Khám phá các loại dụng cụ cắt CNC phổ biến hiện nay

Dụng cụ cắt CNC quan trọng trong ngành gia công cơ khí chính xác, tạo ra các sản phẩm chất lượng cao, đáp ứng yêu cầu kỹ thuật khắt khe. Với sự phát triển không ngừng của công nghệ, các dụng cụ cắt CNC ngày càng đa dạng, hiện đại. Để hiểu hơn về các loại dụng cụ này, khám phá ngay bài viết dưới đây!

Dụng cụ cắt CNC là gì?

Dụng cụ cắt CNC là công cụ có độ cứng cao hơn chi tiết gia công, được sử dụng để tạo hình sản phẩm bằng cách cắt bỏ phần kim loại thừa từ phôi.

Các dụng cụ cắt gọt CNC này có nhiều loại, kiểu dáng, thiết kế khác nhau, được lắp vào các máy công cụ như máy tiện, phay, khoan, bào,… thực hiện các chức năng gia công chuyên biệt như tiện, phay, khoan, doa, bào, taro,… Nhờ vậy, chúng dễ dàng tạo và hoàn thiện các chi tiết phục vụ lắp ráp, chế tạo hoặc sửa chữa máy móc, thiết bị.

Các loại dụng cụ cắt CNC 

Có nhiều loại dụng cụ cắt CNC khác nhau như mảnh dao tiện, dao phay, mũi khoan, mũi doa, dao vát mép… chúng được ứng dụng trong nhiều phương pháp gia công khác nhau như tiện, phay, khoan, bào… , có thể lắp đặt trên các loại máy như máy tiện, phay, khoan, bào…, đáp ứng yêu cầu gia công đa dạng.

• Dao tiện: Đây là dụng cụ cắt phổ biến, thường được sử dụng để tạo hình các chi tiết có dạng tròn như trục trơn, côn, lỗ tròn… Dao tiện gồm phần cán và phần cắt, giúp gá kẹp chắc chắn trên máy tiện. Phần cắt thường là các mảnh dao tiện có thể thay thế.
• Dao phay: Dao phay được sử dụng nhiều trong gia công cơ khí, lắp trên máy phay hoặc máy phức hợp. Chúng có thể tạo ra các chi tiết phức tạp, loại bỏ phần thừa để gia công rãnh, lỗ, ren, bánh răng… Tùy theo tiêu chí khác nhau, dao phay được phân thành dao phay ngón, dao phay cầu, dao phay mặt…
• Mũi khoan cơ khí: Dùng để tạo lỗ trên vật liệu kim loại. Mũi khoan có thể được lắp trên máy CNC lớn hoặc máy khoan cầm tay nhỏ. Cấu tạo mũi khoan bao gồm phần chuôi và phần làm việc, với nhiều kiểu dáng khác nhau như mũi khoan xoắn, mũi khoan gắn mảnh, mũi khoan bước…
• Mũi doa: Dùng để mở rộng lỗ sau khi khoan, khoét, tiện, đảm bảo độ chính xác về kích thước, chất lượng bề mặt. Mũi doa có nhiều dạng. Bao gồm mũi doa liền khối, doa lắp ghép.
• Mũi taro: Dùng để tạo ren, có thể chia thành mũi taro cắt và mũi taro nén. Mũi taro máy thường được dùng trên các máy CNC. Trong khi mũi taro tay thường được sử dụng thủ công.
• Mũi mài, cà: Là dụng cụ dùng để mài hoặc cà chi tiết, thường được làm bằng hợp kim Tungsten Carbide, sử dụng chủ yếu trên các máy mài CNC, đảm bảo độ chính xác cao.
• Dao khoét lỗ: Dùng để mở rộng lỗ độ chính xác cao. Loại dao này sử dụng phổ biến cho các kiểu lỗ trụ, côn, bậc.
• Dao chuốt: Dùng để mở rộng bề mặt hình trụ hoặc định hình, phù hợp gia công hàng loạt với các loại dao chuốt như dao chuốt rãnh, chuốt lỗ.
• Dao vát mép: Dùng để vát mép sắc lỗ. Loại dao này có nhiều tên gọi khác nhau như mũi lả miệng, mũi vát mép… 

Tác dụng của dụng cụ cắt CNC

Dụng cụ cắt kim loại giúp cắt, gọt, giũa, tạo lỗ, tạo ra các hình dạng mong muốn trên phôi kim loại. Mỗi loại dụng cụ có chức năng riêng biệt. 

