Đặc điểm làm việc và vật liệu của dao cắt:
- Khi cắt, dao cắt làm việc trong điều kiện nhiệt độ cao (800 – 1000 độ C) có ảnh hưởng xấu đến cơ lý tính của vật liệu.
- Trong qúa trình cắt mỗi đơn vị diện tích trên bề mặt làm việc của dao chịu lực rất lớn điều đó chỉ gây nên hiện tượng rạng nứt và gãy vở dao khi cắt.
- Khi cắt giữa bề mặt tiếp xúc của dao và phoi với chi tiết gia công xảy ra quá trình ma sát rất lớn. Hệ số ma sát lên đến (0,4 – 1)
Những yêu cầu đối với vật liệu chế tạo dao
Trong những điều kiện làm việc như đã nêu trên, dao muốn cắt gọt được, phải thoả mãn các yêu cầu sau:
1. Vật liệu chế tạo dao phải có độ cứng đảm bảo.
Về nguyên tắc: dao muốn tách được phoi phải có độ cứng cao hơn độ cứng của chi tiết gia công, và độ cứng đó phải duy trì được ở nhiệt độ cắt. Cụ thể theo thực nghiệm, độ cứng ở nhiệt độ bình thường phải đạt được từ 61 HRC trở lên. Khi cắt ở nhiệt độ cao, độ cứng đó phải duy trì trên 55 HRC.
2. Vật liệu chế tạo dao phải có độ bền và độ dẻo cần thiết. Có như vậy mới chịu được áp lực lớn và va đập lớn.
3. Vật liệu chế tạo dao phải có khả năng chịu mài mòn cao.
4. Vật liệu chế tạo dao phải chịu nhiệt tốt - có nghĩa là khi cắt ở nhiệt độ cao thì cơ - lý tính của vật liệu thay đổi trong một phạm vi cho phép.
5. Vật liệu chế tạo dao phải có tính công nghệ tốt và tính kinh tế cao. Điều đó có nghĩa là vật liệu dùng để chế tạo dao phải được gia công dễ dàng, dễ kiếm và giá thành rẻ.
Các loại vật liệu chế tạo dao
Vật liệu là lĩnh vực khoa học đã được nghiên cứu từ sớm và đã đạt được những thành tựu to lớn. Xuất hiện từ năm yêu cầu cơ bản đã kê trên ta tiến hành lựa chọn và tìm kiếm các loại vật liệu phù hợp.
Vấn đề vật liệu có ý nghĩa cách mạng trong ngành cơ khí chế tạo máy. Trong đó vật liệu chế tạo dao đóng vai trò quan trọng.
Trong phần kết cấu của dao đa giới thiệu: dao được cấu tạo bởi ba phần có chức năng khác nhau trong quá trình cắt gọt. Vì vậy vật liệu chế tạo các phần cũng không giống nhau. Thông thường thì phần thân dao và phần gá đặt dao được chế tạo cùng loại vật liệu. Theo kinh nghiệm thì hầu hết các loại dao cần chế tạo phần cắt và phần cán riêng thì vật liệu phần cán được chế tạo bằng thép 45 hoặc thép hợp kim 40X. Chính vì vạy khi nói tới vật liệu chế tạo dao có nghĩa là nói đến vật liệu chế tạo phần làm việc của dao.
Yêu cầu đối với vật liệu làm dao.
- Độ cứng: Thường vật liệu cần gia công trong chế tạo cơ khí là thép, gang… có độ cứng cao, do đó để có thể cắt được, vật liệu làm dụng cụ cắt gọt phải có độ cứng cao hơn (60 – 65HRC)
- Độ bền cơ học: Dụng cụ cắt gọt thường phải làm việc trong điều kiện rất khắc nghiệt : tải trọng lớn không ổn định, nhiệt độ cao, ma sát lớn, rung động…. Dễ làm lưỡi cắt của dụng cụ sứt mẻ. Do đó vật liệu làm dụng cụ cắt gọt cần có độ bền cơ học (sức bền uốn, kéo, nén, va đập…) càng cao càng tốt.
- Tính chịu nóng: Ở vùng cắt, nơi tiếp xúc của chi tiết gia công và dụng cụ cắt, do kim loại bị ma sát tạo nên nhiệt độ rất cao (700 – 800 độ C), có khi đạt đến hàng ngàn độ (khi mài - cà). Ở nhiệt độ này vật liệu làm dụng cụ cắt có thể bị thay đổi cấu trúc làm cho các tính năng cắt giảm xuống. Vì vậy vật liệu phần dụng cụ cắt cần có tính chịu nóng cao trong một thời gian dài.
