Giáo trình Cơ sở công nghệ chế tạo máy - Nguyễn Ngọc Đào

Nội dung text: Giáo trình Cơ sở công nghệ chế tạo máy - Nguyễn Ngọc Đào

1. TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC SÖ PHAÏM KYÕ THUAÄT TP. HOÀ CHÍ MINH KHOA CÔ KHÍ CHEÁ TAÏO MAÙY BOÄ MOÂN COÂNG NGHEÄ CHEÁ TAÏO MAÙY THAØNH PHOÁ HOÀ CHÍ MINH NAÊM 2004
2. LÔØI NOÙI ÑAÀU Khoái kieán thöùc thuoäc nhoùm coâng ngheä cheá taïo maùy ñöôïc phaân chia thaønh hai giaùo trình chính, ñoù laø: 1 - CÔ SÔÛ COÂNG NGHEÄ CHEÁ TAÏO MAÙY laø moân hoïc cô sôû cho taát caû caùc ngaønh cô khí nhö: CKM, KCN, TKM, CKT, CKÑ, CTÑ, CÑT Noäi dung cung caáp caùc kieán thöùc cô baûn nhö nguyeân lyù taïo hình beà maët, caùc chuyeån ñoäng caét goït, nguyeân lyù caét goït kim loaïi, duïng cuï caét cuøng vôùi caùc phöông phaùp caét goït. Ñeå coù theå cheá taïo ra caùc chi tieát maùy (ñoái töôïng nghieân cöùu cuûa Coâng ngheä cheá taïo maùy) ñaït chaát löôïng cao caàn phaûi naém vöõng caùc kieán thöùc cô baûn veà nguyeân lyù caét goït, chaát löôïng beà maët vaø ñoä chính xaùc gia coâng chi tieát maùy, khaùi nieäm veà chuaån coâng ngheä vaø caùch choïn chuaån trong quaù trình coâng ngheä, cuõng nhö nhöõng hieåu bieát cô baûn veà duïng cuï caét goït vaø caùc phöông phaùp gia coâng caét goït. 2 – COÂNG NGHEÄ CHEÁ TAÏO MAÙY laø moân hoïc chuyeân ngaønh cho ngaønh CKM. Noäi dung cuûa giaùo trình naøy goàm caùc phaàn chính nhö: Thieát keá quaù trình coâng ngheä, thieát keá ñoà gaù, coâng ngheä gia coâng caùc chi tieát ñieån hình, coâng ngheä laép raùp caùc saûn phaåm cô khí. Phaàn naøy giuùp cho sinh vieân chuyeân ngaønh ñi saâu vaøo laõnh vöïc thieát keá quI trình coâng ngheä vaø caùc trang thieát bò coâng ngheä nhö ñoà gaù ñeå ñònh vò vaø keïp chaët phoâi, chi tieát hoaëc dao caét treân caùc maùy coâng cuï. Ngoaøi ra, cung caáp moät soá kieán thöùc cô baûn veà coâng ngheä laép raùp caùc chi tieát maùy thaønh caùc saûn phaåm cô khí. Ñeå hoaøn thaønh taäp giaùo trình naøy ngoaøi söï coá gaéng cuûa caùc taùc giaû coøn coù söï goùp yù cuûa ñoàng nghieäp sao cho phuø hôïp vôùi muïc tieâu ñaøo taïo cuûa tröôøng ñaïi hoïc Sö Phaïm Kyõ Thuaät. Ngoaøi giaùo trình naøy ra, trong quaù trình hoïc taäp sinh vieân coù theå tham khaûo caùc giaùo trình Coâng ngheä Cheá taïo maùy cuûa tröôøng Ñaïi hoïc Baùch khoa TP HCM vaø Ñaïi hoïc Baùch khoa Haø noäi. Caùc taùc giaû raát mong söï ñoùng goùp taän tình cuûa caùc thaày coâ ñoàng nghieäp vaø sinh vieân. TP.Hoà Chí Minh, ngaøy 30 thaùng 8 naêm 2003. CAÙC TAÙC GIAÛ
3. CHÖÔNG 1 NHÖÕNG KHAÙI NIEÄM CÔ BAÛN 1.1 Khaùi nieäm veà quaù trình hình thaønh saûn phaåm cô khí 1.1.1 Khaùi nieäm veà saûn phaåm cô khí Trong quaù trình saûn xuaát kinh doanh vaø dòch vuï caùc maët haøng cô khí, saûn phaåm cô khí coù theå laø nhöõng chi tieát kim loaïi thuaàn tuùy hoaëc moät cuïm maùy ñöôïc laép gheùp töø nhöõng chi tieát kim loaïi vaø phi kim loaïi hay moät maùy hoaøn chænh ñeå ñaùp öùng moät nhu caàu söû duïng naøo ñoù. Ví duï: Nhaø maùy saûn xuaát phuï tuøng maùy noå, saûn phaåm cô khí ôû ñaây coù theå laø Piston, xeùc maêng, thanh truyeàn v.v hay nhaø maùy saûn xuaát oå bi thì saûn phaåm cô khí laø oå bi ñöôïc laép gheùp töø caùc chi tieát kim loaïi nhö voøng bi, vieân bi v.v Coøn boä phaän phi kim loaïi ôû ñaây coù theå laø voøng caùch ñöôïc cheá taïo töø nhöïa v.v Saûn phaåm cô khí coù theå laø maùy moùc thieát bò hoaøn chænh. Ví duï: Nhaø maùy saûn xuaát maùy coâng cuï (maùy tieän, maùy phay v.v ) Cuõng nhö baát kyø saûn phaåm naøo khaùc, saûn phaåm cô khí ñöôïc saûn xuaát nhaèm ñaùp öùng nhu caàu naøo ñoù maø xaõ hoäi vaø thò tröôøng yeâu caàu. 1.1.2 Moâ hình hình thaønh saûn phaåm cô khí Quaù trình hình thaønh saûn phaåm cô khí ñöôïc nhaän thöùc roõ qua vieäc phaân tích moái quan heä moâ taû döôùi ñaây: NC - PT CT SP XH - TT T - TH SX CBSX & TCSX Ghi chuù: SP: Saûn phaåm XH – TT: Xaõ hoäi – Thò tröôøng T – TH: Tieáp thò NC – PH: Nghieân cöùu – Phaùt trieån CT: Cheá thöû CBSX vaø TCSX: Chuaån bò saûn xuaát vaø toå chöùc saûn xuaát. SX: Saûn xuaát Tieáp thò: laø boä phaän raát quan troïng, ñaàu moái giao teá giöõa cung vaø caàu, coù caùc nhieäm vuï: - Chaøo vaø baùn haøng. - Naém baét thò hieáu cuûa khaùch haøng ñoái vôùi saûn phaåm coâng ty, xí nghieäp ñang saûn xuaát. - 3 -
4. - Döï baùo veà nhu caàu phaùt trieån veà soá löôïng, chaát löôïng vaø nhöõng yeâu caàu khaùc. - Kích thích taïo ra nhu caàu chính ñaùng môùi, qua ñoù taïo thò tröôøng môùi. ÔÛ ñaây moät vaán ñeà caàn quan taâm laø nhu caàu khoâng phaûi coù saún maø phaûi qua quaûng caùo, duøng thöû. Hieän nay ñeå chieám lónh thò truôøng raát nhieàu coâng ty ñaõ khoâng ngöøng phaùt trieån maïnh veà quaûng caùo – tieáp thò, ñaëc bieät laø caùc coâng ty lieân doanh, saûn phaåm coù theå laø môùi hoaëc truyeàn thoáng. Nghieân cöùu – Phaùt trieån: laø moät khaâu raát quan troïng coù söùc maïnh khoa hoïc – coâng ngheä ñuû hoaøn thaønh caùc coâng vieäc: - Nghieân cöùu caûi tieán saûn phaåm ñang saûn xuaát. - Nghieân cöùu saûn xuaát nhöõng saûn phaåm môùi do thò tröôøng yeâu caàu. - Nghieân cöùu caùc coâng ngheä môùi ñang öùng duïng vaøo lónh vöïc saûn xuaát cuûa caùc xí nghieäp. Boä phaän nghieân cöùu – phaùt trieån luoân gaén lieàn vôùi khaâu tieáp thò vaø cheá thöû ñeå töø ñoù caûi tieán khoâng ngöøng saûn phaåm cuûa mình veà moïi maët: chaát löôïng vaø maãu maõ ñeå ngaøy caøng chieám lónh ñöôïc thò tröôøng trong nöôùc vaø xuaát khaåu . ÔÛ nhöõng haõng hoaëc coâng ty lôùùn, tyû leä ñaàu tö cho boä phaän nghieân cöùu – phaùt trieån raát lôùn, nhaát laø ñaàu tö veà löïc löôïng kyõ thuaät, trang thieát bò v.v Chính töø boä phaän naøy, nhöõng thaønh töïu môùi veà coâng ngheä ñaõ ñöôïc nghieân cöùu vaø öùng duïng, goùp phaàn phaùt trieån haõng vaø goùp phaàn phaùt trieån khoa hoïc – coâng ngheä cho töøng giai ñoaïn phaùt trieån cuûa xaõ hoäi. Cheá thöû: Baát cöù coâng ty, xí nghieäp saûn xuaát naøo muoán phaùt trieån vaø caûi tieán maët haøng cuûa mình ñeàu phaûi coù boä phaän cheá thöû. Boä phaän naøy muïc ñích kieåm nghieäm veà maët nguyeân lyù, keát caáu vaø chaát löôïng laøm vieäc cuûa thieát bò. Töø thöïc teá laøm vieäc cuûa thieát bò cheá thöû chuùng ta seõ tieán haønh nhöõng thay ñoåi veà caùc maët nhö nguyeân lyù, keát caáu, vaät lieäu v.v ñeå thoûa maõn ñieàu kieän toái öu. Boä phaän cheá thöû caàn thieát ñöôïc trang bò ñaày ñuû maùy moùc cuõng nhö caùc phöông tieän kieåm tra, ñaùnh giaù chaát löôïng. Caùn boä kyõ thuaät cuõng nhö coâng nhaân phaûi coù kieán thöùc thöïc teá vaø tay ngheà cao. Coù ñuû naêng löïc ñeå thöïc hieän nhanh choùng nhöõng saûn phaåm môùi do boä phaän nghieân cöùu phaùt trieån yeâu caàu. Chuaån bò saûn xuaát vaø toå chöùc saûn xuaát: Ñaây laø coâng ñoaïn quan troïng nhaát cuûa quaù trình saûn xuaát saûn phaåm. Chuaån bò saûn xuaát bao goàm: chuaån bò veà thieát keá vaø chuaån bò veà coâng ngheä. - Chuaån bò veà thieát keá: Coâng vieäc naøy thöôøng thuoäc boä phaän NC – PT. Caên cöù vaøo yeâu caàu söû duïng, thieát keá ra nguyeân lyù cuûa thieát bò, töø nguyeân lyù thieát keá ra keá caáu thöïc sau ñoù ñöa ra boä phaän cheá thöû kieåm nghieäm keát caáu vaø söûa ñoåi hoaøn chænh roài môùi ñöa sang chuaån bò saûn xuaát. - Chuaån bò veà coâng ngheä:Nhaø coâng ngheä cheá taïo caên cöù vaøo keát caáu ñaõ ñöôïc thieát keá ñeå chuaån bò nhöõng taøi lieäu coâng ngheä höôùng daãn quaù trình saûn xuaát vaø toå chöùc saûn xuaát. Giai ñoaïn chuaån bò coâng ngheä caàn phaûi tieán haønh nhanh choùng, ngaøy nay nhôø trang bò kyõ thuaät hieän ñaïi nhö söû duïng caùc thieát bò vi tính vôùi phaàn meàm maïnh ñaõ giuùp cho caùc nhaø - 4 -
5. coâng ngheä hoaøn thaønh nhanh choùng coâng vieäc naøy vôùi thôøi gian caàn thieát ñeå nhanh choùng ñöa vaøo saûn xuaát haøng loaït. Coù nhö vaäy saûn phaåm môùi khoâng bò laïc haäu vaø chieám lænh thò tröôøng nhôø khaû naêng ñoäc quyeàn cuûa maët haøng. Töø baûn veõ thieát keá keát caáu ñeán luùc ra saûn phaåm cuï theå laø moät quaù trình phöùc taïp, chòu taùc ñoäng cuûa nhieàu yeáu toá khaùch quan vaø chuû quan laøm cho saûn phaån cô khí sau khi cheá taïo coù sai leäch so vôùi baûn thieát keá keát caáu. Nhö vaäy khi chuaån bò coâng ngheä cheá taïo caàn chuù yù khoáng cheá sai leäch ñoù trong phaïm vi cho pheùp. Coâng ngheä cheá taïo maùy laø moät lónh vöïc khoa hoïc kyõ thuaät coù nhieäm vuï nghieân cöùu, thieát keá vaø toå chöùc thöïc hieän quaù trình cheá taïo saûn phaåm cô khí ñaït caùc chi tieâu kinh teá kyõ thuaät nhaát ñònh trong ñieàu kieän quy moâ saûn xuaát cuï theå. Moät maët coâng ngheä cheá taïo maùy lyù thuyeát phuïc vuï cho coâng vieäc chuaån bò veà coâng ngheä coù hieäu quaû nhaát. Maët khaùc noù nghieân cöùu caùc quaù trình hình thaønh caùc beà maët chi tieát vaø laép raùp chuùng thaønh saûn phaåm. 1.2 Quaù trình saûn xuaát vaø quaù trình coâng ngheä 1.2.1 Quaù trình saûn xuaát Quaù trình saûn xuaát laø quaù trình con ngöôøi taùc ñoäng vaøo taøi nguyeân thieân nhieân ñeå bieán noù thaønh saûn phaåm phuïc vuï cho lôïi ích cuûa con ngöôøi. Quaù trình saûn xuaát trong nhaø maùy cô khí laø taäp hôïp caùc hoaït ñoäng coù ích ñeå bieán nguyeân vaät lieäu hay baùn thaønh phaåm thaønh saûn phaåm. Ví duï, saûn phaåm cô khí thì phaûi qua khai thaùc quaëng, luyeän kim, cheá taïo phoâi, gia coâng cô khí, gia coâng nhieät hoùa, kieåm tra, laép raùp vaø haønh loaït caùc quaù trình phuï nhö: vaän chuyeån, cheá taïo duïng cuï, baûo quaûn, söûa chöõa thieát bò, chaïy thöû, ñieàu chænh, sôn, bao bì ñoùng goùi .v.v 1.2.2 Quaù trình coâng ngheä Quaù trình coâng ngheä laø moät phaàn cuûa quaù trình saûn xuaát tröïc tieáp laøm thay ñoåi hình daùng kích thöôùc, tính chaát lyù hoùa cuûa baûn thaân chi tieát vaø vò trí töông quan giöõa caùc chi tieát trong saûn phaåm. Quaù trình coâng ngheä gia coâng cô laø quaù trình caét goït phoâi ñeå laøm thay ñoåi hình daùng vaø kích thöôùc cuûa noù. Quaù trình coâng ngheä nhieät luyeän laø quaù trình laøm thay ñoåi tính chaát lyù hoùa cuûa vaät lieäu chi tieát. Quaù trình coâng ngheä laép raùp laø quaù trình taïo thaønh nhöõng quan heä töông quan giöõa caùc chi tieát thoâng qua caùc loaïi lieân keát moái laép gheùp. Xaùc ñònh quaù trình coâng ngheä hôïp lyù roài ghi thaønh vaên kieän coâng ngheä thì caùc vaên kieän coâng ngheä ñoù goïi laø quy trình coâng ngheä. 1.2.3 Caùc thaønh phaàn cuûa qui trình coâng ngheä a) Nguyeân coâng Laø moät phaàn cuûa quaù trình coâng ngheä, ñöôïc hoaøn thaønh lieân tuïc, taïi moät choã laøm vieäc vaø do moät hay moät nhoùm coâng nhaân cuøng thöïc hieän. - 5 -
6. Neáu thay ñoåi moät trong caùc ñieàu kieän: tính lieân tuïc, hoaëc choã laøm vieäc thì ta ñaõ chuyeån sang moät nguyeân coâng khaùc. Ví duï: Tieän moät truïc baäc nhö A hình 1.1, coù theå coù 3 phöông aùn gia BC coâng nhö sau: - Phöông aùn 1: Tieän ñaàu B xong roài trôû ñaàu tieän C ngay, ñoù laø moät D nguyeân coâng. l1 l2 l3 - Phöông aùn 2: Tieän ñaàu B cho caû loaït, xong môùi tieän ñaàu C cuõng cho Hình 1-1 Tieän truïïc baäc caû loaït treân maùy ñoù, nhö vaäy ta ñaõ chia thaønh 2 nguyeân coâng vì tính lieân tuïc khoâng baûo ñaûm. - Phöông aùn 3: Tieän ñaàu B treân maùy soá 1; tieän ñaàu C treân maùy soá 2; Nhö vaäy cuõng laø 2 nguyeân coâng vì choã laøm vieäc ñaõ thay ñoåi maëc duø tính lieân tuïc vaãn baûo ñaûm. Coøn thöïc hieän nguyeân coâng tieän xong, phay raõnh then A, D ôû moät maùy khaùc, ñoù cuõng laø 2 nguyeân coâng. Nguyeân coâng laø ñôn vò cô baûn cuûa quaù trình coâng ngheä ñeå hoaïch toaùn kinh teá vaø toå chöùc saûn xuaát. Phaân chia quaù trình coâng ngheä ra thaønh caùc nguyeân coâng coù yù nghóa kyõ thuaät vaø kinh teá. * YÙ nghóa kyõ thuaät laø ôû choã khoâng theå vöøa tieän vöøa phay hay vöøa tieän vöøa maøi moät chi tieát treân cuøng moät maùy, neân phaûi chia thaønh 2 nguyeân coâng (khaùi nieäm naøy ñuùng khi khoâng coù maùy vaïn naêng toå hôïp). * YÙ nghóa kinh teá laø ôû choã vieäc phaân chia thaønh ít hay nhieàu nguyeân coâng coøn tuøy thuoäc ñieàu kieän thieát bò vaø saûn löôïng haøng naêm. Hoaëc treân moät maùy chính xaùc khoâng neân laøm caû coâng vieäc thoâ laãn coâng vieäc tinh maø phaûi chia thaønh hai nguyeân coâng thoâ vaø tinh cho hai maùy, maùy gia coâng thoâ vaø maùy gia coâng chính xaùc (vì maùy gia coâng chính xaùc ñaét tieàn hôn maùy gia coâng thoâ). b) Gaù Laø moät phaàn cuûa nguyeân coâng ñöôïc hoaøn thaønh trong moät laàn gaù ñaët chi tieát (moät laàn keïp chaët). Moät nguyeân coâng coù theå coù moät hay nhieàu laàn gaù. Ví duï: Tieän moät ñaàu roài trôû ñaàu kia (hình 1.1) ñeå tieän laø hai laàn gaù. c) Vò trí Laø moät phaàn cuûa nguyeân coâng, ñöôïc xaùc ñònh bôûi moät vò trí töông quan giöõa chi tieát gia coâng vôùi maùy hoaëc duïng cuï caét. Cuøng ôû hình 1.1 neáu duøng uï phaân ñoä ñeå gaù ñaët chi tieát khi phay raõnh then, thì seõ coù hai coù vò trí khi phay hai raõnh A, D. Nhö vaäy moät laàn gaù coù theå coù moät hoaëc nhieàu vò trí. - 6 -
