Nghiên cứu mòn và tuổi bền của dao phay mặt đầu thép gió sản xuất tại việt nam khi gia công trên máy CNC

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

TRẦN MINH ĐỨC

NGHIÊN CỨU MÒN VÀ TUỔI BIỂN CỦA DAO
PHAY MẶT ĐẦU SẢN XUẤT TẠI VIỆT NAM KHI
GIA CÔNG TRÊN MÁY CNC

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội – Năm 2010


Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật

Trường ĐH Bách Khoa – Hà Nội

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan toàn bộ luận văn này do chính bản thân tôi thực hiện dưới
sự hướng dẫn của PGS.TS. Trần Thế Lục.
Nếu sai tôi xin chịu mọi hình thức kỷ luật theo quy định.
Người thực hiện

Trần Minh Đức

HDKH: PGS. TS Trần Thế Lục

-1 -

HV: KS Trần Minh Đức


Lun vn Thc s K thut

Trng H Bỏch Khoa H Ni

MC LC
TấN MC

TRANG

TRANG PH BèA

1

LI CAM OAN
DANH MC CC Kí HIU, CC CH VIT TT
DANH MC CC BNG
Bng 1.1. Lch s phỏt trin v c tớnh ca vt liu dng c ct.

12

Bng 1.2. Thnh phn húa hc ca mt s nhón hiu thộp hp kim dng c

15

Bng 1.3. Thnh phn húa hc ca mt s loi thộp giú [1]

18

Bng 1.4. Kớ hiu mt s loi thộp giú theo cỏc tiờu chun v phm vi s dng

19

Bng 1.5. Kớ hiu hp kim cng nhúm 2 cỏcbớt theo cỏc tiờu ISO

22

Bng 1.6. Kớ hiu hp kim cng nhúm 3 cỏcbớt theo cỏc tiờu ISO.

23

Bng 1.7. Kớ hiu hp kim cng nhúm 1 cỏcbớt theo cỏc tiờu ISO.

23

Bảng 2.1: Độ mòn cho phép theo mặt sau hs khi cắt bằng dao phay mặt đầu thép
gió:

58

Bng 2.2. Tui bn ca dng c ct [12]

62

Bng 3.1. Cỏc thụng s c bn ca trung tõm gia cụng VMC 85S

64

Bng 3.2. Thnh phn húa hc ca dao phay mt u

65

Bng 3.3. Thnh phn húa hc ca phụi

66

Bng 3.4. Thụng s k thut ca mỏy CMM C544

67

Bng 3.5. Ch ct, thi gian lm thc nghim

68

Bng4.1. Kt qu mũn mt sau bng thc nghim

74

Bng 4.2 Tui bn ca dao phay mt u bng thc nghim

77

DANH MC CC HèNH V, TH
Hỡnh 1.1. Tớnh cht vt liu dng c

13

Hỡnh 1.2 S tụi v ram thộp giú.

18

Hình 1.3 Quan hệ giữa độ cứng và nhiệt độ làm việc của một số vật liệu cắt
(HKC, thép gió , thép cácbon dụng cụ).
(Hình 1.4. Quá trình chế tạo hợp kim cứng của hãng Sumitomo Nhật Bản)

HDKH: PGS. TS Trn Th Lc

-2 -

20
21

HV: KS Trn Minh c


Lun vn Thc s K thut

Trng H Bỏch Khoa H Ni

Hỡnh 1.5 Mt s loi mỏy phay

26

Hình1.6. Một số loại dao phay.

26

Hình 1.7. Kết cấu răng dao phay

27

Hỡnh 1.8. Cỏc dng rng dao phay

28

Hình 1.9: Sơ đồ hình thành đờng xoắn ốc

29

Hình 1.10 Hớng các rãnh xoắn ốc

30

Hình 1.11 Các dạng chạy dao

31

Hình 1.12, a (Phay nghịch)

32

Hình 1.12, b (Phay thuận)

32

Hỡnh 1.13a Dao phay rng lin

33

Hỡnh 1.13b Dao phay rng chp

33

Hình 1.14. Các bề mặt hình thành trên phôi khi phay

35

Hình 1.15. Các góc độ của dao phay mặt đầu

35

Hỡnh 1.16 cỏc yu t ct ca dao phay mt u

36

Hình 1.17. Chiều dày cắt khi phay bằng dao phay mặt mặt đầu

38

Hinh 2.1. Cỏc dng mũn ca dng c ct.

