Bài giảng Nguyên lý và dụng cụ cắt - Trương Quang Dũng

pdf

166 trang huongle 230

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Nguyên lý và dụng cụ cắt - Trương Quang Dũng", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

bai_giang_nguyen_ly_va_dung_cu_cat_truong_quang_dung.pdf

Nội dung text: Bài giảng Nguyên lý và dụng cụ cắt - Trương Quang Dũng

TRƯỜNG ĐI HỌC PHM VĂN ĐỒNG KHOA KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ BỘ MÔN CƠ KHÍ Bài giảng: NGUYÊN LÝ VÀ DỤNG CỤ CẮT Bậc học: Đại học Ngành: Công nghệ kỹ thuật Cơ khí Biên son: GV TRƯƠNG QUANG DŨNG Quảng Ngãi 2015
LỜI NÓI ĐẦU Quá trình sản xuất cơ khí là quá trình biến đổi phôi liệu (kim loại, phi kim: gỗ, chất dẻo ) thành những tiết máy có hình dạng và độ chính xác yêu cầu. Để đạt được hình dáng yêu cầu của tiết máy nhất định thì trong sản xuất cơ khí có những phương pháp khác nhau được thực hiện như: Đúc, rèn, hàn, cán định hình, dập nguội hoặc nóng Nhưng những chi tiết máy có yêu cầu cao về độ chính xác kích thước, lắp lẫn thì cho đến nay chưa có phương pháp gia công tạo hình nào thay thế được phương pháp cắt gọt, thậm chí cả những phương pháp gia công mới như gia công bằng tia lửa điện, điện hóa, siêu âm, laser Có nhiều phương pháp khác nhau gia công bằng cắt: tiện, phay, bào, khoan, khoét, doa, chuốt, cắt ren, cắt răng, mài, nghiền Tất cả những phương pháp này đều nhằm thực hiện quá trình lấy đi khỏi bề mặt phôi liệu một lớp “lượng dư” kim loại ở dưới dạng “phoi” để đạt được hình dạng chi tiết. Trong sản xuất cơ khí nói chung và gia công cắt gọt nói riêng, ngoài vấn đề chất lượng sản phẩm thì vấn đề năng suất gia công cũng quan trọng. Nó góp phần tác động vào hạ giá thành sản phẩm cũng như giá thành toàn thiết bị. Vậy năng suất gia công cắt gọt cũng như chất lượng sản phẩm lại bị điều khiển bởi sự hiểu biết về quá trình gia công vật liệu và những hiện tượng xảy ra trong đó cũng như khả năng áp dụng những tiến bộ khoa học kỹ thuật vào quá trình sản xuất cơ khí. Bài giảng “Nguyên lý và Dụng cụ cắt” là tài liệu giúp cho GV và SV thuộc lĩnh cơ khí có được những hiểu biết cơ bản về lĩnh vực tạo hình chi tiết bằng cắt gọt và nắm bắt được những quy luật chung và các hiện tượng “Cơ – Lý – Hóa” xảy ra trong quá trình gia công bằng cắt gọt. Do xuất bản lần đầu nên bài giảng không tránh khỏi những thiếu sót. Tôi mong nhận được những ý kiến đóng góp của bạn đọc và đồng nghiệp. Các ý kiến đóng góp xin gởi về truongquangdungb@gmail.Com, Bộ môn Cơ khí – Khoa Kỹ thuật Công nghệ, trường đại học Phạm Văn Đồng. Tác giả
MC LC Ni dung Trang Chưng 1. NHỮNG KHÁI NIỆM C BẢN CÓ LIÊN QUAN 1 ĐẾN QUÁ TRÌNH CT KIM LOẠI 1.1. Hệ thống kim loại cần thiết cho gia công cắt 1 1.2. Các phương pháp cắt kim loại 2 1.3. Sự hình thành các bề mặt trên chi tiết trong quá trình cắt 3 1.4. Các chuyển động cắt gọt và chế độ cắt gọt khi gia công cơ 4 1.5. Lớp cắt và tiết diện lớp cắt 6 Chưng 2. VẬT LIỆU LÀM DAO 11 2.1. Đặc điểm làm việc và yêu cầu đối với vật liệu làm dao 11 2.2. Các loại vật liệu dùng để chế tạo dao 12 Chưng 3. TIỆN VÀ DAO TIỆN 23 3.1. Khái niệm về gia công tiện 23 3.2. Phân loại dao tiện 24 3.3. Thành phần kết cấu của dao tiện 27 3.4. Các định nghĩa cơ bản về các mặt tọa độ 29 3.5. Thông số hình học phần cắt của dao tiện ở trạng thái tĩnh 31 3.6. Thông số hình học phần cắt của dao ở trạng thái động 35 Chưng 4. QUÁ TRÌNH CT KIM LOẠI 41 4.1. Qúa trình hình thành phoi khi cắt kim loại 41 4.2. Biến dạng kim loại trong quá trình cắt 45 4.3. Quá trình hình thành bề mặt đã gia công trên chi tiết 46 4.4. Các thông số đặc trưng mức độ biến dạng và ma sát khi 50 cắt 4.5. Dung dịch trơn nguội 69 75 GV: Trưng Quang Dũng Nguyên lý vƠ dng c ct
Chưng 5. LỰC CT KHI TIỆN 5.1. Hệ thống lực tác dụng lên dụng cụ cắt 75 5.2. Lực cắt và các thành phần lực cắt khi tiện 76 5.3. Các nhân tố ảnh hưởng đến lực cắt 77 5.4. Công thức tổng quát tính lực cắt khi tiện 82 Chưng 6. MÀI MÒN VÀ TUỔI BỀN CA DNG C 84 CT 6.1. Sự mài mòn của dao 84 6.2. Tuổi bền và tuổi thọ dao 88 Chưng 7. TỐC Đ CT VÀ CHỌN THÔNG SỐ CT 95 7.1. Tốc độ cắt cho phép 95 7.2. Các nhân tố ảnh hưởng đến tốc độ cắt 95 7.3. Cơ sở và trình tự chọn chế độ cắt hợp lý khi gia công cơ 104 7.4. Chọn hình dáng hình học của dao tiện 114 Chưng 8. BÀO VÀ XỌC 119 8.1. Đặc điểm và công dụng 119 8.2. Cấu tạo và thông số hình học của dao bào và dao xọc 119 8.3. Các yếu tố chế độ cắt và lớp cắt khi bào và xọc 120 8.4. Xác định chế độ cắt hợp lý khi bào và xọc 122 Chưng 9. KHOAN – KHOÉT – DOA 125 9.1. Khái niệm chung 125 9.2. Khoan 125 9.3. Khoét 131 9.4. Doa 133 Chưng 10. PHAY 136 10.1. Khái niệm 136 GV: Trưng Quang Dũng Nguyên lý vƠ dng c ct
10.2. Đặc trưng các phương pháp phay 136 10.3. Các loại dao phay 136 10.4. Các thông số hình học dao phay 138 10.5. Các yếu tố của chế độ cắt và lớp cắt khi phay 142 10.6. Phay thuận và phay nghịch 147 10.7. Lực cắt và công suất cắt khi phay 149 Chưng 11. CHUỐT 153 11.1. Khái niệm 153 11.2. Kết cấu dao chuốt 154 11.3. Các yếu tố cắt khi chuốt 155 11.4. Các phương pháp chuốt và chọn chế độ cắt 156 Chưng 12. MÀI 157 12.1. Đặc điểm 157 12.2. Cấu tạo đá mài 157 12.3. Cách chọn đá 158 . GV: Trưng Quang Dũng Nguyên lý vƠ dng c ct
CHNG 1 NHỮNG KHÁI NIM C BN CÓ LIÊN QUAN ĐN QUÁ TRÌNH CT KIM LOI Gia công kim loại bằng cắt gọt là một phương pháp gia công kim loại rất phổ biến trong ngành cơ khí. Quá trình cắt kim loại là quá trình con ngưi sử dụng dụng cụ cắt để hớt bỏ lớp kim loại thừa khỏi chi tiết, nhằm đạt được những yêu cầu cho trước về hình dáng, kích thước, vị trí tương quan giữa các bề mặt và chất lượng bề mặt của chi tiết gia công. - Lớp kim loại thừa trên chi tiết cần hớt bỏ đi gọi là lượng dư gia công. - Lớp kim loại bị cắt bỏ khỏi chi tiết gọi là phoi cắt. Kinh nghiệm cho thấy rằng: nếu không hiểu biết và vận dụng tốt những kết quả nghiên cứu về cắt gọt thì không có thể tạo ra nền cơ khí chế tạo hiện đại. Mặt khác, nếu không có những thành tựu về nghiên cứu cắt gọt thì cũng không thể có việc tính toán thiết kế máy, dao, đồ gá và công nghệ một cách kinh tế. 1.1. H thống công ngh cần thit cho gia công ct Muốn hoàn thành nhiệm vụ cắt gọt, con ngưi phải sử dụng hệ thống thiết bị nhằm tách được lớp kim loại thừa khỏi chi tiết, đồng thi phải đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật đã cho trên bản vẽ. Hệ thống thiết bị dùng để hoàn thành nhiệm vụ cắt gọt được gọi là hệ thống công nghệ. Hệ thống công nghệ bao gồm: máy, dao, đồ gá và chi tiết gia công, thưng được viết tắt là hệ thống M - D - G - C. Trong đó: - Máy có nhiệm vụ cung cấp năng lượng cần thiết cho quá trình cắt gọt. - Dao trong hệ thống công nghệ có nhiệm vụ trực tiếp cắt bỏ lớp lượng dư gia công ra khỏi chi tiết nh năng lượng của máy cung cấp thông qua các chuyển động tương đối. - Đồ gá là một bộ phận của hệ thống công nghệ có nhiệm vụ xác định và giữ vị trí tương quan chính xác giữa dao và chi tiết gia công trong suốt quá trình gia công chi tiết. GV: Trng Quang Dũng Trang: 1 Nguyên lý vƠ dụng cụ ct
- Chi tit gia công là một thành phần của hệ thống công nghệ - là đối tượng của quá trình cắt gọt. Mọi kết quả của quá trình cắt đều được phản ánh lên chi tiết gia công. Tất nhiên để hoàn thành nhiệm vụ cắt gọt, mỗi bộ phận của hệ thống công nghệ có nhiệm vụ riêng, đồng thi phải có mối quan hệ hữu cơ với nhau. 1.2. Các phng pháp ct kim loi Yêu cầu bề mặt gia công rất đa dạng, vì vậy phải có nhiều phương pháp cắt gọt để thoả mãn những yêu cầu đa dạng đó. Xuất phát từ mục đích nghiên cứu sử dụng khác nhau, cách phân loại các phương pháp gia công cũng không giống nhau. - Xuất phát từ nguyên lý tạo hình bề mặt phân ra gia công chép hình, gia công định hình, gia công bao hình. a. b. c. d. Hình 1.1. Một số phng pháp gia công a. Tiện chép hình theo dưỡng b. Tiện định hình bằng dao định hình c. Phay lăn răng bằng phương pháp bao hình d. Phay định hình - Xuất phát từ yêu cầu chi tiết gia công ta có gia công thô, gia công bán tinh, gia công tinh, và gia công bóng. GV: Trng Quang Dũng Trang: 2 Nguyên lý vƠ dụng cụ ct
Phổ biến hơn cả là phân loại theo máy gia công. Theo cách phân loại này ta có: gia công trên máy tiện, gia công trên máy phay, gia công trên máy bào, gia công trên máy khoan, gia công trên máy mài, a.Tiện b. Khoét c. Phay d. Mài Hình 1.2. Phơn loi theo máy gia công Ngoài ra, còn căn cứ vào bề mặt gia công. Ta phân ra: gia công mặt phẳng, gia công mặt trụ ngoài, gia công lỗ, gia công rãnh, 1.3. Sự hình thành các bề mặt trên chi tit trong quá trình ct Bất kỳ phương pháp gia công nào, quá trình hớt bỏ dần lớp lượng dư gia công cơ (quá trình cắt ) đều hình thành trên chi tiết ba bề mặt có đặc điểm khác nhau. Xét tại một thi điểm nào đó trong quá trình gia công (ví dụ khi tiện) , ba bề mặt trên chi tiết được phân biệt như hình 1.1 Mặt đã gia công Mặt đang gia công n Mặt sẽ gia công Vùng cắt s t Hình 1.3. GV: Trng Quang Dũng Trang: 3 Nguyên lý vƠ dụng cụ ct
Mặt s gia công là bề mặt của phôi mà dao sẽ cắt đến theo qui luật chuyển động của quá trình cắt. Tính chất của bề mặt này là tính chất bề mặt phôi. Mặt đang gia công là mặt trên chi tiết mà lưỡi dao đang trực tiếp thực hiện tách phoi. Trên bề mặt này đang diễn ra các hiện tượng cơ - lý phức tạp. Mặt đư gia công là bề mặt trên chi tiết mà dao đã cắt qua. Tính chất của bề mặt này là phản ánh những kết quả của các hiện tượng cơ - lý trong quá trình cắt. Vùng ct là phần kim loại của chi tiết vừa được tách ra sát mũi dao và lưỡi cắt của dao nhưng chưa thoát ra ngoài. Đây là vùng đang xảy ra các quá trình cơ - lý phức tạp. 1.4. Các chuyển động ct gt và ch độ ct khi gia công c Tuỳ thuộc vào phương pháp gia công, tuỳ thuộc vào yêu cầu tạo hình bề mặt, hệ thống công nghệ cần tạo ra những chuyển động tương đối nhằm hình thành nên bề mặt cần gia công. Những chuyển động tương đối nhằm hình thành bề mặt gia công gọi là chuyển động cắt. Những chuyển động cắt gọt được phân làm hai loại chuyển động: - Chuyển động chính . - Chuyển động phụ. 1.4.1. Chuyển động chính và tốc độ ct v - Chuyển động chính là chuyển động tạo phoi, nó tiêu hao năng lượng cắt lớn nhất. - Chuyển động chính có thể là chuyển động quay tròn như tiện, phay, mài, hoặc cũng có thể là chuyển động tịnh tiến như bào, xọc, chuốt, - Chuyển động chính có thể là do các cơ cấu chấp hành khác nhau thực hiện. Ví dụ: do chi tiết thực hiện như trong tiện; do dao thực hiện như trong bào, xọc, khoan, phay, Để đặc trưng cho chuyển động chính, ta sử dụng hai đại lượng: - Số vòng quay n (hoặc số hành trình kép) trong đơn vị thi gian. Đơn vị đo tương ứng là vg/ph (hoặc htk/ ph) GV: Trng Quang Dũng Trang: 4 Nguyên lý vƠ dụng cụ ct
- Tốc độ chuyển động chính hay còn gọi là vận tốc cắt (tốc độ cắt ) ký hiệu là v. đơn vị là m/ ph. Riêng trong mài được lấy đơn vị là m/s. Tốc độ ct v là lượng dịch chuyển tương đối giữa dao và chi tiết theo phương vận tốc cắt ứng với một đơn vị thi gian (ph) - Nếu chuyển động chính là chuyển động quay tròn thì giữa vận tốc cắt (v), số vòng quay n (vg/ph) và đưng kính chi tiết D (mm) có quan hệ sau: v = ( .D.n)/1000 (m/ph) (1.1) - Nếu chuyển động chính là chuyển động tịnh tiến, thì giữa vận tốc cắt v (m/ph), số hành trình kép n (htk/ph) và chiều dài hành trình L (mm) có quan hệ sau: v = (2.L.n)/1000 (m/ph) (1.2) b. b aa. Hình 1.4. Các chuyển động trong quá trình ct a. quá trình tiện; b. quá trình phay 1.4.2. Các chuyển động phụ Chuyển động phụ là những chuyển động tiếp tục tạo phoi. Như ta đã biết: lớp lượng dư là một khối không gian, do vậy để tách hết lớp không gian đó thì số chuyển động tối thiểu phải được thực hiện theo 3 phương của hệ toạ độ không gian vuông góc. Như vậy, ngoài chuyển động chính cần phải có hai chuyển động nữa vuông góc với nhau và vuông góc với phương chuyển động chính. Hai chuyển động này trong cắt gọt kim loại gọi là chuyển động chạy dao và chuyển động theo phương chiều sâu cắt. 1. Chuyển động chạy dao và lượng chạy dao s: Chuyển động chạy dao là chuyển động phụ nhằm cắt hết lượng dư trên bề mặt chi tiết. Phương chuyển động chạy dao được ký hiệu là s Để đặc trưng cho chuyển động chạy dao, ta thưng dùng các đại lượng sau: GV: Trng Quang Dũng Trang: 5 Nguyên lý vƠ dụng cụ ct
