thiết kế quy trình công nghệ chế tạo dụng cụ gia công bán tinh nòng 76 mm

Lời nói đầu 2
Chơng I: phân tích sản phẩm 4
1.1.1. Công dụng, điều kiện làm việc và tính năng chiến đấu của nòng 76mm
4
1.1.2. Yêu cầu kỹ thuật của nòng 5
1.1.3. Đặc điểm vật liệu chế tạo nòng pháo 76 mm 6
1.2.ảnh hởng của dụng cụ cắt đến độ chính xác gia công 7
Chơng II: thiết kế quá trình công nghệ 10
2.1.Đặc trng phơng pháp gia công lỗ sâu 10
2.1.1. Đặc điểm và yêu cầu kỹ thuật của lỗ sâu chính xác 10
2.1.2. Các phơng pháp gia công lỗ sâu 11
2.1.3. Các nguyên công cơ bản khi gia công lỗ sâu chính xác 11
2.2.Vật liệu dụng cụ 16
2.3. Dụng cụ gia công bán tinh nòng 76 mm 23
2.3.1. Cơ sở vật lý của quá trình cắt 23
2.3.2. Thiết kế dao xoáy gia công bán tinh lỗ nòng 76mm 33
2.3.3. Thiết kế quy trình công nghệ gia công dao xoáy 42
2.3.4.Tính thiết kế phôi 46
Chơng III: Tính toán thiết kế cho các nguyên công 48
1. Nguyên công 1: Tiện xén mặt đầu, khoan tâm 48
2.Nguyên công 2: Tiện kích thớc 66-0.046 50
3. Nguyên công 3: Tiện mặt trụ ngoài bậc 50-0.025, 48,5+0,16, 40-0.025
54
4. Nguyên công 4: Tiện rãnh thoát dao 56
5. Nguyên công 5: Tiện ren mặt ngoài bậc trục V48,5 57
6. Nguyên công 6: Khoan công lỗ 20+0,13 58
7. Nguyên công 7: Phay rãnh dẫn hớng 59
8. Nguyên công 8: Khoan, ta rô ren lỗ M4 60
9. Nguyên công 9: Phay rãnh lắp răng dao 61
10. Nguyên công 10: Phay rãnh nghiêng 60 62
11. Nguyên công 11: Phay mặt dới rãnh lắp răng dao 62

12. Nguyên công 12: Phay rãnh thoát phoi 63
13. Nguyên công 13: Phay mặt trớc để khoan lỗ 64
14. Nguyên công 14: Khoan lỗ nớc 64
15. Nguyên công 15: Sửa ba via, đóng ký hiệu 65
Sửa bavia bằng dũa tay 65
16. Nguyên công 16: Nhiệt luyện đạt 38 40 HRC 65
17. Nguyên công 17: Hiệu chỉnh hai lỗ tâm 66
18. Nguyên công 18: Mài tròn ngoài cổ dao 66
19. Nguyên công 19: Lắp răng dao 67
20. Nguyên công 20: Mài tròn ngoài thân dao 67
21. Nguyên công 21: Mài mặt sau răng dao 68
22. Nguyên công 22: Mài sắc góc nghiêng dao 68
Chơng iv: thiết kế trang bị công nghệ 69
4.1. Thiết kế đồ gá chuyên dùng cho nguyên công 12: Phay rãnh thoát phoi. 69
4.1.1. Công dụng của đồ gá 69
4.1.2.Phân loại đồ gá: 70
4.1.3. Phân tích sơ đồ gá đặt chi tiết: 70
4.1.4. Xác định lực cắt: 71

1
Lời nói đầu
Hiện nay, để gia công kim loại có rất nhiều phơng pháp, ngoài gia công
kim loại bằng cắt còn có đúc, rèn, hàn, cán, luyện kim bột . . .Các phơng pháp
kể trên tuy hiện nay sử dụng khá rộng rãi trong sản xuất nhng nói chung chủ
yếu nhằm chế tạo phôi hoặc tạo những sản phẩm thô sơ, còn phần lớn những
chi tiết có yêu cầu cao về hình dạng, kích thớc độ chính xác và độ bóng đều
phải qua gia công bằng cắt gọt.
Dụng cụ cắt gọt cùng với máy công cụ là những công cụ chủ yếu trong
phân xởng gia công cơ khí của nhà máy chế tạo máy. Chi phí cho dụng cụ cắt
thờng khá lớn, chiếm khoảng 5% - 17% vốn lu động của nhà máy cắt gọt. Do

2
vậy việc sử dụng hợp lý dụng cụ cắt có ý nghĩa rất lớn đối với nền kinh tế nói
chung và hiệu quả kinh tế đối với từng nhà máy nói riêng. Nhiệm vụ của ngời
cán bộ kỹ thuật khi thiết kế công nghệ gia công cần phải chọn loại dụng cụ
hợp lý, chọn phơng án kết cấu và các thông số hình học hợp lý thích ứng với
điều kiện cụ thể xảy ra trong cắt gọt. Xác định hình dáng, kích thớc của dụng
cụ, quy định các điều kiện kỹ thuật và chất lợng chế tạo chúng để gia công chi
tiết theo yêu cầu đã định trớc là nhiệm vụ hết sức quan trọng.
Xuất phát từ những yêu cầu thực tế đó, rồi thực hiện Đồ án tốt nghiệp
với nộ dung: Thiết kế quy trình công nghệ chế tạo dụng cụ gia công bán tinh
nòng 76 mm trong điều kiện nhà máy Z125
Đồ án đợc thực hiện với nội dung sau:
1. Tìm hiểu về các phơng pháp gia công lỗ sâu
2. Thiết kế dụng cụ gia công bán tinh nòng 76 mm
3. Thiết kế quy trình công nghệ chế tạo dụng cụ
4. Tính toán các chỉ tiêu kỹ thuật
5. Kết luận
Trong quá trình thực hiện đồ án tôi đã bám sát điều kiện thực tế của nhà
máy, áp dụng các kiến thức đã học và tham khảo tài liệu dới sự hớng dẫn của
thầy giáo Nguyễn Đức Phơng. Tuy nhiên do còn nhiều hạn chế về kinh
nghiệm thực tế và trình độ bản thân nên đồ án không tránh khỏi những thiếu
xót. Tôi rất mong nhận đợc ý kiến đóng góp, chỉ bảo của các thầy giáo để đồ
án đợc hoàn thiện tốt hơn.
Tôi xin chân thành cảm ơn thầy giáo Đại tá,Tiến sĩ Nguyễn Đức Phơng
đã tận tình chỉ bảo, hớng dẫn để tôi hoàn thành nhiệm vụ đồ án đợc giao
Hà nội, Ngày 20 tháng 6 năm 2005
Học viên
Nguyễn Thanh Tùng

3
Chơng I: phân tích sản phẩm
1.1. Công dụng điều kiện làm việc và yêu cầu kỹ thuật của nòng
76mm
1.1.1. Công dụng, điều kiện làm việc và tính năng chiến đấu của nòng
76mm
Nòng pháo là bộ phận quan trọng nhất của pháo, công dụng của nòng:
nh sau:
- Là nơi thực hiện quá trình cháy và sinh công của thuốc phóng, để tạo
cho đầu đạn có tốc độ chuyển động tịnh tiến nhất định lúc rời miệng nòng ( sơ
tốc v
0
)
- Định hớng cho đầu đạn trong không gian để bay đến mục tiêu
- Tạo tốc độ quay quanh trục dọc cần thiết cho đầu đạn để ổn định bay
trên quỹ đạo ( với pháo có rãnh xoắn)
Khi bắn nòng súng pháo làm việc trong những điều kiện rất khắc
nghiệt, đó là:
- áp suất khí thuốc rất lớn (3000 4000 kG/cm
2
)
- Nhiệt độ cao ( 2500 3000
0
C)
- Ma sát của đầu đạn khi chuyển động trong lòng nòng
- Sói mòn cơ học và ăn mòn hóa học
- Các lực tác dụng khi bắn và các lực ngẫu nhiên trong quá trình khai
thác sử dụng
Những yếu tố trên ảnh hởng trực tiếp đến tình trạng kỹ thuật của nòng và
tất nhiên là ảnh hởng đến tốc độ bắn của súng pháo. Vì lẽ đó nòng đợc đặc

biệt chú ý nghiên cứu tính toán thiết kế và khi bảo quản sử dụng
Pháo chống tăng 76,2mm do Liên Xô sản xuất với kết cấu
* Thống số cấu tạo :
- Cỡ nòng 76,2 mm

