Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ cắt của dao phay thép gió sản xuất tại việt nam đến chất lượng bề mặt chi tiết

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

.......................................

Vũ Đức Trường

Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ cắt của dao phay
thép gió sản xuất tại Việt nam đến chất lượng bề mặt
chi tiết

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC :

PGS.TS Trần Thế Lục

HÀ NỘI – 2010


CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VẬT LIỆU DỤNG CỤ CẮT
1.1 Tổng quan một số vật liệu dụng cụ cắt.
1.1.1. Đặc tính cơ bản chung của vật liệu dụng cụ cắt.
Đặc tính phần dụng cụ cắt có ảnh hưởng lớn đến năng suất gia công và chất
lượng bề mặt 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 cắt khó khăn vì
ngoài áp lực, nhiệt độ cao, dụng cụ cắt còn bị mài mòn và rung động trong quá trình cắt.
Trong quá trình gia công, phần cắt của dụng cụ trực tiếp làm nhiệm vụ cắt đề
tạo phoi. Để nâng cao năng suất cắt, nâng cao chất lượng bề mặt gia công, phần cắt
của dụng cụ không những phải có hình dáng hình học hợp lý mà còn phải được chế

tạo từ những loại vật liệu thích hợp. Vì vậy, vật liệu dụng cụ cắt cần thiết phải đảm
bảo những yêu cầu cơ bản sau đây.
a. Tính năng cắt.
Trong quá trình cắt, phần lưỡi cắt trên mặt trước và mặt sau của dụng cụ cắt
thường xuất hiện ứng suất tiếp xúc rất lớn, khoảng 4000÷5000 N/mm2 , đồng thời
áp lực riêng lớn gấp 100 ÷ 200 lần so với áp lực cho phép của chi tiết máy. Nhiệt độ
tập trung trên vùng cắt lên đến 600 ÷ 9000C. Trong điều kiện như vậy, việc cắt chỉ
thực hiện có hiệu quả khi dụng cụ cắt có khả năng giữ được tính cắt trong khoảng
thời gian dài. Điều đó đòi hỏi vật liệu dụng cụ cắt cần phải có đầy đủ tính chất cơ lý
cần thiết như độ cứng, độ chịu mòn, độ bền cơ học, độ dẫn nhiệt.
- Độ cứng: Độ cứng là một trong những chỉ tiêu quan trọng của vật liệu dụng
cụ cắt. Muốn cắt được, vật liệu phần cắt của dụng cụ cắt thường phải có độ cứng
lớn hơn vật liệu gia công khoảng 25 HRC. Độ cứng phần cắt của dụng cụ cắt
thường phải đạt trong khoảng 60 ÷ 65 HRC. Nâng cao độ cứng phần cắt của dụng
cụ cắt cho phép tăng khả năng chịu mòn và tăng tốc độ cắt.
Trong quá trình cắt, cần quan tâm nhiều đến độ cứng nhiệt của lưỡi cắt tức là
độ cứng xét trong trạng thái lưỡi cắt bị nung nóng. Vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến
khả năng cắt gọt của dao.

4


- Độ bề cơ học. Trong quấ trình cắt, dung cụ cắt thường chịu những lực và
những xung lực rất lớn. Mặt khác, dung cụ cắt còn chịu rung động do hệ thống máy
– dao – đồ gá chi tiết không đủ độ cứng vững hoặc do dao làm việc trong điều kiện
tải trọng động lớn hoặc do sự thay đỏi liên tục của lực cắt. Do đó dẫn đến tình trạng
lưỡi cắt dễ bị phá hủy sớm do mẻ, vỡ, tróc, mòn,… Vì vậy để nâng cao tính năng
cắt gọt dụng cụ cắt phải có độ bền cơ học cao.
Việc nâng cao độ bền cơ học của vật liệu dụng cụ cắt, nhất là đối với hợp
kim cứng và vật liệu sứ là một trong những hướng chính đang được nghiên cứu

trong sản xuất dụng cụ cắt.
- Độ bền nhiệt. Độ bền nhiệt là khả năng giữ được độ cứng cao và các tính
năng cắt khác ở nhiệt độ cao trong khoảng thời gian dài. Độ bền nhiệt được đặc
trưng bởi nhiệt độ giới hạn mà khi nung liên tục vật liệu dụng cụ cắt trong khoảng
thời gian nhất định (khoảng 3h) thì nhiệt độ đó độ cứng không giảm quá mức quy
định (khoảng 60HRC).
Độ bền nhiệt là tính năng quan trọng nhất của vật liệu dụng cụ cắt. Nó quyết
định việc duy trì khả năng cắt của dao trong điều kiện nhiệt độ và áp lực rất lớn ở
vùng cắt.
Độ bền nhiệt phụ thuộc chủ yếu vào hàm lượng các nguyên tố hợp kim như
vonfram, crom, vanadi, moolipden, coban…. Trong đó vonfram là thành phần hợp
kim cơ bản làm cho thép có độ bền nhiệt. Độ bền nh dệt được nâng cao khi tăng
hàm lượng vanadi. Nếu độ bền nhiệt của P18 là 6000C thì khi nâng cao hàm lượng
Vanadi đến 5% và Vonfram đến 10% độ bền nhiệt là 6300C. Nguyên tố Coban cũng
ảnh hưởng đến độ bền nhiệt. Khi thép gió có 18% W, 10% Co thì độ bền nhiệt lên
đến 6500C.
Ngoài ra, chế độ nhiệt luyện cũng ảnh hưởng nhiều đến độ bền nhiệt của vật
liệu dụng cụ cắt.
- Độ dẫn nhiệt. Độ dẫn nhiệt của vật liệu dùng cao thì nhiệt lượng truyền
khỏi lưỡi cắt càng nhanh. Do đó giảm tập trung nhiệt độ trên vùng cắt, tăng độ bền
mòn của dụng cụ cắt. Mặt khác, cho phép nâng cao tốc độ cắt. Chính vì kim cương

5


có độ dẫn nhiệt lớn hơn hẳn so với các loại vật liệu dụng cụ cắt khác nên cho phép
cắt ở tốc độ rất cao.
- Tính chịu mòn: Độ bền mòn của vật liệu cụng cụ cắt được đặc trưng bởi
khả năng giữ vững hình dáng và thông số hình học trong suốt quá trình gia công.
Trong quá trình cắt, mặt trước tiếp xúc với phoi, mặt sau tiếp xúc với mặt