40

Hỡnh 2.2. Mũn theo mt sau.

41

Hỡnh 2.3. Mũn theo mt trc.

41

Hỡnh 2.4. Mũn c mt trc v mt sau

42

Hỡnh 2.5 Quan h gia lng mũn v thi gian gia cụng

42

Hỡnh 2.6 Mũn do cao xc

44

Hỡnh 2.7. C ch mũn ca dng c ct

46

Hỡnh 2.8 cỏc tiờu chun mũn dng cc ct

48

Hỡnh 2.9. Quan h gia tui bn v võn tc ct

49

Hỡnh 2.10 Quan h gia thi gian, tc v mũn ca dao

49

Hỡnh 2.11. nh hng ca vt liu dng c ct ti tui bn

54

Hỡnh 2.12. th mũn mt sau (tui bn) ph thuc vo vn tc ct khi thộp
bng HKC WC + TiC, t = 1mm; s = 0.3mm; v = 145m/phỳt
Hỡnh 2.13. th mũn mt sau ph thuc vo lng chy dao khi ct thộp bng

HDKH: PGS. TS Trn Th Lc

-3 -

55
56

HV: KS Trn Minh c


Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật

Trường ĐH Bách Khoa – Hà Nội

HKC WC + TiC; V = 155m/phút, t = 1 mm
Hình 2.14. Đồ thì mòn mặt sau phụ thuộc vào góc nghiêng chính ϕ khi cắt thép
bằng dao HKC WC + TiC;t = 1mm, s = 0.3 mm/vòng;V = 155m/ ph

56

Hình 2.15 Mô hình mòn dụng cụ cắt [1

58

Hình 2.16. Đồ thị Mòn theo thời gian

59

Hình 2.17 Quan hệ giữa tuổi bền T và vận tốc

60

Hình 2.18. Phạm vi sử dụng mô hình tuổi bền T= CV.VK

61

Hình 2.19. Quá trình mòn theo thời gian

61

Hình 2.20. Ảnh hưởng V đến tuổi bền T

62

Hình 2.21. Ảnh hưởng S đến tuổi bền T

62

Hình:3.1. Máy đo tọa độ 3 chiều CMM – C544

66

Hình 3.2Máy đo độ nhám

67

Hình 3.3 Quá trình đo trên máy 3 chiều CMM – 54C

70

Hình 3.4 Dữ liệu đo biên dạng răng

73

Hình 4.1: Đồ thị mòn của dao phay mặt đầu bằng thực nghiệm

75

Hình 4.2 Ảnh hường của vận tốc V đến tuổi bền T

77

Hình 4.3. Phạm vi tuổi bền cho phép ứng với vận tốc V

78

PHẦN MỞ ĐẦU

1

CHƯƠNG 1 . TỔNG QUAN NHỮNG NGHIÊN CỨU VỀ VẬT LIỆU CHẾ
TẠO DỤNG CỤ CẮT VÀ DAO PHAY MẶT ĐẦU.

9

1. tổng quan những nghiên cứu về vật liệu chế tạo dụng cụ cắt

9

1.1 Đặc tính cơ bản chung của vật liệu dụng cụ cắt.