7. d) Böôùc Laø moät phaàn cuûa nguyeân coâng ñöôïc ñaëc tröng bôûi : - Gia coâng moät beà maët hoaëc nhieàu beà maët cuøng luùc; - Söû duïng moät dao hoaëc moät nhoùm dao gheùp; - Cuøng moät cheá ñoä caét. Thay ñoåi moät trong ba yeáu toá treân laø ta ñaõ chuyeån qua böôùc khaùc. Ví duï : Treân hình 1.1, khi ta söû duïng phöông aùn moät ñeå gia coâng thì nguyeân coâng tieän coù hai böôùc khaùc nhau vì ñaõ thay ñoåi beà maët gia coâng, nghóa laø tieän ñaàu B laø böôùc moät, tieän ñaàu C laø böôùc hai. e) Ñöôøng chuyeån dao Laø moät phaàn cuûa böôùc ñeå hôùt ñi moät lôùp kim loaïi, söû duïng cuøng moät dao vaø moät cheá ñoä caét. Ví duï: Khi tieän ñaàu B cuûa truïc, do löôïng dö quaù lôùn ta phaûi caét hai laàn vôùi n, s, t nhö nhau, ñoù laø hai ñöôøng chuyeån dao trong cuøng moät böôùc. Neáu laàn caét thöù hai ta söû duïng cheá ñoä caét khaùc thì ñoù laø hai böôùc chöù khoâng phaûi hai ñöôøng chuyeån dao. f) Ñoäng taùc Laø moät haønh ñoäng cuûa coâng nhaân ñeå ñieàu khieån maùy thöïc hieän vieäc gia coâng hay laép raùp. Ví duï: nhaán nuùt, quay uï dao, xieát maâm caëp 1.3 Hình thöùc toå chöùc saûn xuaát vaø daïng saûn xuaát 1.3.1 Caùc hình thöùc toå chöùc saûn xuaát Toå chöùc saûn xuaát theo daây chuyeàn: moãi nguyeân coâng hoaøn thaønh taïi moät ñòa ñieåm nhaát ñònh nhöng coù quan heä vôùi nhau veà maët thôøi gian vaø khoâng gian. Ta coøn goïi laø tuaân thuû nhòp gia coâng T (phuùt) vaø böôùc vaän chuyeån L (meùt). Soá löôïng nguyeân coâng phaûi ñöôïc tính toaùn thoâng qua nhòp saûn xuaát vaø ñoä tin caäy cuûa töøng nguyeân coâng. Phöông phaùp toå chöùc saûn xuaát theo daây chuyeàn luoân luoân mang laïi hieäu quaû kinh teá cao. Toå chöùc saûn xuaát khoâng theo daây chuyeàn: Moãi nguyeân coâng ñöôïc thöïc hieän moät caùch ñoäc laäp, khoâng coù lieân quan veà khoâng gian vaø thôøi gian vôùi caùc nguyeân coâng khaùc. Hieäu quaû kinh teá ôû phöông phaùp naøy thaáp. Vieäc boá trí thieát bò thöôøng theo nhoùm maùy: Tieän, phay, baøo, maøi Phöông phaùp naøy phuø hôïp vôùi saûn xuaát nhoû, söûa chöõa, cheá taïo phuï tuøng thay theá v.v 1.3.2 Daïng saûn xuaát Daïng saûn xuaát laø moät khaùi nieäm cho ta hình dung veà qui moâ saûn xuaát moät saûn phaåm naøo ñoù. Noù giuùp cho vieäc ñònh höôùng hôïp lyù caùch toå chöùc kyõ thuaät – coâng ngheä cuõng nhö toå chöùc toaøn boä quaù trình saûn xuaát. Caùc yeáu toá ñaëc tröng cho daïng saûn xuaát laø: - Saûn löôïng tính baèng ñôn vò saûn phaåm hoaëc troïng löôïng; - Tính oån ñònh veà soá löôïng vaø chuûng loaïi saûn phaåm; - 7 -
8. - Tính laëp laïi cuûa quaù trình saûn xuaát; - Möùc ñoä chuyeân moân hoùa trong saûn xuaát. Saûn löôïng chi tieát caàn cheá taïo trong moät naêm cuûa nhaø maùy ñöôïc tính nhö sau: β α N= N. m .(1 +).(1 + ) 0 100 100 trong ñoù: N0 - Soá saûn phaåm trong moät naêm theo keá hoaïch; m – Soá löôïng chi tieát nhö nhau trong moät saûn phaåm; β - Soá phaàn traêm goái ñaàu keá hoaïch (10 ÷ 20 %); α - Soá phaàn traêm pheá phaåm cho pheùp (≤ 3%) Tuøy thuoäc caùc daïng ñaëc tröng ñaõ neâu, ngöôøi ta chia ra caùc daïng saûn xuaát nhö sau: a) Daïng saûn xuaát ñôn chieác Saûn löôïng ít, thöôøng töø 1 ñeán vaøi chuïc chieác, chuûng loaïi nhieàu, tính laëp laïi khoâng bieát tröôùc. Ñoâùi vôùi daïng saûn xuaát naøy ta phaûi toå chöùc kyõ thuaät coâng ngheä nhö sau: - Thieát bò vaïn naêng ñaùp öùng tính ña daïng cuûa saûn phaåm. Maùy moùc ñöôïc boá trí theo loaïi maùy, thaønh töøng boä phaän saûn xuaát khaùc nhau. - Trình ñoä thôï ña naêng coù theå thöïc hieän ñöôïc nhieàu coâng vieäc khaùc nhau. - Taøi lieäu höôùng daãn coâng ngheä chæ laø neùt cô baûn, qui trình coâng ngheä chæ theå hieän döôùi daïng tieán trình. b) Daïng saûn xuaát haøng loaït Saûn löôïng khoâng ít, saûn phaåm ñöôïc cheá taïo töøng loaït theo chu kyø xaùc ñònh vaø coù tính töông ñoái oån ñònh. Tuøy theo saûn löôïng vaø möùc ñoä oån ñònh saûn phaåm maø ta chia ra loaït nhoû, loaït vöøa vaø loaït lôùn. Daïng saûn xuaát loaït nhoû gaàn vôùi saûn xuaát ñôn chieác, coøn saûn xuaát loaït lôùn thöôøng duøng nhieàu thieát bò chuyeân duøng, qui trình coâng ngheä ñöôïc thaønh laäp moät caùch khaù tæ mæ. c) Daïng saûn xuaát haøng khoái. Coù saûn löôïng lôùn, saûn phaåm oån ñònh, trình ñoä chuyeân moân hoùa saûn xuaát cao, trang thieát bò, duïng cuï, coâng ngheä thöôøng chuyeân duøng, qui trình coâng ngheä ñöôïc thieát keá vaø tính toaùn chính xaùc vaø ñöôïc ghi thaønh caùc taøi lieäu coâng ngheä coù noäi dung raát chi tieát vaø tæ mæ. Vieäc boá trí thieát bò theo thöù töï nguyeân coâng cuûa qui tình coâng ngheä vaø taïo thaønh daây chuyeàn saûn xuaát. Trình ñoä thôï ñöùng maùy khoâng caàn cao nhöng phaûi coù thôï ñieàu chænh maùy gioûi. Daïng saûn xuaát haøng khoái cho pheùp ta öùng duïng caùc phöông phaùp coâng ngheä tieân tieán, taïo ñieàu kieän cô khí hoaù vaø töï ñoäng hoaù saûn xuaát. - 8 -
9. CHÖÔNG 2 CÔ SÔÛ LYÙ THUYEÁT CAÉT GOÏT KIM LOAÏI 2.1 Khaùi nieäm chung Hieän nay coù raát nhieàu phöông phaùp ñeå gia coâng kim loaïi: Ñuùc, reøn, caùn, haøn song caùc phöông phaùp naøy cô baûn laø taïo phoâi hoaëc caùc saûn phaåm thoâ sô, thöôøng ñoä chính xaùc vaø ñoä boùng khoâng cao. Ñeå naâng cao ñoä boùng vaø ñoä chính xaùc cuûa caùc chi tieát theo yeâu caàu kyõ thuaät thì phaûi tieán haønh gia coâng baèng caét goït kim loaïi. Gia coâng kim loaïi baèng caét goït (coøn goïi gia coâng cô coù phoi) töùc laø boùc ñi lôùp “kim loaïi thöøa” ñeå taïo neân hình daùng chi tieát phuø hôïp vôùi yeâu caàu kyõ thuaät cuûa chi tieát. Hieän nay tuy ñaõ xuaát hieän nhieàu phöông phaùp gia coâng môùi nhöng caùc phöông phaùp: tieän, phay, baøo, khoan, khoeùt, doa, chuoát, maøi vaãn laø caùc phöông phaùp cô baûn ñeå caét goït kim loaïi. Heä thoáng thieát bò duøng ñeå hoaøn thaønh nhieäm vuï caét goït ñöôïc goïi laø heä thoáng coâng ngheä, bao goàm: Maùy –Ñoà gaù – Dao – Chi tieát. Ví duï trong hình 2.1: - Maùy coù nhieäm vuï cung caáp naêng löôïng caàn thieát cho quaù trình caét goït. - Ñoà gaù coù nhieäm vuï xaùc ñònh vaø giöõ vò trí töông quan chính xaùc giöõa dao, maùy vaø chi tieát gia coâng trong suoát quaù trình gia coâng chi tieát. - Dao coù nhieäm vuï tröïc tieáp caét boû lôùp “kim loaïi thöøa” ra khoûi chi tieát nhôø naêng löôïng cuûa maùy cung caáp thoâng qua caùc chuyeån ñoäng töông ñoái. - Chi tieát gia coâng laø ñoái töôïng cuûa quaù trình caét goït. Moïi keát quaû cuûa quaù trình caét ñeàu ñöôïc phaûn aûnh leân chi tieát gia coâng. Moãi phöông phaùp gia coâng ñeàu duøng maùy, dao vaø caùc chuyeån ñoäng cuûa chuùng khaùc nhau, neân Maùy taïo ra caùc quyõ ñaïo chuyeån ñoäng töông ñoái khaùc nhau vaø keát quaû hình thaønh caùc beà maët chi tieát Dao khaùc nhau. Gaù Phoâi Hình 2-1. Heä thoáng M-G-D-P -10-
10. 2.1.1 Caùc beà maët thöôøng gaëp trong chi tieát maùy Trong gia coâng cô khí, caùc beà maët chi tieát gia coâng thöôøng gaëp coù theå chia ba daïng chính: a) b) Hình 2.2 Caùc beà maët thöôøng gaëp trong c) gia coâng. - Daïng beà maët troøn xoay: maët truï, maët coân, maët ren, maët ñònh hình (hình 2.2a); - Daïng maët phaúng hoaëc proâfil taïo neân bôûi caùc maët phaúng (hình 2.2b); - Daïng maët ñaëc bieät: cam ñóa (hình 2.2c). 2.1.2 Caùc chuyeån ñoäng taïo hình beà maët Chuyeån ñoäng taïo hình bao goàm moïi chuyeån töông ñoái giöõa dao vaø phoâi, tröïc tieáp taïo ra beà maët gia coâng. Ñeå taïo ra caùc beà maët gia coâng, maùy phaûi truyeàn cho caùc cô caáu chaáp haønh cuûa maùy caùc chuyeån ñoäng töông ñoái. Chuyeån ñoäng töông ñoái naøy phuï thuoäc vaøo beà maët gia coâng. Vì vaäy caàn nghieân cöùu caùc chuyeån ñoäng töông ñoái ñeå taïo ra beà maët, döïa vaøo ñoù ñeå thieát keá ra dao vaø maùy. Soá chuyeån ñoäng taïo hình coù theå 1 (nhö chuoát: hình 2.3a), 2 (nhö tieän, baøo, xoïc: hình 2.3b, phay: hình 2.3c), 3 (nhö laên raêng: hình 2.3d). Caùc chuyeån ñoäng naøy (duø phöùc taïp) ñeàu coù theå quy veà nhöõng chuyeån ñoäng (ñôn giaûn) cuûa moät vaøi cô caáu nguyeân thuûy coù chuyeån ñoäng quay troøn vaø tònh tieán. Trong caét goït kim loaïi, caùc chuyeån ñoäng chia thaønh caùc chuyeån ñoäng sau: - Chuyeån ñoäng caét chính: Laø chuyeån ñoäng cô baûn ñeå taïo ra phoi caét, chuyeån ñoäng tieâu hao naêng löôïng caét lôùn nhaát (chuyeån ñoäng 1– Hình 2.3). Chuyeån ñoäng caét chính coù theå tònh tieán, nhöng cuõng coù theå quay. -11-
11. - Chuyeån ñoäng chaïy dao: Laø chuyeån ñoäng caàn thieát ñeå tieáp tuïc taïo ra phoi caét (chuyeån ñoäng 2 – Hình 2.3). Chuyeån ñoäng chaïy dao coù theå tònh tieán, nhöng cuõng coù theå quay. - Chuyeån ñoäng phuï: Bao goàm caùc chuyeån ñoäng nhö ñöa dao vaøo, luøi dao ra, chaïy dao veà caét laàn hai Ví duï: - Khi chuoát (hình 2.3a) chuyeån ñoäng caét chính laø chuyeån ñoäng tònh tieán (1) cuûa dao, khoâng coù chuyeån ñoäng chaïy dao. - Khi tieän (hình 2.3b) chuyeån ñoäng caét chính laø chuyeån ñoäng quay troøn (1) cuûa chi tieát, chuyeån ñoäng chaïy dao laø chuyeån ñoäng tònh tieán (2) cuûa dao. Khi baøo vaø xoïc (hình 2.3b) chuyeån ñoäng caét chính laø chuyeån ñoäng tònh tieán khöù hoài (1) cuûa dao, chuyeån ñoäng chaïy dao laø chuyeån ñoäng tònh tieán (2) cuûa baøn maùy mang chi tieát. - Khi phay (hình 2.3c) chuyeån ñoäng caét chính laø chuyeån ñoäng quay troøn (1) cuûa dao, chuyeån ñoäng chaïy dao laø chuyeån ñoäng tònh tieán (2) cuûa baøn maùy mang chi tieát. - Khi phay baùnh raêng (hình 2.3d) ngoaøi chuyeån ñoäng caét chính (1) – chuyeån ñoäng quay cuûa dao, chuyeån ñoäng chaïy dao (2) – chuyeån ñoäng tònh tieán cuûa dao, coøn chuyeån ñoäng chaïy dao (3) – chuyeån ñoäng quay cuûa phoâi (theo nguyeân lyù bao hình). a) Chuyeån ñoäng caét chính vaø vaän toác caét Ñeå ñaëc tröng cho chuyeån ñoäng chính, ta söû duïng hai ñaïi löôïng: - Vaän toác caét v (taïi moät ñieåm) hay coøn goïi toác ñoä caét: Laø löôïng dòch chuyeån töông ñoái giöõa löôõi caét vaø chi tieát gia coâng trong moät ñôn vò thôøi gian. - Soá voøng quay n (hoaëc soá haønh trình keùp) trong ñôn vò thôøi gian. Ñoái vôùi tieän, toác ñoä caét laø toác ñoä toång hôïp cuûa toác ñoä voøng cuûa chi tieát gia coâng vaø toác ñoä cuûa chuyeån ñoäng chaïy dao. Tuy nhieân trong thöïc teá vì toác ñoä cuûa chuyeån ñoäng chaïy dao thöôøng raát beù so vôùi toác ñoä voøng cuûa chi tieát gia coâng neân thöôøng boû qua. V= Vn + Vs Trong ñoù: Vn - toác ñoä voøng cuûa chi tieát gia coâng. Vs - toác ñoä cuûa chuyeån ñoäng chaïy dao. Vì Vs nhoû so vôùi Vn raát nhieàu neân trong tính toaùn coù theå boû qua. Vaäy coâng thöùc gaàn ñuùng ñeå tính vaän toác nhö sau: π ⋅ D⋅ n V = (/)m ph 1000 Trong ñoù D : Ñöôøng kính chi tieát gia coâng (mm). n : soá voøng quay cuûa chi tieát gia coâng trong moät phuùt (vg/phuùt). Neáu chuyeån ñoäng chính laø chuyeån ñoäng tònh tieán, thì giöõa vaän toác caét (m/phuùt), soá haønh trình keùp n (htk/phuùt) vaø chieàu daøi haønh trình L (mm) coù quan heä sau: -12-
12. 2⋅ L⋅ n V = (/)m ph 1000 Chi tieát gia coâng 1 1 2 c) a) 1 1 1 2 2 2 b) d) Hình 2.3 Caùc chuyeån ñoäng taïo hình. b) Chuyeån ñoäng chaïy dao vaø löôïng chaïy dao Ñeå ñaëc tröng cho chuyeån ñoäng chaïy dao, ta söû duïng löôïng chaïy dao. Löôïng chaïy dao coù theå laø löôïng chaïy dao voøng, löôïng chaïy dao phuùt Ví duï: -13-
13. - Löôïng chaïy dao khi tieän laø khoaûng dòch chuyeån cuûa dao theo phöông chuyeån ñoäng chaïy dao sau moät voøng quay cuûa chi tieát gia coâng: S (mm/voøng). - Löôïng chaïy dao khi baøo, xoïc: laø löôïng dòch chuyeån töông ñoái cuûa baøn maùy mang chi tieát sau moät haønh trình keùp cuûa dao: Sk ( mm/htk). - Ñoái vôùi phöông phaùp phay, trò soá dòch chuyeån töông ñoái cuûa baøn maùy trong moät phuùt goïi laø löôïng chaïy dao phuùt: Sph = S. n (mm/ph); trong ñoù S laø löôïng chaïy dao voøng, löôïng dòch chuyeån cuûa baøn maùy khi dao quay ñöôïc moät voøng (mm/voøng); n laø soá voøng quay cuûa dao trong moät phuùt (voøng/ph). Ngoaøi ra coøn coù khaùi nieäm löôïng chaïy dao raêng, laø löôïng dòch chuyeån cuûa baøn maùy khi dao quay ñöôïc moät goùc raêng : Sz = S/z (mm/raêng); trong ñoù z laø soá raêng cuûa dao phay. Tuøy theo phöông cuûa chuyeån ñoäng chaïy dao coù löôïng chaïy dao doïc, löôïng chaïy dao ngang, löôïng chaïy dao thaúng, löôïng chaïy dao voøng c) Chuyeån ñoäng phuï vaø chieàu saâu caét Chieàu saâu caét t (mm) laø khoaûng caùch giöõa beà maët ñaõ gia coâng vaø beà maët chöa gia coâng, hoaëc laø chieàu saâu lôùp kim loaïi caét ñi sau moät laàn caét ño theo phöông thaúng goùc vôùi beà maët ñaõ gia coâng. Ví duï khi tieän chieàu saâu caét ñöôïc tính theo coâng thöùc: D− d t = ()mm 2 D : Ñöôøng kính chi tieát tröôùc khi gia coâng (mm). d: Ñöôøng kính chi tieát sau khi gia coâng (mm ). Taäp hôïp caùc yeáu toá: t, s, v - goïi laø cheá ñoä caét. 2.1.3 Caùc phöông phaùp caét goït kim loaïi Yeâu caàu beà maët gia coâng raát ña daïng, vì vaäy phaûi coù nhieàu phöông phaùp caét goït ñeå thoûa maõn nhöõng yeâu caàu ña daïng ñoù. Coù nhieàu caùch phaân loaïi caùc phöông phaùp caét goït, xuaát phaùt töø muïc ñích nghieân cöùu vaø söû duïng khaùc nhau: - Xuaát phaùt töø nguyeân lyù taïo hình beà maët: Phöông phaùp gia coâng ñònh hình (ñònh hình daùng dao leân beà maët chi tieát gia coâng – hình 2.4a); Phöông phaùp gia coâng cheùp hình (cheùp laïi hình daùng chi tieát maãu – hình 2.4b); Phöông phaùp gia coâng theo veát (phöông phaùp quyõ tích) nhö tieän, phay, baøo ; Phöông phaùp bao hình (beà maët taïo hình seõ laø ñöôøng bao cuûa profil dao caét khi chuùng chuyeån ñoäng bao hình vôùi nhau – hình 2.4c) nhö phay laên raêng. - Xuaát phaùt töø maùy caét kim loaïi: Phöông phaùp caét goït nhö tieän, baøo, xoïc (hình 2.3b), phay (hình 2.3c), maøi, khoan, khoeùt, doa, chuoát (hình 2.3a). - Xuaát phaùt töø yeâu caàu chaát löôïng chi tieát gia coâng: Gia coâng thoâ, gia coâng baùn tinh, gia coâng tinh, gia coâng sieâu tinh. -14-