đang gia công của chi tiết với tốc độ trượt lớn, do đó vật liệu phải có tính chịu mòn
cao. Khi phần cắt của dụng cụ đủ sức bền cơ học, thì dạng hỏng chủ yếu là bị mài
mòn. Thực tế chỉ rõ rằng, khi độ cứng càng cao thì tính chịu mòn của dụng cụ càng
cao. Tính chịu mòn tỷ lệ thuận với độ cứng.
Một trong những nguyên nhân chủ yếu gây ra hiện tượng mòn dao là hiện
tượng dính chảy 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 nhau… vật liêu chế tạo dao
tốt là loại vật liệu có nhiệt độ chảy dính cao. Qua thực nghiệm cho thấy, nhiệt độ
chảy dính của các loại hợp kim cứng có cacbit vonfram (WC), cacbit Titan (TiC),
với thép là khoảng 10000C cao hơn các hợp kim Coban với thép là khoảng 6750C.
b. Tính công nghệ.
Dụng cụ cắt thường có hình dang hình học phức tạp, đòi hỏi những yêu cầu
kỹ thuật khá cao về độ chính xác về hình dáng, kích thước, độ nhẵn bề mặt. Vì vậy
vật liệu dụng cụ cắt phải có tính công nghệ tốt.
Tính công nghệ tốt là khả năng của vật liệu cho phép gia công hợp lý, dễ
dàng bằng các phương pháp gia công khác nhau như; hàn, gia công áp lực, bằng cắt,
bằng nhiệt luyện, hóa nhiệt…
Tính công nghệ của vật liệu phụ thuộc vào nhiều yếu tố như; Thành phần hóa
học, cấu trúc tế vi, kích thước hạt, độ cứng, độ bền cơ học, độ dẫn nhiệt.
c. Tính kinh tế.
Khi chọn vật liệu dụng cụ cắt, ngoài việc chú ý đến tính năng cắt gọt, tính
công nghệ còn phải chú ý đến giá thành sản phẩm. Vật liệu chế tạo dụng cụ cắt
thường đắt tiền. Vì vậy chi phí cho vật liệu chế tạo dụng cụ cắt thường chiếm tỷ lệ
cao trong tổng giá thành chế tạo dụng cụ cắt. Do đó,cần phải chon vật liệu dụng cụ

6


cắt phù hợp với yêu cầu kỹ thuật của dao, của chi tiết gia công, nhằm làm giảm chi
phí chế tạo dụng cụ cắt.

1.1.2. Các loại vật liệu dụng cụ cắt trong ngành cơ khí.
Vật liệu dụng cụ cắt được hình thành, phát triển theo nhu cầu phát triển của
khoa học kỹ thuật và của nhà sản xuất. Chúng được chia thành các loại sau: Thép
cacabon dụng cụ, thép hợp kim dụng cụ, thép gió, hợp kim cứng, kim cương, nitơrit
bo lập phương…
Lịch sử phát triển và sử dụng các loại vật liệu dụng cụ cắt và đặc tính của
chúng được trình bày trong bảng 1.1 và tính chất được trình bày trên biểu đồ 1.1.
Bảng 1.1. Lịch sử phát triển và đặc tính của vật liệu dụng cụ cắt. [3]
Năm

Vật liệu dụng cụ

Vc 60m/ph

1894
1900
1900
1908
1913
1931

Thép cacbon dụng cụ
Thép hợp kim dụng cụ
Thép gió
Thép gió cải tiến
Thép gió ( tăng Co, W)
Hợp kim cứng cacbit W
Hợp kim cứng cacbit WC
và TiC

5
8
12
15-20
20-30
200

1934
1955

Kim cương nhân tạo

1957

Sành sứ

1965

Nitơrit Bo lập phương

300

Nhiệt độ giới hạn
đặc tính cắt (0C)
200-300
300-500

Độ cứng
(HRC)
60

60

500-600
600-650
1000-1200

60-64
91

1000 – 1200

91 – 92

1500

100000
HV
92 - 94

1600

8000 HV

800
300-500
100 – 200
(Thép tôi)

Hợp kim cứng có phun
300

1000
18000 HV
phủ (TiC)
Qua sự phát triển của vật liệu dụng cụ cắt, có thể thấy rằng phần vật liệu

1970

cứng trong các loại vật liệu tăng lên, do đó tính chịu mài mòn, tính chịu nhiệt tăng,
tăng tuổi bền dụng cụ cắt và tăng tốc độ cắt, phần vật liệu cứng trong các loại vật
liệu dụng cụ có thể được đánh giá theo %.

7


Ví dụ:

Thép cacbon dụng cụ

5 - 10%

Thép gió

20 – 30%

Hợp kim cứng

85 – 97%

Sành sứ

80 – 100%

1. Thép dụng cụ
2. Thép hợp kim dụng cụ
3. Thép gió
4. Thép Stellite.
5. Hợp kim cứng thông
thường.
6 Hợp kim cứng đặc biệt
7 Sành sứ.
8 Vật liệu cắt siêu cứng

Hinh 1.1 Tính chất vật liệu của dụng cụ [3]

8


a. Thép cacbon dụng cụ.
Để bảo đảm cho thép cacbon có đủ độ cứng và có khả năng chịu mòn cao thì
hàm lượng Cacbon chứa trong thép thường vào khoảng 0,65 ÷ 1,35%.
Sau khi nhiệt luyện, độ cứng bề mặt đạt độ cứng 60 HRC ÷ 65 HRC, còn
trong lõi đạt độ cứng khoảng 40HRC. Độ thấm tôi của thép Cacbon dụng cụ thấp
nên thường được tiến hành tôi trong nước hoặc trong hỗn hợp nước muối. Do tốc độ
làm nguội nhanh nên trong khi tôi thép cacbon dụng cụ thường bị nứt, vỡ. Ngoài ra
thép cacbon dụng cụ “nhạy cảm” với nhiệt độ, do đó khi quá nhiệt, kích thước hạt
tăng nhanh làm độ giòn tăng dễ bị vỡ, gãy.
Độ bền nhiệt của thép cacbon dụng cụ thấp, khoảng 200 ÷ 2500C, độ chịu
mòn kém, tính năng cắt thấp. Do đó thép cacbon dụng cụ chỉ dùng để chế tạo những
loại dụng cụ cắt làm việc với tốc độ thấp cắt các loại vật liệu mềm. Thường chỉ cắt
với tốc độ cắt 4 ÷ 10 m/ph.

Ưu điểm của thép cacbon dụng cụ là dễ mài sắc, dễ đạt độ nhẵn bề mặt cao,
giá thành rẻ.
Hiện chúng ta đang sử dụng một số mác thép Cacbon dụng cụ sau: CD70A,
CD80A, CD90A, CD100A, CD110A, CD120A, CD130A ( Tương đương với mác
thép của Nga là Y7A, Y8A, Y9A, Y10A, Y11A, Y12A, Y13A) Trong đó CD là kí
hiệu thép cacbon dụng cụ, các chỉ số 70,80,90…130 là số phần vạn Cacbon trong
thép. A là thép loại tốt. (Hàm lượng S < 0,02%, P<0,03%)
Thép CD70A có độ dẻo và độ dai tốt, chịu được va đập nên thường dùng để
chế tạo các dụng cụ rèn, nguội như mũi đục, mũi núng… Thép CD80A, CD90A
dùng để chế tạo các dụng cụ gia công gỗ như lưỡi cưa dọc, lưỡi cưa đĩa… Thép CD
100A, CD110A, CD120A, CD130A thường dùng để chế tạo mũi doa, bàn ren, taro,
giũa….
b. Thép hợp kim dụng cụ.
Để tăng tính cắt, có thế pha thêm vào thép cacbon dụng cụ một số nguyên tố
hợp kim như Vonfram, Crom, Vanađi… với hàm lượng khoảng 0,5 ÷ 3% và nhận
được thép hợp kim dụng cụ. Vonfram có tác dụng tăng độ bền nhiệt, độ chịu mòn.