9

1.1.1. Tính năng cắt.

9

1.1.2. Tính công nghệ

11

1.1.3. Tính kinh tế

11

1.2. Các loại vật liệu dụng cụ và ảnh hưởng của các yểu tố vật liệu tới mòn và
tuổi bền dụng cụ

12

1.2.1 Thép cacbon dụng cụ.

13

1.2.2. Thép hợp kim dụng cụ.

14

HDKH: PGS. TS Trần Thế Lục

-4 -

HV: KS Trần Minh Đức


Lun vn Thc s K thut

Trng H Bỏch Khoa H Ni

1.2.3. Thộp giú

16

1.2.4. Hp kim cng

20

1.2.5. Vt liu s:

23

1.2.6. Kim cng:

24

1.2.7. Nitritbo lp phng

25

1.2. TNG QUAN V PHAY V DAO PHAY MT U.

26

1.2.1. Khái niệm chung về cấu tạo của dao phay

26

1.2.1.1 Bề mặt, lỡi cắt và các yếu tố khác

26

1.2.2.2 Hình dạng và các yếu tố của răng.

28

1.2.2.3. Các yếu tố và hình dạng của rãn

29

1.2.2. Các yếu tố chế độ cắt khi phay

30

1.2.3.Phay thuận và phay nghịch

32

1.3. Cỏc c trng c bn khi gia cụng ct gt bng dao phay mt u

33

1.3.1. Các bề mặt hình thành trên phôi khi gia công bằng dao phay mặt đầu

34

1.3.2. Góc độ của dao phay mặt đầu.

35

1.3.3 Các yếu tố cắt khi gia công bằng dao phay mặt đầu

36
39

1.4 Kt lun chng 1.
CHNG 2: NGHIấN CU V MềN V TUI BN

40
40

2.1 Mũn dng c ct
2.1.1 Cỏc dng mũn ca dng c ct

40

2.1.2 Ch tiờu ỏnh giỏ s mũn dng ct

43

2.1.3. C ch mũn ca dng c ct.

44

2.1.4. Cỏc tiờu chun mũn dao.

47
48

2.2 Tui bn ca dng c ct.
2.2.1. Khỏi nim v tui bn dng c

48

.2.2 Xỏc nh tui bn ca dng c khi ct

49

2.2.3. nh hng ca cỏc yu t cụng ngh n tui bn T.

53

2.3. Mt s nghiờn cu v mũn v tui bn ca dng c ct.

58

2.4. Kt lun chng 2

63

HDKH: PGS. TS Trn Th Lc

-5 -

HV: KS Trn Minh c


Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật

Trường ĐH Bách Khoa – Hà Nội

CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM VỀ MÒN VÀ TUỔI
BỀN CỦA DAO PHAY MẶT ĐẦU.

