Báo cáo chuyên đề CNC, tìm hiểu vật liệu và dụng cụ cắt

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI
KHOA CƠ KHÍ
BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY
==========***********==========
BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ CNC
TÌM HIỂU VẬT LIỆU VÀ DỤNG CỤ CẮT
Nhóm sinh viên thực hiện : Nhóm II
Sinh Viên: Nguyễn Xuân Thanh
Lớp : Cơ điện tử _ k47
GVHD: T.S Nguyễn Hồng Sơn

Hà Nội 10/2010
I . DỤNG CỤ CẮT TRÊN MÁY CNC:
Khác với máy vạn năng truyền thống, máy công cụ CNC có những đặc
điểm sau:
- khả năng tự động hóa cao.
- Tốc độ dịch chuyển, tốc độ quay lớn ( >10
3
m/phút ).
- Độ chính xác cao ( sai lệch kích thước gia công đạt tới micromet).
- Năng suất gia, tính linh hoạt, khả năng tập trung nguyên công cao vì
vậy gia công trên máy CNC, dao cắt phải làm việc rất khốc liệt của
nhiệt độ ,lực cắt, tải trọng va đập, tốc độ mòn lớn… xuất hiện trên
vùng cắt. Tong những điều kiện như vậy dụng cụ cắt trên máy CNC
phải có những đặc tính hơn hẳn dao cắt truyền thống nhờ các đặc
điểm :
- Vật liệu làm dao được sử dụng trên cơ sở thành tựu khoa học của vật
liệu mới, ví dụ như vật liệu là thép gió hay hợp kim cứng phủ CVD
(chemical Vapour Deposition) , PVD (Physical Vapour
Deposition).Như thép gió phủ TiN, TiAlN…
- Kết cấu phần cắt, thân dao, thân dao, phần chuôi được chế tạo với tính

tiêu chuẩn hóa cao (phạm vi quốc tế ) nhằm đảm bảo khả năng lắp lẫn,
tự động hóa trong việc lắp mới và thay thế dao mà vẫn đảm bảo chính
xác thông số hình học phần cắt, vị trí dao với biên dạng chi tiết đã lập
trình.
- Dao cắt được nhận dạng, quản lý bằng các kí hiệu, mã hiệu, điều này
đặc biệt thuận lợi cho việc lập trình gia công trên máy CNC những chi
tiết phức tạp, phải sử dụng nhiều dao.
Vì năng suất và độ chính xác gia công trên máy CNC phụ thuộc rất
nhiều vào dụng cụ cắt. Do đó dụng cụ cắt trên máy CNC phải đáp ứng
các yêu cầu sau:
Có tính cắt gọt ổn định, có khả năng tạo phoi và thoát phoi tốt.
Có tính vạn năng cao để có thể gia công được những bề mặt điển hình
của nhiều chi tiết khác nhau trên các máy khác nhau.
Có khả năng thay đổi nhanh khi cần gá dao khác để gia công chi tiết
khác loại hoặc khi dao bị mòn. Có khả năng điều chỉnh kích thước ở
ngoài vùng gia công khi sử dụng dụng cụ phụ.
I. Dụng cụ tiện trên máy tiện CNC:
Tất cả dao tiện trên máy CNC đều có phần cắt là các mảnh hợp kim cứng
lắp ghép. Ngoài ra các dao tiện này phải đáp ứng các yêu cầu sau:
- Phải đảm bảo việc sử dụng với thời gian lâu nhất các mảnh hợp kim
không mài lại để đảm bảo cho các thông số hình học của dao cố định
trong quá trình sử dụng.
- Hình dáng của mảnh hợp kim phải hợp lý để nâng cao tính vạn năng,
có nghĩa là cho phép bằng một dao có thể gia công được nhiều bề mặt
khác nhau.
- Các dao có góc cắt khác nhau phải có cùng một tọa độ để tạo điều
kiện thuận lơi cho nhập trình gia công. Có khả năng làm việc bình
thường khi gá những vị trí khác nhau. Đảm bảo độ chính xác cao.
- Có khả năng tạo phoi và thoát phoi tốt ( đưa phoi ra ngoài vùng gia
công thuận tiện ). Kết cấu dao tiện dùng cho CNC rất đa dạng và phụ