4
- Chiều dài thân pháo (41,6d) 3169 mm
- Chiều dài phần rãnh xoắn 2587 mm
- Số rãnh xoắn 32 rãnh
- Góc xoắn đều và hớng phải 7
0
945
- Chiều rộng rãnh xoắn 5,28 mm
- Chiều rộng đờng xoắn 2,10 mm
- Chiều dài buồng đạn 398 mm
* Đặc điểm cấu tạo nòng pháo 76
Nòng pháo có cấu tạo theo kiểu nòng trơn, đầu nòng có ren trái để lắp
loa hãm lùi, miệng nòng có khắc 2 vạch dấu để căng chỉ chữ thập để kiểm tra
Đuôi nòng có vòng gờ để lắp hộp khóa nòng
Lòng nòng chia làm 2 phần: phần rãnh xoắn và phần buồng đạn. Phần
rãnh xoắn có 32 rãnh phải và đều với góc 7
0
945. Sau rãnh xoắn là phần
buồng đạn, nó là một đoạn con. Hình dạng bên ngoài nòng đợc quy định bởi
cách liên kết giữa nó với các bộ phận khác và quy luật biến thiên của áp suất
trong lòng nòng
1.1.2. Yêu cầu kỹ thuật của nòng
Không phụ thuộc vào kiểu loại, đối với nòng súng pháo có các yêu cầu
sau đặt ra cho chúng:
- Có độ bền cao: Nòng không đợc biến dạng d dới tác dụng của phát bắn,

không bị phá vỡ trong quá trình bắn
Để đảm bảo đợc yêu cầu này khi thiết kế chế tạo nòng pháo phải chọn
thép làm nòng có cấp bền phù hợp và ấn định đúng đắn hệ số dự trữ bền cho
từng phần của nòng
- Có độ cứng cần thiết: Nòng không đợc uốn cong quá mức và rung động
mạnh dới tác dụng của trọng lợng bản thân và các va đập làm ảnh hởng xấu
đến độ chính xác bắn
- Đảm bảo độ bắn chụm tốt: Muốn vậy các rãnh xoắn ở phần miệng nòng
cần có độ cong xác định, lòng nòng phải có độ bóng và có độ chính xác gia
công cao để dẫn động đầu đạn một cách đơn điệu từ phát bắn này sang phát
bắn khác
- Có tuổi thọ lớn
Để có tuổi thọ lớn nòng phải có khả năng chống mài mòn cơ học và ăn
mòn hoá học trong điều kiện áp suất và nhiệt độ cao. Điều này có thể đợc bảo
đảm bằng cách chọn các thông số kết cấu lòng nòng và các phần dẫn động của

5
đạn một cách hợp lý, đa vào thành phần thuốc phóng chất trợ gia có tác dụng
ngăn nhiệt với lòng nòng. Ngoài ra có thể nâng cao tuổi thọ của nòng cần tuân
thủ chế độ bắn, các biện pháp làm nguội nòng khi bắn, chọn vật liệu làm nòng
có độ dai cần thiết, chất lợng bề mặt gia công lòng nòng cao,
- Tháo lắp dễ dàng và nhanh chóng
- Có giá thành sản xuất rẻ
Yêu cầu này đợc bảo đảm bởi tính đơn giản của quá trình công nghệ,
nhiệt luyện và gia công cơ khí, thép nòng đợc chọn với cấp bền tối u. Thép có
giới hạn đàn hồi càng cao thì càng khó gia công và giá thành càng đắt. Vì vậy
chọn vật liệu làm nòng là vô cùng phức tạp, đòi hỏi có sự phân tích toàn diện
rất nhiều tham số của súng pháo
Qua phân tích các yêu cầu trên ta thấy chúng phần lớn có liên quan tới
chất lợng của vật liệu để chế tạo nòng súng pháo. Thép để làm nòng súng hay

nòng pháo cần phải có các tính chất đàn hồi cao, độ dai cao, độ cứng lớn để
đảm bảo độ bền vững với mài mòn cơ học do các va đập khi nạp đạn và khi
chuyển động trong lòng nòng; có độ bền hoá học dới tác dụng của các sản
phẩm phân huỷ nổ của thuốc phóng; có khả năng bảo toàn các đặc trng cơ học
ở các nhiệt độ cao và nhiệt độ thấp ( -50
ữ
+400
0
C).
1.1.3. Đặc điểm vật liệu chế tạo nòng pháo 76 mm
Nòng pháo là chi tiết quan trọng nhất của pháo, trong quá trình làm việc
chịu tải trọng động, chịu mài mòn cao đồng thời chịu nhiệt độ cao ( nhiệt độ
của khí thuốc có thể lên đến 2300
ữ
3000
0
C. Bởi vậy vật liệu chế tạo các chi
tiết này cần có độ dẻo, dai cao đồng thời phải có tính chịu nóng, tính chống ăn
mòn do tác dụng của khí thuốc ở nhiệt độ cao tốt
- Giới hạn chảy của thép nòng nói chung phải vào khoảng 70
ữ
90 KG/mm
- Độ dai va chạm a
K
tối thiểu phải đạt 2,3
ữ
3 KG/cm
2
- Độ dẻo

% nằm trong khoảng 20
ữ
23%. Thờng sử dụng nhất là nhóm
thép hợp kim Cr-Ni có bổ sung nguyên tố Mo với hàm lợng ~ 0,15% nhằm
giảm thiểu khả năng gây dòn ram
Thép dùng để chế tạo nòng pháo 76mm là loại thép OXN1M. Thành
phần và tính chất cơ học của loại thép này nh sau:
Mác
thép
Thành phần hoá học Cơ tính
C Si Mn P S Cr Ni Mo
B

MN/
m
2
2,0

MN/
m
2

%

%
a
K
MJ
/m

6
2
OXN1M
O-500
0,30
~
0,38
0,17
~
0,37
0,40
~
0,70
<
0,02
<
0,015
1,3
~
1,7
1,3
~
1,7
0,15
~
0,30
530 500 20 12
,35
OXN1M
O-550

590 550 20 12
,35
OXN1M
O-600
660
600 20 12
,35
OXN1M
O-650
720 650 20 12
0,3
OXN1M
O-700
780 700 20 12
0,3
Loại thép này có thể tôi trong nớc để tăng độ thấm tôi. Thép này có tính
giòn ram ở nhiệt độ 300~350
0
C. Ram cao ở 500~650
0
C không thấy giòn ram
1.2.ảnh hởng của dụng cụ cắt đến độ chính xác gia công
Nh đã phân tích đặc điểm và yêu cầu kỹ thuật của nòng, ta thấy rằng để
đảm bảo tính năng chiến đấu của nòng pháo, ngoài đặc điểm về vật liệu thì
chất lợng gia công nòng pháo cũng đóng vai trò hết sức quan trọng để nâng
cao độ chính xác bắn của nòng. Độ chính xác gia công là một trong những chỉ
tiêu để đánh giá chất lợng gia công nòng. Sau đây ta nghiên cứu những
nguyên nhân gây ra sai số gia công, ảnh hởng đến độ chính xác gia công.
Trong quá trình gia công có rất nhiều nguyên nhân sinh ra sai số gia
công, sai số do dụng cụ cắt gây ra là một trong những nguyên nhân cơ bản tạo

nên sự sai lệch độ chính xác gia công. Để có thể nâng cao chất lợng gia công
để đạt độ chính xác cần thiết, chúng ta hãy phân tích ảnh hởng của các nguyên
nhân gây tới độ chính xác gia công
* ảnh hởng do biến dạng đàn hồi của hệ thống công nghệ
Hệ thống công nghệ ( máy, đồ gá, dao, chi tiết gia công) không phải là
một hệ thống tuyệt đối cứng vững mà ngợc lại khi chịu tác dụng của ngoại lực
nó sẽ bị biến dạng đàn hồi và biến dạng tiếp xúc. Trong quá trình cắt gọt các
biến dạng này gây ra sai số kích thớc và sai số hình dạng hình học của chi tiết
gia công

