Giáo trình nghề Công nghệ kỹ thuật cơ khí - Nguyên lý cắt
BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP VÀ THƯƠNG MẠI
GIÁO TRÌNH
Tên môn học: Nguyên lý cắt
NGHỀ: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ KHÍ
TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG
Ban hành kèm theo Quyết định số:
, ngày tháng năm 2018 của Hiệu
trưởng Trường Cao đẳng Công nghiệp và Thương mại
Vĩnh Phúc, năm 2018
2
LỜI NÓI ĐẦU
Quá trình gia công cắt gọt trong sản xuất cơ khí đuợc thực hiện bằng cách
hớt đi lớp luợng du trên bề mặt phôi để đạt đuợc kích thuớc và hình dáng theo
yêu cầu cụ thể. Và tùy thuộc vào điều kiện sản xuất cụ thể cũng nhu dạng sản
xuất mà ta lựa chọn các phuơng pháp gia công phù hợp, ví dụ nhu: tiện, phay,
bào, khoan, mài...
Về mặt công nghệ thì năng suất gia công và chất luợng bề mặt gia công phụ
thuộc rất lớn vào chế độ cắt, dụng cụ cắt, các hiện tuợng cơ - lý - hóa xảy ra
trong quá trình cắt. Do đó, nguời làm công nghệ nói chung cần phải có kiến thức
vững chắc về đặc điểm cụ thể của từng phuơng pháp gia công. Qua đó, lựa chọn
đuợc dụng cụ cắt cũng nhu chế độ cắt phù hợp với yêu cầu kỹ thuật cụ thể, nhằm
tăng năng suất và chất luợng sản phẩm cũng nhu nâng cao tuổi bền và tuổi thọ
của dụng cụ cắt.
Riêng đối với sinh viên chuyên ngành cơ khí chế tạo máy thì “Nguyên lý
cắt” là một trong các học phần bắt buộc, kiến thức của học phần này là cơ sở để
sinh viên tiếp tục nghiên cứu các học phần khác, đặc biệt là trong học phần
“Công nghệ chế tạo máy” và trong “Đồ án công nghệ chế tạo máy ”.
Giáo trình “Nguyên lý cắt” đuợc biên soạn bởi tập thể các giáo viên trong
khoa Cơ Khí của Truờng Cao đẳng công nghiệp Phúc Yên nhằm phục vụ cho
công tác đào tạo, giảng dạy đối với hệ “Cao đẳng chính quy” thuộc chuyên
ngành cơ khí chế tạo máy.
Mặc dù đã rất cố gắng trong quá trình biên soạn, tuy nhiên có thể còn thiếu
sót. Chúng tôi rất mong nhận đuợc sự đóng góp ý kiến để nội dung của giáo trình
đuợc hoàn thiện hơn.
Các tác giả
3
LỜI NÓI ĐẦU................................................................................................... 2
MỤC LỤC
MỤC LỤC......................................................................................................... 3
Chươngl: VẬTLIỆUDỤNG CỤ CẮT............................................................ 8
1.1. Yêu cầu chung của vật liệu dụng cụ cắt ..............................................8
1.1.1. Độ cứng................................................................................................... 8
1.1.2. Độ bền cơ học ......................................................................................... 9
1.1.3. Độ bền nóng. .......................................................................................... 9
1.1.4. Tính chịu mài mòn................................................................................... 9
1.1.5. Tính công nghệ vàtính kinh tế................................................................ 10
1.2. Vật liệudụng cụcắt............................................................................. 11
1.2.1. Thép các bon dụng cụ............................................................................ 11
1.2.2. Thép hợp kim dụng cụ ........................................................................... 11
1.2.3. Thép gió ................................................................................................ 13
1.2.4. Hợp kim cứng........................................................................................ 14
1.2.5. Vật liệu sứ. ............................................................................................ 18
1.2.6. Vật liệu hạt mài ..................................................................................... 19
1.3. Các biện pháp cải thiện tính cắt cho vật liệu dụng cụ cắt ................... 21
1.3.1. Thấm bề mặt. ................................................................................... 21
1.3.2. Phủ bề mặt....................................................................................... 21
Chương 2: CẤU TẠO VÀ THÔNG SỐ HÌNH HỌC CỦA DỤNG CỤ CẮT22
2.1. Cấu tạo dao tiện và các chuyển động cắt khi tiện............................... 22
2.1.1. Cấu tạo của dao tiện ............................................................................. 22
2.1.2. Phân loại dao tiện ................................................................................. 24
2.1.3. Các chuyển động cắt khi tiện.................................................................. 26
2.2. Các thông số hình học của dao tiện ....................................................26
2.2.1. Các mặt phẳng tọa độ ........................................................................... 26
2.2.2. Các góc của dao tiện trên mặt phẳng cơ sở........................................... 27
2.2.3. Các góc của dao trong tiết diện chính và tiết diện phụ.......................... 28
2.2.4. Góc nâng của lưỡi cắt. .......................................................................... 29
2.3. Các yếu tố của chế độ cắt và lớp cắt khi tiện........................................... 30
2.3.1. Chiều sâu cắt t (mm) ............................................................................. 30
4