- Lợng chy dao ký hiệu là s, đơn vị đo là mm/vg hoặc mm/htk - Tốc độ chy dao ký hiệu Vs, đơn vị đo là mm/ph - Lợng chy dao răng ký hiệu là Sz, đơn vị đo là mm/răng. a. Lượng chạy dao s: là lượng dịch chuyển tương đối giữa dao và chi tiết theo phương chạy dao tương ứng với một vòng quay (hoặc 1 hành trình kép) của chuyển động chính. Đơn vị đo là mm/vg hoặc mm/htk. b. Tốc độ chạy dao Vs: là lượng dịch chuyển tương đối giữa dao và chi tiết theo phương chạy dao tương ứng với một đơn vị thi gian, đơn vị đo là mm/ph. c. Lượng chạy dao răng Sz: là lượng dịch chuyển tương đối giữa dao và chi tiết theo phương chạy dao tương ứng với một lưỡi cắt. Đơn vị đo là mm/ răng (đại lượng này thưng được dùng khi dao có nhiều lưỡi cắt ví dụ như dao phay, ) Như vậy ta có mối quan hệ giữa các đại lượng Vs, s và Sz như sau: Vs = s.n = Sz.z.n (mm/ph) (1-3) z là số răng hoặc số lưỡi cắt trên dao. 2. Chuyển động theo phương chiều sâu cắt và chiều sâu cắt t: Chuyển động theo phương chiều sâu cắt là chuyển động phụ nhằm cắt hết lớp chiều dày lớp lượng dư gia công cơ. Chuyển động chiều sâu cắt là chuyển động gián đoạn được điều chỉnh sau mỗi lần chạy dao. Đại lượng đo chiều sâu cắt là chiều sâu cắt t, là lượng dịch chuyển tương đối giữa dao và chi tiết theo phương chiều sâu cắt ứng với mỗi lần chạy dao, đơn vị đo là mm. Trong cắt gọt kim loại ngưi ta gọi các đại lượng đo chuyển động chính và các chuyển động phụ (v, s, t) là chế độ cắt khi gia công cơ. 1.5. Lớp ct và tit din lớp ct Lớp cắt là lớp kim loại cần hớt bỏ đi ứng với một lần chạy dao. Nếu cắt lớp cắt bằng một mặt phẳng chứa lưỡi cắt và vuông góc với vectơ vận tốc cắt v ta sẽ nhận được những tiết diện lớp cắt (hình 1.5) Tiết diện lớp cắt có ý nghĩa quan trọng trong công tác nghiên cứu cắt gọt kim loại. GV: Trng Quang Dũng Trang: 6 Nguyên lý vƠ dụng cụ ct
n n n s s s t t b t R b a a s t a b t s s t a b c Hình 1.5. Các loi tit din lớp ct khi tin Từ hình 1.5 ta nhận thấy rằng: độ lớn của tiết diện lớp cắt (diện tích) được đặc trưng bi hai cặp kích thước: (a, b) và (s, t). Trong đó: - a là chiều dày lớp ct, là một kích thước của tiết diện lớp cắt được đo theo phương vuông góc với lưỡi cắt chính - tính bằng mm. - b là chiều rộng lớp ct, là một kích thước khác của tiết diện lớp cắt, b chính là chiều dài cắt thực tế của lưỡi cắt, tính bằng mm. - s và t là hai thông số do các chuyển động phụ. hình a ta có: a s, t b và ta có mối quan hệ: a = s. sin , b = t /sin . hình b ta có : a = s và t =b Chiều dày cắt a và bề rộng cắt b phụ thuộc vào góc nghiêng chính , nếu giữa nguyên t và s. Khi càng nhỏ phoi cắt ra càng dài, mỏng và ngược lại. - Chiều cao nhấp nhô, là chiều cao của lớp kim loại còn lại sau khi dao cắt đi qua với bước tiến s sau một vòng quay của chi tiết. Kí hiệu: H, đơn vị: mm Chiều cao ảnh hưng đến bán kính r của mũi dao + Khi mũi dao nhọn ( r = 0 ) GV: Trng Quang Dũng Trang: 7 Nguyên lý vƠ dụng cụ ct
Gọi fd là diện tích lớp kim loại còn dư không cắt được Ta có: fd = AB. CD / 2 = s. H / 2 Vì AC = H .cotg 1 và CB = H .cotg Mà: S = AC + CB = H. (cotg 1 + cotg ) Suy ra: s CD H cotgg cot 1 s H cotgg cot 1 s A C B H 1 t f D fd Hình 1.6. + Khi mũi dao tù ( r 0 ) chiều cao lớp kim loại còn sót lại trên bề mặt. Ta có: H = AC = OA – OC = r – r.cosθ = r(1 - cosθ) = r.2. sin2θ/2 s s s Trong đó: sin 2r 2 r 2 4 r s A B C H t r θ M 0 Hình 1.7 GV: Trng Quang Dũng Trang: 8 Nguyên lý vƠ dụng cụ ct
2 2  s sin 2 16r s2 Vậy: H 8r Chiều cao nhấp nhô phụ thuộc vào trị số của lượng chạy dao s, bán kính r và góc nghiêng chính và góc nghiêng phụ 1. Bề mặt gia công càng nhẵn và ít nhấp nhô hơn khi tăng r, giảm s, , 1 Trong thực tế thì H lớn hơn nhiều so với tính toán vì còn trong quá trình cắt còn chịu ảnh hưng của biến dạng dẻo, biến dạng đàn hồi, rung động - Din tích lớp ct, là diện tích lớp phoi cắt được, thưng có dạng hình bình hành. Kí hiệu: f , đơn vị: mm2 Khi gá mũi dao ngang tâm máy, dao có góc  = 00,  = 00 thì diện tích lớp cắt được tính theo công thức: f = a.b = s . t (mm2) Thực tế do mũi dao có bán kính r và ảnh hưng của lượng chạy dao s nên diện tích lớp cắt nhỏ hơn một lượng bằng diện tích lớp kim loại còn dư fd Tức là: ftt = f - fd a a1 t a2 b t s s a. b. Hình 1.8. hình 1.8b ta thấy rằng: chiều dày cắt a thay đổi trên suốt chiều dài làm việc thực tế của lưỡi cắt. Do vậy để đặc trưng cho chiều dày lớp cắt ngưi ta dùng khái niệm chiều dày cắt trung bình - ký hiệu: atb Diện tích tiết diện lớp cắt (đơn vị tính là mm2) thì ta có: f = s.t = atb. b (1 - 4) GV: Trng Quang Dũng Trang: 9 Nguyên lý vƠ dụng cụ ct
Ta suy ra: atb = s.t /b. (1 - 5) đây điều cần nhấn mạnh là: Độ lớn của tiết diện lớp cắt được đặc trưng bằng hai cặp thông số s, t và a, b. Trong đó chiều rộng lớp cắt b là chiều dài cắt thực tế của lưỡi cắt và chiều dày cắt a là chiều dày lớp kim loại cần tách trong một lần chạy dao. Đây là hai thông số mà độ lớn của nó ảnh hưng rất lớn đến quá trình cắt gọt. Vì vậy trong nghiên cứu cắt gọt, ngưi ta thưng dùng hai thông số này để giải thích nhiều hiện tượng cơ lý phức tạp xảy ra khi cắt kim loại. Cũng chính vậy mà hai thông số chiều dày cắt và chiều rộng cắt có ý nghĩa vật lý quan trọng trong công tác nghiên cứu. - Tuy vậy a và b là hai thông số không thể nhận được bằng cách điều chỉnh máy, mà khi điều chỉnh máy ta chỉ có thể nhận được chiều sâu cắt t và lượng chạy dao s. - Xuất phát từ yêu cầu lý thuyết giải thích bản chất của quá trình cắt gọt và xuất phát từ yêu cầu điều chỉnh máy, sử dụng thực tế mà ngưi ta phải đồng thi sử dụng hai cặp thông số này đặc trưng cho tiết diện cắt. o0o CÂU HI ÔN TẬP 1. Hệ thống công nghệ cần thiết cho gia công cắt gọt kim loại bao gồm những gì? Chức năng của từng loại. 2. Nêu các phương pháp gia công bề mặt chi tiết. 3. Nêu các chuyển động của máy công cụ. 4. Trình bày các thông số của tiết diện lớp cắt. GV: Trng Quang Dũng Trang: 10 Nguyên lý vƠ dụng cụ ct
CHNG 2. VT LIU LÀM DAO Dao được cấu tạo bi ba phần có chc năng khác nhau trong quá trình cắt gọt, vì vậy vật liệu chế tạo các phần cũng không giống nhau. Thông thưng phần thân dao và phần gá đặt dao được chế tạo cùng vật liệu. Theo kinh nghiệm thì hầu hết các loại dao cần chế tạo phần cắt và phần cán riêng. Vật liệu chế tạo phần cán phải đảm bảo độ bền, thưng được chế tạo bằng thép 45 hoặc thép hợp kim 40X. Vì vậy khi nói đến vật liệu chế tạo dao có nghĩa là nói đến vật liệu chế tạo phần cắt. Tuy nhiên, cũng có trưng hợp toàn bộ dao đều chế tạo cùng vật liệu (ví dụ: mũi khoan ruột gà). 2.1. Đặc điểm lƠm vic vƠ yêu cầu đối với vt liu lƠm dao 2.1.1. Những đặc điểm về điều kiện làm việc của dao Phần cắt ca dao trực tiếp làm nhiệm vụ tách phoi khi cắt. Thực nghiệm chng tỏ rằng, khi cắt dao làm việc trong điều kiện hết sc khắc nghiệt. Những điều kiện đó có thể khái quát hoá như sau: a. Khi cắt dao làm việc trong điều kiện nhiệt độ cao, thưng từ 800 - 10000C và có khi cao hơn. nhiệt độ cao thưng có ảnh hưng xấu đến cơ - lý tính ca vật liệu. b. Trong quá trình cắt mỗi đơn vị diện tích trên bề mặt làm việc ca dao phải chịu áp lực rất lớn. Điều đó dễ gây ra hiện tượng rạng nt và gãy vỡ dao khi cắt. c. Khi cắt giữa các bề mặt tiếp xúc ca dao với phoi và chi tiết gia công xảy ra quá trình ma sát khốc liệt. Hệ số ma sát khi cắt từ 0,4 - 1. d. Trong nhiều trưng hợp khi cắt dao phải làm việc trong điều kiện va đập (như phay, bào, xọc) và sự dao động đột ngột về nhiệt độ. Sự dao động về tải trọng lực và nhiệt có ảnh hưng rất xấu đến khả năng làm việc ca dao. e. một số phương pháp gia công (như chuốt, khoan) thì điều kiện thoát phoi, thoát nhiệt khi cắt rất hạn chế. Điều đó càng làm tăng nhiệt độ trên dao khi cắt và dễ gây ra hiện tượng kẹt dao. 2.1.2. Những yêu cầu đối với vật liệu làm dao Từ những điều kiện làm việc đã nêu trên, dao muốn cắt gọt được phải thoả mãn các yêu cầu sau: GV: Trng Quang Dũng Trang: 11 Nguyên lý vƠ dụng cụ cắt
a. Vật liệu chế tạo dao phải có độ cng đảm bảo. Về nguyên tắc: dao phải có độ cng cao hơn độ cng ca chi tiết gia công và độ cng đó phải duy trì được nhiệt độ cắt. Theo thực nghiệm, độ cng nhiệt độ bình thưng phải đạt được từ 61 HRC tr lên. Khi cắt nhiệt độ cao, độ cng đó phải duy trì trên 55 HRC. b. Vật liệu chế tạo dao phải có độ bền và độ dẻo cần thiết. Có như vậy mới chịu được áp lực và va đập lớn. c. Vật liệu chế tạo dao phải có khả năng chịu mài mòn cao. d. Vật liệu chế tạo dao phải chịu nhiệt tốt - có nghĩa là khi cắt nhiệt độ cao thì cơ - lý tính ca vật liệu làm dao phải thay đổi trong một phạm vi cho phép. e.Vật liệu chế tạo dao phải có tính công nghệ tốt và tính kinh tế cao. Điều đó có nghĩa vật liệu dùng để chế tạo dao phải được gia công dễ dàng, dễ kiếm và giá thành không đắt. 2.2. Các loại vt liu dùng để chế tạo dao Vật liệu là một lĩnh vực khoa học đã được nghiên cu từ sớm và đã đạt được những thành tựu to lớn. Theo lịch sử phát triển ca các phương pháp gia công cắt gọt, ta lần lượt điểm qua các loại vật liệu chế tạo dao thông dụng sau đây: 2.2.1. Thép cacbon dụng cụ và phạm vi ứng dụng Thép cacbon dụng cụ là loại vật liệu được sử dụng sớm nhất vào lĩnh vực cắt gọt. Thành phần hoá học cơ bản ca thép cacbon dụng cụ là Fe và C. Trong đó, hàm lượng cacbon chiếm khoảng 0,6 - 1,5 % và hàm lượng cacbon quyết định độ cng ca thép. Đặc điểm: Vật liệu này có ưu điểm là độ cng sau khi nhiệt luyện cao (61 - 65 HRC) và dễ mài sắc, mài bóng. Nhưng có nhược điểm cơ bản là khi nhiệt độ cắt tăng lên tới 200 - 2500 C thì độ cng ca thép giảm rất nhanh, hơn nữa biến dạng sau khi nhiệt luyện rất đáng kể. Do vậy, thép cacbon dụng cụ chỉ dùng để chế tạo các loại dao cắt tốc độ thấp (dưới 15m/ph) và dao có hình dạng đơn giản, thưng được dùng để chế tạo các loại dụng cụ như: đục, dũa và các loại dụng cụ cắt bằng tay, GV: Trng Quang Dũng Trang: 12 Nguyên lý vƠ dụng cụ cắt
Thép cacbon dụng cụ thưng dùng hiện nay gồm các mác sau: Y7A, Y8A, Y9A, Y10A, Y12A, Y13A, những loại này có chế độ nhiệt luyện những sau: - Tôi nhiệt độ 750 - 8400C trong nước hoặc trong dầu. - Tiếp đó ram nhiệt độ 180 - 2000C. Độ cng bề mặt đạt được 60 - 65 HRC, độ cng bên trong khoảng 40 HRC. Các mác hay sử dụng: CD70 ; CD70A  CD130A tương đương với mác thép ca Nga (Y7 ; Y7A  Y13A). Trong đó Y10A Y13A hay được dùng. - Con số sau chữ Y chỉ hàm lượng trung bình ca các bon trong thép tính theo phần nghìn . - Chữ A để chỉ thép tốt tc lượng tạp chất P, S rất nhỏ (P< 0,03, S< 0,025%). Ví dụ: Mác thép Y10A. Hàm lượng trung bình ca C trong thép 1.0% (nằm trong khoảng 0,95  1,04%). Bảng 2-1. độ cứng của thép đư nhit luyn Độ cng ca mẫu sau tôi Độ cng ca thép trước Mác thép Nhiệt độ tôi và môi Độ cng sau nhiệt nhiệt luyện (HB). trưng làm nguội luyện (HRC) Y7A ; Y8A 800-820, nước 187 CD80MnA 780-800, nước Y9A 192 760-780, nước Y10A 197 62 Y11A ; 207 Y12A 760-780, nước Y13A 217 2.2.2. Thép hợp kim dụng cụ và phạm vi ứng dụng Khi nấu luyện thép, nếu ta thêm vào mẽ nấu một lượng thích hợp các nguyên tố hợp kim như: Crôm (Cr), Mangan (Mn), Silic (Si), Môlypden (Mo), Wolfram (W), ta sẽ được sản phẩm ca mẽ nấu là thép hợp kim. Những loại thép hợp kim dùng để chế tạo dụng cụ cắt gọt gọi là thép hợp kim dụng cụ. Tuỳ thuộc vào loại nguyên tố hợp kim và hàm lượng ca chúng mà có tính chất hợp kim khác nhau. Ví dụ: Crôm sẽ làm tăng độ cng và độ thấm tôi ca thép; GV: Trng Quang Dũng Trang: 13 Nguyên lý vƠ dụng cụ cắt
Wolfram sẽ làm tăng khả năng chịu nhiệt và chịu mòn ca thép, Vanadi làm tăng độ bền ca thép. Đặc điểm: Thép hợp kim dụng cụ có những ưu điểm sau: - Độ biến dạng khi nhiệt luyện nhỏ. Vì vậy, có thể chế tạo được các loại dao phc tạp như: dao chuốt, bàn ren, - Độ bền nhiệt cao hơn thép cacbon dụng cụ, thưng khoảng 350 - 4000C. Do đó có thể cắt trong phạm vi tốc độ15 - 30m/ph. - Dễ mài sắc và mài bóng. Tuy nhiên, khả năng chịu nhiệt ca thép hợp kim dụng cụ không đáp ng được nhu cầu cắt hiện đại (cắt cao tốc), do đó phạm vi sử dụng chúng bị thu hẹp. Hiện nay, vật liệu này ch yếu dùng để chế tạo các loại dao với tốc độ thấp như bàn ren, ta rô, dao chuốt. Bảng 2 ậ 2. ThƠnh phần hoá hc một số nhưn hiu thép hợp kim dụng cụ điển hình(%) . ký hiệu Nhóm Nhãn hiệu C Mn Si Cr W V Liên xô cũ 1,25- 0,20- Thép Cr05 0,4-0,6 - 1,10 0,40 < 0,35 - I Thép 0,45- 0,15- XB 0,80- 0,30- < 0,35 - 85CrV 0,70 0,30 0,90 0,60 0,95- 1,3-1,6 Thép Cr X 1.1 < 0,4 < 0,35 - - II 0,95- Thép 9CrSi 9XC 0,85- 0,3-0,6 1,2-1,6 - - 1,25 0,95 III Thép CrMn X 1,3-1,5 0,45- <0,35 1,3-1,6 - - GV: Trng Quang Dũng Trang: 14 Nguyên lý vƠ dụng cụ cắt