- Tính chịu mài mòn: Làm việc trong điều kiện nhiệt độ cao, ma sát lớn thì sự mài mòn dao là điều thường xảy ra. Thông thường vật liệu càng cứng thì tính chống mài mòn càng cao. Tuy nhiên ở điều kiện nhiệt độ cao khi cắt thì hiện tuợng mài mòn cơ học không còn là chủ yếu nữa, mà ở đây sự mài mòn chủ yếu do hiện tượng chảy dính (bám dính giữa vật liệu gia công và vật liệu làm dụng cụ cắt) là cơ bản. Ngoài ra do việc giảm độ cứng ở phần cắt do nhiệt độ cao khiến cho lúc này hiện tượng mòn xảy ra càng khốc liệt. Vì vậy, vật liệu làm dụng cụ cắt gọt phải có tính chịu mòn cao.
- Tính công nghệ: Vật liệu làm dụng cụ cắt phải dể chế tạo: dễ rèn, cán, dễ tạo hình bằng cắt gọt, có tính thấm tôi cao, dễ nhiệt luyện… Ngoài các yêu cầu chủ yếu nêu trên, vật liệu làm dụng cụ cắt gọt phải có tính dẫn nhiệt tốt, độ dai chống va đập cao và giá thành rẻ.
Theo lịch sử phát triển của các phương pháp gia công cắt gọt, ta lần lượt điểm qua các loại vật liệu chế tạo dao thông dụng sau đây:
Phân loại các loại Vật liệu làm dao
Phần làm việc của dao cần phải đảm bảo các yêu cầu sau: có độ cứng cao, độ bền nhiệt ( giữ được độ bền ở nhiệt độ cao); tính chịu mài mòn và độ bền cao…
Các vật liệu làm dao tiện chia thành 3 nhóm:
– Nhóm I: các vật liệu làm dao cắt gọt tốc độ thấp gồm các vật liệu như: Thép cacbon, thép hợp kim.
– Nhóm II: Các vật liệu làm dao cắt gọt ở tốc độ cao gồm các vật liệu như: Thép gió.
– Nhóm III: Các vật liệu làm dao cắt gọt ở tốc độ cao hơn vật liệu ở nhóm II, gồm: hợp kim cứng, kim loại gốm.
Để làm dụng cụ cắt gọt, người ta có thể dùng các loại dụng cụ khác nhau tuỳ thuộc váo tính cơ lý của vật liệu cần gia công và diều kiện sản xuất cụ thể. Dưới đây lần lượt giới thiệu phần vật liệu làm dao cắt gia công cơ khí theo sự phát triển và sự hoàn thiện về khả năng làm việc của chúng.
Thép Cacbon dụng cụ:
Thép cacbon dụng cụ là một loại thép có hai thành phần cơ bản chính là sắt và cacbon, trong khi các nguyên tố khác có mặt trong thép cacbon là không đáng kể. Thành phần phụ trợ trong thép cacbon là mangan (tối đa 1,65%), silic (tối đa 0,6%) và đồng (tối đa 0,6%). Lượng cacbon trong thép càng giảm thì độ dẻo của thép cacbon càng cao. Hàm lượng cacbon trong thép tăng lên cũng làm cho thép tăng độ cứng, tăng thêm độ bền nhưng cũng làm giảm tính dễ uốn và giảm tính hàn. Hàm lượng carbon trong thép tăng lên cũng kéo theo làm giảm nhiệt độ nóng chảy của thép.
- Để đạt được độ cứng, tính chịu nhiệt và chịu mài mòn, lượng C trong thép Cacbon không thể được dưới 0,7% (thường từ 0,7- 1,3%) và lượng P, S thấp (P< 0,035%, S < 0,025%)
- Độ cứng sau khi tôi và ram đạt HRC = 60 - 62.
- Sau khi đủ độ cứng đạt được khoảng HB = 107-217 nên dễ gia công cắt và gia công bằng áp lực.
- Độ thấm tôi nên thường tôi trong nước do đó dễ gây ra nứt vỡ nhất là những dụng cụ có kích thước lớn.
-Tính chịu nóng kém, độ cứng giảm nhanh khi nhiệt độ đạt 200 đội C – 300 độ C, ứng với tốc độ cắt 4 - 5 m/ph.