2.3.2. Lượng chạy dao S (mm/vòng)................................................................ 30
2.3.3. Tốc độ cắt v (m/phút) ............................................................................ 31
2.3.4. Chiều dày lớp cắt a (mm) ...................................................................... 32
2.3.5. Chiều rộng lớp cắt b (mm) .................................................................... 32
2.3.6. Diện tích lớp cắt f (mm2/vòng).............................................................. 32
Chương 3: QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH PHOI........................................... 34
3.1. Cơ chế tạo phoi và hiện tượng co rút phoi ......................................... 34
3.1.1. Cơ chế của quá trình tạo phoi ............................................................... 34
3.1.2. Hiện tượng co rút phoi .......................................................................... 35
3.2. Các dạng phoi........................................................................................ 36
3.2.1. Phoi phân tố. ........................................................................................ 36
3.2.2. Phoi xếp ................................................................................................ 37
3.2.3. Phoi dây................................................................................................ 37
3.2.4. Phoi vụn ................................................................................................ 37
3.3. Hiện tượng lẹo dao ............................................................................ 37
3.3.1. Khái niệm về hiện tượng lẹo dao ........................................................... 37
3.3.2. Các loại lẹo dao .................................................................................... 38
3.3.3. Nguyên nhân và điều kiện hình thành lẹo dao ....................................... 38
3.3.4. Ảnh hưởng của lẹo dao.......................................................................... 39
3.3.5. Các yếu tố ảnh hưởng đến chiều cao lẹo dao ........................................ 40
3.3.6. Biện pháp khắc phục hiện tượng lẹo dao............................................... 41
3.4. Nhiệt cắt............................................................................................ 42
3.4.1. Nguồn nhiệt và sự truyền nhiệt cắt. ....................................................... 42
3.4.2. Trường phân bố nhiệt trên bề mặt dao .................................................. 43
3.4.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến nhiệt cắt....................................................... 44
3.4.4. Công thức xác định nhiệt cắt................................................................. 45
3.5. Hiện tượng rung động trong quá trình cắt.......................................... 46
3.6. Trạng thái bề mặt gia công ................................................................ 47
3.6.1. Chiều cao nhấp nhô trên bề mặt gia công. ............................................ 47
3.6.2. Trạng thái cơ lý bề mặt gia công........................................................... 48
5
3.7. Dung dịch trơn nguội..........................................................................49
3.7.1. Vai trò của dung dịch trơn nguội............................................................49
3.7.2. Yêu cầu cơ bản của dung dịch trơn nguội...............................................49
3.7.3. Một số chất bôi trơn làm nguội trong quá trình cắt................................50
3.7.4. Phương pháp tưới dung dịch trơn nguội.................................................50
Chương 4: Lực CẮT KHI TIỆN ...................................................................52
4.1. Cơ sở lý thuyết của lực cắt .................................................................52
4.1.1. Khái niệm lực cắt. ..................................................................................52
4.1.2. Vai trò của lực cắt..................................................................................52
4.1.3. Hệ thống lực tác dụng lên dụng cụ cắt. ..................................................53
4.1.4. Các thành phần của lực cắt khi tiện .......................................................54
4.1.5. Công suất cắt khi tiện.............................................................................55
4.2. Các nhân tố ảnh huởng đến lực cắt.....................................................55
4.2.1. Ảnh hưởng của chế độ cắt đến lực cắt thành phần .................................56
4.2.2. Ảnh hưởng của thông số hình học của dao đến lực cắt...........................57
4.2.3. Công thức tính lực cắt khi tiện................................................................57
Chương 5: MÒN VÀ TUỔI BỀN CỦA DỤNG CỤ CẮT.............................60
5.1. Mòn của dụng cụ cắt...........................................................................60
5.1.1. Hiện tượng mòn của dụng cụ cắt............................................................60
5.1.2. Cơ chế mòn ............................................................................................61
5.1.3. Quy luật mài mòn...................................................................................61