14. - Xuaát phaùt töø beà maët chi tieát gia coâng: Gia coâng maët phaúng (hình 2.2b), gia coâng maët troøn xoay (hình 2.2a) Maãu Chi tieát a) b) Dao Chi tieát Dao Dao Hình 2.4 Caùc phöông phaùp c) Chi tieát caét goït kim loaïi. 2.1.4 Khaùi nieäm veà caùc beà maët hình thaønh khi gia coâng chi tieát Treân chi tieát khi ñang gia coâng ta phaân bieät (hình 2.5): a) b) Hình 2.5 Caùc beà maët hình thaønh khi phoi gia coâng chi tieát. phoi - Maët chöa gia coâng 1 laø beà maët chi tieát seõ ñöôïc caét ñi moät lôùp kim loaïi dö. Lôùp kim loaïi dö taùch ra khoûi chi tieát goïi laø “phoi”. - Maët ñang gia coâng 2 laø beà maët chi tieát noái tieáp giöõa maët chöa gia coâng vaø maët ñaõ gia coâng. Trong quaù trình caét, maët ñang gia coâng luoân tieáp xuùc vôùi löôõi caét chính cuûa dao. - Maët ñaõ gia coâng 3 laø beà maët chi tieát ñöôïc taïo thaønh sau khi caét ñi moät lôùp kim loaïi. -15-
15. 2.1.5 Khaùi nieäm cô baûn veà duïng cuï caét Muoán caét ñöôïc kim loaïi, ngoaøi yeâu caàu veà ñoä cöùng, ñoä beàn, ñoä chòu nhieät, dao caàn phaûi coù hình daùng phaàn caét hôïp lyù. Coù raát nhieàu loaïi dao (nhö dao tieän, phay, muõi khoan, khoeùt, doa ) duøng treân caùc maùy khaùc nhau nhöng xeùt cho cuøng, duø chuùng coù phöùc taïp ñeán ñaâu, phaàn caét cuûa chuùng ñeàu coù caáu taïo veà cô baûn gioáng nhö dao tieän ngoaøi (hình2.6). Hình 2.6 Caáu thaønh caùc duïng cuï caét cô baûn töø dao tieän. Dao tieän a) ngoaøi b) c) Do ñoù chuû yeáu ta seõ nghieân cöùu keát caáu vaø caùc thoâng soá hình hoïc cuûa dao tieän ngoaøi vaø sau ñoù môû roäng cho caùc loaïi dao khaùc. Caùc ñònh nghóa veà thoâng soá hình hoïc vaø hieän töôïng xaûy ra trong quaù trình tieän ñeàu coù theå aùp duïng ñoái vôùi caùc phöông phaùp gia coâng khaùc. Sau ñaây, chuùng ta nghieân cöùu keát caáu cuûa dao tieän ngoaøi. Treân hình 2.7 laø dao tieän ngoaøi ñaàu thaúng coù keát caáu ñôn giaûn, goàm hai phaàn chính: - Phaàn laøm vieäc (phaàn caét) tröïc tieáp laøm nhieäm vuï caét. Phaàn thaân B 5 H Phaàn caét 4 6 1 Hình 2.7 3 L Keát caáu cuûa 2 dao tieän ngoaøi Phöông chaïy dao - Phaàn thaân duøng ñeå gaù dao vaøo baøn dao hoaëc truïc chính. Treân phaàn caét cuûa dao coù caùc maët sau ñaây: - Maët tröôùc (1) laø maët maø phoi seõ tieáp xuùc vaø theo ñoù thoaùt ra trong quaù trình caét. -16-
16. - Maët sau chính (2) laø maët dao ñoái dieän vôùi maët chi tieát ñang gia coâng. - Maët sau phuï (3) laø maët dao ñoái dieän vôùi maët chi tieát ñaõ gia coâng. Caùc maët naøy coù theå laøø maët phaúng hoaëc cong. Giao tuyeán cuûa chuùng taïo thaønh caùc löôõi caét cuûa dao. Treân phaàn caét goàm caùc löôõi caét sau: - Löôõi caét chính (5) laø giao tuyeán cuûa maët tröôùc vaø maët sau chính, giöõ nhieäm vuï tröïc tieáp caét goït ra phoi trong quaù trình caét. - Löôõi caét phuï (6) laø giao tuyeán cuûa maët tröôùc vaø maët sau phuï, trong quaù trình caét moät phaàn löôõi caét phuï cuõng tham gia caét (raát nhoû, khoaûng ½.S). Dao coù theå coù moät maët sau phuï hay nhieàu maët sau phuï va ødo ñoù coù moät hay nhieàu löôõi caét phuï. Phaàn noái tieáp giöõa caùc löôõi caét goïi laø muõi dao (4); muõi dao coù theå nhoïn hoaëc coù baùn kính r (r ≈ 0,1÷2mm). Chieàu daøi phaàn caét cuûa dao laø khoaûng caùch töø muõi dao ñeán giao tuyeán giöõa maët tröôùc vaø thaân dao. Phaàn thaân dao coù theå coù tieát dieän hình troøn hay hình chöõ nhaät, hình vuoâng. 2.1.6 Caùc maët toïa ñoä ñeå nghieân cöùu duïng cuï caét Vò trí töông ñoái giöõa caùc beà maët treân phaàn laøm vieäc cuûa dao so vôùi caùc beà maët treân chi tieát gia coâng coù aûnh höôûng lôùn tôùi quaù trình caét goït. Vò trí caùc beà maët vaø löôõi caét ñöôïc xaùc ñònh bôûi nhöõng goùc ñoä treân phaàn laøm vieäc cuûa dao. Ñ Noùi ñeán goùc ñoä treân phaàn laøm vieäc cuûa dao nghóa laø noùi ñeán vò trí töông quan giöõa caùc beà maët vaø löôõi Hình 2.8 caét so vôùi heä toïa ñoä naøo ñoù ñöôïc choïn Caùc maët phaúng laøm chuaån. Heä toïa ñoä naøy goïi laø heä taïo ñoä cuûa duïng toïa ñoä xaùc ñònh. cuï caét. Trong nghieân cöùu duïng cuï caét, heä toïa ñoä xaùc ñònh ñöôïc thaønh laäp C treân cô sôû cuûa ba chuyeån ñoäng caét ( s,, t v ). Toång quaùt hôn, phöông cuûa ba chuyeån ñoäng caét ( s,, t v ) Ñ töông öùng caùc phöông cuûa heä toïa ñoä Ñeà caùc (x, y, z). Nhö vaäy bao goàm ba maët phaúng cô baûn sau: (hình 2.8) -17-
17. - Maët cô baûn 1 (x-x) ñöôïc taïo bôûi veùc tô toác ñoä caét v va ø veùc tô chaïy dao s . - Maët cô baûn 2 (y-y) ñöôïc taïo bôûi veùc tô toác ñoä caét v va ø veùc tô chieàu saâu caét t . - Maët cô baûn 3 (coøn goïi laø maët ñaùy – kyù hieäu Ñ) ñöôïc taïo bôûi veùc tô chaïy dao s vaø veùc tô chieàu saâu caét t . Ngoaøi ba maët cô baûn treân, ta caàn söû duïng theâm caùc maët phaúng vaø tieát dieän phuï trôï: - Maët caét (kyù hieäu C) ñi qua moät ñieåm naøo ñoù treân löôõi caét chính: laø moät maët phaúng qua ñieåm ñoù, tieáp tuyeán vôùi maët ñang gia coâng vaø chöùa veùc tô vaän toác caét v (neáu löôõi caét chính thaúng thì maët caét chöùa löôõi caét chính). Toác ñoä caét ôû ñaây laø toác ñoä dòch chuyeån töông ñoái giöõa löôõi caét vaø chi tieát gia coâng. ÔÛ traïng thaùi thieát keá (tónh) höôùng cuûa veùctô vaän toác caét ngöôïc vôùi höôùng quay cuûa chi tieát (thöïc chaát khi thieát keá chi tieát khoâng chuyeån ñoäng neân veùctô vaän toác caét ôû ñaây hoaøn toaøn quy öôùc vaø höôùng quay cuûa chi tieát töôûng töôïng nhö khi chi tieát seõ quay khi caét goït). Coøn khi xeùt ôû traïng thaùi laøm vieäc (ñoäng), toác ñoä caét laø toång hôïp toác ñoä chuyeån ñoäng quay cuûa chi tieát vaø toác ñoä chuyeån ñoäng chaïy dao. - Tieát dieän chính laø maët phaúng thaúng goùc vôùi hình chieáu cuûa löôõi caét chính treân maët ñaùy (kyù hieäu N-N). - Tieát dieän phuï laø maët phaúng thaúng goùc vôùi hình chieáu cuûa löôõi caét phuï treân maët ñaùy (kyù hieäu N1-N1). 2.1.7 Thoâng soá hình hoïc phaàn caét dao tieän khi thieát keá (traïng thaùi tónh) N-N N1-N1 Hình 2.9 N1 Thoâng soá hình hoïc K dao tieän. N Chieáu K N N1 λ > 0 -18-
18. Quaù trình thieát keá, thoâng soá hình hoïc cuûa dao ñuôïc xeùt trong hai tieát dieän chính N-N vaø tieát dieän phuï N1-N1, vì phoi thöôøng ñöôïc thoaùt ra theo caùc phöông cuûa tieát dieän ñoù, keùo theo caùc hieän töôïng vaät lyù xaûy ra trong quaù trình caét. Trong tieát dieän chính ta coù caùc goùc chính, trong tieát dieän phuï ta coù caùc goùc phuï. Treân hình 2.9, xeùt taïi moät ñieåm M treân löôõi caét chính vaø moät ñieåm M1 treân löôõi caét phuï ta coù: - Goùc tröôùc chính γ: laø goùc giöõa maët tröôùc vaø maët ñaùy ño trong tieát dieän chính. Goùc tröôùc coù trò soá döông khi maët tröôùc thaáp hôn maët ñaùy, trò soá aâm khi ngöôïc laïi vaø baèng 0 khi maët tröôùc truøng maët ñaùy (hình 2.10). Goùc γ coù aûnh höôûng ñeán quaù trình thoaùt phoi khi caét. Hình 2.10 Goùc tröôùc chính γ. - Goùc sau chính α: laø goùc giöõa maët sau chính vaø maët caét ño trong tieát dieän chính. Goùc α luoân luoân döông vaø coù aûnh höôûng ñeán vaán ñeà ma saùt khi caét. Trong ñoù goùc α vaø goùc γ laø hai goùc ñoäc laäp ñöôïc choïn tröôùc tuøy theo yeâu caàu gia coâng (vaät lieäu, chaát löôïng beà maët gia coâng ), coøn hai goùc β vaø δ laø hai goùc phuï thuoäc vaøo goùc α vaø γ. - Goùc saéc chính β : laø goùc giöõa maët tröôùc vaø maët sau chính ño trong tieát dieän chính. γ + β + α = 90O - Goùc caét δ chính : laø goùc giöõa maët tröôùc vaø maët caét ño trong tieát dieän chính. - Goùc tröôùc phuï γ1: laø goùc giöõa maët tröôùc vaø maët ñaùy ño trong tieát dieän phuï. Goùc γ1 cuõng coù theå aâm, döông hoaëc baèng khoâng töông töï nhö γ. - Goùc sau phuï α1: laø goùc giöõa maët sau phuï vaø maët phaúng hôïp bôûi löôõi caét phuï vaø truïc Z taïi M1 , ño trong tieát dieän phuï. Goùc α1 cuõng luoân luoân döông. - Goùc saéc phuï β1 : laø goùc giöõa maët tröôùc vaø maët sau phuï ño trong tieát dieän phuï. - Goùc caét phuï δ1 : laø goùc giöõa maët tröôùc vaø maët phaúng hôïp bôûi löôõi caét phuï vaø truïc Z taïi M1 , ño trong tieát dieän phuï. O α1 + β1 + γ1 = 90 - Goùc nghieâng chính ϕ: laø goùc giöõa hình chieáu cuûa löôõi caét chính treân maët ñaùy vaø phöông chaïy dao. - Goùc nghieâng phuï ϕ1: laø goùc giöõa hình chieáu cuûa löôõi caét phuï treân maët ñaùy vaø phöông chaïy dao. -19-
19. - Goùc muõi dao ε: laø goùc giöõa hình chieáu cuûa löôõi caét chính vaø löôõi caét phuï treân maët ñaùy. 0 ϕ + ε + ϕ1 = 180 - Goùc naâng λ : Khi löôõi caét chính thaúng thì λ laø goùc ño giöõa löôõi caét chính vaø hình chieáu cuûa noù treân maët phaúng ñaùy (hình 2.11a). Khi löôõi caét chính cong, λ laø goùc ño giöõa tieáp tuyeán taïi moät ñieåm baát kyø treân löôõi caét chính vaø hình chieáu cuûa noù treân maët phaúng ñaùy (hình 2.11b). Goùc λ coù theå döông, aâm hay baèng 0 vaø coù aûnh höôûng ñeán phöông thoaùt phoi; λ döông khi muõi dao laø ñieåm thaáp nhaát cuûa löôõi caét, λ aâm khi muõi dao laø ñieåm cao nhaát, coøn khi löôõi caét song song vôùi maët ñaùy thì λ = 0 (hình 2.12). ϕ ϕ a) b) Hình 2.11- Goùc naângλ a) Löôõi caét chính thaúng b) Löôõi caét chính cong Hình 2.12 - Caùc giaù trò goùc naângλ. 2.1.8 AÛnh höôûng gaù ñaët dao vaø caùc chuyeån ñoäng caét ñeán goùc ñoä dao Trong quaù trình caét (traïng thaùi ñoäng), goùc ñoä cuûa dao coù theå thay ñoåi do caùc nguyeân nhaân cô baûn sau: - Khi gaù, höôùng dao khoâng ñaûm baûo vò trí töông quan vôùi chi tieát hoaëc muõi dao gaù khoâng ngang taâm maùy. - Do aûnh höôûng cuûa caùc chuyeån ñoäng chaïy dao. - Ngoaøi ra coøn coù moät soá nguyeân nhaân khaùc nhö : trò soá goùc naâng cuûa löôõi caét chính λ, hieän töôïng leïo dao cuõng aûnh höôûng ñeán goùc ñoä cuûa dao. -20-
20. Ta seõ laàn löôït xeùt aûnh höôûng cuûa ba nguyeân nhaân treân: 1/ Khi gaù höôùng dao khoâng ñaûm baûo vò trí töông quan vôùi chi tieát Sau khi maøi saéc dao coù caùc goùc nghieâng chính ϕ vaø goùc nghieâng phuï ϕ1. Tröôøng hôïp gaù dao ñuùng nhö khi thieát keá, truïc dao vuoâng goùc vôùi truïc chi tieát gia coâng thì ϕ vaø ϕ1 khoâng ñoåi (hình 2.13a). Hình 2.13a n x≡X Tröôøng hôïp gaù dao ñuùng x,y - Toïa ñoä khi thieát keá dao ϕ1 X, Y - Toïa ñoä khi caét ϕ S y≡Y Neáu truïc dao ñöôïc gaù khoâng vuoâng goùc vôùi truïc chi tieát gia coâng maø xoay ñi moät goùc μ so vôùi truïc chi tieát thì ϕ vaø ϕ1 seõ bieán ñoåi nhö sau: - Gaù nghieâng phaûi : (hình 2.13b) ϕ’ = ϕ + μ ϕ’1 = ϕ1 -μ Trong ñoù: ϕ, ϕ1 : goùc nghieâng chính, goùc nghieâng phuï khi thieát keá; ϕ’, ϕ’: goùc nghieâng chính, goùc nghieâng phuï sau khi gaù dao; -21-
21. - Gaù nghieâng traùi : (hình 2.13c) ϕ” = ϕ - μ ϕ1” = ϕ1 + μ Trong ñoù: ϕ, ϕ1 : goùc nghieâng chính, goùc nghieâng phuï khi thieát keá; ϕ’’, ϕ’’: goùc nghieâng chính, goùc nghieâng phuï sau khi gaù dao; 2/ Khi gaù muõi dao thaáp hôn hay cao hôn ñöôøng taâm cuûa chi tieát Khi tieän ngoaøi neáu muõi dao gaù cao hôn ñöôøng taâm cuûa maùy (hình 2.14a) thì goùc tröôùc taêng leân coøn goùc sau giaûm xuoáng. Ngöôïc laïi neáu muõi dao gaù thaáp hôn ñöôøng taâm maùy thì goùc tröôùc seõ giaûm ñi coøn goùc sau seõ taêng leân (hình 2.14b). Khi tieän trong neáu muõi dao ñöôïc gaù cao hoaëc thaáp hôn ñöôøng taâm cuûa maùy thì söï bieán ñoåi cuûa caùc goùc dao cuûa dao seõ ngöôïc vôùi tröôøng hôïp tieän ngoaøi. Trong tröôøng hôïp treân, caùc goùc cuûa dao seõ bieán ñoåi moät löôïng baèng μ. - Khi muõi dao cao hôn taâm maùy: γc = γ + μ αc = α - μ - Khi dao thaáp hôn taâm maùy: γc = γ - μ αc = α + μ h Trong ñoù : sin μ = R h: ñoä cao cuûa muõi dao so vôùi taâm maùy. R: baùn kính chi tieát gia coâng. Hình 2.14 a) Gaù muõi dao cao hôn taâm maùy b) Gaù muõi dao thaáp hôn taâm maùy 3/ Do aûnh höôûng cuûa chuyeån ñoäng chaïy dao. Khi tieän coù chuyeån ñoäng chaïy dao doïc hoaëc ngang neân maët caét vaø maët ñaùy thay ñoåi vò trí ñöa ñeán goùc α, γ cuõng thay ñoåi. Ví duï: Khi tieän caét ñöùt, do phoái hôïp hai chuyeån ñoäng quay troøn cuûa chi tieát (chuyeån ñoäng chính) vaø tònh tieán vuoâng goùc vôùi chi tieát (chuyeån ñoäng chaïy dao ngang), quyõ ñaïo chuyeån ñoäng caét töông ñoái laø ñöôøng Acsimeùt, höôùng vectô toác ñoä caét trong quaù trình caét thay ñoåi, daãn ñeán maët caét thay ñoåi laøm thay ñoåi goùc ñoä cuûa dao (hình 2.15). -22-