7
Trong thực tế, một mặt lực cắt tác dụng lên chi tiết gia công, sau đó
thông qua đồ gá truyền đến bàn máy, thân máy; mặt khác lực cắt cũng tác
dụng lên dao cắt và thông qua cán dao, bàn dao truyền đến thân máy. Bất kỳ
một chi tiết nào của các cơ cấu máy, đồ gá, dụng cụ hoặc chi tiết gia công khi
chịu tác dụng của lực cắt ít nhiều đều bị biến dạng. Vị trí xuất hiện biến dạng
tuy không giống nhau nhng các biến dạng đều trực tiếp hoặc gián tiếp làm cho
dao cắt rời khỏi vị trí tơng đối so với mặt cần gia công đã đợc điều chỉnh sẵn
gây ra sai số gia công
Trong quá trình gia công lực cắt là ngoại lực chủ yếu làm cho hệ thống
công nghệ biến dạng và gây ra sai số gia công. Nếu lực cắt không đổi thì sai
số gia công trong cả loạt chi tiết đều bằng nhau, nhng trong thực tế lực cắt
luôn luôn thay đổi phụ thuộc vào tình trạng của lỡi cắt( dao cùn), lợng d
không đều ( do có sai số hình học của phôi), tính chất cơ lý của phôi không
đều ( nh độ cứng không đều) nên gây ra sai số khác nhau đối với từng chi tiết
trong cả loạt phôi
*ảnh hởng của dao cùn. Dao mòn làm cho lỡi cắt bị cùn đi, hiện tợng
đó ngoài việc làm cho kích thớc gia công thay đổi một cách trực quan còn làm
cho lực cắt thay đổi tỷ lệ thuận với diện tích mòn. Ngoài ra các thông số hình
học của dao cũng có ảnh hởng đến lợng thay đổi lực cắt pháp tuyến, khi xuất

hiện lợng tăng của thành phần lực này dẫn đến lợng chuyển vị tăng lên và do
đó sai số gia công tăng lên
Độ chính xác chế tạo dụng cụ cắt, mức độ mài mòn của nó và sai số gá
đặt dụng cụ trên máy cũng ảnh hởng đáng kể đến độ chính xác gia công
Ngoài sai số chế tạo, trong quá trình cắt dao sẽ bị mài mòn và làm ảnh
hởng rất lớn đến độ chính xác gia công. Tuỳ theo mức độ mòn, dao có thể thay
đổi cả hình dạng lẫn kích thớc và sinh ra sai số trên chi tiết gia công dới dạng
sai số hệ thống thay đổi
Khi gia công chi tiết nhỏ, ngắn độ mòn dao ảnh hởng đến kích thớc gia
công của một chi tiết rất khó thấy mà chỉ thấy đợc ở những chi tiết gia công
sau nếu đem so sánh kích thớc của nó với các kích thớc gia công của chi tiết
trớc. Nhng khi gia công các chi tiết có đờng kính ngoài lớn, dài thì chỉ cần
trong một lần chạy dao, dụng cụ đã có thể bị mòn nhiều làm cho đờng kính
của chi tiết gia công tăng dần và đờng kính ở đầu kết thúc lần chạy dao đó to
hơn hẳn kích thớc ở phần đầu của quá trình cắt. Ngoài ra, việc gá đặt dao

8
không chính xác cũng gây ra sai số kích thớc và hình dạng hình học của chi
tiết gia công
Trong quá trình gia công, dao cũng bị nóng lên do ma sát, do nhiệt cắt
truyền vào và do ảnh hởng của nhiệt độ môi trờng xung quanh. Mặc dù có
dung dịch trơn nguội tới vào vùng đang gia công và các bộ phận truyền động
đợc ngâm trong dầu với mục đích làm giảm nhiệt độ nhng bản thân các dung
dịch đó cũng nóng lên. Tại vùng cắt, hầu hết công cơ học cần thiết cho quá
trình cắt đều chuyển biến thành nhiệt. Tuỳ theo chế độ cắt, vật liệu làm dao và
vật liệu gia công mà tỷ lệ phần nhiệt phân bố vào phoi, chi tiết gia công, dụng
cụ cắt và một phần toả ra môi trờng xung quanh sẽ khác nhau. Khi nhiệt cắt
truyền vào dao, dao bị nở dài, mũi dao vơn thêm về phía trớc làm cho đờng
kính ngoài giảm đi còn đờng kính lỗ thì tăng lên. Cho đến khi dao ở vào trạng
thái cân bằng nhiệt thì dao không nở dài thêm nữa và nếu không có sự mòn

dao thì kích thớc gia công sẽ không đổi
Từ sự phân tích những ảnh hởng của dụng cụ cắt đến độ chính xác gia
công, việc nghiên cứu và chế tạo dao là hết sức cần thiết đối với một ngời kỹ
s công nghệ. Để khắc phục những ảnh hởng trên, cần nâng cao độ chính xác
chế tạo dao, chọn vật liệu làm dao tốt, nhiệt luyện và mài dao tốt để nâng cao
tuổi thọ của dao. Chọn chế độ cắt hợp lý sao cho không ảnh hởng đến năng
suất nhng quá trình mài mòn của dao chậm

9
Chơng II: thiết kế quá trình công nghệ
2.1.Đặc trng phơng pháp gia công lỗ sâu
Trong công nghiệp quốc phòng, chi tiết có lỗ sâu phổ biến nhất là ở
súng pháo. Khi nói đến chế tạo, sửa chữa vũ khí, việc gia công nòng súng,
nòng pháo, các thiết bị hãm lùi và nhiều loại trang thiết bị khác, không thể
không nói đến công nghệ gia công lỗ sâu. Các lỗ sâu trong súng pháo có hình
dáng phức tạp và những yêu cầu kỹ thuật khá cao. Công nghệ gia công lỗ sâu
là một công nghệ khó, nó có hàng loạt những đặc điểm riêng và sự khác biệt
đáng kể với gia công lỗ thờng. Nó cần có thiết bị, dụng cụ . . . chuyên dùng,
cần có chế độ gia công, chế độ tới dung dịch trơn nguội riêng, cần trình độ
chuyên môn và kinh nghiệm của nhà công nghệ sâu sắc
2.1.1. Đặc điểm và yêu cầu kỹ thuật của lỗ sâu chính xác
Những lỗ có tỷ lệ giữa chiều sâu L và đờng kính lỗ D lớn hơn 5
( L/D>5) đợc gọi là lỗ sâu. Lỗ sâu chính xác thờng có những yêu cầu kỹ thuật
sau đây:
+ Độ bóng bề mặt bên trong của lỗ cần đạt cấp Ra = 1,25
ữ
0,08 , cấp
chính xác 8
ữ
5, không cho phép có những vết xớc dọc

+ Độ không thẳng của đờng tâm lỗ không lớn hơn 0,006/100
+ Độ côn, độ ôvan, độ trống trên toàn bộ chiều dài của lỗ phải nằm
trong giới hạn không lớn hơn 1/2 dung sai của đờng kính lỗ
+ Độ lệch tâm của đờng kính ngoài so với đờng kính trong không lớn
hơn 1/2 dung sai của đờng kính ngoài
+ Độ đảo mặt đầu của lỗ so với trục dọc không lớn hơn 0,05
Những khó khăn trong việc gia công lỗ sâu chính xác là:
+ Khó tạo phoi khi cắt
+ Khó thoát phoi ra khỏi vùng cắt và ra khỏi lỗ
+ Khó bôi trơn, làm nguội dụng cụ khi cắt
+ Khó đảm bảo độ cứng vững, tránh rung động của hệ thống công
nghệ (MGDC) dẫn đến khó đảm bảo độ thẳng yêu cầu và vị trí đúng đắn của
tâm lỗ gia công
+ Khó theo dõi chất lợng bề mặt gia công và sự làm việc của dụng cụ,
đặc biệt là đảm bảo độ bền mòn của dụng cụ cắt trong suốt quá trình làm việc
của nó .v. v

10
2.1.2. Các phơng pháp gia công lỗ sâu
Chính vì vậy nghiên cứu công nghệ gia công lỗ sâu trên thế giới đã xuất
hiện rất sớm và ngày càng đợc hoàn thiện. Hiện nay trên thế giới đã gia công
đợc những lỗ sâu có tỉ lệ L/D = 150
ữ
200 và đạt đợc độ nhám bề mặt cấp 10
ữ
cấp 11 ( Ra= 0,16
ữ
0,04 m) và độ chính xác tới IT7. Chẳng những thế
những nhà công nghệ đã nghiên cứu chế tạo những lỗ có biên dạng phức tạp
có rãnh xoắn để đáp ứng nhu cầu sử dụng, nớc ta và đặc biệt trong công