5.1.4. Tiêu chuẩn đánh giá mài mòn ................................................................62
5.2. Tuổi bền của dụng cụ cắt....................................................................63
5.2.1. Ảnh hưởng của tốc độ cắt v đến T. .........................................................63
5.2.2. Ảnh hưởng của t và S đến tuổi bền T. .....................................................64
5.2.3. Vận tốc cắt tối ưu ...................................................................................64
Chương 6: TỐC ĐỘ CẮT CHO PHÉP - LựA CHỌN CHẾ ĐỘ CẮT...........66
6.1. Khái niệm về tốc độ cắt cho phép.......................................................66
6.2. Các nhân tố ảnh huởng đến tốc độ cắt v..............................................66
6.2.1. Kim loại gia công. ..................................................................................66
6.2.2. Kết cấu và thông số hình học của dao ....................................................66
6
6.2.3. Công thức tính tốc độ cắt v khi tiện ....................................................... 67
6.3. Chọn chế độ cắt................................................................................. 70
6.3.1. Quan điểm lựa chọn chế độ cắt. ............................................................ 70
6.3.2. Chọn chế độ cắt khi tiện bằng phương pháp tính................................... 70
Chương 7: KHOAN - KHOÉT - DOA......................................................... 73
7.1. Khoan................................................................................................ 73
7.1.1. Khái niệm, đặc điểm .............................................................................. 73
7.1.2. Phân loại mũi khoan.............................................................................. 73
7.1.3. Cấu tạo và thông số hình học của mũi khoan xoắn................................ 75
7.1.4. Chế độ cắt khi khoan ............................................................................. 76
7.1.5. Lực cắt, mô men xoắn và công suất cắt khi khoan ................................. 77
7.1.6. Dạng mòn và tốc độ cắt cho phép khi khoan.......................................... 78
7.2. Khoét và doa ..................................................................................... 79
7.2.1. Khoét..................................................................................................... 79
7.2.2. Doa........................................................................................................ 80
7.2.3. Chế độ cắt khi khoan,khoét và ............................................................ doa
82
Chương 8: PHAY......................................................................................... 83
8.1. Khái niệm, đặc điểm của phay........................................................... 83
8.2. Phân loại dao phay và thông số hình học của dao phay...................... 84
8.2.1. Phân loại dao phay ............................................................................... 84
8.2.2. Kết cấu và thông số hình học của dao phay trụ ..................................... 85
8.2.3. Kết cấu và thông số hình học của dao phay mặt đầu............................. 86
8.3. Các yếu tố của lớp cắt và chế độ cắt khi phay.................................... 88
8.3.1. Kích thước lớp cắt khi phay................................................................... 88
8.3.2. Chiều dày và chiều rộng lớp cắt khi phay bằng dao phay trụ................ 89
8.3.3. Sơ đồ phay thuận và phay nghịch...........................................................90
8.3.4. Chiều dày cắt và chiều rộng cắt khi phay bằng dao phay mặt đầu ........ 91
8.4. Lực cắt khi phay................................................................................ 91
8.4.1. Lực cắt khi phay bằng dao phay trụ ...................................................... 91
8.4.2. Lực cắt khi phay bằng dao phay mặt đầu .............................................. 92
7
Chương 9: GIA CÔNG REN ....................................................................... 93
9.1. Phân loại ren và kết cấu của ren..........................................................93
9.1.1. Khái niệm và phân loại ren ................................................................... 93
9.1.2. Các yếu tố cơ bản của ren..................................................................... 93
9.2. Các phương pháp gia công ren .......................................................... 94
9.2.1. Tiện ren................................................................................................. 94
9.2.2. Cắt ren bằng ta rô và bàn ren ............................................................... 95
9.2.3. Phay ren................................................................................................ 97
9.2.5. Cán ren.................................................................................................. 98
Chương 10: MÀI.......................................................................................... 99
10.1. Mài và đặc điểm cơ bản của mài ...................................................... 99
10.2. Đá mài và thông số cơ bản của đá mài ........................................... 100