-Khó mài và dễ biến dạng khi nhiệt luyện do đó ít dùng để chế tạo những dụng cụ định hình, cần phải mài theo prôphin khi chế tạo
Thép hợp kim dụng cụ
Thép hợp kim dụng cụ và phạm vi ứng dụng:
Khi nấu luyện thép, nếu ta thêm vào mẻ nấu một lượng thích hợp các nguyên tố hợp kim như Crôm (Cr), Mangan (Mn), Silic (Si),
Môlypden (Mo), Wolfram (W)..., ta sẽ thu được sản phẩm của mẻ nấu là thép hợp kim. Những loại thép hợp kim dùng để chế tạo dụng cụ cắt gọt là thép hợp kim dụng cụ.
Tuỳ thuộc vào loại nguyên tố hợp kim và hàm lượng của chúng được cho vào mẻ nấu mà tính chất hợp kim có khác nhau. Ví dụ: Crôm sẽ làm tăng độ cứng và độ thấm tôi của thép; Wolfram làm tăng khả năng chịu nhiệt và chịu mòn của thép; Vanadi làm tăng độ bền của thép.
So với thép cacbon dụng cụ, thép hợp kim dụng cụ có những ưu điểm sau:
1. Độ biến dạng khi nhiệt luyện nhỏ. Vì vậy có thể chế tạo được các loại dao phức tạp như dao chuốt, bàn ren...
2. Độ bền nhiệt cao hơn thép cacbon dụng cụ, thường khoảng 350-4000 oC . Do đó có thể cắt trong phạm vi tốc độ 15-30 m/ph.
3. Dễ mài sắc và mài bóng
Cũng như thép cacbon dụng cụ khả năng chịu nhiệt của thép hợp kim dụng cụ không đáp ứng được yêu cầu cắt gọt hiện đại (cắt cao tốc), do đó phạm vi sử dụng chúng cũng bị thu hẹp. Hiện nay các loại vật liệu này chủ yếu là dúng để chế tạo các loại dao cắt với tốc độ thấp như bàn ren, ta rô, dao chuốt... ở nước ta sử dụng các mác thép hợp kim dụng cụ (theo tiêu chuẩn Liên Xô) sau: 9XC, XB..., XB5, XB12F1, X12. Những mác thép trên khi tôi ở nhiệt độ 820-830 oC , có thể đạt được độ cứng 62-64 HRC.
Thép cacbon dụng cụ là loại vật liệu được sử dụng sớm nhất vào lĩnh vực cắt gọt. Thành phần hoá học cơ bản của thép cacbon dụng cụ là Fe và C. Trong đó hàm lượng cacbon chiếm khoảng 0,6-1,5%, và hàm lượng cacbon quyết định độ cứng của thép.
Loại vật liệu này có ưu điểm lớn là độ cứng sau khi nhiệt luyện đạt cao (61-65 HRC) và dễ mài sắc, mài bóng. Nhưng cũng có nhược điểm rất cơ bản là khi nhiệt độ cắt lên tới 200-250 o C độ cứng của thép giảm rất nhanh; hơn nữa biến dạng sau khi nhiệt luyện rất đáng kể. Vì những nhược điểm cơ bản đó thép cacbon dụng cụ chỉ dùng để chế tạo các loại dao cắt ở tốc độ thấp (dưới 15m/ph) và dao có hình dáng đơn giản.
Hiện nay thép cacbon thường dùng làm đục, dũa và một số dụng cụ cắt bằng tay.
Thép cacbon dụng cụ thường dùng hiện nay gồm các dạng sau: Y7A, Y8A, Y9A, Y10A, Y12A, Y13A. Những loại này chế độ nhiệt luyện như sau:
- Tôi ở nhiệt độ 750-840 oC trong nước hoặc trong dầu rồi ram ở nhiệt độ 180-200 oC . Độ cứng bề mặt đạt 60-65 HRC, độ cứng bên trong khoảng 40 HRC.
Thép hợp kim dụng cụ là thép (với thành phần chính là sắt và cacbon) được nấu pha trộn với các nguyên tố hoá học khác (đồng, mangan, niken,...) với tổng lượng nguyên tố thêm vào nằm khoảng từ 1,0% đến 50% tổng khối lượng hỗn hợp để cải thiện chất lượng thép thành phẩm.