9


Crom để tăng độ thấm tôi và độ cứng. Vanadi tạo ra cacbit có độ hạt nhỏ nên độ
cứng cao, độ bền cao.
Thép hợp kim dụng cụ tôi ở nhiệt độ 820 ÷ 8500C trong dầu. Sau khi nhiệt
luyện đạt độ cứng 62 ÷ 66 HRC. Tuy không cứng hơn thép Cacbon dụng cụ nhưng
độ bền nhiệt của thép Hợp kim dụng cụ tốt hơn đat khoảng 350 ÷ 4000C. Do đó cho
phép nâng cao tốc độ cắt lên gấp 1,2 ÷ 1,4 lần so với dao bằng thép cacbon dụng cụ.
Để chế tạo dụng cụ cắt, thường dùng các loại mác thép sau: 90CrSi (9XC),
100CrWMn (XBҐ) 130Cr12V1 (X12φ1), 110 Cr6WV (X6Bφ). Trong đó thép
90CrSi được dùng rộng rãi nhất vì có nhiều ưu điểm như.
- Rẻ tiền so với các mác thép hợp kim dụng cụ khác.

- Độ thấm tôi và tính tôi tốt nên sau khi tôi có thể làm nguội trong dầu. Dụng
cụ cắt sau khi tôi ít bị biến dạng, cong vênh.
- Phân bố Cacbit đồng đều nên độ bền nhiệt cao, cho phép nâng cao tốc độ cắt.
- Tuy vậy thép 90CrSi có các nhược điểm sau;
- Độ cứng ở trạng thái ủ vẫn cao, do đó khó gia công.
Khi nhiệt luyện dễ gây ra lớp thoát Cacbon ảnh hưởng xấu đến độ cứng tại
những chỗ mỏng trên phần cắt của dao. Thép 90CrSi được dùng để chế tạo các loại
dụng cụ cắt có biên dạng không mài lại sau nhiệt luyện, các dụng cụ có kích thước
lớn, các dụng cụ gia công ren…
Thép hợp kim 100CrWMn có độ thấm tôi tốt, có thể tôi trong dầu và rất ít bị
biến dạng sau khi nhiệt luyện. Do đó thường dùng để chế tạo dao chuốt nhất là dao
chuốt có chiều dài lớn và tiết diện ngang nhỏ. Ví dụ như dao chuốt rãnh then.
Nhược điểm của thép 100CrWMn là dễ tạo ra các lưới cacbit do đó làm cho lưỡi
dao dễ bị mẻ. Vì vậy không nên để chế tạo dao làm việc trong điều kiện tải trọng
động lớn.
Tính chất cơ lý và thành phần hóa học của một số thép hợp kim dụng cụ
thông dụng được trình bày ở bảng 1.2

10


Bảng 1.2. Thành phần hóa học của một số nhãn hiệu thép hợp kim dụng cụ. [3]
Nhóm
I

Nhãn hiệu

Si

Cr

Thép Cr05 1.25 ÷ 1.10 0.20 ÷0,40

< 0,35

0,04÷ 0,6

Thép 85CrV 0,80 ÷ 0,90 0,30÷0,60

< 0,35

0.45 ÷ 0,7

<0,35

1,3 ÷ 1,6

-

-

1.2 ÷ 1.6 0,95 ÷ 1,25

-

-

1.3 ÷ 1,6

-

-

0,9 ÷ 1,2

1.2 ÷ 1.6

-

0,4 ÷ 0,7

4,5 ÷ 5,5

0,15 ÷ 0,30

Thép Cr

II

C

0,95 ÷ 1,1

Mn

< 0,4

Thép 9CrSi 0,85 ÷0,95 0,3 ÷ 0,6
Thép CrMn

III

Thép
CrWMn

IV

1,3 ÷ 1,5

0,45 ÷ 0,7

0,9 ÷ 1,0

0,8 ÷ 1,0 0,15 ÷0,35

Thép CrW5 1,25 ÷ 1,5

< 0,35

< 0,3

< 0,3

W

V

0,15 ÷ 0,30

c. Thép gió.

Thép gió còn được gọi là thép cao tốc. Đó là loại thép hợp kim có hàm lượng
hợp kim cao, nhất là Vonfram (khoảng 6 ÷ 19% ) và Crom (khoảng 3 ÷ 4%). Sau
khi nhiệt luyện độ cứng đạt HRC 62÷65. Thép gió có độ thấm tôi cao, độ bền mòn
và độ bền cơ học cao. Độ bền nhiệt khoảng 6000C. Vì vậy, dao thép gió có thể cắt
với tốc độ cắt cao gấp 3 đến 4 lần thép cacbon dụng cụ. Tốc độc cắt cao nhất của
thép gió Vmax = 50m/ph.
Thép gió được chia làm 2 loại.
Thép gió năng suất thường, gồm các mác P18, P12, P9, P6M5.
Thép gió năng suất cao, gồm các mác P18φ2, P9φ5, P14φ4, P9K5, P9K10,
P18K5φ2, P10K5φ5.
Trong đó P chỉ thép gió, φ - Vanađi, K – Côban (Co).
M – Molipđen (M0).
Các chỉ số sau chữ P , φ, K, M biểu thị hàm lượng tính theo phần trăm của
Vonfram, Vanađi, Côban, Molipđen.

11


Thép P18 và P9 được sử dụng phổ biến. Chúng có độ bền nhiệt và tính năng
cắt như nhau. Do đó tuổi bền khi cắt ở vùng tốc độ cao như nhau. Còn khi cắt ở tốc
độ thấp ( dao chuốt), dao thép gió P18 có tuổi bển cao hơn thép gió P9 vì độ chịu
mòn ở trạng thái nguội của thép P18 cao hơn P9.
Thép P9 có hàm lượng Vanađi cao hơn nên cứng hơn, khó mài hơn. Khi mài
sắc dễ sinh hiện tượng cháy bề mặt làm giảm độ cứng. Thép P9 có hàm lượng
Vonfram ít hơn nên rẻ tiền hơn. mặt khác do ít Vonfram nên lượng cacbit dư ít và
có sự phân bố cacbit đồng đều hơn nên có tính gia công tốt ở trạng thái nóng, dễ
rèn, dễ cán. Điểu đó quan trọng đối với dụng cụ cắt có phôi tạo nên bằng phương
pháp biến dạng dẻo ( Mũi khoan…).
Nhược điểm lớn nhất của thép gió là sự phân bố không đồng đều của cácbit
sinh ra trong quá trình biến cứng của thép đúc. Do đó làm giảm chất lượng và cơ

