 - - 90 130 - BK8 92 - - 87,5 140 330 BK8b TK BK2 92 - - 86,5 155 - T5K10 85 - 10 88,5 130 - T14K6 78 14 - 89,5 115 400 T15K6* 79 15 - 90 110 400 T15K125 83 - 12 87 150 - 11 C YTCB DCCKL GVC NGUYỄN THẾ TRANH - TRẦN QUỐC VIỆT T30K4 30 - 92 90 - TT17K12 81 12 87,0 155 - TT7K15 TTK 66 78 12 - - - Bảng 2.3 Hướng dẫn sử dụng hợp kim cứng Màu sắc Mác hợp kim cứng theo tiêu chuẩn ISO FOCT USA PO1 T6DK6 Qui luật thay đổi tính chất khả K165 P20 P40 P50 Gia công với v nhỏ, q nhỏ, g lớn Thép, Thép đúc K25 Gia cơng với v trung bình, q trung bình Gia cơng với v nhỏ, q lớn, g lớn Thép, Thép đúc có σB nhỏ, trung bình T5K10 Tiện, phay với v lớn, q trung bình Thép, Thép đúc P30 Gia công tịnh với tốc độ cắt lớn diện tích tiết diện lớp cắt nhỏ Thép, Thép đúc K21 Tính chất gia cơng Thép, Thép đúc T14K6 Vật liệu gia công Thép, Thép đúc P10 Xanh đậm Phạm vi ứng dụng Gia công với v nhỏ, q lớn, γ lớn Độ dẻo, lượng chạy dao s Tính chịu mịn, tốc độ cắt v Màu sắc Mác hợp kim cứng theo tiêu chuẩn ISO USA Phạm vi ứng dụng Vật liệu gia cơng Tính chất gia cơng Thép tơi gang xám có độ cứng cao Hợp kim nhơm Vật liệu dẻo chịu mịn cao Tiện, tiện tinh, khoan tinh, phay tinh K10 Thép tôi, thép đúc, Gang xanh, Hợp kim nhơm có nhiều silic Tiện tinh, bán tinh, khoan, doa, chuốt K20 Gang xám có HB < 220, Đồng, nhơm Vật liệu cứng có σB cao Tiện phay, bào, doa, chuốt Thép có σB nhỏ Gang xám có HB nhỏ Tiện phay, bào, xạ Kim loại màu Tiện phay, bào, xạ K01 FOCT Qui luật thay đổi tính chất khả BK2 K11 Đỏ BK55 K8 B B K30 K40 BK86 Độ dẻo, lượng chạy dao s Tính chịu mịn, tốc độ cắt v K1 12 C YTCB DCCKL Màu sắc Mác hợp kim cứng theo tiêu chuẩn ISO FOCT USA M10 T15K6T GVC NGUYỄN THẾ TRANH - TRẦN QUỐC VIỆT Qui luật thay đổi tính chất khả Phạm vi ứng dụng Vật liệu gia cơng Tính chất gia công K4H Thép, thép mangan thép đúc, gang xám Tiện với v lớn trung bình, q nhỏ trung bình Thép, thép đúc, thép Austenit Thép mangan, gang xám Tiện phay với v trung bình, q trung bình Thép, thép Austenit Hợp kim chịu nhiệt gang xám Tiện phay với v trung bình, q trung bình Thép tự động Thép có σB nhỏ Kim loại hợp kim màu Tiện, tiện tự động M20 Vàng M30 BK6 K6 M40 Ghi chú: v vận tốc cắt (m/ph) q diện tích tiết diện lớp cắt (q = s.t = a.b mm2) Để tiện việc lựa chọn sử dụng loại vật liệu phổ biến ta tham khảo bảng 2.3 2.3.2.5 Các loại vật liệu khác: Ngoài loại vật liệu thông dụng kể trên, ngành chế tạo máy người ta dùng số vật liệu khác để chế tạo dụng cụ cắt kim loại, kim cương, sành sứ, elbor Vật liệu sành sứ: Sành sứ nghiên cứu vào chế tạo dụng cụ cắt từ sau đại chiến giới thứ II Thành phần chủ yếu oxyt Nhôm (Al2O3) Vật liệu sành sứ có đặc điểm có sau: Có độ cứng cao nhiệt độ bình thường khoảng 