thuộc chủ yếu vào bề mặt gia công.
Các loại dụng cụ cắt trên máy tiện CNC có thể chia thành 2 kiểu cơ bản :
Kiểu 1 loại có kết cấu lắp ghép giữa mảnh cắt và thân dao cắt nhờ cơ
cấu kẹp chặt tương ứng.
Kiểu 2 là kiểu mà phần lưỡi cắt và phần thân dao được hàn ( ví dụ
mảnh carbide được hàn đồng với thân dao).
H1: Dao tiện trên máy CNC.
II. Dụng cụ cắt trên máy phay CNC:
Phần lớn lớn dụng cụ cắt trên máy phay CNC đều có phần cắt là những
mảnh hợp kim cứng lắp ghép.Các dao phay phải đáp ứng những yêu cầu
sau:
Phải đảm bảo với thời gian sử dụng lâu nhất các mảnh hợp kim không
mài lại để đảm bảo các thông số hình học của dao cố định trong quá trình
sử dụng.
Trong mọi trường hợp cố gắng sử dụng mảnh dụng cụ cắt đã phủ lớp
bề mặt.
Hình dáng của các mảnh hợp kim phải hợp lý để nâng cao tính vạn
năng, có nghĩa là bằng một dao có thể gia công được nhiều bề mặt khác
nhau….Có thể chia các loại dụng cụ cắt trên máy phay CNC thành 2 kiểu
cơ bản :
Kiểu 1 là loaij có kết cấu lắp ghép giữa mảnh dụng cụ cắt và thân dao
cắt nhờ cơ cấu kẹp tương ứng .
Kiểu 2 là loại mà phần lưỡi cắt và thân dao làm bằng cùng một kim loại
dụng cụ cắt ( như thép gió đường kính nhỏ ) hoặc giữa lưỡi cắt và thân
dao được hàn ( ví dụ mảnh carbide được hàn đồng với thân dao).
H2. Dao phay trên máy CNC.
III. KẾT CẤU MẢNH DAO TIỆN NGOÀI:
1. ký hiệu:
- Mảnh dao tiện trên máy CNC đều được chế tạo theo tiêu chuẩn và có
một kí mã hiệu riêng . Việc kí mã hiệu các mảnh dao theo tiêu chuẩn

sẻ mang lại nhiều ưu điểm như :
+ Dễ dàng chọn được mảnh dao phù hợp với đầu dao chế tạo theo tiêu
chuẩn.
+ Dễ dàng chọn được mảnh dao phù hợp với điều kiện gia công, vật
liệu cần gia công.
+ Dễ dàng thay thế khi mảnh dao bị vỡ, bị mòn hỏng trong quá trình
gia công, giảm đến thời gian tối đa cơ bản của máy.
+ Đảm bảo cho việc khai báo các thông số dao khi lập trình trên máy
CNC được thuận lợi và nhanh chóng…
H3. Dao tiện ngoài có gắn mảnh hợp kim cứng của sandvik
- Mảnh dao có thể được kí hiệu theo nhiều tiêu chuẩn khác nhau :
+ Kí hiệu theo tiêu chuẩn của từng hãng sản xuất ( ví dụ theo tiêu chuẩn
của hãng Misubishi, sanvik, sumitomo….)
+ Kí hiệu mảnh theo tiêu chuẩn DIN.
+ Kí hiệu theo tiêu chuẩn ISO…
Tuy vậy với xu thế toàn cầu hóa, tất cả các hãng sản xuất mảnh dao lớn
đều kí hiệu sản phẩm của mình theo một tiêu chuẩn chung, trong đó tiêu
chuẩn ISO là tiêu chuẩn chung được nhiều hãng sản xuất mảnh dao trên
thế giới sử dụng nhất . Sau đây là nghiên cứu về kí hiệu của mảnh dao
theo tiêu chuẩn ISO của hãng SANDVIK.
Kí hiệu của mỗi mảnh dao là tập hợp của 8 đến 10 chữ cái và chữ số. Mỗi
chữ cái, chữ số mang một nội dung riêng thể hiện về hình dáng, kết cấu,
kích thước và dung sai…của mảnh.
T N M G 11 03 04 T R -15
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Vị trí 1: chữ cái thể hiện hình dáng tổng quát của mảnh (insert shape ) đó
là chữ cái đầu tiên trong từ tiếng Anh chỉ hình dáng của mảnh: ví dụ
mảnh hình vuông ( S–square), mảnh hình tròn (R – Round), mảnh tam
giác đều (T-triangle), mảnh hình thoi có góc nhọn ở đỉnh =55
o

