Bạn đang gặp phải hiện tượng mài mòn dao tiện trong quá trình gia công và muốn tìm cách khắc phục hiệu quả? Mài mòn dao tiện là một vấn đề phổ biến, ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm và hiệu suất làm việc. Trong bài viết này, Adobus sẽ tìm hiểu về các hiện tượng mài mòn dao tiện thường gặp và cách khắc phục, giúp bạn tối ưu hóa quy trình gia công và kéo dài tuổi thọ của dụng cụ cắt.
Nguyên nhân và cơ chế của hiện tượng mài mòn dao tiện
Hiện tượng mài mòn dao tiện (như dao tiện, dao phay, khoan,…) là một quá trình phức tạp do tác động kết hợp của ứng suất cơ học và nhiệt độ cao tại vùng tiếp xúc giữa dao cắt, phoi, và chi tiết gia công. Hiện tượng này có thể làm biến dạng hình dạng và thông số hình học của dụng cụ cắt, ảnh hưởng xấu đến quá trình gia công và bề mặt phôi.
Theo Shaw, mài mòn dụng cụ cắt thường xuất phát từ các cơ chế chính như chảy dính, cào xước, oxy hóa, và khuếch tán. Các cơ chế này có thể xảy ra đồng thời, nhưng tùy thuộc vào điều kiện gia công mà một cơ chế nào đó có thể chiếm ưu thế hơn.
Loffer cho rằng nhiệt độ cắt, hoặc vận tốc cắt, là yếu tố chính ảnh hưởng đến quá trình mài mòn. Ở tốc độ cắt thấp và trung bình, mài mòn do dính và cào xước chiếm ưu thế. Khi tốc độ cắt tăng cao, mài mòn chủ yếu do oxy hóa và khuếch tán.
- Mài mòn do cào xước: Mài mòn do cào xước xảy ra khi cắt ở tốc độ và nhiệt độ thấp. Trong quá trình này, các hạt cứng trong vật liệu gia công và phoi cào vào bề mặt dao cắt, gây ra các vết xước. Mức độ mài mòn tăng lên khi độ cứng của các bề mặt tiếp xúc cao hơn.
- Mài mòn do chảy dính: Mài mòn do chảy dính xảy ra khi vật liệu gia công và dụng cụ cắt dính vào nhau dưới áp lực lớn. Vật liệu của dụng cụ cắt bị biến dạng và dính vào phoi hoặc chi tiết gia công, gây ra mòn. Kích thước các phần tử dính phụ thuộc vào vật liệu gia công, điều kiện cắt, và chất liệu dao.
- Mài mòn do oxy hóa: Mài mòn do oxy hóa xảy ra khi bề mặt dụng cụ cắt bị oxy hóa ở nhiệt độ cao. Các lớp oxy hóa này dễ bong ra, gây ra mài mòn, nhưng đồng thời cũng có thể ngăn chặn sự dính.
- Mài mòn do khuếch tán: Mài mòn do khuếch tán xảy ra khi có sự tương đồng hóa học giữa vật liệu gia công và dụng cụ cắt. Nhiệt độ cao làm tăng quá trình khuếch tán, khiến các phần tử vật liệu dụng cụ di chuyển vào phoi, dẫn đến mài mòn dao.
- Mài mòn do nhiệt: Mài mòn do nhiệt xảy ra khi lưỡi cắt bị quá nhiệt, thường do thể tích vật liệu nhỏ tại lưỡi cắt không đủ để tản nhiệt. Điều này có thể làm hỏng lưỡi cắt, và cần sử dụng chất làm mát để giảm thiểu hiện tượng này.
- Mài mòn do lớp phủ bay hơi: Với các dụng cụ cắt gọt có lớp phủ, hai cơ chế mài mòn chính là nứt vỡ lớp phủ và mòn vật liệu nền. Nhiệt độ cao làm giảm độ cứng của lớp phủ, gây nứt vỡ và khiến vật liệu nền lộ ra, làm giảm khả năng cắt gọt của dụng cụ.
