luận văn vật liệu và thông số hình học của dụng cụ cắt

Chương 1: Vật liệu và thông số hình học dụng cụ
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
Đề tài: VẬT LIỆU VÀ THÔNG SỐ HÌNH HỌC CỦA
DỤNG CỤ CẮT
Cử nhân: Kiều Ngọc Trìu Page 1

Chương 1: Vật liệu và thông số hình học dụng cụ
MỤC 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
Cử nhân: Kiều Ngọc Trìu Page 2
Chương 1: Vật liệu và thông số hình học dụng cụ
Chương 1
VẬT 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
1.1.1 Tính cắt
1) Độ cứng:
Để gia công được vật liệu thì dụng cụ phải có độ cứng cao hơn vật liệu gia
công. Lựa chọn độ cứng dụng cụ phụ thuộc vào độ cứng vật liệu gia công.
Thông thường khi gia công vật liệu có độ cứng khoảng 200-220HB vật liệu
phần cắt dụng cụ phải có độ cứng lớn hơn 60HRC.
2) Độ bền cơ học:
Trong quá trình gia công phần cắt dụng cụ chịu tải trọng cơ học và rung
động lớn, vì vậy vật liệu dụng cụ phải có sức bền cơ học tốt để tránh gãy vỡ trong
quá trình gia công. Vật liệu cơ học có sức bền càng cao thì tính năng sử dụng của
chúng càng tốt.

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
chịu tải trọng cơ họclớn còn chịu tải trọng nhiệt cao.
Cử nhân: Kiều Ngọc Trìu Page 3
Chương 1: Vật liệu và thông số hình học dụng cụ
Tính 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 1000
o
C, 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
(1000
o
C) cao hơn hợp kim coban với thép (675
o
C)
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:
Cử nhân: Kiều Ngọc Trìu Page 4
Chương 1: Vật liệu và thông số hình học dụng cụ
- 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 %
Ví dụ: Thép dụng cụ 5-10%
Thép gió 20-30%
Hợp kim cứng 85-97%
Sành sứ 80-100%
Bảng 1: Lịch sử và đặc tính của vật liệu dụng cụ
Năm Vật liệu dụng cụ V
c

60m/ph
Nhiệt độ
và giới
hạn đặc
tính cắt
o
C
Độ cứng
HRC
1894
1900
1900
1908
1913
1931
1934
1955
1957
1965
1970
Thép cacbon dụng cụ
Thép hợp kim dụng cụ
Thép gió
Thép gió cải tiến
Thép gió tăng (Co và WC)
Hợp kim cứng cacbit và
vonfram
Hợp kim cứng WC và TiC
Kim cương nhân tạo
Sành sứ

Nitri Bo
5
8
12
15-20
20-30
200
300
300-500
100-200
300
200-300
300-500
500-600
600-650
1000-1200
100-1200
800
1500
1600
1000
60
60
60-64
-
91
91-92
100000H
V
92-94

8000HV
Cử nhân: Kiều Ngọc Trìu Page 5
Chương 1: Vật liệu và thông số hình học dụng cụ
Hợp kim cứng phủ (TiC) 18000HV
Cử nhân: Kiều Ngọc Trìu Page 6
Chương 1: Vật liệu và thông số hình học dụng cụ
1.2.1 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,
mũi khoan, mũi doa, taro, bàn ren và các loại dao chuốt. Đặc biệt, các loại thép XB
Cử nhân: Kiều Ngọc Trìu Page 7
Chương 1: Vật liệu và thông số hình học dụng cụ
và 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.
Cử nhân: Kiều Ngọc Trìu Page 8
Chương 1: Vật liệu và thông số hình học dụng cụ
Các 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 ÷ 650
0
C. 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 (δ
B
= 100kG/mm
2

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.
Cử nhân: Kiều Ngọc Trìu Page 9
Chương 1: Vật liệu và thông số hình học dụng cụ
Thép 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.
Nhãn hiệu C Cr W V Co
1. Thép có năng suất thường
P18

