Giáo trình Nguyên lý cắt - Học trình III: Phay-Chuốt-Cắt răng-Mài - Bài 2: Chuốt

Nội dung text: Giáo trình Nguyên lý cắt - Học trình III: Phay-Chuốt-Cắt răng-Mài - Bài 2: Chuốt

1. Bài 2 CHUỐT I. Đặc điểm và khả năng cơng nghệ của chuốt: Xét về các chuyển động trong quá trình cắt của chuốt thì tương tự như bào va xọc, tuy nhiên một số trường hợp chuyển động chạy dao là chuyển động quay trịn và được thực hiện đồng thời với chuyển động chính. Điều khác biệt nhất của chuốt so với bào và xọc là kết cấu của dao chuốt. Dao chuốt cĩ rất nhiều lưỡi cắt. Trên một dao cĩ thể cĩ một số lưỡi cắt gia cơng thơ và phần lưỡi cắt để thực hiện gia cơng tinh và sửa đúng. Chuốt cĩ thể gia cơng mặt phẳng ngồi các lổ trịn các lỗ cĩ rãnh thẳng hoặc rãnh xoắn, lỗ then, lỗ then hoa và các dạng lỗ định hình khác Ưu điểm của phương pháp chuốt là : Độ chính xác cĩ thể đạt cấp 7, độ bĩng bề mặt đạt Ra = 0.6 – 0.8m, chất lượng bề mặt gia cơng tốt vì vận tốc cắt nhỏ, biến dạng dẽo khơng lớn. Năng suất cao vì số lưỡi cắt nhiều Một lần cắt cĩ thể vừa là gia cơng thơ vừa là gia cơng tinh Cĩ thể gia cơng được nhiều dạng lỗ khàc nhau Cĩ thể gia cơng được các lỗ cĩ đường kính đến 320mm, then hoa cĩ đường kính đến 420mm, chiều rộng của rãnh đến 100mm, chiều đài của lỗ đến 10 000mm Nhược điểm của dao chuốt: Dao chuốt khĩ chế tạo, đắt tiền Chỉ gia cơng được các lỗ thơng suốt, thẳng và cĩ đường kính khơng thay đổi Địi hỏi máy phải cĩ cơng suất lớn vì lực chuốt lớn Chuốt khơng sửa được các sai lệch về vị trí tương quan Khi chuốt các lỗ cĩ chiều dầy thành lỗ khơng đồng đều thì lỗ dễ bị biến dạng. Các dạng lỗ có thể chuốt
2. II.Kết cấu của dao chuốt : L 1 L 2 L 3 L 4 L 5  Ở đây ta lấy dao chuốt lỗ để nghiên cứu cấu tạo của dao. Dao chuốt gồm 7 phần: đầu dao, cổ dao l2 , cơn chuyển tiếp l3, định hướng phía trước l4, phần cắt l5, phần sửa đúng l6, phần định hướng phía sau l7. Phần đẩu dao l1 dùng để kẹp dao và truyền lực. Phần cổ dao l2 và cơn chuyể tiếp l3. Phần l4: định hướng phía trước dùng định tâm chi tiết trước khi cắt đồng thời để bảo vệ dao khỏi bị quá tải do lượng dư ban đầu lớn. Phần l5 là phần cắt. Làm nhiệm vụ cắt hết lượng dư. Các răng cắt ở phần này cĩ đường kính tăng dần giữa các răng cắt, một lượng là 2SZ . SZ gọi là lượng nâng của răng dao chuốt. Trên răng cắt cĩ các rãnh chia phoi ( rãnh chia chia phoi ở răng sau và răng trước bố trí xen kẽ nhau) để chia phoi thành những đoạn nhỏ, do đĩ giảm biến dạng và lực cắt. Phần l6 là phần sửa đúng. Nĩ cĩ tấc dụng sửa đúng kích thước lỗ và tăng độ bĩng bề mặt. Trên đĩ cĩ khoảng 18 răng, kích thước đường kính các răng sửa đúng đều bằng nhau và bằng kích thước lỗ muốn gia cơng. Trên rằn sửa đúng khơng cĩ rãnh chia phơi. Phần l7 phần định hướng sau, làm nhiện vụ định hướng chi tiết khi răng cuối cùng cuả dao chưa ra khỏi mặt lỗ. Mục đích là trành hư hỏng, bề mặt lỗ và gãy rãnh dao do chia tiết bị lệch. Trên tồn bộ dao chuối, phần cắt và phần sửa đúng là quan trọng nhất. Độ chính xác và độ bĩng của lỗ gia cơng chủ yếu là do kết cấu và hình dáng hình học của răng dao quyết định.