Các dạng mài mòn của dụng cụ cắt gọt kim loại
Trong quá trình gia công cắt gọt, các dụng cụ cắt như chip tiện, dao tiện, dao phay ngón, dao phay mặt,… thường bị mài mòn theo nhiều dạng khác nhau do các điều kiện làm việc tác động lên chúng. Các hiện tượng mài mòn dao tiện phổ biến gồm:
- Mài mòn theo mặt sau (a)
- Mài mòn theo mặt trước (b)
- Mài mòn đồng thời cả mặt trước và mặt sau (c)
- Mòn tù lưỡi cắt (d)
Mài mòn theo mặt sau
Mài mòn theo mặt sau xảy ra khi một lớp vật liệu của dụng cụ bị tách ra khỏi mặt sau trong quá trình gia công. Điều này thường xảy ra khi cắt các vật liệu dẻo với độ sâu cắt nhỏ (a < 0,1 mm) hoặc khi gia công các vật liệu giòn như gang. Mức độ mòn này được đo bằng chiều cao mòn theo mặt sau từ lưỡi cắt đến điểm mòn sâu nhất.
Mài mòn theo mặt trước
Mài mòn theo mặt trước xảy ra khi phoi trượt trên mặt trước của dao, tạo ra một vết mòn hình lưỡi liềm do áp lực của phoi. Vết lõm này thường xuất hiện dọc theo lưỡi cắt và được đánh giá dựa trên chiều rộng, chiều sâu và khoảng cách từ lưỡi cắt đến vết lõm. Mài mòn theo mặt trước thường gặp khi gia công các vật liệu dẻo với độ sâu cắt lớn (a > 0,6 mm), nơi nhiệt độ cắt trên mặt trước cao hơn mặt sau.
Mài mòn đồng thời cả mặt trước và mặt sau
Khi mài mòn xảy ra đồng thời trên cả mặt trước và mặt sau, lưỡi cắt của dụng cụ sẽ bị mài mòn đáng kể, làm giảm độ sắc bén và sức bền của lưỡi cắt. Dạng mài mòn này thường xảy ra khi gia công các vật liệu dẻo với độ sâu cắt trung bình (a = 0,1 ÷ 0,5 mm).
Mòn tù lưỡi cắt
Mòn tù lưỡi cắt xảy ra dọc theo lưỡi cắt, tạo thành một cung tròn với bán kính đo được trên tiết diện vuông góc với lưỡi cắt. Dạng mòn này thường gặp khi gia công các vật liệu có khả năng dẫn nhiệt kém, đặc biệt là vật liệu dẻo, do nhiệt độ tập trung cao ở mũi dao làm dao bị cùn nhanh chóng.
Tuổi bền của dụng cụ cắt gọt kim loại
Tuổi bền của dụng cụ cắt là khoảng thời gian mà dụng cụ có thể làm việc hiệu quả từ khi bắt đầu sử dụng đến khi đạt mức mài mòn cho phép, thường đo theo độ mòn trên mặt sau và phụ thuộc vào quy trình gia công là thô hay tinh.
Tuổi bền ảnh hưởng trực tiếp đến năng suất và chi phí gia công, chịu tác động bởi nhiều yếu tố như yêu cầu kỹ thuật, vật liệu cắt, và chế độ cắt. Để xác định tuổi bền, thường tiến hành thí nghiệm để tìm mối quan hệ giữa mức mòn và thời gian sử dụng trong điều kiện cắt cụ thể.
Những yếu tố chính ảnh hưởng đến tuổi bền dụng cụ bao gồm:
- Sự thay đổi độ cứng, cấu trúc vi mô và thành phần hóa học của phôi gia công.
- Cơ tính vật liệu của dụng cụ, thông số hình học và kỹ thuật mài.
- Sự ổn định của hệ thống máy móc và quy trình công nghệ.
- Chế độ cắt, đặc biệt là vận tốc cắt và lượng chạy dao.
Hiểu rõ hiện tượng mài mòn dao tiện và áp dụng các biện pháp khắc phục phù hợp không chỉ giúp nâng cao chất lượng gia công mà còn tiết kiệm chi phí sản xuất. Bằng cách kiểm soát tốt các yếu tố gây mài mòn, bạn có thể tối ưu hóa hiệu suất làm việc của dao tiện, đảm bảo quy trình gia công diễn ra trơn tru và hiệu quả.