Tuỳ theo số lượng khác nhau của các nguyên tố và tỷ lệ của chúng trong thép mà thay đổi độ cứng, độ đàn hồi, tính dễ uốn, sức bền và khả năng chống oxy hoá của thép thành phẩm.
Các nguyên tố hợp kim như: Cr, W, Co, V có tác dụng làm tăng tính thấm tôi của thép, tăng tính chịu nóng đến 300 độ C, tương ứng với tốc độ cắt cao hơn thép cacbon khoảng 20%.
- Thép hợp kim dụng cụ nhóm I thường dùng chủ yếu để chế tạo các loại dụng cụ cắt gọt dùng để gia công gỗ.
- Thép hợp kim dụng cụ nhóm II do có lượng Crôm lớn ( 1 – 1.5 %) nên có tính thấm tôi và cắt gọt tốt hơn. Loại này chịu nhiệt khoảng 220 độ C– 300 độ C.
- Thép hợp kim dụng cụ nhóm III có độ thấm tôi cao, it thay đổi kích thước khi nhiệt luyện, nên thường chế tạo các loại dụng cụ cắt gọt có độ chính xác cao và hình dáng phức tạp: mũi doa, mũi taro, dao chuốt và các loại dụng cụ đo…
- Thép hợp kim dụng cụ nhóm IV có hàm lượng Vonfram lớn, hạt mịn nên độ cứng cao, tuy nhiên độ thấm tôi thấp dùng để chế tạo các loại dụng cụ cắt gọt cần có lưỡi cắt sắc bén. Tuổi bền cao và để gia công các loại vật liệu cứng.
Nhìn chung, thép hợp kim dụng cụ chủ yếu được dùng dùng để chế tạo các loại dụng cụ cầm tay và gia công ở tốc độ thấp.
Thép gió (thép cao tốc) và phạm vi sử dụng:
Thực chất thép gió là thép hợp kim, nhưng có hàm lượng hợp kim cao, thường ~18% Wolfram, ~4% Crom và ~1% Vanadi. Nhờ vậy cho phép cắt với tốc độ cao hơn thép dụng cụ, thường 30-80m/ph.
Thép gió nếu nhiệt luyện với chế độ hợp lý có thể đạt được độ cứng 64 HRC, độ cứng ấy không thay đổi khi nhiệt độ tăng đến 550-600 oC .
Thép gió là một loại thép dụng cụ có tính chịu nóng rất cao và độ cứng lớn, loại thép này bao gồm các mác thép hợp kim hóa cao, được dung chủ yếu để làm các dụng cụ cắt gọt. Ở đa số các quốc gia khác thép gió được gọi là "thép cắt nhanh" (thí dụ, tiếng Anh: high speed steel) vì thép này khi làm dụng cụ cắt gọt cho phép làm việc với tốc độ rất cao mà không giảm độ cứng của dụng cụ cắt gọt.
- Cacbon: 0,7-1,5%: đảm bảo đủ hoà tan vào mactenxit tạo thành cacbit với các nguyên tố tạo thành cacbit mạnh là Wolfram, Mô lip đen và đặc biệt là Vanađi.
- Wolfram, Mô lip đen khá cao: > 10%.
- Crom: Khoảng 4% (từ 3,8÷4,4%) có tác dụng làm tăng mạnh độ thấm tôi. Nhờ tổng lượng Cr+W+Mo cao (>15%) nên thép gió có khả năng tự tôi (đây là lý do khiến người ta đặt tên là thép gió), tôi thâu với tiết diện bất kỳ và có thể áp dụng tôi phân cấp.
- Vanađi: Nguyên tố tạo thành các bít rất mạnh. Mọi thép gió đều có ít nhất 1%V, khi cao hơn 2% tính chống mài mòn tăng lên, tuy nhiên không lên dùng quá 5% vì làm giảm tính mài.
- Coban: Không tạo thành các bít, nó chỉ hoàn tan vào sắt ở dạng dung dịch rắn, với hàm lượng không vượt quá 5% tính cứng nóng của thép gió tăng lên rõ rệt.
Hợp kim cứng WC và TiC
Trong tất cả các loại vật liệu laàm dụng cụ cắt thường dùng, hợp kim cứng là loại có tính cứng nóng cao hơn cả, hơn 800 độ C, tốc độ cắt có thể đạt tới hàng trăm m/min.
