Cách lựa chọn insert cho vật liệu thép khi gia công tiện

Trong gia công cơ khí, thép là vật liệu phổ biến và thường xuyên xuất hiện trong CNC, đây là vật liệu có khác biệt lớn về độ cứng, thành phần hợp kim, khả năng thoát phoi và tính gia công. Vì vậy, lựa chọn insert cho vật liệu thép nên xem xét về nguyên công, điều kiện gá đặt và thông số cắt.

Với kinh nghiệp cung cấp insert gia công CNC hơn 10 năm nay, CNC Ánh Kim sẽ giúp quý khách hàng xác định rõ vật liệu và điều kiện gia công trước khi lựa chọn insert. Hãy tham khảo bài viết ngay sau đây để có thêm những góc nhìn mới về ngành cơ khí.

Lựa chọn insert cho vật liệu thép

Thép là tên gọi chung nhưng đây không phải vật liệu có đặc tính hoàn toàn giống nhau. Trong thực tế sản xuất còn có: thép carbon thấp, thép cacbon trung bình, thép hợp kim, thép đã tôi hoặc thép có độ cứng cao…Vì vậy khi lựa chọn insert cho vật liệu thép để gia công tiện cần xác định đúng vật liệu.

Cách lựa chọn insert cho vật liệu thép

Một số yếu tố cần xác định trước khi lựa chọn insert cho vật liệu thép

• Mác thép và độ cứng của vật liệu
• Tiện ngoài, tiện trọng, tiện mặt đầu hay tiện rãnh
• Gia công thô, bán tinh hay tinh
• Điều kiện gia công liên tục hay gián đoạn
• Độ cứng vững của máy, phôi và hệ thống gá dao
• Yêu cầu về độ nhám và độ chính xác bề mặt
• Có sử dụng dung dịch làm mát hay gia công thô

Trong hệ thống phân nhóm vật liệu gia công phổ biến của ngành dao cụ, thép thường được xếp vào nhóm ISO P. Tuy nhiên, nhóm P vẫn tồn tại nhiều mức điều kiện cắt khác nhau. Việc chỉ nhìn ký hiện là chưa đủ để quyết định mã insert.

Người vận hành cần kết hợp thêm grade, chip breaker, hình dạng insert và điều kiện thực tế của máy để lựa chọn phù hợp.

Lựa chọn insert cho tiện thô và tiện tinh

Cùng một loại thép nhưng insert dùng cho tiện thô và tiện tinh có thể rất khác nhau:

Insert dùng cho tiện thô

Thiện thô có mục tiêu chính là bóc lượng dư và tăng năng suất gia công. Quá trình này thường tạo lực cắt lớn hơn nên insert cần có độ bề cạnh cắt tốt. Khi lựa chọn insert cho vật liệu thép gia công tiện thô, nên ưu tiên:

• Insert có góc mũi đủ lớn
• Grade có độ dai tốt
• Chipbreaker dành cho lượng chạy dao và chiều sâu cắt lớn
• Lưỡi cắt có khả năng chịu va đập và tải cắt cao
• Hình dạng insert có nhiều cạnh cắt nếu điều kiện cho phép.

Các hình dạng như CNMG, WNMG hoặc TNMG được sử dụng khá phổ biến trong nhiều nguyên công tiện thép nhờ độ bề góc cắt tốt và khả năng đáp ứng nhiều điều kiện gia công.

Insert dùng cho tiện tinh

Gia công tinh ưu tiên độ chính xác kích thước và chất lượng bề mặt hơn khả năng bóc vật liệu. Insert tiện thường cần cạnh cắt sắc hơn, chipbreaker phù hợp với lượng chạy dao nhỏ và bán kính mũi dao được lựa chọn theo độ nhám yêu cầu.

Một bán kính mũi lớn cải thiện chất lượng bề mặt trong điều kiện hệ thống đủ cứng vững. Tuy nhiên, nếu máy hoặc phôi dễ rung, bán kính mũi quá lớn có thể làm tăng lực hướng kính và gây rung động. Trong nhiều trường hợp, insert Wiper có thể giúp cải thiện bề mặt hoặc tăng lượng chạy dao mà vẫn duy trì độ nhám tốt.

Kết quả sau khi kiểm tra mảnh dao tiện

Thông số cắt phù hợp khi tiện thép bằng insert

Ngay cả khi đã lựa chọn insert cho vật liệu thép đúng grade và đúng hình học, tuổi thọ dao vẫn có thể giảm nhanh nếu thông số cắt không phù hợp. Ba thông số quan trọng nhất gồm tốc độ cắt, lượng chạy dao và chiều sâu cắt.

Tốc độ cắt

Tốc độ cắt ảnh hưởng trực tiếp đến nhiệt độ tại vùng tiếp xúc giữa insert và phôi. Nếu tốc độ quá cao, insert có thể xuất hiện mòn mặt sau, mòn miệng hố hoặc suy giảm lớp phủ nhanh hơn. Ngược lại tốc độ quá thấp cũng không phải lúc nào cũng tốt vì có thể làm tăng hiện tượng lẹo dao, đặc biệt khi gia cong các loại thép có độ dẻo cao.

mỗi grade insert đều có vùng tốc độ cắt khuyến nghị riêng. Vì vậy nên ưu tiên thông số do nhà sản xuất insert cung cấp, sau đó điều chỉnh dựa trên tình trạng thực tế của máy và phôi.

Lượng chạy dao

Lượng chạy dao ảnh hưởng đến chiều dày phoi và khả năng làm việc của chipbreaker. Nếu lượng chạy dao quá nhỏ so với vùng làm việc của chipbreaker, phoi có thể không được bẻ hiệu quả. Nếu quá lớn, tải lên cạnh cắt tăng nhanh và có thể gây mẻ insert.

Khi gia công tinh, lượng chạy dao thường thấp hơn so với gia công thô. Tuy nhiên cần đảm bảo mức chạy dao vẫn phù hợp với bán kính mũi insert và chipbreaker đang sử dụng.

Chiều sâu cắt

Chiều sâu cắt nằm trong vùng làm việc hiệu quả của insert. Khi tiện thô, chiều sâu cắt lớp giúp tăng khả năng bóc lượng dư nhưng đồng thời làm tăng lực cắt. Với gia công tinh, chiều sâu cắt thường nhỏ hơn để kiểm soát kích thước bề mặt.

Một lỗi khá phổ biến là sử dụng insert thiết kế cho tiện thô nhưng lại cắt với chiều sâu rất nhỏ, khiến chipbreaker hoạt động không đúng điều kiện thiết kế.

Lựa chọn insert cho vật liệu thép khi gia công CNC

Tham khảo thông số theo điều kiện thực tế

Không nên áp dụng một bộ thông số duy nhất cho mọi loại thép. Ví dụ cùng một insert carbide phủ dùng cho thép nhưng khi chuyển từ thép carbon mềm sang thép hợp kim có độ cứng cao hơn, tốc độ cắt có thể cần giảm xuống. Tương tự, khi chuyển từ tiện liên tục sang tiện gián đoạn, cần ưu tiên độ ổn định và độ dai của cạnh cắt hơn việc chạy tốc độ quá cao.

Trong quá trình chạy thử, người vận hành nên theo dõi thêm:

• Màu sắc và hình dạng phoi
• Tiếng cắt
• Mức độ rung
• Tình trạng mòn của insert
• Độ nhám bề mặt
• Nhiệt tại vùng gia công
• Sai số kích thước sau một lượng chi tiết nhất định

Những dấu hiệu này giúp điều chỉnh thông số cắt thực tế hiệu quả hơn so với chỉ dựa vào lý thuyết.