• Dụng cụ khoan được sử dụng để tạo lỗ. 
• Dụng cụ phay được dùng để tạo rãnh, hình dạng đặc biệt như góc 60 độ, 90 độ… trên bề mặt, hỗ trợ quá trình chế tạo trong ngành cơ khí.

Tiêu chí chọn dao cắt CNC

Đối với các dụng cụ cắt CNC, chúng cần đáp ứng những tiêu chuẩn nhất định, đảm bảo quy trình gia công thuận lợi, chính xác, hạn chế đối đa sự cố không mong muốn.

Mặc dù dao cắt CNC có nhiều hình dạng, kích thước khác nhau. Nhưng cần đáp ứng những yếu tố cơ bản sau:

• Độ cứng: Để tránh gia công biến dạng, dụng cụ cắt phải có độ cứng cao hơn phôi.
• Độ bền cơ học: Khả năng chịu được áp lực trong quá trình cắt mà không bị hỏng hóc.
• Độ bền nhiệt: Dao cắt cần giữ độ cứng, độ bền cơ học khi chịu nhiệt trong quá trình gia công.
• Độ bền mài mòn: Khả năng chống lại sự mài mòn trong suốt quá trình cắt gọt.

Vật liệu sản xuất dụng cụ cắt CNC

1. Thép dụng cụ

Thép dụng cụ (Thép carbon chất lượng cao) là loại thép gia công cắt gọt phổ biến có hàm lượng carbon cao.

Có hai loại thép dụng cụ chính là thép carbon dụng cụ và thép hợp kim dụng cụ.

-Thép carbon dụng cụ: 

Thép carbon dụng cụ chủ yếu được cấu thành từ hai thành phần chính là sắt và carbon. Hàm lượng carbon càng cao thì độ cứng và độ bền của công cụ càng tăng. Nhưng độ bền nhiệt giảm. 

Để đạt được các chỉ tiêu về độ cứng, độ bền nhiệt, độ bền mài mòn cho dụng cụ cắt CNC, hàm lượng carbon trong thép carbon dụng cụ cần đạt tối thiểu 0,7% (thường dao động từ 0,7%- 1,3%). Trong đó, lượng phospho (P) và lưu huỳnh (S) phải thấp (P < 0,035%, S < 0,025%). 

Loại thép này có ưu điểm về độ cứng, độ bền mài mòn cao. Nhưng độ bền nhiệt thấp. Ở nhiệt độ từ 200 đến 250 °C, độ cứng của công cụ cắt sẽ nhanh chóng giảm sút. 

Do đó, hiện nay, thép carbon chủ yếu được sử dụng cho các dụng cụ cắt với vận tốc thấp (tối đa 10-12 m/phút) như dao bào, xọc, dụng cụ cắt gỗ, lưỡi cưa tay, mũi khoan.

– Thép hợp kim dụng cụ: Thép hợp kim dụng cụ là thép carbon được bổ sung thêm các nguyên tố kim loại như vonfram, crom, vanadi, silic, mangan, niken với tổng hàm lượng nguyên tố bổ sung từ 1- 5%. Pha trộn giúp tăng độ bền nhiệt cho dụng cụ cắt CNC, khắc phục những hạn chế của thép carbon dụng cụ.

Tùy thuộc vào tỉ lệ loại nguyên tố được bổ sung, thép hợp kim dụng cụ có thể thay đổi độ cứng, đàn hồi, độ bền cơ học, độ bền nhiệt, khả năng chống oxy hóa. Một số loại thép hợp kim dụng cụ phổ biến bao gồm thép crom, thép crom-mangan-silic, thép vonfram, thép crom-niken. Mặc dù loại thép này cải thiện khả năng chống nhiệt độ cao cho các công cụ cắt gọt. Nhưng hiện tại, do sự phát triển của các vật liệu mới, thép hợp kim dụng cụ vẫn chỉ được sử dụng chủ yếu để chế tạo các dụng cụ cắt gọt có tốc độ cắt thấp.

