Tài liệu Dụng cụ cắt trên máy điều khiển số P1 pptx

Đại học tháI nguyên
Đại học kỹ thuật công nghiệp










Dụng cụ cắt trên máy điều khiển số

Biên Soạn : TS Nguyễn Văn Hùng
Bộ môn : Dụng cụ cắt vật liệu kỹ thuật














Thái Nguyên 2006

Phần I
tổng quan về máy điều khiển số CNC và các dụng cụ
cắt cho máy CNC.
1.1.Khái niệm về máy điều khiển số CNC.
Máy công cụ điều khiển theo chơng trình số (M-CNC) là thế hệ máy công cụ có
chơng trình điều khiển đợc viết bằng mã ký tự số, chữ cái và các ký tự chuyên dụng khác,
trong đó hệ điều khiển số có cài đặt các bộ vi sử lý àP (microprocessor) làm việc với các chu
kỳ thời gian từ 1đến 20 às và có bộ nhớ tối thiểu 4KByte, đảm nhiệm các chức năng cơ bản
của chơng trình điều khiển số nh tính toán toạ độ trên các trục điều khiển theo thời gian
thực, giám sát các tình trạng của máy, tính toán các giá trị chỉnh lý dao cụ, tính toán nội suy
trong điều khiển quỹ đạo biên dạng(tuyến tính và phi tuyến,thực hiện so sánh các cặp giá trị
hiện có với các giá trị lý thuyết khi lập trình)...
Các nét đặc trng cơ bản của máy công cụ điều khiển theo chơng trình số CNC:
- Khả năng tự động hoá cao.
- Tốc độ dịch chuyển, tốc độ quay lớn ( > 10
3
m/phút).
- Độ chính xác cao (sai lệch kích thớc gia công đạt tới àm).
- Năng suất gia công cao, tính linh hoạt, khả năng tập trung nguyên công cao (gia
công nhiều bề mặt trên chi tiết trong một lần gá).
Việc chuẩn bị công nghệ để gia công chi tiết khác với máy công cụ thông thờng là
phải lập chơng trình NC để điều khiển máy theo ngôn ngữ mà hãng chế tạo máy đã cài đặt
cho hệ điều khiển.
Với các đặc trng cơ bản trên, máy công cụ CNC có những u việt so với các máy
thông thờng ở những điểm sau:
- Gia công đợc các chi tiết phức tạp hơn.
- Quy hoạch thời hạn sản xuất tốt hơn. Thời gian lu thông ngắn hơn do tập trung
nguyên công cao và giảm thời gian phụ.

- Độ lớn loạt tối u nhỏ hơn, độ chính xác gia công cao, ổn định. Chi phí kiểm tra
giảm, chi phí do phế phẩm giảm. Hoạt động liên tục nhiều ca sản xuất, một công nhân có thể
vận hành nhiều máy đồng thời. Hiệu suất cao hơn, tăng năng lực sản suất, có khả năng tích
hợp trong hệ thống gia công linh hoạt.
1.2. Hệ thống máy điều khiển số - phân loại.
Các máy công cụ CNC có thể đợc phân loại một cách tổng quát theo các đặc điểm
sau:
- Theo kiểu dẫn động có: Thuỷ lực, khí và điện.
- Theo phơng pháp điều khiển máy công cụ có: Điều khiển điểm-điểm, cắt thẳng và
đờng ...
- Theo chức năng mà các máy thực hiện
Theo chức năng mà các máy thực hiện thì các máy công cụ CNC có thể đợc chia
thành các nhóm sau:
- Nhóm máy tiện: Thực hiện các công việc tiện trong, tiện ngoài, cắt ren trong, ren
ngoài ...
- Nhóm máy khoan doa để khoan, doa các phôi.
-Nhóm máy phay để phay các bộ phận có cấu tạo phức tạp, đa dạng, tạo ra các bề
mặt và các góc đa dạng, cũng có thể khoan, phay và doa. Khi đợc trang bị những bộ thay
dao điều khiển số, mỗi máy trong nhóm trên có thể hoàn thành các công việc gia công đa
dạng trên cùng một phôi mà không phải chuyển nó sang một máy khác.
- Nhóm trung tâm gia công khoan, phay, tiện, doa ...
Theo phơng pháp thay dao, các máy công cụ CNC có thể chia thành 3 nhóm: Thay
dao bằng tay, thay dao tự động bằng đầu rêvônve và thay dao tự động bằng một trống dao
(Tooldrum).
Các máy công cụ CNC có thể đợc cấp phôi và tháo phôi bằng tay ngời thợ hoặc tự
động bởi rôbốt.
Các đặc điểm cơ bản của máy công cụ CNC thờng đợc nêu theo các chỉ tiêu sau:
- Đờng kính lớn nhất của phôi tiện trên máy tiện; đờng kính khoan lớn nhất của
máy khoan; đờng kính trục doa của máy doa; chiều rộng bàn máy phay...
- Kích thớc khuôn khổ và trọng lợng máy.