nghiệp quốc phòng cũng đã tiến hành nghiên cứu công nghệ gia công lỗ sâu
trong điều kiện kỹ thuật và trang thiết bị của chúng ta và bớc đầu cũng đạt đợc
kết quả nhất định
Hiện nay trên thế giới, để gia công lỗ sâu, ngời ta sử dụng hai phơng
pháp: gia công không phoi và gia công có phoi để tạo lỗ. Sử dụng phơng pháp
tuỳ vào điều kiện từng nớc. Còn để tạo nên độ chính xác ( đặc biệt là độ nhám
bề mặt) và tăng cơ tính bề mặt lỗ có thể dùng phơng pháp khác nh doa, chuốt,
gia công điện hoá, gia công bằng biến dạng dẻo, mài . . .
1.Gia công không phoi để tạo lỗ
Quá trình gia công trên cơ sở biến dạng dẻo của kim loại, kim loại đợc
gia nhiệt đến nhiệt độ rèn, sau đó dàn đều kim loại trên lõi bằng rèn đạt yêu
cầu kỹ thuật cao, biến dạng phức tạp. Thực chất đây là công nghệ rèn khuôn.
Sử dụng phơng pháp này đòi hỏi phải có hệ thống công nghệ phức tạp, chính
xác, đắt tiền, cha phù hợp với điều kiện kinh tế nớc ta hiện nay
2.Phơng pháp gia công có phoi ( cắt gọt)
Lỗ sâu đợc tạo từ phôi thanh bằng phơng pháp khoan sâu. Đây là phơng
pháp đợc sử dụng để gia công có từ xa xa và còn đợc sử dụng rộng rãi cho đến
nay. Dựa vào phơng pháp bôi trơn, làm mát và đẩy phoi ra khỏi khu vực gia
công
Để gia công lỗ sâu chính xác, tuỳ theo phôi có dạng trục đặc hay rỗng
mà những nguyên công cơ bản phải tiến hành là: Khoan, khoét thô, khoét tinh
và các nguyên công gia công lần cuối cùng nh: Khoét mỏng, doa, mài khôn,
đánh bóng, trợt ép, lăn ép v.v. . .
2.1.3. Các nguyên công cơ bản khi gia công lỗ sâu chính xác
1. Khoan lỗ sâu:
a. Các phơng pháp khoan lỗ sâu
Căn cứ vào kiểu đầu mũi khoan mà chia thành:

11
- Phơng pháp dùng mũi khoan đặc

- Phơng pháp dùng mũi khoan vòng ( mũi khoan rỗng)
Để khoan lỗ sâu, thờng phải dùng các thiết bị, dụng cụ, đồ gá chuyên dùng.
Nó là một trong những nguyên công khó khăn và phức tạp nhất
Để nhận đợc những lỗ sâu có đờng kính <100 mm thờng sử dụng phơng
pháp khoan đặc, đây là phơng pháp biến đổi thành phoi toàn bộ kim loại nằm
ở khu vực khoan để tạo nên lỗ có kích thớc cho trớc
Với những lỗ có đờng kính >100 mm thờng sử dụng phơng pháp khoan
vòng. Khi khoan đặc, do phải biến đổi toàn bộ kim loại cần cắt thành phoi nên
giảm năng suất của quá trình khoan. Với phơng pháp khoan vòng thì chỉ có
phần kim loại nằm trong hình vành khăn tạo nên khi các lỡi cắt chuyển động
tơng đối với phôi là bị biến đổi thành phoi, nên năng suất hơn và tiết kiệm kim
loại hơn
Tiến hành khoan có hai cách:
- Khoan từ một mặt đầu
- Khoan từ hai mặt đầu
Phơng pháp khoan từ hai mặt đầu vào tiết kiệm đợc thời gian gia công xong
không dễ gì đạt đợc sự đồng trục giữa hai lỗ khoan hoặc cũng có thể nh hiện t-
ợng (b), đồng trục xong bị cong vẹo. Vì vậy việc khoan nòng pháo vẫn thờng
sử dụng phơng pháp khoan từ một mặt đầu vào, mà bắt đầu từ phía đầu nòng
vào, vì phía đầu nòng bao giờ cũng mỏng hơn
Việc khoan các lỗ sâu đợc tiến hành trên các máy khoan ngang chuyên
dùng. Quá trình khoan, vị trí tơng quan của chi tiết với dụng cụ trên máy đợc
thực hiện theo các sơ đồ sau:
+ Sản phẩm chuyển động quay, còn dụng cụ có chuyển động tịnh tiến.
Sơ đồ này thờng dùng khi khoan các lỗ sâu có đờng kính < 50 mm
+ Sản phẩm có chuyển động quay, còn dụng cụ cắt có đồng thời cả
chuyển động quay và chuyển động tịnh tiến. Sơ đồ này dùng để khoan với tốc
độ cao các lỗ có đờng kính > 55 mm
+ Sản phẩm đứng yên, còn dụng cụ cắt có đồng thời cả 2 chuyển động
quay và tịnh tiến

Trong các sơ đồ trên thì sơ đồ 1 và 2, do có chuyển động quay của chi
tiết nên độ lệch đờng tâm của lỗ nhỏ hơn so với sơ đồ 3
Trong thực tế để đạt đợc giá trị của độ lệch tâm nhỏ nhất, tuỳ theo các
lỗ khoan, có thể sử dụng phơng pháp khoan suốt từ một đầu hoặc khoan từ hai

12
đầu trở lại. Thông thờng khoan từ hai đầu trở lại với những lỗ có chiều sâu lớn
( L>8 m). Để khoan từ hai đầu, ngời ta đã chế tạo máy khoan ngang hai phía
chuyên dùng, cho phép tiến hành khoan đồng thời từ hai đầu. Tuy nhiên cũng
có thể sử dụng máy khoan ngang một phía để khoan những lỗ sâu tới 8 m
bằng cách khoan đến giữa rồi lại quay sản phẩm để khoan nốt đầu còn lại
* Dung dịch bôi trơn, làm nguội
Khi khoan các lỗ sâu thờng phải đa vào vùng cắt một khối lợng khá lớn
dung dịch bôi trơn làm nguội với áp suất đủ lớn để giảm nhẹ quá trình cắt,
thoát đợc phoi và nâng cao năng suất. Thành phần, khối lợng và áp suất của
dung dịch đợc đa vào phải đảm bảo thực hiện đợc các điều kiện sau:
+ Đẩy đợc phoi ra khỏi vùng cắt ra khỏi lỗ
+ Thoát đợc nhiệt, do quá trình cắt kim loại và do ma sát của những
phần dẫn hớng của dụng cụ với lỗ tạo ra
+ Giảm đợc lực cắt khi tạo phoi
+ Giảm đợc tổn thất năng lợng do mát sát của dụng cụ với lỗ
Nh vậy dung dịch trơn nguội phải có những tính chất bôi trơn và làm mát.
Thực tế ngời ta sử dụng một số loại dung dịch sau:
+ 90% Sunfoferejon, 10% dầu hoả
+ 7 10% Emunxi, 0,2% Natricacbonat còn lại là nớc
Tuỳ theo kích thớc của lỗ, kết cấu của dụng cụ và phơng pháp khoan,sử
dụng các phơng pháp khác nhau để đa dung dịch trơn nguội vào và dẫn phoi ra
nh sau:
+ Dẫn dung dịch bôi trơn làm nguội qua khe hở hình vành khuyên giữa
mặt ngoài của cán dao và bề mặt thành của lỗ đợc khoan. Còn việc thoát dung

dịch và phoi ra ngoài qua bề mặt lỗ bên trong của mũi khoan và cán. Phơng
pháp này đợc sử dụng nhiều trong trờng hợp khoan đặc các lỗ có đờng kính 20
100 mm
+ Dẫn dung dịch bôi trơn, làm nguội qua bề mặt lỗ bên trong của mũi
khoan và cán. Còn việc thoát dung dịch và phoi ra ngoài qua khe hở hình vành
khuyên giữa mặt ngoài của cán dao và bề mặt thành của lỗ đợc khoan. Phơng
pháp này đợc sử dụng khi khoan vòng những lỗ có đờng kính lớn hơn 100 mm
và khi khoan những lỗ sâu có đờng kính < 20 mm
* Dụng cụ khi khoan lỗ sâu
Dụng cụ khoan lỗ sâu có rất nhiều dạng với kết cấu khác nhau. Những yêu cầu
cơ bản về kết cấu của dụng cụ khi khoan sâu là:

13
+ Có khả năng dẫn vào đủ khối lợng dung dịch bôi trơn và làm nguội
+ Thoát đợc phoi tốt bằng cách bẻ vụn và tạo thành đờng thoát ra cho
nó
+ Loại trừ khả năng lệch lỗ khoan hoặc giảm sự lệch lỗ khoan đến mức
thấp nhất
+ Có năng suất cao
+ Giá thành chế tạo thấp
+ Đơn giản và đảm bảo độ tin cậy trong quá trình sử dụng
Trong thực tế sản xuất thờng gặp các kiểu kết cấu mũi khoan nh sau:
- Mũi khoan kiểu cánh quạt
Những mũi khoan này làm việc theo nguyên tắc chiều rộng cắt và đợc dùng để
khoan đặc các lỗ sâu có đờng kính từ 20 85 mm. Loại mũi khoan này làm
việc theo phơng pháp dẫn dung dịch bôi trơn, làm nguội vào từ bên ngoài và
thoát phoi ra ở bên trong mũi khoan và cán khoan
- Mũi khoan kiểu xoắn ruột gà
Về kết cấu nó gần giống mũi khoan xoắn ruột gà, đợc dùng để gia công các lỗ
sâu với sự thoát phoi ra ở bên trong và truyền dẫn dung dịch bôi trơn làm

nguội vào từ bên ngoài của cán khoan và mũi khoan. Mũi khoan này có khả
năng cho năng suất cao
- Mũi khoan có lỡi cắt đợc mài theo kiểu chữ M
Với mũi khoan này có khả năng làm giảm độ lệch đờng tâm của lỗ, nên hay đ-
ợc sử dụng để khoan các loại lỗ sâu có đờng kính từ 20 90 mm
2. Khoét các lỗ sâu
a. Đặc điểm của quá trình khoét các lỗ sâu
Tuỳ theo độ phức tạp về công nghệ của việc chế tạo các lỗ sâu và các
yêu cầu về độ chính xác kích thớc cũng nh độ bóng bề mặt cần gia công mà lỗ
sâu hình trụ cần đợc chia thành hai nhóm:
Nhóm 1: Gồm những lỗ sâu hình trụ đợc chế tạo với cấp chính xác 1- 5
và độ bóng bề mặt tơng ứng với cấp Ra = 0,16 không có bậc trên suốt chiều
dài lỗ, độ sai lệch chiều dài thành chi tiết nhỏ, tỷ lệ chiều dài và đờng kính chi
tiết lớn ( L/d>40)
Nhóm 2: Gồm những lỗ sâu hình trụ đợc chế tạo với cấp chính xác 6- 7
và độ bóng bề mặt tơng ứng với cấp Ra = 1,25- 0,63 có thể có những bậc đồng
tâm, tỷ lệ chiều dài và đờng kính lỗ nhỏ

14
Nguyên công khoét lỗ sâu đợc dùng để sửa thẳng đờng trục tâm của lỗ
và khoét đi một phần lớn kim loại còn lại sau khi khoan tạo cho lỗ có độ chính
xác kích thớc, độ chính xác hình dáng hình học và độ bóng bề mặt theo yêu
cầu
Những nòng sau khi khoan mà không nhiệt luyện thì chỉ khoét một lần
là đợc, xong còn những nòng sau khi khoan mà nhiệt luyện thì lợng d gia công
còn nhiều nên không thể khoét một lần mà thờng phải hai lần, một lần thô và
một lần tinh
Tuỳ theo công dụng, nguyên công khoét đợc chia thành 2 dạng:
Nguyên công khoét thô và nguyên công khoét tinh ( xoáy)
- Nguyên công khoét thô đợc dùng để sửa lại trục tâm và khoét đi một

phần lớn lợng d còn lại sau khi khoan lỗ. Đối với khoét thô thì độ chính xác đ-
ờng kính và độ bóng bề mặt của lỗ là vấn đề thứ yếu. Khi khoét thô độ chính
xác kích thớc đờng kính thờng nằm trong khoảng cấp chính xác từ 13 11
còn độ bóng bề mặt sau khi khoét thô, tuỳ theo kết cấu của đầu khoét đợc sử
dụng và vật liệu của các then dẫn hớng mà dao động trong khoảng từ cấp Ra =
6,3 0,2
- Nguyên công khoét tinh đảm bảo đạt đợc hình dáng hình học đúng, độ
chính xác kích thớc cho trớc và độ bóng bề mặt lỗ, yêu cầu với điều kiện giữ
đợc độ thẳng của lỗ nhận đợc sau khi khoét thô. Khi khoét tinh thờng đạt đợc
độ chính xác kích thớc đờng kính cấp 9 7 và độ bóng bề mặt cấp chính xác
Ra = 1,6 0,2
* Các phơng pháp khoét lỗ sâu:
Khi khoét lỗ sâu, tuỳ theo hớng tác dụng của lực chạy dao ngời ta phân
chia thành hai phơng pháp khoét cơ bản là:
- Phơng pháp khoét đẩy ( nén): Với phơng pháp này cán lắp dụng cụ dới
tác dụng của thành phần lực cắt theo chiều trục sẽ bị nén. Trong thực tế phơng
pháp này đợc sử dụng rộng rãi vì phơng pháp này không yêu cầu máy có trục
chính rỗng
- Phơng pháp khoét kéo: Với phơng pháp này dới tác dụng của thành
phần lực cắt theo chiều trục thì cán đợc kéo. Với phơng pháp này đảm bảo độ
cứng vững của dụng cụ tốt
Khoét đẩy là phơng pháp dùng phổ biến hơn vì rằng phoi không thông qua
lỗ trên dao để ra ngoài nên không vì thoát phoi mà gây nên trục trặc. Nhợc

15
điểm của phơng pháp này là cán dao bị đẩy thành dễ bị uốn cong ảnh hởng
đến chất lợng gia công
Khoét kéo không có ảnh hởng này xong phải dùng máy có trục chính rỗng
để luồn cán dao
* Các kiểu kết cấu của dụng cụ khoét lỗ sâu:

Dao khoét có 3 thành phần tạo thành. Yêu cầu chủ yếu với dao khoét:
- Chất lợng gia công tốt
- Hiệu suất cắt gọt cao
- Tuổi thọ cao
- Bôi trơn và dẫn phoi tốt
- Cấu tạo đơn giản, mài dao dễ dàng
Dụng cụ để khoét lỗ sâu gọi là đầu khoét bao gồm: Một thân bằng thép
trong đó có kẹp các dao hoặc lắp các tấm tuỳ động và then dẫn hớng. Tuỳ theo
sự phân bố các cạnh cắt của dao tơng ứng với thân của đầu khoét và phơng
pháp kẹp các dao vào thân dao, có thể phân đầu khoét thành các nhóm sau
đây:
+ Đầu khoét có các dao phân bố ở một phía
+ Đầu khoét có các dao phân bố ở hai phía
+ Đầu khoét có các dao phân bố theo vòng tròn
+ Đầu khoét có các tấm dao tuỳ động
Dao khoét thờng dùng những loại dao khoét:
- Dao khoét đơn: Thờng dùng để gia công nòng pháo 80 90 mm, lỡi
cắt là hợp kim cứng, hiệu suất sản xuất không cao
- Dao khoét nhiều dao cắt: Là dao khoét có 3- 4 dao cắt, để đợc chất l-
ợng gia công bề mặt cao, các dao cắt có độ ăn dao khác nhau. Mặt dao đầu cắt
60 70%, dao cắt thứ hai ăn dao 25 30%, dao cắt cuối cùng để làm bóng,
lợng ăn dao 0,2 0,4mm. Trên dao có những thanh gỗ dẫn hớng
2.2.Vật liệu dụng cụ
Năng suất công tác của một loại dụng cụ phụ thuộc rất nhiều vào khả
năng giữ đợc tính cắt trong một khoảng thời gian dài của vật liệu làm dao.
Trong quá trình cắt, ngoài các điều kiện chịu áp lực và nhiệt độ cao, dụng cụ
cắt còn chịu rung động, mài mòn . . . khiến cho tính cắt gọt của dụng cụ làm
dao chóng bị thay đổi
Do đó muốn làm việc đợc, vật liệu làm dao phải đảm bảo đợc các yêu
cầu sau đây:

16
1. Độ cứng: Muốn cắt đợc kim loại, vật liệu làm dao phải có độ cứng
lớn hơn vật liệu cần gia công. Yêu cầu về độ cứng của vật liệu làm dao phụ
thuộc vào độ cứng của vật liệu gia công. Thông thờng kim loại đợc gia công
có độ cứng vào khoảng 200 400 HB, do đó độ cứng của phần cắt dụng cụ
trung bình phải lớn hơn 60 HRC. Khi cần gia công các kim loại thép chịu
nóng, thép không rỉ . . . vật liệu làm dao phải có độ cứng không thấp hơn 65
HRC
2. Độ bền cơ học: Trong khi cắt dụng cụ thờng chịu những lực và xung
lực rất lớn. Kinh nghiệm sử dụng cho thấy rằng một số lớn dụng cụ bị cắt
hỏng và bị gẫy vỡ ngay trong quá trình làm việc, do đó vật liệu làm dao nào có
độ bền cơ học nào càng cao thì tính năng sử dụng của nó càng tốt
3. Tính chịu nóng: Nh ta đã biết, vật liệu bị nung nóng thì độ cứng của
nó giảm đi, tuy nhiên trong quá trình nung nóng đó vật liệu không biến đổi về
tổ chức thì sau khi làm nguội, độ cứng của vật liệu sẽ đợc phục hồi. Tính chịu
nóng là khả năng giữ đợc độ cứng cao và tính cắt kim loại ở nhiệt độ cao
( không có chuyển biến về tổ chức). Trong thời gian làm việc dụng cụ cắt th-
ờng chịu nhiệt độ rất cao ( có khi đạt đến trên 1000
0
), do đó tính chịu nóng là
một trong những tính chất rất quan trọng của vật liệu làm dụng cụ
4. Tính chịu mài mòn: Khi vật liệu làm dao đã có đủ độ bền cơ học thì
dạng hỏng chủ yếu của dụng cụ là bị mài mòn. Ngời ta thấy rằng khi độ cứng
càng cao thì tính chịu mòn của dụng cụ tỷ lệ với độ cứng
Một trong những nguyên nhân chủ yếu làm cho dao chóng bị mài mòn
là hiện tợng dính giữa hai loại vật liệu tiếp xúc nhau. Loại vật liệu làm dao tốt
là loại vật liệu có nhiệt độ chảy dính cao
5. Tính công nghệ: Tính công nghệ của vật liệu làm dao đợc thể hiện ở
nhiều mặt: Tính tôi đợc, độ thấm tôi, mức thoát cácbon khi nhiệt luyện, độ

dẻo ở trạng thái nguội và nóng, tính dễ gia công bằng cắt gọt. . . Một số loại
vật liệu dụng cụ tuy có tính cắt tốt nhng không đợc sử dụng làm dụng cụ cắt
một phần vì tính công nghệ của nó không cao
Ngoài những yêu cầu nói trên, vật liệu làm dao còn phải có những tính
năng quan trọng khác nh độ dẫn nhiệt cao, sức chịu va chạm . . . và giá thành
tốt
Để làm phần cắt của dụng cụ cắt, ngời ta thờng dùng những nhóm vật
liệu sau: Thép cácbon dụng cụ, thép hợp kim dụng cụ, thép gió, hợp kim cứng,
vật liệu sứ, các loại vật liệu dụng tổng hợp . . . và vật liệu mài

17
* Thép các bon dụng cụ:
Để đảm bảo cho thép các bon dụng cụ có độ cứng và có tính chịu mài
mòn cao, lợng các bon trong thép các bon dụng cụ không thấp hơn 0,7%
Một số nhãn hiệu, thành phần cơ lý của thép Các bon dụng cụ thờng
dùng từ Y7 đến Y13, ngoài ra ngời ta còn dùng các loại thép Các bon dụng cụ
đã đợc làm tốt nh Y7A; Y8A; . . .Y13A có lợng P, S thấp ( P<0,03% và S
<0,025%)
Thép các bon dụng cụ có những đặc tính sau:
- Độ cứng sau khi tôi, ram đạt khoảng 60- 65 HRC. Sau khi ủ có độ
cứng 107 217 HB
- Độ thấm tôi tốt
- Tính chịu nóng thấp. Vì không đợc hợp kim hoá nên Mác ten xít của
thép dễ bị phân tích khi bị nung nóng, làm cho độ cứng của dụng cụ bị giảm
nhanh
Dụng cụ bằng thép các bon dụng cụ chỉ làm việc ở tốc độ cắt thờng ( 4-
5 m/ph) ứng với nhiệt độ cắt khoảng 200- 250
0
C
Một số công dụng của các loại thép Các bon dụng cụ nh sau:

Y7: Dùng làm dụng cụ chịu va đập, cần có độ dẻo cao và có độ cứng
vừa phải nh đục, các dụng cụ nguội, rèn . . .
Y8: Dùng để làm dụng cụ chịu va đập và có độ cứng cao nh dao, kéo,
dụng cụ mộc, khuôn dập
Y9, Y10: Đợc dùng làm dụng cụ ít chịu va đập nh tarô, bàn ren
Y12,Y13: Dùng làm các dụng cụ có độ cứng và tính chịu mòn cao nh:
dũa, dụng cụ đo, dụng cụ khắc, khuôn kéo dập
* Thép hợp kim dụng cụ
Thép hợp kim dụng cụ là thép có hàm lợng các bon cao và hàm lợng
một số nguyên tố hợp kim vào khoảng 0,5 3%
Các nguyên tố hợp kim trong thép có tác dụng làm tăng tính chịu nóng,
đảm bảo tính cắt ở nhiệt độ cao hơn của dụng cụ cắt.
Thép hợp kim so với thép các bon có u điểm hơn về độ dai và ít biến
dạng khi nhiệt luyện
Tính cắt gọt của thép hợp kim ( thép hợp kim dụng cụ) và của thép các
bon ( thép các bon dụng cụ) gần giống nhau vì chúng có tuổi bền nhiệt thấp
( 200 250
0
C)

18
Thép hợp kim đợc dùng rộng rãi để chế tạo dụng cụ và các trang bị
công nghệ ( đồ gá và dụng cụ phụ)
Thép hợp kim dụng cụ nhóm I có thành phần hợp kim nhỏ hơn 1% và
đợc hợp kim hoá chủ yếu bằng Cr( 0,1 0,7%). Với lợng Cr ít nh vậy tính
chất của thép cơ bản vẫn giống thép các bon dụng cụ. Tuy nhiên do có Crôm
và Vanađi nên tránh đợc khuynh hớng Gra phít hoá và có cấu tạo hạt nhỏ
Thép X05 có độ cứng HRC >65 và tính chống mài mòn cao, chủ yếu đ-
ợc dùng làm dao cạo. Thép 85X có độ cứng cao và tính chống mài mòn vừa
phải, cấu tạo hạt nhỏ đợc dùng làm dụng cụ gia công gỗ

Các loại thép 7X, 8X và 9X đợc dùng để chế tạo lỡi ca tròn và lỡi
ca dai, chế tạo kéo để cắt nguội, chế tạo các chày đột và các dụng cụ chịu va
đập
Thép hợp kim dụng cụ nhóm II có hàm lợng Cr từ 1 1,5%, và một tỉ
lệ Sillic. Cr và Si làm tăng nhanh độ thấm tôi, cản trở quá trình ram do đó đảm
bảo tính cắt gọt tốt hơn
Thép X chịu nóng đợc đến 220
0
C, còn thép 9XC chịu nóng đến 300
0
C
Thép 9XC dễ thoát các bon khi nhiệt luyện, độ cứng sau khi ủ cao vì
vậy khó gia công bằng cắt gọt. Tính mài của thép 9XC kém so với thép chỉ có
hợp kim Cr, tuy nhiên do hợp kim hoá bằng hợp kim rẻ và có tính cắt tốt nên
nó vẫn đợc dùng rộng rãi
Thép hợp kim nhóm III là nhóm có chứa Mangan:X và XB có đặc
tính nổi bật là độ biến dạng khi tôi nhỏ nhất so với mọi loại thép dụng cụ. Sở
dĩ nh vậy là vì trong thép có Cr, Mn và cả W nên độ thấm tôi cao, có thể tôi
trong dầu, ngoài ra vì hàm lợng mangan cao hơn bình thờng nên lợng Ostenit
d tăng lên. Nhờ có lợng Ostenit thích hợp nên kích thớc chi tiết trớc và sau khi
tôi ít biến đổi
Do ít biến dạng nên X và XB đợc dùng làm dụng cụ có độ chính xác
cao và hình dạng phức tạp nh mũi doa, dao chuốt, dụng cụ lăn ren . . .
thép 9XB đợc dùng để chế tạo các loại dao phay ngón, các calíp ren, các
khuôn dập nguội có hình dạng phức tạp
Thép hợp kim dụng cụ nhóm IV có độ cứng rất cao và độ thấm tôi thấp
( khi tôi trong dầu HRC = 60 65, khi tôi trong nớc có thể đạt đến HRC = 67
68)

19

Độ cứng của XB5 cao là do trong thép có chứa một lợng lớn Cácbít vôn
phơ ram nhỏ mịn. XB5 đợc dùng để làm các dụng cụ gia công các vật liệu rất
cứng hoặc các loại dụng cụ cần sắc trong thời gian dài
* Thép gió
Trong các loại thép dụng cụ thì thép gió là loại vật liệu làm dao có tính
cắt tốt nhất và đợc sử dụng rộng rãi nhất.
Thép gió là loại thép chứa trong thành phần ngoài các bon ra còn có các
nguyên tố hợp kim nh vônfram, crôm, vanađi, môlípđen có khả năng tạo thành
cácbít bền vững sau nhiệt luyện. Ngoài các nguyên tố cácbít ra, trong thành
phần của một số mác thép gió còn có côban
Các loại thép gió sau khi tôi cải thiện có độ cứng, độ bền, độ chống mài
mòn và tuổi bền nhiệt cao, giữ đợc 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 cácbon 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 (
B

