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

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.. Để nâng cao năng suất cắt, nâng cao chất lượng bề mặt gia công, phần

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

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

Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật Trường ĐH Bỏch Khoa – Hà Nội

MỤC LỤC

TấN ĐỀ MỤC TRANG TRANG PHỤ BèA

DANH MỤC CÁC Kí HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Lịch sử phỏt triển và đặc tớnh của vật liệu dụng cụ cắt 12

Bảng 1.2 Thành phần húa học của một số nhón hiệu thộp hợp kim dụng cụ 15

Bảng 1.3 Thành phần húa học của một số loại thộp giú [1] 18

Bảng 1.4 Kớ hiệu một số loại thộp giú theo cỏc tiờu chuẩn và phạm vi sử dụng 19

Bảng 1.5 Kớ hiệu hợp kim cứng nhúm 2 cỏcbớt theo cỏc tiờu ISO 22

Bảng 1.6 Kớ hiệu hợp kim cứng nhúm 3 cỏcbớt theo cỏc tiờu ISO 23

Bảng 1.7 Kớ hiệu hợp kim cứng 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

Bảng 2.2 Tuổi bền của dụng cụ cắt [12] 62

Bảng 3.1 Cỏc thụng số cơ bản của trung tõm gia cụng VMC – 85S 64

Bảng 3.2 Thành phần húa học của dao phay mặt đầu 65

Bảng 3.3 Thành phần húa học của phụi 66

Bảng 3.4 Thụng số kỹ thuật của mỏy CMM – C544 67

Bảng 3.5 Chế độ cắt, thời gian làm thực nghiệm 68

Bảng4.1 Kết quả mũn mặt sau bẳng thực nghiệm 74

Bảng 4.2 Tuổi bền của dao phay mặt đầu bằng thực nghiệm 77

DANH MỤC CÁC HèNH VẼ, ĐỒ THỊ

Hỡnh 1.1 Tớnh chất vật liệu dụng cụ 13

Hỡnh 1.2 Sơ đồ tụi và 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) 20

(Hình 1.4 Quá trình chế tạo hợp kim cứng của hãng Sumitomo Nhật Bản) 21

Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật Trường ĐH Bỏch Khoa – Hà Nội

Hình1.6 Một số loại dao phay 26

Hình 1.7 Kết cấu răng dao phay 27

Hỡnh 1.8 Cỏc dạng răng dao phay 28

Hỡnh 1.13a Dao phay răng liền 33

Hỡnh 1.13b Dao phay răng chắp 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 yếu tố cắt của dao phay mặt đầu 36

Hình 1.17 Chiều dày cắt khi phay bằng dao phay mặt mặt đầu 38

Hỡnh 2.9 Quan hệ giữa tuổi bền và võn tốc cắt 49

Hỡnh 2.10 Quan hệ giữa thời gian, tốc độ và độ mũn của dao 49

Hỡnh 2.11 Ảnh hưởng của vật liệu dụng cụ cắt tới tuổi bền 54

Hỡnh 2.12 Đồ thị mũn mặt sau (tuổi bền) phụ thuộc vào vận tốc cắt khi thộp

bằng HKC WC + TiC, t = 1mm; s = 0.3mm; v = 145m/phỳt 55 Hỡnh 2.13 Đồ thị mũn mặt sau phụ thuộc vào lượng chạy dao khi cắt thộp bằng 56

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 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

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

Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật Trường ĐH Bỏch Khoa – Hà Nội

1.2 TỔNG QUAN VỀ PHAY VÀ DAO PHAY MẶT ĐẦU 26

1.2.1 Khái niệm chung về cấu tạo của dao phay 26

1.2.1.1 Bề mặt, l−ỡi 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 đặc trưng cơ bản khi gia cụng cắt gọt bằng dao phay mặt đầu 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