22. Thöïc teá khi caét ñöùt hay xeùn maët ñaàu thöôøng trò soá Sn beù neân goùc θ be,ù goùc sau cuûa dao giaûm khoâng ñaùng keå. Nhöng khi dao chaïy caøng gaàn vaøo taâm, ñöôøng kính cuûa chi tieát D caøng giaûm laøm goùc θ caøng taêng. Neáu θ ≥ αc thì αc seõ aâm hoaëc baèng khoâng, luùc ñoù dao khoâng caét ñöôïc maø maët sau chính cuûa dao seõ ma saùt vaøo beà maët chi tieát ñang gia coâng gaây ra löïc lôùn ñeø gaõy chi tieát hoaëc gaõy dao. Do ñoù phaûi choïn goùc α lôùn hôn ñieàu kieän caét bình thöôøng. Trong nhöõng tröôøng hôïp caàn söû duïng löôïng chaïy dao lôùn (khi chaïy dao doïc) neân chuù yù ñeán söï thay ñoåi cuûa caùc goùc. 2.1.9 Thoâng soá hình hoïc tieát dieän phoi caét Caùc yeáu toá cuûa cheá ñoä caét chuû yeáu ñaëc tröng cho quaù trình caét veà maët naêng suaát, chöa giaûi thích ñaày ñuû baûn chaát vaät lyù cuûa quaù trình caét. Ñeå coù theå hieåu ñöôïc ñaày ñuû hôn veà baûn chaát cuûa quaù trình caét, caàn coù khaùi nieäm veà thoâng soá hình hoïc cuûa lôùp kim loaïi bò caét (tieát dieän phoi caét) khi caét goït. Quy öôùc ño tieát dieän phoi caét trong maët ñaùy ñi qua muõi dao trong moät laàn chaïy dao s (hình 2.16). ϕ Hình 2.16 Tieát dieän vaø thoâng soá hình hoïc lôùp caét. -23-
23. Khi löôõi caét chính thaúng vaø taïo moät goùc ϕ vôùi phöông chaïy dao, tieát dieän lôùp caét laø moät hình bình haønh coù ñaùy laø löôïng chaïy dao (s) vaø chieàu cao laø chieàu saâu caét (t). Thoâng soá hình hoïc cuûa lôùp caét bao goàm chieàu roäng caét (b) vaø chieàu daøy caét (a). Nhö vaäy ñoä lôùn cuûa tieát dieän lôùp caét ñöôïc ñaëc tröng bôûi hai caëp kích thöôùc: a, b vaø t, s. Thoâng soá hình hoïc cuûa lôùp caét ñöôïc ñònh nghóa nhö sau: - Chieàu roäng caét b (mm): laø khoaûng caùch giöõa beà maët ñaõ gia coâng vaø beà maët chöa gia coâng ño doïc theo löôõi caét (hay chieàu daøi löôõi caét tham gia caét goït). - Chieàu daøy caét a (mm): laø khoaûng caùch giöõa hai vò trí lieân tieáp cuûa löôõi caét. Treân hình 2.16 ta coù: t b = ()mm sin ϕ a= Ssinϕ ( mm ) Ñoái vôùi löôõi caét chính cong chieàu daøy caét a laø khoaûng caùch giöõa hai tieáp tuyeán cuûa hai vò trí lieân tieáp cuûa löôõi caét. Trò soá cuûa a thay ñoåi taïi moãi vò trí cuûa löôõi caét. Ñoái vôùi löôõi caét chính thaúng chieàu daøy doïc theo löôõi caét khoâng ñoåi. Dieän tích cuûa lôùp caét F (mm2) ñöôïc tính: H F = a.b = s.t (mm2). Thöïc chaát khi caét treân beà maët gia coâng a) coøn dö laïi nhöõng veát nhaáp nhoâ do dao khoâng caét heát, chieàu cao cuûa caùc veát nhaáp nhoâ laø H (hình 2.17 a,b ) seõ laø moät ñaïi löôïng ñaëc tröng cho chaát löôïng beà maët gia coâng. Coù hai tröôøng hôïp sau: A - Muõi dao nhoïn baùn kính muõi dao r = 0 H (hình 2.17a): H = CD r AD = CD.ctgϕ 1 DB = CD. ctgϕ b) AD+DB = S = CD. (ctgϕ 1+ ctgϕ ). S Hình 2.17 CD= H = ctg ϕ+ ctg ϕ 1 Chieàu cao lôùp caét coøn soùt laïi treân beà maët. S a) Löôõi caét chính thaúng. H = b) Löôûi caét chính cong. ctg ϕ+ ctg ϕ 1 -24-
24. - Muõi dao coù baùn kính r ≠ 0 (hình 2.17b): H = AC = OA – OC = r – OC = r - r. cosθ = r. ( 1 − cosθ) = r. 2 sin2θ/2. Trong ñoù: sinθ = S/2r. θ ≈ S/2r. θ/2 ≈ S/4r. sin2θ/2 ≈ S2/16r2. Suy ra: S 2 H = .8 r Khi baùn kính muõi dao r = 0, löôïng chaïy dao S taêng thì chieàu cao nhaáp nhoâ taêng, goùc nghieâng chính ϕ vaø goùc nghieâng ϕ1 taêng, ctgϕ vaø ctgϕ1 giaûm thì H taêng. Khi baùn kính muõi dao r ≠ 0, löôïng chaïy dao S taêng thì chieàu cao nhaáp nhoâ H taêng, baùn kính muõi dao r taêng thì chieàu cao nhaáp nhoâ H giaûm. Trong thöïc teá, chieàu cao H lôùn hôn so vôùi trò soá tính toaùn vì trong quùa trình caét, beà maët chi tieát gia coâng coøn chòu aûnh höôûng raát nhieàu cuûa caùc bieán daïng nhö: bieán daïng deûo, bieán daïng ñaøn hoài, rung ñoäng vv 2.2 Vaät lieäu cheá taïo duïng cuï caét 2.2.1 Nhöõng yeâu caàu ñoái vôùi vaät lieäu laøm duïng cuï caét Vaät lieäu laøm duïng cuï caét laø moät trong nhöõng yeáu toá quan troïng quyeát ñònh naêng suaát cuûa quùa trình caét goït kim loaïi. Naêng suaát coâng taùc cuûa moïi loaïi duïng cuï caét phuï thuoäc raát nhieàu vaøo khaû naêng giöõ ñöôïc tính caét trong moät khoaûng thôøi gian daøi cuûa vaät lieäu laøm dao. Khi caét, duïng cuï phaûi chòu aùp löïc, nhieät ñoä cao, rung ñoäng, maøi moøn khieán cho tính caét cuûa vaät lieäu laøm dao choùng bò giaûm thaáp. Do ñoù muoán laøm vieäc ñöôïc, vaät lieäu laøm duïng cuï caét phaûi ñaûm baûo nhöõng yeâu caàu cô baûn sau: a) Ñoä cöùng: Ñeå caét ñöôïc kim loaïi, vaät lieäu laøm dao caàn coù ñoä cöùng cao hôn vaät lieäu gia coâng, thoâng thöôøng coù ñoä cöùng töø 62 ÷ 65HRC. Ñeå gia coâng caùc loaïi theùp cöùng (theùp khoâng ræ, theùp chòu noùng ), ñoä cöùng cuûa duïng cuï caét goït phaûi treân 65 HRC. b) Ñoä beàn cô hoïc: Trong quùa trình caét, dao thöôøng chòu nhöõng löïc cô hoïc lôùn (maët tröôùc cuûa dao chòu aùp löïc raát lôùn, neân raát deã vôõ, meû ). Ngoaøi ra coøn chòu rung ñoäng do heä thoáng coâng ngheä khoâng ñuû cöùng vöõng, laøm cho löïc caét khoâng oån ñònh, deã gaõy vaø hoûng dao. Muoán laøm vieäc laâu daøi, dao caàn phaûi coù ñoä beà cô hoïc cao nhö söùc beàn vaø ñoä deûo cao. c) Ñoä chòu nhieät laø tính naêng raát quan troïng cuûa vaät lieäu laøm duïng cuï caét goït.Vaät lieäu khi bò nung noùng thí ñoä cöùng cuûa noù bò giaûm ñi, tuy nhieân neáu trong quùa trình nung noùng ñoù vaät lieäu khoâng bò bieán ñoåi veà toå chöùc thì sau khi laøm nguoäi, ñoä cöùng cuûa vaät lieäu seõ ñöôïc phuïc hoài. Ñoä chòu nhieät laø khaû naêng giöõ ñöôïc ñoä cöùng cao vaø caùc tính chaát khaùc ôû nhieät ñoä -25-
25. cao (khoâng coù chuyeån bieán veà toå chöùc) trong moät thôøi gian daøi. Cuøng vôùi ñoä chòu nhieät, vaät lieäu laøm dao coù tính daãn ñieän caøng cao caøng toát, ví nhö vaäy seõ giaûm nhieät ñoä sinh ra ôû khu vöïc caét laøm cho dao laâu bò moøn. d) Ñoä chòu maøi moøn: Trong quùa trình caét, treân maët tröôùc cuûa dao chòu ma saùt cuûa phoi khi thoaùt ra, coøn maët sau tieáp xuùc vôùi maët ñang gia coâng, neân dao choùng moøn. Ngoaøi ra nguyeân nhaân chuû yeáu laøm cho dao choùng moøn laø do hieän töôïng chaûy dính giöõa vaät lieäu gia coâng vaø vaät lieäu laøm dao. Tính dính ñöôïc ñaëc tröng baèng nhieät ñoä chaûy dính giöõ hai vaät lieäu tieáp xuùc nhau. Do ñoù yeâu caàu vaät lieäu cheá taïo duïng cuï caét goït phaûi coù nhieät ñoä chaûy dính cao. e) Tính coâng ngheä: Vaät lieäu laøm duïng cuï caét phaûi deã reøn, deã daäp, deã caét goït, hay noùi caùch khaùc chuùng phaûi ñöôïc taïo daùng moät caùch deã daøng, ñeå thuaän tieän cho coâng vieäc cheá taïo vaø phuïc hoài tính naêng cuûa duïng cuï caét trong saûn xuaát. f) Tính kinh teá: Giaù caû phaûi phuø hôïp, chuûng loaïi phaûi ña daïng Ngoaøi nhöõng yeâu caàu cô baûn treân, vaät lieäu cheá taïo duïng cuï caét caàn coù nhöõng tính naêng hôïp lyù khaùc nhö ñoä daãn ñieän, daãn nhieät vaø phuï thuoäc vaøo yeâu caàu saûn xuaát. 2.2.2 Caùc loaïi vaät lieäu cheá taïo duïng cuï caét Vaät lieäu duïng cuï caét thöôøng ñöôïc cheá taïo töø nhöõng nhoùm vaät lieäu sau ñaây: - Theùp cacbon duïng cuï. - Theùp hôïp kim duïng cuï. - Theùp gioù. - Hôïp kim cöùng. - Vaät lieäu söù. - Vaät lieäu maøi vaø caùc vaät lieäu toå hôïp khaùc. 1/ Theùp cacbon duïng cuï (tcvn 1822-76 ) Thaønh phaàn hoùa hoïc: - Cac bon töø: 0,7 ÷ 1,5%. - Caùc thaønh phaàn hôïp kim (Mn, Si, P, Cr, Ni ) khoâng vöôït quùa 0,1 ÷ 0,3%. Ñoä cöùng ôû traïng thaùi toâi: 60 ÷ 62 HRC. Song vì ñoä thaám toâi thaáp do ñoù loõi coù ñoä deûo nhaát ñònh, thích hôïp cho vieäc cheá taïo moät soá duïng cuï caét nhö ñuïc, duõa Ñoä beàn nhieät thaáp, chæ thích hôïp vôùi nhieät ñoä 200oC÷250oC do ñoù cuõng chæ laøm vieäc ôû toác ñoä caét thaáp ( 4 ÷ 5 m/ph). Maùc theùp cacbon: CD70, CD80, CD80Mn, CD100 CD70A, CD80A, CD80MnA . vôùi chaát löôïng cao. -26-
26. 2/ Theùp hôïp kim duïng cuï (tcvn 1823-76) Theùp hôïp kim duïng cuï laø theùp cacbon duïng cuï coù haøm löôïng moät soá nguyeân toá hôïp kim vaøo khoaûng 0,5 ÷ 5%. Ñeå taêng tính chòu noùng phaûi duøng moät löôïng caùc hôïp kim ñaëc bieät nhö: Croâm, Vonfram; taêng ñoä thaám toâi: Vanadi; taêng ñoä cöùng: Croâm; taêng ñoä chòu nhieät vaø ñoä maøi moøn: Vonfram Theùp hôïp kim duïng cuï coù theå toâi ôû 820oC÷850oC trong daàu hoaëc nöôùc, sau khi toâi ñaït ñöôïc tính chaát sau: Ñoä cöùng ôû traïng thaùi toâi: ñeán 62 HRC. Ñoä beà nhieät vaøo khoaûng: 350 ÷ 400oC. Toác ñoä caét taêng 20% so vôùi theùp cacbon duïng cuï. Thöôøng duøng cheá taïo caùc duïng cuï caét baèng tay nhö löôõi cöa, muõi ñoät daáu, baøn ren, taroâ, dao caïo nguoäi. Maùc theùp hôïp kim thoâng duïng: 70CrV, 80CrV, 110Cr, 40Cr5W2Vsi 3/ Theùp gioù (chöa coù tieâu chuaån Vieät Nam) Theùp gioù cuõng laø loaïi theùp hôïp kim duïng cuï nhöng haøm löôïng hôïp kim Vonfram cao töø 5 ÷ 20%, neân tính naêng cuûa noù ñaëc bieät vaø tính chòu moøn vaø tính chòu nhieät taêng cao. Theùp gioù ñöôïc söû duïng roäng raõi vì toác ñoä caét coù theå naâng cao gaáp 2 ÷ 4 laàn, tuoåi beàn naâng cao töø 8 ÷ 15 laàn so vôùi theùp cacbon vaø theùp hôïp kim duïng cuï. Ngöôøi ta coøn theâm Vanadi vaø Coban ñeå naâng cao ñoä chòu nhieät vaø duøng gia coâng caùc loaïi theùp hôïp kim coù ñoä cöùng cao. Ñoä cöùng ôû traïng thaùi toâi: 60 ÷ 70 HRC. Theùp gioù coù theå caét ôû toác ñoä: töø 25 ÷ 35 m/phuùt. Ñoä beà nhieät: 400 ÷600oC. Maùc theùp gioù tieâu chuaån Nga (roct 19265-73): P9, P18, P9φ5 .P9K5, P9K10, P10K5φ5 . Maùc theùp gioù theo tiaâu chuaån Myõ (Heä thoáng kyù hieäu AISI): M1, M2, M3 (Theùp gioù Molipden): T1, T2, T4, (Theùp gioù Vonfram). Maùc theùp gioù theo tieâu chuaån Ñöùc: S12-1-4-5, S10-4-3-10, (hay HS12-1-4-5 ) Maùc theùp gioù theo tieâu chuaån Nhaät (JIS G4403-83): SKH2, SKH3, 4/ Hôïp kim cöùng Laø loaïi vaät lieäu laøm dao ñöôïc duøng roäng raõi nhaát vaø coù hieäu quaû kinh teá cao. Vaät lieäu naøy ñöôïc cheá taïo baèng phöông phaùp luyeän kim boät, luyeän kim khoâng phaûi qua naáu chaûy maø vaãn ôû traïng thaùi raén. Hôïp kim cöùng (HKC) ñöôïc cheá taïo baèng caùch eùp vaø thieâu keát, do ñoù veà caáu truùc cuõng nhö tính chaát cô lyù coù nhöõng khaùc bieät so vôùi theùp gioù. Thaønh phaàn chuû yeáu laø caùc Caùc-bít Voânfram (WC), Caùc-bít Titan (TiC). Caùc-bít Tantan (TaC), ôû daïng haït mòn, troän vôùi Coâban (Co) sau ñoù ñem eùp vaø thieâu keát ôû nhieät ñoä, -27-
27. aùp suaát cao. Do löôïng Cacbit chieám tæ leä raát lôùn (> 90%) neân tính chaát cuûa HKC phuï thuoäc vaøo tính chaát cuûa caùc Cacbit coù maët trong noù. Ñoä cöùng cuûa HKC ≥ 70HRC. HKC coù theå laøm vieäc ôû nhieät ñoä 800 ÷ 1000oC vôùi toác ñoä caét leân ñeán 400m/phuùt. Ngöôøi ta chia HKC ra laøm 3 nhoùm: - Nhoùm 1 Cacbit: Toå chöùc: WC + Co Kyù hieäu: BK (con soá sau chöõ K chæ löôïng Coban coøn laïi laø löôïng WC). Ví duï: BK8 (coù 8%Co: 92%WC) Nhoùm BK deûo hôn caû neân chòu va ñaäp toát hôn, chòu nhieät thaáp neân thöôøng duøng gia coâng gang, caùc loaïi theùp cöùng (theùp ñaõ toâi, theùp khoâng ræ, theùp chòu noùng) vaø kim loaïi maøu. - Nhoùm 2 Cacbit: Toå chöùc: WC + TiC +Co Kyù hieäu: TK (con soá sau chöõ T chæ löôïng TiC, con soá sau chöõ K chæ löôïng Coban, coøn laïi laø löôïng WC). Ví duï: T15K6 (coù 15% TiC, 6% Co, 79%WC). Nhoùm TK coù ñoä cöùng vaø tính chòu nhieät toát hôn, ñoàng thôøi ôû nhieät ñoä cao thì heä soá ma saùt giaûm. Thöôøng duøng gia coâng theùp. - Nhoùm 3 Cacbit: Toå chöùc: WC + TiC + TaC + Co Kyù hieäu: TTK (con soá sau chöõ TT chæ löôïng TiC+TaC, con soá sau chöõ K chæ löôïng Coban, coøn laïi laø löôïng WC). Ví duï: TT7K12 (coù7% TiC+TaC, 12%Co, 81%WC). Nhoùm TTK duøng gia coâng vaät lieäu coù ñoä cöùng vaø ñoä beà cao. Ñeå tieát kieäm, HKC thöôøng ñöôïc cheá taïo thaønh caùc maûnh coù kích thöôùc nhaát ñònh sau ñoù gaén leân thaân dao baèng phöông phaùp haøn hoaëc gheùp cô khí. Loaïi laép gheùp coù öu vieät laø thuaän lôïi thay ñoåi löôõi caét khi bò moøn. Khuyeát ñieåm chính cuûa hôïp kim cöùng laø söùc beàn uoán keùm neân khi laøm vieäc coù va ñaäp deã bò meû. Söï phaùt trieån gaàn ñaây trong tìm kieám duïng cuï caét toát hôn laø traùng phuû hoaëc thaám nitride titan cho duïng cuï caét HKC. Caùc maûnh hôïp kim coù lôùp thaám noùi chung coù tuoåi beàn daøi hôn, naêng suaát cao hôn vaø phoi thoaùt deã daøng hôn. Lôùp traùng phuû taùc ñoäng nhö moät chaát boâi trôn laâu daøi laøm giaûm roõ reät caùc löïc caét, nhieät phaùt sinh vaø söï maøi moøn. Ñieàu naøy cho pheùp söû duïng caét toác caét cao hôn khi gia coâng, ñaëc bieät khi caàn coù ñoä boùng cao. Tính boâi -28-