Thành phần chủ yếu của mọi loại hợp kim cứng là cacbit: WC (chiếm tỷ lệ cao nhất), TiC, TaC rất cứng và nhiệt độ chảy rất cao, ngoài ra còn có lượng nhỏ côban làm chất dính kết, nhờ vậy bảo đảm độ cứng, tính chống mài mòn và cứng nóng rất cao, hơn nữa đây là bản chất tự nhiên không phải qua nhiệt luyện.
Hiệu quả sử dụng hợp kim cứng trong cắt gọt cao hơn hẳn thép gió nhưng không thể làm mất vị trí của thép gió là do những nhược điểm sau:
- Không tạo hình phức tạp được vì dùng cách ép bột chỉ tạo được các mảnh nhỏ đơn giản và sau đó cũng không thể gia công định hình được vì quá cứng, do vậy hợp kim cứng thường chỉ dùng làm dao đơn giản một lưỡi cắt (hầu hết các dao một lưỡi cắt hiện nay bằng hợp kim cứng).
- Tính giòn tương đối cao, dễ gãy, vỡ, mẻ dưới tải trọng va đập.
- Tính dẫn nhiệt kém: ~ 50% của thép.
Hợp kim cứng 3 carbit được tạo bằng cách trộn carbit Wolfram, bột carbit Titan và bột carbit Tantan với bột Koban đem thiêu kết.
Ký hiệu công thức: (BC + TiC + TaC) + K = TTK
Hợp kim cứng là loại vật liệu chế tạo dao được sử dụng rộng rãi nhất trên thế giới hiện nay. Vì chúng có nhiều ưu điểm cơ bản mà ba loại vật liệu trước nó không thể có. Những ưu điểm là:
1. Độ cứng cao (62 - 65 HRC hoặc cao hơn) và độ cứng đó không giảm mấy trong điều kiện cắt cao tốc.
2. Khả năng chịu bền cao, do đó tuổi bền cao.
Tuy vậy HKC cũng có nhược điểm lớn là dòn, khả năng chịu uốn và Chịu va đập kém.
Trong đó nhóm BK có độ dẻo tốt hơn thường dùng để gia công gang, nhóm TK thường dùng trong gia công thép.
Các loại hợp kim cứng đều đã được tiêu chuẩn hoá và cho trong các sổ tay cắt gọt.
Cách giúp cho dao bền hơn khi cắt gọt
1.Tăng độ cứng
1.Độ cứng bề mặt cao của lớp phủ là một trong những lựa chọn tốt nhất để tăng tuổi thọ dụng cụ. Thông thường, khi vật liệu hay bề mặt càng cứng hơn, thì tuổi thọ dụng cụ sẽ càng tăng lên. Lớp phủ TiCN ( Titanium Carbo – Nitride) có một độ cứng bề mặt cao hơn lớp phủ TiN ( Titanium Nitride ). Do có nhiều carbon hơn, nên lớp phủ TiCN có độ cứng cao hơn 33% với khoảng độ cứng Vickers từ 3000 đến 4000, phụ thuộc vào các nhà sản xuất lớp phủ. Với độ cứng bề mặt khoảng 9000 Vickers của lớp phủ kim cương CVD, đã giúp cho tuổi thọ của dụng cụ tăng hơn 10 đến 20 lần nếu so sánh với lớp phủ PVD. Lớp phủ kim cương CVD này chính là lựa chọn tuyệt vời cho gia công các vật liệu kim loại màu ( ko chứa sắt ) bởi độ cứng cao của nó và khả năng có thể chạy với tốc độ cắt cao hơn 2 đến 3 lần so với dao cụ không phủ
2.Tăng khả năng chịu ăn mòn
Đây là khả năng của lớp phủ để chống lại sự mài mòn. Mặc dù vật liệu phôi không cứng, nhưng các nguyên tố cấu thành phôi đó và quá trình gia công có thể giúp vào gây ra hỏng lưỡi cắt của dao cụ hoặc gây ra lẹo dao.
3.tăng độ bôi trơn bề mặt
Hệ số ma sát cao hơn có thể gây ra nhiệt độ ở vùng cắt cao, dẫn đến tuổi thọ dao cụ bị giảm hoặc lớp phủ bị hư hại, bong ra. Tuy nhiên, với hệ số ma sát thấp có thể gia tăng tuổi thọ dụng cụ cắt đáng kể. Nhiệt độ cắt có thể được giảm nếu bề mặt đó nhẵn bóng trơn tru hơn. Bề mặt trơn đó sẽ giúp cho phoi chip thoát ra được dễ dàng hơn, nhiệt độ cắt giảm xuống đáng kể. Bề mặt càng có tính trơn tốt thì càng cho tốc độ cắt cao hơn nếu so sánh với không phủ. Nó giúp tránh cho chi tiết gia công bị xước.