2.2.1 Khỏi niệm về tuổi bền dụng cụ 48

2.2 Xỏc định tuổi bền của dụng cụ khi cắt 49

2.2.3 Ảnh hưởng của cỏc yếu tố cụng nghệ đến tuổi bền T 53

2.3 Một số nghiờn cứu về mũn và tuổi bền của dụng cụ cắt 58

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

3.1 Xây dựng mô hình thực nghiệm 64

3.1.4 Thiết bị đo kiểm tra 66

3.2 Xác định mòn của dao phay mặt đầu 69

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

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

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

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

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

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

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 V c

(60m/ph)

Nhiệt độ giới hạn đặc tính cắt ( 0 C)

Độ cứng (HRC)

1900 Thép hợp kim dụng cụ 8 300-500 60

1908 Thép gió cải tiến 15-20 500-600 60-64

1913 Thép gió ( tăng Co, W) 20-30 600-650 -

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 %

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

Thép cacbon dụng cụ 5 - 10%

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

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

IV Thép CrW5 1,25 ÷ 1,5 < 0,3 < 0,3 0,4 ÷ 0,7 4,5 ÷

5,5

0,15 ÷ 0,30

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)

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

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

Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật Trường ĐH Bách Khoa – Hà Nội

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)

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

Hình 1.2 Sơ đồ tôi và ram thép gió

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 AFNOR Phạm vi sử dụng

1.3353 P18 S18-0-2 T1 Z80W18

Dùng cho tất cả các loại dụng

cụ cắt để gia công thép cácbon, thép hợp kim

1,3302 P12 - T7 - Dùng như loại trên

- PGM5φ3 SG- 5- 3 M3 Z130WDV 06-05-04

Dùng để chế tọa các loại dụng

cụ 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

18-05

Dùng để chế tạo các dụng cụ gia công thô và bán tinh khi cắt các loại thép và hợp kim chịu nóng, thép không gỉ

1,3243 P6M5K5 S6- 5- 2 M35 Z80WDV

06-05-02

Dùng chế tạo các dụng cụ gia công thô và bán tinh, gia công 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

Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật Trường ĐH Bỏch Khoa – Hà Nội

1.2.4 Hợp kim cứng

1.2.4.1 Khái niệm: Các HKC được

chế tạo bằng phương 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 (thường là côban)

Các loại bột được trộn theo tỷ lệ sau đó

được ép thành các dạng khác nhau rồi thiêu

kết trong môi trường không có ôxy

Hiện nay, hợp kim cứng được 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 Phương pháp chế tạo, phân loại hợp kim cứng

Các HKC được chế tạo bằng phương pháp luyện kim bột Các nguyên liệu ở dạng bột có kích thước hạt nhỏ được 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 bước 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 tương ứng từ các bột nguyên chất Ti, W, Ta

3 Trộn bột cacbít với bột Coban theo thành phần tương ứng với các loại HKC trong nhiều giờ để làm đều thành phần

4 ẫp hỗn hợp dưới áp suất 100-140MN/ mm2 rồi nung nóng sơ bộ ở 9000C trong khoảng 1 giờ

Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật Trường ĐH Bỏch Khoa – Hà Nội

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 trường 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 được tóm tắt như 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 nước 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

Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật Trường ĐH Bỏch Khoa – Hà Nội

-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 như gang, kim loại màu

-Nhóm hai cácbit: Ký hiệu TK (Nga) thành phần gồm cácbit vonfram (WC), cácbít titan TiC) và côban (Co), thường dùng để gia công kim loại dẻo như thép ( thường hình thành phoi dây khi cắt và có nhiệt độ cắt cao ở mặt trước)

- 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 thường được dùng để gia công các loại vật liệu cắt ra phoi dây và phoi xếp

Theo ISO và một số nước thống nhất ký hiệu HKC theo tính chất của chúng, chia hợp kim cứng thành 3 nhóm được 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.Ngược lại HKC nhóm K có tính dẻo và sức bền cao hơn nhóm P

- Nhóm P ( Nhóm hai cácbít tương đương nhóm TK theo tiêu chuẩn Nga ): Dùng để gia công các vật liệu dẻo, có phoi dây (chủ yếu là thép kể cả thép