(D),
75
o
(E), 80
o
(C)
Vị trí 2: Chữ cái chỉ rõ góc sau ở tiết diện chính có giá trị là bao nhiêu.
Mỗi chữ cái khác nhau ở vị trí thứ 2 cho ta một giá trị của góc sau tại tiết
diện chính ví dụ : : N là 0
o
,C là 7
o
,P là 11
o
Riêng chữ O (other) chỉ
mảnh có góc sau phi tiêu chuẩn, được theo đơn đặt hang.
Vị trí 3 : một chữ cái chỉ cấp dung sai của kích thước của mảnh. Mỗi cấp
dung sai khác nhau được kí hiệu ứng với một chữ cái. Khi muốn biết
dung sai một kích thước nào đó của mảnh cần căn cứ vào chữ cái kí hiệu
và tra theo bảng chiếu có sẵn.
H4. Sơ đồ lựa chọn mảnh hợp kim cứng theo tiêu chuẩn ISO.
Vị trí 4 : một chữ cái thể hiện kết cấu bẻ phoi của mảnh và mặt cắt của mảnh
(cho ta biết mảnh có lỗ gá kẹp hay không), mảnh thiết kế sử dụng 1 mặt hay
có thể sử dụng trên cả 2 mặt (single side or double side). Có 6 kiểu kết cấu
thông thường và 1 kiểu có kết cấu đặc biệt ( X: kí hiệu này chỉ mảnh có thiết
kế đặc biệt và các cạnh không bằng nhau).
Vị trí 5: một chữ số chỉ kích thước của mảnh (mm). Mảnh tròn ghi theo kích
thước đường kính , mảnh đa giác ghi kích thước cạnh cắt, riêng mảnh có cấu
tạo các cạnh không đều thì ghi chiều dài đoạn lưỡi trên cạnh cắt (thường
chiều dài đoạn lưỡi cắt này chỉ chiếm 1 phần cạnh cắt của mảnh).

Vị trí 6: Ghi kích thước chiều dày của mảnh, kích thước này được tính từ
mũi dao đến mặt đáy của mảnh. Vị trí 6 gồm 2 chữ số từ 01 - 09 mỗi chữ số
ứng với một chiều dày. Ví dụ :03 s=3,17mm , 07 ứng với s=7,94mm
Vị trí 7: kích thước bán kính mũi dao, được ghi bằng số 2 chữ số có giá trị
10xr (r là bán kính mũi dao). Ví dụ: r= 0,4mm thì ghi 04 (=10x0,4), r=1,2
ghi 12 ….
Vị trí 8: một chữ cái chỉ cấu tạo góc sắc của dao. F( Sharp edle) : dao có góc
sắc nhọn, không có đoạn vát âm (góc trước âm). E (Round honing edge): góc
sắc được vê tròn, T (Chamfering honing edge): góc sắc được vát âm,
(Cambination honing edge): vừa có đoạn vát, vừa vê tròn.
Vị trí 9: Một chữ cái chỉ hướng làm việc của mảnh. Hướng trái L (lefl) dao
chạy từ phải qua trái, hướng phải R (right) dao chạy từ trái sang phải , dao
chạy theo hướng trung lập N (Neutral) dao cắt trên 2 lưỡi đồng thời, thường
áp dụng với mảnh tiện ren, tiện cắt đứt.
Vị trí 10: số hiệu chỉnh sửa của nhà sản xuất. Số này thường đặt sau dấu
ghạch ngang.
2. Kết cấu mảnh dao tiện ngoài:
Theo sandvik , từ việc phân loại mảnh dao tiện ngoài theo phương pháp
kẹp mảnh dao người ta chế tạo ra các loại mảnh dao có kết cấu phù hợp
giữa vào việc phân loại này.
a) Kết cấu mảnh TMAX-P :
Hình 5 giới thiệu một số mảnh T-MAXP của hãng sandvik .
Hình 5.
Từ hình 5 ta thấy : Mảnh T-Max P có rất nhiều hình dạng khác nhau (hình
tròn, hình vuông, hình chữ nhật, hình tam giác….).
- Tất cả các mảnh đa giác, tròn … đều lỗ kẹp mảnh hình trụ . Các mảnh
đa giác đều có góc sau ở thiết diện chính băng 0
o
được kí hiệu bằng
chữ N, riêng mảnh tròn có thêm mảnh có góc sau ở thiết diện chính