Thép XB 0,9-1,0 0,7 0,15- 0,9-1,2 1,2- - CrWMn 0,8-1,0 0,35 1,6 Thép 1,25- 4,5- 0,15- IV XB5 5% thì tính chịu nóng ca thép gió được nâng cao. 2 Thép gió có độ thấm tôi lớn, độ bền cao (b = 2500 3800 N/ mm ). Độ cng sau khi ram đạt HRC 62  65. Độ bền nhiệt đạt 600  630 oC ng với tốc độ cắt từ 30  40 m/ph. Thép gió được chia làm 2 loại : Thép gió năng suất thưng và thép gió năng suất cao. (bảng 2 – 3) Bảng 2 ậ 3. ThƠnh phần hoá hc của một số loại thép gió (%). TCVN TC Nga C Cr W V Co 1. Thép có năng suất thưng 75W18V P18 0.7 - 0.8 3.8 - 4.4 17.5 - 19 1.0 - 1.4 - 90W9V2 P9 0.85 - 0.95 3.8 - 4.4 8.5 - 10 2.0 - 2.6 - 2. Thép có năng suất cao 140W9V5 P95 1.4 - 1.5 3.8 - 4.4 9.0 - 10.5 4.3-5.1 - 120W14V4 P144 1.2 - 1.3 4.0 - 4.6 13.0 - 3.4-4.1 - 90W18V2 P182 0.95 - 0.85 3.8 - 4.4 14.5 1.8-2.4 - 95W9Co5 P9K5 0.9 - 1.0 3.8 - 4.4 17.5 - 2.0-2.6 5.0-6.0 95W9Co10 P9K10 0.9 - 1.0 3.8 - 4.4 19.0 2.0-2.6 9.5- 150W10Co5V5 1.45 - 1.55 4.0 - 4.6 9.0 - 10.5 4.3-5.1 10.5 GV: Trng Quang Dũng Trang: 15 Nguyên lý vƠ dụng cụ cắt
90W18Co5V2 P10K55 0.85 – 3.8 - 4.4 9.0 - 10.5 1.8-2.4 5.0-6.0 P18K52 0.95 10.0-11.5 5.0-6.0 17.5-19.0 Tất cả các nhãn hiệu thép nói trên đều có lượng tạp chất hạn chế. Mn, Si, Ni < 0.4% ; Mo < 0.5% ; P,S < 0.03 %. 2.2.4. Hợp kim cứng và phạm vi ứng dụng Hợp kim cng được chế tạo bằng cách trộn một (hoặc nhiều) loại bột carbit với bột Koban, sau đó đem nung nóng và ép lại thành những mãnh tiêu chuẩn (gọi là thiêu kết). Các loại và hàm lượng Carbit quyết định tính năng cắt gọt ca hợp kim cng, bột Koban ch yếu có tác dụng dính kết, đồng thi có tác dụng làm tăng độ dẻo ca hợp kim cng. Trong ngành chế tạo máy thưng dùng 3 loại hợp kim sau: - Hợp kim cng 1 Carbit : gồm có bột Carbit Wolfram và bột kết dính Koban. Ký hiệu công thc (theo Liên Xô) : BC + K = BK - Hợp kim cng 2 Carbit: gồm có bột Carbit Wolfram, bột Carbit TiTan trộn với bột kết dính Koban để thiêu kết. Ký hiệu công thc: ( BC + TiC) + K = TK - Hợp kim cng 3 Carbit: được tạo bằng cách trộn Carbit Wolfram, bột Carbit TiTan và bột Carbit Tantan với bột Koban để thiêu kết. Ký hiệu công thc: (BC + TiC + TaC) + K = TTK Hợp kim cng là loại vật liệu chế tạo dao được dùng rộng rãi nhất trên thế giới hiện nay. Chúng có những ưu điểm sau: - Độ cng cao (62 - 65HRC hoặc cao hơn) và độ cng đó không giảm mấy trong điều kiện cắt tốc đọ cao. - Khả năng chịu bền cao, do đó tuổi bền cao. Tuy vậy hợp kim cng cũng có những nhược điểm rất lớn là dòn, khả năng chịu uốn và chịu va đập kém. - ng dụng: Hợp kim cng nhóm BK có độ dẻo tốt hơn thưng để gia công gang, nhóm TK thưng dùng trong gia công thép. GV: Trng Quang Dũng Trang: 16 Nguyên lý vƠ dụng cụ cắt
Các loại hợp kim cng đều được tiêu chuẩn hoá và cho trong các sổ tay cắt gọt. Để sử dụng hợp lý và có hiệu quả HKC cần chú ý đến các điều kiện sau đây: * Chế độ gia công - Lựa chọn HKC theo vật liệu gia công (VD : Khi gia công thép chọn HKC nhóm p, mác hay dùng là T15K6 ; Khi gia công gang chọn HKC nhóm K, mác hay dùng là BK8) - Xác định chế độ gia công (v, t, s) hợp lý với quá trình gia công có chú ý đến việc lựa chọn tuổi bền kinh tế. - Không dùng dung dịch trơn nguội (gia công khô) hoặc phải tưới mạnh và nhiều. Bảng 2 - 4 . ThƠnh phần HKC vƠ tính chất c lý. Ký Tính chất Thành phần hoá học Ký hiệu hiệ vật lý Loại nhóm u  Độ Lĩnh vực áp dụng HKC W Ti Ta uố ISO Ng Co cng C C C n a MPA HRA BK 98 2 10 90 Dùng làm dao gia công gang, các kim loại 2 00 mầu và hợp kim mầu, K01 BK 97 3 10 89 vật liệu phi kim Ghi chú: 3 00 1. BK3M; BK6B: BK 97 3 11 91 Chữ B đầu chỉ nguyên tố vôn fram; chữ K chỉ 3M 00 nguyên tố côban; Chữ M K05 BK 94 6 13 89.5 cuối chỉ độ hạt min; chữ B cuối chỉ độ hạt 6M 50 K to K20 BK 94 6 14 88.5 2. Con số sau chữ K chỉ số % côban. 6 50 Lượng còn lại là % WC Một các bít (WC) Một các BK 94 6 15 87.5 VD: BK8: MácHKC này có 8% Co, 6B 00 còn lại 92% là WC K30 BK 92 8 16 87.5 8 00 BK 90 10 16 87 10 00 GV: Trng Quang Dũng Trang: 17 Nguyên lý vƠ dụng cụ cắt
K40 BK 85 15 18 86 15 00 BK 80 20 19 84.5 20 00 BK 75 25 20 83 25 00 P01 T3 66 30 4 90 92 Dùng làm dao gia 0K 0 công thép các loại Ghi chú: 4 1. T15K6 : Chữ T đầu chỉ nguyên tố Ti, P10 T1 79 15 6 11 90 con số sau chữ T chỉ % 5K 50 TiC, chữ K chỉ nguyên tố côban, Con số sau chữ 6 P K chỉ số % côban. P20 T1 78 14 8 12 89.5 Lượng còn lại là % WC VD:T15K6: Mác 4K 50 HKC này có 15% TiC, Hai các bít các (WC+TiC)Hai 8 6% Co, còn lại 79% là WC P30 T5 85 6 9 13 88.5 K1 50 0 P50 TT 81 4 3 12 16 87 Dùng làm dao gia công thép các loại có sc 7K 00 bền cao 12 Ghi chú: 1. TT7K12 : Chữ T đầu chỉ nguyên tố Ti, chữ T th 2 chỉ nguyên tố Ta con số sau 2 chữ T M chỉ % TiC+TaC, chữ K chỉ nguyên tố côban, Con số sau chữ K chỉ số % côban. Lượng còn lại là % WC Ba các bít (WC+TiC+TaC) các Ba VD: TT7K12: Mác HKC này có 4% TiC, 3% TaC 12% Co, còn lại 81% là WC * Đối với dụng cụ GV: Trng Quang Dũng Trang: 18 Nguyên lý vƠ dụng cụ cắt
- Xác định thông số hình học (các góc , ,  ) phù hợp với điều kiện gia công. - Đảm bảo kích thước thân dụng cụ để khi gia công không có rung động. - Mài sắc hợp lý phần cắt bằng đá mài kim cương * Đối với máy công cụ. - Máy có độ cng vững tốt, không rung động tốt độ cắt cao và lực cắt lớn. - Đảm bảo kẹp chặt tốt dụng cụ và chi tiết. - Kiểm tra công suất cắt và công suất máy để tránh quá tải. Xuất phát từ nhu cầu sử dụng ca thực tế đối với HKC, chúng ta cần tìm hiểu HKC ca các nước trên thế giới. Thành phần một số mác hợp kim cng thông dụng theo tiêu chuẩn được trình bày bảng 2 - 4. 2.2.5. Vật liệu sành sứ Năng suất ca quá trình cắt bằng mảnh dao HKC cao, do HKC có cha các nguyên tố quý – hiếm như W, Ti, Ta, Co nên ngưi ta tìm cách thay thế nó (trong trưng hợp cho phép) bằng các vật liệu rẻ tiền mà vẫn đảm bảo năng suất lao động cao. Đó là vật liệu gốm. Thành phần chính ca gốm là "đất sét kỹ thuật"(Al2O3) Gồm 2 pha ca ôxit nhôm : 3 3 Al2O3 có = 3,65g/cm và Al2O3 có = 3,96g/cm . Để chuyển hoá hoàn toàn từ Al2O3 sang Al2O3 ngưi ta nung đất xét kỹ thuật nhiệt độ 1400 - 16000C. Sau đó nghiền nhỏ thành bột mịn. Bột được ép thành những mảnh dao có hình dáng và kích thước tiêu chuẩn sau đó mang thiêu kết. Các mảnh dao gốm được kẹp cơ khí vào thân dao và không mài sắc lại. Các tính năng ch yếu ca vật liệu gốm : - Độ cng cao, đạt tới HRA 89  95 - Độ bền nhiệt cao (khoảng 1200oC). - Tính chống mòn cao nên sai lệch kích thước gia công nhỏ. - Chất lượng bề mặt đạt được cao hơn. GV: Trng Quang Dũng Trang: 19 Nguyên lý vƠ dụng cụ cắt
- Rẻ tiền, dễ kiếm hơn hợp kim cng. 2 - Có [n] cao, đạt tới 5000N/mm . - Tính dẫn nhiệt kém nên khi cắt không dùng dung dịch trơn nguội. - Chỉ có thể mài sắc bằng đá mài kim cương. - Ch yếu được dùng để gia công tinh với t và s bé, tốc độ cắt cao nên năng suất cao - Giới hạn bền uốn thấp (chỉ đạt 450 N/mm2), chỉ sử dụng khi gia công bán tinh và gia công tinh với độ cng vững ca hệ thống công nghệ cao. Mác điển hình hay sử dụng có ký hiệu ệM 332 có độ cng HRA 89  95, độ bền nhiệt đến 1200oC. Để tăng sc bền uốn ca vật liệu s, ngưi ta cố ý đưa thêm vào các kim loại : (W, Mo, Bo, Ti, ). 2.2.6. Kim cương Kim cương được hình thành trong điều kiện nhiệt độ và áp suất cao. Vì vậy chúng có cấu tạo tinh thể đặc biệt, có độ cng rất cao. Bên cạnh kim cương tự nhiên, hiện nay ngưi ta đã tạo được kim cương nhân tạo có tinh thể đ lớn để làm các mãnh dao. 2 Giống như sành s, kim cương rất dòn ( u 30 Kg/mm ). Vì vậy, kim cương ch yếu dùng để làm hạt mài để mài các vật liệu có độ cng và độ bền cao (ví dụ như mài hợp kim cng). Gồm 2 loại : Kim cng thiên nhiên vƠ kim cng nhơn tạo. - Kim cương thiên nhiên ít được sử dụng vì giá thành quá cao. - Kim cương nhân tạo được tổng hợp từ than chì (graphít) áp suất cao (100.000 atm) và nhiệt độ cao (25000C). Tính chất : - Độ cng kim cương nhân tạo cao gấp 5 - 6 lần HKC và cao nhất trong các loại vật liệu cắt hiện nay (độ cng tế vi đối với kim cương tự nhiên: 100600 N/mm2 ; kim cương nhân tạo (86000  100000) N/ mm2). Độ dẫn nhiệt cao gấp 2 lần HKC. Độ chịu nhiệt liên tục thấp (< 8000C). GV: Trng Quang Dũng Trang: 20 Nguyên lý vƠ dụng cụ cắt
Giòn, chịu tải trọng va đập kém. Độ chịu mòn cao (gấp 10 lần HKC). Không dùng gia công thép vì dao kim cương bị mòn nhanh do hiện tượng khuyếch tán C từ dao sang thép trong vùng cắt. a. Ký hiệu: Kim cương tự nhiên được ký hiệu (A); kim cương nhân tạo (AC) với các nhãn hiệu : ACO, AC, ACB. Bảng 2-5. Giới thiu về đá mƠi kim cng Loại hạt Độ hạt Kết dính Mật độ Tính chất ACO 40  250 Kim loại 200% Độ bền bình thưng AC 50  315 Gốm 150% Độ bền nâng cao ACB 63  400 Bakelit 100% Độ bền cao ACK 80  500 Vukanhit 50% Độ bền cao 25% ACKC 100  630 Dạng tinh thể Độ bền rất cao VD : Ký hiu của 1 viên đá mƠi kim cng AC6 160/125 M2- 01 150 x 20 x 3 x 32 b. Phạm vi sử dụng: Kim cương nhân tạo, được dùng làm dụng cụ cắt (dưới dạng đá mài, bột mài, mảnh dao tiện) để gia công HKC, s, kim loại màu, vật liệu phi kim và các loại vật liệu siêu cng. Ngoài ra còn dùng làm đầu sửa đá mài, mũi khoan địa chất 2.2.7. Vật liệu tổng hợp elbor Đây là vật liệu dao mới ch yếu là dùng để làm các hạt mài, nó có tính chất như kim cương. Là hợp chất giữa Nitơ và nguyên tố Bo. Tính cắt ca nó tương tự như kim cương. Độ cng tế vi (6 - 8)107MPA. Độ bền nhiệt cao (đến 2000oC). 2 Độ bền uốn lớn hơn kim cương ([u] = 1000N/mm ). Độ bền mòn cao. Hệ số ma sát với kim loại nhỏ GV: Trng Quang Dũng Trang: 21 Nguyên lý vƠ dụng cụ cắt
Được dùng để gia công tinh thép tôi có HRC 39-66 và gang, đặc biệt là thép gió. Nó cấu tạo dạng bột sử dụng để chế tạo đá mài tròn, các loại bột mài khác, ngoài ra còn dùng để chế tạo dao tiện . o0o CÂU HI ÔN TP 1. Các yêu cầu ca vật liệu làm dao. 2. Các loại vật liệu làm dao hiện có? Kí hiệu, tính năng, phạm vi ng dụng? 3. So sánh các loại vật liệu thông dụng làm lưỡi cắt. GV: Trng Quang Dũng Trang: 22 Nguyên lý vƠ dụng cụ cắt
CHNG 3. TIN VÀ DAO TIN 3.1. Khái nim về gia công tin 3.1.1. Mục đích vƠ nội dung của gia công bằng tin Tiện là một trong những phương pháp gia công chi tiết máy được dùng rộng rãi trong ngành chế tạo cơ khí. Các chi tiết máy tròn xoay dạng đối xứng như trục, bánh răng, puli v.v thưng được gia công trên máy tiện bằng các loại dao khác nhau như các loại dao tiện, mũi khoan, mũi khoét, mũi doa, tảo v.v Trên máy tiện có thể gia công được các chi tiết hình trụ, hình côn, mặt định hình, mặt phẳng, mặt ren, vát cạnh, vê góc lượn. 3.1.2. Phơn loi chi tiết gia công trên máy tin Các loại chi tiết gia công trên máy tiện có thể chia ra hai loại: chi tiết đối xứng (thân tròn xoay) và chi tiết không đối xứng. - Chi tiết đối xứng : gồm chi tiết dạng thanh tròn có tỉ lệ l/d > γ, được gọi là chi tiết dạng trục. δoại chi tiết này bao gồm; trục trên, trục bậc, trục có ren hoặc rãnh then, trục có phần côn, phần định hình v.v Trong đó lại chia ra thành trục không cứng vững như trục vit me, trục trên máy tiện, trục nặng như trục máy ép, trục tua bin, trục máy cán. - Chi tiết dạng ống lót (bạc): Đặc điểm của các chi tiết này là có lỗ, có tỉ lệ l/d 3 như bạc lót, ống lót, bạc có thành mỏng. Các chi tiết loại này lại chia ra hai loại là ống lớn và ống nhỏ. - Các chi tiết dạng đĩa: có tỉ lệ l/d 5.0 , gồm đĩa vòng đệm, mặt bích vô lăng, đĩa xích, bánh răng v.v - Các chi tiết không đối xứng gồm các chi tiết lệch tâm và những chi tiết khác như thanh giằng ống nối, khớp nối chữ thập v.v Các chi tiết này được chia ra thành từng dạng khác nhau theo các đặc điểm kết cấu có ảnh hưng đến quá trình công nghệ gia công. Những chi tiết cùng một dạng có hình dạng và kích thước gần giống nhau, được gia công theo một quy trình công nghệ. GV: Trng Quang Dũng Trang: 23 Nguyên lý vƠ dụng cụ cắt