đã qua tôi) Vật liệu nền của mảnh nhóm P đặc trưng bởi màu xanh Thành phần mảnh hợp kim cứng nhóm P gồm cácbít vonfram, (WC), cácbít Titan ( TiC ) và Coban Cụ thể như bảng sau:

Bảng 1.5 Kớ hiệu hợp kim cứng 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, nhưng mục đích sử dụng chính vẫn

là dùng để gia công các vật liệu khó gia công, sức bền cao ( như thép không gỉ,các hợp kim chịu nhiệt) Vật liệu nền của mảnh nhóm M đặc trưng bởi màu vàng

Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật Trường ĐH Bỏch Khoa – Hà Nội

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 (%)

Bảng 1.6 Kớ hiệu hợp kim cứng 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 (%)

ộp thành mảnh dao cú kớch thước quy định và mang đi thiờu kết Vật liệu sứ cú những đặc tớnh sau:

- Cú độ cứng cao: HRA89 ữ 95

- Độ bền nhiệt cao: 11000 ữ 12000C Nờn cú thể dựng để gia cụng thộp cú

độ cứng cao

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

- Độ dẫn nhiệt thấp: 0,042

oc gy cm

cal

.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

oc gy cm

cal

. , lớn gấp 1,5 ÷ 2,5 lần hợp kim cứng

Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật Trường ĐH Bách Khoa – Hà Nội

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

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

Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật Trường ĐH Bỏch Khoa – Hà Nội

1.2 TỔNG QUAN VỀ PHAY VÀ DAO PHAY MẶT ĐẦU

Phay là phương phỏp gia cụng cho năng suất cao, số mỏy phay chiếm một phần lớn trong cỏc mỏy cơ khớ, bằng phương phỏp phay chỳng ta cú thể gia cụng được rất nhiểu cỏc bề mặt từ đơn giản đến phức tạp Kết cấu của mỏy phay khụng ngừng được cải tiến để nõng cao năng suất, độ chớnh xỏc gia cụng

a)Mỏy phay CNC b)Mỏy phay giường c)Mỏy phay lăn răng

Hỡnh 1.5 Một số loại mỏy phay

Hiện nay, cỏc loại mỏy phay, trung tõm phay điều khiển theo chương trỡnh

số (Mỏy phay CNC) đang được sử dụng rộng rói Trờn cỏc mỏy này, chỳng ta cú thể gia cụng được cỏc bề mặt cực kỡ phức tạp với một năng suất cao Tuy vậy, để thực hiện được những yờu cầu này, chỳng ta cần phải nghiờn cứu để chế tạo được cỏc loại dao phay đảm bảo về độ bền, độ cứng và cú cỏc gúc độ hợp lý

1.2.1 Khái niệm chung về cấu tạo của dao phay

Quá trình phay được thực hiện bằng một loại dụng cụ cắt mà người ta gọi là dao phay Các răng của dao phay có thể xếp đặt trên bề mặt hình trụ, và cũng có thể nằm ở mặt đầu Mỗi một răng của dao phay là một lưỡi dao đơn giản

Hình1.6 Một số loại dao phay

Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật Trường ĐH Bỏch Khoa – Hà Nội

Thông thường thì dao phay là dụng cụ cắt có nhiều răng Nhưng đôi khi người ta sử dụng dao phay có một răng duy nhất Phần cắt của dao phay được chế tạo bằng các loại vật liệu như thép cácbon, thép gió, hợp kim cứng, vật liệu phu phủ

…

1.2.1.1 Bề mặt, lưỡi cắt và các yếu tố khác

Các bề mặt, lưỡi cắt của răng dao phay có những tên gọi sau đây (hình 1.7):

Hình 1.7 Kết cấu răng dao phay Mặt trước của răng (1) là bề mặt theo đó phoi thoát ra

