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 [...]... 3.7 Bảng 3.7 Chọn thân dao cụ thể 3.2 dao tiện có kết cấu đặc biệt trên máy tiện CNC Để nâng cao năng hiệu quả sử dụng dụng cụ cắt, nâng cao năng suất chất lợng sản phẩm trên máy CNC thì việc nghiên cứu, tìm ra các dụng cụ cắt có kết cấu đặc biệt đang là xu thế sản xuất của các hãng sản xuất dao cụ lớn trên thế giới và ngày càng đợc sử dụng rộng rãi Hình 3.24 giới thiệu một số dao tiện có kết cấu đặc... khi gia công vật liệu gang đúc thì ta sử dụng mảnh nhóm K Vậy đến đây có thể chọn đợc mảnh cụ thể theo bảng 3.6 Bảng 3.6 Lựa chọn mảnh dao cụ thể Bớc3: Chọn đầu dao, thân dao: Qua hai bớc 1,2 ta đã biết đợc kiểu kẹp dao, hình dáng các thông số hình học của mảnh dao nh chiều dài lỡi cắt, bán kính lỡi cắt Việc chọn đầu dao phù hợp sẽ cho ta góc nghiêng chính phù hợp, hớng cắt phù hợp với điều kiện gia công... Cấu trúc vật liệu có phủ bề mặt 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/TiB2,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... nhiều lớp tối u cho phép nâng cao cơ tính và tính năng cắt của lớp phủ rất nhiều 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... kích thớc đờng kính, mảnh đa giác ghi kích thớc cạnh cắt, riêng mảnh có cấu tạo các cạnh không đều thì ghi chiều dài đoạn lỡi cắt trên cạnh cắt (thờng chiều dài đoạn lỡi cắt này chỉ chiếm 1 phần cạnh cắt của mảnh) Vị trí 6: ghi kích thớc chiều dày của mảnh, kích thớc này đợc tính từ mũi dao đến mặt đáy của mảnh Vị trí 6 gồm 2 chữ số từ 01-09 mỗi chữ số ứng với một chiều dày.Ví dụ : 03s=3,17mm , 07 ứng... (Neutral) dao cắt trên 2 lỡi đồng thời, thờng áp dung với mảnh tiện ren, tiện cắt đứt) Vị trí 10: số hiệu chỉnh sửa của nhà sản xuất Số hiệu này thờng đặt sau dấu gạch ngang 3.1.1.2 phân loại mảnh dao Ta có thể phân loại Mảnh hợp kim cứng phân loại theo rất nhiều cách: - Phân loại theo hình dáng của mảnh ( Mảnh tròn, mảnh vuông, mảnh chứ nhật) - Theo vật liệu chế tạo mảnh dao - Theo vật liệu gia công... tiêng Anh đợc gọi là Catridges chúng rất phù hợp trên các máy điều khiển số, trong nhiều trờng hợp ngời ta coi đó là một đầu dao, trong quá trình gia công chúng đợc lắp lên một thân dao khác.Việc lắp và thay thế dao đợc thực hiện theo cả bộ dao cụ, cho phép nhanh chóng đa dao đã hỏng do mòn ra khỏi đầu dao rêvônve, đa dao mới vào làm việc, giảm thời gian dừng máy do thay dao Việc sửa chữa, thay thế mảnh... 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... dao phù hợp với đầu dao chế tạo theo tiêu chuẩn +)Dễ dàng chọn đợc mảnh dao phù hợp với điều kiện gia công, vật liệu cần gia công +) Dễ dàng thay thế khi mảnh dao bị vỡ, bị mòn, hỏng trong quá trình gia công, giảm đến tối đa thời gian cơ bản của máy +) Đảm bảo cho việc khai báo các thông số của dao khi lập trình tên máy CNC đợc thuận lợi và nhanh chóng Hình 3.1: Dao tiện ngoài có gắn mảnh hợp kim cứng... - Mảnh TMAX P có thể có cơ cấu bẻ phoi trên cả hai mặt (có thể sử dụng cả hai mặt để gia công), có mảnh chỉ có cơ cấu bẻ phoi trên một mặt, mặt còn lại để lắp ghép Ví dụ kết cấu của mảnh TMAX P hình tròn RCMX10 03 00: 1 ì Hình 3.4.Mảnh dao RCMX10 03 00 Mảnh RCMX10 03 00 có góc sau ở thiết diện chính là 7o, có cơ cấu bẻ phoi trên một mặt, dung sai lấy theo cấp M cụ thể là vơi d = 10mm thi dung sai của . 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. 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