3. III- Sơ đồ cắt khi chuốt: tuỳ theo hình dáng, độ chính xác và kích thước chi tiết gia cơng cũng như trạng thái bề mặt của phơi mà người ta dùng các sơ đồ cắt khác nhau. sơ đồ cắt cĩ ảnh hưởng lớn đến sự phân bố tải trọng trên mặt răng cắt, tuổi bền của dao và kết cấu dao. Hiện nay dùng 3 sơ đồ cắt cơ bản sau: - Chuốt theo lớp (hình a) - Chuốt ăn dần (hình b) - Chuốt theo mảnh (hình c) b b b2 b3 a a a a b c 1. Chuốt theo lớp: Lớp kim loại được cắt ra cĩ prơfin đồng dạng với prồin của chi tiết gia cơng. Prơfin răng dao giống prơfin cuối cùng của bề mặt được cắt. Ví dụ: (hình a) chuối lỗ vuơng. Răng dao là hình vuơng. Chuốt theo cách này ta thấy chiều dầy cắt a rất mỏng, chiều rộng cắt b lại lớn, cắt như vậy độ bĩng và độ chính xác cao. Nhưng lực cắt cĩ thể quá lớn, vượt quá giới hạn bề của dao và lực kéo của máy và chế tạo dao phức tạp. 2-Chuốt ăn dần: Prơfin của lớp cắt và lưỡi cắt khơng giống prơfin của bề mặt gia cơng. Ví dụ: (hình b) Khi chuốt lỗ vuơng thì chu vi của lưỡi cắt là trịn và khi chuốt bề mặt định hình thì lưỡi cắt là thẳng. Răng cuối cùng của răng dao cĩ hình dáng của bề mặt gia cơng. Độ bĩng và độ chính xác của các bề mặt gia cơng với sơ đồ chuốt này thấp hơn ở chuốt lớp vì bề mặt gia cơng ở chỗ chuyển tiếp từ lớp cắt nọ sang lớp cắt kia cĩ những vết cắt cĩ các răng riêng biệt tạo ra. Tuy vậy chúng cĩ ưu điểm là chế tạo đơn giản.
4. 3- Chuốt theo mảnh: b a c Cũng như chuốt ăn dần prơfin khi dao chuốt theo mảnh khơng giống của các chi tiết. Mỗi lớp kim loại cĩ chiều dày cắt là a, rộng là b được cắt bởi một nhĩm răng (cĩ từ 2-3 răng). Do đĩ cịn gọi là sơ đồ cắt theo nhĩm. Trong cùng một nhĩm cĩ các răng cĩ chiều cao bằng nhau (sz=0 ). Ví dụ: (hình c) Một nhĩm cĩ ba răng. Răng thứ nhất cắt lớp kim loại cĩ chiều dày cắt a, chiều rộng 2b1, răng thứ hai cắt lớp kim loại cĩ chiều dày cắt a chiều rộng cắt b2, răng thứ ba cắt lớp kim loại dày là a, chiều rộng cắt 2b3. Để tạo hình dáng chi tiết phải cĩ nhiều nhĩm răng cắt như vậy. Ưu điểm của nhĩm cắt này là chiều rộng cắt mỗi răng nhỏ đi do đĩ cĩ thể tăng chiều dày cắt a. nếu tăng a, biến dạng đơn vị của lớp kim loại cắt giảm do đĩ tác dụng lên răng dao giảm. Tuy vậy, vì a lớn nên răng dao dễ bị mịn mặt trước. Phương pháp này thường dùng khi gia cơng những chi tiết cĩ lượng dư lớn, chi tiết cĩ vỏ cứng (phơi đúc, rèn) và những chi tiết cĩ thanh mỏng độ cứng vững kém. Nhược điểm: chế tạo dao phức tạp. IV- Thơng số hình học của dao chuốt: 1- Gĩc trước  : Đo trong mặt phẳng thẳng gĩc với lưỡi cắt. Trị số gĩc cắt  chịn theo vật liệu gia cơng, chiều dày lớp chuốt, độ bĩng và độ chính xác của bề mặt gia cơng. Thường lấy =00180 . Gĩc trước ảnh hưởng lớn đến đến lực cắt và độ bĩng bề mặt gia cơng trong khi đĩ ảnh hưởng đến độ mịn, tuổi bền của dao rất ít.