Mặt sau của răng (4) là bề mặt hướng vào mặt cắt trong quá trình gia công Lưng của răng (5) là bề mặt tiếp giáp với mặt trước của một răng và mặt sau

của răng cạng đó Nếu có thể là mặt phẳng vuông góc, gãy khúc hoặc mặt cong

Mặt phẳng đầu là mặt phẳng vuông góc với trục của dao phay

Mặt phẳng tâm là mặt phẳng đi qua trục của dao và một điểm quan sát trên

lưỡi cắt của nó

Lưỡi cắt (2) là một đường tạo bởi giao tuyến của hai mặt trước và mặt sau

của răng

Lưỡi cắt chính là lưỡi cắt thực hiện công việc chính trong lúc gia công ở

dao phay hình trụ, lưỡi cắt có thể là thẳng(theo đường sinh của hình trụ) nghiêng so với đường sinh và có dạng đường xoắn ốc ở dao phay hình trụ không có lưỡi cắt phụ

Đối với dao phay mặt đầu cũng giống như giao tiện, người ta phân biệt:

Lưỡi cắt chính là lưỡi cắt nghiêng một góc so với trục của dao phay;

Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật Trường ĐH Bỏch Khoa – Hà Nội

Lưỡi cắt chuyển tiếp là lưỡi cắt nối các lưỡi cắt chính và lưỡi cắt phụ với

Hỡnh 1.8 Cỏc dạng răng dao phay

Người ta phân biệt các thành phần của dao như sau

Chiều cao h là khoảng cách giữa lưỡi cắt và đáy của rãnh, đo trong tiết diện

hướng kính vuông góc với đường tâm của dao

Bề rộng mặt sau của răng (3 ), là khoảng cách giữa lưỡi cắt và đường giao

nhau của mặt sau với lưng của răng, đo trong phương vuông góc với lưỡi cắt

Bước vòng của răng là khoảng cách giữa các điểm tương ứng trên lưỡi cắt và

đường của hai răng liền nhau được đo theo cung tròn với tâm nằm trên trục dao và trong mặt phẳng vuông góc với trục này

Bước vòng của dao phay có thể bằng nhau và cũng có thể không bằng nhau Lượng hớt lưng k là khoảng cách hạ thấp của đường cong hớt lưng giữa hai lưỡi cắt của hai răng kề nhau ( hình 1.6 b)

1.2.2.3 Các yếu tố và hình dạng của rãnh

Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật Trường ĐH Bỏch Khoa – Hà Nội

Hình 1.9: Sơ đồ hình thành đường xoắn ốc

Rãnh là đường lõm xuống để thoát phoi Rãnh được tạo thành giữa mặt trước của một răng với mặt sau và lưng của răng bên cạnh Rãnh chia ra làm hai loại: rãnh thẳng và rãnh xoắn ốc

Rãnh thẳng là rãnh song song với đường tâm dao phay (hình 1.9)

Nếu có một tam giác vuông mềm ABC quay vòng theo hình trụ để cho cho cạnh góc vuông AB = ΠD trùng với đáy hình trụ có đường kính D, khi đó cạnh huyền AC sẽ tạo thành đường xoắn ốc trái hoặc phải Bước của đường xoắn ốc P là lượng nâng của nó sau khi hình trụ quay được một vòng Góc β gọi là góc nghiêng của đường xoắn ốc, còn góc ϖ là góc nâng của nó Các góc này có quan hệ với nhau bằng hệ thức sau (hình 1.9)

Rãnh xoắn ốc phải (hình 1.10 a) là rãnh mà hướng của đường xoắn ốc đi lên

từ trái sang phải

Bước của rãnh xoắn ốc P là khoảng cách giữa hai điểm kề nhau của lưỡi cắt nằm trên cùng một đường sinh của hình trụ

Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật Trường ĐH Bỏch Khoa – Hà Nội

1.2.2 Các yếu tố chế độ cắt khi phay

1.2.2.1 Các chuyển động cắt khi phay

Chuyển động chính: là chuyển động tương đối đơn giản của dụng cụ cắt và chi tiết gia công thường được thực hiện với tốc độ lớn và gây lên quá trình cắt gọt

Chuyển động chạy dao: là chuyển động tương đối của dụng cụ và chi tiết gia công được thêm vào chuyển động chính và tạo điều kiện đưa vùng gia công lan ra

bề mặt gia công Chuyển động chạy dao có thể liên tục và có thể gáin đoạn

Để xác định quãng đường mà điểm đó đi được trong một phút cần phải nhân quãng đường đi được sau một vòng với số vòng quay của dao trong một phút tức là:

Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật Trường ĐH Bỏch Khoa – Hà Nội

Hình 1.11 Các dạng chạy dao

ΠDn mm/phút Nếu tốc độ cắt biểu thị bằng m/ph thì công thức tính tốc độ cắt có dạng

v=ΠD.n/1000

Khi cần xác định số vòng quay của dao phay trong một phút ta có công thức: n=1000v/ΠD

1.2.2.3 Lượng chạy dao khi phay

Khi phay người ta phân biệt các dạng

lượng chạy dao như sau: Lượng chạy dao

răng, lượng chạy dao vòng và lượng chạy dao

trong phút Theo phương, người ta thường

phân biệt lượng chạy dao thẳng đứng

Lượng chạy dao răng (sz mm/răng), là

lượng dịch chuyển của bàn máy với chi tiết

hoặc dao khi dao quay được một răng

Lượng chạy dao vòng quay của dao

phay (S0, mm/vòng), là lượng chuyển dịch của bàn máy với chi tiết hoặc của dao sau một vòng quay của dao phay Lượng chạy dao vòng bằng lượng chạy dao răng nhân với số răng của rao phay:

S0=Sz.Z Lượng chạy dao phút (SM,mm/phút) : là lượng dịch chuyển tương đối của bàn máy với chi tiết hoặc dao phay trong một phút Lượng chạy dao phút bằng lượng chạy dao một vòng nhân với số vòng quay trong một phút:

SM = s0.n = sz.z.n (1.4)

Trên hình 1.9, chúng ta thấy mỗi răng hớt một lượng phoi như nhau, và phoi này giống như hình dấu phảy lớp phoi do một răng cắt ra và được xác định bằng hai cung tiếp xúc của hai răng liền nhau Khoảng cách giữa hai cung tròn này đo theo bán kính dao phau sẽ biến đổi trên toàn bộ tiết diện phoi Khoảng cách đó xác

định chiều dày cắt Trên hình 1.11 chúng ta thấy chiều dày cắt biến đổi từ 0 cho đến cực đại

Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật Trường ĐH Bỏch Khoa – Hà Nội

1.2.3.Phay thuận và phay nghịch

Khi phay bằng dao phay hình trụ, dao phay đĩa, người ta phân biệt hai loại: phay nghịch (phay ngược chiều chuyển động chạy dao) và phay thuận (cùng chiều chuyển động chạy dao)

Phay nghịch là quá trình phay khi chuyển động của dao phay và của chi tiết ngược nhau (hình 1.20, a)

Phay thuận là quá trình phay khi chiều chuyển động của dao phay và

của chi tiết trùng nhau (hình1.20,b)

Khi phay nghịch chiều dày cắt thay đổi từ 0 tại điểm A (điểm vào của răng)

đến cực đại tại điểm B (điểm ra của răng) khi phay thuận, chiều dài cắt thay đổi từ cực đại tại điểm B (điểm vào của răng) đến 0 điểm A (điểm ra của răng) Vì vậy, khi phay nghịch quá trình cắt xảy ra êm hơn, vì chiều dày cắt tăng dần do đó tải trọng của máy cũng tăng dần Khi phay thuận xảy ra hiện tượng va đập lúc răng bắt

đầu tiếp xúc với chi tiết, phay thuận chỉ có thể tiến hành trên các máy có độ cứng vững tốt, và chủ yếu ở các máy không có khe hở tiếp xúc giữa trục vitme-đai ốc dẫn Nhưng phay thuận cho ta độ chính xác cao hơn phay nghịch

Góc nghiêng của lưỡi cắt khi phay thuận có trị số dương, còn phay nghịch có trị số âm( không phụ thuộc vào hướng của rãnh xoắn ốc)