- Số trục phối hợp có thể diều khiển và số trục có thể điều khiển đồng thời .
- ổ chứa dụng cụ (đài chứa dao); thiết bị cấp tháo phôi tự động của máy.
- Hệ thống điều khiển của một máy.
1.3. Dụng cụ cắt trên máy công cụ CNC.
Nh trên đã trình bày, khác với các máy vạn năng truyền thống,máy công cụ CNC do
những đặc điểm :
- Khả năng tự động hoá cao.
- Tốc độ dịch chuyển, tốc độ quay lớn ( >10
3
m/phút ).
- Độ chính xác cao (sai lệch kích thớc gia công đạt tới àm).
- Năng suất gia công, tính linh hoạt, khả năng tập trung nguyên công cao vì vậy gia
công trên máy CNC, dao cắt phải làm việc trong điều kiện rất khốc liệt của nhiệt độ, lực cắt,
tải trọng va đập, tốc độ mòn lớn... xuất hiện trong vùng cắt. Trong những điều kiện nh 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 đợc sử dụng trên cơ sở thành tựu khoa học của vật liệu mới, ví dụ
nh vật liệu là thép gió hay hợp kim cứng phủ CVD (Chemical Vapour Deposition), PVD
(Physical Vapour Deposition), nh thép gió phủ TiN, TiAlN...
- Kết cấu phần cắt, thân dao, phần chuôi đợc chế tạo với tính tiêu chuẩn hoá cao
(phạm vi quốc tế) nhằm đảm bảo khả năng lắp lẫn, tự động hoá trong việc lắp mới và thay
thế dao mà vẫn đảm bảo chính xác thông số hình học phần cắt, vị trí dao so với biên dạng
chi tiết đã lập trình.
- Dao cắt đợc nhận dạng, quản lý bằng hệ thống các ký 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 đợc những 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 đợc 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 thớc ở ngoài vùng gia công khi sử dụng
những dụng cụ phụ.
Nh vậy trong nhiều trờng hợp không thể dùng những dụng cụ cắt thông thờng để
gia công trên các máy điều khiển số CNC. Hiện nay để gia công trên máy CNC ngời ta
thiết kế những loại dao đặc biệt và một số loại dao tiêu chuẩn.
1.3.1. Dụng cụ tiện trên máy tiện CNC.
Tất cả dao tiện trên máy CNC đều có phần cắt là những mảnh hợp kim cứng lắp ghép.
Ngoài ra các dao tiện này phải đáp ứng đợc những 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 các mảnh hợp kim phải hợp lý để nâng cao tính vạn năng, có nghĩa
là cho phép bằng một dao có thể gia công đợc nhiều bề mặt khác nhau.
- Các dao có góc cắt khác nhau phải có cùng một toạ độ để tạo điều kiện thuận lợi
cho lập trình gia công. Có khả năng làm việc bình thờng khi gá ở những vị trí khác nhau.
Đảm bảo độ chính xác cao.
- Có khả năng tạo phoi và thoát phoi tốt ( đa phoi ra khỏi vùng gia công thuận tiện).
Kết cấu dao tiện dùng cho máy CNC rất đa dạng và phụ thuộc vào chủ yếu vào bề mặt gia
công, hình 1.1 mô tả một số loại dao tiện cơ bản dùng trên các máy CNC
Các loại dụng cụ cắt trên máy tiện CNC có thể đợc chia thành hai kiểu cơ bản:
Kiểu1 là loại có kết cấu lắp ghép giữa mảnh cắt và thân dao cắt nhờ cơ cấu kẹp
tơng ứng.
Kiểu 2 là loại mà phần lỡi cắt và thân dao đợc hàn (ví dụ mảnh carbide đợc hàn đồng với
thân dao)