3.2. Phơn loi dao tin Dựa vào công dụng dao tiện được chia làm các loại sau: 3.2.1. Dao tin ngoƠi Là loại dao dùng để tiện trụ ngoài  Dựa vào dạng đầu cắt của dao tiện ngưi ta chia làm β loại: + Dao tiện đầu thẳng (hình γ.1.a) + Dao tiện đầu cong (hình γ.1.b) a- Dao đầu thẳng b- Dao đầu cong Hình 3.1.  Dựa vào chiều tiến của dao ngưi ta chia làm β loại: + Dao tiện phải: Có chiều tiến dao từ phải sang trái. Khi úp bàn tay phải lên thân dao, ngón tay cái hướng về phía lưỡi cắt chính. Dao tiện phải được dùng rất phổ biến trong các nguyên công tiện trụ ngoài (hình γ.β.a). + Dao tiện trái: có chiều tiến dao từ trái sang phải. Khi úp bàn tay trái lên thân dao, ngón tay cái hướng về phía lưỡi cắt chính (hình γ.β.b). a- Dao phải b- Dao trái Hình 3.2. GV: Trng Quang Dũng Trang: 24 Nguyên lý vƠ dụng cụ cắt
3.2.2. Dao tin lỗ δà loại dao dùng để tiện mặt trụ trong.  Dựa vào hình dạng lỗ suốt và lỗ không suốt ngưi ta chia làm β loại: + Dao tiện lỗ suốt (hình γ.γ.a) + Dao tiện lỗ không suốt (lỗ kín) (hình γ.γ.b) a- Dao tiện lỗ suốt b- Dao tiện lỗ kín Hình 3.3. 3.2.3. Dao tin rưnh vƠ cắt đứt δà loại dao dùng để tiện rãnh hoặc cắt đứt Chia làm β loại: + Dao tiện rãnh ngoài hoặc cắt đứt (hình γ.4.a) + Dao tiện rãnh trong (hình 3.4.b) a- Dao tiện rãnh ngoài b- Dao tiện rãnh trong Hình 3.4. 3.2.4. Dao tin ren δà loại dao dùng để tiện ren trụ ngoài hoặc ren lỗ (ren tam giác, ren thang, ren vuông, ren tựa, ren tròn) - Gồm các loại sau: + Dao tiện ren tam giác ngoài + Dao tiện ren vuông ngoài + Dao tiện ren thang ngoài + Dao tiện ren tam giác trong + Dao tiện ren vuông trong + Dao tiện ren thang trong GV: Trng Quang Dũng Trang: 25 Nguyên lý vƠ dụng cụ cắt
a- Dao tiện ren tam giác b- Dao tiện ren vuông c- Dao tiện ren thang Hình 3.5. a- Dao tiện ren trong tam giác b- Dao tiện ren trong ren vuông c- Dao tiện ren trong ren thang Hình 3.6. Các loi dao tin ren trong 3.2.5. Dao tin định hình δà loại dao dùng để tiện định hình các chi tiết có hình dạng tròn xoay. δưỡi cắt chính dao tiện định hình có dạng giống như biên dạng chi tiết gia công.  Dựa vào hình dạng ngưi ta chia làm β loại: + Dao tiện định hình dạng đĩa Hình 3.7. Dao tin định hình dng đĩa GV: Trng Quang Dũng Trang: 26 Nguyên lý vƠ dụng cụ cắt
+ Dao tiện định hình dạng lăng trụ Hình 3.8. Dao tin định hình dng lăng trụ 3.3. ThƠnh phần kết cấu của dao tin Dao cắt kim loại được chia ra hai phần: phần thân dao, phần làm việc (hay còn gọi là phần cắt). 3.3.1. Phần thơn (Cán dao) Dùng để gá dao vào bàn dao hoặc trục gá dao, nhằm đảm bảo vị trí tương quan giữa dao và chi tiết. Tiết diện thân dao có thể tròn, vuông, hình chữ nhật 3.3.2. Phần cắt gt (Phần lƠm vic của dao) δà phần của dao trực tiếp tiếp xúc với chi tiết gia công để làm nhiệm vụ tách phoi, đồng thi là phần dự trữ mài lại dao khi dao đã bị mòn. εặt trước Lưỡi cắt phụ Phần thân dao εặt sau phụ phụphụ εũi dao Phần cắt Lưỡi cắt chính εặt sau chính Hình 3.9. Kết cấu của dao tin GV: Trng Quang Dũng Trang: 27 Nguyên lý vƠ dụng cụ cắt
Phần cắt có thể thẳng, cong, đầu uốn, đầu vuốt. Theo điều kiện làm việc, dụng cụ cắt có thể được chế tạo dao phải hay dao trái. Về mặt kết cấu thì phần cắt của dao được tạo nên bi các bề mặt và lưỡi cắt thích hợp, bao gồm: 1. Mặt trước dao: là mặt của dao để phoi trượt lên đó thoát ra khỏi vùng cắt trong quá trình gia công. 2. Mặt sau chính: là mặt của dao đối diện với bề mặt đang gia công trên chi tiết. 3. Mặt sau phụ: là mặt trên phần cắt dao đối diện với bề mặt đã gia công trên chi tiết. Dao cắt có thể có một mặt sau phụ hoặc nhiều mặt sau phụ. 4. Lưỡi cắt chính: là giao tuyến giữa mặt trước và mặt sau chính. Trong quá trình cắt, phần lớn lưỡi cắt chính tham gia cắt gọt. Phần trực tiếp tham gia cắt gọt của lưỡi cắt chính gọi là chiều dài cắt thực tế của lưỡi cắt - đó chính là chiều rộng cắt b. 5. Lưỡi cắt phụ: là giao tuyến giữa mặt trước và mặt sau phụ. Khi cắt có một phần của lưỡi cắt phụ cũng tham gia cắt. 6. Mũi dao: là giao điểm của lưỡi cắt chính và lưỡi cắt phụ. εũi dao là vị trí của dao dùng để điều chỉnh vị trí tương quan giữa dao và chi tiết gia công. εũi dao có thể nhọn r = 0, có thể tròn r 0, hoặc cạnh vát. 7. Lưỡi cắt chuyển tiếp: trong một số trưng hợp (như dao phay mặt đầu) ngưi ta cần tạo nên lưỡi cắt chuyển tiếp giữa lưỡi cắt chính và lưỡi cắt phụ. 8. Chiều dài phần làm việc l: được tính từ mũi dao đến giao tuyến giữa mặt trước và thân dao. 9. Chiều cao làm việc h: là khoảng cách từ mũi dao đến mặt tỳ của thanh dao, h > 0 hoặc h < 0 3.4. Các định nghĩa c bn về các mặt ta độ - Để xác định các thông số hình học của dao (hay các góc của dao) ngưi ta qui các mặt tọa độ sau: 1. Mặt phẳng cắt (mặt cắt): là mặt phẳng được tạo thành bi lưỡi cắt chính và véc tơ vận tốc cắt tại một điểm xét trên lưỡi cắt. Còn khi lưỡi chính cong, mặt GV: Trng Quang Dũng Trang: 28 Nguyên lý vƠ dụng cụ cắt
phẳng cắt được tạo thành bi đưng tiếp tuyến với lưỡi cắt chính tại điểm ta xét và véc tơ vận tốc cắt chính tại điểm đó. 2. Mặt phẳng đáy (mặt đáy): là mặt phẳng thẳng góc với véc tơ vận tốc cắt tại điểm đang xét. Như vậy mặt phẳng đáy luôn luôn vuông góc với mặt phẳng cắt. Chú ý: Vận tốc cắt là tốc độ dịch chuyển tương đối giữa lưỡi cắt và chi tiết được gia công. trạng thái tĩnh hướng của véc tơ vận tốc cắt ngược với hướng quay của chi tiết. 3. Mặt phẳng làm việc quy ước Px (tiết diện ngang): là mặt phẳng thẳng góc với mặt đáy và song song với phương chạy dao dọc. 4. Mặt phẳng dọc trục thân dao Py (tiết diện dọc): là mặt phẳng đồng thi thẳng góc với mặt đáy và mặt phẳng làm việc quy ước. εặt phẳng làm việc εặt phẳng dọc trục quy ước thân dao εặt mặt đáy Hình 3.10. 5. Tiết diện chính: là mặt phẳng thẳng góc với hình chiếu của lưỡi cắt chính trên mặt đáy 6. Tiết diện phụ: là mặt phẳng thẳng góc với hình chiếu của lưỡi cắt phụ trên mặt đáy. GV: Trng Quang Dũng Trang: 29 Nguyên lý vƠ dụng cụ cắt
- Các thông số hình học của dao nhằm xác định vị trí của mặt trước, mặt sau chính, mặt sau phụ , lưỡi cắt chính và lưỡi cắt phụ của đầu dao. Những thông số này được xác định tiết diện chính N - N, mặt đáy, tiết diện phụ N1 - N1 và trên mặt cắt. 3.5. Thông số hình hc phần cắt của dao tin ở trng thái tĩnh εặt cắt Lưỡi cắt chính 900 Tiết diện N -N εặt đáy Hình 3.11. 3.5.1. Các thông số đo trên mặt đáy a. Góc nghiêng chính kí hiệu : là góc tạo bi lưỡi cắt chính của dao và phương chạy dao đo trên mặt đáy. Độ lớn của góc nghiêng chính xác định vị trí của lưỡi cắt chính của dao trong hệ toạ độ xác định. - Khi chiều sâu cắt không thay đổi, nếu góc nghiêng φ có giá trị nhỏ thì chiều dài của lưỡi cắt trực tiếp tham gia cắt gọt tăng, làm tăng khả năng truyền nhiệt, biến dạng của phoi giảm làm tăng tuổi thọ của dao. - Khi góc nghiêng φ có giá trị lớn, chiều dài lưỡi cắt trực tiếp tham gia cắt gọt giảm, làm giảm khả năng truyền nhiệt → tuổi thọ của dao giảm. Thưng chọn φ = 450 b. Góc nghiêng phụ kí hiệu 1: là góc tạo bi lưỡi cắt phụ của dao và phương chạy dao đo trên mặt đáy. Độ lớn của góc nghiêng phụ xác định vị trí của lưỡi cắt phụ của dao trong hệ toạ độ xác định. GV: Trng Quang Dũng Trang: 30 Nguyên lý vƠ dụng cụ cắt
N1 - N1 N - N n  1  A  N1 1 N 1 N1   N Theo hướng A Hình 3.12. c. Góc mũi dao kí hiệu : là góc tạo bi lưỡi cắt chính và lưỡi cắt phụ đo trên mặt đáy. Độ lớn của góc mũi dao biểu thị độ bền của mũi dao. Thông thưng giữa lưỡi cắt chính và lưỡi cắt phụ được nối với nhau bằng một đoạn cong có bán kính R, R gọi là bán kính của mũi dao. Độ lớn của R tuỳ thuộc vào vật liệu làm dao. Ta có mối quan hệ sau: 0 + 1 +  = 180 (3.1) Trong đó: , 1 là những thông số độc lập,  là thông số phụ thuộc 3.5.2. Các thông số đo trên tiết din chính N – N a. Góc trớc kí hiệu ( = 50 – 150): là góc tạo bi mặt trước dao và mặt đáy đo trên tiết diện chính N - N. Giá trị góc trước xác định vị trí của mặt trước dao trong hệ toạ độ xác định. Độ lớn của góc trước  ảnh hưng đáng kể đến khả năng thoát phoi. Góc trước dương khi mặt trước thấp hơn mặt đáy, còn âm thì ngược lại. - Có tác dụng đảm bảo cho phôi thoát ra dễ dàng, làm giảm sự biến dạng của phôi và làm giảm ma sát giữa phôi và mặt trước của dao (phụ thuộc vào vật liệu gia công, vật liệu làm dao, tính chất gia công như: tiện thô, tinh ) - Khi góc trước nhỏ phôi thoát ra khó khăn, uốn cong nhiều, làm giảm chất lượng bề mặt. GV: Trng Quang Dũng Trang: 31 Nguyên lý vƠ dụng cụ cắt
- Khi góc trước có giá trị lớn điều kiện thoát phôi dễ dàng. - Khi cắt vật liệu dẻo, để giảm ma sát giữa phôi và mặt trước cần chọn góc trước lớn. - Khi cắt vật liệu giòn với phôi có dạng vụn, biến dạng ít thì cần chọn góc trước nhỏ hoặc có thể bằng “0” để bảo vệ lưỡi cắt. b. Góc sau kí hiệu : là góc tạo bi mặt sau chính của dao và mặt cắt đo trên tiết diện chính N -N. Giá trị góc sau xác định vị trí mặt sau chính của dao trong hệ toạ độ xác định. Độ lớn của góc sau xác định mức độ ma sát giữa mặt sau chính của dao và mặt đang gia công của chi tiết. - Đối với vật liệu dẻo chọn góc sau lớn để giảm ma sát. - Đối với vật liệu giòn chọn góc sau nhỏ để tăng độ bền dao. c. Góc sắc kí hiệu : là góc tạo bi mặt trước và mặt sau chính của dao, trong tiết diện cắt chính N -N. Độ lớn của góc sắc quyết định độ bền của đầu dao. Thông thưng dù có mài góc sắc  thật nhọn đi nữa thì vẫn để lại một cung tròn . Nếu chiều dày cắt a quá nhỏ so với  thì dao không cắt được chỉ xảy ra hiện tượng trượt. Chỉ khi 1/2 thì mới cắt được. Cung tròn phụ thuộc vào vật liệu làm dao. Ví dụ: dao có  = 700, đối với dao thép gió: = (12  15)10-3mm, với dao hợp kim cứng = (18  24)10-3mm. - Đối với vật liệu mềm ( = 400-500 ) - Đối với vật liệu dẻo ( = 550-750 ) - Đối với vật liệu giòn ( = 750-850 ) d. Góc cắt kí hiệu : là góc tạo bi mặt trước của dao và mặt cắt đo trong tiết diện chính N - N. Ta có mối quan hệ hình học sau: +  +  =  +  = 900 (1.2) Trong đó và  là những thông số độc lập; ,  là những thông số phụ thuộc 3.5.3. Các thông số đo trên tiết din phụ N1 - N1 a. Góc trớc phụ kí hiệu 1, là góc tạo bi mặt trước của dao và mặt đáy đo trên tiết diện phụ N1 - N1. Độ lớn của góc trước xác định vị trí mặt trước dao trong hệ toạ độ xác định. GV: Trng Quang Dũng Trang: 32 Nguyên lý vƠ dụng cụ cắt
b. Góc sau phụ kí hiệu 1: là góc tạo bi mặt sau phụ của dao và mặt cắt đo trên tiết diện phụ N1 - N1. Độ lớn của góc sau xác định vị trí mặt sau phụ của dao trong hệ toạ độ xác định và quyết định mức độ ma sát giữa mặt sau phụ của dao và mặt đã gia công của chi tiết. 3.5.4. Thông số đo trên mặt cắt Góc nơng của lỡi cắt kí hiệu : là góc được tạo bi lưỡi cắt chính của dao và mặt đáy đo trên mặt cắt. Độ lớn của góc nâng lưỡi cắt biểu thị vị trí của lưỡi cắt chính trong hệ toạ độ xác định, giá trị của góc nâng lưỡi cắt  có thể lớn hơn, nhỏ hơn hoặc bằng không. Giá trị của góc nâng  không những quyết định hướng thoát phoi khi cắt mà còn quyết định đến điểm tiếp xúc đầu tiên của dao và chi tiết khi cắt. Điều này có ý nghĩa lớn đối với độ bền của dao cũng như chất lượng gia công. - Khi góc nâng λ có giá trị âm, phoi thoát ra phía bề mặt chưa gia công. - Góc nâng có giá trị dương, phoi thoát về phía bề mặt đã gia công.  > 0  = 0  0 mũi dao là điểm thấp nhất,  <0 mũi dao là điểm cao nhất. Bằng thực nghiệm, ngưi ta xác định được các giá trị hợp lý góc độ của dao phụ thuộc vào vật liệu gia công, vật liệu dao với các điều kiện cắt khác nhau. 3.6. Thông số hình hc phần cắt của dao ở trng thái động GV: Trng Quang Dũng Trang: 33 Nguyên lý vƠ dụng cụ cắt
Trong quá trình gia công thực tế, do việc gá đặt không chính xác, do ảnh hưng của các chuyển động cắt, do dao bị mài mòn, dẫn đến sự thay đổi hệ toạ độ xác định (theo định nghĩa), do đó gây nên sự thay đổi các thông số hình học dao so với khi thiết kế. 3.6.1. Gá dao không đm bo vị trí tng quan với chi tiết Hình 3.14a và 3.14b biểu thị vị trí tương quan giữa dao và bề mặt gia công bị sai lệch. - Trưng hợp a, muốn tạo thành mặt trụ đáng lẽ phải gá đặt trục dao vuông góc với trục chi tiết gia công, nhưng khi gá trục dao bị lệch đi một góc  so với trục chi tiết. n n Slt St   St  Slt (a) (b) Hình 3.14. - Trưng hợp b, muốn hình thành mặt côn thì trục dao phải được gá vuông góc với mặt côn cần gia công, nhưng do gá đặt không chính xác nên trục dao bị lệch đi một góc . Trong cả hai trưng hợp trên đều gây nên sự sai lệch góc nghiêng chính và góc nghiêng phụ so với thiết kế một lượng , cụ thể: c = +  1c = 1 -  GV: Trng Quang Dũng Trang: 34 Nguyên lý vƠ dụng cụ cắt