28. trôn vaø caùc ñaëc tính choáng dính cuûa lôùp traùng phuû laøm giaûm maïnh nhieät löôïng vaø öùng suaát phaùt sinh khi caét goït. Vieäc söû duïng caùc lôùp thaám traùng phuû baèng carbide, nitride vaø oxide cho caùc maûnh HKC coù taùc duïng caûi thieän roõ reät hieäu suaát cuûa duïng cuï HKC. Caùc maûnh HKC vôùi toå hôïp 2 hoaëc 3 vaät lieäu trong lôùp traùng phuû coù tính chaát ñaëc bieät: carbide titan choáng maøi moøn cao taïo ra lôùp trong cuøng; lôùp tieáp theo baèng lôùp oxide nhoâm daøy vaø laø taêng ñoä dai va ñaäp, tính choáng va ñaäp cao, tính oån ñònh hoùa hoïc ôû nhieät ñoä cao; lôùp thöù 3 raát moûng chöùa nitrade titan laøm giaûm ma saùt. 6/ Vaät lieäu söù Laø loaïi vaät lieäu reû tieàn, coù tính naêng caét goït toát, chòu noùng, chòu maøi moøn cao. Thaønh phaàn hoùa hoïc chuû yeáu laø xuyùt nhoâm (Al2O3). Vaät lieäu söù chính laø ñaát seùt kyõ thuaät ñöôïc nung noùng ôû nhieät ñoä cao khoaûng 1400 ÷ 1600oC. Saûn phaåm thu ñöôïc ñem nghieàn nhoû ñaït kích thöôùc khoaûng 1μm, sau ñoù ñem eùp thaønh caùc maûnh dao coù kích thöôùc thích hôïp vaø mang ñi thieâu keát. Söù coù ñoä cöùng 92 ÷ 93 HRC vaø coù ñoä chòu nhieät töø 1100oC ÷ 1200oC. Tuoåi beàn dao söù gaáp 2 ÷ 3 laàn dao hôïp kim cöùng. Dao söù coù theå caét ñeán toác ñoä 600m/phuùt. Coù theå gia coâng ñöôïc caùc vaät lieäu ñaõ nhieät luyeän ñeán ñoä cöùng 66HRC. Duïng cuï söù chòu ñöôïc söï maøi moøn cuûa caùt vaø taïp chaát coù trong caùc vaät ñuùc. Khuyeát ñieåm chuû yeáu cuûa söù laø gioøn, giôùi haïn beà uoán thaáp, khoâng chòu ñöôïc va ñaäp, rung ñoäng vaø raát khoù maøi saéc. Hieän nay, moät trong nhöõng phöông höôùng nghieân cöùu laø tìm caùch taêng söùc beàn uoán leân. 7/ Kim cöông Kim cöông goàm hai loaïi: töï nhieân vaø nhaân taïo. Kim cöông nhaân taïo toång hôïp töø graphit trong ñieàu kieän aùp suaát vaø nhieät ñoä ñaëc bieät. Kim cöông nhaân taïo ñöôïc söû duïng nhieàu ñeå taïo ra ñaù maøi, duøng maøi saéc duïng cuï vaø gia coâng caùc loaïi caùc loaïi vaät lieäu khoù gia coâng. Ngoaøi ra duøng laøm dao tieän ñeå gia coâng hôïp kim cöùng, hôïp kim maøu vaø vaät lieäu phi kim loaïi ôû toác ñoä caét cao. Kim cöông coù ñoä cöùng cao hôn hôïp kim cöùng töø 5 ÷ 6 laàn, tính daãn nhieät cao hôn töø 1,5 ÷ 2,5 laàn. Ñoä chòu nhieät thaáp, töø 800 ÷ 1000oC. Toác ñoä caét coù theå leân tôùi haøng ngaøn m/phuùt. Nhöôïc ñieåm cuûa kim cöông cöùng laø deã gioøn, deã vôõ. Trong coâng nghieäp ñaõ söû duïng caùc duïng cuï caét kim cöông trong nhieàu naêm ñeå gia coâng caùc loaïi vaät lieäu khoâng coù saét vaø maøi nhöõng vaät lieäu raát cöùng. Vaøo nhöõng naêm 1980, ngöôøi ta ñaõ baét ñaàu nghó ñeán vieäc traùng phuû kim cöông daøy vaøi micromeùt treân duïng cuï caét baèng hôïp kim cöùng vaø theùp gioù. Tuoåi beàn cuûa duïng cuï caét coù traùng phuû kim cöông coù theå gaáp 60 laàn duïng cuï caét baèng hôïp kim cöùng vaø 240 laàn baèng theùp gioù khi gia coâng caùc vaät lieäu raát cöùng, ñoä maøi moøn cao, khoâng chöùa saét hoaëc phi kim loaïi. Hieän nay kim cöông chuû yeáu duøng cheá taïo ñaù maøi ñeå maøi saéc vaø maøi boùng duïng cuï caét. -29-
29. 8/ Nitrit Bo laäp phöông (coøn goïi laø el-bo) Laø loaïi vaät lieäu toång hôïp coù nhieàu tính naêng öu vieät nhö kim cöông. Ñaëc bieät el-bo coù tính chòu nhieät leân tôùi 2000oC. Hieän nay el-bo chuû yeáu ñöôïc duøng laøm haït maøi trong caùc duïng cuï maøi. 9/ Vaät lieäu maøi Duøng cheá taïo caùc loaïi ñaù maøi, thanh maøi, thoûi maøi cho caùc nguyeân coâng maøi troøn, maøi phaúng vaø laøm giaáy nhaùm. Ngoaøi ra noù coøn duøng laøm boät nhaõo cho caùc nguyeân coâng maøi nghieàn. Vaät lieäu duøng laøm haït maøi coù hai loaïi chuû yeáu laø loaïi thieân nhieân vaø loaïi nhaân taïo. Vaät lieäu thieân nhieân: Kim cöông, oxuyùt nhoâm (Al2O3), thaïch anh gía thaønh cao, ít söû duïng. Vaät lieäu nhaân taïo: Kim cöông nhaân taïo, oxuyùt nhoâm ñieän (thu töø loø ñieän töø quaëng Boâxít), cacbít silic (SiC), cacbít Bo (B4C). Oxuyùt nhoâm ñieän ( coøn goïi laø Coârun ñieän ) ñöôïc chia laøm hai loaïi: - Oxuyùt nhoân ñieän thöôøng: 92% ÷ 95% Al2O3, ñöôïc duøng phoå bieán. Coù söùc beà cao, ñöôïc duøng ñeå maøi thoâ, maøi baùn tinh vaø tinh caùc vaät lieäu coù söùc beàn cao nhö theùp, gang deûo vaø maøi saéc duïng cuï caét. - Oxuyùt nhoâm ñieän traéng: 97% ÷ 98% Al2O3, coù ñoä cöùng cao hôn oxuyùt nhoâm ñieän thöôøng, ñöôïc duøng chuû yeáu ñeå maøi ñònh hình vaø maøi laùng. Cacbit silic (SiC) ñöôïc chia laøm hai loaïi: - Cacbit silic ñen: 97% ÷ 98% SiC, söùc beàn cao nhöng ñoä cöùng hôi thaáp. Duøng ñeå maøi vaät lieäu coù giôùi haïn beàn thaáp nhö: gang traéng, gang xaùm, ñoàng thanh, ñoàng thau, nhoâm vaø caùc loaïi vaät lieäu phi kim loaïi. - Cacbit silic xanh: 98% ÷ 99% SiC, coù ñoä cöùng chæ thua kim cöông vaø caùcbít bo nhung söùc beàn thaáp. Duøng maøi caùc loaïi vaät lieäu dai, deã nöùt nhö HKC vaø maøi saéc duïng cuï caét hôïp kim cöùng vaø söù. Cacbit Bo goàm 70% ÷ 92% B4C, raát cöùng nhöng roøn hôn cacbit silic. Duøng maøi boùng HKC hoaëc caùc vaät lieäu raát cöùng. Cacbit Bo Silic khaùc vôùi cacbit bo ôû choã khoâng coù taïp chaát graphit neân coù tính naêng oån ñònh, beàn vaø gía thaønh reû hôn. Thöông chuùng ñöôïc duøng ôû nguyeân coâng ñaùnh boùng vaø cho naêng suaát cao hôn cacbit bo töø 30% ÷ 40%. Caùc loaïi vaät lieäu nhaân taïo hieän nay ñöôïc söû dung roäng raát phoå bieán vì tính öu vieät vaø giaù thaønh phuø hôïp. -30-
30. 2.3 Cô sôû vaät lyù cuûa quaù trình caét kim loaïi Quaù trình caét goït kim loaïi laø quaù trình phöùc taïp coù nhieàu hieän töôïng vaät lyù keøm theo nhö bieán daïng, toûa nhieät, bieán cöùng, Tìm hieåu baûn chaát cuûa caùc hieän töôïng vaät lyù coù moät yù nghóa raát quan troïng veà maët kinh teá. Töø ñoù coù theå ñieàu khieån quaù trình caét goït ñeå ñaït naêng suaát cao, chaát löôïng toát nhaát sau khi gia coâng. 2.3.1 Quaù trình taïo phoi vaø hieän töôïng co ruùt phoi a) Söï bieán daïng cuûa kim loaïi Bieán daïng laø quaù trình laøm thay ñoåi hình daïng cuûa kim loaïi do taùc duïng cuûa taûi troïng beân ngoaøi hay cuûa caùc hieän töôïng vaät lyù. Khi taùc duïng taûi troïng beân ngoaøi leân kim loaïi, tuøy theo möùc ñoä, kim loaïi coù theå bò bieán daïng ñaøn hoài, bieán daïng deûo hoaëc bò phaù huûy. Treân bieåu ñoà hình 2.18 bieán daïng ñaøn hoài öùng vôùi ñoaïn OP. Khi taùc duïng taûi troïng nhoû hôn Pp maãu kim loaïi bò keùo daøi ra moät ñoaïn naøo ñoù tyû leä thuaän vôùi taûi troïng nhöng khi boû taûi troïng thì maãu kim loaïi trôû veà vò trí ban ñaàu. Khi taûi troïng lôùn hôn Pp (ví duï Pa) thì khi boû taûi troïng kim loaïi khoâng trôû veà theo ñöôøng bieán daïng ban ñaàu OP maø theo ñöôøng aa’ song song vôùi OP. Keát quaû maãu bò keùo daøi theâm moät ñoaïn Oa’(bieán daïng deûo). Khi taûi troïng taùc duïng ñaït tôùi Pb maãu bò Hình 2.18 hình thaønh coå thaét, luùc naøy löïc giaûm ñi nhöng coå Bieåu ñoà keùo kim loaïi thaét vaãn phaùt trieån daøi ra cho ñeán khi ñöùt (bò phaù huûy). b) Quaù trình taïo phoi Quan saùt thöïc teá quaù trình caét ta nhaän thaáy raèng : - Phoi ñöôïc taùch ra khoûi chi tieát khi caét khoâng theo phöông vaän toác caét v (töùc laø phöông löïc taùc duïng) vaø bò xeáp lôùp (hình 2.19 a). - Phoi khi caét ra bò uoán cong veà phía maët töï do, kích thöôùc cuûa phoi bò thay ñoåi so vôùi lôùp caét khi coøn treân phoâi (hình 2.19b). Quan saùt phoi treân hình 2.19a ta thaáy phoi bò xeáp lôùp, caùc lôùp nghieâng moät goùc β so vôùi phöông taùc duïng löïc, hôn nöõa phoi bò cong veà phía maët töï do, töùc laø maët ñoái dieän vôùi maët tröôùc dao. Quan saùt hình 2.19b ta laïi thaáy phoi ngaén hôn nhöng daøy hôn so vôùi lôùp kim loaïi treân phoâi, nghóa laø quaõng ñöôøng chaïy dao L lôùn hôn chieàu daøi phoi Lf vaø chieàu daøy -31-
31. phoi af lôùn hôn chieàu daøy lôùp caét a. Vieäc thay ñoåi kích thöôùc phoi nhö vaäy goïi laø hieän töôïng co ruùt phoi. af Phoi a Dao Phoâi Lf a) b) Hình 2.19 Quaù trình taïo phoi Ñeå giaûi thích nhöõng ñieàu nhaän thaáy treân ta tieán haønh caùc thí nghieäm sau: - Thí nghieäm neùn vaø caét maãu kim loaïi: thí nghieäm neùn maãu, thí nghieäm caét maãu vôùi dao coù γ = 0. Khi quan saùt thí nghieäm neùn maãu (hình 2.20 a), ngöôøi ta thaáy raèng: caùc phaân töû kim loaïi döôùi söùc eùp cuûa ñaàu neùn bò bieán daïng, phöông bieán daïng laø phöông AB vaø CD taïo vôùi phöông cuûa ngoaïi löïc taùc duïng P moät goùc ψ xaùc ñònh ñoái vôùi töøng loaïi vaät lieäu (vôùi theùp ψ = 45 ). Ñieàu töông töï ñoù cuõng xaûy ra ñoái vôùi maãu caét (hình 2.20 b), nhöng phöông CD thì caùc phaân toá kim loaïi ñaõ bò phaàn kim loaïi treân maãu chaën laïi. Do ñoù phöông bieán daïng chæ coøn laø AB. Keát quaû treân ñaõ cho ta keát luaän quan troïng laø: thöïc chaát quaù trình taùch phoi ra khoûi chi tieát laø quaù trình bieán daïng cuûa caùc phaàn töû kim loaïi döôùi söùc eùp cuûa ñaàu dao. b) a) Hình 2.20 Thí nghieäm neùn vaø caét -32-
32. - Thí nghieäm quan saùt söï dòch chuyeån caùc phaàn töû khi caét: Ñeå tieáp tuïc laøm roõ baûn chaát cuûa quaù trình caét kim loaïi, ngöôøi ta tieán haønh moät thí nghieäm khaùc. ÔÛ thí nghieäm naøy, caùc phaàn töû kim loaïi treân maët beân cuûa maãu ñöôïc ñaùnh daáu. Khi caét ta quan saùt söï dòch chuyeån cuûa caùc phaàn töû kim loaïi ñaõ ñöôïc ñaùnh daáu. Ví duï treân hình 2.21 moâ taû quaù trình dòch chuyeån cuûa phaàn töû kim loaïi P khi caét. Töø P ñeán 1 phaàn töû kim loaïi dòch chuyeån gaàn nhö song song vôùi phöông vaän toác caét V. Qua khoûi ñieåm 1, ñaùng leõ phaàn töû kim loaïi chuyeån ñeán ñieåm 2‘ , nhöng thöïc teá thì noù dòch chuyeån ñeán ñieåm 2. Ñoaïn 2’2 goïi laø löôïng tröôït cuûa phaàn töû kim loaïi P taïi thôøi ñieåm 2. Ñieåm 1 laø ñieåm baét ñaàu tröôït cuûa phaàn töû P khi caét. Töông töï nhö vaäy ôû thôøi ñieåm 3 löôïng tröôït laø 3’3. Tieáp tuïc caét, sau khi qua khoûi ñieåm 3 phaàn töû P di chuyeån ñeán ñieåm 4. Ñoaïn ñöôøng 34 song song vôùi maët tröôùc cuûa dao. Ñieàu ñoù coù nghiaõ laø ñeán thôøi ñieåm 3 thì quaù trình tröôït cuûa phaàn töû kim loaïi P ñaõ keát thuùc vaø noù ñaõ chuyeån thaønh phoi caét. Ñieåm 3 ñöôïc goïi laø ñieåm keát thuùc tröôït cuûa phaàn töû P khi caét. Baèng caùch ñaùnh daáu nhö vaäy ta xaây döïng ñöôïc ñöôøng dòch chuyeån cuûa phaàn töû kim loaïi P khi caét laø P1234P’. Trong ñoù ñoaïn 4P’ laø moät cung cong veà phía maët töï do cuûa phoi coù baùn kính Rp . Ñieåm 4 ñöôïc xaùc ñònh baèng caùch : töø ñieåm taùch rôøi giöõa phoi vaø Hình 2.21 Quan saùt phoi tröôït maët tröôùc dao E ta keû EF vuoâng goùc vôùi maët tröôùc dao (EF ⊥ OE). EF seõ caét ñöôøng P1234P’ taïi ñieåm 4 . Vuøng giôùi haïn bôûi maët baét ñaàu tröôït OA vaø maët keát thuùc tröôït OC goïi laø mieàn bieán daïng (mieàn taïo phoi) hay coøn goïi laø vuøng tröôït. Thí nghieäm treân ñöôïc tieán haønh vôùi vaän toác caét v = 0,002 m/ph. Trong thöïc teá vaän toác caét lôùn hôn nhieàu do vaäy toác ñoä bieán daïng cuõng raát lôùn, hai maët tröôït OA vaø OC gaàn nhö truøng nhau, chæ caùch nhau khoaûng 0,03 – 0,2 mm. Ñeå ñôn giaûn ta coi hai maët naøy truøng nhau vaø goïi laø maët tröôït τ - τ naèm nghieâng so vôùi o o phöông vaän toác caét V moät goùc β1 = 30 ÷40 . Beân trong moãi phaàn töû cuõng dieãn ra söï xeâ dòch o o giöõa caùc tinh theå döôùi moät goùc β2 = 60 ÷ 65 (hay laø goùc taùch phoi) (hình 2.19a). Qua hai thí nghieäm neâu treân, ta coù theå keát luaän raèng : quaù trình hình thaønh phoi caét laø quaù trình bieán daïng tröôït cuûa caùc phaàn töû kim loaïi theo caùc maët tröôït cuûa chuùng. c) Caùc daïng phoi Nghieân cöùu caùc daïng phoi caét coù yù nghóa raát thöïc teá vì tuøy töøng loaïi vaät lieäu gia coâng, hình daïng hình hoïc cuûa dao, cheá ñoä caét, ta seõ thu ñöôïc hình daùng phoi caét khaùc nhau. Do ñoù caên cöù vaøo phoi caét ta coù theå ñaùnh giaù duïng cuï caét toát hay xaáu, söï tieâu hao naêng löôïng nhieàu hay ít, beà maët gia coâng coù boùng hay khoâng. -33-