Hình 1.1.Dao tiện trên máy CNC
1.3.2. Dụng cụ cắt trên máy phay CNC.
Phần lớn dụng cụ cắt trên máy phay CNC đều có phần cắt là những mảnh hợp kim
cứng lắp ghép. Các dao phay này phải đáp ứng đợc những 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.
Trong mọi trờng 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
cho phép bằng một dao có thể gia công đợc nhiều bề mặt khác nhau.... Có thể chia các loại
dụng cụ cắt trên máy phay CNC thành hai kiểu cơ bản:
Kiểu1 là loại có kết cấu lắp ghép giữa mảnh dụng cụ cắt và thân dao cắt nhờ cơ cấu
kẹp tơng ứng. Hình 1.2 giới thiệu một số dao phay có kết cấu lắp ghép giữa mảnh dụng cụ
cắt và thân dao bằng cơ cấu kẹp cơ khí.
Kiểu 2 là loại mà phần lỡi cắt và thân dao làm bằng cùng một kim loại dụng cụ cắt
(nh dao thép gió đờng kính nhỏ) hoặc giữa lỡi cắt và thân dao đợc hàn (ví dụ mảnh
carbide đợc hàn đồng với thân dao).
Hình 1.2.Dao phay trên máy CNC

Phần II.
vật liệu dụng cụ cắt
sử dụng trên máy điều khiển số CNC

Đặc tính phần cắt dụng cụ có ảnh hởng lớn tới năng suất gia công và chất lợng bề
mặt chi tiết. Khả năng giữ đợc tính cắt của dụng cụ góp phần quyết định năng suất gia công
của dụng cụ. Trên máy CNC, dụng cụ làm việc trong điều kiện cắt vô cùng khốc liệt, khác
hẳn với điều kiện cắt khi gia công trên máy công cụ thông thờng vì tốc độ cắt rất cao (>10
3
m/ph), lợng chạy dao lớn, sự can thiệp của con ngời vào quá trình gia công rất khó khăn
(đều thông qua chơng trình khi lập trình). Khi cắt, ngoài áp lực, nhiệt độ cao dụng cụ cắt

còn bị mài mòn và chịu rung động.... Mặt khác sản phẩm đợc gia công trên máy CNC phải
có độ chính xác rất cao, vì vậy dụng cụ cắt trên máy CNC phải có khả năng chống mài mòn
tốt nhất do đó vật liệu dụng cụ cần phải có những tính chất đảm bảo cho dụng cụ cắt có khả
năng làm việc trong một thời gian dài.
Với vật liệu dụng cụ cắt trên máy CNC, ngoài những phấm chất đặc biệt trên cơ sở áp
dụng những thành tựu về Kỹ thuật phủ lớp bề mặt vật liệu dụng cụ cắt, chúng vẫn phải bảo
đảm những yêu cầu chung của vật liệu dụng cụ cắt truyền thống.
2.1. Những yêu cầu chung của vật liệu dụng cụ cắt
2.1.1.Tính năng cắt.
Để đảm bảo thực hiện gia công cắt gọt trong một thời gian dài mà không làm thay
đổi tính chất vật liệu dụng cụ,đáp ứng yêu cầu về độ chính xác và chất lợng bề mặt gia
công, dụng cụ cắt cần phải đảm bảo các yêu cầu cụ thể sau :
- Độ cứng
- Độ bền cơ học
- Tính chịu nhiệt
- Tính chịu mòn
2.1.2.Tính công nghệ.
Tính công nghệ của vật liệu làm dao đợc đặc trng bởi tính khó hay dễ trong quá
trình gia công để tạo hình dụng cụ cắt. Tính công nghệ thể hiện ở nhiều mặt: Tính khó hay
dễ gia công bằng cắt gọt, gia công nhiệt luyện, độ dẻo ở trạng thái nguội hoặc nóng...
2.1.3 Tính kinh tế.
Ngoài những yêu cầu trên vật liệu dụng cụ cần phải có tính kinh tế, nghĩa là chi phí
dụng cụ trên một đơn vị sản phẩm là nhỏ nhất.
2.2. một số vật liệu đợc sử dụng trong chế tạo dụng cụ cắt trên
máy CNC
2.2.1. Các vật liệu dụng cụ cắt mới.
Nghiên cứu các loại vật liệu dụng cụ cắt ở trên ta thấy: Khi tính năng cắt của vật liệu
dụng cụ tăng (hợp kim cứng, sứ, kim cơng...) thì độ giòn tăng và độ dẻo dai giảm. Đó là
một vấn đề mà các nhà nghiên cứu vật liệu dụng cụ cắt cần khắc phục khi đa ra các loại vật
liệu mới, để đáp ứng đòi hỏi của nhu cầu thực tế sản xuất, nhất là việc gia công với diều kiện