Trong những điều kiện gia công như nhau thì tuổi bền của dao phay khi phay thuận cao hơn phay nghịch ( tuổi bền của dao là thời gian làm việc liên tục giưũa hai lần sửa dao) Nhược điểm chính của phương pháp phay nghịch là ở chỗ dao phay luôn luôn có xu hưuớng nâng chi tiết lên khỏi bàn máy

Hình 1.12, a (Phay nghịch) Hình 1.12, b (Phay thuận)

Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật Trường ĐH Bỏch Khoa – Hà Nội

1.3 Các đặc trưng cơ bản khi gia công cắt gọt bằng dao phay mặt đầu

Dao phay mặt đầu được dùng để gia công các mặt phẳng trên máy phay đứng

và ngang Dao phay mặt đầu khác dao phay trụ ở chỗ là răng của dao phay mặt đầu nằm ở cả bề mặt trụ và đầu Dao mặt đầu chia ra làm hai loại: Dao răng liền (Γoct 9304-69) (Hình 1.21a) và dao chắp (Γoct 1092-69) (hình 1.21b)

Các thông số hình học cơ bản của dao phay mặt đầu bao gồm:

Đường kính D, chiều dài L, đường kính lỗ d và số răng Z

Ưu điểm của dao phay mặt đầu với dao phay trụ là:

Có độ cứng vững cao hơn khi kẹp nó trên trục trung tâm hoặc trục chính của máy

Quá trình làm việc êm hơn vì nhiều răng cùng làm việc đồng thời

Cũng như dao phay trụ, dao phay mặt đầu được chia ra làm hai loại dao phải

và dao trái (quy ước theo chiều quay của kim đồng hồ)

Dao phay mặt đầu có các lưỡi dao bằng hợp kim cứng đã được sử dụng rất rộng rãi Phay phẳng bằng loại dao này có năng suất cao hơn so với dao phay trụ

Chính vì thế khi gia công mặt phẳng người ta thường sử dụng dao phay mặt

Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật Trường ĐH Bỏch Khoa – Hà Nội

Khác so với dao tiện làm việc liên tục, lưỡi cắt cảu dao phay mặt đầu làm việc gián đoạn và chịu va đập với tần số va đập bằng tần số góc của trục chính ( phay bề mặt liên tục) và chịu lực va đập lớn nhất khi phay thuận Do đó, trong quá trình làm việc ở môi trường làm việc cao, lưỡi cắt của dao phay thường bị sứt, vỡ

Sự phá hỏng lưỡi cắt này xảy ra không đều trên các răng Các vết nứt thường lớn nên mài lại rất tốn kém Hơn nữa, dao phay là dụng cụ cắt nhiều lưỡi nên đòi hỏi khá cao về vị trí tương quan của các lưỡi cắt so với tâm dao

Với dao phay mặt đầu có đường kính φ80 ữ φ150 có các yêu cầu sau:

Độ đảo hướng kính lưỡi cắt chính không quá:

0,05 với hai răng kề nhau

0,08 với hai răng đối diện

Độ đảo mặt đầu lưỡi cắt phụ không quá 0,05

Việc mài sắc dao phay phải được thực hiện trên đồ gá chuyên dùng và máy mài sắc vạn năng Từ các nguyên nhân trên ta thấy việc sử dụng dao phay có kết cấu liền hoặc hàn là không hợp lý Hiện nay, trên thế giới đã áp dụng rất nhiều các mảnh dao phay mặt đầu được ghép vào than dao bằng kết cấu kẹp khác nhau (chủ yếu ghép bằng cơ khí) So với dao phay liền hoặc dao phay hàn thì dao phay mặt

đầu ghép mảnh có các ưu điểm sau:

Cơ tính cắt của lưỡi cắt cao hơn và cho phép sử dụng các mảnh dao có độ bền cao

Tiết kiệm được vật liệu quý hiếm

Thay thế, phục hồi đơn giản, thuận tiện

Hiệu quả kinh tế cao

Do vậy, việc chọn đối tượng nghiên cứu dao phay mặt đầu răng chắp là trường hợp tổng quá có khả năng đáp ứng và đón đàu được xu hướng phát triển của nguyên công phay

