BÀI 3 : NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN
1. Giới thiệu chung về dao tiện
1.1. Khỏi niệm dao tiện
Dụng cụ cắt để tỏch phần kim loại khụng cần thiết ra khỏi phụi để tạo ra hỡnh dỏng hỡnh học của chi tiết mỏy đỏp ứng đầy đủ cỏc yờu cầu kỹ thuật và được thực hiện trờn mỏy tiện được gọi chung là dao tiện.
1.2. Cấu tạo và phõn loại dao tiện
1.2.1. Cấu tạo
Dao tiện cú nhiều loại khỏc nhau, tuy nhiờn đều cú chung cấu tạo và cỏc gúc độ. Trong đú, dao tiện ngoài thường được sử dụng để giới thiệu về cấu tạo và gúc độ phần cắt của dao. Khi đó hiểu và xỏc định được cỏc gúc độ của dao tiện ngoài thỡ việc xỏc định gúc độ của cỏc loại dao cũn lại là tương tự.
Dao tiện gồm 2 phần: phần cắt và phần thõn (Hỡnh 4.1), trong đú:
Hỡnh 4.1 Dao tiện đầu thẳng
- Phần thõn: dựng để định vị và được kẹp chặt dao trờn đài gỏ dao của mỏy tiện - Phần cắt: tham gia trực tiếp vào quỏ trỡnh cắt gọt, đõy là phần quan trọng nhất của dao tiện. Phần cắt được hỡnh thành từ cỏc bộ phận (hỡnh 4.2):
48
1. Mặt sau cắt chớnh 2. Mặt sau phụ 3. Mặt trước 4. Mũi dao
Hỡnh 4.2. Cỏc bộ phận chớnh phần cắt của dao tiện ngoài
1.2.2. Phõn loại dao tiện
Cú nhiều cỏch phõn loại dao tiện
- Phõn theo loại mỏy tiện: cú dao tiện sử dụng trờn mỏy tiện vạn năng, mỏy tiện tự động, mỏy tiện bỏn tự động; dao tiện chuyờn dựng và dao tiện định hỡnh.
- Phõn theo dạng gia cụng: cú cỏc loại dao tiện ngoài; tiện cắt đứt; tiện mặt đầu; tiện ren, tiện lỗ,…
- Phõn theo tớnh chất gia cụng: cú dao tiện thụ, dao tiện tinh.
- Phõn theo cỏch gỏ đặt đối với chi tiết gia cụng: dao tiện hướng kớnh, dao tiện tiếp tuyến.
- Phõn theo tiết diện thõn dao: dao thõn hỡnh vuụng, chữ nhật, hỡnh trũn… - Phõn theo kết cấu đầu dao: cú dao tiện đầu thẳng, dao tiện đầu cong, dao vai - Phõn theo phương chạy dao: cú dao tiện phải, dao tiện trỏi.
- Phõn theo phương phỏp chế tạo: cú dao nguyờn, dao hàn nối đầu, dao hàn mảnh dao, dao chắp,…
- Phõn theo vật liệu làm phần cắt: cú dao thộp giú, dao hợp kim cứng, dao sứ, dao kim cương,…
Hỡnh 4.3 Cỏc loại dao tiện
49
1.3. Gúc độ phần cắt của dao tiện
Trong đú:
- Gúc trước (ký hiệu ): tại một điểm trờn lưỡi cắt chớnh là gúc tạo bởi mặt trước và mặt phẳng đi qua điểm đú trờn lưỡi cắt, vuụng gúc với mặt phẳng cắt (hay là gúc hợp bởi mặt trước và mặt đỏy) xột trong tiết diện chớnh.
- Gúc sau (ký hiệu ): tại một điểm trờn lưỡi cắt chớnh là gúc hợp bởi mặt sau chớnh và mặt cắt xột trong tiết diện chớnh tại điểm đú.
- Gúc sắc (ký hiệu ): tại một điểm trờn lưỡi cắt chớnh là gúc hợp bởi mặt trước và mặt sau chớnh xột trong tiết diện chớnh tại điểm đú, và ( + + = 900).
- Gúc cắt (ký hiệu ): tại một điểm trờn lưỡi cắt chớnh là gúc hợp bởi mặt trước và mặt cắt xột trong tiết diện chớnh tại điểm đú. ( + = và + = 900).
- Gúc nghiờng chớnh (ký hiệu ): tại một điểm trờn lưỡi cắt chớnh là gúc hợp bởi hỡnh chiếu của lưỡi cắt chớnh trờn mặt đỏy và phương chạy dao.
