Bài giảng Nguyên lý cắt - Bài 3: Bào và xọc

Nội dung text: Bài giảng Nguyên lý cắt - Bài 3: Bào và xọc

1. Bài 3 BÀO VÀ XỌC I. Tính chất chung của bào và xọc: Bào và xọc là hai phương pháp gia công kim loại có các chuyển động gần giống nhau trong quá trình cắt. Đối với bào, chuyển động chính là chuyển động thẳng, tịnh tiến khứ hồi gồm một hành trình có tải và một hành trình không tải. Chuyển động này có thể do dao hoặc bàn máy mang chi tiết thực hiện. Chuyển động này thường có phương nằm ngang. Xọc là trường hợp đặc biệt của bào có chuyển chính do dao thực hiện theo phương thẳng đứng còn chuyển động chạy dao do chi tiết thực hiện. Do chuyển động cắt thực hiện theo hai phương khác nhau nên tính năng và khả năng công nghệ cũng khác nhau. Nhìn chung năng suất của cả hai phương pháp này đều thấp vì các lí do sau: -Sử dụng dao chỉ có một lưỡi cắt. -Tốn thời gian cho hành trình chạy không tải. -Tốc độ cắt bị hạn chế do quá trình chuyển động khứ hồi. Khi thay đổi chiều quay đòi hỏi mômen quán tính lớn. V s 2 .L .z Vt m / ph  1000 t L . z . 360 Vo m / ph   . 1000 Để biến chuyển động quay của mô tơ thành chuyển động thẳng của đầu dao bào cần thông qua một hệ cơ cấu culít. Tốc độ chuyển động thẳng khứ hồi được xác định như sau: L .z.360 Vc m / ph  .1000
2. Trong đó: Vt – tốc độ trung bình của hành trình kép Vc –tốc độ trung bình của hành trình cắt. V0 – tốc độ trung bình của hành trình chạy không. L – độ dài chuyển động thẳng của cơ cấu Culít(mm). Z – tổng số hành trình kép sau một phút. - góc giới hạn vị trí của cơ cấu culít, được tính: = 360-. Ơ đây  được xác định như sau:  L cos 2 2.R R –chiều dài cánh tay đòn của cơ cấu culít. II. Khả năng công nghệ của bào và xọc. Bào chủ yếu để gia công các mặt phẳng, ngoài ra còn có thể gia công các bề mặt định hình có đường sinh thẳng. Bào có thể đạt độ chính xác tối đa là cấp 8 đến cấp 7 và độ bóng đạt là Ra = 2,5m. Xọc chủ yếu để gia công các bề mặt trong, các rãnh then trên ống, trên bánh răng.v.v. III. Dao bào và dao xọc: Các thông số hình học của dao bào và dao xọc nhìn chung rất giống ở dao tiện.Tuỳ theo vị trí của lưỡi cắt, dao bào cũng được chia thành dao bào phải, dao bào trái. Dao xọc có khác hơn chút ít vì dao xọc đuợc gá song song với trục chính theo phương thẳng đứng. Các loại dao bào xọc gồm một số loại dao phụ thuộc vào biện pháp công nghệ và tính chất công việc như dao bào lưỡi cắt cong; dao gia công bề
3. mặt thẳng đứng dao gia công bề mặt nghiêng; dao gia công rãnh; dao gia công tinh; dao xọc. Nhìn chung về kết cấu, các loại dao bào và xọc đơn giản, chế tạo dễ dàng, giá thàng không cao. IV. Máy bào và máy xọc: Tuỳ theo những đặc trưng về công nghệ và kích thước của máy, máy bào được chia thành nhóm máy bào ngang, nhóm máy bào giường, máy bào đứng (máy xọc) và nhóm máy bào chuyên dụng. Trong mỗi nhóm trên lại có nhiều kiểu máy với kích thước và các thông số kỹ thuật khác nhau. Máy bào ngang có chuyển động chính là chuyển động của đầu bào. Loại máy này thường có chiều dài hành trình lớn nhất của đầu bào là 600 mm, nên chủ yếu gia công các