10.2.1. Cấu trúc chung của đá....................................................................... mài
100
10.3. Các phương pháp mài .................................................................... 101
10.3.1. Mài tròn ngoài................................................................................... 101
10.3.2. Mài tròn trong. .................................................................................. 101
10.3.3. Mài phẳng. ........................................................................................ 102
10.3.4. Mài vô tâm......................................................................................... 103
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................. 104
8
Chương 1: VẬT LIỆU LÀM DAO
1.1. Yêu cầu chung của vật liệu dụng cụ cắt.
Khi cắt, dao làm việc trong điều kiện nhiệt độ cao, nhiệt độ trong vùng cắt có
làm ành hààng xàu ààn chàt lààng bà màt chi tiàt gia công, ààng thài
bàn càa dàng cà càt.
Hình 1.2.Quá trình mài phát sinh nhiệt lớn.
thể đến 700 + 800°C có khi đạt đến hàng nghìn độ khi mài. Nhiệt độ vùng cắt
càng cao
Điều kiện làm việc của dụng cụ cắt rất khắc nghiệt, dụng cụ cắt luôn phải
chịu tải trọng lớn, va đập, rung động , ma sát lớn (hệ số ma sát lên đến 0,4 đến 1)
làm cho lưỡi cắt dễ bị mẻ, đặc biệt các lưỡi cắt có độ cứng cao dễ bị vỡ vì quá
giòn.
Một số phương pháp gia công như chuốt, khoan thì điều kiện thoát phoi khó
khăn nên dễ nên dễ gây ra hiện tượng kẹt dao dẫn đến gẫy dao. Như vậy, vật liệu
được chọn làm dụng cụ cắt gọt phải đảm bảo được những yêu cầu cơ bản như
sau.
1.1.1. Độ cứng.
Muốn cắt được kim loại thì vật liệu làm dao phải có độ cứng cao hơn vật liệu
cần gia công. Quan sát hình 1.3 dưới đây để thấy được tương quan giữa vật liệu
dụng
cụ
cắt
và
vật
liệu
gia
công.
9
1.1.2. Độ bền cơ học.
Như chúng ta đã biết dụng cụ cắt làm việc trong điều kiện rất khắc nghiệt do
đó dễ làm lưỡi cắt dễ bị mẻ, vỡ, nhất là với các lưỡi cắt có độ cứng cao sẽ dễ vỡ
vì quá giòn. Vì vậy vật liệu dụng cụ cắt phải có độ bền cơ học cao, đặc biệt với
các dụng cụ có tiết diện bé, lưỡi cắt yếu cần phải quan tâm đến độ bền của thân
dao.
1.1.3. Độ bền nóng.
Trong điều kiện gia công cụ thể như: vật liệu gia công càng cứng, chiều sâu
cắt và bước tiến càng lớn, tốc độ cắt càng nhanh thì nhiệt cắt càng cao, có khi
đến hàng nghìn độ. Ở nhiệt độ này, vật liệu dụng cụ cắt có thể thay đổi cấu trúc
của nó làm cho độ cứng của dụng cụ cắt giảm đi, làm giảm năng suất gia công,
giảm tuổi bền của dụng cụ cắt, ảnh hưởng xấu đến chất lượng bề mặt gia công.
Vì thế mà vật liệu được chọn làm dụng cụ cắt phải đảm bảo độ bền nóng. Như
vậy, ta hiểu độ bền nóng - một trong những tính chất quan trọng của vật liệu
dụng cụ cắt là khả năng giữ được độ cứng cao và các tính cắt khác ở nhiệt độ cao
trong một thời gian dài.
1.1.4. Tính chịu mài mòn.
Khi dụng cụ cắt làm việc trong điều kiện nhiệt độ cao, ma sát lớn thì tất yếu
xảy ra hiện tượng mòn dao. Ở điều kiện nhiệt độ bình thường thì độ cứng của vật
liệu làm dao càng cứng thì tính chịu mài mòn càng cao. Khi độ cứng trên
60HRC, độ cứng tăng lên 1 đơn vị thì tính chống mài mòn tăng 25 +• 30%.