tính của thép gió dẫn đến lưỡi cắt dễ bị mẻ gẫy, làm giảm tuổi bền của dao. Vì vậy
trước khi gia công cơ, phôi thép gió cần được rèn đi rèn lại nhiều lần để phân bố lại
cacbit cho đều.
Đối với dụng cụ cắt có hình dáng đơn giản ( Dao tiện, dao phay, mũi khoét…)
làm việc ở vùng tốc độ cao nên làm bằng thép gió P9. Còn đối với các loại dao định
hình phức tạp ( Dao cắt ren, cắt răng… cũng như đối với các dụng cụ cắt làm việc ở
vùng tốc độ thấp ( dao chuốt, mũi doa, mũi khoét nhỏ…). Nên chế tạo bằng thép gió
P18.
Théo gió có năng xuất cao được chế tạo theo 2 hướng:
+ Thêm Coban: như thép gió P9K5, P9K10, P10K5φ5, P18K5φ2. Coban làm
tăng độ chịu nhiệt, độ cứng do đó làm tăng tính cắt của thép gió. Nhưng nếu tăng
coban quá nhiều sẽ làm tăng độ giòn, giảm độ bền. Mặt khác coban đắt tiền nên loại
thép gió này chỉ dung để gia công các vật liệu khó cắt như: thép chịu nhiệt, thép
không gỉ…
+ Thêm Vanadi: Như thép gió P9φ9, P14φ4, P18φ2, P10K5φ5, P18K5φ2.
Thép gió Vanadi có độ bền nhiệt và nhất là độ cứng, độ chịu mòn cao hơn thép gió
P18. Nhưng nhược điểm của chúng là khó rèn, khó mài sắc. Do đó chỉ dùng để gia

12


công các loại dao gia công tinh và có lưỡi cắt mỏng ( dao chuốt, mũi doa, dao cà
răng…).
Thép gió thường có hàm lượng molipden khoảng 0,3%. Để giảm lượng
Vonfram, có thể tăng molipden theo định mức: 1% molipden thay cho 2% Vonfram
và nhận được loại thép gió molipden. Khi đó mác thép được ghi thêm chữ M.
Ví dụ: P18M và P9M. Hàm lượng molipden trong thép gió P18M cho phép
đến 1% trong thép gió P9M cho phép đến 0,6%. Nói chung tính năng cắt của hai
nhóm thép gió vonfram và molipden tương đương nhau. Thép gió molipden có độ
không đồng nhất cácbít nhỏ hơn thép gió vonfram. Song nhược điểm cơ bản của

thép gió molipden là làm giảm nhiệt độ tôi và sự tăng thoát cácbon trên bề mặt khi
tăng hàm lượng molipden. Vì vậy để tránh làm hỏng lớp bề mặt của dao cần tiến
hành tôi trong lò có môi trường bảo vệ.
Nhãn hiệu

C

Cr

W

V

Co

1. Thép có năng xuất thường.
P18

0.7-0.8

3.8-4.4

17.5-19.0

1.0-1.4

-

P9

0.85-0.95

3.8-4.4

8.5-10.0

2.0-2.6

-

2. Thép có năng xuất cao.
P9φ5

1.4-1.5

3.8-4.4

0.9-10.5

4.3-5.1

-

P14φ4

1.2-1.3

4.0-4.6

13.0-14.5

3.4-4.1

-

P18φ2

0.85-0.95

3.8-4.4

17.5-19.0

1.8-2.4

-

P9K5

0.9-1.0

3.8-4.4

9.0-10.5

2.0-2.6

5.0-5.6

P9K10

0.9-1.0

3.8-4.4

9.0-10.5

2.0-2.6

9.5-10.5

P10K5φ5

1.45-1.55

4.0-4.6

10.0-11.5

4.3-5.1

5.0-5.6

P18K5φ2

0.85-0.95

3.8-4.4

17.5-19.0

1.8-2.4

5.0-5.6

Tất cả các nhãn hiệu thép gió nói trên đều có hàm lượng tạp chất hạn chế
Mn<0,4%; Si<0,4%; Mo<0.5%;Ni<0,4%; P<0,03%; S<0,03%

13


Ngoài ra, chất lượng thép gió phụ thuộc rất nhiều vảo nhiệt luyện, vì vậy khi
nhiệt luyện thép gió cần chú ý một số điểm sau:
Không nung thép gió đột ngột đến nhiệt độ cao ( nhiệt độ tôi bằng 13000C )
mà phải tăng nhiệt độ dần từ 650C, vì thép gió có độ dẫn nhiệt kém. Thông thường
thép gió được nung nóng qua 3 lò với nhiệt đồ lần lượt: 6500C, 8500C và 13000C.
- Ram sau khi tôi nhiều lần ( 3 lần ). Mỗi lần trong 1 giờ. Sau mỗi lần ram
phải để nguội đến nhiệt độ thường.
0

C
1300

1200
850

900
600

Ram

Lần 22
L?n
560

Lần 1
L?n 1
560

550

L?n
Lần33
560

300

% ô du

50

15

5

2

HRC

62

64

64.5

65

Thờigian
gian
Th?i

Hình 1.2 Sơ đồ tôi và ram thép gió [3].
Ở Mỹ, thép gió được chia làm 2 nhóm: thép gió molipden và thép gió
vonfram. Theo hệ tiêu chuẩn AISI thép gió molipden gồm các mác sau:
M1, M2, M3, M4, M6, M7, M10, M30, M33, M34, M36, M42, M42, ,43,
M44, M46, M47.
Nhóm thép gió vonfram gồm các mác sau: T1, T2, T4, T5, T6, T8, T15. Ở
Nhật thép gió vonfram có các mác sau: SKH2, SKH3, SKH4, SKH10.
Nhóm thép gió molipden – vonfram có các mác: SKH51, SKH52, SKH53,
SKH54, SKH55, SKH56, SKH57, SKH58, SKH59.

14


Ký hiệu các loại thép gió thông dụng
ISO
1.3353
1,3302

⎡OCT
P18

P12

DIN
S180-2
-

AISI

Phạm vi sử dụng

AFNOR

Dùng cho tất cả các loại dụng cụ
T1

Z80W18

cắt để gia công thép cácbon, thép
hợp kim.

T7

-

Dùng như loại trên.
Dùng để chế tạo các loại dụng cụ

-

P9

-

-

-

đơn giản, gia công các loại thép
kết cấu.

1,3343

P6M5

S65-2

M2

Z85WDV
06-05-02

Dùng như loại trên, đặc biệt để
chế tạo dụng cụ cắt ren và dụng
cụ cắt chịu va đập.
Dùng để chế tọa các loại dụng cụ

-

PGM5φ3

SG5-3

M3

Z130WDV
06-05-04

gia công tinh (dao tiện định hình,
mui doa, dao chuốt, dao phay)
gia công các loại thép kết cấu
hợp kim và không hợp kim.
Dùng để chế tạo các dụng cụ gia

-

P18K5φ2

-

T4

Z85WK

công thô và bán tinh khi cắt các

18-05

loại thép và hợp kim chịu nóng,
thép không gỉ.
Dùng chế tạo các dụng cụ gia

1,3243

P6M5K5

S6-52

M35

Z80WDV

công thô và bán tinh, gia công

06-05-02

các loại thép không gỉ, thép hợp
kim.