=100 kG/mm
2
và HB = 200
250). Thép gió có thể làm việc đợc ở nhiệt độ 500- 600
0
C với tốc độ cắt
trung bình 25- 35m/ph
Thép gió đợc chia ra: thép gió có tuổi bền nhiệt trung bình ( P18, P12,
P6M5) và thép gió có tuổi bền nhiệt cao ( P182, P144, P95 . . .) để gia
công các loại thép kết cấu có độ cứng HB 260 280 và các loại gang ngời ta

sử dụng thép gió có tuổi bền 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 đợc dùng để chế tạo các loại dao tiện, dao khoan, dao
phay, dao xọc, dao doa, dao khoét, tarô, dao chuốt và bàn ren
Théo gió P9 đợc dùng để chế tạo các loại dao tiện, dao khoan, dao
khoét, tarô, bàn ren và lỡi ca. Không dùng thép P9 chế tạo dao chuốt và dao
xọc
Vônfram là nguyên tố hợp kim quan trọng nhất trong thép gió của liên
xô. Cùng với Crôm và Vanađi ( nhng chủ yếu là Vônfram) chúng kết hợp với
các bon thành những cácbít hợp kim phức tạp. Các bít này có đặc điểm là chỉ
tiết ra khỏi Mác ten xít và kết tụ lại ở nhiệt độ cao ( cao hơn Các bít sắt Fe
3
C
nhiều), khoảng 550 600
0
C. Do đó tính chịu nóng của thép gió cao

20
Tác dụng chủ yếu của Crôm trong thép gió làm tăng độ thấm tôi, với l-
ợng Crôm và các nguyên tố hợp kim lớn nh vậy, thép gió có độ thấm tôi bất kỳ
Vanađi tạo thành cácbít vanađi rất cứng nên các loại thép gió ( P95,
P182 . . .) có tính chịu mòn rất cao và năng suất cắt rất cao nhng khó mài
Côban không tạo thành cácbít mà hoà tan hoàn toàn vào Fe. Chỉ khi
thép có lợng Côban lớn hơn 5% thì tính chịu nóng mới đợc nâng cao. Tuy
nhiên Côban làm xấu cơ tính và tăng khuynh hớng thoát cácbon của thép
Chất lợng của thép gió phụ thuộc rất nhiều vào chế độ nhiệt luyện. Khi
nhiệt luyện thép gió cần chú ý:
Vì thép gió có độ dẫn nhiệt kém nên không đợc đa đột ngột thép gió
nguội vào lò có nhiệt độ cao ( gần 1300
0

C), để nung nóng khi tôi cần phải
nung sơ bộ trớc để tránh nứt. Tốt nhất là nung thép gió lần lợt qua ba lò có
nhiệt độ theo thứ tự 650
0
C, 850
0
C và 1300
0
C
Ram nhiều lần và mỗi lần ram trong 1 giờ. Không nên tiến hành ram 1
lần với số giờ nhiều hơn vì cách ram này làm giảm hiệu quả tăng độ cứng. Sau
mỗi lần ram phải để nguội hẳn đến nhiệt độ thờng
Thép gió khi tôi có thể tiến hành gia công lạnh (-80
0
C) và sau đó chỉ
cần ram một lần ở nhiệt độ 560
0
C
Để nâng cao tính cắt của thép gió có thể tiến hành thấm Xianua, sau đó
tôi ram và mài. Nhiệt độ thấm là 520 580
0
C trong khoảng 30 phút. Kết quả
là trên bề mặt dụng cụ có một lớp bão hoà Cácbon và Nitơ làm tăng tính chịu
mòn của dụng cụ
* Hợp kim cứng
Khác với các loại thép dụng cụ, hợp kim cứng đợc chế tạo bằng phơng
pháp luyện kim bột, nghĩa là luyện kim không qua nấu chảy mà vẫn ở trạng
thái rắn, hợp kim cứng đợc chế tạo bằng cách ép và thiêu kết do đó về kết cấu
cũng nh tính chất cơ lý có những khác biệt so với thép gió
Trong các loại vật liệu làm dụng cụ thông dụng, hợp kim cứng là loại có

nhiệt độ làm việc cao hơn cả.
Thành phần chủ yếu của các loại hợp kim cứng Liên Xô là Cácbít
Vônfram (WC); Cácbít Titan (TiC) và Cácbít Tantan (TAC) ở dạng hạt mịn
Có thể phân nhãn hiệu hợp kim cứng thành 3 nhóm:
- Nhóm 1 Các bít ( Các bít Vônfram): Tổ chức của nó gồm WC + Co.
Ký hiệu là BK

21
- Nhóm 2 Các bít ( Các bít Vônfram và các bít Titan): Tổ chức gồm WC
+ TiC + Co, ký hiệu là TK
- Nhóm 3 Các bít ( Các bít Vônfram, Các bít Tantan và Các bít Titan):
Tổ chức gồm WC + TiC + TaC + Co, ký hiệu là TTK
Chất lợng của hợp kim cứng không chỉ phụ thuộc vào thành phần hoá
học mà còn phụ thuộc vào cấu trúc của nó ( kích thớc hạt). Độ hạt có ảnh h-
ởng đáng kể đến độ bền và độ chống mòn của hợp kim cứng. Khi kích thớc
của các hạt của các Cácbít Vônfram tăng thì độ bền của hợp kim cứng tăng
lên, còn độ chống mòn giảm xuống và ngợc lại
Tuỳ thuộc vào kích thớc của hạt Cácbít, hợp kim cứng đợc phân thành 3
loại là hợp kim cứng có độ hạt nhỏ, trung bình và lớn
Hợp kim cứng có tính chất cắt gọt tốt nhờ vào độ cứng, tuổi bền nhiệt
và độ chống mòn cao
* Vật liệu sứ
Nhờ có tính cắt tốt, tính chịu nóng và tính chịu mòn cao loại vật liệu
làm dao mới: Sứ ( Ô xít nhôm Al
2
O
3
) ngày càng đợc chú ý nhiều
Vật liệu để làm sứ là đất sét kỹ thuật ( hỗn hợp giữa

Al
2
O
3
và

Al
2
O
3
)
Để hoàn chuyển

Al
2
O
3
sang

Al
2
O
3
ngời ta mang nung nóng đất sét
kỹ thuật ở nhiệt độ 1400 1600
0
C. Sản phẩm thu đợc đem nghiền nhỏ đạt
kích thớc hạt vào khoảng 1
à
m ( hạt lớn nhất không lớn quá 2

à
m). Bột

Al
2
O
3
này đợc ép thành những mảnh dao có kích thớc thích hợp và mang đi
thiêu kết
Loại vật liệu này của Liên Xô có ký hiệu UM332 và có tính năng cơ lí
cao nh sau: Độ cứng HRA = 92- 93 độ chịu nhiệt 1200
0
C. giới hạn bền uốn
350 400 MN/mm
2
, giới hạn bền nén khoảng gần 1000 MN/mm
2
, độ dẫn
nhiệt 0,042 Cal/cm-sec-
0
C
Khi gia công thép 45 dao có lỡi gắn vật liệu sứ nhãn hiệu UM332 đạt
tốc độ cao gấp 8 lần so với hợp kim cứng. Khi gia công thép tôi cứng, tốc độ
cắt đạt đợc cao gấp 2,5 3 lần so với hợp kim cứng. Về sức bền kém 4 lần so
với hợp kim cứng và 10 lần so với thép gió. Mài dao hợp kim gốm đòi hỏi phải
có kỹ thuật cao, rất dễ nứt rạn và mẻ. Vì những đặc tính nh vậy nên hợp kim
gốm thờng đợc dùng để chế tạo những dụng cụ gia công tinh hay bán tinh
những chi tiết không có va đập và rung động nhiều