5. Thực nghiệm cho thấy rằng, nếu tăng gĩc trước 100120 thì độ bĩng tăng rất 0 nhanh (với az<0.03mm). nếu  tăng quá 12 thì ảnh hưởng của nĩ đến độ bĩng kjhơng đáng kể. Răng dao chuốt dù mài thật cẩn thận thì lưỡi cắt của nĩ vẫn cĩ bán kính cong rất nhỏ =0.0080.01mm. Nếu az<0.01mm thì lớp cắt bị nén chứ khơng tạo ra phoi được. Ta thấy ở đây vai trị gĩc trước  mất tác dụng đối với quá trình cắt. Do biến dạng của kim loại tăng khi cắt với sZ quá nhỏ làm giảm độ nĩng và độ chính xác gia cơng. Vì vậy khơng nên chọn sZ <0.02mm. Để dễ dàng chế tạo người ta thường làm  phần cắt và phần sửa đúng như sau :=50200 tuỳ thuộc vào tính chất của vật liệu gia cơng. Nhưng trong thực tế dao chuốt chỉ được mài sắc lại theo mặt trước. Do đĩ đối với răng sửa đúng khơng làm nhiện vụ cắt lượng dư thường làm =00 50 để đường kính của dao lâu bị giảm khi mài lại cịn răng cắt thì  lớn hơn. 2 Gĩc sau : Gĩc sau ảnh hưởng lớn đến tuổi bền và kích thước cuả dao chuốt. Vì vậy chiều dày lớp cắt khi chuốt rất nhỏ(0,020,2)mm do đĩ dao mịn chủ yếu ở mặt sau. Đáng lẽ phải chọn lớn, nhưng như vậy thì đường kính dao chuốt giảm đi rất nhanh sau mỗi lần mại lại. Cho nên ở răng dao chuốt gĩc sau thường nhỏ. + Đối với răng cắt: =2 3030’ + Đối với răng sửa đúng: =1020 + Dao chuốt ngồi : =50100 vì nĩ cĩ thể điều chỉnh kính thước gia Chi tiết P Sz Răng dao  cơng. 3- Cạnh viền f:
6. để tăng tuổi thọ của dao chuốt , trên răng sửa đúng người ta làm cạnh viền f<0.2mm, trên răng cắt f<0.05mm. phần cạnh viền mài bĩng đến 10 để giảm ma sát với bề mặt gia cơng. 4-Các yếu tố cắt: a-Chiều dày cắt a: chiều dày cắt khi chuốt bằng lượng nâng mỗi răng(a=sZ) như trên đã trình bày, chiều dày cắt a do mỗi răng cắt a khơng được nhỏ hơn 0.02mm. vì a càng nhỏ biến dạng kim loại càng tăng, đưa đến lực cắt đơ vị tăng, độ bĩng giảm. Ngược lại a quá lớn làm phoi khĩ cuốn trịn và chứa đầy rãnh, dễ làm gãy dao dẫn đến làm giảm độ bĩng gia cơng. A =0.02-0.03mm. tuỳ theo vật liệu gia cơng. Vật liệu dẻo kém bền chon a lớn và ngược lại. b- Chiều rộng b: Chiều dài lưỡi cắt tham gia cắt. Dao chuốt lỗ trịn b=.D Dao chuốt rãnh then b = B . B chiều rộng cắt . Dao chuốt lỗ then hoa b = n.B n số rãnh then . Để giảm biến dạng phơi, trên các răng làm rãnh chia phoi để phân phoi thành từng đoạn, lúc đĩ chiếu rộng cắt phải trừ đi một lượng bằng chiều rộng của rãnh chia