15


d. Hợp kim cứng
Hợp kim cứng được chế tạo bằng phương pháp luyện kim bột. Thành phần
chủ yếu của hợp kim cứng là cacbit vonfram, một số loại còn có cacbit Titan. Hợp
kim cứng có độ cứng lớn hơn: HRA87 ÷ 92 (lớn hơn HRC70). Độ bền nhiệt cao:
10000C. Độ bền mòn cao hẳn thép gió. Vì vậy dao hợp kim cứng có thể cắt với tốc
độ cắt rất lớn, khoảng 100 ÷ 500 m/ph. Năng suất cắt tăng gấp 2 ÷ 3 lần so với dao
thép gió.
Nhược điểm cơ bản của hợp kim cứng là độ bền uốn kém, độ dẻo thấp. Do
đó dao hợp kim cứng cần làm việc trong điều kiện không có va đập, tránh tải trọng

thay đổi và hệ thống công nghệ cần đảm bảo độ cứng vững.
Hợp kim cứng được chia làm 3 nhóm:
- Nhóm một cacbit: Còn gọi là hợp kim cứng vonfram, kí hiệu BK. Nhóm này được
tạo thành bởi cacbit vonfram và dung dịch đặc của nó trong Coban. Hợp kim cứng
vonfram có các mác sau: BK2, BK3, BK4, BK6, BK6M, BK8, BK8B, BK10,
BK11, BK15. Chỉ số ghi sau chữ K là phần trăm Coban, còn lại là cacbit vonfram.
Chữ M ở cuối chỉ loại cacbit hạt nhỏ. Chữ B ghi ở cuối chỉ loại cacbit hạt lớn.
Hợp kim cứng BK2, BK3, BK4, BK6, BK8, BK6M, được dùng để gia công
các kim loại. Trong đó BK8 được dùng phổ biến nhất. Hợp kim cứng BK4 có tính
cắt cao hơn BK8, tốc độ cắt lớn hơn 30 ÷ 70% và tuổi bền cao hơn từ 2 ÷ 5 lần tùy
theo điều kiện gia công. Hợp kim cứng BK6M có độ hạt rất nhỏ và độ xốp rất thấp,
thường dùng để gia công Gang đặc biệt cứng, thép không gỉ.
Nói chung hợp kim cứng nhóm một cacbit thường dùng để gia công gang
hoặc các lại thép cứng vì chúng có độ bền dẻo cao, chịu được va đập lớn.
- Nhóm hai cacbit: Còn gọi là hợp kim cứng Titan – Vonfram, kí hiệu: TK. Nhóm
này được tạo thành bởi cacbit Vomfram, cacbit Titan và dung dịch đặc của chúng
trong coban. Hợp kim cứng Titan – Vonfram có các mác sau: T5K10, T14K8,
T15K6, T15K6T, T30K4, T60K6.
Chỉ số ghi sau chữ K là phần trăm coban. Chỉ số ghi sau chữ T là phần trăm
cacbit titan, còn lại là cacbit vonfram. Hợp kim cứng T15K6T được chế tạo theo

16


phương pháp công nghệ đặc biệt. Do đó khả năng chịu mòn tốt hơn T15K6 (khi tiện
với tốc độ cắt v > 60m/ph chịu mài mòn tốt hơn từ 2 ÷ 3 lần).
Nói chung hợp kim cứng nhóm 2 cacbit được dùng để gia công thép ở tốc độ
cắt cao vì chúng có độ bền nhiệt cao, độ cứng cao và tính hàn dính thấp. Hợp kim
cứng T15K6 có độ bền cao nhưng tính chịu mòn thấp nên được dùng để gia công
thô thép khi cắt gián đoạn với lượng chạy dao lớn và tiết diện phoi không đều. Hợp

kim cứng T14K8 và T15K6 có độ bền thấp hơn và khả năng chịu mòn cao hơn
T15K10 được dùng để gia công tinh thép với lượng chạy dao trung bình và tiết diện
phoi tương đối đều khi cắt liên tục.
Hợp kim cứng T30K4 và T60K6 có khả năng chịu mòn tốt nhưng độ giòn
lớn hơn, nên được dùng để gia công tinh thép với lượng chạy dao nhỏ và cắt liên tục
với tốc độ cắt cao.
- Nhóm ba cacbit: Còn gọi là hợp kim cứng titan, titan – vonfram, ký hiệu: TTK.
Nhóm này được tạo thành bởi cacbit vonfram, cacbit titan, cacbit tantan và dung
dịch đặc của chúng trong coban. Chúng bao gồm các mác sau: TT7K12, TT7K15,
TT10K8, TT20K9.
Thành phần hóa học của chúng cho trong bảng sau (tính theo %).
Bảng 1.5. Thành phần hóa học của Nhóm ba cacbit [3]
Mác hợp kim cứng

Coban

Cacbit titan

Cacbit Tantan

Cacbit Vonfram

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

TT7K12

12

4

3

81

TT7K15

15

4

3

78

TT10K8

8

3

7

82

TT20K9

9

8

12

71

Cho thêm nguyên tố tantan vào hợp kim cứng sẽ đem lại các ưu điểm sau:
- Tăng độ bền uốn và cacbit tantan bù lại sự giảm độ bền do titan gây nên.
- Tăng độ hạt nhỏ của cấu trúc tinh thể nên làm giảm độ chịu mòn.
- Giảm xu hướng bị cháy dao do tính dẫn nhiệt tăng.

17


- Mở rộng khả năng gia công của hợp kim cứng.
Tuy vậy, tantan là nguyên tố hiếm, đắt gấp mấy lần vonfram nên hợp kim
cứng nhóm ba cacbit có phạm vi sử dụng hẹp, thường chỉ dùng để gia công các loại
thép cứng và hợp kim bền nhiệt (không có lớp vỏ cứng và không có va đập).
Theo tiêu chuẩn ISO, hợp kim cứng được phân loại theo lĩnh vực sử dụng và
chia thành ba nhóm cơ bản: P, K và M.
- Nhóm K: Dùng để gia công gang xám, gang biến trắng, kim loại màu và những
hợp kim của chúng, vật liệu phi kim loại. Chúng gồm có các mác sau: K01, K05,
K10, K20, K30, K40 và K50. Hợp kim cứng nhóm K có màu đỏ, độ cứng khoảng
HRA87,5 ÷ 93,8.