P9
0,7- 0,8
0,85-0,95
3,8-4,4
3,8-4,4
17,5-19,0
8,5-10,0
1,0-1,4
2,0-2,6
-
-
2. Thép gió có năng suất cao
P9φ5
P14φ4
P18Φ2
P9K5
P9K10
P10K5φ5
P18K5φ2
1,4-1,5
1,2-1,3
0,85-0,95
0,9-1,0
0,9-1,0
1,45-1,55
0.,85-0,95
3,8-4,4
4,0-4,6
3,8-4,4
3,8-4,4

3,8-4,4
4,0-4,6
3,8-4,4
0,9-10,5
13,0-14,5
17,5-19,0
9,0-10,5
9,0-10,5
10,0-11,5
17,5-19,0
4,3-5,1
3,4-4,1
1,8-2,4
2,0-2,6
2,0-2,6
4,3-5,1
1,8-2,4
-
-
-
5,0-6,0
9,5-10,5
5,0-6,0
5,0-6,0
Tất 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
Cử nhân: Kiều Ngọc Trìu Page 10
Chương 1: Vật liệu và thông số hình học dụng cụ

và 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
Cử nhân: Kiều Ngọc Trìu Page 11
Chương 1: Vật liệu và thông số hình học dụng cụ
1.2.3 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
vanadi.
Hợp kim cứng có tính chất cắt gọt tốt
nhờ vào độ cứng, tuổi bền nhiệt và độ
chống mòn cao.
So sánh tính chịu nhiệt cà độ cứng của
hợp kim cứng với các loại thép dụng cụ,

thép hợp kim dụng cụ, thép gió
Hợp kim cứng dùng để chế tạo dụng cụ cắt, dụng cụ đo và khuôn mẫu.
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.
Cử nhân: Kiều Ngọc Trìu Page 12
Chương 1: Vật liệu và thông số hình học dụng cụ
(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.
Cử nhân: Kiều Ngọc Trìu Page 13
Chương 1: Vật liệu và thông số hình học dụng cụ
Các 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 Al
2
O
3
). 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 Al
2
O
3
)
được nung nóng đến nhiệt độ khoảng 1400 ÷ 1600
o
C. Sau đó được nhiền thành bột
mịn. Bột mịn Al
2

O
3
được ép thành các mảnh dao theo tiêu chuẩn và được thiêu kết.
Cử nhân: Kiều Ngọc Trìu Page 14
Chương 1: Vật liệu và thông số hình học dụng cụ
Hiện nay có 3 loại vật liệu được sử dụng:
a) Oxit nhôm thuần khiết
Loại vật liệu sứ này hầu như chỉ có nhôm (Al
2
O
3
≈ 99%)
Xu hướng phát triển vật liệu sứ này là ngoài thành phần nền là oxit nhôm
Al
2
O
3
còn thêm vào khoảng dưới 10% oxit kẽm ZnO
2
. 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 Al
2
O
3
ngoài ra còn trộn
thêm các cacbit kim loại như cacbit titan (TiC) cacbit vonfram (WC) cacbit tantan
(TaC), với nitrit titan (TiN):

Al
2
O
3
+ 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 (Si
3
N
4
) 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 (V
c
> 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
khi cắt bằng hợp kim cứng P10; khi gia công gang khoảng 200 – 300% cao hơn khi
Cử nhân: Kiều Ngọc Trìu Page 15

Chương 1: Vật liệu và thông số hình học dụng cụ
cắt bằng hợp kim cứng K10. Tốc độ cắt tinh lớn nhất khi gia công thép xây dựng
có thể lớn đến 600 m/p (V
c
= 600m/ph) khi gia công gang có thể V
c
= 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 (Si
3
N
4
),
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/mm
2
(tức lớn hơn 50GPa)
Kim cương tự nhiên HVm ≈ 100 GPa
Kim cương tổng hợp HVm ≈ 90 ÷ 100 GPa
Nitri bo HVm ≈ 50 ÷ 90 GPa
Cử nhân: Kiều Ngọc Trìu Page 16
Chương 1: Vật liệu và thông số hình học dụng cụ
Kim 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, ≈ 2500
o
C)
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 γ
o
=
0, góc sau α ≈ 5
o