2. Thép gió

Thép gió là loại thép có hàm lượng carbon cao, với các nguyên tố kim loại như vonfram (W), molipden (Mo), crom (Cr), vanadium (V). Chúng nổi bật với độ cứng, độ bền mài mòn, độ bền nhiệt cao, giúp các dụng cụ cắt gọt hoạt động hiệu quả ở tốc độ cao mà không làm giảm độ cứng của chúng.

Các dụng cụ cắt CNC được chế tạo từ thép gió có khả năng chịu nhiệt lên đến 500- 600 °C, tốc độ cắt có thể đạt tới 50- 60 m/phút. Thông thường, các dụng cụ cắt gọt vật liệu phổ biến được sản xuất từ các loại thép gió như P6M5 (6% vonfram, 5% molipden), P6M3 (6% vonfram, 3% molipden), P12 (12% vonfram). 

Với các dụng cụ cắt gọt dùng cho thép không gỉ và thép hợp kim có độ cứng cao, thường sử dụng các loại thép gió như P18KM2, P10K5M3, P9K5, P6M5K5, P12M2K8M3, P9M4K8, v.v.

3. Hợp kim cứng

Hợp kim cứng là vật liệu chế tạo dụng cụ cắt gọt với tính cứng nóng rất cao, có thể chịu nhiệt độ vượt quá 800 °C, đạt tốc độ cắt lên đến hàng trăm m/phút. Hợp kim này được cấu thành từ hợp chất carbon và các kim loại như vonfram, titan, tantan, với chất kết dính coban. Có hai loại hợp kim cứng phổ biến:

• Hợp kim Vonfram – Cobalt (ký hiệu BK): Nhóm này thường được sử dụng để chế tạo các công cụ cắt gọt vật liệu giòn như gang, đồng thau, thép tôi, nhựa. Tốc độ cắt có thể đạt 200 m/phút.
• Hợp kim Titan – Vonfram – Cobalt (ký hiệu TK): Nhóm này được dùng cho các công cụ cắt gia công vật liệu dẻo như thép, đồng đỏ, tốc độ cắt có thể lên tới 350 m/phút.

Hiện nay, hợp kim ba cacbit (Cacbit Vonfram, Cacbit Titan, Cacbit Tantan, ký hiệu TTK) cũng được sử dụng để chế tạo các dụng cụ cắt CNC. Loại này có độ bền cao gấp 1,5- 2 lần so với hợp kim cứng thông thường. Hợp kim cứng được sử dụng phổ biến để chế tạo các mảnh chip tiện/phay theo các tiêu chuẩn về hình dạng, kích thước khác nhau. Để tăng độ bền cho mảnh chip, chúng sẽ được mạ một lớp phủ đặc trưng của từng nhà sản xuất, giúp tốc độ cắt có thể đạt đến 800 m/phút hoặc hơn.

Mặc dù so với thép gió, hợp kim cứng mang hiệu quả vượt trội. Nhưng vẫn tồn tại một số hạn chế:

• Không thể tạo hình phức tạp vì chỉ có thể chế tạo các mảnh nhỏ đơn giản thông qua phương pháp ép bột, không thể gia công định hình do độ cứng quá cao. Do đó, hợp kim cứng thường chỉ được sử dụng cho các loại dao cắt đơn giản với lưỡi cắt CNC.
• Tính giòn tương đối cao, dễ gãy, vỡ, mẻ khi chịu tải trọng va đập. Hiện nay, nhược điểm này đã được khắc phục bằng các lớp phủ giúp tăng độ bền cơ học cho dụng cụ cắt.
• Tính dẫn nhiệt kém, so với thép, chỉ đạt khoảng 50%.