33. Coù theå chia phoi ra caùc loaïi sau: phoi vuïn (hình 2.22 e), phoi xeáp (hình 2.22a, b), phoi daây (hình 2.22c, d). Phoi vuïn thöôøng gaëp khi gia coâng vaät lieäu doøn nhö gang, ñoàng thau cöùng Sôû dó nhö vaäy vì caùc vaät lieäu naøy ít bieán daïng deûo, öùng suaát ñaït ngay tôùi giôùi haïn ñöùt neân vaät lieäu vuïn ra. Trong tröôøng hôïp naøy, löïc caét vaø nhieät ñoä taäp trung ôû muõi dao, dao choùng bò moøn, söï hình thaønh phoi caét khoâng lieân tuïc neân löïc caét bieán ñoåi gaây rung ñoäng, ñoä boùng beà maët gia coâng khoâng cao. Phoi xeáp thöôøng gaëp khi gia coâng vaät lieäu deûo nhö theùp, ñoàng thau meàm ôû toác ñoä caét thaáp, chieàu daøy caét lôùn vaø goùc caét cuûa dao coù giaù trò töông ñoái lôùn. Phoi coù daïng töøng maûnh xeáp lôùp leân nhau. Maët phoi keà maët tröôùc cuûa dao boùng, maët kia coù nhöõng gôïn neû. Khi caét ra phoi naøy, löïc thay ñoåi ít hôn, do ñoù rung ñoäng ít hôn, beà maët gia coâng boùng hôn tröôøng hôïp nhaän ñöôïc phoi vuïn. Phoi daây thöôøng gaëp khi gia coâng vaät lieäu deûo ôû toác ñoä caét cao, chieàu daøy caét beù. Phoi daøi lieân tuïc, keà maët tröôùc cuûa dao raát boùng, maët ñoái dieän hôi bò gôïn. Möùc ñoä bieán daïng deûo khi taïo phoi daây ít hôn so vôùi khi taïo phoi xeáp. Khi taïo phoi daây, löïc caét ñôn vò beù vaø ít bieán ñoåi, ñoä boùng beà maët seõ cao hôn khi taïo phoi xeáp. Khi hình thaønh phoi xeáp vaø phoi daây, söï tieáp xuùc giöõa phoi vaø maët tröôùc cuûa dao caùch muõi dao moät ñoaïn, ñieàu ñoù taïo khaû naêng caûi thieän ñieàu kieän laøm vieäc cuûa muõi dao. d) Hieän töôïng co ruùt phoi Co ruùt phoi laø ñaëc tính tieâu bieåu nhaát noùi leân möùc ñoä bieán daïng cuûa kim loaïi khi caét vaø laø keát quaû cuûa söï bieán daïng cuûa kim loaïi veà maët soá löôïng. Nghieân cöùu söï co ruùt phoi coù theå phaùn ñoaùn vieäc caét khoù hay deã, naêng löôïng tieâu hao nhieàu hay ít. ÔÛ phaàn treân ta ñaõ xeùt quaù trình hình thaønh phoi. Moãi phaàn töû cuûa phoi bò eùp laïi döôùi taùc duïng cuûa löïc töø phía maët tröôùøc cuûa dao, keát quaû laø phoi luoân luoân coù chieàu daøi nhoû hôn chieàu daøi cuûa beà maët maø töø ñoù phoi ñöôïc caét ra. Hay noùi caùch khaùc kích thöôùc cuûa phoi taùch ra khoâng gioáng caùc kích thöôùc lôùp caét töông öùng khi noù coøn naèm trong chi tieát: L > Lf , af > a, bf = b (hình 2.19b). Hieän töôïng ñoù goïi laø hieän töôïng co ruùt phoi vaø ñöôïc ñaëc tröng bôûi heä soá co ruùt phoi: K = L / Lf = af / a > 1 Trong ñoù : L, Lf - chieàu daøi lôùp caét vaø chieàu daøi cuûa phoi. af, a - chieàu daøy phoi vaø chieàu daøy lôùp caét. -34-
34. bf, b - chieàu roäng phoi vaø chieàu roäng lôùp caét. Thöïc nghieäm cho thaáy K = 1,1 ÷ 10. Nhaân toá aûnh höôûng ñeán heä soá co ruùt phoi Heä soá K caøng lôùn thì phoi bieán daïng caøng nhieàu vaø ngöôïc laïi. Caùc nhaân toá coù lieân quan ñeán bieán daïng vaø ma saùt trong quaù trình caét ít nhieàu ñeàu aûnh höôûng ñeán söï bieán daïng cuûa phoi. Baèng caùch ñieàu chænh caùc nhaân toá ñoù coù theå laøm taêng hay giaûm bôùt söï bieán daïng cuûa kim loaïi. Maët khaùc bieán daïng coù quan heä tröïc tieáp ñeán naêng löôïng tieâu hao. Khi caét, bieán daïng caøng nhieàu, naêng löôïng tieâu hao caøng lôùn. Do ñoù vieäc nghieân cöùu söï co ruùt phoi coù moät yù nghóa raát thöïc teá. Döôùi ñaây laø moät soá nhaân toá chính aûnh höôûng ñeán heä soá co ruùt phoi: - AÛnh höôûng cuûa vaät lieäu gia coâng vaø vaät lieäu laøm dao: + Tính chaát cuûa vaät lieäu gia coâng coù aûnh höôûng lôùn ñeán heä soá co ruùt phoi. Trong ñeàu kieän caét nhö nhau, vaät lieäu caøng deûo thì bieán daïng caøng lôùn. + Moãi loaïi vaät lieäu laøm dao coù heä soá ma saùt vôùi vaät lieäu gia coâng khaùc nhau, ma saùt caøng lôùn thì bieán daïng caøng nhieàu vaø ngöôïc laïi. - AÛnh höôûng cuûa cheá ñoä caét: + Chieàu daøy caét a taêng thì bieán daïng cuûa kim loaïi giaûm neân K giaûm. + Chieàu saâu caét t khoâng aûnh höôûng ñaùng keå ñeán söï co ruùt phoi. + Toác ñoä caét V aûnh höôûng nhieàu nhaát ñeán söï co ruùt phoi. Qua thöïc nghieäm ta coù quan heä giöõa K vaø V, quan heä giöõa heä soá ma saùt μ vaø V nhö hình 2.23. Giaûi thích: ♦ Taêng töø V1 ñeán V2 ma saùt taêng, neân bieán daïng taêng, nhöng do ôû nhöõng toác ñoä naøy thöôøng deã sinh ra leïo dao laøm goùc tröôùc taêng neân Hình 2.23 bieán daïng giaûm. Aûnh höôûng leïo dao a) Quan heä giöõa heä soá co ruùt phoi vaø vaän toác caét. nhieàu hôn neân keát quaû K giaûm. b) Quan heä giöõa heä soá ma saùt vaø vaän toác caét. ♦ Tieáp tuïc taêng töø V2 ñeán V3, ma saùt taêng vaø leïo dao giaûm laøm bieán daïng taêng neân keát quaû laø K giaûm. ♦ V tieáp tuïc taêng vöôït quaù V3, khoâng coù leïo dao vaø ma saùt giaûm nhanh. Maët khaùc do V cao thi toác ñoä bieán daïng giaûm neân K giaûm (khi V ≥ 200 m/phuùt thì söï co ruùt phoi haàu nhö khoâng ñoåi) - AÛnh höôûng cuûa thoâng soá hình hoïc cuûa dao: -35-
35. + Goùc tröôùc γ caøng lôùn phoi thoaùt caøng deã, bieán daïng giaûm. + Goùc nghieâng chính ϕ taêng vôùi baùn kính muõi dao r = 0 thì chieàu daøy caét seõ taêng (a = S. sinϕ) do ñoù phoi caøng daøy caøng khoù bieán daïng. Vôùi baùn kính muõi dao r ≠ 0, khi ϕ thay ñoåi, söï thay ñoåi cuûa K phöùc taïp hôn. Luùc ñaàu, khi ϕ taêng do chieàu daøy caét a taêng neân K giaûm. Khi ϕ vöôït quaù 60o ÷ 70o thì K taêng vì chieàu daøi phaàn cong cuûa löôõi caét tham gia laøm vieäc taêng leân. + Baùn kính muõi dao r taêng, chieàu daøi phaàn cong cuûa löôõi caét tham gia laøm vieäc taêng leân neân K taêng. - Dung dòch trôn nguoäi: laøm giaûm ma saùt do ñoù laøm giaûm bieán daïng. 2.3.2 Quaù trình hình thaønh beà maët gia coâng vaø hieän töôïng cöùng nguoäi. Khaûo saùt quaù trình hình thaønh beà maët gia coâng (hình 2.24a) ta nhaän thaáy ñeå caét moät lôùp kim loaïi coù chieàu daøy caét laø a vaø beà maët hình thaønh seõ laø DE. Khi baét ñaàu caét, do löôõi caét cuûa dao khoâng nhoïn lyù töôûng maø luoân luoân coù moät baùn kính ρ, söï tieáp xuùc cuûa dao vaø chi tieát baét ñaàu töø ñieåm A. Dao caøng ñi saâu vaøo chi tieát, ñieåm coù öùng suaát lôùn nhaát caøng haï thaáp vaø khi quaù trình caét ñaõ oån ñònh thì chieám vò trí B (naèm ngay treân maët tröôït) do ñoù chæ coù moät lôùp kim loaïi coù chieàu daøy caét a’ naèm treân ñöôøng BC laø ñöôïc caét thaønh phoi. Lôùp kim loaïi naèm döôùi ñöôøng BC khoâng ñöôïc caét maø bò neùn, do ñoù chòu bieán daïng ñaøn hoài, bieán daïng deûo vaø sau gia coâng noù bò cöùng nguoäi (hoùa cöùng). Sau khi muõi dao ñi qua, lôùp beà maët do söï ñaøn hoài ñöôïc naâng leân moät a’ chieàu cao h, do ñoù gaây neân moät aùp A B löïc phaùp tuyeán vaø ma saùt vôùi maët sau cuûa dao. Keát quaû lôùp moûng beà a h maët laïi chòu bieán daïng theâm. Neáu ρ C E D baùn kính cong ρ cuûa dao caøng lôùn, ma saùt caøng lôùn vaø möùc ñoä bieán daïng beà maët caøng taêng. Ñeå giaûi thích roõ hôn quaù trình Hình 2.24a hình thaønh beà maët gia coâng (hình Khaûo saùt beà maët hình thaønh khi gia coâng 2.24b) ta haõy khaûo saùt khaû naêng dòch chuyeån cuûa ba phaàn töû kim loaïi O1, O2, O3 trong quaù trình caét. Ta nhaän xeùt: - Phöông tröôït cuûa haït kim loaïi taïo vôùi aùp löïc phaùp tuyeán leân phaàn töû kim loaïi ñoù moät goùc ψ. - Phaàn töû kim loaïi taïi O1 coù phöông tröôït höôùng veà phía phoi, do ñoù coù khaû naêng tröôït ñeå thaønh phoi. - Phaàn töû kim loaïi taïi O2 coù phöông tröôït song song vôùi phöông vaän toác caét. - Phaàn töû kim loaïi taïi O3 coù phöông tröôït höôùng veà phía phoâi, do ñoù coù khaû naêng tröôït bò chaën laïi, khoâng theå thaønh phoi caét. Töø nhaän xeùt treân ta ruùt ra keát luaän: -36-
36. Khi caét, nhöõng phaàn töû kim loaïi (treân lôùp caét coù chieàu daøy a) naèm treân maët O2C seõ bò tröôït vaø taïo thaønh phoi; nhöõng phaàn töû naèm döôùi coù chieàu daøy H seõ bò ñaàu dao neùn eùp ñeå taïo thaønh beà maët gia coâng. Söï bieán daïng cuûa lôùp kim loaïi H xaûy ra caû bieán daïng deûo vaø bieán daïng ñaøn hoài. Do bieán daïng ñaøn hoài neân sau khi ra khoûi maët sau dao, moät phaàn cuûa lôùp kim loaïi ñöôïc phuïc hoài moät löôïng h < H. Söï phuïc hoài naøy xaûy ra ñoät ngoät töø traïng thaùi bò cheøn eùp sang traïng thaùi töï do neân deã phaùt sinh ra caùc veát nöùt teá vi. Keát quaû cuûa bieán daïng deûo laø sau khi gia coâng moät lôùp moûng treân beà maët chi tieát thay ñoåi tính chaát ban ñaàu cuûa noù vaø ñoä cöùng taêng leân, töùc laø tinh theå kim loai bò naùt vuïn khieán cho lôùp beà maët trôû neân beàn vaø cöùng hôn. Hieän töôïng ñoù laø hieän töôïng cöùng nguoäi. Ngoaøi ra beà maët gia coâng coøn coù nhöõng tính chaát nhö öùng suaát dö, caùc veát nöùt teá vi vaø do sinh nhieät (bieán daïng vaø ma saùt) laøm suy yeáu beà maët. AÙp löïc phaùp tuyeán: ρ Thoâng soá ñaëc tröng cho cöùng nguoäi - Möùc ñoä cöùng nguoäi: Hs− Ht ΔH = ×100% Ht Trong ñoù: Hs - ñoä cöùng lôùp beà maët sau khi bieán daïng deûo. Ht - ñoä cöùng lôùp beà maët tröôùc khi bieán daïng deûo (vaät lieäu ban ñaàu). -37-
37. - Chieàu saâu lôùp cöùng nguoäi: Ví duï khi gia coâng phoâi ñuùc baèng khuoân kim loaïi, trong ñieàu kieän bình thöôøng, chieàu saâu lôùp cöùng nguoäi nhö sau: Sau gia coâng thoâ baèng dao tieän: 0,04 ÷ 0,05 mm Sau gia coâng tinh baèng dao tieän: 0,02 ÷ 0,03 mm Sau maøi tinh: 0,015 mm Nhaân toá aûnh höôûng ñeán cöùng nguoäi coù cuøng quy luaät vôùi nhaân toá aûnh höôûng ñeán co ruùt phoi. Ví duïï vaøi nhaân toá aûnh höôûng chính: - Nhöõng vaät lieäu gia coâng coù ñoä deûo caøng cao thì hieän töôïng cöùng nguoäi xaûy ra vôùi möùc ñoä caøng cao. - Goùc tröôùc cuûa dao caøng nhoû thì möùc ñoä cöùng nguoäi caøng taêng. - Caét goït coù dung dòch trôn nguoäi thì möùc ñoä cöùng nguoäi giaûm. Taùc duïng cuûa cöùng nguoäi - Taùc duïng toát: Baûo veä beà maët, taêng giôùi haïn beàn moûi cuûa chi tieát sau gia coâng; - Taùc duïng xaáu: + Neáu treân beà maët chi tieát sau gia coâng coù veát nöùt, neû thì cöùng nguoäi seõ laøm giaûm giôùi haïn beàn moûi. + Lôùp cöùng nguoäi seõ gaây khoù khaên cho caùc nguyeân coâng gia coâng tinh. + Khi gia coâng thoâ, cöùng nguoäi deã gaây cong veânh cho nhöõng chi tieát yeáu cöùng vöõng. 2.3.3 Hieän töôïng leïo dao (phoi baùm) a) Hieän töôïng vaø ñieàu kieän hình thaønh leïo dao Hieän töôïng leïo dao vaø quan heä giöõa chieàu cao leïo dao vaø toác ñoä caét Toác ñoä caét v, m/phuùt -38-
38. Khi caét kim loaïi, treân maët tröôùc cuûa dao keà ngay löôõi caét, thöôøng xuaát hieän lôùp kim loaïi coù caáu truùc kim töông khaùc haún vôùi vaät lieäu gia coâng vaø vaät lieäu laøm dao. Neáu lôùp kim loaïi naøy baùm chaéc vaøo löôõi caét cuûa dao thì ñöôïc goïi laø leïo dao hay phoi baùm. Nguyeân nhaân laø trong quaù trình caét coù hieän töôïng chaûy chaäm. Khi phoi thoaùt theo maët tröôùc cuûa dao thì lôùp kim loaïi saùt maët tröôùc do chòu aùp löïc lôùn vaø nhieät ñoä cao neân löïc ma saùt lôùn laøm cho toác ñoä dòch chuyeån chaäm. Vôùi ñieàu kieän löïc lieân keát trong noäi boä kim loaïi beù hôn löïc ma saùt giöõa maët tröôùc cuûa dao vaø phoi, moät lôùp kim loaïi gaàn maët tröôùc seõ taùch khoûi phoi vaø naèm laïi treân maët tröôùc ñeå hình thaønh leïo dao (hình 2.25 a). Leïo dao khoâng toàn taïi laâu treân dao, noù ñònh kyø bò beû gaõy roài rôi vaøo giöõa löôõi caét vaø phoâi (hình 2.25b), khi ñoù caùc maåu phoi nhoû seõ gaây neân caùc veát loõm (xöôùc) treân beà maët gia coâng, laøm cho beà maët gia coâng khoâng trôn nhaün. b) Nhaân toá aûnh höôûng ñeán leïo dao - Vaän toác caét (hình 2.25 c): ÔÛ toác ñoä caét thaáp (V 80 m/phuùt), löïc lieân keát trong noäi boä kim loaïi giaûm daàn, ñoàng thôøi heä soá ma saùt cuõng giaûm nhanh. Maët khaùc, lôùp kim loaïi gaàn maët tröôùc cuûa dao döôùi nhieät ñoä cao gaàn nhö chaûy loûng, coù taùc duïng laøm nhôøn neân khoâng coù leïo dao. - Chieàu daøy caét: Chieàu daøy caét a caøng lôùn, toác ñoä hình thaønh leïo dao caøng thaáp vaø chieàu cao leïo dao caøng cao (hình 2.26). Quan heä giöõa chieàu daøy caét vaø chieàu cao leïïo dao Hình 2.27 Hình 2.28 Quan heä giöõa vaät lieäu gia coâng Quan heä giöõa goùc tröôùc vaø vaø chieàu cao leïo dao chieàu cao leïo dao -39-