64
64

3.1. Xây dựng mô hình thực nghiệm
3.1.1. Máy gia công.

64

3.1.2. Dao phay mặt đầu

65

3.1.3. Vật liệu thí nghiệm

66

3.1.4. Thiết bị đo kiểm tra.

66
69

3.2. Xác định mòn của dao phay mặt đầu.
3.2.1. Các dạng mòn của dao phay mặt đầu

69

3.2.2. Đánh giá mòn của dao phay mặt đầu bằng máy đo 3 chiều CMM-54C

70

CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM – THẢO LUẬN

74

4.1. Kết quả thực nghiệm đo mòn trên máy CMM – 54C

74

4.2 Xác định tuổi bền của dao phay mặt đầu qua thực nghiệm.

76

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

80

TÀI LIỆU THAM KHẢO

81

PHỤ LỤC

83

HDKH: PGS. TS Trần Thế Lục

-6 -

HV: KS Trần Minh Đức


Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật

Trường ĐH Bách Khoa – Hà Nội

PHẦN MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề

Ngày nay với sự phát triển nhanh chóng của khoa học kỹ thuật thì các sản
phẩm cơ khí ngày càng có yêu cầu cao hơn về chất lượng, độ chính xác gia công và
đắc biệt là phải giảm chi phí sản xuất để hạ giá thành sản phẩm
Phay mặt phẳng bằng dao phay mặt đầu vẫn là phương pháp gia công cho năng suất
cao, chất lượng bề mặt cao ( Có thể dùng để gia công tinh, thô mặt phẳng). Trước
đây, việc gia công mặt phẳng bằng dao phay mặt đầu thường được thực hiện trên
máy phay giường, phay ngang, phay đứng… Tuy vậy, cùng với sự phát triển nhanh
chóng của “công nghệ số”, việc gia công mặt phẳng bằng dao phay mặt đầu còn
được sử dụng nhiều trên máy phay, trung tâm phay CNC. Một đặc trưng của việc
gia công trên máy CNC là dao thường sử dụng là dao hợp kim cứng. Nhược diểm
của loại vật liệu này là giá thành tương đối cao. Như vậy, việc sử nghiên cứu chế
độ cắt hợp lý để nâng cao tuổi bền cho dao phay bằng thép gió khi gia công trên
máy CNC là rất cần thiết.
Được sự giúp đỡ, hướng dẫn tận tình của thầy giáo – PGS.TS Trần Thế
Lục, tác giả đã chon đề tái “ Nghiên cứu mòn và tuổi bền của dao phay mặt đầu
sản xuất tại Việt Nam khi gia công trên máy CNC” Việc nghiên cứu thành công
của đề tài sẽ giúp cho việc gia công mặt phẳng trên máy CNC bằng dao phay mặt
đầu thép gió đạt năng suất cao, đảm bảo chất lượng.
2. Mục tiêu nghiên cứu:
- Đưa ra các kết luận về mòn và tuổi bền dao phay mặt đầu khi phay trên
máy phay CNC.
- Xác định quan hệ giữa lượng mòn theo mặt sau và thời gian trên cơ sở xác
định được tuổi bền T của dao phay mặt đầu giúp cho lập trình chế tạo khi phay.
3. Nội dung nghiên cứu:
Để đạt được mục tiêu nghiên cứu cảu đề tài, nội dung nghiên cứu gồm các
phần sau:
- Tổng quan về quá trình phát triển của vật liệu cắt, phay và dao phay.
- Tổng quan nghiên cứu về mòn, tuổi bền.

HDKH: PGS. TS Trần Thế Lục

-7 -

HV: KS Trần Minh Đức


Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật

Trường ĐH Bách Khoa – Hà Nội

- Xây dưng mô hình nghiên cứu và hệ thực nghiệm.
- Thực nghiệm và phân tích dữ liệu.
- Xác định mối quan hệ giữa mòn và tuổi bền của dao phay mặt đầu thép gió
P18 sản xuất tại Việt Nam.
- Phân tích kết quả nghiên cứu và thảo luận.
4. Phương pháp nghiên cứu.
Trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết và phân tích các công trình nghiên cứu liên
quan đến đề tài, kết hợp thực nghiệm để nghiên cứu quan hệ giữa Mòn và tuổi bền
của dao phay mặt đầu thép gió khi gia công trên máy CNC.
5.Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài.
5.1. Ý nghĩa khoa học.
Nghiên cửa lý thuyết về các yếu tố ảnh hưởng đến mòn và tuổi bền (góc độ
dao, chế độ cắt, vật liệu…). Từ những nghiên cứu về lý thuyết kết hợp thực nghiệm
xác định được tuổi bền của dao phay mặt đầu sản xuất tại Việt Nam.
5.2. Ý nghĩa thực tiễn.
Kết quả của việc nghiên cứu góp phần phát triển ngành công nghiệp chế tạo
dụng cụ cắt tại Việt Nam. Nâng cao năng suất, chất lượng sản phẩm khi gia công,
hà giá thành sản phẩm.

HDKH: PGS. TS Trần Thế Lục

-8 -

HV: KS Trần Minh Đức


Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật

Trường ĐH Bách Khoa – Hà Nội
CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN NHỮNG NGHIÊN CỨU VỀ VẬT LIỆU CHẾ TẠO DỤNG CỤ
CẮT VÀ DAO PHAY MẶT ĐẦU.
1. TỔNG QUAN NHỮNG NGHIÊN CỨU VỀ VẬT LIỆU CHẾ TẠO DỤNG CỤ CẮT

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.
1.1.1. 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 HRC25. 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.

HDKH: PGS. TS Trần Thế Lục

-9 -

HV: KS Trần Minh Đức


Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật

Trường ĐH Bách Khoa – Hà Nội

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.
- 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 bển nhiệt phụ thuộc chủ yếu vào hàm lượng các nguyên tố hợp kim như
Vonfram, Crom, Vanadi, Moolipden, Cooban…. Trong đó Vonfram là thành phẩn
hợp kim cơ bản làm cho thép có độ bền nhiệt. Độ bền nhiệt 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 Cooban
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.