- Nhóm P: Dùng để gia công thép dẻo và các vật liệu khi cắt có phoi dây. Chúng
bao gồm các mác sau: P01, P10, P15, P20, P25, P30, P40 và P50. Hợp kim cứng
nhóm P có màu xanh, độ cứng khoảng HRA88,5 ÷ 96,5.
- Nhóm M: Dùng để gia công gang hợp kim rèn, thép và hợp kim bền nhiệt, thép
không gỉ và các vật liệu khó gia công. Chúng bao gồm các mác sau: M05, M10,
M20, M30, M40 và M50. Hợp kim cứng nhóm M có màu vàng, độ cứng khoảng
HRA91,8 ÷ 93,6.
e. Vật liệu sứ:
Vật liệu sứ được chế tạo từ đất sét kỹ thuật (hỗn hợp giữa γAl2O3 và αAl2O3).
Để hoàn toàn chuyển γAl2O3 sang αAl2O3, đem nung đất sét kỹ thuật đến nhiệt độ
14000 ÷ 16000C sản phẩm thu được mang nghiền nhỏ đạt kích thước hạt vào khoảng
1µK, hạt lớn nhất có kích thước không quá 2µK. Bột αAl2O3 được đem ép thành
mảnh dao có kích thước quy định và mang đi thiêu kết. Vật liệu sứ có những đặc
tính sau:
- Có độ cứng cao: 89 ÷ 95 HRC.
- Độ bền nhiệt cao: 11000 ÷ 12000C . Nên có thể dùng để gia công thép có độ
cứng cao.

18


- Độ chịu mòn cao nên được dùng với dụng cụ cắt yêu cầu tuổi bền kích
thước cao. Khi tiện thép 45, tuổi bền của dao sứ tăng gấp 8 lần so với dao hợp kim
cứng T15K6.
- Vật liệu sứ ít giống tính chất của kim loại nên ít có xu hướng dính kết với
vật liệu gia công. Khả năng hình thành lẹo dao ít. Chất lượng gia công tốt nên cho
phép sử dụng để cắt thép và hợp kim khó gia công.
- Có tính kinh tế cao vì là loại vật liệu rẻ tiền, giá thành của vật liệu sứ chỉ
bằng khoảng 1/1000 giá thành của hợp kim cứng.
- Giới hạn bền nén cao: σn = 1000 MN/m2.

- Giới hạn bền uốn thấp: σu = 350 ÷ 400 MN/m2.
- Độ dẫn nhiệt thấp: 0,042
Khuyết điểm chủ yếu của vật liệu sứ là giòn, giới hạn bền uốn thấp, độ dai va
đập thấp. Do đo khi gia công thô và đặc biệt khi có lượng dư không đều thì không
nên dùng dao sứ. Khi gia công bằng dao sứ cần phải đảm bảo độ cứng vững đầy đủ
của hệ thống công nghệ.
Một trong những biện pháp nâng cao chất lượng của vật liệu sứ là nâng cao
giới hạn bền uốn bằng cách pha thêm vào các nguyên tố hợp kim như vonfram,
moolip đen, bo, titan, niken, … để được loại vật liệu gọi là kim loại sứ.
Hiện nay loại vật liệu có cơ tính cao như B-3, BOK-60, BOK-63.
f. Kim cương:
Kim cương nhân tạo được tổng hợp từ graphit ở áp suất lớn (100.000 atm) và
nhiệt độ cao (25000C). Kim cương nhân tạo đã được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực
cắt kim loại. Việc sử dụng kim cương nhân tạo đặc biệt có hiệu quả khi gia công
hợp kim cứng và các loại vật liệu khó gia công khác.
Độ cứng tế vi của kim cương là 106.000 MN/m2, lớn gấp 5 ÷ 6 lần hợp kim
cứng.
Độ dẫn nhiệt rất lớn: 0,35

, lớn gấp 1,5 ÷ 2,5 lần hợp kim cứng.

19


Chính vì vậy dao kim cương có thể cắt với tốc độ cắt rất cao trong khi độ bền
nhiệt của kim cương chỉ vào khoảng 8000 ÷ 10000C. Do độ cứng cao, độ chịu mòn
cao và hệ số ma sát rất nhỏ nên kim cương thường chỉ dùng để gia công tinh. Kim
cương được sử dụng để chế tạo đá mài hoặc bột mài mịn dùng cho các nguyên công
mài, mài sắc, mài nghiền để gia công các dụng cụ cắt và chi tiết bằng hợp kim
cứng.

Dao tiện kim cương được sử dụng chủ yếu để gia công tinh các kim loại màu
và còn dùng để gia công vật liệu phi kim loại như chất dẻo, êbônít, cao su cứng,…
Khi gia công chất dẻo, tuổi bền của dao tiện kim cương lớn gấp hàng trăm lần dao
hợp kim cứng. Kim cương gắn trên mũi khoan để khoan kính và khoan các lớp đá
đặc biệt cứng. Đặc biệt kim cương còn được dùng để gia công các vật liệu cứng như
germani, silic, corun, chất bán dẫn các dạng vật liệu sứ đặc biệt.
g. Nitritbo lập phương
Còn được gọi là enbo hoặc bôrađôn. Đó là loại vật liệu tổng hợp mới rất có
triển vọng, bao gồm 40% Bo và 50% nit.
Nitritbo lập phương có độ cứng tương tự như kim cương nhưng độ chịu nhiệt
cao hơn rất nhiều, có thể đạt tới 20000C. Tuy vậy tính giòn vẫn chưa khắc phục
được.
Hiện nay nitritbo lập phương đã được sử dụng để làm đá mài, thanh mài và
những dụng cụ mài khác với những chất dính kết khác nhau. Chúng được dùng để
mài tinh các loại thép thông thường. Khi đó bề mặt gia công đạt độ nhẵn từ cấp 9 ÷
10, độ mòn của đá mài giảm 50%, hiệu suất mài tăng 25 ÷ 30%. Nhiều công trình
thử nghiệm đã sử dụng có hiệu quả nitritbo lập phương vào việc mài vật liệu và hợp
kim khó gia công.
1.2 Kết luận:
Qua tổng quan về các loại vật liệu làm dụng cụ cắt kể trên ta thấy vật liệu
thép gió vẫn là loại vật liêu dụng cụ cắt phổ biến trong nền cơ khí , nó có độ thấm
tôi , độ bền mòn và bền cơ học cao, do đó nó cho phép cắt với vận tốc lớn, giá thành
của loại vật liệu này cũng rất hợp lý , chính vì như vậy việc chọn thép gió làm vật
liệu dụng cụ cắt là một hướng đúng đắn ,phù hợp với nền cơ khí của nước ta.

20


CHƯƠNG 2
NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ ĐỘ CẮT CỦA DAO PHAY THÉP