chi tiết nhỏ và trung bình. Máy bào ngang thường sử dụng cơ cấu cu lít để biến chuyển động quay của động cơ thành chuyển động thẳng của đầu bào. Chuyển động chạy dao do bàn máy thực hiện và chuyển động gián đoạn nhờ cơ cấu cóc trong máy. Máy bào giường dùng để gia công các chi tiết lớn, có thể lên đến 12 mét. Chuyển động chính do bàn máy thực hiện. Chuyển động chạy dao do đầu dao thực hiện gián đoạn. Máy bào giường có thể có từ 2 đến 4 ổ gá dao. V. Các thông số cắt và tiết diện lớp kim loại bị cắt:
4. Trên hình biểu diễn hướng chuyển động của phôi và dao cũng như hình dạng hình học của lớp kim loại bị cắt khi bào. Hình dạng lớp kim loại bị cắt khi bào cũng giống như ở tiện, phụ thuộc vào hình dạng lưỡi cắt chính. Do đó việc xác định các thành phần của tiết diện cắt cũng như tiện. Quan hệ giữa chiều dày cắt và lượng chạy dao, chiều rộng cắt và chiều sâu cắt, cũng như diện tích tiết diện ngang của lớp kim loại bị cắt, được biểu diển bằng các công thức: t a = S. sin mm; b (mm) sin f = a.b = S.t (mm2) Trong đó : a chiều dày cắt b chiều rộng cắt S lượng chạy dao t chiều sâu cắt f diện tích cắt Sơ đồ cắt khi xọc răng giống bào,chỉ khác là dao xọc thường có = 0 90 nên: a = S (mm) ; b = t (mm) f = a.b = S.t (mm2) Đối với bào, khi tốc độ hành trình làm việc thay đổi thì tốc độ cắt trung bình vtb có thể tính theo công thức:
5. L.k (1 m) vtb = 1000 m/ph Trong đó : L chiều dài hành trình dao theo hướng chuyển động chính (chiều dài này bằng chiều dài bề mằt gia công, cộng thêm với lượng ăn tới và lượng vượt quá của dao mm). K- số hành trình kép cuả đầu máy bào hoặc bàn trượt của máy xọc trong một phút. M- tỉ số vận tốc của hành trình làm việc chạy không, trung bình m = 0,75. Khi xọc thì trị số m = 1 và do đó tốc độ cắt trung bình có thể tính theo công thức: 2L.k V = 1000 m/ph Thông số hình học của dao xọc và bào, về cơ bản giống dao tiện và phụ thuộc điều kiện cắt. Góc trước  thường nhỏ hơn góc trước của dao tiện,vì trong quá trình cắt có va đập (nhằm tăng góc ). Tùy từng trường hợp cụ thể, góc trước có thể có trị số từ -15 + 200. Một số góc chủ yếu khác của dao có thể chọn như sau : 0 0 0 0 = 6  16 ; = 20 70 ; 1 = 0  15 ;  = 6  20 Trong quá trình cắt, do tác dụng của lực Px , thân dao thẳng có thể bị biến dạng và bị uốn quanh điểm O, khi đó mũi dao sẽ chuyển động theo quỹ đạo tròn bán kính R. Kết quả là bề mặt chi tiết bị cắt lẹm làm hụt kích thước chi tiết gia công. Để tránh hiện tượng trên, thường người ta dùng dao bào đầu cong. Đặc điểm của dao này là mũi dao và mặt tựa của thân dao cùng nằm trong một mặt phẳng. Do đó bán kính R bằng chiều dài đoạn nhô ra của đầu dao. Với dao có kết cấu thân cong như vậy thì khi bị uốn cong sẽ không sinh ra hiện tượng cắt lẹm vào chi tiết gia công. VI- Lực cắt và tốc độ cắt khi bào và xọc: Thực chất cuả quá trình cắt khi bào và xọc cũng giống như gia công trên máy tiện, chỉ khác là khi bào và xọc dao làm việc trong điều kiện có va đập. Do đó tuy rằng dao chạy không (trong chuyển động trở lại), không cắt nhưng điều kiện làm việc của bào và xọc khó khăn hơn tiện.