90 HRA Độ cứng không thay đổi nhiệt độ lên tới 1000oC Độ bền uốn nhỏ (σu = 30 - 40 kg/mm2) Rất khó mài sắc Vì đặc điểm trên, vật liệu sành sứ có triển vọng tốt ta cải tạo tính dịn chúng Bảng 2.4: Vật liệu sành sứ Ký hiệu (theo nước) Thành phần hoá học Độ bền uốn σu kg/mm2 Độ cứng HRA LC96 (MSZ) 100% Al2O3 32 85 VK15 (MSZ) 95% Al2O3 + 0,5% MoF2 40 87 HC20M (NDK) 100% Al2O3 30 - 50 80 KAVENIT (NDK) Al2O3 + Karbid nặng 30 - 40 78 REVOLOX (Sved) 50% Wc + 40% Al2O3 + số carbit nặng 55 92 C30 (USA) 90% Al2O3 + 10% TiO 72 93,5 Kim cương: Kim cương hình thành điều kiện nhiệt độ áp suất cao Vì chúng có cấu tạo tinh thể đặc biệt, có độ cứng cao 13 C YTCB DCCKL GVC NGUYỄN THẾ TRANH - TRẦN QUỐC VIỆT Bên cạnh kim cương tự nhiên, người ta dã tạo kim cương nhân tạo có tinh thể đủ lớn để làm mảnh dao Cũng sành sứ, kim cương dòn (σu ≈ 30 kg/mm2) Vì nhược điểm nên kim cương chủ yếu dùng làm hạt mài để mài loại vật liệu có độ cứng độ bền cao (như hợp kim cứng) Cần lưu ý rằng: Kim cương loại vật liệu hiếm, đắt tiền sử dụng chúng phải ýe đến hiệu kinh tế Vật liệu tổng hợp elbor Đây loại vật liệu dao chủ yếu làm hạt mài có tính chất kim cương Để thấy rõ lịch sử phát triển vận dụng vật liệu chế tạo dao ta biểu diễn sơ đồ hình 2.8 sau đây: 2.3.2.6 Phương hướng phát triển vật liệu chế tạo dao Vật liệu vấn đề khơng ngừng phải tìm kiếm, phát triển Do vật liệu dao nghiên cứu tìm kiếm Bên cạnh việc tìm kiếm vật liệu hướng là: Thép hợp kim nói chung thép gió nói riêng có nhiều ưu điểm phương tiện chế tạo dao Nếu tăng khả chịu nhiệt tính chống mịn trở nên ưu việt Để làm điều người ta đắp mặt thép gió lớp mỏng vật liệu chịu mịn chịu nhiệt (ví dụ Titan) Đắp vật liệu nữa, hướng tìm hiểu thêm Sành sứ có độ cứng ưu việt cho việc cắt gọt Nếu cải tạo tính dịn trở nên vật liệu tuyệt vời Cho thêm vào sành sứ để đạt điều Đó hướng lớn nhiều nhà nghiên cứu 800 Tốc độ cắt v ( /ph) 700 600 500 400 300 200 100 1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 năm Hỡnh 2.8 Lch s phỏt trin vt liu dao [32] Thời đại thép gió Thời đại hợp kim cứng Thời đại sành sứ Thời đại sau sành sứ ... 98 - - 90 100 - BK3M 97 - - 91 110 - BK4 96 - - 89,5 130 - BK46 95 - - 88 135 - BK6 94 - - 88,5 140 500 BK6M 93 - - 90 130 - BK8 92 - - 87,5 140 330 BK8b TK BK2 92 - - 86,5 155 - T5K10 85 - 10... lưỡi cắt gọi chiều dài cắt thực tế lưỡi cắt - chiều rộng cắt b (5) Lưỡi cắt phụ giao tuyến mặt trước mặt sau phụ Khi cắt có phần lưỡi cắt phụ tham gia cắt (6) Mũi dao giao điểm lưỡi cắt lưỡi cắt. .. vi tốc độ 1 5-3 0 m/ph Dễ mài sắc mài bóng Cũng thép cacbon dụng cụ khả chịu nhiệt thép hợp kim dụng cụ không đáp ứng yêu cầu cắt gọt đại (cắt cao tốc), phạm vi sử dụng chúng bị thu hẹp Hiện loại