GIÓ SẢN XUẤT TẠI VIỆT NAM
ĐẾN ĐỘ NHÁM BỀ MẶT KHI PHAY HỢP KIM NHÔM 380
2.1. Tính gia công của vật liệu.
2.1.1. Giới thiệu chung về tính gia công.
Thuật ngữ “tính gia công” đề cập đến mức độ khó hay dễ gia công của một
vật liệu cho trước (hay một nhóm vật liệu). Các yếu tố tác động đến tính gia công
được biểu diễn bằng biểu đồ trong H2.1. Một vài thuộc tính của vật liệu phoi ảnh
hưởng đến tính gia công. Nhân tố quan trọng nhất bao gồm thành phần hoá học, cấu
trúc tế vi, cơ tính (tức là độ cứng, độ bền và đặc tính biến cứng) và lý tính (tính dẫn
nhiệt và khuyếch tán). Tuy nhiên, tính gia công không phải là một thuộc tính của
vật liệu, mà là thuộc tính của hệ thống gia công, thuộc tính của hệ thống gia công bị
ảnh hưởng bởi vật liệu phoi, vật liệu dụng cụ, máy, chi tiết, đồ gá, dung dịch trơn
nguội và điều kiện cắt. Tất cả các thành phần của hệ thống gia công ảnh hưởng đến
các quá trình vật lý như mòn dao hay sự hình thành bề mặt, như sẽ được bàn đến ở
dưới đây, thường được dùng làm tiêu chí tính gia công. Kết quả là, tính gia công
phải được đánh giá dựa trên các thử nghiệm bằng gia công, và tính gia công phụ
thuộc vào các điều kiện kiểm tra và các tham số được đo để đánh giá kết quả. Tính
gia công do đó không thể được đánh giá duy nhất bằng định lượng và có thể thay
đổi (thậm chí trái ngược nhau) khi các điều kiện khác nhau. Ví dụ, vật liệu phôi
trong cùng một họ vật liệu có thể đòi hỏi công suất gia công tương tự nhau, nhưng
có thể cho tốc độ mòn dao khác nhau do sự khác nhau trong mức độ tập trung các
hạt gây mài mòn trong nền vật liệu. Sử dụng tiêu chí về công suất gia công, chúng
có thể được cho là có tính gia công tương tự nhau; tuy nhiên sử dụng tiêu chí về
tuổi bền dao chúng thể hiện sự khác nhau đáng kể về tính gia công. Khi những nhân
tố này được xem xét, sự không hiệu quả của việc cố gắng định nghĩa một hệ số tính
gia công duy nhất hay xây dựng tiêu chí áp dụng cho tất cả các ứng dụng của một

21

loại vật liệu phôi trở nên rất rõ ràng, do đó hệ thống đánh giá tính gia công định tính
phù hợp hơn hệ thống tính gia công định lượng.
Thuật ngữ “tính gia công” thường được sử dụng để so sánh hay xếp loại; ví
dụ, một danh sách các vật liệu được lựa chọn để chế tạo chi tiết có thể được xếp loại
từ dễ gia công nhất đến khó gia công nhất. Trong các trường hợp này xem xét chủ
yếu thường là chi phí gia công tổng cộng, chi phí này phụ thuộc nhiều vào tuổi bền
dao.
Thông số này có thể nhận được dưới các điều kiện sản xuất được giả định.
Tính gia công do đó thường được xác định thông qua thí nghiệm về tuổi bền dao,
cho dù như sẽ được bàn đến trong phần sau, các phương pháp đánh giá cũng có thể
được dù đối với các tính toán về kinh tế hay ước tính chi phí, như tính gia công
được chuẩn hoá hay chỉ số hoá dựa trên quan hệ với chi phí gia công cũng có thể
được xây dựng cho một vật liệu. Hệ số tính gia công cũng thường được xác định từ
các kết quả thí nghiệm về tuổi bền dao, nhưng về nguyên tắc có thể xét đến sự khác
nhau về công suất yêu cầu, sự kiểm soát phoi và chất lượng về mặt đạt được.
Thuật ngữ “tính gia công” cũng được dùng để mô tả chế độ gia công thực tế
chấp nhận được của một vật liệu cho trước. Dữ liệu về tính gia công thu thập được
trong các sổ tay hay cơ sở dữ liệu này tính bao gồm tóc độ cắt, bước tiến, và chiều
sâu cắt khuyến nghị cho các vật liệu cụ thể. Các giá trị riêng rẽ thường cho đối với
các phương pháp gia công và các vật liệu dao khác nhau. Dữ liệu về tính gia công
thường được tập hợp từ kinh nghiệm sản xuất và các chế độ gai công chấp nhận
được dưới điều kiện gia công chung. Tốc độ cắt và bước tiến đề nghị chỉ thể hiện
các điều kiện ban đầu, các thông số này nên được thay đổi để tối ưu hoá quá trình
cắt trong một điều kiện ứng dụng cho trước. Do thực tế gia công khác nhau khi có
sự phát triển của vật liệu dụng cụ và khả năng của máy, dữ liệu về tính gia công
phải được cập nhật thường xuyên để đảm bảo sự đồng bộ. Dữ liệu gia công đồng bộ
mở rộng có ở các phòng thí nghiệm chuyên về thí nghiệm tính gia công và từ các
nhà sản xuất dụng cụ cắt ở dạng các lời khuyên của các mác mảnh dao.

22

VẬT LIỆU PHÔI VÀ
VẬT LIỆU DỤNG CỤ

`

Cơ tính
Cấu trúc tế vi
Lý tính
Thành phần hoá học
Tạp chất
Sự xử lý nhiệt
Cỡ hạt của dụng cụ
Chất lượng bề mặt dụng cụ
Lớp phủ của dụng cụ

CƠ CHẾ CẮT

ĐIỀU KIỆN CẮT

Tốc độ cắt
Chiều sâu cắt

Bước tiến
Môi trường
Dung dịch trơn nguội

LỰC CẮT

HTCN (MÁY, DAO,
ĐỒ GÁ)

Loại hình gia công
Rung động
Độ cứng vững
Dụng cụ kẹp phôi
Công suất
Hình dạng dao
Độ cùn của dao

NHIỆT

MÔ HÌNH TÍNH GIA CÔNG

Mòn lõm mặt trước
Mòn mặt sau
`
Các hình thức mòn
khác

Tuổi bền dao

Năng lượng cắt
Cơ chế lực cắt
Sự biến dạng và hình
thành phoi

Hiệu quả tách phoi

Chất lượng bề mặt
Sự thay đổi cơ tính lớp bề
mặt
Độ chính xác kích thước

Chất lượng gia công

PHƯƠNG PHÁP ĐO, DỤNG CỤ ĐO VÀ XỬ LÝ DỮ LIỆU
ĐO CÁC ĐẠI LƯỢNG

ĐÁNH GIÁ TÍNH GIA CÔNG

TÍNH GIA CÔNG

Hình 2.1 Sơ đồ nghiên cứu các nhân tố ảnh hưởng đến tính gia công [4].

23


2.1.2. Sơ đồ hoá nghiên cứu tính gia công.
Các quan điểm
đánh giá tính gia
công

Xác định
tính gia
công của
vật liệu

Phương pháp

đánh giá tính
gia công

Quan hệ giữa tính
gia công và các
nhân tố ảnh
hưởng

ứng dụng
(xđcđ cắt)

Hình 2.2. Sơ đồ nghiên cứu tính gia công [4].
2.1.3. Các quan điểm đánh giá tính gia công.
Chúng ta thường định nghĩa tính gia công của một vật liệu là một thuật ngữ
có ba nội dung:
- Chất lượng bề mặt và sự không bị phá huỷ bề mặt của chi tiết gia công
- Tuổi bền dao
- Lực cắt và công suất yêu cầu.
Do đó tính gia công tốt chỉ chất lượng bề mặt và mức độ nguyên vẹn bề
mặt cao, tuổi bền dao lớn và đòi hỏi về lực và công suất gia công nhỏ. Ngoài ra
còn có một tham số bổ xung là sự cuộn phoi (vì các phoi dài, mảnh và cuộn, nếu
không được bẻ có thể ảnh hưởng nghiêm trọng đến quá trình gia công nó gây
vướng tại vùng cắt. Do đó, loại phoi của một vật liệu khi cắt cũng là một yếu tố
của tính gia công).
Vì bản chất phức tạp của các phương pháp gia công, việc thành lập các quan
hệ để xác định một cách định lượng tính gia công của một vật liệu là một việc khó.
Trong các kế hoạch sản xuất, tuổi bền dao và nhám bề mặt thường được coi là các
nhân tố quan trọng nhất trong tính gia công. Vì vậy, đánh giá tính gia công vật liệu
là một việc rất quan trọng nên cần có các phương pháp tính toán, thực nghiệm
chuẩn xác, căn cứ vào cơ lý tính, thành phần hoá học, chế độ gia công, tình trạng

dao cụ... để đánh giá tính gia công.