(đối với dao tiện ngoài) α ≈ 8
o
÷15
o
(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 ÷ 1400
o
C). 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,
dao phay, mũi khoan, đá mài ) Có kích thước và hình dáng rất khác nhau.
Cử nhân: Kiều Ngọc Trìu Page 17
Chương 1: Vật liệu và thông số hình học dụng cụ
Tuy nhiêu về kết cấu bất kì một loại dụng cụ nào cũng bao gồm hai phần
chính. Phần làm việc và thân dao.
Cử nhân: Kiều Ngọc Trìu Page 18
Chương 1: Vật liệu và thông số hình học dụng cụ
a) Phần làm việc (phần cắt) của dụng cụ.

Ở phần này có các lưỡi cắt giữ nhiệm vụ trực tiếp hớt đi phần vật liệu dư ra
khỏi phôi liệu để tạo thành bề mặt của chi tiết.
- Chiều dài phần làm việc l được tính từ mũi dao đến giao tuyến mặt trước
và thân dao.
- Chiều cao phần làm việc h là khoảng cách từ mũi dao đến mặt tỳ của
thanh dao. Chiều cao phần cắt của dụng cụ có thể dương hoặc âm.
Phần làm việc của dụng cụ có các mặt sau tạo nên.
- Mặt trước(1): là bề của dao tiếp xúc với phoi và phoi trực tiếp trượt trên
trên đó và thoát ra ngoài.
- Mặt sau chính(2): là bề của dao đối diện với mặt đang gia công.
- Mặt sau chính(3): là bề của dao đối diện với mặt đã gia công.
- Lưỡi cắt chính: là giao tuyến của mặt trước và và mặt sau chính, nó trực
tiếp cắt vào kim loại. Độ dài lưỡi cắt chính có liên quan đến chiều sâu cắt và bề
rộng của phoi.
- Lưỡi cắt phụ: là giao tuyến của mặt trước và và mặt sau phụ, một phần
lưỡi cắt phụ gần mũi dao cũng tham gia cắt với lưỡi cắt chính.
- Lưỡi cắt nối tiếp: (chỉ có một số loại dao tiện) là phần nối tiếp giữa lưỡi
cắt chính và lưỡi cắt phụ. Khi không có lưỡi cắt nối tiếp dao tiện sẽ có mũi. Mũi
dao có thể nhọn hoặc lượng tròn (bán kính mũi dao R = 1 – 2mm). Các lưỡi cắt có
thể thẳng hoặc cong và một đầu dao nên có thể có một hoặc hai lưỡi cắt phụ .
Cử nhân: Kiều Ngọc Trìu Page 19
Chương 1: Vật liệu và thông số hình học dụng cụ
Một dao có thể có nhiều đầu dao nên có rất nhiều lưỡi cắt. Tuỳ theo số
lượng của lưỡi cắt chính, người ta chia ra :
Dao một lưỡi cắt : dao tiện, dao bào…
Dao hai lưỡi cắt : mũi khoan
Dao nhiều lưỡi cắt : dao phay, dao doa, dao cưa…
Dao có vô số lưỡi cắt là đá mài, (mỗi hạt mài có vai trò như một lưỡi cắt)
Tùy theo điều kiện làm việc, dụng cụ có thể chế tạo trái hoặc phải
- Dao phải R : khi đặt dụng cụ thẳng đứng úp bàn tay phải trên mặt trước thì