cắt khốc liệt trên máy công cụ CNC. ở các nớc công nghiệp phát triển, đã áp dụng và phát
triển mạnh mẽ một nghành kỹ thuật mới, đó là kỹ thuật bề mặt, nó mang lại hiệu quả to
lớn trong việc tạo ra một lớp bề mặt có khả năng chống lại ăn mòn hoá học và mài mòn cơ
học cao. Kỹ thuật bề mặt với các biện pháp công nghệ hiện đại tạo ra một lớp màng mỏng
trên nền vật liệu của chi tiết máy, chúng kết hợp với nhau tạo thành một hợp thể có tính chất
mà riêng lớp phủ hay nền không tạo ra đợc. Bằng việc ứng dụng kỹ thuật bề mặt, ngời ta
đã nâng tuổi
thọ, độ tin cậy của dụng cụ cắt lên rất nhiều lần, mang lại hiệu qủa kinh tế cao.
Trong lĩnh vực vật liệu dụng cụ cắt, việc ứng dụng kỹ thuật bề mặt thực sự là cuộc
đột phá... nó mang lại hiệu quả to lớn là nâng cao tính năng cắt, tuổi bền dụng cụ mà không
một vật liệu truyền thống nào có thể sánh đợc. Kỹ thuật bề mặt tạo ra trên bề mặt dụng cụ
một lớp màng mỏng có độ cứng cao, khả năng ổn định nhiệt và hoá cao, giảm ma sát tốt khi
gia công đồng thời có khả năng dính bám với nền tốt. Một vật liệu lớp phủ nh vậy kết hợp
với vật liệu nền dụng cụ có độ dẻo dai và độ bền cao sẽ nâng cao khả năng làm việc cuả
dụng cụ lên rất nhiều. Các loại vật liệu lớp phủ đợc sử dụng rộng rãi đó là các loại nitơrit,
cacbít, ôxýt, kim cơng Công nghệ phủ lớp bề đợc thực hiện theo nhiều phơng pháp,
nhng hiện đại và u điểm hơn cả là phơng pháp phủ kim loại,hợp kim theo nguyên lý phủ
bay hơi hoá học CVD ( Chemical Vapour Deposition ) và phủ bay hơi lý học PVD
(Physical Vapour Depositions) .

2.2.2.Vật liệu lớp phun phủ.
2.2.2.1.Tổng quan về vật liệu lớp phun phủ
.
Nh phần trên đã trình bày, kỹ thuật bề mặt thực chất là tạo ra một hợp thể ( lớp phủ
+ nền ) với mục đích làm tăng khả năng chống mòn và mài mòn của lớp bề mặt các chi
tiết,đặc biệt là các chi tiết máy... Tuỳ theo từng điều kiện làm việc cụ thể mà ngơì ta sử
dụng các loại vật liệu phủ khác nhau. Khi nghiên cứu chúng, ngời ta thờng quan tâm tới
các vấn đề nh : tính chất cơ lý của lớp phủ, một số cơ chế lý hoá trong quá trình tiếp xúc
với mặt đối tiếp của lớp phủ.
Nói chung tác động ma sát của lớp phủ ảnh hởng do các nguyên nhân sau:

