Điều kiện làm việc của dao tiện và yêu cầu cơ tính
Hình 5.12. Sơ đồ tiện (a) và sơ đồ mặt cắt khi tiện (b): 1. phôi, 2. phoi, 3. rãnh lõm, 4. dao, 5. mặt trước, 6. mặt sau.
Các loại dao làm việc trong điều kiện tiện, phay, bào, doa... tuy có những nét khác biệt song về cơ bản là giống nhau và có thể coi tiện là nguyên công điển hình (hình 5.12).
1) Để tạo phoi, lưỡi cắt chịu áp lực rất lớn tạo ra công cơ học phá hủy (tách) kim loại. Vì vậy dao phải có độ cứng cao hơn hẳn phôi. Trường hợp thông dụng (cắt thép, gang thông thường với HB trên dưới 200) dao phải có độ cứng HRC ≥ 60. Các trường hợp khác có thể thấp hơn (khi cắt hợp kim màu) hoặc cao hơn (khi cắt thép bền nóng, không gỉ, độ bền cao) giá trị trên. Để đạt được yêu cầu này dao phải được làm bằng thép với lượng cacbon tối thiểu là 0,70% và qua tôi cứng + ram thấp thành mactenxit ram.
2) Dao bị mài sát: mặt trước với phoi, mặt sau với phôi, đặc biệt là trên mặt trước sẽ tạo nên r∙nh lõm do phải biến dạng và bẻ g∙y phoi. Tới lúc hai mặt này bị mòn mạnh, khoảng cách hẹp lại, lưỡi cắt bị g∙y và trở nên "cùn" phải mài lại. Vì vậy dao phải có tính chống mài mòn cao để chống tạo thành r∙nh lõm, yêu cầu này đặc biệt quan trọng đối với trường hợp gia công chính xác. Tính chống mài mòn của thép phụ thuộc vào các yếu tố sau.
- Độ cứng: có giá trị càng cao tính chống mài mòn càng tốt. Thường là khi độ cứng HRC ở mức cao hơn 60, cứ tăng thêm 1 đơn vị tuổi bền của dao tăng thêm
khoảng 25 ữ30%.
- Lượng cacbit dư: càng cao tính chống mài mòn càng cao. Các thép cùng tích và sau cùng tích sau khi tôi tuy hầu như có độ cứng như nhau, song tính chống mài mòn khác nhau, càng xa cùng tích (tức càng nhiều cacbon) tính chống mài mòn càng cao do càng nhiều cacbit. Chính vì lý do này phần lớn thép làm dụng cụ cắt có lượng cacbon ≥ 1%, đôi khi tới ≥ 1,50%, cá biệt tới 2% và hơn.
3) Công tách phoi và ma sát biến thành nhiệt và phần lớn lại tập trung ở lưỡi cắt làm cho phần này nóng lên rõ rệt, do đó sẽ làm xấu khả năng cắt gọt của dao. Đặc biệt khi cắt gọt với tốc độ cao, nhiệt độ lưỡi cắt cao vượt quá 200 ữ
300o
C, mactenxit bị phân hóa, độ cứng HRC thấp dưới 60, dao không còn khả năng cắt gọt. Do vậy với dao cắt cần năng suất cao, phải đưa vào thép những nguyên tố tạo cho thép tính cứng nóng: chúng hòa tan vào sắt (trong austenit rồi mactenxit) và do có ái lực mạnh với cacbon nên giữ nguyên tố này ở lại trong mactenxit tới 500 ữ 600o
C. Vì vậy khi cắt gọt với tốc độ cao, dao tuy vẫn bị nóng lên song vẫn giữ được tổ chức mactenxit với độ cứng cao (HRC > 60) đủ để cắt. Khác với độ cứng, độ (tính) cứng nóng được xác định bằng nhiệt độ (ram) cao nhất mà ở đó độ cứng HRC của thép vẫn còn cao tới 58.
Ngoài ba yêu cầu chính đó ra các thép làm dụng cụ cắt cũng phải thỏa m∙n các yêu cầu khác: độ bền (uốn khi tiện, xoắn khi khoan... nhờ kết hợp với thiết kế), độ dai bảo đảm (tuy không yêu cầu cao để tránh mẻ, g∙y lưỡi cắt).
Thép làm dụng cụ cắt cũng phải có tính công nghệ nhất định.
- Tính thấm tôi tốt để bảo đảm độ cứng cao và đồng nhất khi tôi trong dầu, nhất là các dao có hình dạng phức tạp như phay tuốt, mũi khoan... phải tôi phân cấp để tránh nứt và biến dạng.
- Có khả năng chịu gia công áp lực ở trạng thái nóng.
- Có khả năng chịu gia công cắt ở trạng thái ủ (HB ≤ 265). - Có tính mài tốt sau khi tôi.