Hiện nay, trong các quy trình công nghệ chế tạo các chi tiết máy có độ chính xác cao, chất lượng bề mặt đạt độ bóng lớn, các kỹ sư công nghệ và nhà sản xuất đã ứng dụng công nghệ tiện cứng vào gia công. Tiện cứng là phương pháp sử dụng dao tiện chế tạo bằng vật liệu siêu cứng để thay thế cho nguyên công mài và thực hiện nhiều bước gia công trên một lần gá, đồng thời có thể chọn gia công có hoặc không có dung dịch trơn nguội. Gia công khô tránh được chi phí cho dung dịch trơn nguội và không có chất thải ra môi trường.

Tiện cứng với các lợi thế to lớn đang được ứng dụng rộng rãi trong gia công

Trước đây, những chi tiết như vòng bi, ổ lăn, vòi phun và những chi tiết của hệ thống thủy lực sau khi nhiệt luyện phải qua công đoạn mài, mài khôn. Những công đoạn này thiếu tính linh hoạt, tốn nhiều thời gian và chi phí cho dung dịch trơn nguội của các nguyên công mài khá cao. Mặt khác, với lượng dung dịch trơn nguội lớn sẽ làm gây ô nhiễm môi trường. Từ những lý do trên làm tăng chi phí cho các nguyên công gia công chính xác. Do đó, đòi hỏi các kỹ sư công nghệ, nhà sản xuất loại dần khâu mài trong quy trình công nghệ gia công chi tiết máy có độ chính xác cao. Thay vào đó, họ sử dụng một phương pháp gia công tiên tiến với tên gọi tiện cứng.

Tiện cứng là một phương pháp tiện sử dụng dao bằng vật liệu siêu cứng CBN (Cubic Boron Nitride), PCBN, PCD hoặc ceramic tổng hợp thay thế cho mài để gia công thép đã tôi (có độ cứng lớn hơn 45HRC). Phương pháp này có thể gia công khô và hoàn thành chi tiết trong cùng một lần gá. Cấp chính xác khi tiện cứng đạt IT6 và độ bóng bề mặt từ 2 đến 4 micromet, có thể so sánh với chất lượng chi tiết ở những nguyên công mài.

Khi sử dụng công nghệ tiện cứng, sản phẩm có được độ bóng bề mặt cao

Để thực hiện được phương pháp tiện cứng, một trong những yếu tố mà ta phải nhắc đến đó là độ cứng vững của hệ thống công nghệ. Do đó, yêu cầu đầu tiên là máy tiện phải cứng vững, tốc độ quay trục chính và công suất phù hợp. Chính vì vậy, các loại máy tiện điều khiển theo chương trình số có sự hỗ trợ của máy tính (máy CNC) thực hiện gia công bằng phương pháp tiện cứng rất hữu hiệu. Ngày nay, một số các nhà máy và cơ sở sản suất đã ứng dụng công nghệ này vào sản xuất.

Câu hỏi đặt ra là có thể ứng dụng công nghệ tiện cứng trên máy vạn năng được không? Có nhiều chuyên gia và các kỹ sư công nghệ đã nghiên cứu bằng thực nghiệm và kết luận rằng máy tiện vạn năng cũng có thể áp dụng có hiệu quả bằng phương pháp này nhưng yêu cầu về máy phải ở trong tình trạng tốt và giảm sai số của khe hở trên bàn trượt ngang và ụ sau.

Để áp dụng công nghệ tiện cứng, yêu cầu máy phải ở tình trạng tốt

Các mảnh hợp kim CBN thường sử dụng cho tiện cứng là CNGA, DNGA, VNGA, CNMP và TNG. Các mảnh hợp kim kim cương được sử dụng cho tiện cứng là CCMT, CPGM, và DCMT. Nói chung các mảnh hợp kim sử dụng cho tiện cứng chứa khoảng 50% CBN tùy nhà chế tạo và cung cấp dụng cụ cắt. Mặc khác, loại chứa hàm lượng CBN cao hơn được sử dụng cho phương pháp tiện truyền thống để gia công các vật liệu mềm hơn như kim loại bột, gang và một vài hợp kim đặc biệt. So với mảnh Carbide thì các mảnh CBN đắt hơn đáng kể (từ bốn đến năm lần), nhưng chế tạo được nhiều sản phẩm hơn.

Dải vật liệu được gia công bằng tiện cứng không hạn chế, ngay cả đối với thép rèn đã tôi, thép gió hoặc hợp kim cứng bề mặt stellites. Việc hợp kim stellites có thể gia công bằng tiện cứng đã mở rộng khả năng của công nghệ tiện này, kể cả áp dụng vào công việc sửa chữa. Vật liệu điển hình được tiện cứng là thép 5120 (62HRC), 1050(62HRC), 9310 (60HRC) và 4320 (60, 62HRC).

Khi tiện cứng, nếu cắt với tốc độ thấp hơn quy định, dao CBN sẽ nhanh mòn và hư hỏng

Khi tiện cứng, nếu cắt với tốc độ thấp hơn tốc độ quy định, dao CBN sẽ mòn nhanh chóng và hư hỏng. Nhiều nhà máy chế tạo ổ đỡ, bánh răng và trục bằng thép đã tôi sử dụng quá trình này và có thể đạt dung sai kích thước đến ±0,01mm. Hơn nữa, máy mài có thể đắt gấp 2 – 3 lần máy tiện. Hiện nay, một số nhà máy đã thay thế phương pháp tiện cứng cho phương pháp mài truyền thống, giá đầu tư thiết bị chỉ bằng khoảng 1/3, hơn nữa thời gian chu kỳ và điều chỉnh ngắn hơn nhiều khi sử dụng máy tiện.

Công nghệ tiện cứng để gia công lần cuối các chi tiết trong nhà máy và các cơ sở sản xuất là một sự lựa chọn cho các kỹ sư công nghệ, một bước tiến mới trong ngành cơ khí chế tạo. Nó đã góp phần nâng cao năng xuất cắt gọt, giảm thời gian chu kỳ gia công một sản phẩm và chi phí đầu tư thiết bị. Bên cạnh đó, công nghệ này nâng cao độ chính xác, gia công được các chi tiết phức tạp và cho phép thực hiện nhiều bước gia công trong cùng một lần gá.

(Nguồn: cokhi.saodo.edu.vn – Tạ Hồng Phong)