:
Tuy nhiên, khi nhiệt độ cắt lên đến 700 +• 800 c thì nguyên nhân mòn cơ
học không còn là chủ yếu, nguyên nhân chủ yếu là do sự chảy dính, bám dính
giữa vật liệu làm dao và vật liệu gia công. Kết hợp với sự giảm độ cứng của vật
liệu càng làm cho hiện tượng mài mòn xảy ra khốc liệt và phức tạp. Bảng 1.1.
cho ta biết nhiệt độ chảy dính của một số cặp vật liệu.
Bảng 1.1. Nhiệt độ chảy dính của một số cặp vật liệu.
Cặp vật liệu
Nhiệt độ chảy dính
1100°C
Cácbít Vônfram
Cácbít Titan
- Thép
- Thép
1150 °C
Hợp kim Cô ban (5%) - Thép
Hợp kim Cô ban (20%) - Thép
675 °C
600 °C
Vì vậy, dụng cụ cắt phải có tính chịu mài mòn cao.
10
Hình 1.4. Độ cứng, độ bền và tính dẻo dai của một số
nhóm vật liệu.
1.1.5.Tính công nghệ và tính kinh tế.
Những tính chất trên của vật liệu nhằm đảm bảo khả năng cắt gọt của dụng
cụ cắt, tuy nhiên khi chế tạo sẽ gặp những khó khăn hơn so với các vật liệu thông
thường. Do đó, yêu cầu chọn vật liệu dụng cụ cắt phải có tính công nghệ tốt.
Tính công nghệ thể hiện qua việc chế tạo dao dễ hay khó. Vì thế mà một số vật
liệu làm dao tuy có tính cắt tốt nhưng ít được sử dụng vì tính công nghệ của nó
không cao. Tùy thuộc vào đặc điểm của từng loại vật liệu mà yêu cầu tính công
nghệ khác nhau, chẳng hạn yêu cầu và tính công nghệ của thép các bon dụng cụ
là:
- Dễ cắt gọt, dễ rèn dập và cán.
- Dễ nhiệt luyện (Khó bị cháy, thoát các bon ít, tính tôi và độ thấm tôi cao, ít
bị biến dạng và các vết nứt tế vi khi tôi...)
- Sau khi nhiệt luyện dễ mài.
Đối với hợp kim cứng hai yêu cầu đầu tiên không cần thiết, nhưng tính dễ
mài rất quan trọng cũng như không được có các vết nứt.
11
Ngoài những yêu cầu nói trên, vật liệu dụng cụ cắt cũng cần có tính dẫn nhiệt
tốt, độ dai chống va đập cao và giá thành phải hợp lý.
12
1.2. Vật liệu dụng cụ cắt.
Có rất nhiều nhóm vật liệu dụng cụ cắt, từ thép các bon dụng cụ đến hợp kim
gốm, vật liệu hạt mài. Sau đây, chúng ta sẽ đi tìm hiểu về tính cắt của một số
nhóm vật liệu dụng cụ cắt thông dụng.
1.2.1. Thép các bon dụng cụ.
Thép các bon dụng cụ là vật liệu được sử dụng lâu đời nhất, khoảng 100 năm
trước đây. Thực chất thép các bon dụng cụ là thép các bon có hàm lượng cao,
không thấp hơn 0,7% C.
Theo TCVN, ta có một số mác thép các bon dụng cụ như: CD70, CD80,
CD100,
CD120A. Ví dụ với mác thép CD120A với CD là ký hiệu của thép các bon dụng
cụ, chỉ số đứng kế tiếp là hàm lượng các bon tính theo phần vạn (120/10000
hay1,2%), A
- là ký hiệu cho biết đây là thép tốt, với hàm lượng S < 0,02%, P < 0,03%.
Vì S và P làm giảm chất lượng của thép (P làm cho thép giòn, S làm cho thép
khó rèn, hàn và làm cho thép giòn ở nhiệt độ cao).
Đặc tính cơ bản của thép các bon dụng cụ như sau:
Sau khi ủ có độ cứng 107 217 HB.
Độ cứng sau tôi + ram khoảng 60 -ỉ- 62 HRC đủ để cất gọt.
• Độ thấm tôi thấp, chiều dày lớp thấm tôi mỏng.