-Điều kiện tiếp xúc: Nh tải trọng, tốc độ, hình dáng hình học, nhiệt độ môi trờng
.... Các điều kiện tiếp xúc thực tế rất khác nhau.
-Vật liệu tiếp xúc: bao gồm các thông số về tính chất lý học,hóa học của lớp phủ, nền
và bề mặt tiếp xúc đối tiếp.
- Cấu trúc vi mô của lớp phủ: Gồm các thông số nh cỡ hạt, tỷ trọng và độ xốp
những tham số đó có ảnh hởng bởi các phơng pháp phủ khác nhau nh phủ CVD hay
phơng pháp phủ PVD.
-Hệ thống hợp thể lớp phủ và nền bao gồm các thông số: Độ cứng, độ đàn hồi của lớp
phủ và nền, độ nhám bề mặt và khả năng tơng thích nhiệt và hoá của chúng. Một tính chất
quan trọng nữa là khả năng dính kết giữa lớp phủ và nền.
Do yêu cầu của thực tế, vật liệu lớp phủ đợc chia làm hai nhóm chính,đó là:
Vật liệu lớp phủ mềm và vật liệu lớp phủ cứng. Dới đây trình bày một số loại vật
liệu phủ cứng điển hình, thờng dùng cho dụng cụ cắt kim loại.
2.2.2.2.
Lớp phủ cứng.

Lớp phủ cứng có khả năng chống mài mòn và ăn mòn rất tốt khi chịu tác động của
các tác động do các nguyên nhân cơ,hoá, nhiệt...Do vậy chúng đợc áp dụng cho các bề mặt
cần có khả năng chống ăn mòn và mài mòn.Nó sẽ làm tăng tuổi bền, nâng cao tính năng cắt
cũng nh tuổi bền của dụng cụ cắt,do đó nó đã và đang đợc áp dụng rất rộng rãi trong lĩnh
vực này và đã đem lại nhiều hiệu quả cho quá trình cắt gọt.
Các tính chất khác của lớp phủ nh:độ cứng tế vi,độ dính kết với nền,độ nhám bề
mặt,hệ số ma sát khi tiếp xúc,độ ổn định nhiệt và hoá...phụ thuộc nhiều vào:thành phần vật
liệu của lớp phủ,công nghệ phun phủ.
Vật liệu lớp phủ cứng có rất nhiều loại các hợp chất nh: các nitơrít,các loại cácbít và
các ôxýt hay một số hợp chất khác mà chúng đợc áp dụng với những ứng dụng phù hợp.
a)Lớp phủ Nitơrít Titan (TiN).
Lớp phủ Nitơrít Titan (TiN) đợc áp dụng phổ biến nhất. Nó đợc tạo bởi công nghệ
phủ hoá học CVD và phủ bay hơi lý học PVD.
Lớp phủ TiN đợc nghiên cứu trong một hệ thống tỷ mỷ và chi tiết cùng với các lớp

phủ cứng khác.Từ đó ngời ta đã đánh giá và có sự so sánh chính xác hơn về tính chất ma
sát của lớp phủ TiN nh: độ cứng cao của lớp phủ, độ dính bám với nền, sự ổn định trạng
thái hoá học...
* Độ dính bám với nền: Độ dính bám với nền có thể coi là độ bền cuả sự liên kết hoá
học giữa lớp phủ và nền, nó phụ thuộc vào nhiều nhân tố nh: trạng thái bề mặt nền, vật liệu
nền và vật liệu lớp phủ thông qua cơ lý tính cuả chúng,ứng suất cuả lớp tiếp giáp, công nghệ
phủ.
* Khả năng chống mòn do mài mòn:Khả năng chống mòn và mài mòn của lớp phủ
TiN trên nền thép đợc cải thiện đáng kể với chiều dày lớp phủ khoảng 4-6àm trên nền. Độ
nhám bề mặt lớp phủ lúc ban đầu cũng ảnh hởng đến khả năng chống mòn, lớp bề mặt càng
nhẵn thì nó càng ít bị mài mòn hơn.
* Khả năng chịu tác động tải trọng của hệ thống lớp phủ trên nền: là rất quan trọng.
Dạng hỏng khi mài mòn của lớp phủ đợc xác định từ sự tách ra của các lớp mỏng cuả quá
trình mài mòn.Từ đó ta có kết luận về khả năng chịu mòn thực tế cuả lớp phủ.Hình 2.5 mô tả
khả năng chịu tải trọng cuả lớp phủ cứng trên nền mềm hơn.
Chiều dày lớp phủ có khả năng chống lại sự tác dụng của ứng suất tiếp xúc khi biến
dạng với biến dạng nhỏ hoặc không biến dạng của lớp nền nằm dới. Chiều dày lớp phủ bị
hỏng chủ yếu là do cơ chế dính gãy. Khả năng chống mòn của lớp phủ TiN có thể hoàn thiện
hơn nếu đa thêm Titanium vào nh một lớp xen giữa trong kích thớc bao của lớp phủ và
điều đó có thể cải thiện tốt độ bám dính của lớp phủ (Matthews-1980). Với ứng suất thấp, sự
có mặt của titanium có thể cho kết quả có lợi, làm giảm ứng suất và tăng độ bền.