1. 4. Tăng nhiệt độ oxi hóa
Đây là một điểm quan trọng cần lưu ý vì có thể gây ra quá trình gia công bị sự cố hư hỏng. Nhiệt độ oxi hóa cao hơn sẽ giúp cho hiệu quả cao hơn trong các qua trình gia công cho ra nhiệt độ cao. Mặc dù lớp phủ TiAlN ( Titanium Aluminum Nitride ) có thể không cứng như lớp phủ TiCN ở nhiệt độ phòng, nhưng nó đã chứng tỏ hiệu quả tốt hơn trong các ứng dụng gia công với nhiệt độ ra cao. Lớp phủ này có thể giữ được độ cứng vẫn tốt ở nhiệt độ cao do có lớp phủ nhôm oxit – ở giữa dụng cụ cắt và phoi chip. Lớp phủ này giúp tải nhiệt thoát tốt hơn từ bề mặt dao cụ vào phoi chip hoặc các bộ phận khác. Các dao cụ hợp kim cứng thường thường chạy với tốc độ cao hơn nếu so sánh với thép gió. Do đó, lớp phủ TiALN là một lựa chọn tuyệt vời cho các dao cụ hợp kim Solid carbide. Các mũi khoan, phay thường được phủ TiAlN bằng phương pháp PVD.
5.Chống lẹo dao.
Để chống lại việc phần nhỏ vật liệu bị tôi cứng bám vào mặt trước của dao ( lẹo dao ), bằng cách khiến cho hoạt động hóa học giữa lưỡi dao cắt và vật liệu cắt giảm bớt đi. BUE ( hiện tượng lẹo dao ) rất phổ biến trong gia công kim loại màu như nhôm, đồng. BUE ( lẹo dao ) có thể dẫn đến phoi chip biến dạng lưỡi cắt. Một khi các vật liệu cắt này bám tụ vào lưỡi cắt, nó cứ thế bám dính tiếp. Ví dụ trong trường hợp gia công nhôm bằng taro nén, nhôm bị tích tụ sẽ làm cho lỗ ren bị càng lúc càng to hơn. Đến cuối cùng, đường kính vòng chia sẽ bị to ra khiến chi tiết bị sai lệch kích thước, hỏng nguyên công gia công. Lớp phủ mà có khả năng chống lẹo dao sẽ giúp ích tại những nơi mà chất lượng nước làm mát còn thấp hoặc có vấn đề về nồng độ nước làm mát.
Các lớp phủ thông dụng :
• Titanium Nitride (TiN)
Phủ bằng phương pháp PVD, giúp gia tăng độ cứng và có nhiệt độ ô xi hóa cao hơn. Lớp phủ này phát huy rất hiệu quả với các dao cụ HSS thép gió khi cắt hay tạo hình khác.
• `Lớp phủ có gia tăng thêm hàm lượng Carbon, do đó làm tăng độ cứng và độ trơn bề mặt hơn. Lớp phủ này rất lý tưởng cho các dao cụ cắt gọt HSS thép gió.
• Titanium Aluminum Nitride ( TiAlN hoặc AlTiN )
Với một lớp phủ của nhôm ô xít trên bề mặt giúp cho tuổi thọ dao cụ cao hơn trong các ứng dụng gia công nhiệt độ cao. Lớp phủ này là lựa chọn hàng đầu cho các dao cụ hợp kim cứng Solid carbide, khi có rất ít hoặc không có nước làm mát. Lớp phủ AlTiN giúp cho bề mặt cứng hơn lớp phủ TiAlN, cùng với tỷ lệ phần trăm của Nhôm và Titanium. Đây cũng là một lựa chọn tương tự trên thế giới trong gia công HSM ( High speed machining )
• Chrominum Nitride ( CrN)
Khả năng chống lẹo của lớp phủ này giúp nó được lựa chọn trong những gia công hay xảy ra hiện tượng lẹo dao. Thép gió hay hợp kim cứng cũng hay sử dụng lớp phủ này, lớp phủ này không màu.