bằng 7
o
được kí hiệu bằng chữ C.
- Dung sai các kích thước của mảnh lấy theo cấp M.
- Mảnh TMAX P hình tròn RCMX10 03 00:


H6. Mảnh dao RCMXI10 03 00
Mảnh RCMXI10 03 00 có góc ở tiết diện chính là 7
o
có cơ cấu bẻ phoi trên
một mặt, dung sai lấy theo cấp M cụ thể là với d = 10mm thì dung sai của d
là  0.05(mm), dung sai theo kích thước là  0.13(mm).
b) Kết cấu mảnh T-MAX-U:
- Mảnh TMAX cũng nhiều hình dạng khác nhau (tròn, vuông, hình thoi,
hình tam giác….)
- Tất cả các mảnh TMAX-U đều có lỗ kẹp mảnh lên đầu dao phù hợp
với hình dạng của vít kẹp (theo tiêu chuẩn).
H7. Giới thiệu kết cấu của một mảnh TMAXU của hãng sandvik.
- Mảnh TMAX-U bao gồm các mảnh có góc sau = 7
o
,một số góc sau
bằng =5
o
( mảnh V : góc mũi dao =35
o
). Dung sai kích thước mảnh
theo cấp M.
Tất cả các mảnh TMAX-U đều chỉ có thể gia công trên một mặt, trên mặt
gia công có thể có hoặc không có cơ cấu bẻ phoi.

Trong đó đáng chú ý là mảnh với góc trước =0
o
thích hợp cho việc tiện
những vật liệu có phoi vụn (như gang đúc …).
c) Kết cấu mảnh T-MAX-S :
Từ đặc điểm của manh T MAX-S là sử dụng mỏ kẹp để gá kẹp mảnh lên
đầu dao vì vậy hình dáng của T MAX-S không đa dạng, chỉ có các mảnh
hình vuông và hình tam giác đều.
Tất cả các mảnh TMAX-S góc sau của thiết diện chính đều bằng 7
o
hoặc
11
o
. Các mảnh dao loại này dùng chủ yếu cho gia công bán tinh và gia
công tinh (semi-finishing and finishing).
H7. Các mảnh T MAX-S của hãng sandvik.
d) Kết cấu mảnh T- MAX :
H8. Các mảnh TMAX của hãng sandvik.
Cũng giống như mảnh T MAX S mảnh TMAX cũng được kẹp lên đầu
dao nhờ lực kẹp của mỏ kẹp, vì vậy hình dáng của mảnh TMAX không
đa dạng chỉ có các mảnh hình vuông và các mảnh hình tam giác.
Mảnh TMAX là những mảnh không có lỗ bắt chốt kẹp, không có cơ cấu bẻ
phoi (without chipbreakers),

Mảnh TMAX có thể sử dụng 1 mặt hoặc 2 mặt . Với mảnh sử dụng 2 mặt có
góc sau tại thiết diện chính bằng 0
o
, với mảnh sử dụng một mặt góc sau tại
thiết diện chính thường bằng 7
o