3.6.2. Gá dao không đúng tơm R h   c c  Vt Vl (a)  h   1 R  c V Vtt lt (b) Hình 3.15. Hình 3.15a và hình 3.15b thể hiện khi gá dao thấp hơn hoặc cao hơn tâm chi tiết một đoạn h (khi tiện). Do việc gá đặt không đúng như vậy nên véc tơ vận tốc cắt thực tế Vtt lệch so với véc tơ vận tốc lý thuyết Vlt một góc  . Do sai lệch hệ toạ độ xác định dẫn đến sự thay đổi góc trước và góc sau tương ứng là . Gọi góc độ dao khi cắt là  c và c - Đối với trưng hợp hình γ.15a, ta có:  c =  - ; c = +  - Đối với trưng hợp hình γ.15b, ta có:  c =  +  c = -  GV: Trng Quang Dũng Trang: 35 Nguyên lý vƠ dụng cụ cắt
h trong đó:  arctg R 3.6.3. nh hởng của chuyển động chy dao Vc V cx x Vd (a) cx x X Vc V cY Vn Y cY Y (b) Y Sn Y .d Hình 3.16. GV: Trng Quang Dũng Trang: 36 Nguyên lý vƠ dụng cụ cắt
Hình 3.16a và hình 3.16b biểu diễn chuyển động chạy dao dọc (khi tiện ngoài) và chuyển động chạy dao ngang (khi tiện cắt đứt) đã làm thay đổi góc độ của dao. - Trong trưng hợp γ.16a, do có chạy dọc với tốc độ chạy dao dọc Vd (tiện ngoài). Khi có chuyển động chạy dao dọc thì quỹ đạo chuyển động cắt tương đối của một điểm bất kỳ của lưỡi cắt là đưng xoắn ốc, bằng phương pháp hình vẽ hình học đơn giản ta thấy ngay được góc trước và góc sau dao (trên tiết diện chính N - N) bị thay đổi một lượng X: cX X  X c X  X  X δượng chạy dao càng lớn và đưng kính chi tiết gia công càng bé thì góc X càng lớn. - Trong trưng hợp hình γ.16b có dao chạy ngang với tốc độ chạy dao Vn (tiện khỏa mặt hay tiện cắt đứt). Khi có chuyển động chạy dao ngang thì quỹ đạo chuyển động cắt tương đối là đưng Acsimet, bằng cách khai triển hình học như hình vẽ ta có: cY  Y  Y cY Y  Y s  arctg Y d. Đưng kính chi tiết gia công càng bé thì góc Y càng lớn. Ví dụ 1: Tiện một trục vít hình thang có profin như cho trên hình vẽ (hình γ.17) đưng kính trung bình của trục vít dtb = 40mm, mô đun chiều trục m = 6, góc profin của ren = 200. Ngưi ta tiến hành tiện từng mặt một. Dao tiện tinh mặt trái ren có góc trước  = 0, = 700,  = 00. εũi dao gá 0 ngang tâm máy. Để tiện đạt yêu cầu thì góc sau tiết diện XX ( cx = 10 ). Hỏi phải mài dao với góc bằng bao nhiêu điểm nằm trên đưng kính trung bình ? Giải : Ta đã biết cx = x - x GV: Trng Quang Dũng Trang: 37 Nguyên lý vƠ dụng cụ cắt
s Với tg d x 2 Tính x với sd là lượng chạy dao theo chiều trục, lúc này bằng bước chiều trục t0, do đó sd = t0 = .m = 6 là bán kính véc tơ tại điểm ta xét, = 20mm s 6 Do đó: tg d ,015  8031' x 2 2. .20 x 0 0 ' 0 Tính x: x = xc + x = 10 + 8 31 = 18 31' Tính góc sau trong tiết diện NN - n Hình 3.17. Ta có quan hệ : cotg x = cotg n . sin tg.cos Vì  = 0 nên cotg x = cotg n . sin (với một góc bất kỳ thì tg.cotg =1, nên cotg x = cotg n . sin tương đương với tg n = tg x . sin ) Hay tg n = tg x . sin 0 0 đây x = 18 31', góc = 70 0 0 Do đó tg n = tg18 31' . sin 70 = 0.31472 0 tg n = 0,31472 n = 17 28' GV: Trng Quang Dũng Trang: 38 Nguyên lý vƠ dụng cụ cắt
Ví dụ 2: Tiện cắt đứt một chi tiết hình trụ với lượng chạy dao ngang Sn = 0,2mm/v. 0 Dao tiện cắt đứt sau khi mài có có Y = 12 . Tính góc sau thực tế khi cắt đến điểm cách tâm một khoảng D = βmm. Giải : - Tính góc 1 theo công thức: vn sn 2,0 0 tg1 ,0 0318 1 = 1 49' v0 D ,3142. - Góc sau khi cắt đến điểm cách tâm 1mm sẽ là : 0 0 0 Yc = Y - 1 = 12 - 1 49' = 10 11' Như vậy do lượng chạy dao ngang bé nên sự thay đổi góc sau không đáng kể có thể không đáng quan tâm. Ví dụ 3: Tiện hớt lưng một dao phay định hình có các thông số sau: Đưng kính ngoài D = 75mm; số răng Z = 10, lượng hớt lưng K = 4,5 mm, cần mài mặt sau Y 0 là bao nhiêu để khi làm việc ta có Yc = 8 Giải : Ta có Yc = Y - 1 Để tìm được Y ta cần đi tính 1 Ta biết, lượng hớt lưng K = 4,5 mm, nghĩa là sau một góc giữa hai răng 3600 lượng tiến dao là 4,5 mm. Vậy sau 1 vòng lượng tiến dao sẽ là : Z Sn = K.Z = 4,5 .10 = 45mm/vòng sn 45 0 ' Khi đó tg ,0190985 1 = 10 48 1 D ,314.75 Từ Yc = Y - 1 Y = Yc + 1 0 0 ' 0 ' Vậy cần mài góc sau Y= 8 + 10 48 = 18 48 Nói chung trong mọi trưng hợp cắt thực tế đều gây ra sự thay đổi góc độ của dao, nhưng do tốc độ chạy dao nhỏ (lượng chạy dao s nhỏ) và khi gá đặt nói chung rất thận trọng. Vì vậy giá trị thay đổi về góc độ dao nhỏ, có thể bỏ qua. Tuy nhiên, đối với một trưng hợp đặc biệt như gia công ren có bước ren lớn (tức là lượng chạy dao lớn đáng kể)  lớn, khi đó phải chú ý đến lượng thay đổi này. o0o GV: Trng Quang Dũng Trang: 39 Nguyên lý vƠ dụng cụ cắt
CÂU HI ÔN TẬP 1. Cho biết các loại dao tiện và phạm vi ứng dụng của từng loại dao. β. Định nghĩa các mặt tọa độ (mặt đáy và mặt cắt)? Các tiết diện đo (tiết diện chính, tiết diện phụ). γ. Định nghĩa các góc của dao: góc trước , góc sau α, góc nghiêng chính φ, góc nghiêng phụ φ1, góc sắc , góc cắt Ł, góc mũi dao ł, góc nâng của lưỡi cắt chính λ. Vai trò của các góc dao trong quá trình cắt. 4. Vẽ được các góc độ của dao ứng với: dao tiện trơn ngoài, dao tiện trong, dao khỏa mặt đầu, dao cắt rãnh 5. Sự thay đổi các góc dao khi làm việc: Dao gá cao hoặc thấp hơn tâm máy; trục dao gá không thẳng góc với tâm máy; Do có chuyển động chạy dao ngan, dọc. GV: Trng Quang Dũng Trang: 40 Nguyên lý vƠ dụng cụ cắt
CHNG 4. QUÁ TRÌNH CT KIM LOI 4.1. Quá trình hình thƠnh phoi khi ct kim loi Quan sát cắt gọt thực tế, ta dễ dàng phát hiện hai nhận xét quan trọng: 1. Phoi đợc tánh ra khỏi chi tiết khi cắt không theo phơng của vận tốc cắt v (tức là phơng lực tác dụng) 2. Phoi khi cắt ra bị uốn cong về phía mặt tự do; kích thớc của phoi bị thay đổi so với lớp cắt khi còn trên chi tiết (hình 4.1.). bff Lf ff af v b a L Hình 4.1. Quan sát phoi trên hình 4.1 ta thấy phoi bị xếp lớp, các lớp nghiêng một góc so với phơng tác dụng lực, hơn nữa phoi bị cong về phía mặt tự do, tức là mặt đối diện với mặt trớc của dao. Quan sát hình 4.1 ta li thấy phoi ngắn hơn nhng dày hơn so với lớp kim loi trên phôi, nghĩa là quưng đng chy dao L lớn hơn chiều dài phoi Lf và chiều dày phôi af lớn hơn chiều dày lớp cắt a. Việc thay đổi kích thớc phoi nh vậy gọi là hiện tợng co rút phoi. Để gii thích những điều nhận thấy trên ta tiến hành các thí nghiệm sau: 4.1.1. Thí nghiệm so sánh mu ct vƠ mu nén kim loi Mô hình thí nghiệm đợc mô t hình 4.2. GV: Trng Quang Dũng Trang: 41 Nguyên lý vƠ dụng cụ ct
a. Thí nghiệm ct nén mu b. Thí nghiệm ct mu với dao có  = 00 Dao  B C  B P A  D A (a) (b) Hình 4.2. Khi quan sát thí nghiệm nén mẫu, ngi ta thấy rằng: các phân tử kim loi dới sức ép của đầu nén bị biến dng, phơng biến dng là phơng AB và CD to với phơng của ngoi lực tác dụng P một góc  xác định đối với từng loi vật liệu (thép  = 450). Điều tơng tự đó cũng xy ra đối với mẫu cắt (hình 4.2.b.), nhng phơng CD thì các phân tố kim loi đư bị phần kim loi trên mẫu chặn li. Do đó phơng biến dng chỉ còn là AB. Kết qu trên đư cho ta kết luận quan trọng là: thực chất quá trình tách phoi ra khỏi chi tiết là quá trình biến dng của các phần tử kim loi dới sức ép của đầu dao. 4.1.2. Thí nghiệm quan sát sự dịch chuyển của các phần tử kim loi khi ct Để tiếp tục làm rõ bn chất của quá trình cắt kim loi, ngi ta tiến hành một thí nghiệm khác. thí nghiệm này, các phần tử kim loi trên mặt bên của mẫu đợc đánh dấu. Khi cắt ta quan sát sự dịch chuyển của các phần tử kim loi đư đợc đánh dấu đó. Ví dụ trên hình 3.3. mô t quá trình dịch chuyển của phần tử kim loi P khi cắt. Từ P đến 1 phần tử kim loi dịch chuyển gần nh song song với phơng vận tốc cắt v . Qua khỏi điểm 1, đáng lẻ phần tử kim loi chuyển đến điểm 2', nhng thực tế thì nó dịch đến điểm 2. Đon 2'2 gọi là lợng trợt của phần tử kim GV: Trng Quang Dũng Trang: 42 Nguyên lý vƠ dụng cụ ct
loi P ti thi điểm 2. Điểm 1 là điểm bắt đầu trợt của phần tử kim loi P khi cắt. Tơng tự nh vậy thi điểm 3 lợng trợt là 3'3 . Tiếp tục cắt, sau khi qua khỏi điểm 3 phần tử kim loi P di chuyển đến điểm 4. Đon đng 34 song song với mặt trớc của dao. Điều đó có nghĩa là đến thi điểm 3 thì quá trình trợt của phần tử kim loi P đư kết thúc và nó đư chuyển thành phoi cắt. Điểm 3 đợc gọi là điểm kết thúc trợt của phần tử kim loi P khi cắt. Bằng cách đánh dấu nh vậy ta xây dựng đợc đng dịch chuyển của phân tố kim loi P khi cắt là P1234P'. Trong đó đon 4P' là một cung cong về phía mặt tự do của phoi có bán kính R?P. Điểm 4 đợc xác định bằng cách: từ điểm tách ri sự tiếp xúc giữa phoi và mặt trớc dao (E) ta kẻ (EF) vuông góc với mặt trớc dao (EF  OE). EF sẽ cắt đng P1234P' ti 4. Hình 4.3. Vùng giới hn bi mặt bắt đầu trợt OA và mặt kết thúc trợt OC gọi là miền biến dng (miền to phoi) hay còn gọi là vùng trợt. Thí nghiệm trên đợc tiến hành với tốc độ cắt v = 0,002 m/ph. Trong thực tế, tốc độ cắt lớn hơn rất nhiều do vậy tốc độ biến dng cũng rất lớn, hai mặt trợt OA và OC gần nh trùng nhau, chỉ cách nhau khong 0,03 - 0,2 mm. Để đơn gin ta coi 2 mặt này trùng nhau và 0 gọi là mặt trợt τ, τ nằm nghiêng so với phơng vận tốc cắt V một góc β1 = 30 ÷ 400. Bên trong mỗi phần tử cũng diễn ra sự xê dịch giữa các tinh thể dới một góc 0 0 β2 = 60 ÷ 65 (hay là góc tách phoi). GV: Trng Quang Dũng Trang: 43 Nguyên lý vƠ dụng cụ ct
Qua thí nghiệm nêu trên, ta có thể kết luận rằng: quá trình hình thành phoi cắt là quá trình biến dng trợt của các phần tử kim loi theo các mặt trợt của chúng. 4.1.3. Các dng phoi khi ct kim loi Phoi đợc hình thành là một kết qu của quá trình biến dng và ma sát khi cắt. Tuỳ thuộc vào loi vật liệu gia công, các điều kiện tiến hành cắt gọt mà phoi đợc to thành có nhiều dng khác nhau. Nh vậy một cách ngợc li, từ dng phoi cắt ta có thể phán đoán đợc vật liệu gia công, đánh giá dụng cụ cắt tốt hay xấu, sự tiêu hao năng lợng nhiều hay ít, bề mặt gia công có bóng hay không. Tùy theo điều kiện cắt và vật liệu gia công ta có các loi phoi: phoi vụn, phoi xếp, phoi dây. * Phoi vụn: Thu đợc khi gia công vật liệu dòn (gang, đồng thau cứng hoặc gia công thép với lợng chy dao lớn và vận tốc nhỏ) Trng hợp gia công to thành phoi vụn, lực cắt và nhiệt cắt tập trung mũi dao làm dao chóng bị mòn. Sự hình thành phoi cắt không liện tục nên lực cắt biến đổi gây ra rung động, độ bóng bề mặt gia công không cao. * Phoi xếp: Thu đợc khi gia công vật liệu dẻo: thép với tốc độ cắt thấp, chiều dày cắt lớn và góc cắt của dao có giá trị tơng đối lớn. Phoi xếp có dng từng đon ngắn hay từng mnh, mặt phoi kề mặt trớc rất bóng, mặt kia gợn nẻ. Phoi xếp biến dng rất lớn và chi tiết gia công mất tính dẻo và đợc hóa bền. Khi gia công ra phoi xếp, lực cắt ít thay đổi và rung động ít hơn nên độ bóng bề mặt gia công cao hơn khi cắt ra phoi vụn. * Phoi dây: Thu đợc khi gia công vật liệu dẻo với tốc độ cắt cao và chiều dày cắt nhỏ. Phoi dây có dng dài liên tục, mặt kề với mặt trớc của dao rất bóng, mặt đối diện hơi gợn nẻ. Mức độ biến dng khi to thành phoi dây ít hơn phoi xếp nên độ bóng bề mặt cao hơn. GV: Trng Quang Dũng Trang: 44 Nguyên lý vƠ dụng cụ ct
a. phoi vụn b. phoi xếp c. phoi dây Hình 4.4. Phoi dây rất dài gây khó khăn cho quá trình gia công và rất nguy hiểm cho ngi đứng máy, do vậy cần phi có cơ cấu bẻ phoi. Khi hình thành phoi xếp và phoi dây, sự tiếp xúc giữa phoi và mặt trớc của dao cách mũi dao một đon điều này dẫn đến ci thiện đợc điều kiện làm việc của mũi dao. 4.2. Biến dng kim loi trong quá trình ct Biến dng là quá trình làm thay đổi hình dng của kim loi do tác dụng của ti trọng bên ngoài hay của các hiện tợng vật lí. Dới tác dụng của ti trọng bên ngoài, tuỳ theo mức độ của lực tác dụng kim loi có thể bị biến dng đàn hồi, biến dng dẻo hoặc biến dng phá hủy. P b Pb c a Pa p Pp 0 ' '' a a l Hình 4.5. Biểu đồ thử kéo GV: Trng Quang Dũng Trang: 45 Nguyên lý vƠ dụng cụ ct