39. - Vaät lieäu gia coâng deûo khi caét deã hình thaønh leïo dao hôn vaät lieäu doøn, vaät lieäu B deûo hôn vaät lieäu A (hình 2.27). - Goùc tröôùc caøng lôùn thì toác ñoä hình thaønh leïo dao caøng cao vaø chieàu cao leïo dao caøng beù (hình 2.28). c) Taùc duïng cuûa leïo dao - Taùc duïng toát: + Ñoä cöùng cuûa caùc khoái leïo dao cao hôn nhieàu so vôùi baûn thaân vaät lieäu chi tieát (gaáp 2,5 ÷ 3,5 laàn) neân coù theå thay theá löôõi caét. + Khi gia coâng thoâ, leïo dao coù lôïi vì noù taêng goùc tröôùc cuûa dao khieán cho quaù trình taïo phoi deã daøng vaø baûo veä löôõi caét khoûi bò moøn. - Taùc duïng xaáu: Khi gia coâng tinh, leïo dao coù haïi vì noù laøm giaûm ñoä chính xaùc vaø ñoä trôn nhaün cuûa beà maët gia coâng. Khaéùc phuïc hieän töôïng leïo dao vaø naâng cao chaát löôïng cuûa beà maët gia coâng baèng caùc bieän phaùp sau: - Gia coâng vôùi toác ñoä caét hôïp lyù, neân traùch vuøng toác ñoä caét thöôøng gaây ra leïo dao V=7 ÷ 80 m/phuùt (hình 2.25c). - Maøi boùng maët tröôùc cuûa dao. - Duøng dung dòch töôùi nguoäi. 2.3.4 Hieän töôïng nhieät Hieän töôïng nhieät vaø söï truyeàn nhieät trong quaù trình caét raát quan troïng vì nhieät ñoä sinh ra trong quaù trình caét vaø söï phaân boá nhieät ñoä laøm thay ñoåi tính chaát cô lyù cuûa vaät lieäu gia coâng aûnh höôûng ñeán tuoåi thoï cuûa dao, laøm giaûm naêng suaát vaø ñoä chính xaùc gia coâng. a) Nguoàn nhieät. Trong quaù trình caét coâng tieâu hao ñöôïc chuyeån hoùa thaønh nhieät. Neáu goïi Q laø nhieät löôïng sinh ra trong quaù trình caét thì noù laø keát quaû cuûa: - Coâng ma saùt trong giöõa caùc phaàn töû vaät lieäu gia coâng trong quaù trình bieán daïng Q1 - Coâng ma saùt ngoaøi giöõa phoi vaø maët tröôùc dao Q2. - Coâng ma saùt giöõa beà maët chi tieát gia coâng vaø maët sau dao Q3. - Coâng caét ñöùt phoi Q4. Phöông trình caân baèng nhieät ñöôïc vieát: Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 Neáu cho raèng toaøn boä coâng cô hoïc khi caét bieán thaønh nhieät thì: R Pz× V Pz× V Q = = = E E 427 -40-
40. Trong ñoù: Q – Löôïng nhieät (Kcal/phuùt). R – Coâng caét (KGm/phuùt). E – Töông ñöông giöõa nhieät vaø coâng (E = 427 KGm/Kcal). Pz – Löïc caét (KG). V – Vaän toác caét (m/phuùt). Trong thöïc teá khoâng phaûi toaøn boä coâng tieâu hao chuyeån thaønh nhieät. Moät phaàn coâng ñöôïc tieâu hao ñeå laøm thay ñoåi theá naêng cuûa maïng tinh theå. Tuy nhieân tieâu toán ñoù raát ít, neân trong tính toaùn coù theå boû qua. Khi caét coù ba khu vöïc phaùt sinh nhieät chính (hình 2.29): - Khu vöïc tieáp xuùc giöõa dao vaø phoi ôû maët tröôùc (1). - Khu vöïc tieáp xuùc giöõa maët sau cuûa dao vôùi chi tieát gia coâng (2). Hình 2.29 - ÔÛ maët ñöùt phoi (3). Khu vöïc phaùt sinh nhieät khi caét b) Söï truyeàn nhieät Muoán ñieàu khieån ñöôïc quaù trình caét, ñieàu quan troïng khoâng chæ laø bieát ñöôïc löôïng nhieät sinh ra maø laø nhieät ñoä thöïc söï ôû dao, phoi vaø chi tieát. Ñaùng chuù yù nhaát laø nhieät ñoä ôû dao vì noù coù theå laøm cho dao maát ñoä cöùng vaø bò maøi moøn nhanh. Nhieät sinh ra trong quaù trình caét ñöôïc truyeàn qua dao, chi tieát, phoi vaø khoâng khí. Q1 + Q2 + Q3 + Q4 = Qdao + Qchi tieát + Qphoi + Qkk Ví duï qua thí nghieäm löôïng nhieät phaân boá khi gia coâng theùp 40Cr phaân boá nhö sau: V (m/phuùt) Phoi Chi tieát Dao Khoâng khí 25 ÷ 50 45% 50% 2,5% 1 ÷ 2,5% 100÷350 75% 22% 1,5% 1 ÷ 1,5% Nhö vaäy qua thí nghieäm, khi caét vôùi toác ñoä cao löôïng nhieät truyeàn vaøo phoi lôùn nhaát, roài ñeán chi tieát, sau cuøng môùi laø dao. Ñieàu naøy giaûi thích nhö sau: phoi chòu hai nguoàn sinh nhieät (1 vaø 3) neân löôïng nhieät vaøo phoi lôùn hôn caû; Löôïng nhieät ôû dao ít vì tính daãn nhieät cuûa dao keùm; Löôïng nhieät ôû chi tieát lôùn hôn vì tính daãn nhieät cuûa chi tieát toát hôn. Vaän toác caét caøng lôùn, bieán daïng vaø masaùt chuû yeáu naèm trong phoi do thôøi gian tieáp xuùc vôùi dao vaø chi tieát ít neân nhieät truyeàn ít ñi, vì vaäy nhieät ñoä truyeàn vaøo chi tieát vaø dao caøng giaûm. -41-
41. Qua nghieân cöùu chöùng toû nhieät ñoä cao nhaát naèm ôû giöõa khu vöïc tieáp xuùc giöõa dao vaø phoi, nghóa laø taïi ñieåm caùch löôõi caét vaøo khoaûng (0,3 ÷ 0,5)l ; trong ñoù l laø khoaûng caùch chieàu daøi tieáp xuùc cuûa phoi vaø maët tröôùc cuûa dao. Nhieät ñoä ñoù quy öôùc laø nhieät ñoä caét. c) Nhöõng nhaân toá aûnh höôûng ñeán nhieät caét Taát caû nhaân toá aûnh höôûng ñeán bieán daïng ñeàu aûnh höôûng ñeán nhieät ñoä caét, döôùi ñaây laø moät vaøi nhaân toá aûnh höôûng chính: - Cheá ñoä caét: V, s, t taêng nhieät ñoä caét taêng, nhöng khoâng tyû leä thuaän (hình 2.30). Hình 2.30 Quan heä giöõa nhieät ñoä caét vaø cheá ñoä caét - Thoâng soá hình hoïc cuûa dao: + Goùc tröôùc γ taêng, bieán daïng giaûm neân nhieät ñoä caét giaûm. Song goùc tröôùc taêng, khaû naêng truyeàn nhieät keùm ñi, keát quaû nhieät ñoä caét giaûm ít. + Goùc nghieâng chính ϕ taêng, a taêng (a= S sinϕ ) ñöa ñeán K giaûm, ñieàu kieän truyeàn nhieät xaáu, keát quaû nhieät ñoä caét taêng. - Vaät lieäu gia coâng doøn, bieán daïng ít, nhieät ñoä caét thaáp so vôùi vaät lieäu deûo. - Vaät lieäu laøm dao naøo coù heä soá ma saùt caøng lôùn vaø tính truyeàn nhieät caøng beù thì nhieät ñoä treân dao caøng cao. - Khi caét coù töôùi dung dòch trôn nguoäi thì ma saùt vaø nhieät ñoä treân dao giaûm. 2.3.5 Hieän töôïng rung ñoäng Trong quaù trình caét kim loaïi, heâ thoáng coâng ngheä thöôøng xaûy ra rung ñoäng do yeáu cöùng vöõng. Rung ñoäng laøm aûnh höôûng ñeán chaát löôïng chi tieát gia coâng, ñeán naêng suaát cuõng nhö söùc khoûe ngöôøi thôï. Ñeå coù theå naâng cao naêng suaát, ñaëc bieät laø naâng cao toác ñoä, vaán ñeà rung ñoäng caøng ñöôïc ñaëc bieät chuù troïng. Tuy nhieân vaán ñeà rung ñoäng laø moät vaán ñeà heát söùc phöùc taïp, ñaëc bieät laø rung ñoäng trong quaù trình caét, maø baûn chaát cuûa noù cho ñeán nay tieáp tuïc ñöôïc nghieân cöùu. Hieän nay coù theå noùi moät caùch khaúng ñònh raèng trong quaù trình caét coù hai loaïi rung ñoäng: rung ñoäng cöôõng böùc vaø rung ñoäng töï rung. -42-
42. Rung ñoäng cöôõng böùc (do caùc nguyeân nhaân ngoaøi) trong quaù trình caét ñöôïc gaây ra do nhöõng nguyeân nhaân sau ñaây: - Do söï khoâng caân baèng cuûa caùc boä phaän maùy - dao - chi tieát - ñoà gaù. - Do heä thoáng truyeàn ñoäng cuûa maùy coù söï va ñaäp tuaàn hoaøn. - Do vaät caét khoâng troøn, löôïng dö gia coâng khoâng ñeàu. - Do dao chuyeån ñoäng khoâng caân baèng. Nhöõng nguyeân nhaân treân deã thaáy do ñoù deã tìm bieän phaùp khaéc phuïc. Töï rung ñoäng laø do löïc gaây ra vaø duy trì noù trong quaù trình caét. Coù nhieàu caùch giaûi thích veà nhöõng nguyeân nhaân gaây ra töï rung: - Do söï thay ñoåi cuûa löïc ma saùt ôû maët tröôùc vaø sau cuûa dao trong quaù trình caét. - Do söï thay ñoåi tính deûo cuûa vaät lieäu gia coâng trong quaù trình caét khieán cho löïc caét thay ñoåi. - Do söï phaùt sinh vaø maát ñi cuûa leïo dao. - Do söï bieán daïng ñaøn hoài cuûa dao – chi tieát. Caùc nhaân toá aûnh höôûng ñeán rung ñoäng: - Taêng toác ñoä caét thì bieân ñoä dao ñoäng taêng (trong vuøng deã sinh leïo dao), sau khi bieân ñoä dao ñoäng ñaït ñöôïc moät giaù trò cöïc ñaïi naøo ñoù thì toác ñoä caét caøng taêng, bieân ñoä dao ñoäng caøng giaûm. - Khi chieàu saâu caét taêng thì bieân ñoä dao ñoäng taêng vì löïc caét taêng aûnh höôûng ñeán heä thoáng coâng ngheä. - AÛnh höôûng cuûa thoâng soá hình hoïc, ñaùng keå nhaát laø goùc ϕ, goùc ϕ caøng taêng rung ñoäng giaûm, (löïc Py = PN.cosϕ, laø löïc caét aûnh höôûng ñeán rung ñoäng nhieàu nhaát). - Khi gia coâng gang, caét ra phoi vuïn, löïc caét bieán ñoåi nhieàu neân rung ñoäng taêng. Coøn caét vaät lieäu deûo, khi ñieàu kieän hình thaønh leïo dao lôùn thì rung ñoäng caøng taêng. Ngoaøi ra söï rung ñoäng coøn chòu aûnh höôûng raát lôùn cuûa heä thoáng coâng ngheä. Neáu heä thoáng naøy caøng cöùng vöõng thì rung ñoäng caøng giaûm. Trong thöïc teá, caàn choïn cheá ñoä caét hôïp lyù, ñoàng thôøi taêng ñoä cöùng vöõng cuûa heä thoáng maùy – dao – chi tieát vaø duøng moät soá duïng cuï giaûm rung chuyeân duøng khaùc. 2.3.6 Hieän töôïng maøi moøn dao caét vaø vaán ñeà tuoåi beàn dao a) Hieän töôïng vaø quy luaät maøi moøn dao Khi caét goït maët tröôùc cuûa dao luoân tieáp xuùc vaø coù chuyeån ñoäng töông ñoái vôùi phoi, maët sau cuûa dao luoân tieáp xuùc vaø coù chuyeån ñoäng töông ñôùi vôùi maët gia coâng, muõi dao vaø löôõi dao tieáp xuùc vaø coù chuyeån ñoäng töông ñoái vôùi maët ñang gia coâng cuûa chi tieát, vì theá quaù trình caét dao bò maøi moøn. -43-
43. Söï maøi moøn cuûa dao gioáng söï maøi moøn cuûa caùc chi tieát chuyeån ñoäng töông ñoái vôùi nhau nhöng ñieàu kieän coù naëng neà hôn, vì vaäy quy luaät maøi moøn dao cuõng gioáng nhö quy luaät maøi moøn giöõa caùc chi tieát. Söï maøi moøn cuûa dao theo thôøi gian ñöôïc chia laøm 3 giai ñoaïn nhö sau (hình 2.31): Giai ñoïan I : Maøi moøn khoác lieät Ñoä moøn do treân maët dao coøn veát nhaáp nhoâ; C Giai ñoïan II : Maøi moøn oån ñònh; B Giai ñoïan III : Maøi moøn phaù huûy, A ôû giai ñoaïn naøy nhieät ñoä taêng cao, ñoä cöùng giaûm neân söï maøi moøn xaûy ra raát I II III nhanh. Khi laøm vieäc neáu dao bò moøn 0 Thôøi gian gaàn ñeán cuoái giai ñoaïn II phaûi maøi dao Hình 2.31 laïi. Quan heä giöõa maøi moøn dao vaø thôøi gian Tìm hieåu cô cheá maøi moøn dao laø moät coâng vieäc heát söùc quan troïng trong vieäc nghieân cöùu quaù trình caét goït. b) Nguyeân nhaân gaây ra maøi moøn dao - ÔÛ toác ñoä caét thaáp, söï maøi moøn chuû yeáu do ma saùt giöõa maët tröôùc cuûa duïng cuï caét vôùi phoi vaø giöõa chi tieát vôùi maët sau cuûa dao, ñoù laø maøi moøn cô hoïc. - Khi toác ñoä caét töông ñoái cao, nhieät ñoä sinh ra cao ñaït moät giaù trò naøo ñoù, lôùp beà maët cuûa dao thay ñoåi caáu truùc neân dao choùng moøn hôn, söï maøi moøn chuû yeáu vì nhieät. - Khi toác ñoä caét cao, nhieät ñoä cao, lôùp beà maët chi tieát bò oxy hoùa, trôû neân raát doøn, deã bò phaù huûy. Ñoàng thôøi vôùi aùp suaát cao, nhieät ñoä cao coøn coù söï maøi moøn vì dính. Khi ñoù phoi caét thoaùt ra dính vaøo maët tröôùc cuûa dao, khi chuyeån ñoäng phoi seõ keùo theo töøng maûng nhoû vaät lieäu ôû maët tröôùc cuûa dao laøm cho dao bò moøn. Ngoaøi ra coøn coù maøi moøn vì khuyeách taùn, do khi caét caùc loaïi theùp vaø hôïp kim chòu noùng baèng dao hôïp kim cöùng ôû toác ñoä cao. Khi nhieät ñoä caét töø 900 oC – 1000oC thì coù hieän töôïng khuyeách taùn thaønh phaàn cuûa vaät lieäu dao vaøo lôùp beà maët chi tieát gia coâng, keát quaû dao bò moøn raát nhanh. c) Caùc daïng maøi moøn dao Tuøy theo ñieàu kieän caét goït, tính chaát vaät lieäu gia coâng vaø vaät lieäu laøm dao, duïng cuï caét goït coù caùc daïng maøi moøn sau: a) b) c) - Maøi moøn maët sau (hình 2.32a), thöôøng xaûy ra khi gia coâng vôùi chieàu daøy caét nhoû (a < 0,1 mm) vaø ñaëc bieät khi gia coâng caùc vaät lieäu d) e) doøn nhö gang. - Maøi moøn maët tröôùc (hình 2.32b) vaø Hình 2.32 maøi moøn löôõi lieàm (hình 2.32c)., thöôøng xaûy Caùc daïng maøi moøn dao -44-
44. ra khi gia coâng vaät lieäu deûo coù chieàu daøy caét a > 0,5 mm. - Maøi moøn ñoàng thôøi caû maët tröôùc vaø maët sau xaûy ra khi caét kim loaïi deûo coù chieàu daøy caét a = 0,1 ÷ 0.5. - Maøi moøn muõi dao (hình 2.32d) vaø cuøn löôõi caét (hình 2.32e), thöôøng xaûy ra khi gia coâng tinh caùc vaät lieäu coù tính daãn nhieät. Khi ñoù döôùi aûnh höôûng cuûa nhieät ñoä cao, löôõi caét nhanh choùng bò meàm vaø cuøn. Maøi moøn maët sau laø daïng chuû yeáu vaø deã ño nhaát. Do ñoù thöôøng duøng laøm tieâu chuaån maøi moøn (hoaëc ñoä maøi moøn cho pheùp). Khi gia coâng tinh ñoä maøi moøn cho pheùp tuøy thuoäc vaøo ñoä boùng vaø ñoä chính xaùc gia coâng. d) Tuoåi beàn dao. Thôøi gian laøm vieäc lieân tuïc giöõa 2 laàn maøi dao goïi laø tuoåi beàn cuûa dao, kyù hieäu laø T (phuùt). Tuoåi beàn cuûa dao phuï thuoäc vaøo nhieàu yeáu toá: vaät lieäu laøm dao, vaät lieäu gia coâng, thoâng soá hình hoïc cuûa dao, cheá ñoä caét, dung dòch trôn nguoäi v.v AÛnh höôûng nhieàu nhaát ñeán tuoåi beàn cuûa dao laø toác ñoä caét. Toác ñoä caét caøng cao, naêng löôïng tieâu hao trong quaù trình caét caøng lôùn, nhieät toûa ra caøng nhieàu, quaù trình moøn nhieät vaø maøi moøn dieãn ra caøng maïnh daãn ñeán tuoåi beàn cuûa dao caøng giaûm. Toác ñoä caét laø moät trong nhöõng nhaân toá quan troïng aûnh höôûng nhieàu ñeán chaát löôïng beà maët gia coâng, naêng suaát vaø giaù thaønh saûn phaåm. Khi taêng toác ñoä caét laøm taêng naêng suaát gia coâng nhöng ñoàng thôøi laøm dao choùng moøn, hao phí thôøi gian thay dao vaø maøi laïi, khi ñoù seõ laøm giaûm naêng suaát vaø taêng giaù thaønh saûn phaåm. Do ñoù vieäc xaùc ñònh moät toác ñoä caét hôïp lyù laø caàn thieát. Toác ñoä caét hôïp lyù laø toác ñoä vöøa ñaûm baûo naêng suaát cao nhaát, vöøa ñaûm baûo giaù thaønh haï nhaát. Thöïc teá trong ñieàu kieän caét cuï theå, ngöôøi ta ñaõ xaùc ñònh tröôùc tuoåi beàn hôïp lyù cuûa dao, nhieäm vuï caét goït laø phaûi ñieàu chænh maùy ñeå coù toác ñoä phuø hôïp nhaèm ñaûm baûo tuoåi beàn dao ñaõ choïn. Ngoaøi toác ñoä caét, coøn raát nhieàu nhaân toá aûnh höôûng ñeán tuoåi beàn dao nhö löôïng chaïy dao, chieàu saâu caét, thoâng soá hình hoïc cuûa dao, vaät lieäu gia coâng, vaät lieäu dao Döôùi ñaây ta xeùt moät vaøi nhaân toá chính aûnh höôûng ñeán tuoåi beàn dao: - Toác ñoä caét caøng cao, nhieät ñoä caét caøng lôùn, tính chaát cô lyù cuûa dao thay ñoåi neân dao choùng moøn. Ta coù quan heä giöõa tuoåi beàn dao vaø toác ñoä caét qua thöïc nghieäm nhö sau: A v = T m Trong ñoù: T : tuoåi beàn dao ( phuùt); V : toác ñoä caét ( m/phuùt); -45-