lưỡi cắt chính nằm về phía ngón tay cái. Trên máy tiện, hướng làm việc của dao
phải là từ phía phải sang phía trái, nghĩa là khi cắt dao chuyện động về phía ụ đứng
của máy.
- Dao trái L: Khi đặt dụng cụ đứng thẳng, úp bàn tay trái lên mặt trước của
dao thì lưỡi cắt chính nằm về phía ngón tay cái. Hướng làm việc của dao ngược với
hướng của dao phải.
Theo hình dạng phần cắt và cách bố trí đầu dao so với trục thân dao người ta
chia thành các nhóm sau.
- Dao đầu thẳng: khi trục của dao trong cả hai mặt phẳng và đứng đều là
đường thẳng (hình a)
- Dao đầu cong: khi trục của dao trong mặt phẳng ngang là đường cong, còn
trục của dao trong mặt phẳng đứng là đương thẳng (hình b)
- Dao đầu uốn: khi trục của dao trong mặt phẳng ngang là thẳng, còn trục
của dao trong mặt phẳng đứng là cong (hình c)
Dao a) đầu thẳng, b) đầu cong, c) đầu uốn
Cử nhân: Kiều Ngọc Trìu Page 20
Chương 1: Vật liệu và thông số hình học dụng cụ
- Dao đầu vuốt : khi phần làm việc của dao hẹp hơn thân dao. Đầu dao ở
nhóm này có thể bố trí đối xứng, lệch trái hoặc lệch phải so với trục thân dao (hình
a, b, c)
Dao tiện cắt đứt đầu vuốt a) đối xứng và b, c không đối xứng
b)Phần thân dao:
Phần này được dùng để kết nối liền dao với máy và nhận chuyển động
truyền từ máy đến phần làm việc của dao.
Kết cấu phần thân dao, tùy thuộc vào kết cấu của bộ phận gá dao trên máy,
có thể dạng lăng trụ, tròn, vuông
1.3.2 Thông số hình học của dụng cụ ở trạng thái tĩnh
1. Các mặt tọa độ ở trạng thái tĩnh
Để định nghĩa các góc của dao người ta quy ước các mặt tọa độ ở trạng thái
tĩnh sau đây.

- Mặt phẳng đáy P
r
(tại một điểm của lưỡi cắt) là mặt phẳng đi qua điểm
khảo sát của lưỡi cắt và chứa trục dụng cụ đối với dụng cụ quay tròn khi làm việc
như mũi khoan, dao phay hoặc song song với mặt dùng để gá đặt (định vị) dụng cụ
trên bàn dao (dao tiện, dao bào )
Cử nhân: Kiều Ngọc Trìu Page 21
Chương 1: Vật liệu và thông số hình học dụng cụ
Các mặt tọa độ ở trạng thái tĩnh
Mặt đáy luôn luôn thẳng góc với phương tốc độ cắt giả định.
- Mặt phẳng cắt P
s
(tại một điểm của lưỡi cắt) mặt phẳng tiếp tuyến với lưỡi
cắt tại điểm khảo sát (nếu lưỡi cắt là cong) hoặc chứa toàn bộ lưỡi cắt (nếu lưỡi cắt
thẳng) và chứa phương của vectơ tốc độ cắt giả định tại điểm khảo sát, do đó mặt
phẳng cắt P
s
luôn luôn vuông góc với mặt phẳng đáy P
r
.
- Mặt phẳng làm việc quy ước (tiết diện ngang) P
x
(tại một điểm của lưỡi
cắt) là mặt phẳng thẳng góc với mặt đáy P
r
tại điểm khảo sát M của lưỡi cắt và
song song với phương chạy dao giả định của dụng cụ.
Mặt phẳng P
x
chứa phương của tốc độ cắt giả định do đó thẳng góc với mặt

đáy P
r
.
- Mặt phẳng dọc trục thân dao (tiết diện dọc) P
y
(tại một điểm của lưỡi cắt)
là mặt phẳng đồng thời thẳng góc với mặt đáy P
r
và mặt phẳng làm việc quy ước P
x
tại điểm khảo sát.
- Mặt phẳng trực giao với mặt phẳng P
y
(tại một điểm của lưỡi cắt) là mặt
phẳng đồng thời thẳng góc với mặt trước A
y
và mặt phẳng đáy P
r
tại điểm khảo sát
M của lưỡi cắt.
- Mặt phẳng trực giao với mặt sau P
h
(tại một điểm của lưỡi cắt) là mặt
phẳng đồng thời thẳng góc với mặt sau A
a
và mặt phẳng đáy P
r
tại điểm khảo sát M
của lưỡi cắt.
Cử nhân: Kiều Ngọc Trìu Page 22