HDKH: PGS. TS Trần Thế Lục

- 10 -

HV: KS Trần Minh Đức


Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật

Trường ĐH Bách Khoa – Hà Nội

- Độ dẫn nhiệt. Độ dẫn nhiệt của vật liệu dung cụ cắt càng 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 có độ dẫn nhiệt lớn hơn hẳn sơ 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.
1.1.2. 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.
1.1.3. 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, cẩn phải chon vật

HDKH: PGS. TS Trần Thế Lục

- 11 -

HV: KS Trần Minh Đức


Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật

Trường ĐH Bách Khoa – Hà Nội

liệu dụng cụ 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.
1.2. Các loại vật liệu dụng cụ và ảnh hưởng của các yểu tố vật liệu tới mòn và
tuổi bền dụng cụ.
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.
Năm

Vật liệu dụng cụ

Vc

(60m/ph)

Nhiệt độ giới

Độ cứng

hạn đặc tính cắt

(HRC)

(0C)

1894

Thép cacbon dụng cụ

5

200-300

60

1900

Thép hợp kim dụng cụ

8

300-500

60

1900

Thép gió

12

1908

Thép gió cải tiến

15-20

500-600

60-64

1913

Thép gió ( tăng Co, W)

20-30

600-650

-

1931

Hợp kim cứng cacbit W 200

1934

Hợp kim cứng cacbit
WC và TiC

1955

Kim cương nhân tạo

1957

Sành sứ

1965

Nitơrit Bo lập phương

1970

Hợp kim cứng có phun
phủ (TiC)

HDKH: PGS. TS Trần Thế Lục

300

300-500
100 – 200

(Thép tôi)
300

- 12 -

1000-1200
1000 – 1200

91
91 – 92

800

100000 HV

1500

92 - 94

1600

8000 HV

1000

18000 HV

HV: KS Trần Minh Đức

Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật

Trường ĐH Bách Khoa – Hà Nội

Qua sự phát triển của vật liệu dụng cụ cắt, có thể thấy rằng phần vật liệu
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 %.
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.

Hình 1.1. Tính chất vật liệu dụng cụ [1]
1.2.1 Thép cacbon dụng cụ.
Để bảo đảm cho thep cacbon có đủ đọ 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 HRC 60 ÷ 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.

HDKH: PGS. TS Trần Thế Lục

- 13 -

HV: KS Trần Minh Đức


Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật

Trường ĐH Bách Khoa – Hà Nội

Độ bền nhiệt của thep 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….
1.2.2. 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.
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 HRC 62 ÷ 66. 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 ao 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.

HDKH: PGS. TS Trần Thế Lục

- 14 -

HV: KS Trần Minh Đức


Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật

Trường ĐH Bách Khoa – Hà Nội

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

II

III

Nhãn hiệu
Thép Cr05

C
1.25 ÷ 1.10

Mn
Si
0.20 ÷ 0,40 < 0,35

Cr
0,04÷ 0,6

Thép 85CrV

0,80 ÷ 0,90

0,30 ÷ 0,60 < 0,35

0.45 ÷ 0,7

Thép Cr

0,95 ÷ 1,1

< 0,4

< 0,35

1,3 ÷ 1,6

-

-

Thép 9CrSi

0,85 ÷ 0,95

0,3 ÷ 0,6

1.2 ÷ 1.6

0,95 ÷ 1,25 -

-

Thép CrMn

1,3 ÷ 1,5

0,45 ÷ 0,7

< 0,35

1.3 ÷ 1,6

-

0,9 ÷ 1,0

0,8 ÷ 1,0

0,15 ÷ 0,35 0,9 ÷ 1,2

1,25 ÷ 1,5

< 0,3

< 0,3

Thép
CrWMn

IV

Thép CrW5

HDKH: PGS. TS Trần Thế Lục

- 15 -

0,4 ÷ 0,7

W

V
0,15 ÷
0,30

1.2 ÷
1.6

-

4,5 ÷

0,15 ÷

5,5

0,30

HV: KS Trần Minh Đức


Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật

Trường ĐH Bách Khoa – Hà Nội

1.2.3. 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 bển 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 ắt 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.
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 hớn 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 khí gia công cơ, phôi thép gió cần được rèn đi rèn lại nhiều lần để phân bố lại
cacbit cho đểu.

HDKH: PGS. TS Trần Thế Lục

- 16 -

HV: KS Trần Minh Đức

Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật

Trường ĐH Bách Khoa – Hà Nội

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 dung để gia
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 gio 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.

HDKH: PGS. TS Trần Thế Lục

- 17 -

HV: KS Trần Minh Đức


Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật
Nhãn hiệu

C

Trường ĐH Bách Khoa – Hà Nội

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%
Bảng 1.3. Thành phần hóa học của một số loại thép gió [1]
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).

Hình 1.2 Sơ đồ tôi và ram thép gió.

Mỗi lần trong 1 giờ. Sau mỗi lần ram phải để nguội đến nhiệt độ thường.

HDKH: PGS. TS Trần Thế Lục

- 18 -

HV: KS Trần Minh Đức


Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật

Trường ĐH Bách Khoa – Hà Nội

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.
Ký hiệu các loại thép gió thông dụng
ISO

⎡OCT

DIN

AISI

1.3353

P18

S18-0-2

T1

1,3302

P12

-

T7

-

P9

-

-

1,3343

P6M5

S6- 5- 2

M2

-

PGM5φ3

SG- 5- 3

M3

-

P18K5φ2

-

T4

1,3243

P6M5K5

S6- 5- 2

M35

AFNOR

Phạm vi sử dụng

Dùng cho tất cả các loại dụng
Z80W18
cụ cắt để gia công thép
cácbon, thép hợp kim.
Dùng như loại trên.
Dùng để chế tạo các loại dụng
cụ đơn giản, gia công các loại
thép kết cấu.
Dùng như loại trên, đặc biệt
Z85WDV
để chế tạo dụng cụ cắt ren và
06-05-02
dụng cụ cắt chịu va đập.
Dùng để chế tọa các loại dụng
cụ gia công tinh (dao tiện
Z130WDV định hình, mui doa, dao
06-05-04 chuốt, dao phay) gia công các
loại thép kết cấu hợp kim và
không hợp kim.
Dùng để chế tạo các dụng cụ
Z85WK
gia công thô và bán tinh khi
18-05
cắt các loại thép và hợp kim
chịu nóng, thép không gỉ.
Dùng chế tạo các dụng cụ gia
Z80WDV công thô và bán tinh, gia công
06-05-02 các loại thép không gỉ, thép

hợp kim.

Bảng 1.4. Kí hiệu một số loại thép gió theo các tiêu chuẩn và phạm vi sử dụng.

HDKH: PGS. TS Trần Thế Lục

- 19 -

HV: KS Trần Minh Đức


Lun vn Thc s K thut

Trng H Bỏch Khoa H Ni

1.2.4. Hp kim cng
1.2.4.1. Khái niệm: Các HKC đợc
chế tạo bằng phơng pháp luyện kim bột
(hợp kim bột) nghĩa là loại hợp kim không
qua nấu chảy. Thành phần HKC gồm: Các
loại bột cácbít kim loại (cácbít Volfram,
cácbít titan, cácbít tantan, cacbít Hafini
(HfC) và chất dính kết (thờng là côban).
Các loại bột đợc trộn theo tỷ lệ sau đó
đợc ép thành các dạng khác nhau rồi thiêu
kết trong môi trờng không có ôxy.
Hiện nay, hợp kim cứng đợc dùng
nhiều và phổ biến trong công nghiệp. So với
các loại vật liệu dụng cụ thông dụng thì hợp kim cứng là loại vật liệu có độ cứng
cao nhất (80-90 HRA) và chịu nhiệt độ cao (800ữ10000C). Do đó, dụng cụ bằng