• Cần chọn môi trường tôi phù hợp để đảm bảo chiều dảy lớp thấm
tôi. Tuy nhiên, nó có ưu điểm lả lõi dẻo dai.
• Tính chịu nhiệt kém: khoảng 200 4- 250DC.
• Tốc độ cắt thấp, khoảng 4 4- 5(m/ph).
Với những đặc tính cơ bản trên thì thép các bon dụng cụ thường được dùng
để chế tạo các dụng cụ cắt có tốc độ cắt thấp, lõi dẻo dai. Chẳng hạn như đục,
dũa, ta rô đường kính nhỏ, mũi khoan nhỏ.
1.2.2. Thép hợp kim dụng cụ.
Nhược điểm chủ yếu của thép các bon dụng cụ là độ bền nóng thấp. Để cải
thiện tính năng cắt gọt của nó, người ta cho thêm các Crôm (Cr), vanađi (V),
môlipđen (Mo). Và đặc biệt với sự có mặt của vônfram (W) và côban (Co) thì độ
cứng, độ bền, khả năng chịu nhiệt được cải thiện thêm. Thép các bon dụng cụ với
13
các nguyên tố hợp kim được thêm vào được gọi là thép hợp kim dụng cụ. Các
nguyên tố hợp kim có hai tác dụng:
- Tăng tính thấm tôi của thép, do đó tăng độ cứng.
- Cải thiện độ bền nóng của thép, nâng cao tốc độ cắt, do đó nâng cao được
năng suất gia công.
Một số tính năng cơ bản của thép hợp kim dụng cụ.
14
- Theo TCVN thì quy định về ký hiệu của thép hợp kim dụng cụ nhu sau:
Chẳng hạn với mác thép 12CrNi3 thì chỉ số đầu tiên cho biết hàm luợng các
bon tính theo phần vạn (12/10000 hay 0,12%), kế tiếp là ký hiệu của các nguyên
tố chính có trong thành phần của thép, sau mỗi ký hiệu nguyên tố là thành phần
% của chúng. Nguyên tố nào mà sau nó không ghi chỉ số kèm theo thì mặc định
thành phần của chúng < 1%, trong ví dụ này thì hàm luợng Cr < 1%, hàm luợng
Ni ~ 3%.
- Theo tiêu chuẩn Nga thì ký hiệu của các nguyên tố hợp kim nhu sau: Bảng
1.2: Ký hiệu một số nguyên tố hợp kim theo tiêu chuẩn Nga.
STT
1
2
3
4
5
6
7
8
Tên nguyên tố
Nitơ (N)
Vônfram (W)
Silic (Si)
Đồng (Cu)
Côban (Co)
Bo (B)
Sêlen (Se)
Phốt pho (P)
Mangan (Mn)
Niôbi (Nb)
Niken (Ni)
Titan (Ti)
Ký hiệu tiêu chuẩn Nga
A
B
C
ữ
K
P
E
n
9
r
10
11
12
13
14
E
H
T
0
Vannađi (V)
Crôm (Cr)
X
Đối với thép hợp kim dụng cụ, ta chọn mác thép 9XBr để chế tạo các loại dao
phay ngón, calip ren. Thép X6BO, 5XB2C, 6XB2C dùng để chế tạo dụng cụ cán
ren. Các mác thép 4XC, 6XC, 4XB2C dùng để chế tạo các dụng cụ cắt nóng.
1.2.3. Thép gió.
Thép gió tên tiếng Anh High Speed Steel (Viết tắt là HSS). Nền cơ bản của
thép gió vẫn là thép các bon nhưng có hàm lượng các bon cao hơn, trung bình
khoảng 1,45% C. Để có tính cắt tốt, người ta cho thêm vào thép một hàm lượng
vônfram đáng kể. Ngoài vônfram ra còn có một hàm lượng nhỏ các nguyên tố
15
hợp kim như: Cr, V, Co. Những nguyên tố như W, Cr, V kết hợp với C tạo thành
những các bít có độ cứng cao và chịu mòn tốt. Trong đó, WC (các bít vônfram)
đóng vai trò quyết định đến tính cắt. Do đó, thép gió có những tính năng cắt cơ
bản như sau:
- Độ thấm tôi lớn, độ cứng sau khi tôi khoảng 62:631 IRC.
- Độ bền nóng khoảng 610°C.
- Tốc độ cắt khoảng 25:35 (m/ph)
- Có tính mài tốt.