Chương 1: Vật liệu và thông số hình học dụng cụ
2. Các góc ở phần làm việc của dụng cụ ở trạng thái tĩnh
Từ các định nghĩa về các mặt tọa độ ở trạng thái tĩnh ta được các định nghĩa
về góc tại một điểm của lưỡi cắt của dụng cụ ở trạng thái tĩnh như sau:
Góc giữa các mặt trong một tiết diện được trọn
Góc sau là góc nhọn tạo bởi mặt sau của dụng cụ và mặt phẳng P
s
Góc sắc ( tại một điểm của lưỡi cắt) là góc nhọn tạo bởi mặt trước A
γ
và
mặt sau của dụng cụ.
Góc trước (tại một điểm của lưỡi cắt) là góc nhọn tạo bởi mặt đáy P
r
và
mặt trước A
y
của dụng cụ.
Góc cắt δ (tại một điểm của lưỡi cắt) là góc nhọn tạo bởi P
s
và mặt trước A
γ
của dụng cụ.
Cử nhân: Kiều Ngọc Trìu Page 23
Chương 1: Vật liệu và thông số hình học dụng cụ
Ta có: α+ β + γ = 90
0
δ + γ = 90
0
Các góc pháp tuyến
Từ định nghĩa tổng quát của các mặt nói trên, tùy theo tiết diện khảo sát mà

ta có các góc thường gặp sau đây.
- Góc pháp tuyến: Trong tiết diện thẳng góc lưỡi cắt P
n
ta có các góc pháp
tuyến sau:
Góc trước γ
n
: góc sau α
n
: góc cắt δ
n.
Giữa các góc pháp tuyến có quan hệ sau:
α
n
+ β
n
+ γ
n
= 90
0
δ
n
+ γ
n
= 90
0
- Góc tiết diện P
0
Trong tiết diện thẳng góc với hình chiếu của lưỡi cắt trên
mặt phẳng đáy P

0
ta có các góc sau.
Góc γ
0:
góc sau α
0
; góc sắc β
0

Ta có: α
0
+ β
0
+ γ
0
= 90
0
Góc tiết diện P
0
- Góc tiết diện ngang P
x
: Trong tiết diện ngang P
x
ta có cá góc sau.
Góc γ
x:
góc sau α
x
; góc sắc β
x

:
Ta có: α
x
+ β
x
+ γ
x
= 90
0
Cử nhân: Kiều Ngọc Trìu Page 24
Chương 1: Vật liệu và thông số hình học dụng cụ
- Góc tiết diện dọc P
y
: Trong tiết diện dọc P
y
ta có cá góc sau.
Góc γ
y:
góc sau α
y
; góc sắc β
y
:
Ta có: α
y
+ β
y
+ γ
y
= 90

0
Các góc tiết diện ngang P
x
và tiết diện dọc P
y
Để xác định phương của lưỡi cắt dụng cụ ta có:
Góc nghiêng chính của lưỡi cắt ϕ là góc nhọn do mặt phẳng đáy P
t
và nằm
giữa mặt cắt P
s
của lưỡi cắt chính và mặt làm việc quy ước P
x.
Góc nghiêng phụ của lưỡi cắt ϕ
1
là góc nhọn trong mặt phẳng đáy P
t
và nằm
giữa mặt cắt P
s
của lưỡi cắt phụ và mặt làm việc quy ước P
x.
Góc mũi dao ε là góc giữa hình chiếu của lưỡi cắt chính và lưỡi cắt phụ trên
mặt đáy.
Ta có: ϕ + ε + ϕ
1
=180
0
Góc nghiêng của lưỡi cắt
Góc nâng của lưỡi cắt chính

- Góc nâng của lưỡi cắt λ là góc nhọn trong mặt phẳng P
s
và nằm giữa lưỡi
cắt và hình chiếu của nó trên mặt đáy P
t
Cử nhân: Kiều Ngọc Trìu Page 25