- Biến dng đàn hồi là biến dng không còn nữa sau khi thôi tác dụng lực. Biến dng đàn hồi xy ra khi ti trọng tác dụng nhỏ hơn ti trọng ứng giới hn đàn hồi của vật liệu. Trên biểu đồ ta thấy biến dng đàn hồi ứng với đon thẳng 0P, nghĩa là khi ti trọng tác dụng nhỏ hơn Pp kim loi bị kéo dài ra một đon nào đó tỷ lệ thuận với lực tác dụng, nhng khi bỏ ti trọng thì kim loi tr về vị trí ban đầu. Biến dng đàn hồi có thể xy ra do ứng suất tiếp hoặc ứng suất pháp. - Biến dng dẻo là biến dng vẫn còn li sau khi bỏ ti trọng tác dụng. Biến dng dẻo xy ra khi lực tác dụng lên kim loi lớn hơn ti trọng ứng với biến dng đàn hồi. Trên biểu đồ ta thấy biến dng dẻo xy ra khi lực tác dụng lớn hơn lực Pp, nghĩa là khi thôi tác dụng lực kim loi không tr về hình dng, kích thớc ban đầu, mà tr về theo đng aa’ // P0 (tức là sau khi thôi tác dụng lực kích thớc chi tiết dài hơn kích thớc ban đầu một đon 0a’) - Phá hủy là quá trình làm đứt liên kết giữa các nguyên tử trọng mng, làm cho các phần tử của kim loi bị ri nhau ra. Trên biểu đồ ta thấy biến dng phá hủy xy ra khi lực tác dụng lớn hơn lực Pb, nghĩa là khi ti trọng vợt quá Pb, tiết diện của kim loi gim đi (to thành cổ thắt), lúc này lực tác dụng dù có gim đi nhng cổ thắt vẫn phát triển cho đến khi đứt. Thực chất biến dng phá hủy là sự phát sinh và phát triển của các vết nứt tế vi. 4.3. Quá trình hình thƠnh bề mặt đư gia công trên chi tiết Thực tế cho thấy rằng: dù dao đợc chế to từ vật liệu gì và mài sắc bằng cách nào thì đầu dao cũng không thể sắc nhọn lý tng đợc mà luôn luôn tồn ti một phần có bán kính . Ví dụ: dao thép gió tuỳ thuộc vào điều kiện mài sắc, bán kính đầu dao tồn ti trong khong = 10 - 18m; dao hợp kim cứng thì = 18 - 32m. (1m = 1/1000mm). Một thực tế khác cũng không thể bỏ qua khi nghiên cứu quá trình hình thành bề mặt đư gia công là sự tiếp xúc ma sát giữa bề mặt sau dao và bề mặt đư gia công của chi tiết khi cắt. Sự tiếp xúc này một mặt do quá trình mài mòn mặt sau của dao gây nên, mặc khác do biến dng đàn hồi của lớp kim loi sát bề mặt đư gia công gây nên. GV: Trng Quang Dũng Trang: 46 Nguyên lý vƠ dụng cụ ct
mô hình 4.6 ta hưy kho sát kh năng dịch chuyển của 3 phần tử kim loi O, O1 và O2 trong quá trình cắt. 1. Phơng trợt của ht kim loi to với áp lực pháp tuyến lên phần tử kim loi đó một góc . 2. Ti O (phân tử kim loi O) có phơng trợt v c // v . 3. Ti O1 (phần tử kim loi O1) có phơng trợt hớng về phía phoi, do đó có kh năng trợt để thành phoi. 4. Ti O2 (phần tử kim loi O2) có phơng trợt hớng về phía chi tiết gia công. Do đó sự trợt bị chặn li - không thể thành phoi cắt. Từ những nhận xét trên cho ta rút ra kết luận rất quan trọng nh sau: Khi cắt, những phần tử kim loi trên trên lớp cắt có chiều dày a nằm trên mặt OF sẽ bị trợt và to thành phoi; những phần tử kim loi nằm trớc mặt OF sẽ bị đầu dao nén ép để to thành bề mặt đư gia công của chi tiết. Lớp kim loi bị nén ép đó có chiều dày a. Lớp kim loi a bị biến dng dới sức ép của đầu dao và mặt sau dao. aF phoi Dao Vc  a R O1 F Vc V O B a  O2 R O3 h A E Vc R hs Chi tiết C3  Phương vận tốc cắt Phương trượt của kim loại Phương lực ép Hình 4.6 GV: Trng Quang Dũng Trang: 47 Nguyên lý vƠ dụng cụ ct
Sự biến dng của lớp kim loi a xy ra c biến dng dẻo và biến dng đàn hồi. Do biến dng đàn hồi nên khi ra khỏi mặt sau dao một phần của lớp kim loi đợc phục hồi 1 lợng h < a. Phân tích trng thái ứng lực của các phần tử kim loi trong khu vực bị chèn ép ta thấy: các phần tử kim loi nằm trong vùng từ O đến O3 vừa chịu ứng lực nén  do đầu dao ép, vừa chịu ứng suất kéo  do ma sát giữa mặt dao và các phần tử kim loi trên chi tiết sát đó. Cũng tơng tự nh vậy đối với các phần tử kim loi trong khu vực O2 A. Riêng trong vùng AB thì các phần kim loi trên chi tiết do sự giưn n đột ngột từ vùng chèn ép ra trng thái tự do bị các phần tử kim loi trớc nó và sau nó kéo ra (hình 4.7). Do hiện tợng kéo giưn đột ngột đó nên bề mặt đư gia công dễ phát sinh các vết nứt tế vi. Bên cnh ti trong lực phức tp nh vậy, bề mặt đư gia công còn nhận tác dụng nhiệt cũng hết sức phức tp (Hình 4.8). Ti trọng lực và ti trọng nhiệt phức tp nh vậy cho bề mặt đư gia công những hiện tợng cơ - lý cũng hết sức phức tp. Những hiện tợng đó là: 1. ứng suất d phát sinh ra trong lớp bề mặt sát bề mặt đư gia công. 2. Một lớp mỏng của lớp bề mặt đư gia công bị hoá bền (hay bị biến cứng) 3. Trên bề mặt đư gia công xuất hiện các vết nứt tế vi. 1 O v B    O3 A        Hình 4.7. GV: Trng Quang Dũng Trang: 48 Nguyên lý vƠ dụng cụ ct
Dao NhiÖt ®é ®o phoi BÒ mÆt ®· gia c«ng 0 0,5mm Chi tiÕt Hình 4.8. Tổng hợp những kết qu nghiên cứu quá trình thành phoi và quá trình hình thành bề mặt đư gia công, đợc đúc kết thành lý thuyết 5 vùng biến dng khi cắt (hình 4.9). A Chi C tiÕt phoi II V I III IV Dao Hình 4.9. Vùng I là vùng bắt đầu phát sinh biến dng khi cắt. Hình thành biến dng chủ yếu trong vùng này là biến dng đàn hồi. Những phần tử kim loi càng gần mặt OA GV: Trng Quang Dũng Trang: 49 Nguyên lý vƠ dụng cụ ct
thì mức độ biến dng càng tăng. OA là giới hn chuyển biến từ biến dng đàn hồi sang trng thái biến dng dẻo (trợt). Vùng II là vùng biến dng dẻo của vật liệu gia công. Các phần tử kim loi càng gần mặt OC đợc coi nh dần hoàn thành biến dng dẻo sắp sửa tách ra tr thành các phần tử phoi. Đây là vùng biến dng mnh liệt nhất. Vùng III là vùng ma sát giữa mặt trớc của dao với các phần tử kim loi phoi cắt sau khi ra khỏi vùng biến dng dẻo II. Do ma sát nên bề mặt này của phoi sau khi ra khỏi mặt trớc dao rất nhẵn bóng. Vùng IV là vùng biến dng và ma sát giữa mặt sau dao với các phần tử kim loi trên bề mặt đư gia công nằm sát mặt dao. Về biến dng thì đây là vùng vừa có biến dng đàn hồi, vừa có biến dng dẻo. Vùng V là vùng của các phần tử kim loi đư hoàn thành biến dng và tr thành phoi cắt. 4.4. Các thông số đặc trng mức độ biến dng vƠ ma sát khi ct Để đặc trng về mặt định lợng mức độ biến dng và ma sát khi cắt, các nhà nghiên cứu đư lần lợt đa ra các hệ số: 1. Hệ số co rút phoi K 2. Hệ số trượt tương đối . 3. Góc tách phoi 1. 4. Hệ số ma sát  Những hệ số này về mặt giá trị có thể đợc xác định bằng tính toán cũng nh bằng con đng thực nghiệm. Ta sẽ lần lợt nghiên cứu các hệ số đó. 4.4.1. Hiện tợng co rút phoi vƠ hệ số co rút phoi K 4.4.1.1. Khái niệm Hiện tợng co rút phoi là kích thớc của phoi tách ra không giống các kích thớc lớp cắt tơng ứng khi nó còn nằm trên chi tiết. Hiện tợng co rút phoi là đặc tính quan trọng nói lên mức độ biến dng của kim loi khi cắt. Việc nghiên cứu hiện tợng co rút phoi cho ta có thể phán đoán đợc việc cắt khó hay dễ, năng lợng tiêu hao nhiều hay ít. Để nghiên cứu sự biến dng của kim loi, về mặt hình thức ta thấy GV: Trng Quang Dũng Trang: 50 Nguyên lý vƠ dụng cụ ct
Chiều dài lớp phoi cắt ra Lf ngắn hơn chiều dài dọc theo dọc theo bề mặt dao gia công. Chiều dày phoi af lớn hơn chiều dày cắt a. 0 Chiều rộng phoi bf khi  < 30 thay đổi không đáng kể so với chiều rộng cắt b. Hệ số co rút K đợc xác định nh sau: Nếu cho rằng thể tích kim loi trớc và sau khi biến dng không đổi và bf = b thì ta có: K = L /Lf = af /a (4.1) Trong đó: a và af - Chiều dày lớp cắt và phoi. Lf và L - Chiều dài phoi và lớp cắt. Trị số K phụ thuộc vào tất c các yếu tố nh hng đến sự biến dng của phoi (tính chất cơ lí của vật liệu gia công, hình dng hình học của dao, chế độ cắt V, S, t và các điều kiện cắt khác). Trị số co rút thay đổi trong phm vi khá rộng K = 1  8 4.4.1.2. Cách xác định giá trị hệ số K Giá trị hệ số K thng đợc xác định bằng thực nghiệm hoặc thông qua việc đo trực tiếp các kích thớc phoi lớp cắt hoặc bằng cân đo trọng lợng phoi. 1. Xác định K bằng cách đo trực tiếp kích thước lớp cắt và phoi Để có lớp cắt và phoi cắt có thể đo đợc dễ dàng, ta chuẩn bị mẫu thí nghiệm nh hình vẽ. Mẫu đợc chuẩn bị là một trụ ngắn có đng kính D, chiều sâu cắt là t. Mẫu có kẻ hai rưnh đối xứng có bề rộng e. Để gim va đập khi cắt ta nhồi vào rưnh phoi đồng. Mẫu đợc cắt tự do. Theo hình vẽ, chiều dài trung bình của lớp cắt tính đợc: (D )t L e 2 L L Tơng tự ta có: L F1 F2 F 2 (D )t 2e Theo định nghĩa ta có: K K l K a (4.2) L F1 L F2 GV: Trng Quang Dũng Trang: 51 Nguyên lý vƠ dụng cụ ct
t Phoi đồng D e LF1 LF2 Hình 4.10 2. Xác định K bằng cách cân phoi Với phơng pháp này không cần chuẩn bị mẫu. Sau khi cắt ta tiến hành cân trọng lợng của phoi cắt ra. Gi thiết cân đợc trọng lợng là Q (G). Thể tích lớp cắt tơng ứng dễ dàng tính đợc theo công thức: V = Q /  (mm3)  là tỷ trọng của vật liệu chi tiết gia công (G/cm3) Thể tích lớp cắt còn có thể biểu diễn dới dng: V = s.t. L (mm3) s là lợng chy dao khi cắt (mm/vg) t: là chiều sâu cắt khi cắt (mm) L: là chiều dài của lớp cắt (mm). Kết hợp những công thức trên, ta có: L = 1000Q /s.t.  (mm) (4.3) Lf ta đo đợc tơng tự nh thí nghiệm đo trên. Lúc đó ta có: 1000Q K K l (4.4)  L t.s F  Các yếu tố nh hng đến co rút phoi. - nh hng của vật liệu gia công và vật liệu làm dao + Tính chất của vật liệu gia công có nh hng lớn đến hệ số co rút phoi. GV: Trng Quang Dũng Trang: 52 Nguyên lý vƠ dụng cụ ct
Trong điều kiện cắt nh nhau, vật liệu càng dẻo thì biến dng càng lớn dẫn đến hệ số co rút phoi càng lớn. + Mỗi loi vật liệu làm dao có hệ số ma sát với vật liệu gia công khác nhau, ma sát càng lớn thì biến dng càng nhiều và ngợc li. Giá trị của hệ số co rút phoi khi cắt các kim loi khác nhau cùng một điều kiện cắt. Bng 4.1. Vt liệu gia công vƠ hệ số co rút phoi Vật liệu Hệ số co Tính chất cơ lí gia công rút phoi K  b HB Độ co tơng (N/mm2 (N/mm2 (N/mm2) đối ) ) % Thép 1,9 322 770 2375 0,384 30CoMnSiA Thép C35 2,84 265 512 1500 0,531 Thép 20Cr 3,64 235 438 1500 0,464 Thép Đồng 6,5 - 245 726 0,9 - nh hng của các góc độ dao + nh hng của góc trớc : Góc trớc  càng lớn thì phoi thoát dễ dàng, biến dng gim, dẫn đến hệ số co rút phoi nhỏ + nh hng của góc cắt  Góc cắt  càng lớn thì dụng cụ cắt khó ăn sâu vào vật liệu gia công làm cho vật liệu chịu biến dng lớn, dẫn đến hệ số co rút phoi lớn. Lf af F  a - B  0 C L Hình 4.11. GV: Trng Quang Dũng Trang: 53 Nguyên lý vƠ dụng cụ ct
Trong tam giác 0CF, ta có: CF = 0F.sin = a Trong tam giác 0BF, ta có: BF = 0F.cos( - ) = af Do đó: K = af /a = cos( - ) / sin Thay  = 900 -  vào công thức trên ta có: K = sin( + ) / sin + nh hng của góc nghiêng chính Khi r = 0, càng tăng thì chiều dày cắt a tăng lên, do đó phoi càng dày và càng khó biến dng, dẫn đến K càng gim. Khi r 0, thay đổi thì sự thay đổi của hệ số co rút phoi phức tp hơn. Ban đầu, khi tăng, a tăng, K gim. Khi vợt quá 600  700 , thì K tăng lên vì chiều dài phần cong của lỡi cắt tham gia cắt nhiều hơn. Theo hình ta có: AB > A’B’ K A A’ 2,4 B’ 2,2 B r r 2,0 t 1,8 1,6 0 30 45 60 75 Hình 4.12. nh hởng của góc đến hệ số co rút phoi K a t a S Hình 4.13. Phng thoát phoi khi lỡi ct cong GV: Trng Quang Dũng Trang: 54 Nguyên lý vƠ dụng cụ ct
Phoi khi thoát ra còn bị biến dng thêm do sự giao nhau trên cung cong do phơng thoát phoi thẳng góc với lỡi cắt. Ngoài ra khi chiều dày cắt thay đổi theo đon cong của lỡi cắt và có giá trị nhỏ hơn chiều dày cắt trên đon thẳng, do đó phoi trên đon cong biến dng nhiều hơn trên đon thẳng. + nh hng của bán kính cong r Khi r tăng, K tăng do chiều dài đon cong của lỡi cắt tăng. Mặt khác, dọc theo đon cong của lỡi cắt, khi  > 00 thì giá trị góc trớc thay đổi và gim dần theo chiều KĐH làm cho hệ số K tăng. + nh hởng của chế độ ct K  A C B D A V1 V2 V3 V (m/f) V3 V (m/f) a b K 1,9 1,8 1,7 1,6 0,12 0,25 0,42 a Hình 4.14. c Quan hệ giữa chế độ ct vƠ sự co rút phoi a) K ậ V ; b)  - V ; c) K ậ a - Vận tốc cắt V: Vận tốc cắt nh hng đến sự co rút phoi nhiều nhất. Khi tăng vận tốc cắt đến một giá trị nào thì xuất hiện hiện tợng phoi bám (lẹo dao) làm gim góc cắt, do đó K gim (đon AB). Tiếp tục tăng vận tốc cắt, chiều cao lẹo dao gim thì góc cắt  tăng, khiến cho hệ số co rút phoi K tăng lên (đon BC). Vận tốc cắt tiếp tục tăng lên nữa, lẹo dao không còn, ma sát giữa phoi và mặt trớc gim, thì hệ số co rú phoi K gim (đon CD). Khi V 200 m/f thì K hầu nh không thay đổi. Hình b là quan hệ giữa tốc độ cắt và hệ số ma sát, điểm A trên hình tơng ứng với điểm C trên hình a. GV: Trng Quang Dũng Trang: 55 Nguyên lý vƠ dụng cụ ct