- Gúc nghiờng phụ (ký hiệu 1): tại một điểm trờn lưỡi cắt phụ là gúc hợp bởi hỡnh chiếu của lưỡi cắt phụ trờn mặt đỏy và phương chạy dao.
- Gúc mũi dao (ký hiệu ): là gúc hợp bởi hỡnh chiếu của lưỡi cắt chớnh và hỡnh chiếu của lưỡi cắt phụ trờn mặt đỏy ( + 1 + = 1800).
- Gúc nõng (ký hiệu ): tại một điểm trờn lưỡi cắt chớnh là gúc hợp bởi lưỡi cắt chớnh và hỡnh chiếu của nú trờn mặt đỏy.
Giỏ trị cỏc gúc của dao tiện phụ thuộc vào điều kiện gia cụng cụ thể, vật liệu gia cụng, vật liệu làm dao và yếu tố cắt khỏc, ...
Hỡnh 4.3. Cỏc gúc độ cơ bản của dao tiện ngoài
1 N
50
1.4. Vật liệu làm phần cắt của dao tiện
1.4.1. Đặt tớnh
Vật liệu làm phần cắt của dao phải cú đủ cỏc đặc tớnh cơ bản sau:
a) Độ cứng
Để gia cụng được vật liệu thỡ dụng cụ cắt phải cú độ cứng cao hơn vật liệu gia cụng. Việc lựa chọn độ cứng vật liệu chế tạo dụng cụ cắt phụ thuộc và độ cứng vật liệu gia cụng. Thụng thường khi gia cụng vật liệu cú độ cứng khoảng 200 - 220HB vật liệu phần cắt dụng cụ phải cú độ cứnglớn hơn 60 HRC.
b) Độ bền cơ học
Trong quỏ trỡnh gia cụng phần cắt của dụng cụ cắt chịu tải trọng cơ học và rung động lớn, vỡ vậy vật liệu chế tạo dụng cụ cắt phải cú sức bền cơ học tốt để trỏnh góy, vỡ trong quỏ trỡnh gia cụng. Vật liệu dụng cụ cắt cú sức bền cơ học càng cao thỡ tớnh năng sử dụng của chỳng càng tốt.
c) Tớnh chịu nhiệt
Tớnh chịu nhiệt là đặc tớnh quan trọng nhất quyết định chất lượng của loại vật liệu dụng cụ. Trong quỏ trỡnh cắt nhiệt cắt rất lớn. Phần cắt dụng cụ ngoài chịu tải trọng cơ học lớn cũn chịu tải trọng nhiệt cao.
Tớnh chịu nhiệt của vật liệu dụng cụ là khả năng giữ được đặc tớnh cắt (độ cứng, độ bền cơ học ...) ở nhiệt độ cao trong thời gian dài. Nhiệt cắt thường rất lớn cú thể đến hàng nghỡn độ, do vậy tớnh chịu nhiệt là một trong những đặc tớnh quan trọng nhất của vật liệu dụng cụ.
d. Tớnh chịu mũn
Trong quỏ trỡnh cắt, mặt trước của dụng cụ tiếp xỳc với phoi, mặt sau tiếp xỳc với bề mặt chi tiết đang gia cụng, với tốc độ trượt lớn, nờn vật liệu dụng cụ cắt phải cú tớnh chịu mũn cao. Phần cắt dụng cụ, khi đủ độ bền cơ học, thỡ dạng hỏng chủ yếu là dụng cụ bị mài mũn. Thực tế cho thấy khi độ cứng càng cao thỡ tớnh chịu mài mũn vật liệu càng cao. Tớnh chịu mài mũn vật liệu tỷ lệ thuận với độ cứng.
Trong những nguyờn nhõn chủ yếu gõy ra mũn dao là hiện tượng chảy dớnh của vật liệu làm dao. tớnh chảy dớnh của vật liệu làm dao được đặc trưng bởi nhiệt độ chảy dớnh giữa hai vật liệu tiếp xỳc với nhau... Vật liệu làm dao tốt là loại vật liệu cú nhiệt độ chảy dớnh cao. qua cỏc nghiờn cứu thực nghiệm, nhiệt độ chảy dớnh của cỏc loại hợp kim cứng cú cỏc bớt wofram (WC), cỏc bớt titan (TiC) với thộp (1100oC) cao hơn cỏc hợp kim coban với thộp (675oC).