phoi. c - Diện tích cắt: Diện tích cắt do mỗi răng cắt ra f = a.b mm2 Tổng diện tích cắt do số răng đồng thời tham gia cắt gọt trong lỗ là F= f.z mm2 Trong đĩ : z là số răng đồng thời tham gia cắt z = L/t L chiều dài mặt được chuốt T bước răng dao chuốt (t = s) Do đĩ diện tích thay đổi từ Fmin đến Fmax gây rung động trong quá trình cắt. Để tránh hượng tượng này, người ta làm dao chuốt cĩ bước khơng đều nhau, như vậy khi cắt dao khơng bị va đập lưỡi cắt vào bề mặt gia cơng theo chu kỳ. Cũng cĩ thể dùng dao chuốt răng nghiêng một gĩc  = 10 – 300 để giảm rung động. Chú ý rằng giữa răng cắt và răng sửa đúng cần cĩ răng cắt tinh để đảm bảo chất lượng bề mặt gia cơng cũng như đảm bảo sự giảm dần tải trọng trên lưõi cắt của dao chuốt, vì thế chiều dày cắt giảm dần từ răng cắt thơ đến răng cắt tinh và cuối cùng đến răng sửa đúng. Số răng cắt đựoc xác định bởi giá trị của lượng dư gia cơng và lưọng nâng mỗi răng az . số răng cắt tinh lấy từ 2 đến 5 răng. Số răng sửa đúng lấy từ 4 đến 8 răng và tuỳ rthuộc vào độ chính xác gia cơng, độ chính xác càng cao thì số răng sửa đúng càng nhiều. Số răng đồng thời tham gia cắt thường
7. lấy từ 4 đến 5 răng khơng vượt quá 8 răng. Vì số răng đồng thời tahm gia cắt quá lớn => diện tích cắt lớn máy khơng đủ cơng suất, đồng thời vật liệu chế tạo dụng cụ khơng đủ bền khi chị lực cắt quá lớn. Bước răng t của dao chuốt cĩ thể xác định theo cơng thức thực nghiệm (trình bày sau). V. Lực cắt khi chuốt : Các thành phần lực cắt khi chuốt gồm : Lực chiều trục Pz hướng ngược với phương chạy dao Lực Py hướng vuơng gĩc với bề mặt gia cơng hay hướng vào tâm. Px hướng vuơng gĩc với Py và Pz. Đối với dao chuốt răng thẳng thì Px = 0 , khi cho\uốt các bề mặt lỗ trịn, lỗ vuơng, then hoa, thì Py triệt tiêu nhau. Lực chuốt Pz được tính Pz = p.b.a.zmax. Trong đĩ p là lực cắt đơn vị (N/mm2) b là chiều rộng cắt a là chiều dày cắt. z số răng đồng thời tham gia cắt lớn nhất. Cũng cĩ thể xác định lực cắt khi chuốt theo cơng thức sau: +Chuốt lỗ trụ: yp Pz Cp .Zmax .SZ .D.KP Px Pz Py +Chuốt rãnh then và then hoa: yp Pz Cp.Zmax .SZ .D.b.n.KP