- Chiều dày cắt a: Chiều dày cắt a tăng thì biến dng của kim loi càng gim, thì K cũng gim. - Chiều sâu cắt t: Chiều sâu cắt t không nh hng đáng kể đến sự co rút phoi. Ngoài ra dung dịch trơn nguội có tác dụng làm gim ma sát khi cắt, do đó làm gim sự co rút của phoi. 4.4.2. Biến dng khi ct vƠ hệ số trợt tng đối  Sức bền vật liệu đư nghiên cứu: nếu có 1 phân tố kim loi ABCD, dới tác dụng của ngoi lực bị biến dng trợt xô lệch tới vị trí ABC'D' (hình 3.12) thì hệ số đặc trng cho biến dng trợt thuần tuý đó là hệ số trợt tơng đối , đợc viết x dới dng:  y a  F y x D’ x B I D V D  C' C D' a 1 C’ y A C B A  Hình 4.15. Nh phần trên đư phân tích: thực chất quá trình cắt kim loi là biến dng và ma sát. Trong đó biến dng dẻo dới hình thức trợt khi to phoi đợc coi là đặc trng. ứng dụng kết qu của cơ học, ngi ta đa ra hệ số trợt tơng đối  khi cắt: x  y x = DI + ID'; y = BI; DI/BI = tg (1 - ); ID'/BI = cotg1 Vậy:  = tg(1 - ) + cotg1 sin(  ) cos  = 11 cos(11  ) sin  Qui đồng mẫu số và chú ý các công thức lợng giác: sin(1 - ) = sin1cos - sincos1 cos(1 - ) = sin1sin + cos1cos 2 2 sin 1 + cos 1 = 1 GV: Trng Quang Dũng Trang: 56 Nguyên lý vƠ dụng cụ ct
ta nhận đợc công thức: cos  (4.5) sin11 cos(   ) Từ công thức (4.5) ta có nhận xét: Khi cắt nói chung góc độ của dao là xác định và không đổi, trong trng đó, rõ ràng:  = f(1) Công tác nghiên cứu cho thấy: mặc dù hệ số trợt tơng đối  có đặc trng một cách bn chất hơn quá trình cắt kim loi, song quá trình cắt không thuần tuý chỉ có biến dng trợt, do đó hệ số  khi đặc trng cho mức độ biến dng và ma sát khi cắt có sai số khong 4%. 4.4.3. Góc tách phoi (hoặc góc hớng trợt) 1 Nếu nh hệ số co rút phoi K đợc đa ra trên cơ s kéo, nên thuần tuý; hệ số trợt hớng đến  đợc dẫn ra từ lý thuyết trợt thuần tuý, thì góc tách phoi 1 đợc thiết lập không kèm theo gi định nào c. Góc tách phoi 1 đợc xác lập trên cơ s mô hình cắt tự do nh hình 4.16. Trên hình 4.16:  là góc ma sát trên mặt trớc dao. Tức là:  = arctg ( là hệ số ma sát). aF  N   R  a V 1  n m Hình 4.16 Từ hình 4.16 ta có: 1 +  =   =  -  GV: Trng Quang Dũng Trang: 57 Nguyên lý vƠ dụng cụ ct
hoặc 1 =  - arctg +  (4.6)  là góc đặc trng cho loi vật liệu bị biến dng. Sức bền vật liệu đư chứng minh đợc: với những loi vật liệu thng dùng trong chế to máy thì  = 45 - 50 0 Cũng từ hình 4.16 ta có: a a F tg1 = , m = - n m cos n = a.tg a.cos Vậy tg1 = aF - a.sin Kết hợp với công thức (3.1) và rút gọn, ta có: cos 1 = arctg (4.7) K - sin 4.4.4. Hiện tợng ma sát vƠ hệ số ma sát khi ct Khi cắt có 2 khu vực ma sát: - Khu vực ma sát giữa phoi và mặt trớc dao - Khu vực ma sát giữa bề mặt đư gia công và mặt sau dao. Chi tiết Phoi n DAO Lớp bề mặt gia công Hình 4.17 Trong quá trình cắt kim loi, dới tác dụng của áp lực và ma sát giữa các phần tử kim loi của phoi với lớp bề mặt đư gia cồn xuất hiện trễ. Tức là các phần GV: Trng Quang Dũng Trang: 58 Nguyên lý vƠ dụng cụ ct
tử kim loi của phoi, của lớp bề mặt đư gia công cách xa mặt trớc và mặt sau dao di chuyển nhanh, trong khi đó các phần tử kim loi tiếp xúc với mặt trớc dao và mặt sau dao di chuyển chậm li (hình 4.17). Hiện tợng trễ gây nên cho nội bộ phoi cắt và lớp bề mặt đư gia công biến dng và ứng suất cắt. Tổng lực biến dng giữa các phần tử phoi và lớp bề mặt đư gia công gọi là Lực nội ma sát. Thực nghiệm đư chứng minh rằng: lực ma sát trên mặt trớc và mặt sau dao chủ yếu là do lực nội ma sát. Lực thắng lực nội ma sát đó là ứng suất cắt của bn thân vật liệu. Theo định nghĩa chung về hệ số ma sát ta có: c = F/N F là lực ma sát. N là lực ép pháp tuyến. Trong đó: F = c.A N = .A c và c là ứng suất cắt và ứng suất nén trung bình của lớp phoi sát mặt trớc dao và lớp bề mặt đư gia công. A là diện tích bề mặt tiếp xúc giữa phoi và mặt trớc dao (hoặc giữa bề mặt đư gia công và mặt sau dao) Từ đó, ta có:  c c = (4.8)  c Kết qu của thực nghiệm cho thấy: c và c không phi là những hằng số mà là những số thay đổi theo những điều kiện cắt gọt, trong đó trong cùng một thay đổi về điều kiện cắt thì sự thay đổi giá trị c lớn hơn c. Chính sự thay đổi này dẫn đến sự thay đổi của c. Nói chung hệ số ngoi ma sát giữa 2 vật liệu tiếp xúc có chuyển động tơng đối với nhau là một hằng số. Trái li hệ số nội ma sát giữa các vật liệu tiếp xúc có chuyển động tơng đối với nhau là số thay đổi phụ thuộc vào ti trọng tác dụng lên hệ. GV: Trng Quang Dũng Trang: 59 Nguyên lý vƠ dụng cụ ct
Nghiên cứu bn chất của quá trình cắt là phát hiện các qui luật phát sinh ra trong quá trình cắt. Trên cơ s đó đi tìm hiểu tới các yếu tố nh hng đến quá trình cắt gọt, nhằm mục đích điều khiển các qui luật đó theo hớng có lợi cho con ngi. Trên cơ s hàng lot các thí nghiệm, ngi ta đư tìm ra các yếu tố nh hng chính đến biến dng và ma sát khi cắt là: 1. Tính chất của vật liệu chi tiết gia công. 2. Chế độ cắt. 3. Các thông số hình học của dao. 4.4.5. Hiện tợng phoi bám Khi gia công vật liệu dẻo, mặt trớc của dao đặc biệt là mũi dao thng xuất hiện những lớp kim loi có độ cứng rất cao về cấu trúc kim tơng khác với vật liệu gia công làm dao, lớp kim loi này luôn biến đổi, một giây xuất hiện hàng trăm lần. Hiện tợng này gọi là hiện tợng phoi bám (hiện tợng lẹo dao). Hiện tợng phoi bám có 2 loi: Phoi bám ổn định: nằm dọc theo lỡi cắt trong suốt quá trình cắt, thng đợc hình thành khi gia công thép với chiều dày cắt a bé. Phoi bám theo chu kỳ: Lớp phoi bám luôn luôn sinh ra và mất đi nhiều lần Hình 4.18. trong một đơn vị thi gian. Sự xuất hiện và mất đi của phoi bám làm cho các góc cắt của dao luôn thay đổi trong quá trình cắt. Thông số quan trọng đặc trng cho kích thớc của phoi bám là chiều cao của phoi bám h. GV: Trng Quang Dũng Trang: 60 Nguyên lý vƠ dụng cụ ct
Vì biến dng lớn nên độ cứng của lớp phoi bám lớn hơn độ cứng của vật liệu gia công rất nhiều từ 2,5  3,5 lần, do đó có thể thay thế vật liệu làm dao để thực hiện quá trình cắt.  Nguyên nhân: - Trong quá trình cắt có hiện tợng chy chậm. Khi phoi thoát theo mặt trớc của dao thì lớp kim loi chịu áp lực lớn và nhiệt độ cao và hơn nữa mặt trớc của dao không tuyệt đối nhẵn, nên ma sát lớn làm cho tốc độ dịch chuyển chậm và khi lực cn thắng đợc lực ma sát trong nội bộ kim loi, dẫn đến một lớp kim loi gần mặt trớc sẽ tách khỏi phoi và nằm li trên mặt trớc. Sau đây ta xét đến một số yếu tố nh hng đến hiện tợng phoi bám: - Vận tốc cắt: h V Chiều cao phoi bám I II III IV Hình 4.19. Quan hệ giữa tốc độ ct vƠ chiều cao phoi bám + Vận tốc cắt càng thấp (V 80m/f), lực liên kết trong nội bộ gim, đồng thi ma sát giữa mặt trớc của dao và phoi cũng gim nhanh, Mặt khác, lớp kim loi gần mặt trớc của dao dới nhiệt độ cao gần nh chy lỏng, có tác dụng làm nhn nên không có hiện tợng phoi bám. GV: Trng Quang Dũng Trang: 61 Nguyên lý vƠ dụng cụ ct
Giới hn ứng với khu vực III là tốc độ cắt ứng với thi điểm phoi bám biến mất. h h a4 a1 < a2 < a3 < a4 < a5 <a6 a5 a3 a2 a1 Chiều cao phoi bám a6 V Hình 4.20. Quan hệ giữa chiều dƠy ct với tốc độ hình thƠnh vƠ chiều cao phoi bám - Chiều dày cắt: Chiều dày cắt a càng lớn, tốc độ hình thành phoi bám càng thấp và chiều cao phoi bám càng cao. - Vật liệu gia công: h h B A Chiều cao phoi bám V Hình 4.21. Quan hệ giữa độ dẻo của vt liệu vƠ chiều cao phoi bám Vật liệu gia công càng dẻo thì tốc độ hình thành phoi bám càng thấp, chiều cao phoi bám càng cao hơn so vật liệu dòn. Vật liệu có cấu to peclit ht có độ dẻo cao hơn vật liệu có cấu to peclit tấm. Chiều cao phoi bám càng lớn khhi lợng peclit càng nhiều. - Góc trớc : GV: Trng Quang Dũng Trang: 62 Nguyên lý vƠ dụng cụ ct
1 > 2 > 3 > 4 > 5 >6 h h 4 3 2 5 1 Chiều cao phoi bám 6 V Hình 4.22. Quan hệ giữa góc trớc với tốc độ hình thƠnh vƠ chiều cao phoi bám Góc trớc  càng lớn thì tốc độ hình thành phoi bám càng cao và chiều cao phoi bám càng thấp  Ðặc điểm và cách khắc phục: - Đặc điểm: + u điểm Bo vệ mũi dao, thay mũi dao trong khi cắt làm dao đỡ mòn vì độ cứng của lớp phoi bám cao hơn nhiều so với vật liệu bn thân (gấp 2,5  3,5 lần) Khi gia công thô phoi bám có lợi vì tăng góc trớc của dao, làm gim lực cắt, khiến cho quá trình to phoi dễ dàng và bo vệ lỡi cắt khỏi mòn. + Nhợc điểm Khi gia công tinh, phoi bám luôn thay đổi, gây rung động, làm gim độ chính xác và độ trơn nhẵn của bề mặt gia công. - Cách khắc phục + Cách khắc phục hiện tợng phoi bám và nâng cao chất lợng bề mặt gia công bằng các phơng pháp sau: + Gia công với tốc độ cắt hợp lí, nên tránh vùng tốc độ thng gây ra phoi bám, tức là: 5m/f V 80m/f + Mài bóng mặt trớc của dao + Tăng góc trớc của dao + Dùng dung dịch trơn nguội GV: Trng Quang Dũng Trang: 63 Nguyên lý vƠ dụng cụ ct
4.4.6. Hiện tợng cứng nguội Hiện tợng cứng nguội là kết qu của biến dng dẻo, sau khi gia công một lớp mỏng trên bề mặt chi tiết thay đổi tính chất ban đầu của nó và độ cứng tăng lên, tức là tinh thể kim loi bị nát vụn kiến cho lớp kim loi tr nên bền và cứng hơn. Tính chất cơ lý của bề mặt gia công đợc đánh giá bi các chỉ tiêu sau: - Mức độ cứng nguội, đợc tính theo công thức: (HH ).100% H nu Hu Trong đó: Hn - Độ cứng của lớp bề mặt kim loi sau khi biến dngnguội Hu - Độ cứng của lớp bề mặt của vật liệu ban đầu - Chiều sâu cứng nguội Ví dụ sau khi gia công thép có độ cứng trung bình trong điều kiện bình thng, chiều sâu lớp cứng nguội nh sau: Sau gia công thô bằng dao tiện: 0,4  0,5 mm Sau gia công tinh bằng dao tiện: 0.07  0,08 mm Sau mài: 0,04  0,06 mm  Nguyên nhân. Do lan truyền của biến dng dẻo sau khi gia công nên bề mặt của chi tiết gia công bị biến cứng. Phoi A Dao a 0 Chi tiết Gia công Vùng bị biến cứng Hình 4.23. GV: Trng Quang Dũng Trang: 64 Nguyên lý vƠ dụng cụ ct
Lớp bề mặt chi tiết gi công còn chịu biến dng phụ thêm do những nguyên nhân sau: + Do lỡi cắt của dao bao gi cũng có một bán kính cong nhất định nên khi bắt đầu cắt, sự tiếp xúc của dao và chi tiết sẽ bắt đầu ti điểm A. Dao càng đi sâu vào chi tiết thì điểm có ứng suất lớn nhất càng h thấp thì khi quá trình cắt ổn định thì chiếm vị trí B (nằm ngay trên mặt trợt). Do đó chỉ có một lớp kim loi có chiều dày cắt a nằm trên đng BC đợc cắt thành phoi. Lớp kim loi nằm dới đng BC không bị cắt mà bị nén, do đó chịu biến dng đàn hồi, biến dng dẻo nghĩa là bị biến cứng nguội. + Sau khi mũi dao đi qua, lớp bề mặt do sự đàn hồi đợc nâng lên một chiều   F A a h B a1 0 Hình 4.24. cao h, do đó gây ra áp lực pháp tuyến và ma sát với mặt sau của dao. Do kết qu của ma sát nên một lớp mỏng bề mặt chịu biến dng thêm. Nếu bán kính cong của dao càng lớn thì diện tích tiếp xúc giữa mặt sau của dao và chi tiết gia công càng tăng thì ma sát càng lớnvà mức độ biến dng của lớp bề mặt càng tăng. - Những vật liệu gia công có độ dẻo càng cao thì hiện tợng cứng nguội xy ra với mức độ càng cao. - Tốc độ cắt thấp thì mức độ và chiều sâu cứng nguội tăng - Góc trớc của dao càng nhỏ thì mức độ cứng nguội càng tăng - Dao càng bị mài mòn thì mức độ và chiều sâu cứng nguội càng lớn - Cắt gọt có dung dịch trơn nguội thì mức độ cứng nguội càng gim GV: Trng Quang Dũng Trang: 65 Nguyên lý vƠ dụng cụ ct
 Ðặc điểm. - u điểm Hiện tợng cứng nguội có tác dụng bo vệ bề mặt, tăng giới hn mỏi của chi tiết sau khi gia công - Khuyết điểm Nếu trên bề mặt chi tiết sau khi gia công có vết nứt thì hiện tợng cứng nguội sẽ làm gim giới hn bền mỏi Lớp cứng nguội sẽ gây khó khăn cho nguyên công gia công tinh Khi gia công thô, cứng nguội dễ gây cong vênh cho những chi tiết yếu cứng vững. 4.4.7. Hiện tợng mƠi mòn  Nguyên nhân Khi cắt gọt mặt trớc của dao luôn tiếp xúc và có chuyển động tơng đối với phoi, mặt sau của dao luôn tiếp xúc và có chuyển động tơng đối với mặt gia công, mũi daovà lỡi cắt tiếp xúc và có chuyển động tơng đối với mặt đang gia công của chi tiết, vì thế quá trình cắt luôn xy ra hiện tợng mài mòn dụng cụ cắt. Mặt khác nhiệt độ khu vực ma sát giữa dao – phoi – chi tiết rất lớn vì diện tích tiếp xúc của chúng rất bé so với các chi tiết khác.(Phần này sẽ trình bày rõ hơn chơng 6) 4.4.8. Hiện tợng nhiệt 4.4.8.1. Nguồn gốc của nhiệt Nhiệt sinh ra trong quá trình cắt gọt là một hiện tợng vật lý quan trọng, trực tiếp nh hng đến tính chất cơ lý của bề mặt gia công làm huỷ dao và nh hng đến năng suất chất lợng cắt. * Nhiệt sinh ra trong quá trình cắt dao do: - Công ma sát trong giữa các phần tử của vật liệu gia công trong khi biến dng Q1. - Công ma sát ngoài giữa phôi và mặt trớc của dao Q2. - Công ma sát giữa bề mặt gia công và bề mặt sau của dao Q3. - Công đứt phôi (to nên những mặt mới) Q4. GV: Trng Quang Dũng Trang: 66 Nguyên lý vƠ dụng cụ ct