e. Tớnh cụng nghệ
Tớnh cụng nghệ của vật liệu làm dao được đặc trưng bởi tớnh khú hay dễ trong quỏ trỡnh gia cụng để tạo hỡnh dụng cụ cắt. Tớnh cụng nghệ được thể hiện ở nhiều mặt: tớnh khú hay dễ gia cụng bằng cắt, gia cụng nhiệt luyện, độ dẻo ở trạng thỏi nguội và
51 núng,... Một số vật liệu tuy cú đặc tớnh cắt tốt nhưng khụng được sử dụng phổ biến làm dụng cụ cắt, một phần vỡ tớnh cụng nghệ của chỳng khụng cao. Ngoài những đặc tớnh chủ yếu nờu trờn, vật liệu dụng cụ cắt cần phải cú một số tớnh năng khỏc như: tớnh dẫn nhiệt cao, giỏ thành thấp.
1.4.2. Cỏc loại vật liệu dụng cụ
Hiện nay, vật liệu làm phần cắt của dụng cụ cắt được sử dụng gồm cỏc loại sau: thộp cỏc bon dụng cụ, thộp hợp kim dụng cụ, thộp giú, hợp kim cứng, vật liệu sành sứ, vật liệu tổng hợp, kim cương.Trong đú, chỉ cú thộp giú và hợp kim cứng được sử dụng nhiều nhất.
a) Thộp giú
Thộp giú cũn được gọi là thộp cao tốc. Đú là thộp hợp kim cú hàm lượng hợp kim cao, nhất là Vonfram (khoảng 6 19%) và Crom (khoảng 3 4,5%). Sau khi nhiệt luyện, độ cứng đạt (62 65)HRC.
Thộp giú P18 và P9 được sử dụng phổ biến. Chỳng cú độ bền nhiệt và tớnh năng cắt như nhau. Thộp giú P18 cú tuổi bền cao hơn dao thộp giú P9, vỡ độ chịu mũn ở trạng thỏi nguội của thộp P18 cao hơn P9.
Nhược điểm lớn nhất của thộp giú là sự phõn bố khụng đồng nhất của cỏc bớt sinh ra trong quỏ trỡnh biến cứng khi đỳc, do đú làm giảm chất lượng và cơ tớnh của thộp giú dẫn đến lưỡi cắt dễ bị mẻ gẫy, làm giảm tuổi bền của dao. Vỡ vậy, thộp giú cần được rốn đi rốn lại nhiều lần để phõn bố lại cỏc cỏc bớt cho đồng đều.
b) Hợp kim cứng
Hợp kim cứng được chế tạo bằng phương phỏp luyện kim bột. Thành phần chủ yếu của Hợp kim cứng là cỏcbớt vonfram, một số loại cũn cú cỏcbớt titan, cỏcbớt tantan. Hợp kim cứng cú độ cứng lớn 87-92 HRA (tương đương 70HRC). Độ bền nhiệt cao 1000oC. Độ bền mũn cao hơn hẳn thộp giú. Vỡ vậy dao hợp kim cứng cú thể cắt với tốc độ cắt rất lớn, khoảng 100-500m/ph. Năng suất cắt tăng gấp (2 3) lần so với thộp giú.
Nhược điểm cơ bản của hợp kim cứng là độ bền uốn kộm, độ dẻo thấp. Do đú dao hợp kim cứng cần làm việc trong điều kiện khụng cú va đập, trỏnh tải trọng thay đổi và hệ thống cụng nghệ cần phải cứng vững.
Hợp kim cứng được chia thành 3 nhúm:
- Nhúm một cỏcbớt (ký hiệu là BK): Nhúm này được tạo bởi cỏcbớt vonfram và chất dớnh kết cụban, mỏc BK8 được sử dụng nhiều nhất.
- Nhúm hai cỏcbớt (ký hiệu là TK): Nhúm này được tạo thành bởi cỏcbớt vonfram, cỏcbớt titan và chất dớnh kết coban, mỏc T15K6 được sử dụng nhiều nhất (chỉ số sau chữ K là số phần trăm coban, chỉ số sau chữ T là số phần trăm cỏcbớt titan, cũn lại là cỏcbớt vonfram).
52 Hợp kim cứng nhúm hai cỏcbớt được dựng để gia cụng thộp ở tốc độ cắt cao, vỡ chỳng cú độ bền nhiệt cao, độ cứng cao và tớnh hàn dớnh thấp.
- Nhúm ba cỏcbớt (ký hiệu là TTK): Nhúm này được tạo thành bởi cỏcbớt vonfram, cỏcbớt titan, cỏcbớt tantan và chất dớnh kết coban.Gồm cỏc mỏc như: TT7K12, TT7K15, TT10K5, TT20K9.