13/09/2011
1
NGUYÊN LÝ
GIA CÔNG VẬT LIỆU
Nguyên lý và Dụng cụ gia công
Hà nội, 2011
BÀI GIẢNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN CƠ KHÍ
Bộ môn: Gia công vật liệu & Dụng cụ công nghiệp
-1-
Giới thiệu chung
Tên giảng viên: TS. Nguyễn Tiến Đông
Email: nguyentiendong@gmail.com
dongnt-fme@mail.hut.edu.vn
Bộ môn: Gia công vật liệu & Dụng cụ công nghiệp
Material Cutting & Industrial Instruments
Tel: 043.869.2007 / 093.692.4111
Đc: C1 – 226 Đại học Bách khoa Hà nội
TS. Nguyễn Tiến Đông – Bm Gia công vật liệu & Dụng cụ công nghiệp - Viện Cơ khí –Đại học Bách khoa Hà nội
-2-
TS. Nguyễn Tiến Đông – Bm Gia công vật liệu & Dụng cụ công nghiệp - Viện Cơ khí –Đại học Bách khoa Hà nội
Bắc Ninh tỉnh, Từ Sơn huyện
Nguyên Hồng phố
-3-
Quá trình đào tạo
1994-1997: Trường PTTH Trần Phú – Hà nội
1997-2002: Khoa Cơ khí – Đại học Bách khoa HN
Ngành Công nghệ chế tạo máy
2002-2004: Thạc sỹ – Bm GCVL&DCCN – ĐHBK
Ngành Máy và Dụng cụ cắt
2004-2009: Tiến sỹ – Đại học Nagaoka - Nhật bản
Ngành Vật liệu tiên tiến
TS. Nguyễn Tiến Đông – Bm Gia công vật liệu & Dụng cụ công nghiệp - Viện Cơ khí –Đại học Bách khoa Hà nội
-4-
Yêu cầu trong quá trình học
LAM VIÊC NHOM
Săp xêp
tô chức
lớp thanh
cac nhom
lam viêc
TS. Nguyễn Tiến Đông – Bm Gia công vật liệu & Dụng cụ công nghiệp - Viện Cơ khí –Đại học Bách khoa Hà nội
-5-
Yêu cầu trong quá trình học
ĐOC HIÊU
Đoc hiêu
tai liêu
chuyên nganh
tiêng Anh
TS. Nguyễn Tiến Đông – Bm Gia công vật liệu & Dụng cụ công nghiệp - Viện Cơ khí –Đại học Bách khoa Hà nội
-6-
Yêu cầu trong quá trình học
ĐOC HIÊU
http://www.mediafire.com/file/36o6d13oncqqz18
TS. Nguyễn Tiến Đông – Bm Gia công vật liệu & Dụng cụ công nghiệp - Viện Cơ khí –Đại học Bách khoa Hà nội
-7-
Yêu cầu trong quá trình học
THUYÊT TRINH
Xây dựng bai
thuyêt trinh
va thực hiên
viêc thuyêt
trinh
TS. Nguyễn Tiến Đông – Bm Gia công vật liệu & Dụng cụ công nghiệp - Viện Cơ khí –Đại học Bách khoa Hà nội
-8-
Yêu cầu trong quá trình học
THAO LUÂN
Tăng cường
viêc thao
luân theo
nhom va giữa
cac nhom
TS. Nguyễn Tiến Đông – Bm Gia công vật liệu & Dụng cụ công nghiệp - Viện Cơ khí –Đại học Bách khoa Hà nội
-9-
13/09/2011
2
Đánh giá kết quả học
40% + 60%
Chuyên cần Thí nghiệm Giữa kỳ Cuối kỳ
TS. Nguyễn Tiến Đông – Bm Gia công vật liệu & Dụng cụ công nghiệp - Viện Cơ khí –Đại học Bách khoa Hà nội
-10-
Giới thiệu môn học
TS. Nguyễn Tiến Đông – Bm Gia công vật liệu & Dụng cụ công nghiệp - Viện Cơ khí –Đại học Bách khoa Hà nội
-11-
Giới thiệu tổng quan môn học
Q: Làm sao chế tạo?
TS. Nguyễn Tiến Đông – Bm Gia công vật liệu & Dụng cụ công nghiệp - Viện Cơ khí –Đại học Bách khoa Hà nội
-12-
Gia công vật liệu
Chồn tạo
hình từ tiết
diện nhỏ
Vuốt tạo
hình từ tiết
diện lớn
2, Chồn hoặc vuốt
(biến dạng tạo hình)
1, Đúc tạo phôi
ban đầu
3, Tiện (bóc tách vật liệu) 4, Hàn (nối vật liệu)
Giới thiệu tổng quan môn học
TS. Nguyễn Tiến Đông – Bm Gia công vật liệu & Dụng cụ công nghiệp - Viện Cơ khí –Đại học Bách khoa Hà nội
-13-
Phương pháp chế tạo
Tạo hình chi tiết bằng cách hớt đi các
lớp vật liệu không cần thiết để tạo ra
hình dạng chi tiết mới
TS. Nguyễn Tiến Đông – Bm Gia công vật liệu & Dụng cụ công nghiệp - Viện Cơ khí –Đại học Bách khoa Hà nội
-14-
Máy tiện
Một số máy gia công cắt gọt
TS. Nguyễn Tiến Đông – Bm Gia công vật liệu & Dụng cụ công nghiệp - Viện Cơ khí –Đại học Bách khoa Hà nội
-15-
Máy doa
Một số máy gia công cắt gọt
TS. Nguyễn Tiến Đông – Bm Gia công vật liệu & Dụng cụ công nghiệp - Viện Cơ khí –Đại học Bách khoa Hà nội
-16-
Máy bào
Một số máy gia công cắt gọt
TS. Nguyễn Tiến Đông – Bm Gia công vật liệu & Dụng cụ công nghiệp - Viện Cơ khí –Đại học Bách khoa Hà nội
-17-
Máy Khoan
Một số máy gia công cắt gọt
TS. Nguyễn Tiến Đông – Bm Gia công vật liệu & Dụng cụ công nghiệp - Viện Cơ khí –Đại học Bách khoa Hà nội
-18-
13/09/2011
3
Phay nằm
Một số máy gia công cắt gọt
TS. Nguyễn Tiến Đông – Bm Gia công vật liệu & Dụng cụ công nghiệp - Viện Cơ khí –Đại học Bách khoa Hà nội
-19-
Phay đứng
Một số máy gia công cắt gọt
TS. Nguyễn Tiến Đông – Bm Gia công vật liệu & Dụng cụ công nghiệp - Viện Cơ khí –Đại học Bách khoa Hà nội
-20-
Nghiên cứu quá trình gia công chi tiết
bằng phương pháp cắt gọt (hớt đi lớp
vật liệu không cần thiết) sử dụng các
dụng cụ cắt (ện, phay, khoan…)
Đối tượng nghiên cứu
TS. Nguyễn Tiến Đông – Bm Gia công vật liệu & Dụng cụ công nghiệp - Viện Cơ khí –Đại học Bách khoa Hà nội
-21-
Tiện
Taro Khoan
Mục đích nghiên cứu
Độ chính xác gia công
TS. Nguyễn Tiến Đông – Bm Gia công vật liệu & Dụng cụ công nghiệp - Viện Cơ khí –Đại học Bách khoa Hà nội
-22-
Công nghệ nano - nanotechnology
Mục đích nghiên cứu
Độ chính xác gia công
TS. Nguyễn Tiến Đông – Bm Gia công vật liệu & Dụng cụ công nghiệp - Viện Cơ khí –Đại học Bách khoa Hà nội
-23-
Mục đích nghiên cứu
Năng suất Sức khoẻ
Môi trường
TS. Nguyễn Tiến Đông – Bm Gia công vật liệu & Dụng cụ công nghiệp - Viện Cơ khí –Đại học Bách khoa Hà nội
-24-
Nội dung nghiên cứu
?
?
?
Vật liệu làm
dụng cụ cắt
Thông số hình
học phần cắt
Các yếu tố
chế độ cắt
Thông số hình
học lớp cắt
Cơ chế tạo phoi
Cá
c
dạ
ng phoi
Các dạng phoi
Hiệ
n
tượ
ng
lẹ
Hiện tượng lẹo dao
Nhiệ
t
cắ
t
Nhiệt cắt
Lự
c
cắ
t
Lực cắt
Hiện tượng mài
mòn và tuổi bền
Hệ số
co
rú
t phoi
Hệ số co rút phoi
Trạng thái cơ lý lớp
bề mặt gia công
TS. Nguyễn Tiến Đông – Bm Gia công vật liệu & Dụng cụ công nghiệp - Viện Cơ khí –Đại học Bách khoa Hà nội
-25-
TÀI LIỆU THAM KHẢO
TS. Nguyễn Tiến Đông – Bm Gia công vật liệu & Dụng cụ công nghiệp - Viện Cơ khí –Đại học Bách khoa Hà nội
-26-
TÀI LIỆU THAM KHẢO
TS. Nguyễn Tiến Đông – Bm Gia công vật liệu & Dụng cụ công nghiệp - Viện Cơ khí –Đại học Bách khoa Hà nội
-27-
13/09/2011
4
TÀI LIỆU THAM KHẢO
TS. Nguyễn Tiến Đông – Bm Gia công vật liệu & Dụng cụ công nghiệp - Viện Cơ khí –Đại học Bách khoa Hà nội
-28-
TÀI LIỆU THAM KHẢO
TS. Nguyễn Tiến Đông – Bm Gia công vật liệu & Dụng cụ công nghiệp - Viện Cơ khí –Đại học Bách khoa Hà nội
-29-
CHƯƠNG 1
VẬT LIỆU DỤNG CỤ CẮT
1.1 Những đặc nh cơ bản của vật liệu làm dụng cụ cắt
1.2 Các loại vật liệu làm dụng cụ cắt
(Thép cacbon dụng cụ, thép hợp kim dụng cụ, thép gió,
hợp kim cứng, vật liệu gốm sứ, kim cương nhân tạo,
Elbo, vật liệu tổng hợp…)
-30-
TS. Nguyễn Tiến Đông – Bm Gia công vật liệu & Dụng cụ công nghiệp - Viện Cơ khí –Đại học Bách khoa Hà nội
Các yêu cầu của vật liệu DCC
1. Độ cứng – Hardness
• Khả năng chống lại sự xâm nhập vào bề mặt vật liệu.
• Độ cứng càng cao:
- Chống biến dạng dẻo lớn, dễ gẫy vỡ.
- Chịu mài mòn tốt hơn.
increasing hardness
most
plastics
brasses
Al alloys
easy to machine
steels file hard
cutting
tools
nitrided
steels diamond
Vật liệu cắt cần có độ cứng khoảng 59 ÷61 HRC
Giá trị độ cứng của vật liệu có thể được cải thiện
bằng các phương pháp xứ lý nhiệt (tôi, ram…)
-31-
TS. Nguyễn Tiến Đông – Bm Gia công vật liệu & Dụng cụ công nghiệp - Viện Cơ khí –Đại học Bách khoa Hà nội
Độ cứng Brinell, Vikers và Knoop
Các yêu cầu của vật liệu DCC
1. Độ cứng – Hardness
-32-
TS. Nguyễn Tiến Đông – Bm Gia công vật liệu & Dụng cụ công nghiệp - Viện Cơ khí –Đại học Bách khoa Hà nội
Độ cứng Rockwell
Các yêu cầu của vật liệu DCC
1. Độ cứng – Hardness
-33-
TS. Nguyễn Tiến Đông – Bm Gia công vật liệu & Dụng cụ công nghiệp - Viện Cơ khí –Đại học Bách khoa Hà nội
2. Độ bền cơ học – Toughness
Do dụng cụ làm việc trong
điều kiện khắc nghiệt: Tải
trọng lớn, không ổn định,
ma sát lớn và nhiệt độ cao.
Dụng cụ cắt cần có độ bền
cơ học cao (ứng suất kéo,
nén, uốn, va đập…)
Các yêu cầu của vật liệu DCC
-34-
TS. Nguyễn Tiến Đông – Bm Gia công vật liệu & Dụng cụ công nghiệp - Viện Cơ khí –Đại học Bách khoa Hà nội
Các yêu cầu của vật liệu DCC
Độ bền kéo - Tensile Strength
Là khả năng của vật liệu chống lại lực kéo từ hai phía.
2. Độ bền cơ học – Toughness
-35-
TS. Nguyễn Tiến Đông – Bm Gia công vật liệu & Dụng cụ công nghiệp - Viện Cơ khí –Đại học Bách khoa Hà nội
Độ bền nén – Compressive Strength
Là khả năng chịu nén của vật liệu dưới tác dụng của tải trọng
Các yêu cầu của vật liệu DCC
2. Độ bền cơ học – Toughness
-36-
TS. Nguyễn Tiến Đông – Bm Gia công vật liệu & Dụng cụ công nghiệp - Viện Cơ khí –Đại học Bách khoa Hà nội
13/09/2011
5
Độ bền trượt - Shear Strength
Là khả năng của vật liệu chống lại việc bị phá huỷ gây ra bởi
2 lực đối nhau không cùng nằm trên một đường thẳng.
Các yêu cầu của vật liệu DCC
2. Độ bền cơ học – Toughness
-37-
TS. Nguyễn Tiến Đông – Bm Gia công vật liệu & Dụng cụ công nghiệp - Viện Cơ khí –Đại học Bách khoa Hà nội
Độ đàn hồi – Elasticity
Là khả năng của vật liệu có thể trở lại được hình dạng ban
đầu sau khi chịu biến dạng kéo
Các yêu cầu của vật liệu DCC
2. Độ bền cơ học – Toughness
-38-
TS. Nguyễn Tiến Đông – Bm Gia công vật liệu & Dụng cụ công nghiệp - Viện Cơ khí –Đại học Bách khoa Hà nội
3. Độ bền nóng – Heat Resistance
Ở vùng cắt nhiệt độ rất lớn khoảng
700 ÷ 800 0C.
4. Chịu mài mòn – Wear Resistance
Dụng cụ chịu nhiều tiếp xúc với
phoi, chi tiết gia công…
Các yêu cầu của vật liệu DCC
-39-
TS. Nguyễn Tiến Đông – Bm Gia công vật liệu & Dụng cụ công nghiệp - Viện Cơ khí –Đại học Bách khoa Hà nội
5. Tính công nghệ – Machinability
Dễ chế tạo: dễ rèn, cán, tôi,
thấm tôi, dễ hàn…, tạo hình
bằng gia công cắt gọt
Các yêu cầu của vật liệu DCC
-40-
TS. Nguyễn Tiến Đông – Bm Gia công vật liệu & Dụng cụ công nghiệp - Viện Cơ khí –Đại học Bách khoa Hà nội
6. Tính kinh tế - Economy
Giá thành phù hợp với đặc tính kỹ thuật và
công nghệ tốt
Các yêu cầu của vật liệu DCC
-41-
TS. Nguyễn Tiến Đông – Bm Gia công vật liệu & Dụng cụ công nghiệp - Viện Cơ khí –Đại học Bách khoa Hà nội
• 1. Thép cacbon dụng cụ – Cacbon steel
• 2. Thép hợp kim dụng cụ - Medium alloy steel
• 3. Thép gió – High speed steel
• 4. Hợp kim cứng – Hard alloys steel
• 5. Vật liệu gốm sứ – Ceramic
• 6. Vật liệu tổng hợp nhân tạo
Các loại vật liệu làm DCC
-42-
TS. Nguyễn Tiến Đông – Bm Gia công vật liệu & Dụng cụ công nghiệp - Viện Cơ khí –Đại học Bách khoa Hà nội
1. Thép cacbon dụng cụ – Cacbon steel
- Hàm lượng C từ 0,6 ÷ 1,4%
- Độ cứng sau tôi, ram: HRC 58 ÷ 64, sau ủ HB 187 ÷ 217
- Ưu: Rẻ tiền, dễ mài sắc
- Nhược: độ bền nhiệt thấp 200÷2500C, tốc độ cắt 4 ÷5 m/ph
- Tính thấm tôi kém
- Ký hiệu: chữ Y theo tiêu chuẩn Nga (chỉ % C)
- Ứng dụng: dùng để làm các dụng cụ như đục, giũa, cưa,
dụng cụ đo… hoặc dụng cụ cắt vật liệu mềm ở tốc độ thấp
Các loại vật liệu làm DCC
-43-
TS. Nguyễn Tiến Đông – Bm Gia công vật liệu & Dụng cụ công nghiệp - Viện Cơ khí –Đại học Bách khoa Hà nội
2. Thép hợp kim dụng cụ – Medium alloy steel
- Thành phần: C với hàm lượng cao hơn + một số nguyên tố
hợp kim: Cr, Mn, W, V nhằm cải thiện khả năng gia công so
với thép cacbon gốc.
- Độ cứng HRC 58 ÷ 64 sau tôi, ram,
- Độ dẻo, độ thấm tôi, chịu nóng hơn thép cacbon dụng cụ.
- Tốc độ cắt cao hơn khoảng 20%
- Ký hiệu: XC, XBT, XB4…
- Dùng để làm dụng cụ cắt, hoặc dùng làm khuôn (9XC)
Các loại vật liệu làm DCC
-44-
TS. Nguyễn Tiến Đông – Bm Gia công vật liệu & Dụng cụ công nghiệp - Viện Cơ khí –Đại học Bách khoa Hà nội
3. Thép gió – High speed steel
- Thành phần: C hàm lượng cao và hàm lượng đáng kể W,
ngoài ra có thêm Cr, Co, V hợp với C thành cacbit kim loại.
- Có 2 loại chính:
Molybdenum: Nhóm M bao gồm 10% molibdenum,
chromium, vanadium, tungsten và cobalt.
+ Độ chịu mài mòn tốt
Tungsten (Vonfam): Nhóm T bao gồm 12 – 18 % tungsten,
chromium, vanadium và cobalt
+ Ít biến dạng dưới tác dụng của xử lý nhiệt
Các loại vật liệu làm DCC
-45-
TS. Nguyễn Tiến Đông – Bm Gia công vật liệu & Dụng cụ công nghiệp - Viện Cơ khí –Đại học Bách khoa Hà nội