6. Quá trình tạo phoi khi bào và xọc cũng giống như tiện. Cho nên có thể tính lực cắt khi bào và xọc theo công thức tính lực cắt khi tiện. Chúng ta cũng đem lực biến dạng khi cắt và lực ma sát R chiếu xuống 3 trục XX, YY, ZZ và chúng ta cũng được ba phần lực: Pz Theo phương của chuyển động cắt chính. Py song song với phương chạy dao. Px Thẳng góc với Pz và Py tác dụng vào thân dao. Trong ba phân lực kể trên thì Pz lớn hơn cả và gọi là lực cắt chính. Nhưng khi cần tính công suất một cách chính xác thì ngoài lực cắt ra còn phải tính thêm lực ma sát trên sống trượt của máy theo công thức. F =  (Py +Gch + Gb) Trong đó : F Lực ma sát trên sống trượt của máy (N).  Hệ số ma sát. Py Lực hướng tâm (N). Gch Trọng lượng chi tiết gia công (N). Gb Trọng lượng bàn máy (N). Tải trọng dùng để tính công suất : P = Pz + F Công suất cắt khi bào và xọc được tính theo công thức sau : P.vc Nc = 60.1000 kW. Trong đó: vc Vận tốc cắt ứng với hành trình làm việc, vận tốc này là vận tốc cho phép bởi tuổi bền của dao. Qui luật mòn của dao khi bào và xọc giống như tiện. Ví dụ khi bào thép bằng dao thép gió, trước tiên dao mòn ở mặt sau, đồng thời mòn cả ở mặt trước, sau đó trên mặt trước cũng tạo ra rãnh lưỡi liềm ở phía trong lưỡi cắt với một chiều sâu nhất định. Cứ tiếp tục cắt đến khi mòn dao ở mặt sau đến tiêu chuẩn mòn cho phép hs (khoảng 2mm) thì phải đem dao đi mài lại. Quan hệ giữa tuổi bền T và tốc độ V cũng có dạng giống như tiện m V1 T 2 V2 T1 V1 , V2 là tốc độ cắt cho phép ứng với tuổi bền T1 , T2 , Số mũ m nói lên ảnh hưởng của tuổi bền đến tốc độ cắt. Trị số m còn phụ thuộc vào chiều dài hành trình bào. Nếu tăng chiều dài hành trình bào thì trị số m sẽ tăng và do đó tốc độ sẽ tăng, khi đó số va đập trong một đơn vị thời gian giảm đi và điều kiện cắt sẽ tốt hơn.
7. Khi tuổi bền của dao T = 60 phút thì công thức tốc độ cắt của bào và xọc tính theo công thức tốc độ cắt khi tiện ngoài : C v .K v60 = v m/ph lxv .syz Các hệ số, số mũ và hệ số điều chỉnh tốc độ có thể tra trong các sổ tay. Vì trong quá trình bào và xọc có va đập nên tốc độ cắt tính theo công thức trên phải giảm đi khoảng 20 - 40 % hoặc nhân với một hệ số điều chỉnh tốc độ mà giá trị cuả nó cho trong các sổ tay cắt gọt. VII- Chế độ cắt khi bào và xọc: Như đã trình bày ở trên, máy bào và máy xọc vì nguyên lý kết cấu truyền chuyển động, nên không làm việc được ở tốc độ cao khi cắt. Do đó phải ưu tiên chọn chiều sâu cắt lớn, lượng chạy dao tối đa cho phép rồi mới chọn tốc độ cắt. Khi công suất của máy bị hạn chế, thì phải giảm tốc độ cắt và tăng lượng chạy dao Trình tự xác định chế độ cắt như sau: 1- Chọn dao : Căn cứ vào điều kiện kỹ thuật của chi tiết gia công mà chọn vật liệu làm dao, các thông số hình học, kết cấu thân dao. 2- Xác định chiều sâu cắt: Khi xác định chiều sâu cắt phải dựa vào lượng dư và độ chính xác gia công (gia công tinh hay thô). 3- Xác định lượng chạy dao cho phép : Khi bào mặt phẳng trên máy bào ngang thì chọn : S = 0,4 - 4 mm/ hành trình kép, khi gia công thô thép và gang. S = 0,25 - 1,2 mm/ hành trình kép, khi gia công tinh thép và gang . Nếu bào tinh (dao rộng bản) với 1 = 0 và t 0,1 mm , thì lấy : S 20mm/ hành trình kép. 4- Tính tốc độ cắt: Theo công thức phụ thuộc vào tuổi bền của dao. 5- Tính tốc độ cắt: Theo tốc độ cắt đã tính, xác định hành trình kép trong một phút, từ đó chọn số hành trình kép có trên máy và tốc độ cắt thực tế. Tốc độ cắt thực tế tính như sau : k.L(1 m) vc = 1000 m/ph
8. Ở máy bào, do tốc độ hành trình của đầu máy thay đổi nên Vc cũng là tốc độ cắt trung bình ( vtb) như ở trên. 6- Xác định thời gian máy: Thời gian công nghệ cơ bản (thời gian máy) khi bào và xọc có thể tính theo công thức: B B1 B2 T0 = (ph) n.S Trong đó : B - chiều rộng của bề mặt gia công mm. B1- lượng ăn tới của dao mm. B1 = t.cotg . B2 - lượng vượt quá của dao mm. S - lượng chạy dao mm/hành trình kép; n - số hành trình kép trong một phút. S  t B2 B B1