, 11
o
. Vì không có cơ cấu mảnh bẻ phoi nên
mảnh T-MAX thích hợp gia công các vật liệu dòn, phoi vụn như gang, thép
không dỉ, inox.
Ngoài ra mảnh TMAX còn có mảnh có kết cấu đặc biệt : như các mảnh
KNUX 16 04 05 R 11, KNUX 16 04 05 L 11…
Ta lấy ví dụ với cụ thể mảnh KNUX 16 04 05 R 11:
H9.Kết cấu TMAX đặc biệt (KNUX 16 04 05 R 11)
Từ hình vẽ H9 ta thấy : những loại mảnh này có 2 lưỡi cắt , với vùng bẻ
phoi rộng. Mảnh thích hợp để gia công các loại vật liệu có hàm lượng
cacbon thấp, thép inox, hợp kim chịu nhiệt,….Ta có thể sử dụng mảnh để
gia công từ thô đến tinh.
IV. KÍ HIỆU PHÂN LOẠI VÀ KẾT CẤU ĐẦU DAO, THÂN DAO
TIỆN NGOÀI :
a) Kí hiệu :
Cũng tương tự như mảnh hợp kim cứng được chế tạo theo tiêu chuẩn và có
một kí hiệu riêng. Đầu dao cũng được chế tạo theo tiêu chuẩn và cũng được
kí hiệu theo tiêu chuẩn. Việc kí hiệu theo tiêu chuẩn các đầu dao có nhiều
ưu điểm :
- Nhìn vào kí hiệu ta biết được ngay cấu tạo của đầu dao, hình dáng của
mảnh dao, góc sau tại thiết diện chính của mảnh dao có thể lắp
ghép…
- Cho ta biết hướng chạy dao có thể của dao tiện (đầu dao tiện trái thì
dao chạy từ trái sang phải dọc trục của chi tiết gia công, đầu dao tiện
phải thì dao chạy từ phải sang trái dọc trục của chi tiết gia công ….)
- Cho biết dó là đầu dao dùng cho tiện ngoài hay tiện lỗ…
Đầu dao chủ yếu được kí hiệu theo tiêu chuẩn ISO . Giới thiệu một số
kiểu đầu dao theo tiêu chuẩn ISO của hãng sandvik .
Theo SANDVIK, kí hiệu theo ISO của mỗi đầu dao, thân dao là tập

hợp của 9 đến 11 chữ cái và chữ số. Mỗi chữ cái chữ số mang một nội
dung riêng thể hiện hình dáng, kết cấu, kích thước và dung sai …của
đầu dao và thân dao.
H 9. Một số kiểu đầu dao theo tiêu chuẩn ISO của hãng sandvik.
Ví dụ: đầu dao và thân dao của hãng sandvik có kí hiệu cho trong bảng:
C S K P R 25 25 M 12
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Trong đó :
Vị trí 1: Chữ cái kí hiệu kiểu kẹp mảnh dao vào đầu dao, có 4 kiểu kẹp
chính (ứng với 4 chữ cái là C, M, P, S ), kiểu C- kẹp lên mặt trên của
mảnh, dùng kẹp những mảnh không có lỗ (mảnh T-MAX) ; Kiểu M-vừa
kẹp từ mặt trên vừa dùng chốt tỳ vào mặt lỗ; Kiểu P- chỉ tỳ vào mặt lỗ
của mảnh, ép mảnh vào đầu dao ; S- dùng chốt ép mảnh xuống theo
phương trục của chốt.
Ví dụ 2 : Chữ cái chỉ hình dáng mảnh được sử dụng. ( R- hình tròn, S
hình vuông, T- hình tam giác…)
Vị trí 3 : Chữ cái chỉ kiểu đầu, chữ cái này cho ta biết giá trị của góc
nghiêng chính của phần cắt sau khi kẹp mảnh dao. Ví dụ: B- dao đầu
thẳng, góc nghiêng chính 75
o
, D- dao đầu thẳng, góc nghiêng chính 45
o
,
J- dao đầu cong ,góc nghiêng chính 93
o
, S dao đầu cong, góc nghiêng
chính 45
o
,
Vị trí 4: Được kí hiệu bằng một chữ cái, cho ta góc sau tại thiết diện