45. A : haèng soá phuï thuoäc vaøo vaät lieäu gia coâng; m : giaù trò ñaëc tröng cho möùc ñoä aûnh höôûng cuûa tuoåi beàn dao ñeán toác ñoä caét Ñoái vôùi dao theùp gioù m = 0,125 Ñoái vôùi dao hôïp kim cöùng m = 0,2 Ñoái vôùi dao baèng söù m = 0,5 Töø quan heä treân ta thaáy: neáu taêng V thì T giaûm. Do ñoù muoán giöõ cho tuoåi beàn cuûa dao cao thì phaûi choïn toác ñoä caét hôïp lyù. - Khi caét, neáu taêng chieàu saâu caét t vaø löôïng chaïy dao s thì löïc caét vaø nhieät caét cuõng taêng leân dao choùng maøi moøn, aûnh höôûng ñeán tuoåi beàn dao. Do ñoù muoán giöõ tuoåi beàn T cuûa dao khoâng ñoåi thì caàn phaûi giaûm toác ñoä caét. - Thoâng soá hình hoïc dao coù aûnh höôûng raát lôùn ñeán tuoåi beàn dao. Vì vaäy tuøy theo töøng tính chaát gia coâng, vaät lieäu gia coâng maø ta coù theå choïn dao (vaät lieäu laøm dao, hình daùng hình hoïc, thoâng soá hình hoïc) sao cho hôïp lyù ñeå ñaït ñöïôc naêng suaát cao nhaát, vaø chaát löôïng cao nhaát. + AÛnh höôûng cuûa goùc tröôùc γ : neáu goùc tröùôc taêng thì ma saùt, löïc caét, nhieät caét giaûm nhöng neáu goùc tröùôc taêng quaù lôùn seõ laøm goùc saéc β giaûm, ñieàu kieän truyeàn nhieät keùm, dao bò choùng maøi moøn. Neáu muoán giöõ tuoåi beàn T cuûa dao khoâng ñoåi thì caàn phaûi giaûm toác ñoä caét. Vì vaäy caàn choïn goùc tröôùc hôïp lyù ñeå coù toác ñoä cao nhaát (hình 2.33a). + Aûnh höôûng cuûa goùc sau α : neáu goùc sau taêng thì seõ laøm giaûm ma saùt giöõa maët sau vaø maët gia coâng. Tuy nhieân neáu goùc sau taêng quaù lôùn thì seõ laøm giaûm goùc saéc, giaûm ñieàu kieän truyeàn nhieät gaây neân dao choùng maøi moøn. Neáu muoán giöõ tuoåi beàn T cuûa dao khoâng ñoåi thì caàn phaûi giaûm toác ñoä caét. Vì vaäy caàn choïn goùc sau hôïp lyù ñeå coù toác ñoä cao nhaát (hình 2.33b). a) b) Hình 2.33 Quan heä giöõa vaän toác caét vaø goùc tröôùc, goùc sau cuûa dao. + Aûnh höôûng cuûa baùn kính muõi dao: neáu baùn kính muõi dao lôùn thì chieàu daøi löôõi caét tham gia caét lôùn, truyeàn nhieät toát neân coù theå taêng toác ñoä caét. + Aûnh höôûng cuûa tieát dieän thaân dao: Thaân dao caøng lôùn ñieàu kieän truyeàn nhieät caøng toát, neân coù khaû naêng taêng toác ñoä caét. -46-
46. - AÛnh höôûng cuûa dung dòch trôn nguoäi: Dung dòch trôn nguoäi laøm cho söï hình thaønh phoi deã daøng, ma saùt giaûm, nhieät caét giaûm. Vì vaäy khi caét coù dung dòch trôn nguoäi cho pheùp naâng cao toác ñoä caét, taêng tuoåi beàn cuûa dao. Toång hôïp caùc nhaân toá treân ngöôøi ta ñöa ra caùc coâng thöùc thöïc nghieäm tính toaùn vaän toác caét nhö sau: C V = v ⋅ K m x y v T t vs v Trong ñoù: T: Tuoåi beàn dao (phuùt). t: Chieàu saâu caét (mm). s: löôïng chaïy dao (mm/voøng). Cv, m, xv, yv: phuï thuoäc vaøo ñieàu kieän gia coâng, tra trong soå tay “cheá ñoä caét khi gia coâng cô”. Kv: Heä soá ñieàu chænh, tra trong soå tay “cheá ñoä caét khi gia coâng cô”. KKKKKKKK= . . . . . . V m n u r ϕ α γ Trong ñoù: Km: Heä soá hieäu chænh xeùt ñeán vaät lieäu gia coâng. Kn: Heä soá hieäu chænh xeùt ñeán traïng thaùi phoâi. Ku: Heä soá hieäu chænh xeùt ñeán aûnh höôûng cuûa vaät lieäu laøm dao. Kr ; Kϕ ; Kα ; Kγ : Heä soá hieäu chænh xeùt ñeán aûnh höôûng cuûa thoâng soá hình hoïc dao. 2.3.7 Hieän töôïng löïc caét a) Löïc caét Muoán caét kim loaïi caàn phaûi taùc duïng vaøo dao moät löïc ñeå thaéng ñöôïc löïc lieân keát trong noâi boä kim loaïi. Nghieân cöùu löïc caét coù moät taàm quan troïng raát lôùn vì bieát löïc caét môùi tính ñöôïc coâng suaát tieâu thuï cuûa maùy, môùi tính ñöôïc löïc keïp chi tieát ñeå treân cô sôû thieát keá ñoà gaù v.v Löïc caét lôùn hay nhoû aûnh höôûng ñeán tuoåi beàn cuûa dao vaø chaát löôïng beà maët gia coâng. Trong caét goït kim loaïi, ngöôøi ta goïi löïc sinh ra trong quaù trình caét taùc ñoäng leân dao laø löïc caét; Löïc coù cuøng ñoä lôùn, cuøng phöông nhöng ngöôïc chieàu vôùi löïc caét goïi laø phaûn löïc caét. -47-
47. Khi caét, treân maët tröôùc cuûa dao do phoi ñaäp vaøo neân coù löïc phaùp tuyeán N1 (hình 2.34), ñoàng thôøi do phoi chuyeån ñoäng neân coù löïc ma saùt F1, ta coù: QFN1= 1 + 1 R Q2 ϕ Q1 F1 N1 F N2 2 Hình 2.34 Hình 2.35 Löïc taùc duïng leân dao Caùc phöông löïc caét Treân maët sau cuûa dao do bieán daïng ñaøn hoài vaø chuyeån ñoäng neân coù aùp löïc N2 vaø ma saùt F2 ; ta coù: QFN2= 2 + 2 Nhöng caùc löïc taùc duïng leân maët sau khoâng tham gia quaù trình taïo phoi maø gaây ra nhöõng taûi troïng voâ ích coù aûnh höôûng lôùn ñeán rung ñoäng vaø maøi moøn. Toång hôïp caùc löïc treân ta ñöôïc löïc caét R: RQQ=1 + 2 Ñeå nghieân cöùu löïc caét ngöôøi ta phaân löïc caét thaønh caùc thaønh phaàn theo caùc phöông caàn thieát. Khi tieän, caùc thaønh phaàn löïc caét coù phöông truøng vôùi phöông cuûa caùc chuyeån ñoäng caét goït (hình 2.35): Pz - löïc tieáp tuyeán, truøng vôùi phöông vaän toác V, coù giaù trò lôùn nhaát. Duøng ñeå kieåm nghieäm coâng suaát tieâu thuï cuûa maùy. Py - löïc höôùng kính, coù phöông truøng vôùi phöông chieàu saâu caét t. Löïc naøy gaây rung ñoäng trong maët phaúng ngang, aûnh höôûng ñeán ñoä chính xaùc vaø ñoä boùng beà maët gia coâng. Px - löïc chaïy dao, coù phöông truøng vôùi phöông chaïy dao s. Löïc naøy taùc duïng leân cô caáu chaïy dao. Cô caáu chaïy dao phaûi khaéc phuïc löïc naøy cuøng vôùi löïc ma saùt treân soáng tröôït cuûa maùy. Luùc naøy ta coù hôïp löïc laø : RPPP=Z + y + x hay coù theå vieát laïi: -48-
48. 2 2 2 RPPP=Z +y + x Ñaây laø phöông phaùp phaân tích löïc phoå bieán nhaát, bôûi vì phöông caùc chuyeån ñoäng caét laø hoaøn toaøn xaùc ñònh, do vaäy vieäc ño caùc thaønh phaàn löïc caét ñöôïc tieán haønh deã daøng. b) Nhaân toá aûnh höôûng ñeán löïc caét Nhaân toá aûnh höôûng ñeán löïc caét cuøng quy luaät nhö aûnh höôûng ñeán bieán daïng cuûa phoi. Ví duï: - Tính chaát cô lyù cuûa vaät lieäu gia coâng aûnh höôûng lôùn ñeán löïc caét. Khi gia coâng vaät lieäu doøn, löïc caét nhoû hôn so vôùi vaät lieäu deûo. Kim loaïi coù ñoä haït caøng nhoû, ñoä cöùng caøng cao, löïc caét caøng lôùn. - Chieàu saâu caét t vaø löôïng chaïy dao s taêng, löïc caét taêng, nhöng aûnh höôûng cuûa t lôùn hôn s. Vaän toác caét v aûnh höôûng ñeán löïc caét cuõng töông töï nhö aûnh höôûng cuûa noù ñeán bieán daïng cuûa phoi (hình 2.23). Khi v taêng ñeán v2 (15 ÷ 20 m/phuùt) löïc giaûm; Tieáp tuïc taêng ñeán v3 (40 ÷ 50 m/phuùt) löïc taêng; Tieáp tuïc taêng nöõa löïc giaûm, cho ñeán v ≥ 200 m/phuùt thì löïc haàu nhö khoâng thay ñoåi. Hieän nay, xu höôùng caét vôùi vaän toác caét cao (v> 50 m/phuùt) neân coi quan heä giöõa v vaø löïc caét nhö sau: v taêng löïc caét giaûm. - Goùc γ vaø goùc α taêng löïc caét giaûm - Moãi loaïi vaät lieäu laøm dao khaùc nhau coù heä soá ma saùt khaùc nhau neân löïc caét cuõng thay ñoåi. - Maët sau dao caøng moøn thì dieän tích tieáp xuùc giöõa dao vaø maët gia coâng caøng lôùn neân löïc caét caøng taêng. - Khi caét goït coù töôùi dung dòch trôn nguoäi, nhieät caét giaûm, ma saùt giaûm neân löïc caét giaûm. Toång hôïp caùc nhaân toá aûnh höôûng treân vaøo coâng thöùc tính löïc caét, ta coù coâng thöùc thöïc nghieäm nhö 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 ñoù: Cpz , Cpy , Cpx - Haèng soá phuï thuoäc nhoùm vaät lieäu gia coâng. xpz , ypz , npz - Soá muõ chæ möùc ñoä aûnh höôûng cuûa t, s, v ñeán löïc Pz. xpy, ypy, npy - Soá muõ chæ möùc ñoä aûnh höôûng cuûa t, s, v ñeán löïc Py. xpx, ypx, ypx - Soá muõ chæ möùc ñoä aûnh höôûng cuûa t, s, v ñeán löïc Px. Kpz, Kpy, Kpx - Caùc heä soá ñieàu chænh tính ñeán aûnh höôûng cuûa caùc thoâng soá coøn laïi nhö thoâng soá hình hoïc cuûa dao (vaät lieäu dao, goùc ñoä dao ). Caùc trò soá treân ñöôïc tra trong soå tay coâng ngheä hoaëc soå tay cheá ñoä caét khi gia coâng cô. -49-
49. Ngoaøi ra trò soá löïc caét coøn coù theå tính theo caùc coâng thöùc khaùc nhö tính theo löïc caét ñôn vò (laø trò soá löïc caét khi caét moät dieän tích phoi 1 mm2 ) vaø dieän tích lôùp caét hoaëc baèng caùch ño tröïc tieáp vôùi duïng cuï ño löïc caét. Ñeå ño löïc caét, trong thöïc teá thöôøng duøng caùc loaïi löïc keá khaùc nhau, caùc löïc keá naøy ñeàu döïa treân nguyeân taéc bieán daïng ñaøn hoài cuûa moät phaàn töû laøm vieäc chòu taùc duïng cuûa löïc caét. Phaàn töû naøy coù theå laø xaø ñaøn hoài ôû löïc keá cô khí, coù theå laø loø xo oáng ôû caùc löïc keá thuyû löïc, hay caùc maøng kim loaïi trong caùc löïc keá ñieän. Theo nguyeân lyù taùc duïng coù theå chia löïc keá ra laøm 3 nhoùm: löïc keá cô khí, löïc keá thuyû löïc vaø löïc keá ñieän. Tuøy vaøo yeâu caàu ño vaø phöông phaùp gia coâng maø duøng caùc loaïi löïc keá cho phuø hôïp. c) Coâng suaát caét Coâng suaát tieâu hao khi caét phuï thuoäc vaøo löïc Pz vaø Px (Py khoâng sinh ra coâng vì theo phöông Py khoâng coù chuyeån vò). Coâng suaát coù ích khi caét ñöôïc tính theo coâng thöùc : P. v N = z ()KW c 60.102 Coâng suaát coù ích khi chaïy dao : P ns N x ()KW cd = 3 Trong ñoù: 60.10 .102 Pz, Px: laø caùc löïc caét thaønh phaàn (KG). n : laø soá voøng quay cuûa chi tieát gia coâng (voøng/phuùt). s : löôïng chaïy dao(mm/voøng). v : toác ñoä caét ( m/phuùt). 1KW = 102 -1 KG.m/s Coâng suaát caét toaøn phaàn ñöôïc tính nhö sau: NNNCtp =C + Cd Vì thöôøng NCd raát beù neân khi tính toaùn coâng suaát gaàn ñuùng coù theå boû qua. Coâng suaát caàn thieát cuûa ñoäng cô ñieän ñöôïc xaùc ñònh: N N = C ()KW ñc η Trong ñoù: η - hieäu suaát höõu ích cuûa maùy (η = 0,7 ÷ 0,75) -50-
50. 2.4 Löïa choïn hình daùng maët tröôùc vaø thoâng soá hình hoïc hôïp lyù cuûa dao Caùc yeáu toá hình hoïc phaàn caét cuûa dao coù aûnh höôûng raát lôùn ñeán löïc caét, toác ñoä caét, ñoä moøn dao, chaát löôïng beà maët gia coâng. Do ñoù choïn caùc yeáu toá naøy hôïp lyù laø ñieàu kieän caàn thieát tröôùc khi choïn cheá ñoä caét. Choïn caùc yeáu toá naøy hôïp lyù seõ taïo khaû naêng ñöa cao naêng suaát khi gia coâng. Tuøy vaøo töøng loaïi vaät lieäu dao, ñieàu kieän caét, cheá ñoä caét, vaät lieäu gia coâng maø ta choïn hình daïng hình hoïc hôïp lyù cuûa dao khaùc nhau. a) Choïn daïng maët tröôùc cuûa dao - Ñoái vôùi dao theùp gioù Dao laøm baèng theùp coù öu ñieåm laø chòu uoán toát song chòu nhieät vaø chòu maøi moøn keùm hôn HKC . Thöôøng coù caùc daïng maët tröôùc nhö sau (hình 2.36): 2.36 - Maët tröôùc phaúng khoâng coù caïnh vaùt (hình 2.36 a): duøng cho caùc dao gia coâng vaät lieäu doøn (gang, ñoàng thanh), gia coâng theùp vôùi löôïng chaïy dao s 0,2 mm/voøng. Caïnh vaùt f laøm taêng söùc beàn cuûa löôõi caét; f = 0,2 ÷ 1mm. Löôïng chaïy dao lôùn thì choïn f lôùn. - Maët tröôùc cong khoâng coù caïnh vaùt (hình 2.36c): duøng cho caùc loïai dao gia coâng theùp 2 coù ñoä cöùng thaáp vaø ñoä deûo cao (σb 0,2 mm/voøng. Öu ñieåm chính laø cuoán phoi, beû phoi toát hôn vaø löïc caét giaûm. - Ñoái vôùi hôïp kim cöùng Hôïp kim cöùng coù ñaëc ñieåm laø doøn, chòu uoán keùm song chòu moøn vaø chòu nhieät toát, thöôøng ñöôïc laøm theo caùc daïng sau (hình 2.37): -51-
51. 2.37 =4 - Maët truôùc phaúng coù caïnh vaùt aâm (hình 2.37a): Duøng caét theùp coù giôùi haïn beàn σb ≥ 800 N/mm2, cuõng coù theå duøng caét gang xaùm vaø gang reøn, goùc tröôùc cuûa caïnh vaùt thöôøng laáy o γv = 0 ÷ -5 , chieàu roäng f = (1÷ 2) a, (a laø chieàu daøy caét). 2 - Maët tröôùc cong coù caïnh vaùt aâm (hình 2.37b): Duøng caét theùp coù σb ≤ 800 N/nm vôùi t= 1÷5nm, s = 0,3mm/voøng, maët tröôùc cong phoi deã cuoán vaø deã gaõy. 2 - Maët truôùc phaúng coù goùc tröôùc aâm keùp (hình 2.37c): Duøng caét theùp coù σb>800 N/nm khi löôïng dö khoâng ñeàu vaø phoâi cöùng vöõng. 2 - Maët truôùc phaúng coù goùc tröôùc aâm ñôn (hình 2.37d): Duøng caét theùp coù σb> 800 N/nm vaø toác ñoä caét cao, nhöng ñoä cöùng vöõng cuûa heä thoáng gia coâng phaûi toát. Ñeå tieát kieäm ñaù maøi vaø giaûm thôøi gian maøi caùc dao tieän coù löôõi caét baèng hôïp kim cöùng thöôøng taïo theâm goùc sau α’ñeå thoaùt ñaù khi maøi. b) Choïn caùc goùc ñoä dao hôïp lyù - Choïn goùc tröôùc Goùc tröôùc γ taêng thì bieán daïng vaø ma saùt giaûm, song neáu γ taêng nhieàu quaù thì β giaûm laøm cho dao yeáu, tuoåi beàn cuûa dao giaûm. Goùc tröôùc choïn döïa vaøo moät yeáu toá sau: + Vaät lieäu gia coâng: Vaät lieäu caøng deûo thì choïn γ caøng lôùn, ñeå giaûm bieán daïng do ñoù giaûm löïc caét; vaät lieäu doøn ta nhaän ñöôïc phoi vuïn, taûi troïng taäp trung ôû muõi dao neân choïn goùc tröôùc nhoû ñeå laøm taêng tuoåi beàn dao. + Vaät lieäu laøm dao: Ñoái vôùi vaät lieäu laøm dao chòu uoán toát thì neân choïn goùc tröôùc coù trò soá lôùn ñeå giaûm ma saùt vaø bieán daïng khi caét. Ñoái vôùi vaät lieäu laøm dao doøn neân choïn γ nhoû (thöôøng γv < 0) ñeå traùnh löôõi dao bò vôõ khi caét. + Ñieàu kieän gia coâng: Khi gia coâng thoâ, choïn γ lôùn ñeå giaûm löïc Pz. Gia coâng tinh choïn γ nhoû ñeå coù theå taêng goùc sau α. - Choïn goùc sau α. -52-