Hình 2.1.

Miêu tả khả năng chịu tải trọng của lớp phủ cứng trên nền mềm hơn
a)Biến dạng dẻo với lớp phủ mỏng; b)Không biến dạng dẻo với lớp phủ dày
Tóm tắt về lớp phủ TiN:
Do những đặc tính ma sát u việt của nó nh độ cứng cao, khả năng bám dính với
nền tốt, độ ổn định nhiệt và hoá tốt.....cải thiện tốt điều kiện tiếp xúc với các vật liệu, đồng
thời dễ dàng thực hiện các công nghệ phủ CVD, PVD và có thể điều khiển đợc các thông
số của quá trình phủ để đạt đợc các thông số tối u của lớp phủ. Do vậy lớp phủ TiN có
tính ứng dụng rất cao trong kỹ thuật bề mặt. Đặc biệt đối với bề mặt dụng cụ cắt.
b)Các loại vật liệu phủ cứng khác
1) Các lớp phủ nitơrít khác.
Một số loại lớp phủ nitơrít đặc trng khác nh: (Ti,Al)N, (ZrN).. và các lớp phủ
nhiều hợp chất nitơ rit nh: Ti(B,N), Ti(C,N)... chúng cũng có những tính chất ma sát tơng
tự nh lớp phủ TiN nhng nói chung vẫn còn những hạn chế cần tiếp tục nghiên cứu và hoàn
thiện. Do vậy chúng đợc áp dụng trong những ứng dụng thích hợp.
2) Các lớp phủ cácbít.
Cácbít kim loại nói chung rất cứng, nhiệt độ nóng chảy cao và có đặc tính ma sát tốt.
Hệ số ma sát khi chúng trợt lên nhau là thấp vào khoảng 0,2.Nó bằng khoảng 1/3 giá trị hệ
số ma sát khi thép trợt trên thép.Rất nhiều loại cacbít đã đợc dùng làm vật liệu lớp phủ.
Nói chung chúng có hệ số ma sát thấp khi tiếp xúc thờng vào khoảng 0,15 đến 0,4 và có
khả năng chống mòn tốt. Sau lớp phủ TiN là lớp phủ TiC, là lớp phủ đợc nghiên cứu rộng
rãi nhất.Còn rất nhiều lớp phủ đáng chú ý khác nh WC, cacbít Crôm (CrC).Nói chung các
cácbít đều có khả năng chống mòn rất tốt vì chúng có độ cứng cao ngoài ra chúng còn có
khả năng chống trợt, chống lăn rất tốt,do vậy chúng đợc sử dụng rộng rãi làm vật liệu phủ
chống mòn,đặc biệt trên bề mặt vật liệu dụng cụ cắt.
3) Lớp phủ ôxýt .
Lớp phủ ôxýt có thể tạo bởi một số kỹ thuật và có thể cải thiện đợc tính chống mòn
và ma sát. Một trong những lớp phủ đợc sử dụng rộng rãi trong công nghiệp đó là lớp phủ
cứng mỏng dùng Al
2
O