24


2.1.3.1. Đánh giá TGCVL từ quan điểm tính chất cơ học của vật liệu:
+ Tính chất cơ lý của vật liệu gia công: được đặc trưng bởi:
-

Độ bền (nhiệt, cơ học, hoá...)

-

Độ cứng.

Vật liệu có độ bền, độ cứng càng cao thì sự ảnh hưởng không tốt của nó tới
quá trình gia công là rất lớn. Vì vậy ta thấy rằng tính gia công sẽ tỷ lệ nghịch với
tính chất cơ lý của vật liệu gia công.
Vật liệu chế tạo máy đều có tính chất cơ lý nhất định nó được xác định theo
các chỉ số như úb( kéo, nén, uốn, xoắn), độ cứng HB, HRC, HV...
Dựa trên cơ sở độ bền và độ cứng của vật liệu chuẩn (thép C45, gang xám
C415- 32), dựa theo cơ sở ban đầu người ta so sánh các vật liệu gia công bằng các
hệ số từ đó đánh giá tính gia công thông qua các hệ số đó.
Ví dụ: ảnh hưởng của tính gia công tới vật liệu thông qua cơ lý tính vật liệu.
Tính tốc độ cắt khi tiện:
VC

=

CV . KV

Tm txv Syv

(m/ph)

Trong đó: CV, m, XV, YV phụ thuộc điều kiện gia công;
KV hệ số điều chỉnh kể đến ảnh hưởng của tất cả các nhân tố.
Vật liệu gia công
HK nhôm đúc có

Tiện dọc ngoài

úb = 100 ÷ 200 MPa

Dao P18

Thép

chịu

nhiệt

Cr18W9Ti HB 141

Hệ số mũ

Dạng gia công

Tiện dọc

CV

328 ữ 485
110

XV

YV

m

0,12 0,25ữ 0,50

0,28

0,2

0,15

0,45

Khi gia công theo độ cứng thường được dùng như phép đo tương đối của
tính gia công, vật liệu càng cứng, tính gia công càng kém. Tuy nhiên, với hợp kim
nhôm có tính dẻo cao và có xu hướng hình thành lẹo dao với tính gia công thấp hơn
là dự đoán (việc thêm một lượng nhỏ silic hoặc titan có thể cải thiện đáng kể tính

25


gia công. Do đó thành phần hoá học có tính quan trọng tương đương trong ước tính
gia công của thép). Ta thấy rằng, ảnh hưởng của cơ lý tính của vật liệu gia công đến
tính gia công của vật liệu chế tạo máy rất lớn, đôi khi nó quyết định đến tính gia

công của vật liệu.
2.1.3.2. Đánh giá TGCVL từ quan điểm biến dạng và hình thành phoi.
Khi cắt để có thể tạo 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 bị gia công.
Hình dạng, độ cứng, mức độ biến dạng và cấu tạo phoi chứng tỏ rằng lớp
kim loại bị cắt thành phoi đã chịu một ứng suất như vậy.
Việc nghiên cứu quá trình tạo phoi có một ý nghĩa rất quan trọng vì trị số của
công cắt, độ mòn của dao và chất lượng bề mặt gia công phụ thuộc rõ rệt vào quá
trình tạo phoi.
Dưới tác dụng của tải trọng, trong phần lớn kim loại và hợp kim xảy ra ba
quá trình nối tiếp nhau là biến dạng đàn hồi, biến dạng dẻo và phá huỷ (hình 2-3).
- ở giai đoạn biến dạng đàn hồi, độ dãn dài ∆ tỉ lệ thuận với lực tác động P
(nhánh 1 trên đồ thị). Khi bỏ qua lực P kim loại trở về hình dạng ban đầu.
- ở giai đoạn biến dạng dẻo khi bỏ lực tác dụng kim loại không trở lại hình
dạng ban đầu.
- Giai đoạn phá huỷ là quá trình đứt các liên kết trong nội bộ cấu trúc vật
liệu. Các vết nứt xuất hiện và các phần vật liệu tách rời nhau bị phá huỷ.
Trong quá trình cắt kim loại, vật liệu gia công (dưới tác động của lực cắt)
cũng bị biến dạng đàn hồi, biến dạng dẻo rồi bị phá huỷ và phoi được hình thành.

26


Hình 2..3. Quan hệ giữa biến dạng và lực tác động khi kéo kim loại [4].
Dựa trên cơ sở biến dạng vật liệu (đàn hồi, dẻo, phá huỷ) khi có tác động của
lực cắt cùng với sự xem xét hình thành phoi, người ta đánh giá tính gia công cho vật
liệu khác nhau. Đánh giá biến dạng phoi dùng hệ số co giãn phoi:
- Hệ số co giãn phoi theo chiều dọc: KL ≥1
- Hệ số co giãn phoi theo chiều dầy: Ka ≥1
- Hệ số co giãn theo chiều rộng: Kb ≈ 1

Hệ số co giãn phoi biểu thị mức độ biến dạng dẻo trung bình trong phoi. Căn
cứ vào hệ số co giãn phoi, có thể tìm ra các quan hệ ảnh hưởng giữa các yếu tố khi
cắt với quá trình biến dạng khi cắt.
Tóm lại: Quá trình biến dạng của vật liệu trong vùng tạo phoi ảnh hưởng
đến toàn bộ quá trình cắt. Nó còn chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố song chủ
yếu là lực, góc tác động, góc trước, tốc độ cắt và cơ lý tính của vật liệu gia công.
Nghiên cứu bản chất quá trình biến dạng vật liệu gia công trong vùng tạo phoi
cho phép tìm các phương pháp hữu hiệu để thực hiện quá trình cắt sao cho khi
cắt vật liệu ít bị biến dạng. Điều này cho phép cắt với lực cắt, nhiệt cắt nhỏ và
nâng cao được tính gia công.
2.1.3.3. Đánh giá TGCVL từ quan điểm lực cắt.
Việc nghiên cứu lực cắt trong quá trình gia công vật liệu có ý nghĩa cả lý
thuyết lẫn thực tiễn, vì dưới tác dụng của lực và nhiệt, dụng cụ sẽ bị mòn, bị phá

27