Thép gió được ký hiệu như sau
biệt giữa hai loại thép gió này:
N
—
- Năng suất cắt và độ bền nóng khác nhau không đáng kể.
--- - Dụng cụ làm bằng P18 dễ mài hơn, dễ nhiệt luyện hơn.
1
r
—
Ngoài hai loại P18 và P9 còn xuất hiện thêm các loại thép gió có năng suất cao.
Nhờ tăng thêm thành phần V và Co (với tỷ lệ 5 - 10% ) nên khả năng chịu nhiệt
và khả năng chống mòn của loại thép này cao hơn. Một số ưu điểm của nhóm
thép này so với P18 và P9 như sau:
— .. _____ _
-Các mác thép gió P18K10, P10K5d>5 có độ bên nóng từ 630 4- 650°C.
- CÓ thê nâng cao tôc độ căt lên 5 4- 10% so với P18.
- Tăng mối bền của dụng cụ cắt lên 1,5 4- 3 lần.
f
-----------------------------------------------------------------------------------------
X
- Loại vật liệu này rất tốt khi gia công thép xây dựng có độ bền cao (HB =
Phạm vi ứng dụng của thép gió là dùng để chế tạo các loại dụng cụ cắt có prôfin
phức tạp, chẳng hạn như mũi khoan, mũi khoét, mũi doa, dao chuốt...
16
1.2.4. Hợp kim cứng.
1.2.4.1. Khái niệm.
Hợp kim cứng là hợp kim bột. Thành phần chủ yếu gồm một số các bít của
các kim loại có nhiệt độ nóng chảy cao như: W, Ti, Ta (Kết hợp với C tạo thành
các bít tương ứng: WC, TiC, TaC). Để tạo thành mảnh hợp kim cứng, ngoài các
các bít trên còn có thêm thành phần côban. Bột của các các bít và Co được trộn
đều, ép và thiêu kết. Hợp kim cứng có những tính chất cơ bản như sau:
- Độ cứng cao, khoảng 70:711 IRC', độ cứng do các hạt các bít tạo thành.
- Độ bền nóng lên tới hàng nghìn độ. Do chứa các hạt các bít có nhiệt độ nóng
chảy cao, (WC nóng chảy ở 2800°C, TiC nóng chảy ở 3200°C và Co nóng chảy
ở 1500°C).
- Tốc độ cắt lớn khoảng 100:150 (m/phút).
- Gia công được các loại thép qua tôi và các loại vật liệu cứng khác.
- Độ chịu mòn tốt, chịu nén tốt hơn chịu kéo, uốn.
- Giòn, dễ bị nứt vỡ khi chịu tải trọng động.
Hợp kim cứng bao gồm 3 nhóm thông dụng:
1.2.4.2. Nhóm 1 các bít.
Nhóm hợp kim này có thành phần chủ yếu là WC và Co. Nhóm này thường
được dùng để chế tạo dụng cụ cắt gia công các loại vật liệu giòn như gang ...
Ký hiệu của nhóm này là BK, một số mác hợp kim cứng thuộc nhóm nay như:
BK6, BK8, BK10. với các chỉ số sau đó là hàm lượng Co, ví dụ BK8 thì hàm
lượng Co ~ 8%.
1.2.4.3. Nhóm hai các bít.
Nhóm hợp kim này có thành phần bao gồm các bít vônfram (WC) chiếm
phần lớn, các bít titan (TiC) và côban. Nhóm này thường được dùng để gia công
hợp kim màu và các loại thép có độ cứng không cao. Ký hiệu của nhóm này là
TK, cụ thể với mác T15K6 thì chỉ số sau chữ “T” cho biết hàm lượng TiC (-
15%), chỉ số sau chữ “K” cho biết hàm lượng Co (- 6%), còn lại là hàm lượng
WC.
1.2.4.4. Nhóm ba các bít.
Là nhóm hợp kim cứng với thành phần bao gồm WC, TiC, TaC và Co.
Trong đó WC chiếm phần lớn. Nhóm các bít này được dùng để chế tạo các mảnh
dao gia công các vật liệu có độ bền và độ cứng cao. Ký hiệu nhóm này là TTK,
cụ thể với mác TT7K12 thì chỉ số sau “TT” cho biết hàm lượng TiC và TaC (-
7%), chỉ số sau chữ “K” cho biết hàm lượng Co, còn lại là hàm lượng WC.