3
. Lớp phủ có chiều dày vài àm có khả năng giảm ma sát giữa mặt
trớc và phoi, chống lại lực và nhiệt độ cao và cải thiện tuổi bền cho dụng cụ cắt. Hiện nay,
lớp phủ ôxýt, đặc biệt là lớp phủ Al
2
O
3
tiếp tục đợc nghiên cứu và hoàn thiện để nâng cao
khả năng sử dụng.
4) Lớp phủ borit .
Borít nói chung là loại vật liệu rất cứng, nó dùng chủ yếu trong ứng dụng ma sát học
ở việc chống mài mòn tốt. Hệ số ma sát trong tiếp xúc nói chung khá cao.Ngời ta quan tâm
tới lớp phủ borít Titan (TiB
2
) vì nó có độ mòn rất thấp trong tiếp xúc trợt và lớp phủ Borít
thép (FeB), (FeB) có thể sử dụng nh một loại vật liệu hãm, bởi vì đặc tính ma sát học đặc
biệt của nó là mòn rất thấp.
5) Lớp phủ kim cơng và giống nh kim cơng.
Đợc đặc biệt quan tâm vào những năm 1980. Việc phủ một lớp màng mỏng kim
cơng đã có từ những năm 1950 nhng những nghiên cứu thực sự bùng nổ vào những năm
1980, khi tốc độ lắng đọng tạo ra ở cấp 1àm/h. Trong ứng dụng ma sát học, khả năng chống
trợt tốt của lớp phủ kim cơng đợc áp dụng khi gia công kim loại màu. Khi hai bề mặt
kim cơng nhẵn trợt lên nhau, hệ số ma sát thờng rất thấp,khoảng 0,05ữ0,15 và tốc độ
mòn rất thấp. Trong nhiệt độ cao, trong không khí hệ số ma sát thực chất thấp hơn trong
chân không. Sự giảm đó rất quan trọng vì nói chung quá trình ôxy hoá kết hợp với nhiệt độ
cao và trợt gây ra bởi sự chuyển pha của kim cơng thành graphic. Khi đó hệ số ma sát khi
tiếp xúc giảm nhng độ cứng lớp phủ cũng giảm xuống.
6) Lớp phủ nhiều hợp chất.
Lớp phủ nhiều hợp chất đợc thực hiện bởi các phơng pháp phủ bay hơi CVD, PVD
trong lớp phủ đó có sự pha trộn của một vài hợp chất vật liệu, sự tập trung điện tử thay đổi và

bởi vậy dẫn đến kết quả làm thay đổi tính chất cơ học và tính chất lý học của lớp phủ. Lớp
phủ nhiều hợp chất rất cứng, với khả năng chống mài mòn và đợc phát triển bởi Kontek
cùng các tác giả khác-1990. Có rất nhiều lớp phủ nhiều hợp chất nh Ti-B-C... với chiều dày
của lớp phủ khoảng 6ữ25àm trên nền cácbít cêmentít và thép gió, nó cải thiện điều kiện
chống mòn rất tốt, ngoài ra còn một số lớp phủ nhiều hợp chất khác nh TiAlN và (Ti,Al,)C,
phủ trên nền các bít của mảnh dao tiện, chúng có độ dính bám với nền tốt, ổn định nhiệt cao
và nâng cao tuổi bền của dụng cụ. Nhng do cấu tạo của lớp phủ gồm nhiều hợp chất, do đó
tính chất của lớp phủ thay đổi nhiều theo bề dày lớp phủ từ bề mặt tới nền. Đó cũng là nhợc
điểm cần khắc phục của lớp phủ nhiều hợp chất.
7) Lớp phủ nhiều lớp.
Có ba nguyên nhân chính tạo ra sự có lợi khi dùng lớp phủ nhiều lớp.
1. Nhiều lớp ngăn cách, điều đó làm tăng và cải thiện độ dính bám của lớp phủ và
nền và chắc chắn tạo ra sự chuyển tiếp tốt hơn tính chất của lớp phủ đến lớp nền ở ranh giới
giữa lớp phủ và nền.
2. Lớp phủ lặp lại với số lớn với tính chất cơ học riêng biệt ở trên mỗi lớp khác nhau
nh sự tập trung ứng suất trong các vùng bề mặt..do vậy điều kiện để lan truyền rạn nứt có
thể thay đổi .
3. Sự đa dạng tính chất của nhiều lớp phủ: Các tính chất cuả bề mặt có thể đợc cải thiện bởi
sự lắng đọng các lớp của lớp phủ.Kết quả là trên bề mặt,có nhiều lớp có những khả