hợp kim cứng có thể cắt với tốc độ cắt cao (Vc > 100m /ph).
1.2.4.2. Phơng pháp chế tạo, phân loại hợp kim cứng.
Các HKC đợc chế tạo bằng phơng pháp luyện kim bột. Các nguyên liệu ở
dạng bột có kích thớc hạt nhỏ đợc trộn đều rồi đem ép thành miếng có hình dáng
đơn giản sau đó đem nung lên tới nhiệt độ thích hợp (thiêu kết) để các chất dính kết
liên kết các hạt cácbít lại với nhau thành khối vững chắc. Việc chế tạo HKC phải
qua các bớc sau:
1. Tạo bột Volfram, Titan, Tantan nguyên chất bằng cách hoàn nguyên trong
dòng khí Hyđrô ở 700 ữ 90000 C.
2. Tạo cacbít tơng ứng từ các bột nguyên chất Ti, W, Ta.
3. Trộn bột cacbít với bột Coban theo thành phần tơng ứng với các loại HKC
trong nhiều giờ để làm đều thành phần.
4. ẫp hỗn hợp dới áp suất 100-140MN/ mm2 rồi nung nóng sơ bộ ở 9000C
trong khoảng 1 giờ.

HDKH: PGS. TS Trn Th Lc

- 20 -

HV: KS Trn Minh c


Lun vn Thc s K thut

Trng H Bỏch Khoa H Ni

5. Tạo hình theo các các dạng yêu cầu (cắt và gia công cơ trên các máy cắt kim
loại: phay, tiện ...).
6. Thiêu kết lần cuối ở nhiệt độ 1400 ữ 150000 C từ 1 tới 3 giờ trong môi trờng
không có ôxy để tạo thành HKC, ở nhiệt độ cao coban nóng chảy tạo thành chất

dính kết liên kết các hạt cacbít lại với nhau tạo thành HKC. Sau khi thiêu kết tạo
cho hợp kim cứng có các tính chất đặc thù.
Vậy quá trình chế tạo hợp kim cứng có thể đợc tóm tắt nh sơ đồ sau (Hình
1.4)

(Hình 1.4. Quá trình chế tạo hợp kim cứng của hãng Sumitomo Nhật Bản)

1.2.4.3. Phân loại hợp kim cứng.
Các nớc nổi tiếng trên thế giới về chế tạo dụng cụ cắt và dụng cụ công
nghiệp đã tạo ra các mác HKC với các ký hiệu riêng và chia thành 3 nhóm.

HDKH: PGS. TS Trn Th Lc

- 21 -

HV: KS Trn Minh c


Lun vn Thc s K thut

Trng H Bỏch Khoa H Ni

-Nhóm một cácbit: Ký hiệu BK (Nga) thành phần gồm các loại cácbit
vonfram (WC) và côban (Co), chủ yếu dùng để gia công các vật liệu giòn nh gang,
kim loại màu...
-Nhóm hai cácbit: Ký hiệu TK (Nga) thành phần gồm cácbit vonfram (WC),
cácbít titan TiC) và côban (Co), thờng dùng để gia công kim loại dẻo nh thép... (
thờng hình thành phoi dây khi cắt và có nhiệt độ cắt cao ở mặt trớc).
- Nhóm ba cácbit: Ký hiệu TTK (Nga) thành phần gồm các loại cácbit
vonfram (WC) cacbít titan ( TiC ), cácbit tantan ( TaC ) và côban (Co). Loại này

thờng đợc dùng để gia công các loại vật liệu cắt ra phoi dây và phoi xếp.
Theo ISO và một số nớc thống nhất ký hiệu HKC theo tính chất của chúng,
chia hợp kim cứng thành 3 nhóm đợc ký hiệu bắt đầu bởi chữ P, M, K. Hợp kim
cứng nhóm P có độ cứng và độ chịu mài mòn cao hơn nhóm M
và nhóm K.Ngợc lại HKC nhóm K có tính dẻo và sức bền cao hơn nhóm P.
- Nhóm P ( Nhóm hai cácbít tơng đơng nhóm TK theo tiêu chuẩn Nga ):
Dùng để gia công các vật liệu do, có phoi dây (chủ yếu là thép kể cả thép
đã qua tôi). Vật liệu nền của mảnh nhóm P đặc trng bởi màu xanh. Thành phần
mảnh hợp kim cứng nhóm P gồm cácbít vonfram, (WC), cácbít Titan ( TiC ) và
Coban. Cụ thể nh bảng sau:
Kí hiệu
ISO
P01
P