17
Hợp kim cứng còn được phân loại theo kích thước của các hạt các bít, theo
tiêu chí này thì hợp kim cứng được phân loại thành những dạng sau:
- Hợp kim cứng có độ hạt nhỏ (Kích thước hạt các bít khoảng
Xịirrì).
- Hợp kim cứng có độ hạt trung bình
(Kích thước hạt các bít khoảng 14-2 Ịim )
- Loại hạt trung bình thì ký hiệu như thông thường.
- Hợp kim cứng có độ hạt lớn.
(Kích thước hạt các bít khoảng 2 4-5 gm)
- Cuối ký hiệu vật liệu có chữ B, ví dụ: BK6B.
Theo tổ chức tiêu chuẩn quốc tế ISO, thì hợp kim cứng được phân loại
theo dạng phoi, điều kiện gia công và vật liệu gia công.
HKC nhóm p
- Gia công: thép
đúc, gang dẻo.
HKC nhóm K
C nhóm M
- Gia công: gang
xám, KL mau.
Hình 1.5. Phân loại HKC theo ISO.
Với mỗi nhóm trên đây lại được chia ra thành các nhóm nhỏ. Các nhóm nhỏ
có thêm hai chữ số sau tên của nhóm chính, ví dụ: K01; K10; K20; K30 với
nhóm P có P01; P10; P20 và nhóm M có M10; M20. Chữ số ở phần đuôi tăng lên
chứng tỏ độ bền của HKC tăng lên, còn độ cứng, khả năng chống mòn và tốc độ
cắt của nó giảm.
I.2.4.4. Ảnh hưởng của thành phần đến tính chất của HKC.
Thành phần của hợp kim cứng quyết định đến tính chất của hợp kim cứng.
Cụ thể là:
- Tính cắt của hợp kim cứng do các pha các bít quyết định.
18
- Độ bền cơ học của hợp kim cứng do kim loại coban quyết định.
Ví dụ, hợp kim cứng thuộc nhóm TK có độ cứng, khả năng chống mài mòn và độ
bền
nóng
cao
hơn
so
với
nhóm
BK.
19
Nguyên nhân chủ
yêu gây ra mòn
DCC.
Phần tử từ dao,
dính vào phoi
Dao chịu áp lực
lớn, nhiệt độ cao
Khi càt vài tàc àà cao thì nguyên nhân chà yàu dàn ààn mòn dàng cà
càt là do chày dính. Khà nàng chàng mài mòn càa hàp kim càng càng
ứng đê xảy ra hiện tuợng chảy dính càng cao.
Hình 1.6. Nhiệt độ chảy dính của thép C40 với một số vật liệu.
Nhu vậy từ sơ đồ hình 1.6 chứng tỏ rằng HKC nhóm TK có độ bền nóng, khả
năng chống mài mòn tốt hơn nhóm BK. ưu điêm này càng thê hiện rõ hơn khi cắt
cao tốc. Sơ đồ trong hình 1.7 cho ta thấy rõ điều này, khi cắt với vận tốc cắt thấp
thì tuổi thọ của nhóm BK cao hơn so với nhóm TK vì với tốc độ cắt thấp thì dụng
cụ hu hỏng không phải vì mòn mà vì rạn nứt. Khi tăng tốc độ cắt trên 100
(m/phút) thì uu điêm của nhóm TK mới nổi bật hơn so với nhóm BK.
Hình 1.7. Ảnh hưởng của tốc độ cắt đối với tuổi thọ của HKC
Sự có mặt của TiC và TaC trong hợp kim cứng làm giảm độ dính giữa phoi
với dụng cụ cụ cắt (TaC nóng chảy ở nhiệt độ 3380°C). TaC mềm hơn TiC do đó
20
nhóm HKC ba các bít có độ bền cao hơn, cho phép gia công các vật liệu có độ
cứng và độ bền cao.
a) Gia công thép; b) Gia công gang.
21
Tải về để xem bản đầy đủ
168 trang
05/05/2022
6240
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình nghề Công nghệ kỹ thuật cơ khí - Nguyên lý cắt", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- giao_trinh_nghe_cong_nghe_ky_thuat_co_khi_nguyen_ly_cat.pdf