• Phủ kim cương (CBN)
Quá trình phủ CVD đưa ra chất lượng gia công tốt nhất trong các kim loại màu. Nó lý tưởng cho cắt graphite, MMC ( Composit kiểu kết cấu ma trận kim loại ), các vật liệu silic nhôm và trong các vật liệu mài khác. ( Chú ý : Lớp phủ kim cương không nên dùng khi gia công thép. Càng nhiều nhiệt được phát ra khi cắt thép, có thể gây ra phản ứng hóa học làm phá vỡ sự liên kết của lớp phủ này với lưỡi cắt dao cụ ).Các lớp phủ cho phay thô, tạo ren và khoan đều khác nhau và tùy theo các ứng dụng mà được sử dụng. Hiện nay cũng có các lớp phủ đa lớp mà được phủ trên lớp tiếp theo thay vì dùng chất nền dao cụ, có thể gia tăng hơn tuổi thọ dao cụ.
Sử dụng hiệu quả các lớp phủ:
Một lớp phủ được sử dụng hiệu quả có thể được phụ thuộc vào nhiều yếu tố, nhưng thường thường chỉ một hoặc một ít lựa chọn có thể cho mỗi ứng dụng. Lựa chọn lớp phủ đúng đắn với các đặc tính của nó sẽ giúp cho sự thành công của quá trình gia công sản xuất. Các yếu tố như độ sâu cắt, tốc độ và nước làm mát đều có tác động ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt gia công.
Một trong những cách tốt nhất để xác định chọn lớp phủ là qua thử nghiệm và có thể qua các sự cố, bởi vì sẽ có rất nhiều biến số ảnh hưởng tới khi gia công một vât liệu. Các nhà sản xuất phủ thường xuyên làm việc liên tục với các bề mặt gia công khác và mới để tìm cách chống lại nhiệt độ, ma sát và mài mòn. Bạn cũng nên luôn liên hệ với các nhà sản xuất lớp phủ để cập nhập được những thông tin mới nhất cũng như lớp phủ tốt nhất phù hợp với yêu cầu gia công của bạn.
Phần thân dao.
Quá trình cắt gọt phần thân dao chịu tác dụng của các lực cơ học, sự biến thiên thân dao ảnh hưởng đến góc độ đầu dao do đó thân dao có các yêu cầu sao:
Thân dao bị lực cắt gây uốn, xoắn, nén… chủ yếu là do uốn do đó thân dao phải có khả năng chịu uốn .
Thân dao khi gá lên bàn dao sẽ chịu lực kẹp nhất định nên thân dao phải có độ cứng bề mặt cao để hạn chế sự biến dạng do lực kẹp.
Do vậy người ta thường chọn vật liệu phù hợp với điều kiện kỹ thuật sau:
Khi bề mặt có yêu cầu kĩ thuật không cao, sử dụng loại thép:CT51, CT61, C35
Khi bề mặt có yêu cầu kĩ thuật bình thường, sử dụng các loại thép C40, C45
Bề mặt có yêu cầu chính xác, tính bền chi tiết cao, sử dụng các loại thép:35Cr, 40Cr
Khi người ta làm dao sẽ chọn vật liệu thân dao phù hợp, đảm bảo yêu cầu kĩ thuật luôn. Và sẽ không dùng các phương pháp tăng độ cứng cho thân dao cả.
Phần lưỡi cắt
Là phần vật liệu trược tiếp cắt gọt ra phoi nên ảnh hưởng trực tiếp đến năng suất và chất lượng bề mặt gia công vì vậy vật liệu làm phần cắt gọt có các yêu cầu sau đây:
Độ cứng: muốn cắt được vật liệu dao phải có độ cứng cao hơn vật liệu gia công, thông thường kim loại gia công có độ cứng(200-240)HB, do đó vật liệu cắt trung bình lớn hơn 60HRC.
Độ bề: Trong khi cắt dụng cụ cắt thường bị chịu nhiều lực, xung lực lớn nên cần có độ bề cao.
Tính chịu cứng nóng: vật liệu trong quá trình gia công sẽ bị nung nóng, khiến vật liệu giảm độ cứng đi, do vậy vật liệu lưỡi dao phải có tính chịu cứng nóng tốt.
Tính mai mòn: Khi vật liệu dao đủ độ bền cơ học thì dạng hỏng chủ yếu là mài mòn. Khi độ cứng cao thì tính chịu mài mòn của dao càng tốt.