4. Các vật liệu khác

• Hợp kim khoáng gốm (hợp kim Ceramic): Hợp kim khoáng gốm được chế tạo từ oxit nhôm (Al2O3) – Corundum, thông qua quá trình nghiền nhỏ, ép, thiêu kết. Hợp kim này chủ yếu được sử dụng để sản xuất các mảnh cắt tương tự như hợp kim cứng. Hợp kim khoáng gốm có ưu điểm về độ bền nhiệt, khả năng chống mòn cao hơn hợp kim cứng. Nhưng có độ giòn, độ bền cơ học thấp hơn.
• Vật liệu siêu cứng (CTM): Vật liệu siêu cứng, đa tinh thể được tạo thành từ Nitrit Bo, có độ bền nhiệt cao hơn so với hợp kim cứng và hợp kim khoáng gốm. Vật liệu này thường được sử dụng để mạ các mảnh dao hợp kim cứng hoặc chế tạo dụng cụ hạt mài dao cắt. Vật liệu siêu cứng (CTM) phù hợp gia công thép, gang và các hợp kim khó gia công.
• Kim cương nhân tạo: Kim cương nhân tạo có thể được sản xuất dưới dạng bột hoặc tinh thể, với các tính chất vật lý tương tự như kim cương tự nhiên. Có hai phương pháp chính để tạo ra kim cương nhân tạo: Phương pháp cao áp cao nhiệt (HPHT), tạo điều kiện như môi trường tự nhiên để hình thành kim cương và phương pháp bốc hơi lắng tụ hóa học (CVD), dựa trên sự bốc hơi hóa học của hợp chất khí carbon dưới tác động của tia nhiệt plasma.

Kim cương nhân tạo đang ngày càng được ứng dụng phổ biến trong các dụng cụ cắt CNC. Ví dụ mũi mài kim cương, đá cắt kim cương, dao cắt kim cương và các mảnh dao tiện ngoài mũi kim cương. Với ưu điểm góc cắt đẹp, cải thiện bề mặt gia công, giá thành hợp lý, kim cương nhân tạo cũng được sử dụng làm lớp phủ cho các công cụ cắt gọt như chip tiện, mũi khoan

Cách xử lý dụng cụ cắt CNC bị ăn mòn

Trong quá trình gia công, cắt gọt thường xuyên gây ma sát, va đập giữa dao và phôi, dẫn tới tình trạng dao bị mài mòn theo thời gian. Do đó, sau một khoảng thời gian nhất định, các dụng cụ cắt CNC sẽ mất đi độ sắc bén, ảnh hưởng đến độ chính xác, chất lượng gia công.

Để khắc phục vấn đề này, quý khách có thể mài lại dao bằng các máy mài chuyên dụng, hoặc tốt nhất nên đầu tư mua dụng cụ cắt gọt mới để đảm bảo chất lượng, hiệu suất gia công.

Lưu ý chọn mua dụng cụ cắt CNC

Để sở hữu dụng cụ cắt gọt chất lượng, đáp ứng yêu cầu gia công, quý khách cần lưu ý:

• Lựa chọn dụng cụ cắt gọt kim loại từ những thương hiệu lớn, uy tín trên thị trường.
• Chọn các thông số dao phù hợp chế độ gia công. Bao gồm tốc độ quay trục chính, tốc độ tiến dao, tốc độ cắt, loại vật liệu phôi.
• Kiểm tra sự tương thích của dụng cụ cắt gọt với loại máy gia công mà quý khách đang sử dụng.
• Tham khảo ý kiến từ các chuyên gia hoặc những người có nhiều kinh nghiệm trong lĩnh vực này.

Lựa chọn đúng dụng cụ cắt CNC phù hợp yêu cầu gia công không những nâng cao hiệu suất làm việc mà còn đảm bảo chất lượng sản phẩm đạt chuẩn. Từ các loại dao phay, mũi khoan CNC đến công nghệ cắt laser, plasma; mỗi loại dụng cụ đều có những ưu điểm riêng, đáp ứng nhu cầu đa dạng trong ngành cơ khí hiện đại. Hy vọng qua bài viết này, quý khách đã có cái nhìn tổng quan về các loại dụng cụ cắt CNC phổ biến, dễ dàng đưa ra lựa chọn tối ưu quy trình sản xuất của mình!