8. Trong cơng thức trên : Cp – hằng số phụ thuộc vật liệu gia cơng Sz – lượng nâng của răng (mm) B – chiều rộng rảnh then (mm) N – số then Z – số răng đồng thời tham gia cắt lớn nhất K – hệ số hiệu chỉnh kể đến ảnh hưởng của gĩc trước, độ mịn mặt sau của răng, dung dịch trơn nguội các số mũ tra trong sổ tay chế độ cắt khi gia cơng cơ. VI. Sự mài mịn, tuổi bền và tốc độ cắt khi chuốt: 1. Sự mài mịn: 2 Khi chuốt thép b 800N/mm va 2gang cĩ HB 180 với a 0 , thì mịn chủ yếu ở mặt sau, khi chuốt thép cĩ độ bền cao và gang cứng với a = 0,05 – 0,1 lại thấy mịn đều trên mặt trước suốt cả chiều dài lưỡi cắt chính. Đối với tất cả các loại các vật liệu cắt với chiều dày cắt a>0,1 mm thì xảy ra mịn cả mặt trước và mặt sau. Nĩi chung, ở dao chuốt mịn theo mặt sau là quan trọng hơn cả vì nĩ ảnh hưởng lớn đến tuổi bền dao lượng dư cho mỗi lần mài lại ( ảnh hưởng đến tuổi thọ của dao) Độ mịn theo mặt sau chủ yếu phụ thuộc vào chiều dày cắt, gĩc sau , tính cơ lý của vật liệu gia cơng và vật liệu làm dao: 0,5 hs = C1 . 0,33 hs = C2 . Dao chuốt mịn thì độ bĩng và độ chính xác bề mặt chi tiết giảm, lực cắt tăng. Đối với dao chuốt gia cơng bề mặt thơng thường thì: hs = 0,15 – 0,2mm Dao chuốt cắt theo mảnh : hs = 0,33 2. Tuổi bền và tốc độ cắt: Dao chuốt là dụng cụ cắt chuuyên dùng khĩ cế tạo, đắt tiền, thường chỉ dùng ở các xí nghiệp chế tạo máy lớn. Do đĩ việc xác định tuổi bền hợp lý của dao chuốt cĩ ảnh hưởng lớn đến năng suất gia cơng, độ chính xác và tuổi thọ của dao. Tuổi bền được chọn phụ thuột vào vật liệu gia cơng, vật liệu dao, độ chính xác gia cơng, thường người ta định tuổi bền dao chuốt : T = 120 – 480 phút Tốc độ cắt khi chuốt được tính :L C V V m/ph m Yv T .SZ Trong đĩ: Cv – hằng số phụ thuộc vật liệu gia cơng.
9. T – tuổi bền dao chuốt (phút) Sz – lượng nâng mỗi răng hay chiều dày cắt YV – số mũ nĩi lên mức độ ảnh hưởng của tuổi bền, chiều dai cắt với tốc độ cắt. Vì trong quá trình cắt, sát lớn, tưới dung dịch trơn nguội khĩ khăn, nên nhiệt sinh ra lớn. Vì vậy chọn vận tốc chuốt thường nhỏ. Dao chuốt làm bằng thép giĩ, thép hợp kim dụng cụ như P18, P9, XBT thì nên chọn tốc độ chuốt là 2 – 12m/phút. Do đĩ việc chọn tốc độ thấp chủ yếu là theo chất lượng bề mặt gia cơng yêu cầu chú khơng phải theo độ bền dao . Cơng suất cắt khi chuốt: P N Z C 60.103 Thời gian máy khi chuốt: L.K T 0 103.V L – chiều dài hành trình chuốt V – tốc độ cắt khi chuốt K – hệ số tính đến hành trình chạy khơng của máy K = 1,2 – 1,5 L = l1 + l2 + l3 + l1 – chiều dài lỗ chuốt l2 – chiều dài phần răng cắt l3 – chiều dài phần răng sửa đúng – chiều dài thốt dao 2 – 3 mm