chính bằng bao nhiêu.
Vị trí 5: cho ta biết hướng làm việc của dụng cụ, cũng chính là chiều ăn
dao, ( R- hướng ăn dao theo chiều từ phải sang trái, L- hướng ăn dao theo
chiều từ trái sang phải, N- chạy dao đường kính ).
Vị trí 6: Gồm 2 chữ số cho ta biết chiều cao thân dao.
Vị trí 7: Có 2 chữ số chỉ chiều rộng thân dao.
Vị trí 8: Một chữ cái chỉ chiều dài toàn bộ của dao, tính từ chuôi dao đến
mũi dao.
Vị trí 9: Gồm 2 chữ số chỉ chiều dài đoạn lưỡi cắt của mảnh.
Vị trí 10: chỉ dung sai kích thước cơ bản của dao.
Vị trí 11: Chỉ kí hiệu riêng của hãng sản xuất.
b) Phân loại :
- Loại T- MAXP : Loại đầu dao này chỉ kẹp được mảnh kiểu TMAX P
( là kiểu dùng lỗ trụ để kẹp). Hình vẽ sau giới thiệu một số kiểu đầu
dao TMAXP:
Đầu dao TMAXP của hãng sandvik
Đây là kiểu kẹp mảnh dao theo phương pháp đòn bẩy (lever).
Hình vẽ dưới đây thể hiện kiểu kẹp đòn bẩy : nhờ vít của một bu- lông tác
dụng vào một đầu đòn bẩy (3), đầu còn lại của đòn bẩy sẻ tạo ra 1 lực vuông
góc với trục của lỗ kẹp trên mảnh dao, ép chặt mảnh dao vào vách trên thân.
1: mảnh hợp kim cứng. 3: đòn bẩy.
2: miếng đệm. 4: vít kẹp.
- Loại T-MAXP dùng nêm kết hợp với chốt để kẹp :
Loại đầu dao này chỉ dùng mảnh kiểu TMAX P. Hình vẽ sau giới thiệu
đầu dao TMAXP sử dụng nêm để kẹp:
Kiểu kẹp được sơ đồ hóa trong hình sau :
1: Nêm kẹp. 4: Chôt định vị.
2: Mảnh hợp kim cứng. 5: vít kẹp chốt định vị.
3: Miếng đệm. 6: Đầu dao.

Với kiểu kẹp này, lỗ trụ của mảnh hợp kim vừa có chức năng kẹp vừa có
chức năng như một lỗ định vị, dùng để xác định chính xác vị trí của mảnh
dao so với đầu dao.
- Loại T-MAX U :
Loại đầu dao này chỉ kẹp được mảnh dao hợp kim cứng T-MAX U (là loại
có lỗ côn phù hợp với biên dạng của vít kẹp để kẹp).
Sơ đồ hóa kiểu kẹp:
1: Mảnh hợp kim cứng. 5: vít kẹp mảnh dao.
2: Miếng đệm. 6: Thân dao.
5: vít kẹp miếng đệm.
Với kiểu kẹp này lực kẹp của bu-lông tác động trực tiếp vào lỗ kẹp của
mảnh dao và giữ cho mảnh dao cố định trong suốt quá trình làm việc, khi
kẹp bằng phương pháp này lực kẹp sẻ tác dụng theo chiều của mũi tên.
-Loại T-MAXS chỉ dùng nêm để kẹp:
Loại đầu dao này sử dụng mảnh dao hợp kim cứng kiểu T- MAX S là mảnh
dao đặc không có lỗ kẹp m

- Loại T-MAX : loại đầu dao này sử dụng mảnh hợp kim cứng kiểu T-
MAX S là mảnh dao đặc không có lỗ kẹp mảnh, không có cơ cấu bẻ
phoi.
Sau khi gá kẹp mảnh dao lên đầu dao nó sẻ hình thành các thông số hình
học của dao, các góc nghiêng chính, góc nghiêng phụ, góc trước, góc sau,
hướng gia công của dao (hướng trái, hướng phải, hướng kính)…phù hợp
với tính chất, biên dạng định gia công . Phần thân dao cũng có kết cấu
theo tiêu chuẩn. Ví dụ với một mảnh dao cắt TMAXP hình vuông, nhưng
việc chọn kết cấu đầu dao khác nhau sẽ cho các dao tiện có góc nghiêng
chính, phụ, hướng gia công khác nhau ….
Kết Luận : Vậy, trong phần này ta tìm hiểu được về kí mã hiệu, kết cấu
của mảnh dao hợp kim cứng, của đầu, thân dao tiện ngoài.