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

Khi phay người ta phân biệt các bề mặt: chưa gia công, đã gia công và đang gia công (hình 1.14)

Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật Trường ĐH Bỏch Khoa – Hà Nội

Hình 1.14 Các bề mặt hình thành trên phôi khi phay

Bề mặt ch−a gia công là bề mặt đang chuẩn bị bị cắt đi một lớp kim loại

Bề mặt đã gia công là bề mặt đ−ợc hình thành khi đã bị cắt đi một lớp kim loại

Bề mặt đang gia công: Là bề mặt nối tiếp giữa bề mặt đã gia công và bể mặt ch−a gia công

1.3.2 Góc độ của dao phay mặt đầu

B

C C

Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật Trường ĐH Bỏch Khoa – Hà Nội

sin

.

1

sos tg tg

cos

sin

ữ 300 hoặc tra trong sổ tay

1.3.2.6 Góc nghiêng phụ ϕ1: là góc hợp bởi hình chiếu của lưỡi cắt phụ lên mặt phẳng hướng tâm đi qua một điểm trên lưỡi cắt và mặt đầu của dao Thường lấy

ϕ = 20 ữ 100hoặc tra trong sổ tay

1.3.2.7 Góc nghiêng của lưỡi cắt chính λ: là góc giữa lưỡi cắt chính và hính

chiếu của nó lên mặt phẳng hướng tâm đi qua đỉnh của góc giữa lưỡi cắt chính và lưỡi cắt phụ trong mặt phẳng dọc đi qua một điểm cho trước của lưỡi cắt thường lấy ϕ = 00 ữ 50 hoặc tra trong sổ tay

1.3.3 Các yếu tố cắt khi gia công bằng dao

phay mặt đầu

1.3.3.1 Chiều sâu cắt t o :

Là khoảng cách giữa bề mặt chưa gia công

với bề mặt đã gia công, đo theo phương vuông

góc với bề mặt gia công sau 1 lát cắt

1.3.3.2 Lượng chạy dao S:

Lượng chạy dao răng S z (mm/răng): là

lượng dịch chuyển của bàn máy (mang chi tiết

gia công) sau khi dao quay được một góc răng

n

V V Vs

n

S

Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật Trường ĐH Bỏch Khoa – Hà Nội

Lượng chạy dao vòng S v (mm/vòng):

Là lượng dịch chuyển của bàn máy (mang chi tiết gia công) sau khi dao quay được một vòng

Sv = Sz.z (mm/vòng)

Lượng chạy dao phút S p (mm/phút): Là lượng dịch chuyển của bàn máy (mang

chi tiết gia công) sau thời gian một phút

Sp = Sz.z.n (mm/phút):

1.3.3.3 Tốc độ cắt V:

Khi phay, do có chuyển động chạy dao nên quỹ đạo chuyển động cắt tương

đối của một điểm trên lưỡi cắt so với phôi là phối hợp của 2 chuyển động tạo hình Chuyển động quay của dao và chuyển động tịnh tiến của phôi tạo nên đường Xiclôit kéo dài (đường cong OQ) (hình 8-10)

Tốc độ cắt V được xác định theo Vrc Vrn Vrs

+

=Thực tế vì Vrs

(m/ph) Trong đó: D - đường kính dao phay, mm

n – số vòng quay của dao trong 1 phút, vg/ph

1.3.3.4 Chiều sâu phay t:

Là kích thước lớp kim loại bị cắt và đo theo phương vuông góc với trục của

dao ứng với góc tiếp xúc ψ

Khi phay bằng dao phay mặt đầu không đối xứng thì t0 được đo ứng với góc tiếp xúc, khi phay đối xứng thì t = B

Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật Trường ĐH Bỏch Khoa – Hà Nội

Khi phay đối xứng:

D

t

= 2 sinψ

Khi phay không đối xứng: sin ;

Tính gần đúng, coi tam giác CMN là

tam giác vuông tại M

Khi λ ≠ 0 thì B t 0

b sin co sβ λ sin co sϕ λ

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

Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật Trường ĐH Bách Khoa – Hà Nội