Thành phần hoá học (%)

Nga

Mỹ

WC

TiC

Co

T30K4

C8

66

30

04

P10
T15K6
C70
79
15
06
P20
T14K8
C7
78
14
08
P30
5K10
C6
85
06
09
Bng 1.5. Kớ hiu hp kim cng nhúm 2 cỏcbớt theo cỏc tiờu ISO.

Nhóm M (Nhóm ba cácbít, nhóm TTK theo tiêu chuẩn Nga):
Là nhóm có khả năng sử dụng đa năng, nhng mục đích sử dụng chính vẫn
là dùng để gia công các vật liệu khó gia công, sức bền cao ( nh thép không gỉ,các

hợp kim chịu nhiệt). Vật liệu nền của mảnh nhóm M đặc trng bởi màu vàng.

HDKH: PGS. TS Trn Th Lc

- 22 -

HV: KS Trn Minh c


Lun vn Thc s K thut

Trng H Bỏch Khoa H Ni

Thành phần gồm: Cácbít Vonfram ( WC), cácbít tangtan (TaC), cácbít Titan ( TiC),
và Ccban ( Co) .cụ thể nh bảng sau:
Tiêu chuẩn
Thành phần hoá học (%)
TiC+TaC
Co
ISO
Nga
WC
M10
TT8K6
84
10
06
M20
TT10K8
81

12
07
M
M30
BK10-OM
82
10
08
M40
TT7K12
79
06
15
Bng 1.6. Kớ hiu hp kim cng nhúm 3 cỏcbớt theo cỏc tiờu ISO.
Nhóm K: ( Nhóm 1 cácbít, nhóm BK theo tiêu chuẩn Nga)
Dùng chủ yếu để gia công vật liệu giòn, có phoi vụn nh gang đúc, kim loại
màu, các hợp kim của nhôm. Vật liệu nền của mảnh nhóm K có màu đỏ. Thành
phần gồm cácbít vonfram (WC) và Coban (Co). cụ thể nh bảng sau:
Tiêu chuẩn
Thành phần hoá học (%)
Co
ISO
Nga
WC
K01
BK3
97
03
K05
BK6M

94
06
K
K20
BK6
94
06
K30
BK8
92
08
Bng 1.7. Kớ hiu hp kim cng nhúm 1 cỏcbớt theo cỏc tiờu ISO.
1.2.5. Vt liu s:
Vt liu s c ch to t t sột k thut (hn hp gia Al2O3 v
Al2O3). hon ton chuyn Al2O3 sang Al2O3, em nung t sột k thut n
nhit 14000 ữ 16000C sn phm thu c mang nghin nh t kớch thc ht
vo khong 1àK, ht ln nht cú kớch thc khụng quỏ 2àK. Bt Al2O3 c em
ộp thnh mnh dao cú kớch thc quy nh v mang i thiờu kt. Vt liu s cú
nhng c tớnh sau:
- Cú cng cao: HRA89 ữ 95.
- bn nhit cao: 11000 ữ 12000C . Nờn cú th dựng gia cụng thộp cú
cng cao.

HDKH: PGS. TS Trn Th Lc

- 23 -

HV: KS Trn Minh c

Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật

Trường ĐH Bách Khoa – Hà Nội

- 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.
cal
cm.gy.oc

- 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.
1.2.6. 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 tạp 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

cal
, lớn gấp 1,5 ÷ 2,5 lần hợp kim cứng.
cm.gy.oc

HDKH: PGS. TS Trần Thế Lục

- 24 -

HV: KS Trần Minh Đức