22

2.3. Dụng cụ gia công bán tinh nòng 76 mm
2.3.1. Cơ sở vật lý của quá trình cắt
1. Quá trình cắt và việc tạo phoi
Khi cắt, để có thể cắt đợc ra phoi, lực tác dụng vào dao cần phải đủ lớn
để tạo ra trong lớp kim loại bị cắt một ứng suất lớn hơn sức bền của vật liệu bi
gia công
Hình dạng, độ cứng, mức độ biến dạng và cấu tạo của phoi chứng tỏ
rằng lớp kim loại bị cắt thành phoi đã chịu một ứng suất nh vậy
Khi cắt, do tác dụng của lực P, dao bắt đầu nén vật liệu gia công theo
mặt trớc. Khi dao tiếp tục chuyển động trong vật liệu gia công phát sinh biến
dạng đàn hồi, biến dạng này nhanh chóng chuyển sang biến dạng dẻo và một
lớp phoi đợc hình thành từ lớp kim loại bị cắt, di chuyển dọc theo mặt trớc của
dao
Việc nghiên cứu kim tơng ở khu vực tạo phoi chứng tỏ rằng trớc khi
biến thành phoi, lớp kim loại bị cắt đã trải qua một giai đoạn biến dạng nhất
định, nghĩa là giữa lớp kim loại bị cắt và phoi có một khu vực biến dạng. Khu
vực này có thể gọi là miền tạo phoi
Ngoài ra lớp kim loại bị cắt, sau khi đã bị biến dạng trong miền tạo
phoi, khi chuyển thành phoi còn chịu thêm biến dạng phụ do ma sát với mặt
trớc của dao
Những lớp kim loại phía dới của phoi, kề với mặt trớc của dao chịu biến
dạng phụ thêm nhiều hơn các lớp phía trên. Mức độ biến dạng của chúng lớn
đến mức là các hạt tinh thể trong chúng bị kéo dài ra theo một hớng nhất định,
tạo thành tếch tua
Nh vậy, phoi cắt ra chịu biến dạng không đều, mức độ biến dạng của
phoi: K
f
= K
bd
+ K

ms
ở đây K
bd
- mức độ biến dạng của phoi trong miền tạo phoi
K
ms
mức độ biến dạng của phoi do ma sát với mặt trớc của dao
Vì biến dạng dẻo của phoi có tính lan truyền, do đó lớp kim loại nằm
phía dới đờng cắt sẽ chịu biến dạng dẻo
Chiều rộng của miền tạo phoi phụ thuộc vào tính chất vật liệu gia công
và điều kiện cắt ( thông số hình học của dao, chế độ cắt . . .)
* Các dạng phoi
Tuỳ theo vật liệu gia công, thông số hình học của dao và chế độ cắt,
phoi cắt ra có thể có nhiều hình dạng khác nhau

23
Ngời ta phân biệt các dạng phoi chủ yếu sau đây:
Phoi xếp: phoi thu đợc khi gia công vật liệu dẻo ( thép, đồng thau ) ở
tốc độ cắt thấp, chiều dày cắt lớn và góc cắt của dao có giá trị tơng đối lớn.
Phoi kéo dài thành từng đoạn ngắn, mặt đối diện với mặt trớc của dao rất
bóng, mặt kia có nhiều gợn nẻ. Nhìn chung phoi có dạng từng đốt xếp lại
Phoi xếp thu đợc khi gia công thép, có độ cứng cao hơn độ cứng của vật liệu
gia công từ 2- 3 lần. Điều đó chứng tỏ vật liệu đợc hoá bền ở mức độ cao
Phoi dây. Phoi thu đợc khi gia công vật liệu dẻo với tốc độ cắt cao,
chiều dày cắt bé. Phoi kéo dài liên tục, mặt kề với mặt trớc của dao rất bóng,
còn mặt đối diện hơi bị gợn. ở phoi dây ta khó quan sát thấy mặt trớc nh ở
phoi xếp. Điều đó chứng tỏ mức độ biến dạng dẻo khi thành phoi dây ít hơn so
với khi hình thành phoi xếp. Nói một cách khác, khi cắt ra phoi dây quá trình
cắt dễ dàng hơn
Nh vậy dạng phoi thu đợc khi gia công kim loại dẻo có thể dùng làm

tiêu chuẩn để đánh giá điều kiện cắt. Khi tạo thành phoi dây, lực cắt đơn vị bé
và ít biến đổi, độ bóng bề mặt cao hơn so với khi hình thành phoi xếp
Phoi vụn. Khi gia công vật liệu dòn ( gang, đầu thau cứng . . .) ta thu đ-
ợc loại phoi này. Trong quá trình cắt dao không làm cho các yếu tố phoi trợt
mà nh dứt nó lên
Độ bóng đạt đợc khi cắt ra phoi vụn không cao, bề mặt có cấu tạo gần giống
nh bề mặt kim loại khi bị phá huỷ dòn
Khi cắt ra phoi xếp và phoi dây, phoi tiếp xúc với mặt trớc của dao một
đoạn l trớc khi rời khỏi dao. Sau đoạn tiếp xúc đó phoi tách ra khỏi mặt trớc và
cuộn lại theo hình xoắn ốc. Sở dĩ nh vậy vì phoi, ở phần tiếp xúc với dao dày
thêm, làm cho các yếu tố của phoi có dạng hình thang
Nếu giữ nguyên điều kiện cắt và tăng tốc độ cắt thì sự biến dạng của
phoi giảm đi, khiến cho bán kính của cuộn phoi tăng lên
Góc cắt càng lớn, chiều dày cắt càng bé thì biến dạng của phoi càng lớn
nên bán kính của cuộn phoi càng nhỏ
Dạng mặt trớc của dao cũng ảnh hởng rất lớn đến bán kính của cuộn
phoi. Khi dao bị mòn theo mặt trớc, tạo ra một rãnh cong thì độ cong của rãnh
đó trực tiếp ảnh hởng đến bán kính của cuộn phoi
Diện tích tiếp xúc của phoi với mặt trớc của dao phụ thuộc vào tính chất
vật liệu gia công, tốc độ cắt và các điều kiện cắt khác. Nếu diện tích tiếp xúc
đó giảm đi thì cùng một giá trị lực cắt, tải trọng đơn vị trên dao sẽ tăng

24
2. Hiện tợng lẹo dao
Trong quá trình cắt, khi cắt ra phoi dây, trên mặt trớc của dao kề ngay l-
ỡi cắt thờng xuất hiện những lớp kim loại có cấu trúc kim tơng khác hẳn với
vật liệu gia công và vật liệu dao. Nếu lớp kim loại này bám chắc vào lỡi cắt
của dụng cụ thì đợc gọi là lẹo dao
Cơ chế của quá trình hình thành lẹo dao có thể giải thích nh sau: Do
chịu áp lực lớn và nhiệt độ cao, mặt khác vì mặt trớc của dao không tuyệt đối

nhẵn nên các lớp kim loại bị cắt nằm kề sát mặt trớc của dao trong quá trình
cắt có tốc độ di chuyển chậm và trong những điều kiện nhất định, khi lực cản
thắng đợc lực ma sát trong nội bộ kim loại thì lớp kim loại đó sẽ nằm lại ở mặt
trớc hình thành lẹo dao. Vì bị biến dạng rất lớn nên độ cứng của lẹo dao lớn
hơn độ cứng của vật liệu gia công từ 2,5 3,5 lần và do đó có thể thay thế
vật liệu làm dao để thực hiện quá trình cắt đợc
Những công trình đã chứng tỏ có 2 loại lẹo dao:
1- Loại lẹo dao ổn định nằm dọc theo lỡi cắt trong suốt quá trình cắt.
Loại này gồm một số lớp gần nh song song với mặt trớc và hình thành khi cắt
thép với chiều dày bé
2- Loại lẹo dao chu kỳ. Loại này gồm hai phần: Phần nền nằm sát với
mặt trớc của dao, về cơ bản là loại lẹo dao 1. Trên nền đó hình thành phần thứ
hai. Phần này sinh ra, lớn lên và mất đi nhiều lần trong một đơn vị thời gian.
Sự xuất hiện và mất đi của lẹo dao làm cho các góc cắt của dao trong quá trình
cắt luôn biến đổi
Thông số hình học đặc trng cho kích thớc của lẹo dao là chiều cao của
lẹo dao
3. Độ bóng bề mặt gia công và hiện tợng cứng nguội khi cắt
Chất lợng của chi tiết đợc đánh giá bằng những tiêu chuẩn về hình dạng
hình học thực tế của bề mặt gia công, độ chính xác kích thớc và các đặc tính
cơ lý của lớp bề mặt
Sai lệch so với bề mặt lý thuyết có hai loại: sai số đại quan ( độ elíp, độ
côn . . .) và sai số tế vi ( độ nhấp nhô, độ sóng . . .). Độ nhấp nhô bề mặt là tập
hợp những lồi lõm xét trên một diện tích hẹp của bề mặt và đợc đánh giá bằng
chiều cao trung bình R
z
hoặc sai số bình phơng trung bình R
a
Độ sóng bề mặt khác với độ nhấp nhô, là tập hợp những lồi lõm có dạng
hình sin trên một khoảng cách lớn của bề mặt

25