* Phơng trình cân bằng nhiệt: Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 Nếu cho rằng toàn bộ công cơ học khi cắt đều biến thành nhiệt thì: R P .V P .V Q = z z (Kcal/ph) E E 427 Trong đó: Q : lợng nhiệt (Kcal) A : công cắt (KGm/ph) E : Tơng đơng giữa nhiệt và công (E = 427 KGm/KCal) Pz : lực cắt 4.4.8.2. Sự phân bố nhiệt cắt Muốn điều khiển đợc quá trình cắt, điều quan trọng không chỉ biết đợc lợng nhiệt sinh ra mà cần phi biết đợc sự phân bố lợng nhiệt đó trong dao, phôi chi tiết. Sự phân bố nhiệt lên dao, phôi, chi tiết gia công và không khí đợc thể hiện trên hình vẽ sau: Q (100%) Dao Qkk (1%) Phoi v Qc (4%) 1 Qd (20%) Chi tiết gia công Qp (75%) (a) (b) Hình 4.25. Tỷ lệ phơn tán nhiệt khi ct thép Tổng lợng nhiệt: Q = Qc + Qp + Qd + Qkk Trong đó: Qc : lợng nhiệt truyền vào chi tiết Qd : lợng nhiệt truyền vào dao GV: Trng Quang Dũng Trang: 67 Nguyên lý vƠ dụng cụ ct
Qp : lợng nhiệt truyền vào phôi Qkk : lợng nhiệt truyền vào môi trng. Thực nghiệm cho thấy: Qc = 4% Q Qd = (15÷20%) Q Qp = (75÷80%) Q Qkk = 1% Q 4.4.8.3. Các nhân tố ảnh hưởng đến nhiệt cắt trên dao 1. nh hng của tốc độ cắt đến nhiệt độ cắt: Khi tăng tốc độ cắt, nhiệt độ trong vùng cắt ( chi tiết gia công, phoi và dụng cụ cắt) tăng. Tuy nhiên, nhiệt độ trong vùng cắt tăng chậm hơn so với tốc độ cắt. Hiện tợng này càng dễ thấy vùng chế độ cắt cao. 2. nh hng của bề rộng và chiều dày cắt đến nhiệt độ cắt: Khi tăng bề rộng cắt b , lực cắt tăng, công cắt gọt tăng và nhiệt cắt tăng nhng chiều dài phần làm việc của lỡi cắt tăng. Do đó sự to nhiệt cũng tốt hơn, có nghĩa là nhiệt độ cắt gim nhanh hơn. Vì vậy, khi bề rộng cắt tăng, nhiệt độ cắt thay đổi không nhiều . 0,75 Khi tăng chiều dày cắt a, lực cắt Pz tăng với mức a , có nghĩa là khi a tăng, công cắt gọt và lợng nhiệt tăng, đồng thi diện tích tiếp xúc giữa phoi và mặt trớc của dao tăng. Điều này cho phép to nhiệt tốt hơn, Vì vậy nhiệt cắt tăng chậm hơn chiều dày cắt. 3. nh hng của vật liệu dao và vật liệu gia công đến nhiệt độ cắt: Khi gia công vật liệu giòn, ví dụ nh gang, công làm biến dng dẻo rất nhỏ và lực cắt đơn vị không lớn do đó nhiệt độ cắt thấp hơn khi gia công thép. Nhiệt độ của dao phụ thuộc vào nhiệt dung và đặc biệt là tính dẫn nhiệt của vật liệu gia công và vật liệu dao. Ví dụ khi gia công kim loi màu, nhiệt độ cắt phi thấp hơn không chỉ vì lực cắt nhỏ mà còn vì tính dẫn nhiệt của kim loi màu tốt. Ngợc li, khi gia công thép chịu lửa và hợp kim có tính dẫn nhiệt kém, nhiệt độ cắt tăng (2- 3 lần) so với gia công thép kết cấu. 4. nh hng của chiều sâu cắt và lợng chy dao đến nhiệt độ cắt: GV: Trng Quang Dũng Trang: 68 Nguyên lý vƠ dụng cụ ct
Khi lợng chy dao tăng, áp lực của phoi lên dụng cụ và công làm biến dng vật liệu tăng. Nhng trong trng hợp này, co rút của phoi gim, do đó công làm biến dng vật liệu trên 1 mm3 phoi cũng gim.Đồng thi ma sát trên mặt sau của dao khi lợng chy dao tăng thì thay đổi ít. Vì vậy, nhiệt độ phoi sẽ tăng ít hơn so với sự tăng của lợng chy dao. Cùng lúc khi độ dày của phoi tăng, kh năng to nhiệt sẽ tốt hơn, bi vì diện tích tiếp xúc giữa phoi và dụng cụ rộng hơn. Kết qu nhiệt độ cắt tăng khi lợng chy dao tăng nhng mức độ thấp hơn so với khi tốc độ cắt tăng. Chiều sâu cắt nh hng đến nhiệt độ cắt ít hơn, bi vì áp lực lên một đơn vị chiều dài của lỡi cắt không thay đổi. 5. nh hng đến các thông số hình học của dao đến chế độ cắt: Khi góc  thay đổithì nhiệt độ cắt cũng thay đổi, bi vì điều kiện hấp thụ nhiệt và thoát nhiệt khác nhau. Khi góc  tăng nhiệt cắt gim, vì vậy lợng nhiệt to ra cũng gim. Tuy nhiên, trong trng hợp này điều kiện thoát nhiệt kém, bi vì góc sắc  gim, có nghĩa là chất nặng thêm cho đầu dao. Khi góc nghiêng chính gim, góc đỉnh dao  tăng, điều kiện thoát nhiệt tốt cho nên nhiệt độ cắt gim và ngợc li. 4.5. Dung dịch trn nguội Trong quá trình cắt kim loi, để ci thiện điều kiện cắt, ngi ta thng dùng dung dịch trơn nguội. 4.5.1. Yêu cầu đối với dung dịch trn nguội - Phi bền vững, để lâu không bị phân tích và giữ đợc tính chất một thi gian dài. - Không có mùi khó chịu, nh hng đến sức khoẻ công nhân. - Không bị phân tích nhiệt độ cao. - Không to thành khối gây khó khăn cho việc lu thông trong ống dẫn. - Không làm rỉ máy, chi tiết và dao. 4.5.2. Tác dụng của dung dịch trn nguội GV: Trng Quang Dũng Trang: 69 Nguyên lý vƠ dụng cụ ct
- Dung dịch trơn nguội làm h nhiệt độ vùng cắt làm gim sai số do nhiệt độ gây ra, nâng cao chất lợng bền mặt, cho phép tăng năng suất và tuổi bền của dao. - Có tác dụng làm gim ma sát, làm cho quá trình biến dng dẻo dễ dàng, gim công tiêu hao khi cắt. - Bôi trơn các bề mặt làm việc. - Cuốn phoi ra khỏi khu vực cắt. 4.5.3. Các chất bôi trn lƠm nguội - khi ct Tuỳ thuộc vào vật liệu gia công, đặc điểm phơng pháp gia công thiết bị gia công, có thể sử dụng các loi chất bôi trơn - làm nguội sau: 1. Thể khí nh CO2. 2. Thể lỏng nh nớc, nớc xà phòng 3. Thể rắn (nh than chì, disulfatmôluypden) Trong cắt gọt kim loi thng dùng loi thể lỏng - đợc gọi là dụng dịch trơn - nguội. Dung dịch trơn nguội đợc phân làm ba nhóm chính: - Nhóm 1 là nhóm có tác dụng làm nguội là chủ yếu (các dung dịch nớc điện ly). - Nhóm 2 là nhóm dung dịch làm nguội; một phần có tác dụng bôi trơn nh dung dịch nớc xà phòng, dung dịch emulxi. - Nhóm 3 là nhóm có tác dụng bôi trơn, một phần có tác dụng làm nguội nh các chất dầu, mỡ 4.5.4. Một số kinh nghiệm khi sử dụng dung dịch trn - nguội Về nguyên tác chung, muốn chọn sử dụng hợp lý dung dịch trơn - nguội ta căn cứ vào ba yếu tố: - Vật liệu chi tiết gia công - Phơng pháp gia công và tính chất gia công - Loi thiết bị gia công Một cách cụ thể theo kinh nghiệm ta có: Chọn theo vật liệu gia công GV: Trng Quang Dũng Trang: 70 Nguyên lý vƠ dụng cụ ct
Khi gia công vật liệu dòn (gang, đồng thanh) thng không nên dùng dung dịch trơn - nguội chủ yếu đây là bo vệ hệ thống công nghệ, bi vì khi cắt vật liệu dòn sẽ to ra phoi vụn, dung dịch trơn nguội dễ cuốn vào các khe h lắp ghép của mát, đồ gá, làm tổn hi thiết bị. Cùng gia công vật liệu dòn, nhng nếu hệ thống che chắn và bo vệ tốt, dẫn dung dịch trơn nguội vào vùng cắt bằng những phơng pháp tiên tiến nh dẫn bên trong (khi khoan lỗ sâu), tới, thổi (thể khí) với áp lực lớn thì khi sử dụng chất trơn - nguội cho phép tăng tốc độ cắt lên 15-30% so với không bôi trơn làm nguội. Khi chọn loi dung dịch trơn - nguội cần đặc biệt chú ý tránh gây phn ứng hoá học giữa dung dịch trơn - nguội và vật liệu gia công. Chọn vật liệu theo phơng pháp gia công: cần lu ý: 1. Khi gia công thô: nhiệt cắt, lực cắt và công suất cắt lớn - Vì vậy làm nguội là yêu cầu chủ yếu, bên cnh đó cũng cần gim bớt lực cắt bằng cách gim ma sát. Vì vậy nên chọn nhóm 2. Bng 4.2. Các dung dịch trn nguội thờng dùng. Nhó m Tên gi Công dụng ThƠnh phần% Nớc 98 Cacbonatcanxi 2 Dung dịch 1 Làm nguội Nớc 99 nớc Ninatrifotfat 0,8 Nitritnatri 0,2 Chủ yếu Nớc 98,2 Dung dịch làm nguội Xà phòng 0,9 nớc và xà có tác dụng bôi Trinatrifotfat 0,5 2 phòng trơn Nitritnatri 0,4 Nớc 90 10% Emulxi Emulxi 10 Dầu cọc sợi số 3 80 Sulfattfrezon Chủ yếu bôi trơn Nigron 180 3 có tác dụng làm Lu huỳnh 2 nguội Sulfofrezon 70 Dầu phức hợp Dầu thực vật 30 GV: Trng Quang Dũng Trang: 71 Nguyên lý vƠ dụng cụ ct
Bng 4.3. Kinh nghiệm sử dụng dung dịch trn - nguội Vt liệu Loi Dùng trong các phng pháp gia công gia công dung dịch cắt Cắt tiện phay khoan dao chuốt ren răng Thép Emulxi + + + + + Thép Sulfofrezon + + + + + + dụng cụ Dầu thực vật + + + + Emulxi + + + + + Thép đúc Dầu thực vật + + + + + + Sulfofrezon + Không dùng + + + + + + Gang Dầu mỏ + + + + + + + + + + Thép đúc Emulxi Đặc biệt Không dùng + + + + + + + Đồng Emulxi + + + Không khí + Không dùng + + + + Nhôm Emulxi + + + + Dầu mỏ + + + + Không dùng + Dura Dầu mỏ + Emulxi + Emulxi + + + + Silimin Dầu + Dầu mỏ + + 2. Khi gia công mục đích chính là làm tăng độ bóng bề mặt và đm bo tuổi bền dao. Thích hợp gia công tinh nên chọn nhóm 3. 3. Khi cắt tốc độ cao bằng dao hợp kim cứng thng không nên tới dung dịch trơn nguội để tránh gây nứt vỡ hợp kim cứng đồng thi tránh gây bắn dung GV: Trng Quang Dũng Trang: 72 Nguyên lý vƠ dụng cụ ct
dịch tung toé ra xung quanh. Cũng cần lu ý rằng: nhiều trng hợp vẫn phi cần tới dung dịch trơn nguội, lúc đó cần chú ý tới liên tục và lợng tới lớn. Chọn thiết bị gia công lu ý tránh việc thâm nhập của dung dịch vào thiết bị. 4.5.5. Phng pháp tới Tuỳ theo yêu cầu gia công (thô, tinh, làm lnh, bôi trơn ) mà chọn cách tới khác nhau (tới, phun, phun sa mù vào nơi cần thiết của dao và phoi) - Phơng pháp tới: + Dung dịch phi đợc tới ngay từ lúc đầu khi cắt và liên tục trong suốt quá trình cắt, nhất là khi cắt tốc độ cao bằng dao hợp kim cứng nếu không dễ nứt dao. + Dung dịch phi tới trực tiếp vào mặt tiếp xúc giữa dao và phoi, là những khu vực có nhiệt độ cao và cần bôi trơn nhất. + Lu lợng tới phi đủ xuất phát từ hiệu qu bội trơn và làm lnh trong điều kiện cắt nhất định. Phơng pháp tới đợc sử dụng phổ biến nhất vì đơn gin. - Phơng pháp phun đòi hỏi phun dới áp suất cao (19  24)105 N/mm2 và tốc độ cao nên gim nhiệt nhanh. Song có nhợc điểm: + Phi đm bo hớng phun (khó thực hiện) + Cần thiết bị bơm nớc đặc biệt + Dung dịch bị bắn tung toé, khó che đậy. - Phun sơng mù có tác dụng hút nhiệt rất cao, song đòi hỏi kết cấu thiết bị phức tp. Khi gia công vật liệu dẻo thì dung dịch trơn nguội có tác dụng lớn vì gim đợc phần lớn nhiệt sinh ra khi cắt. Gia công vật liệu dòn thì hiệu qu dung dịch trơn nguội ít. o0o GV: Trng Quang Dũng Trang: 73 Nguyên lý vƠ dụng cụ ct
CÂU HI ÔN TP 1. Gii thích quá trình hình thành phoi. 2. Có những loi phoi nào, đặc điểm và cách thức to ra các loi phoi đó? 3. Trình bày quá trình hình thành bề mặt gia công trên chi tiết. 4. Trình bày các hiện tợng xy trong quá trình cắt: hiện tợng co rút phoi; hiện tợng phoi bám; hiện tợng biến cứng bề mặt. 5. Nêu yêu cầu, đặc điểm, của dung dịch trơn nguội và phơng pháp tới. GV: Trng Quang Dũng Trang: 74 Nguyên lý vƠ dụng cụ ct
CHNG 5. LC CT KHI TIN 5.1. H thống lc tác dụng lên dụng cụ ct Để tách được phoi và thắng được lực ma sát khi cắt cần phi có lực. Lực sinh ra khi cắt kim loi là kết qu của quá trình biến dng và ma sát. Theo cơ học thì lực được xác định bi 3 yếu tố: - Điểm đặt lực - Phương và chiều của lực tác dụng - Giá trị của lực Trong cắt gọt kim loi ta gọi: Lực sinh ra trong quá trình cắt tác dụng lên dao là lực cắt, lực có cùng độ lớn, cùng phương nhưng ngược chiều với lực cắt gọi là phn lực cắt. Lực cắt được ký hiệu là P ' Phn lực cắt được ký hiệu là P Quá trình cắt thực hiện được cần có lực để thắng biến dng và ma sát, do vậy lực cắt theo định nghĩa trên có thể hiểu rằng có nguồn gốc từ quá trình biến dng và ma sát. Biến dng khi cắt có biến dng đàn hồi và biến dng dẻo. Do vậy lực sinh ra do biến dng cũng có lực biến dng đàn hồi Pdh và lực biến dng dẻo Pd . Những lực này cùng với lực ma sát tác dụng lên dao, cụ thể trên mặt trước và mặt sau dao (hình 5.1). n Ta có: Pđh Pbd1 Pdh1 Pd1 Pbd2 Pdh2 Pd2 Pd1 P P P bd bd1 bd2 Pd2 Fm s Fms Fms1 Fms2  Pđh Fm P Pbd Fms s Fm s Pbd P Hình 5.1. Nguồn gốc của lc ct GV: Trng Quang Dũng Trang: 75 Nguyên lý vƠ dụng cụ ct
Trên đây hệ lực được xét là hệ lực phẳng, nhưng nói chung trong cắt gọt thực tế thì lực cắt là một hệ lực không gian. Để tiện cho việc nghiên cứu, tính toán, đo đc và kiểm tra, ta có thể nghiên cứu lực cắt thông qua các thành phần của chúng. 5.2. Lc ct vƠ các thƠnh phần lc ct khi tin Nói chung trong thực tế, lực cắt là một hệ lực không gian. Để tiện cho việc nghiên cứu, tính toán và đo kiểm tra, ngưi ta nghiên cứu lực cắt qua các thành phần của chúng. Px Py PN Pz P Hình 5.2. Các thƠnh phần của lc ct Lực Pz - lực tiếp tuyến, trùng với phương chuyển động cắt chính và có trị số lớn nhất. Lực này để tính độ bền của dao, của máy và công suất cắt. Lực Py - lực hướng kính tác dụng theo phương của trục thân dao, vuông góc với đưng tâm chi tiết gia công và làm cong chi tiết gia công. Lực này gây rung động trong mặt phẳng nằm ngang, nh hưng đến độ chính xác và độ bóng bề mặt gia công. Lực Px - lực chy dao, hướng theo chiều chuyển động chính, tác dụng lên cơ cấu chy dao. Lực này để tính độ bền của chi tiết trong chuyển động chy dao, độ bền của dao và công suất tiêu hao của cơ cấu chy dao. Mối quan hệ giữa các lực như sau: Py = 0,4Pz GV: Trng Quang Dũng Trang: 76 Nguyên lý vƠ dụng cụ ct