năng tốt nh chống xói mòn, chống mòn,sự cách nhiệt,tính dẫn nhiệt sự cản trở lan truyền
biến dạng,độ dính bám với nền. Ngời ta đã thực hiện phủ các lớp phủ nhiều lớp nh
TiC/TiB
2
,TiN/TC,... trên nền vật liệu dụng cụ cắt và chúng đã tạo ra sự phối hợp giữa các lớp
vật liệu khác nhau. Đem lại nhiều kết quả khả quan trong đó khả năng chống mòn và tăng
tuổi bền dụng cụ là đáng kể. Tuy nhiên tính chất của lớp phủ nhiều lớp tại mỗi lớp có sự
khác nhau,đặc biệt là tính chất dãn nở vì nhiệt của mỗi lớp trong lớp phủ vì nó có thể làm
tăng ứng suất tại tiếp giáp giữa các lớp khi có tác động của nhiệt. Do vậy ngời ta cần phải
quan tâm đến sự phối hợp vật liệu giữa các lớp trong lớp phủ nhiều lớp. Cấu trúc lớp phủ
nhiều lớp có thể theo dõi (hình 2.7). Một ứng dụng rất quan trọng của việc phủ nhiều lớp là
tạo bột và sợi (Whiskers) vật liệu có nhiệt độ nóng chảy cao. Đây là tiềm năng đặc biệt quan
trọng trong sự phát triển của composite. Sự bổ xung các sợi có kích thớc rất nhỏ (àm) vào
ceramics làm nâng cao đáng kể độ dai va đập của composite này. Các sợi này có thể tạo ra
nhờ phủ CVD ví dụ nh SiN
4
, TiC. Các hợp chất phủ CVD ở dạng sợi nh Al
2
O
3
, TiN,
TiC... việc thiết kế lớp phủ nhiều lớp tối u cho phép nâng cao cơ tính và tính năng cắt của
lớp phủ rất nhiều.
Hình 2.2
. Cấu trúc vật liệu có phủ bề mặt

Phần IIi
Dao tiện trên máy CNC

Tiện là phơng pháp gia công đã xuất hiện từ rất lâu. Hiện nay gia công bằng tiện
vẫn chiếm một tỉ lệ lớn trong các nhà máy cơ khí. ( khoảng 50 đến 60% tổng số máy cắt).
Dao tiện cũng rất đa dạng đợc phân loại theo nhiều cách:
Theo công dụng ngời ta có thể chia thành:
- Dao tiện trong.
- Dao tiện ngoài.
- Dao tiện ren.
- Dao tiện định hình.
Theo hình dáng của đầu dao có thể chia thành:
- Dao đầu thẳng.
- Dao đầu cong
Với các dao tiện CNC hiện nay, thờng sử dụng dao tiện gắn mảnh dao, khi đó dao
tiện có thể phân loại theo phơng pháp kẹp mảnh dao.
- Theo phơng pháp kẹp cơ khí
- Theo phơng pháp hàn.
Tuy có rất nhiều phơng pháp phân loại, nhng phân loại theo công dụng cua rdao
tiện vẫn chiếm u thế. Sau đây la một số kiểu dao tiện đã đợc phân loại theo công dụng:
3.1. dao tiện ngoài trên máy CNC.
Loại dao tiện này dùng để gia công phá, gia công tinh mặt ngoài, để xén mặt đầu.
Hình 2.1.1 Giới thiệu một số loại dao tiện ngoài gắn mảnh hợp kim cứng của hãng
Sandvik.

Từ hình 2.1.1 thấy tất cả các dao tiện ngoài tên máy CNC đều là dao gắn mảnh dao. đầu dao
và mảnh dao đợc chế tạo rời nhau, đợc gắn với nhau theo phơng pháp kẹp cơ khí hoặc
theo phơng pháp hàn. Với những u điển lớn của phơng pháp kẹp cơ khí nh dế dàng thay
đổi mảnh dao khi bị mòn, hỏng, không gây biến dạng mảnh dao do nhiệt độ, không ảnh
hởng tới chất lợng của lớp phủ Vì vậy phần lớn dao tiện ngoài trên máy CNC thờng
đợc gắn mảnh hợp kim cứngbằng phơng pháp kẹp cơ khí. Để có thể hiểu kĩ hơn, ta đi vào
nghiên cứu kết cấu của một số loại mảnh dao, thân dao tiện ngoài nh sau:
3.1.1 kết cấu mảnh dao tiện ngoài.
3.1.1.1.kí hiệu.
- Mảnh dao của dao tiện trên máy CNC đều đợc chế tạo theo tiêu chuẩn và có một kí
mã hiệu riêng. Việc kí mã hiệu các mảnh dao theo tiêu chuẩn sẽ mang lại rất nhiều u điểm
nh
: