Bài giảng Cơ sở công nghệ chế tạo máy - Chương 2: Cơ sở lý thuyết cắt gọt kim loại

173 trang phuongnguyen 2710

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Cơ sở công nghệ chế tạo máy - Chương 2: Cơ sở lý thuyết cắt gọt kim loại", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

bai_giang_co_so_cong_nghe_che_tao_may_chuong_2_co_so_ly_thuy.ppt

Nội dung text: Bài giảng Cơ sở công nghệ chế tạo máy - Chương 2: Cơ sở lý thuyết cắt gọt kim loại

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CẮT GỌT KIM LOẠI 11/06/2021
§2.1 Khái niệm chung Gia cơng kim loại bằng cắt gọt (cịn gọi gia cơng cơ cĩ phoi) tức là bĩc đi lớp “kim loại thừa” để tạo nên hình dáng chi tiết phù hợp với yêu cầu kỹ thuật của chi tiết Hiện nay tuy đã xuất hiện nhiều phương pháp gia cơng mới nhưng các phương pháp: tiện, phay, bào, khoan, khoét, doa, chuốt, mài vẫn là các phương pháp cơ bản để cắt gọt kim loại 11/06/2021
Hệ thống thiết bị dùng để hồn thành nhiệm vụ cắt gọt được gọi là hệ thống cơng nghệ, bao gồm: Máy –Đồ gá – Dao – Chi tiết. Ví dụ trong hình 2.1: ➢Máy cĩ nhiệm vụ cung cấp năng lượng cần thiết cho quá trình cắt gọt ➢Đồ gá cĩ nhiệm vụ xác định và giữ vị trí tương quan chính xác giữa dao, máy và chi tiết gia cơng trong suốt quá trình gia cơng ➢Dao cĩ nhiệm vụ trực tiếp cắt bỏ lớp “kim loại thừa” ra khỏi chi tiết ➢Chi tiết gia cơng là đối tượng của quá trình cắt 11/06/2021gọt
Mỗi phương pháp gia cơng đều dùng máy, dao và các chuyển động của chúng khác nhau, nên tạo ra các quỹ đạo chuyển động tương đối khác nhau và kết quả hình thành các bề mặt chi tiết khác nhau 11/06/2021
Máy Dao Gá Phơi Hình 2-1. Hệ thống M-G-D-P 11/06/2021
2.1.1 Các bề mặt thường gặp trong chi tiết máy a ) b) H 2.2 Các bề mặt thường gặp c) trong gia cơng 11/06/2021
2.1.2 Các chuyển động tạo hình bề mặt ● Chuyển động tạo hình bao gồm mọi chuyển tương đối giữa dao và phơi, trực tiếp tạo ra bề mặt gia cơng. ● Để tạo ra các bề mặt gia cơng, máy phải truyền cho các cơ cấu chấp hành của máy các chuyển động tương đối ● Chuyển động tương đối này phụ thuộc vào bề mặt gia cơng. ● Vì vậy cần nghiên cứu các chuyển động tương đối để tạo ra bề mặt, dựa vào đĩ để thiết kế ra dao và máy 11/06/2021
Trong cắt gọt kim loại, các chuyển động chia thành các chuyển động sau: ● Chuyển động cắt chính: Là chuyển động cơ bản để tạo ra phoi cắt, chuyển động tiêu hao năng lượng cắt lớn nhất ● Chuyển động chạy dao: Là chuyển động cần thiết để tiếp tục tạo ra phoi cắt ● Chuyển động phụ: Bao gồm các chuyển động như đưa dao vào, lùi dao ra, chạy dao về cắt lần hai 11/06/2021
a)Chuyển động cắt chính và vận tốc cắt ● Để đặc trưng cho chuyển động chính, ta sử dụng hai đại lượng: ➢Vận tốc cắt v (tại một điểm) hay cịn gọi tốc độ cắt: Là lượng dịch chuyển tương đối giữa lưỡi cắt và chi tiết gia cơng trong một đơn vị thời gian ➢Số vịng quay n (hoặc số hành trình kép) trong đơn vị thời gian. 11/06/2021
Đối với tiện, tốc độ cắt là tốc độ tổng hợp của tốc độ vịng của chi tiết gia cơng và tốc độ của chuyển động chạy dao. • Tuy nhiên trong thực tế vì tốc độ của chuyển động chạy dao rất bé nên nên thường bỏ qua. V = Vn +Vs : Là tốc độ vịng của chi tiết gia cơng Vn : Là tốc độ của chuyển động chạy dao Vs 11/06/2021
● Vận tốc cắt v :  D  n V = (m / ph) 1000 ● Nếu chuyển động chính là chuyển động tịnh tiến, thì giữa vận tốc cắt (m/phút), số hành trình kép n (htk/phút) và chiều dài hành trình L (mm) cĩ quan hệ sau: 2.L.n V = (m / ph) 1000 11/06/2021
b) Chuyển động chạy dao và lượng chạy dao ●Để đặc trưng cho chuyển động chạy dao, ta sử dụng lượng chạy dao ●Lượng chạy dao cĩ thể là lượng chạy dao vịng, lượng chạy dao phút ➢ Lượng chạy dao khi tiện là khoảng dịch chuyển của dao theo phương chuyển động chạy dao sau một vịng quay của chi tiết gia cơng: S (mm/vịng). 11/06/2021
● Lượng chạy dao khi bào, xọc: là lượng dịch chuyển tương đối của bàn máy mang chi tiết sau một hành trình kép của dao: SK (mm/htk). ● Đối với phương pháp phay, trị số dịch chuyển tương đối của bàn máy trong một phút gọi là lượng chạy dao phút: SPh = S. n (mm/ph), lượng chạy dao răng SZ=S/Z (mm/răng) Trong đĩ: S là lượng chạy dao vịng, n là số vịng quay của dao trong một phút (vịng/ph) 11/06/2021
Chuyển động tạo hình 11/06/2021
c) Chuyển động phụ và chiều sâu cắt ● Chiều sâu cắt t (mm) là khoảng cách giữa bề mặt đã gia cơng và bề mặt chưa gia cơng đo theo phương vuơng gĩc với bề mặt gia cơng. ● khi tiện chiều sâu cắt được tính theo cơng thức D − d t = (mm) 2 D : Đường kính chi tiết trước khi gia cơng (mm). d: Đường kính chi tiết sau khi gia cơng (mm ). 11/06/2021
2.1.3 Các phương pháp cắt gọt kim loại ➢Yêu cầu bề mặt gia cơng rất đa dạng, vì vậy phải cĩ nhiều phương pháp cắt gọt để thỏa mãn những yêu cầu đa dạng đĩ. ➢Cĩ nhiều cách phân loại các phương pháp cắt gọt, xuất phát từ mục đích nghiên cứu và sử dụng khác nhau: ● Xuất phát từ nguyên lý tạo hình bề mặt ● Xuất phát từ máy cắt kim loại ● Xuất phát từ yêu cầu chất lượng chi tiết gia cơng ● Xuất phát từ bề mặt chi tiết gia cơng 11/06/2021
Các phương pháp cắt gọt kim loại Mẫu Chi tiết a) b) Dao Chi tiết Dao Dao Hình 2.4 Các phương pháp c) Chi tiết cắt gọt kim loại. . 11/06/2021
2.1.4 Khái niệm về các bề mặt hình thành khi gia cơng chi tiết • Trên chi tiết khi đang gia cơng ta phân biệt (hình 2.5): a) b) Hình 2.5 Các bề mặt hình thành khi gia cơng phoi phoi chi tiết. 11/06/2021
● Mặt chưa gia cơng 1 là bề mặt chi tiết sẽ được cắt đi một lớp kim loại dư. Lớp kim loại dư tách ra khỏi chi tiết gọi là “phoi”. ● Mặt đang gia cơng 2 là bề mặt chi tiết nối tiếp giữa mặt chưa gia cơng và mặt đã gia cơng. Trong quá trình cắt, mặt đang gia cơng luơn tiếp xúc với lưỡi cắt chính của dao. ● Mặt đã gia cơng 3 là bề mặt chi tiết được tạo thành sau khi cắt đi một lớp kim loại. 11/06/2021
2.1.5 Khái niệm cơ bản về dụng cụ cắt ➢Dụng cụ cắt hay cịn gọi là dao là 1 thành phần trực tiếp tách phoi của hệ thống cơng nghệ cho nên nĩ giữ 1 vai trị hết sức quan trọng , quyết định năng suất , chất lượng của quá trình sản xuất sản phẩm ➢Cĩ rất nhiều loại dao dùng trên các máy khác nhau nhưng xét cho cùng, dù chúng cĩ phức tạp đến đâu, phần cắt của chúng đều cĩ cấu tạo về cơ bản giống như dao tiện ngồi (hình2.6). 11/06/2021
Dao tiện ngồi a) b) c) Hình 2.6 Cấu thành các dụng cụ cắt cơ bản từ dao tiện. 11/06/2021
Phần làm việc (phần cắt) trực tiếp làm nhiệm vụ cắt Phần thân B 5 H Phần cắt 4 6 1 3 L Hình 2.7 2 Kết cấu của dao tiện ngoai 11/06/2021 Phương chạy dao
Trên phần cắt của dao cĩ các mặt sau đây ● Mặt trước (1) là mặt mà phoi sẽ tiếp xúc và theo đĩ thốt ra trong quá trình cắt. ● Mặt sau chính (2) là mặt dao đối diện với mặt chi tiết đang gia cơng. ● Mặt sau phụ (3) là mặt dao đối diện với mặt chi tiết đã gia cơng. ● Các mặt này cĩ thể là mặt phẳng hoặc cong. Giao tuyến của chúng tạo thành các lưỡi cắt của dao 11/06/2021
Trên phần cắt gồm các lưỡi cắt sau ● Lưỡi cắt chính (5) là giao tuyến của mặt trước và mặt sau chính, giữ nhiệm vụ trực tiếp cắt gọt ra phoi trong quá trình cắt ● Lưỡi cắt phụ (6) là giao tuyến của mặt trước và mặt sau phụ, trong quá trình cắt một phần lưỡi cắt phụ cũng tham gia cắt (rất nhỏ, khoảng ½.S). Dao cĩ thể cĩ một mặt sau phụ hay nhiều mặt sau phụ va do đĩ cĩ một hay nhiều lưỡi cắt phụ. ● Phần nối tiếp giữa các lưỡi cắt gọi là mũi dao (4) 11/06/2021
2.1.6 Các mặt tọa độ để nghiên cứu dụng cụ cắt • Trong nghiên cứu dụng cụ cắt, hệ tọa độ xác định được thành lập trên cơ sở của ba chuyển động cắt (s,t,v). • Tổng quát hơn, phương của ba chuyển động cắt (s,t,v) tương ứng với các phương của hệ tọa độ Đề Các (x,y,z). • Như vậy bao gồm ba mặt phẳng sau: 11/06/2021
Các mặt tọa độ để nghiên cứu dụng cụ cắt ● Mặt cơ bản 1 (x-x) được tạo bởi véc tơ tốc độ cắt va véc tơ chạy dao . ● Mặt cơ bản 2 (y-y) được tạo bởi véc tơ tốc độ cắt va véc tơ chiều sâu cắt . ● Mặt cơ bản 3 (cịn gọi là mặt đáy – ký hiệu Đ) được tạo bởi véc tơ chạy dao và véc tơ chiều sâu cắt . 11/06/2021
Đ - các mặt tọa độ C Đ 11/06/2021
Hinh 2.8b : Mặt phẳng cắt và mp đáy của dao lưỡi cắt thẳng 11/06/2021
Hình 2.8C : Mặt phẳng cắt và mặt phẳng đáy của dao lưỡi cắt cong 11/06/2021
2.1.7 Thơng số hình học phần cắt dao tiện khi thiết kế ➢Quá trình thiết kế, thơng số hình học của dao đuợc xét trong hai tiết diện chính N-N và tiết diện phụ N1-N1, vì phoi thường được thốt ra theo các phương của tiết diện đĩ, kéo theo các hiện tượng vật lý xảy ra trong quá trình cắt. ➢Trong tiết diện chính ta cĩ các gĩc chính, trong tiết diện phụ ta cĩ các gĩc phụ 11/06/2021
Thơng số hình học phần cắt dao tiện khi thiết kế N-N N1-N1 N1 K N Chiếu k K N N1  > 0 11/06/2021
Hình 2.9b : Thơng số hình học của dao ở mặt cắt N-N tại mũi dao ( dao cĩ lưỡi cắt ngang tâm) 11/06/2021
Hình 2.9c : Thơng số hình học của dao ở mặt cắt N-N tại điểm B bất kỳ trên lưỡi cắt ( dao cĩ lưỡi cắt ngang tâm) 11/06/2021
Hình 2.9d : Thơng số hình học của dao ở mặt cắt N-N tại mũi dao ( dao cĩ lưỡi cắt khơng ngang tâm , mũi dao ngang tâm) 11/06/2021
Hình 2.9e : Thơng số hình học của dao ở mặt cắt N-N tại điểm B bất kỳ trên lưỡi cắt (dao cĩ lưỡi cắt khơng ngang tâm , mũi dao ngang tâm) 11/06/2021
11/06/2021
Gĩc trước chính : ❖là gĩc giữa mặt trước và mặt đáy đo trong tiết diện chính. Gĩc trước cĩ trị số dương khi mặt trước thấp hơn mặt đáy, trị số âm khi ngược lại và bằng 0 khi mặt trước trùng mặt đáy ❖Gĩc  cĩ ảnh hưởng đến quá trình thốt phoi khi cắt. 11/06/2021
Gĩc sau chính ➢là gĩc giữa mặt sau chính và mặt cắt đo trong tiết diện chính. Gĩc luơn luơn dương và cĩ ảnh hưởng đến vấn đề ma sát khi cắt ➢Trong đĩ gĩc và gĩc  là hai gĩc độc lập được chọn trước tùy theo yêu cầu gia cơng (vật liệu, chất lượng bề mặt gia cơng ), cịn hai gĩc  và  là hai gĩc phụ thuộc vào gĩc và . 11/06/2021
Gĩc sắc chính  • là gĩc giữa mặt trước và mặt sau chính đo trong tiết diện chính.  +  + = 90 ( độ) 11/06/2021
➢Gĩc cắt  chính : là gĩc giữa mặt trước và mặt cắt đo trong tiết diện chính. ➢Gĩc trước phụ 1: là gĩc giữa mặt trước và mặt đáy đo trong tiết diện phụ. Gĩc 1 cũng cĩ thể âm, dương hoặc bằng khơng tương tự như . ➢Gĩc sau phụ 1: là gĩc giữa mặt sau phụ và mặt phẳng hợp bởi lưỡi cắt phụ và trục Z tại M1 , đo trong tiết diện phụ. Gĩc 1 cũng luơn luơn dương. ➢Gĩc sắc phụ 1 : là gĩc giữa mặt trước và mặt sau phụ đo trong tiết diện phụ. 11/06/2021
➢Gĩc cắt phụ 1 : là gĩc giữa mặt trước và mặt phẳng hợp bởi lưỡi cắt phụ và trục Z tại M1 , đo trong tiết diện phụ. 1 + 1 + 1 = 90 độ ➢Gĩc nghiêng chính : là gĩc giữa hình chiếu của lưỡi cắt chính trên mặt đáy và phương chạy dao. ➢Gĩc nghiêng phụ 1: là gĩc giữa hình chiếu của lưỡi cắt phụ trên mặt đáy và phương chạy dao. 11/06/2021
➢Gĩc mũi dao : là gĩc giữa hình chiếu của lưỡi cắt chính và lưỡi cắt phụ trên mặt đáy. +  + 1 = 180 độ ➢Gĩc nâng  : Khi lưỡi cắt chính thẳng thì  là gĩc đo giữa lưỡi cắt chính và hình chiếu của nĩ trên mặt phẳng đáy (hình 2.11a). Khi lưỡi cắt chính cong,  là gĩc đo giữa tiếp tuyến tại một điểm bất kỳ trên lưỡi cắt chính và hình chiếu của nĩ trên mặt phẳng đáy (hình 2.11b). 11/06/2021
a bb) Hình 2.11- Gĩc nâng  a) Lưỡi cắt chính thẳng b) Lưỡi cắt chính cong 11/06/2021
❖Gĩc  cĩ thể dương, âm hay bằng 0 và cĩ ảnh hưởng đến phương thốt phoi;  dương khi mũi dao là điểm thấp nhất của lưỡi cắt,  âm khi mũi dao là điểm cao nhất, cịn khi lưỡi cắt song song với mặt đáy thì  = 0 11/06/2021
11/06/2021
11/06/2021
11/06/2021
2.1.8 Ảnh hưởng gá đặt dao và các chuyển động cắt đến gĩc độ dao ➢Khi gá hướng dao khơng đảm bảo vị trí tương quan với chi tiết ➢Khi gá mũi dao thấp hơn hay cao hơn đường tâm của chi tiết ➢Do ảnh hưởng của chuyển động chạy dao 11/06/2021
a) Khi gá hướng dao khơng đảm bảo vị trí tương quan với chi tiết • Trường hợp gá dao đúng như khi thiết kế, trục dao vuơng gĩc với trục chi tiết gia cơng thì và 1 khơng đổi n S 11/06/2021
Dao gá đúng như khi thiết kế 11/06/2021
• Nếu trục dao được gá khơng vuơng gĩc với trục chi tiết gia cơng mà xoay đi một gĩc  so với trục chi tiết thì và 1 sẽ biến đổi như sau 11/06/2021
❖Gá nghiêng phải : (hình 2.13b) ’ = +  ’1 = 1 - ➢ Trong đĩ: , 1 : gĩc nghiêng chính, gĩc nghiêng phụ khi thiết kế; ’, ’: gĩc nghiêng chính, gĩc nghiêng phụ sau khi gá dao; 11/06/2021
❖Gá nghiêng trái : (hình 2.13c) ” = -  1” = 1 +  ➢Trong đĩ: , 1 : gĩc nghiêng chính, gĩc nghiêng phụ khi thiết kế; ’’, ’’: gĩc nghiêng chính, gĩc nghiêng phụ sau khi gá dao; 11/06/2021
b) Khi gá mũi dao thấp hơn hay cao hơn đường tâm của chi tiết ➢ Khi tiện ngồi nếu mũi dao gá cao hơn đường tâm của máy thì gĩc trước tăng lên cịn gĩc sau giảm xuống. Ngược lại nếu mũi dao gá thấp hơn đường tâm máy thì gĩc trước sẽ giảm đi cịn gĩc sau sẽ tăng lên ➢Khi tiện trong nếu mũi dao được gá cao hoặc thấp hơn đường tâm của máy thì sự biến đổi của các gĩc dao của dao sẽ ngược với trường hợp tiện ngồi 11/06/2021
Khi gá mũi dao cao hơn hoặc thấp hơn tâm chi tiết Khi mũi dao cao hơn tâm máy γC = γ +μ αC = α – μ Khi mũi dao thấp hơn tâm máy γC = γ – μ 11/06/2021 αC = α + μ
H 2.14b : Lưỡi cắt trên tâm 11/06/2021
H 2.14c : Lưỡi cắt dưới tâm 11/06/2021
Hình 2.14d : Mũi cắt ngang tâm nhưng lưỡi cắt khơng ngang tâm 11/06/2021
c) Do ảnh hưởng của chuyển động chạy dao. ➢Khi tiện cĩ chuyển động chạy dao dọc hoặc ngang nên mặt cắt và mặt đáy thay đổi vị trí đưa đến gĩc ,  cũng thay đổi ➢Trong những trường hợp cần sử dụng lượng chạy dao lớn (khi chạy dao dọc) nên chú ý đến sự thay đổi của các gĩc. 11/06/2021
Khi tiện cắt đứt 11/06/2021
2.1.9 Thơng số hình học tiết diện phoi cắt ➢Các yếu tố của chế độ cắt chủ yếu đặc trưng cho quá trình cắt về mặt năng suất, chưa giải thích đầy đủ bản chất vật lý của quá trình cắt. ➢Để cĩ thể hiểu được đầy đủ hơn về bản chất của quá trình cắt, cần cĩ khái niệm về thơng số hình học của lớp kim loại bị cắt (tiết diện phoi cắt) khi cắt gọt. ➢Quy ước đo tiết diện phoi cắt trong mặt đáy đi qua mũi dao trong một lần chạy 11/06/2021dao s
Hình 2.16 Tiết diện và thơng số hình học lớp cắt. 11/06/2021
Độ lớn tiết diện lớp cắt được đặc trưng bỡi hai cặp kích thước a,b và t,s Thơng số hình học lớp cắt được định nghĩa như sau: ➢Chiều rộng cắt b là khoảng cách giữa bề mặt đã gia cơng và bề mặt chưa gia cơng đo dọc theo lưỡi cắt. ➢Chiều dày cắt a là khoảng cách giữa hai vị trí liên tiếp của lưỡi cắt 11/06/2021
Trên hình 2-16 ta cĩ: Các biểu thức b = t/sinφ a = Ssinφ Diện tích lớp cắt được tính: F = a . b = s . t (mm2) Khi cắt trên bề mặt cịn lại những vết nhấp nhơ cĩ chiều cao H. H chính là đặc trưng của chất lượng bề mặt. Khi bán kính mũi dao r=0 thì H tăng; r≠0 thì H giảm. 11/06/2021
11/06/2021
11/06/2021
Tiết diện phoi cắt 11/06/2021
§2.2 Vật liệu chế tạo dụng cụ cắt 2.2.1 Những yêu cầu đối với vật liệu làm dụng cụ cắt ➢Độ cứng ➢Độ bền cơ học ➢Độ chịu nhiệt ➢Độ chịu mài mịn ➢Tính cơng nghệ ➢Tính kinh tế 11/06/2021
a) Độ cứng ➢Vật liệu làm dao phải cĩ độ cứng cao hơn vật liệu gia cơng ➢Độ cứng của vật liệu làm dao phải từ 62- 65HRc b) Độ bền cơ học ➢Phải chịu được những lực cơ học lớn trong quá trình cắt ➢Chịu được rung động do hệ thống cơng nghệ khơng đủ cứng vững để dao làm việc lâu dài 11/06/2021
c) Độ chịu nhiệt ➢Là tính năng quan trọng nhất của vật liệu làm dụng cụ cắt ➢Khi bị nung nĩng độ cứng tuy cĩ bị giảm nhưng tổ chức khơng bị thay đổi, khi nguội độ cứng của vật liệu sẽ được phục hồi. ➢Vật liệu làm dao cịn cần tính dẫn điện tốt vì như vậy sẽ giảm nhiệt độ sinh ra ở vùng cắt. 11/06/2021
d) Độ chịu mài mịn ➢Trong quá trình cắt, mặt trước của dao chịu ma sát của phoi khi thốt ra, mặt sau tiếp xúc với mặt đang gia cơng nên dao chĩng mịn. ➢Do hiện tượng chảy dính giữa vật liệu gia cơng và vật liệu làm dao khi tiếp xúc với nhau. ➢Do đĩ yêu cầu vật liệu làm dao phải cĩ độ chảy dính cao. 11/06/2021
e) Tính cơng nghệ ➢Vật liệu làm dụng cụ cắt phải dễ rèn,dập, dễ cắt gọt hay nĩi cách khác là dễ tạo dáng. ➢Thuận tiện cho việc phục hồi tính năng của dụng cụ cắt trong sản xuất. f) Tính kinh tế ➢Giá cả phù hợp. Tính đa dạng ➢Dễ tìm kiếm. 11/06/2021
2.2.2 Các loại vật liệu chế tạo dụng cụ cắt ➢Thép cacbon dụng cụ. ➢Thép hợp kim dụng cụ. ➢Thép giĩ. ➢Hợp kim cứng. ➢Vật liệu sứ. ➢Vật liệu mài và các vật liệu tổ hợp khác. 11/06/2021
a)Thép cacbon dụng cụ ❖Thành phần hĩa học: ➢Cac bon từ: 0,7  1,5%. ➢Các thành phần hợp kim (Mn, Si, P, Cr, Ni ) khơng vượt qúa 0,1  0,3% ❖Độ cứng ở trạng thái tơi: 60  62 HRC. Song vì độ thấm tơi thấp do đĩ lõi cĩ độ dẻo nhất định, thích hợp cho việc chế tạo một số dụng cụ cắt như đục, dũa 11/06/2021
❖Độ bền nhiệt thấp, chỉ thích hợp với nhiệt độ 200o C250oC do đĩ cũng chỉ làm việc ở tốc độ cắt thấp ( 4  5 m/ph). ❖Mác thép cacbon: CD70, CD80, CD80Mn, CD100 CD70A, CD80A, CD80MnA . với chất lượng cao. 11/06/2021
b) Thép hợp kim dụng cụ (tcvn 1823-76) Thép hợp kim dụng cụ là thép cacbon dụng cụ cĩ hàm lượng một số nguyên tố hợp kim vào khoảng 0,5  5%. Để tăng tính chịu nĩng phải dùng một lượng các hợp kim đặc biệt như: Crơm, Vonfram; tăng độ thấm tơi: Vanadi; tăng độ cứng: Crơm; tăng độ chịu nhiệt và độ mài mịn: Vonfram 11/06/2021
❖Độ cứng ở trạng thái tơi: đến 62 HRC. ❖Độ bề nhiệt vào khoảng: 350  400oC. Tốc độ cắt tăng 20% so với thép cacbon dụng cụ. ❖Thường dùng chế tạo các dụng cụ cắt bằng tay như lưỡi cưa, mũi đột dấu, bàn ren, tarơ, dao cạo nguội. ❖Mác thép hợp kim thơng dụng: 70CrV, 80CrV, 110Cr, 40Cr5W2Vsi 11/06/2021
c)Thép giĩ (chưa cĩ TCVN) Thép giĩ cũng là loại thép hợp kim dụng cụ nhưng hàm lượng hợp kim Vonfram cao từ 5  20%, nên tính năng của nĩ đặc biệt và tính chịu mịn và tính chịu nhiệt tăng cao. Thép giĩ được sử dụng rộng rãi vì tốc độ cắt cĩ thể nâng cao gấp 2  4 lần, tuổi bền nâng cao từ 8  15 lần so với thép cacbon và thép hợp kim dụng cụ. Người ta cịn thêm Vanadi và Coban để nâng cao độ chịu nhiệt và dùng gia cơng các loại thép hợp kim cĩ độ cứng cao 11/06/2021
➢Độ cứng ở trạng thái tơi: 60  70 HRC. ➢Thép giĩ cĩ thể cắt ở tốc độ: từ 25  35 m/phút. ➢Độ bề nhiệt: 400 600oC. ➢Mác thép giĩ tiêu chuẩn Nga (roct 19265- 73): P9, P18, P95 .P9K5, P9K10, P10K55 . ➢Mác thép giĩ theo tiâu chuẩn Mỹ (Hệ thống ký hiệu AISI): M1, M2, M3 (Thép giĩ Molipden): T1, T2, T4, (Thép giĩ Vonfram). 11/06/2021
❖Mác thép giĩ theo tiêu chuẩn Đức: S12-1-4-5, S10-4-3-10, (hay HS12-1-4- 5 ) ❖Mác thép giĩ theo tiêu chuẩn Nhật (JIS G4403-83): SKH2, SKH3, 11/06/2021
d) Hợp kim cứng Là loại vật liệu làm dao được dùng rộng rãi nhất và cĩ hiệu quả kinh tế cao. Vật liệu này được chế tạo bằng phương pháp luyện kim bột, luyện kim khơng phải qua nấu chảy mà vẫn ở trạng thái rắn. Hợp kim cứng (HKC) được chế tạo bằng cách ép và thiêu kết, do đĩ về cấu trúc cũng như tính chất cơ lý cĩ những khác biệt so với thép giĩ. 11/06/2021
➢Thành phần chủ yếu là các Các-bít Vơnfram (WC), Các-bít Titan (TiC). Các-bít Tantan (TaC), ở dạng hạt mịn, trộn với Cơban (Co) sau đĩ đem ép và thiêu kết ở nhiệt độ, áp suất cao. Do lượng Cacbit chiếm tỉ lệ rất lớn (> 90%) nên tính chất của HKC phụ thuộc vào tính chất của các Cacbit cĩ mặt trong nĩ. ➢Độ cứng của HKC 70HRC. HKC cĩ thể làm việc ở nhiệt độ 800  1000oC với tốc độ cắt lên đến 400m/phút 11/06/2021
Người ta chia HKC ra làm 3 nhĩm ❖Nhĩm 1 Cacbit ❖Nhĩm 2 Cacbit ❖Nhĩm 3 Cacbit 11/06/2021
Nhĩm 1 Cacbit ➢Tổ chức: WC + Co ➢Ký hiệu: BK (con số sau chữ K chỉ lượng Coban cịn lại là lượng WC). ➢Ví dụ: BK8 (cĩ 8%Co: 92%WC) ➢Nhĩm BK dẻo hơn cả nên chịu va đập tốt hơn, chịu nhiệt thấp nên thường dùng gia cơng gang, các loại thép cứng (thép đã tơi, thép khơng rỉ, thép chịu nĩng) và kim loại màu. 11/06/2021
Nhĩm 2 Cacbit ➢Tổ chức: WC + TiC +Co ➢Ký hiệu: TK (con số sau chữ T chỉ lượng TiC, con số sau chữ K chỉ lượng Coban, cịn lại là lượng WC). ➢Ví dụ: T15K6 (cĩ 15% TiC, 6% Co, 79%WC). ➢Nhĩm TK cĩ độ cứng và tính chịu nhiệt tốt hơn, đồng thời ở nhiệt độ cao thì hệ số ma sát giảm. Thường dùng gia cơng thép. 11/06/2021
Nhĩm 3 Cacbit ➢Tổ chức: WC + TiC + TaC + Co ➢Ký hiệu: TTK (con số sau chữ TT chỉ lượng TiC+TaC, con số sau chữ K chỉ lượng Coban, cịn lại là lượng WC). ➢Ví dụ: TT7K12 (cĩ 7% TiC+TaC, 12%Co, 81%WC). ➢Nhĩm TTK dùng gia cơng vật liệu cĩ độ cứng và độ bề cao. 11/06/2021
❖Để tiết kiệm, HKC thường được chế tạo thành các mảnh cĩ kích thước nhất định sau đĩ gắn lên thân dao bằng phương pháp hàn hoặc ghép cơ khí. Loại lắp ghép cĩ ưu việt là thuận lợi thay đổi lưỡi cắt khi bị mịn. ❖Khuyết điểm chính của hợp kim cứng là sức bền uốn kém nên khi làm việc cĩ va đập dễ bị mẻ. 11/06/2021
e) Vật liệu sứ ➢Là loại vật liệu rẻ tiền, cĩ tính năng cắt gọt tốt, chịu nĩng, chịu mài mịn cao ➢Sứ cĩ độ cứng 92  93 HRC và cĩ độ chịu nhiệt từ 1100  1200oC ➢Tuổi bền dao sứ gấp 2  3 lần dao hợp kim cứng. Dao sứ cĩ thể cắt đến tốc độ 600m/phút ➢Khuyết điểm chủ yếu của sứ là giịn, giới hạn bề uốn thấp, khơng chịu được va đập, rung động và rất khĩ mài sắc 11/06/2021
f) Kim cương ➢Kim cương cĩ độ cứng cao hơn hợp kim cứng từ 5  6 lần, tính dẫn nhiệt cao hơn từ 1,5  2,5 lần. Độ chịu nhiệt thấp, từ 800  1000o C. Tốc độ cắt cĩ thể lên tới hàng ngàn m/phút. ➢Nhược điểm của kim cương cứng là giịn, dễ vỡ ➢Hiện nay kim cương chủ yếu dùng chế tạo đá mài để mài sắc và mài bĩng dụng cụ cắt. 11/06/2021
g) Nitrit Bo lập phương ➢Là loại vật liệu tổng hợp cĩ nhiều tính năng ưu việt như kim cương. Đặc biệt el- bo cĩ tính chịu nhiệt lên tới 2000o C ➢Hiện nay el-bo chủ yếu được dùng làm hạt mài trong các dụng cụ mài. 11/06/2021
h) Vật liệu mài ➢Dùng chế tạo các loại đá mài, thanh mài, thỏi và làm giấy nhám ➢Vật liệu thiên nhiên: Kim cương, oxuýt nhơm (Al2O3), thạch anh gía thành cao, ít sử dụng ➢Vật liệu nhân tạo: Kim cương nhân tạo, oxít nhơm điện (thu từ lị điện từ quặng Bơxít), cacbít silic (SiC), cacbít Bo (B4C). ➢Các loại vật liệu nhân tạo hiện nay được sử dung rộng rất phổ biến vì tính ưu việt và giá thành phù hợp. 11/06/2021
§2.3 Cơ sở vật lý của quá trình cắt kim loại 2.3.1 Quá trình tạo phoi và hiện tượng co rút phoi a) Sự biến dạng của kim loại : ➢ Biến dạng là quá trình làm thay đổi hình dạng của kim loại do tác dụng của tải trọng bên ngồi hay của các hiện tượng vật lý 11/06/2021
➢Giai đoạn Hình biến 2.18 dạng Biểu đàn đồ hồi kéo ➢Giai đoạn biến kim dạng loại dẻo ➢Giai đoạn phá hủy 11/06/2021
b) Quá trình tạo phoi ➢Phoi được tách ra khỏi chi tiết khi cắt khơng theo phương vận tốc cắt v (tức là phương lực tác dụng) và bị xếp lớp (hình 2.19 a). ➢Phoi khi cắt ra bị uốn cong về phía mặt tự do, kích thước của phoi bị thay đổi so với lớp cắt khi cịn trên phơi (hình 2.19b). ➢Phoi ngắn hơn nhưng dày hơn so với lớp kim loại trên phơi . Việc thay đổi kích thước phoi như vậy gọi là hiện tượng co rút phoi. 11/06/2021
Hình 2.19 Quá trình tạo phoi 11/06/2021
11/06/2021
• Thực chất quá trình tách phoi ra khỏi chi tiết là quá trình biến dạng của các phần tử kim loại dưới sức ép của đầu dao. b) a) Hình 2.20 Thí nghiệm nén và cắt 11/06/2021
c) Các dạng phoi Cĩ thể chia phoi ra các loại sau: phoi vụn (hình 2.22 e), phoi xếp (hình 2.22a, b), phoi dây (hình 2.22c, d). 11/06/2021
Các dạng phoi ➢ Phoi vụn khi gia cơng các vật liệu dịn như gang, đồng thau cứng ➢ Phoi xếp thừơng gặp khi gia cơng vật liệu dẻo như thép, đồng thau mềm ở tốc độ cắt thấp, chiều dày cắt lớn. ➢ Phơi dây thường gặp khi gia cơng vật liệu dẻo ở tốc độ cắt cao, chiều dày cắt bé. ➢ Khi hình thành phoi xếp và phoi dây, sự tiếp xúc giữa phoi và mặt trước của dao cách mũi dao một đoạn, điều đĩ tạo khả năng cải thiện điều kiện làm việc của mũi dao. 11/06/2021
d) Hiện tượng co rút phoi Co rút phoi là đặc tính tiêu biểu nhất nĩi lên mức độ biến dạng của kim loại khi cắt và là kết quả của sự biến dạng của kim loại về mặt số lượng 11/06/2021
Hiện tượng co rút phoi được đặc trưng bỡi hệ số co rút phoi K: K=L/Lf = af/a > 1 Trong đĩ: L, Lf – Chiều dài của lớp cắt và chiều dài phoi af, a – Chiều dày phoi và chiều dày lớp cắt bf, b – Chiều rộng phoi và chiều rộng lớp cắt. Thực nghiệm cho thấy K = 1,1 ÷10 11/06/2021
Nhân tố ảnh hưởng đến hệ số co rút phoi ❖Ảnh hưởng của vật liệu gia cơng và vật liệu làm dao ➢Tính chất của vật liệu gia cơng ảnh hưởng đến hệ số co rút phoi. Vật liệu dẽo biến dạng nhiều hơn vật liệu dịn. ➢Mỗi loại vật liệu làm dao cĩ hệ số ma sát với vật liệu gia cơng khác nhau, ma sát càng lớn thì biến dạng càng nhiều 11/06/2021
Nhân tố ảnh hưởng đến hệ số co rút phoi ❖Ảnh hưởng của chế độ cắt ➢Chiều dày cắt a càng tăng thì biến dạng kim loại giảm nên K giảm ➢ Chiều sâu cắt t ảnh hưởng khơng đáng kể đến sự co rút phoi. ➢ Vận tốc cắt V ảnh hưởng nhiều đến hệ số co rút phoi 11/06/2021
Quan hệ giữa K và V; quan hệ giữa μ và V 11/06/2021
Giải thích mối quan hệ giữa K và V; giữa hệ số ma sát và V ➢Từ V1 đến V2 ma sát tăng nên K tăng nhưng do vùng này dễ sinh ra lẹo dao làm γ tăng nên K giảm ➢Từ V2 đến V3 ma sát tăng, lẹo dao giảm nên K tăng ➢V tăng vượt V3 khơng cĩ lẹo dao, ma sát giảm nhanh, vì V cao tốc độ biến dạng giảm nên K giảm 11/06/2021
Ảnh hưởng của thơng số hình học của dao ➢ Gĩc trước γ tăng thì K giảm ➢ Gĩc nghiêng chính φ tăng với bán kính mũi dao r=0 thì chiều dày cắt sẽ tăng (a=Ssinφ) do đĩ phoi càng dày càng khĩ biến dạng ➢ Bán kính mũi dao r tăng chiều dài tham gia cắt tăng nên K tăng ➢ Dung dịch tưới nguội làm giảm ma sát nên K giảm. 11/06/2021
2.3.2 Quá trình hình thành bề mặt gia cơng và hiện tượng cứng nguội a’ A B a h C E D Hình 2.24a Khảo sát bề mặt hình thành khi gia cơng 11/06/2021
➢Phương trượt của hạt kim loại tạo với áp lực pháp tuyến lên phần tử kim loại đĩ một gĩc . ➢Phần tử kim loại tại O1 cĩ phương trượt hướng về phía phoi, do đĩ cĩ khả năng trượt để thành phoi ➢Phần tử kim loại tại O2 cĩ phương trượt song song với phương vận tốc cắt. ➢Phần tử kim loại tại O3 cĩ phương trượt hướng về phía phơi, do đĩ cĩ khả năng trượt bị chặn lại, khơng thể thành phoi cắt 11/06/2021
11/06/2021
❖Nhân tố ảnh hưởng đến cứng nguội cĩ cùng quy luật với nhân tố ảnh hưởng đến co rút phoi. Ví dụ vài nhân tố ảnh hưởng chính: ➢Những vật liệu gia cơng cĩ độ dẻo càng cao thì hiện tượng cứng nguội xảy ra với mức độ càng cao. ➢Gĩc trước của dao càng nhỏ thì mức độ cứng nguội càng tăng ➢Cắt gọt cĩ dung dịch trơn nguội thì mức độ cứng nguội giảm. 11/06/2021
Tác dụng của cứng nguội ❖Tác dụng tốt: Bảo vệ bề mặt, tăng giới hạn bền mỏi của chi tiết sau gia cơng; ❖Tác dụng xấu: ➢Nếu trên bề mặt chi tiết sau gia cơng cĩ vết nứt, nẻ thì cứng nguội sẽ làm giảm giới hạn bền mỏi. ➢Lớp cứng nguội sẽ gây khĩ khăn cho các nguyên cơng gia cơng tinh. ➢Khi gia cơng thơ, cứng nguội dễ gây cong vênh cho những chi tiết yếu cứng vững. 11/06/2021
2.3.3 Hiện tượng lẹo dao (phoi bám) a) Hiện tượng và điều kiện hình thành lẹo dao ➢ Khi cắt kim loại, trên mặt trước của dao kề ngay lưỡi cắt, thường xuất hiện lớp kim loại cĩ cấu trúc kim tương khác hẵn với vật liệu gia cơng và vật liệu làm dao, nếu lớp kim loại này bám chắc vào lưỡi cắt của dao thì được gọi là lẹo dao hay phoi bám 11/06/2021
Nguyên nhân và điều kiện gây lẹo dao ➢ Nguyên nhân là trong quá trình cắt cĩ hiện tượng chảy chậm. Khi phoi thốt theo mặt trước của dao thì lớp kim loại sát mặt trước do chịu áp lực lớn và nhiệt độ cao nên lực ma sát lớn làm tốc độ dịch chuyển chậm. ➢ Điều kiện lực liên kết trong nội kim loại nhỏ hơn lực ma sát giữa mặt trước của dao và phoi, một lớp kim loại gần mặt trước sẽ tách khỏi phoi và nằm lại trên mặt trước để hình thành lẹo dao. 11/06/2021
b) Nhân tố ảnh hưởng đến lẹo dao ➢Vận tốc cắt ➢Chiều dày cắt ➢Vật liệu gia cơng ➢Gĩc trước càng lớn thì tốc độ hình thành lẹo dao càng cao và chiều cao lẹo dao càng bé 11/06/2021
11/06/2021
Vận tốc cắt: ➢ Ở tốc độ cắt thấp (V 80m/phút), lực liên kết trong nội kim loại giảm dần, hệ số ma sát giảm nhanh, mặt khác lớp kim loại gần mặt trước của dao dưới nhiệt độ cao gần chảy lỏng cĩ tác dụng bơi trơn nên khơng cĩ lẹo dao. 11/06/2021
Chiều dày cắt a • Chiều dày cắt a càng lớn, tốc độ hình thành lẹo dao càng thấp, chiều cao lẹo dao càng cao Vật liệu gia cơng: • Vật liệu gia cơng dẽo dễ lẹo dao hơn vật liệu dịn Gĩc trước γ • Gĩc trước càng lớn thì tốc độ hình thành lẹo dao càng cao, chiều cao lẹo dao càng thấp. 11/06/2021
Tác dụng của lẹo dao ❖Tác dụng tốt: ➢ Độ cứng của các khối lẹo dao cao hơn nhiều so với bản thân vật liệu chi tiết (gấp 2,5  3,5 lần) nên cĩ thể thay thế lưỡi cắt. ➢ Khi gia cơng thơ, lẹo dao cĩ lợi vì nĩ tăng gĩc trước của dao khiến cho quá trình tạo phoi dễ dàng và bảo vệ lưỡi cắt khỏi bị mịn. ❖Tác dụng xấu: Khi gia cơng tinh, lẹo dao cĩ hại vì nĩ làm giảm độ chính xác và độ trơn nhẵn của bề mặt gia cơng. 11/06/2021
Khắc phục hiện tượng lẹo dao ➢Gia cơng với tốc độ cắt hợp lý, nên tránh vùng tốc độ cắt thường gây ra lẹo dao V=7  80 m/phút (hình 2.25c). ➢Mài bĩng mặt trước của dao. ➢Dùng dung dịch tưới nguội. 11/06/2021
2.3.4 Hiện tượng nhiệt • Hiện tượng nhiệt và sự truyền nhiệt trong quá trình cắt rất quan trọng vì nhiệt độ sinh ra trong quá trình cắt và sự phân bố nhiệt độ làm thay đổi tính chất cơ lý của vật liệu gia cơng ảnh hưởng đến tuổi thọ của dao, làm giảm năng suất và độ chính xác gia cơng. 11/06/2021
a) Nguồn nhiệt. ❖Trong quá trình cắt cơng tiêu hao được chuyển hĩa thành nhiệt: ➢Cơng ma sát trong giữa các phần tử vật liệu gia cơng trong quá trình biến dạng Q1 ➢Cơng ma sát ngồi giữa phoi và mặt trước dao Q2. ➢Cơng ma sát giữa bề mặt chi tiết gia cơng và mặt sau dao Q3. ➢Cơng cắt đứt phoi Q4. 11/06/2021
Phương trình cân bằng nhiệt Q=Q1+Q2+Q3+Q4 Nếu cho rằng tồn bộ cơng cơ học khi cắt biến thành nhiệt thì: Q=R/E=PZ.V/E=PZ.V/427 Trong đĩ: Q-lượng nhiệt R- cơng cắt E- tương đương giữa nhiệt và cơng PZ-lực cắt V- vận tốc cắt 11/06/2021
Trong thực tế khơng phải tồn bộ cơng tiêu hao đều chuyển thành nhiệt. Khi cắt cĩ ba khu vực phát sinh nhiệt • Khu vực tiếp xúc giữa dao và phoi ở mặt trước (1) • Khu vực tiếp xúc giữa mặt sau và Hình 2.29 phoi (2) Khu vực phát sinh nhiệt khi cắt • ở mặt đứt phoi (3) 11/06/2021
b)Sự truyền nhiệt ➢Nhiệt sinh ra trong quá trình cắt được truyền qua dao, chi tiết, phoi và khơng khí ➢Q1+Q2+Q3+Q4=Qdao+Qct+Qphoi+Qkk ➢Ví dụ qua thí nghiệm lượng nhiệt phân bố khi gia cơng thép 40Cr phân bố như sau: V Phoi Chi tiết Dao Khơng (m/phút) khí 25  50 45% 50% 2,5% 1  2,5% 100350 75% 22% 1,5% 1  1,5% 11/06/2021
c) Những nhân tố ảnh hưởng đến nhiệt cắt ➢Chế độ cắt V,s,t tăng, nhiệt cắt tăng nhưng khơng tỷ lệ. ➢Thơng số hình học của dao: Gĩc trước γ tăng K giảm to giảm, nếu γ tăng quá thì to giảm ít Gĩc φ tăng, a tăng thì K giảm, truyền nhiệt kém dẫn đến to tăng. ➢Vật liệu G/C dịn to thấp, dẻo to cao ➢Vật liệu làm dao hệ số ma sát lớn và tính truyền nhiệt bé thì to sẽ tăng. ➢Gia cơng cĩ tưới nguội thì ma sát và to 11/06/2021giảm
2.3.5 Hiện tượng rung động ➢Trong quá trình cắt kim loại, hệ thống cơng nghệ thường xảy ra rung động do kém cứng vững. Rung động làm ảnh hưởng đến chất lượng chi tiết gia cơng, đến năng suất cũng như sức khỏe người thợ ➢Hiện nay cĩ thể nĩi một cách khẳng định rằng trong quá trình cắt cĩ hai loại rung động: rung động cưỡng bức và rung động tự rung. 11/06/2021
Rung động cưỡng bức ➢Do sự khơng cân bằng của các bộ phận máy - dao - chi tiết - đồ gá. ➢Do hệ thống truyền động của máy cĩ sự va đập tuần hồn. ➢Do vật cắt khơng trịn, lượng dư gia cơng khơng đều. ➢Do dao chuyển động khơng cân bằng. 11/06/2021
Tự rung động ➢Do sự thay đổi của lực ma sát ở mặt trước và sau của dao trong quá trình cắt. ➢Do sự thay đổi tính dẻo của vật liệu gia cơng trong quá trình cắt khiến cho lực cắt thay đổi. ➢Do sự phát sinh và mất đi của lẹo dao. ➢Do sự biến dạng đàn hồi của dao – chi tiết 11/06/2021
Các nhân tố ảnh hưởng đến rung động ➢Tăng tốc độ cắt thì biên độ dao động tăng ➢Khi chiều sâu cắt tăng thì biên độ dao động tăng ➢Ảnh hưởng của thơng số hình học, đáng kể nhất là gĩc , gĩc càng tăng rung động giảm, ➢Khi gia cơng gang, cắt ra phoi vụn, lực cắt biến đổi nhiều nên rung động tăng. Cịn cắt vật liệu dẻo, khi điều kiện hình thành lẹo dao lớn thì rung động càng tăng. 11/06/2021
2.3.6 Hiện tượng mài mịn dao và vấn đề tuổi bền dao a) Hiện tượng và quy luật mài mịn dao • Khi cắt gọt mặt trước của dao luơn tiếp xúc và cĩ chuyển động tương đối với phoi, mặt sau của dao luơn tiếp xúc và cĩ chuyển động tương đới với mặt gia cơng, mũi dao và lưỡi dao tiếp xúc và cĩ chuyển động tương đối với mặt đang gia cơng của chi tiết, vì thế quá trình cắt dao bị mịn, 11/06/2021
Các giai đoạn của quá trình mài mịn ➢Giai đọan I : Mài mịn khốc liệt do trên mặt dao cịn vết nhấp nhơ; ➢Giai đọan II : Mài mịn ổn định; ➢Giai đọan III : Mài mịn phá hủy, ở giai đoạn này nhiệt độ tăng cao, độ cứng giảm nên sự mài mịn xảy ra rất nhanh. 11/06/2021
Độ mịn C B A I II III 0 Thời gian Hình 2.31 Quan hệ giữa mài mịn dao và thời gian 11/06/2021
b)Nguyên nhân gây ra mài mịn dao ➢Mài mịn cơ học do ma sát giữa mặt trước với phoi và mặt sau với mặt với chi tiết. ➢Mài mịn vì nhiệt do khi tốc độ cắt tương đối cao nhiệt độ sinh ra đạt một gia trị nào đĩ, lớp bề mặt của dao thay đổi cấu trúc nên dao chĩng mịn hơn. ➢Mài mịn vì dính do cắt tốc độ cao lớp bề mặt chi tiết bị oxi hĩa,dịn dễ bị phá hủy. Đồng thời áp suất cao, nhiệt độ cao. ➢Khi cắt ở tốc độ cao, nhiệt độ cắt cao từ 900 ÷ 1000oc thì cĩ hiện tượng mịn do 11/06/2021khuyếch tán.
c) Các dạng mài mịn dao ❖Mài mịn mặt sau ❖Mài mịn mặt trước ❖Mài mịn đồng thời cả mặt trước và mặt sau ❖Mài mịn mũi dao ❖cùn lưỡi cắt 11/06/2021
Mài mịn mặt sau 11/06/2021
Mài mịn mặt trước 11/06/2021
Mài mịn dạng lưỡi liềm 11/06/2021
Mài mịn lưỡi cắt 11/06/2021
Mài mịn Mũi dao 11/06/2021
Các dạng mài mịn dao • Mài mịn mặt sau khi cắt chiều dày cắt nhỏ (a 0,5mm • Mài mịn đồng thời cả mặt trước và sau khi gia cơng vật liệu dẻo cĩ chiều dày cắt a=0,1÷0,5mm. • Mài mịn mũi dao và lưỡi cắt khi gia cơng tinh vật liệu cĩ tính dẫn nhiệt. 11/06/2021
d) Tuổi bền dao ❖Thời gian làm việc liên tục giữa 2 lần mài dao gọi là tuổi bền của dao, ký hiệu là T (phút). ❖Một con dao cĩ thể mài lại nhiều lần. Tổng thời gian sử dụng của dao gọi là tuổi thọ của dao ❖Tùy thuộc vào vật liệu dao , vật liệu gia cơng và điều kiện cắt ,giá trị mài mịn mặt sau cho phép được xác định từ thực nghiệm. 11/06/2021
Những nhân tố ảnh hưởng đến tuổi bền dao ➢ Tốc độ cắt càng cao, nhiệt dộ cắt càng lớn, tính cất cơ lí của dao thay đổi nên dao chĩng mịn. Thực nghiệm ta cĩ : V=A/Tm T- Tuổi bền dao V-Tốc độ cắt A-Hằng số phụ thuộc vật liêu g/c m-giá trị đặc trưng cho mức độ ảnh hưởng của tuổi bền dao đến tốc độ cắt. ➢Khi tăng t, s thì lực cắt và nhiệt tăng, dao chĩng mịn, muốn giữ tuổi bền của dao khơng đổi thì phải giảm V. 11/06/2021
➢Ảnh hưởng của thơng số hình học dao • Gĩc trước γ tăng thì ma sát, lực cắt, nhiệt cắt giảm nhưng nếu γ tăng quá thì β giảm truyền nhiệt kém T giảm. • Gĩc sau α tăng thì ma sát giữa mặt sau với mặt gia cơng giảm nhưng nếu α tăng quá thì β giảm truyền nhiệt kém T giảm • r lớn thì chiều dài tham gia cắt lớn truyền nhiệt tốt cĩ điều kiện tăng tốc độ cắt • Tiết diện thân dao lớn truyền nhiệt tốt, cĩ thể tăng tốc độ cắt. ➢Cắt cĩ dung dịch trơn nguội cho phép nâng cao tốc độ cắt, tăng tuổi bền dao, 11/06/2021
Tổng hợp các nhân tố ta cĩ cơng thức thực nghiệm như sau: CV V = .KV T m.t xV .s yV T- là tuổi bền dao t – là chiều sâu cắt s – là lượng chạy dao Cv, m, xv, yv phụ thuộc điều kiện gia cơng Kv- hệ số điều chỉnh. 11/06/2021
2.3.7 Hiện tượng lực cắt a) Lực cắt Muốn cắt kim loại cần phải tác dụng vào dao một lực để thắng được lực liên kết trong nội bộ kim loại. Nghiên cứu lực cắt cĩ một tầm quan trọng rất lớn vì biết lực cắt mới tính được cơng suất tiêu thụ của máy, mới tính được lực kẹp chi tiết để trên cơ sở thiết kế đồ gá v.v Lực cắt lớn hay nhỏ ảnh hưởng đến tuổi bền của dao và chất lượng bề mặt gia cơng. 11/06/2021
R Q2 Q1 F1 N1 F2 N2 Hình 2.34 Hình 2.35 Lực tác dụng lên dao Các phương lực cắt 11/06/2021
Hình 2.34b Lực tác dụng lên dao khi tiện 11/06/2021
❖Khi tiện, các thành phần lực cắt cĩ phương trùng với phương của các chuyển động cắt gọt. ➢Pz :lực tiếp tuyến, trùng với phương vận tốc V, cĩ giá trị lớn nhất. ➢Py :lực hướng kính, cĩ phương trùng với phương chiều sâu cắt t. Lực này gây rung động trong mặt phẳng ngang, ➢Px :lực chạy dao, cĩ phương trùng với phương chạy dao s. Lực này tác dụng lên cơ cấu chạy dao. 11/06/2021
Lúc này ta cĩ hợp lực là R = PZ + PY + PX Hay cĩ thể viết lại 2 2 2 R = PZ + PY + PX Đây là phương pháp phân tích lực phổ biến, bỡi vì phương các chuyển động cắt là hồn tồn xác định, do vậy việc đo các thành phần lực cắt được tiến hành dễ dàng 11/06/2021
b) Nhân tố ảnh hưởng đến lực cắt: ➢Tính chất cơ lí của vật liệu gia cơng ➢Chiều sâu cắt t và lượng chạy dao s, nhưng t ảnh hưởng lớn hơn s ➢Vận tốc cắt V: Khi V tăng từ 15÷20m/phút lực giảm Khi V tăng từ 40÷50m/phút lực tăng Khi V tiếp tục tăng lực giảm Khi V>200m/phút thì lực hầu như khơng thay đổi. 11/06/2021
➢Gĩc trước γ và gĩc sau α tăng lực cắt giảm. ➢Mỗi loại vật liệu làm dao khác nhau cĩ hệ số ma sát khác nhau nên lực cắt cũng thay đổi. ➢Mặt sau dao càng mịn lực cắt càng tăng. ➢Khi cắt gọt cĩ tưới dung dịch trơn nguội, nhiệt cắt giảm, ma sát giảm nên lực cắt giảm 11/06/2021
Tổng hợp các nhân tố ảnh hưởng trên vào cơng thức tính lực cắt ta cĩ cơng thức thực nghiệm như sau: xpz ypz npz PZ = CPZ.t .S .V .Kpz xpy ypy npy PY = Cpy.t .S .V .Kpy xpx ypx npx PX = Cpx.t .S .V .Kpx Trong đĩ: • Cpz, Cpy, Cpx - hằng số phụ thuộc vật liệu • Xpz, ypz, npz - phụ thuộc t, s, v đến lực PZ • Xpy, ypy, npy – phụ thuộc t, s, v đến lực Py • Xpx, ypx, npx – phụ thuộc t, s, v đến lực PX • Kpz, Kpy, Kpx – Các hệ số điều chỉnh 11/06/2021
c) Cơng suất cắt ➢Cơng suất tiêu hao khi cắt phụ thuộc vào lực Pz và Px (Py khơng sinh ra cơng vì theo phương Py khơng cĩ chuyển vị). ➢Cơng suất cĩ ích khi cắt được tính theo cơng thức P .v N = z (KW ) c 60.102 ➢Cơng suất chạy dao nhỏ nên cĩ thể bỏ qua 11/06/2021
Cơng suất cắt tồn phần được tính như sau N Ctp = N C + N Cd Vì thường NCd rất bé nên khi tính tốn cơng suất gần đúng cĩ thể bỏ qua. Cơng suất cần thiết của động cơ điện được xác định N N = C (KW ) đc  11/06/2021
§2.4 Lựa chọn hình dáng mặt trước và thơng số hình học hợp lý của dao a) Chọn dạng mặt trước của dao ➢Đối với dao thép giĩ : Dao làm bằng thép cĩ ưu điểm là chịu uốn tốt song chịu nhiệt và chịu mài mịn kém hơn HKC ➢Đối với hợp kim cứng : Hợp kim cứng cĩ đặc điểm là dịn, chịu uốn kém song chịu mịn và chịu nhiệt tốt, 11/06/2021
11/06/2021
11/06/2021
b) Chọn các gĩc độ dao hợp lý ➢ Gĩc trước γ tăng thì biến dạng và ma sát giảm, nhưng nếu γ tăng quá thì β giảm dao yếu, tuổi bền dao giảm. Gĩc trước dao chọn dựa vào một số yếu tố sau: Vật liệu gia cơng Vật liệu làm dao dẻo chọn γ lớn, dịn chọn γ nhỏ Điều kiện gia cơng: gia cơng thơ chọn γ lớn, gia cơng tinh chọn γ nhỏ 11/06/2021
➢ Chọn gĩc sau α: gia cơng tinh chọn α lớn để giảm ma sát mặt sau ➢ Chọn gĩc nghiêng chính φ và gĩc nghiêng phụ φ1: φ càng lớn thì rung động ít, tăng độ cứng vững. Φ1 nhỏ thì độ bĩng thì độ bĩng tăng ➢Chọn gĩc nâng của lưỡi cắt chính ë cĩ ảnh hưởng đến phương thốt phoi, sức bền lưỡi cắt và điều kiện cắt vào kim loại của từng điểm trên lưỡi cắt. ➢Bán kính mũi dao lớn, độ bĩng tăng, truyền nhiệt tốt, tuổi bền tăng. 11/06/2021
§2.5 Xác định chế độ cắt hợp lý khi gia cơng ❖Xác định chế độ cắt bao gồm: ➢Chọn các đặc tính của dao phù hợp với điều kiện gia cơng ➢Xác định các yếu tố chế độ cắt : t, s, v. ➢Tính cơng suất máy và khi cần thiết phải kiểm nghiệm lại độ bền, độ cứng vững của một số cơ cấu máy. ➢Tính thời gian gia cơng cơ bản. 11/06/2021
Nếu gọi Q là năng suất máy thì ta cĩ: 1 L.h Q Trong đĩ: T0 = T0 n.s.t 1000.v.s.t 1000.v.s.t n =  Q D L.h. .D 1000 Đặt: A =  Q A.v.s.t L.h. .D Như vậy năng suất tỷ lệ với các yếu tố chế độ cắt ở các mức khác nhau 11/06/2021
Từ cơng thức quan hệ giữa vận tĩc và tuổi bền dao: C v m Cv v = m xv yv .Kv  T = K T .t .s v.t xv .s yv v ➢ Ta thấy vận tốc ảnh hưởng đến tuổi bền nhiều nhất, tiếp theo là s và cuối cùng là t. ➢ Đứng về quan điểm tuổi bền dao mà xét, nên chọn các yếu tố cắt lần lượt theo thứ tự từ t, đến s, rồi mới đến v. 11/06/2021
Ví dụ: a) Chọn dụng cụ cắt: ➢ Vật làm dao chọn phụ thuộc vào vật liệu gia cơng. Đồng thời chọn luơn tuổi bền dao ➢ Xác định thơng số hình học của dao phụ thuộc vào tính chất vật liệu gia cơng, dạng gia cơng (thơ hay tinh) độ cứng vững của hệ thống cơng nghệ v.v. . . 11/06/2021
b) Chọn chiều sâu cắt t: ➢ Khi gia cơng thơ chọn t=h ➢ Khi gia cơng tinh (h>2mm) nên cắt 2 lần 2 3  Lần thứ nhất t1 =  .h 3 4 1 1  Lần thứ hai t2 =  .h 4 3 11/06/2021
c) Xác định lượng chạy dao s: ➢ Khi tiện thơ phải chọn s thỏa mãn 3 điều kiện:  Sức bền thân dao  Sức bền của cơ cấu chạy dao  Độ cứng vững của chi tiết gia cơng Trình tự như sau:  Chọn Smáy  Tính tốc độ cắt V  Kiểm tra 3 điều kiện trên 11/06/2021
➢ Đảm bảo sức bền thân dao Kiểm tra uốn: Mu = Pz .l Mu =W. u  B.H 2 Thân dao chữ nhật: W = (mm3 ) 6 .D3 Thân dao trịn: W = (mm3) 32 Từ trên ta cĩ: B.H 2 B.H 2 P .l  .  C .t xpz.s ypz .vnpz.K .l   z u 6 pz máy pz 6 u 11/06/2021
➢Đảm bảo sức bền cơ cấu chạy dao Trong các thuyết minh máy thường cho lực hướng trục cho phép [Px]. Muốn dao làm việc được thì: Px + f .(Pz + Py ) Px  Py 1 P 1 Vì: ; x Pz 2 Pz 3 xpx ypx npx Nên: Px  1,45Px =1,45.CPx.t .s .v .K Px 11/06/2021
➢ Đảm bảo độ cứng vững của chi tiết gia cơng. Thường cĩ 3 trường hợp kẹp: l a) K = 3 Py l b) K = 100 Py l c) K = 48 Py 11/06/2021
Độ võng của dầm do lực Py gây ra: P .l 3 f = y K.E.J Mơ men quán tính của chi tiết gia cơng: D4 J = 0,05D4 (mm4 ) 64 Điều kiện khi gia cơng đạt chính xác: C .t X py .s y py .vnpy .K .l3 py py f  K.E.J 11/06/2021
Khi gia cơng tinh thì s hạn chế bỡi nhám bề mặt. Khi r≠0 ta cĩ quan hệ: s2 H = 8r Từ đây ta cĩ thể tính s khi gia cơng tinh s2 = H.8r 11/06/2021
d) Tính số vịng quay và vận tốc cắt. Số vịng quay và vận tốc cắt thực 1000.v n = (vịng / phút) D Cách chọn số vịng quay n1máy < n < n2máy Nếu n sát với n2máy thì lấy n2máy nhưng phải giảm smáy một cấp. Nếu n sát n1máy thì lấy n1máy và giữ nguyên smáy 11/06/2021
e) Kiểm nghiệm động lực của máy: Muốn cắt được thì: Pz .v Nc Nđc. hay N . 60.102 đc Mơ men xoắn của trục chính [MX] đã cho trong thuyết minh máy D P . [M ] z 2 X 11/06/2021
f) Thời gian gia cơng cơ bản Thời gian g/c cơ bản trên máy tiện: L.h T = ( phút) 0 n.s.t L3 Dt L2 L1 L 11/06/2021