Giáo trình Nguyên lý cắt (Nghề: Cắt gọt kim loại - Cao đẳng): Phần 1 - Trường CĐ nghề Việt Nam - Hàn Quốc thành phố Hà Nội

(NB) Giáo trình Nguyên lý cắt với mục tiêu giúp người học có thể xác định được hình dáng hình học của các loại dao cũng như các góc cơ bản của các loại dao; Giải thích được các hiện tượng vật lý xảy ra trong quá trình cắt như: biến dạng, lực, nhiệt, ma sát; Trình bày được các yếu tố ảnh hưởng đến các hiện tượng vật lý xảy ra; Trình bày được các phương pháp gia công khác nhau; Chọn được thông số cắt bằng cả hai phương pháp tính toán và tra bảng. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung giáo trình phần 1 dưới đây.

ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ HÀ NỘI TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ VIỆT NAM - HÀN QUỐC THÀNH PHỐ HÀ NỘI TRẦN THỊ THƯ (Chủ biên) VŨ ĐĂNG KHOA – NGUYỄN VĂN CHÍN GIÁO TRÌNH NGUN LÝ CẮT Nghề: Cắt gọt kim loại Trình độ: Cao đẳng (Lưu hành nội bộ) Hà Nội - Năm 2018 LỜI GIỚI THIỆU Trong chiến lược phát triển đào tạo nguồn nhân lực chất lượng cao phục vụ cho nghiệp công nghiệp hóa đại hóa đất nước Đào tạo nguồn nhân lực phục vụ cho cơng nghiệp hóa lĩnh vực khí – Nghề cắt gọt kim loại nghề đào tạo nguồn nhân lực tham gia chế tạo chi tiết máy móc địi hỏi sinh viên học trường cần trang bị kiến thức, kỹ cần thiết để làm chủ công nghệ sau trường tiếp cận điều kiện sản xuất doanh nghiệp ngồi nước Khoa Cơ khí trường Cao đẳng nghề Việt Nam – hàn quốc thành Phố Hà Nội biên soạn giáo trình mơn học Ngun lý cắt Nội dung môn học đề cập đến vấn đề quan trọng q trình gia cơng tạo hình chi tiết phương pháp gia cơng gia công cắt gọt, đặc biệt trường hợp cần có chi tiết với độ xác cao độ nhám bề mặt thấp Để phương pháp gia công đạt suất cao, giá thành hạ chất lượng đạt yêu cầu cần phải biết quy luật trình cắt gọt, sở điều khiển tượng xảy vùng cắt lựa chọn thông số công nghệ tối ưu Mặc dù cố gắng trình biên soạn, song khơng tránh khỏi sai sót Chúng tơi mong nhận đóng góp ý kiến bạn đồng nghiệp để giáo trình hồn thiện Địa đóng góp khoa Cơ khí, Trường Cao Đẳng Nghề Việt Nam – Hàn Quốc, Đường Uy Nỗ – Đông Anh – Hà Nội Hà Nội, ngày tháng năm 2018 Nhóm biên soạn MỤC LỤC TRANG LỜI GIỚI THIỆU MỤC LỤC Chương 1: Vật liệu làm dao 1.1 Yêu cầu 1.2 Các loại vật liệu phạm vi ứng dụng Câu hỏi ôn tập 17 Chương 2: Khái niệm tiện dao tiện 18 2.1 Khái niệm 18 2.2 Hình dáng kết cấu dao tiện 19 2.3 Sự thay đổi góc dao làm việc 24 2.4 Các loại dao tiện 29 Câu hỏi ôn tập 30 Chương 3: Quá trình cắt kim loại 31 3.1 Sự hình thành phoi loại phoi 31 3.2 Biến dạng kim loại trình cắt 33 3.3 Các biểu biến dạng 34 3.4 Các tượng xảy trình cắt 37 3.5 Sự tưới nguôi 40 Chương 4: Lực cắt tiện 41 4.1 Phân tích tổng hợp lực 41 4.2 Tác dụng lực lên dao, máy, vật 44 4.3 Các nhân tố ảnh hưởng đến lực 45 Câu hỏi ôn tập 47 Chương 5: Nhiệt cắt mài mòn 48 5.1 Nhiệt cắt 48 5.2 Sự mài mòn 49 Câu hỏi ôn tập 52 Chương 6: Tiện 53 6.1 Tính chất tiện 53 6.2 Khả công nghệ tiện 54 6.3 Gá đặt chi tiết tiện 55 6.4 Lực cắt tiện 56 Câu hỏi ôn tập 58 Chương 7: Bào xọc 59 7.1 Công dụng đặc điểm 59 7.2 Cấu tạo dao bào dao xọc 60 7.3 Yếu tố cắt bào xọc 61 7.4 Lựa chọn chế độ cắt 62 Câu hỏi ôn tập 64 Chương 8: Khoan, khoét, doa 65 8.1 Khoan 66 8.2 Khoét 74 8.3 Doa 78 Câu hỏi ôn tập 82 Chương 9: Phay 83 9.1 Các loại dao phay công dụng 83 9.2 Cấu tạo dao phay mặt trụ dao phay mặt đầu 85 9.3 Yếu tố cắt phay 86 9.4 Lực cắt phay 90 9.5 Phay thuận phay nghịch 93 9.6 Đường lối chọn chế độ cắt phay bảng số 94 Câu hỏi ôn tập 95 Chương 10: Chuốt 96 10.1 Khái niệm, công dụng 96 10.2 Cấu tạo dao chuốt 97 10.3 Các yếu tố cắt 99 Câu hỏi ôn tập 100 Chương 11: Cắt bánh 101 11.1 Khái niệm chung bánh răng: 101 11.2 Yêu cầu chung bánh 101 11.3 Các phương pháp đặc điểm cuả trình gia công 102 11.4 Cắt dao phay đĩa môđun 104 11.5 Gia công bánh dao phay lăn 106 11.6 Cắt dao xọc 109 11.7 Cà 112 11.8 Mài vê đầu 113 Câu hỏi ôn tập 114 Chương 12: Cắt ren 115 12.1 Các phương pháp gia công ren 115 12.2 Ta rô bàn ren 122 Câu hỏi ôn tập 124 Chương 13: Mài 125 13.1 Đặc điểm phương thức phương pháp mài 125 13.2 Các phương pháp mài 126 13.3 Đá mài 131 13.4 Cấu tạo đá mài 132 13.5 Chọn chế độ cắt 136 Câu hỏi ôn tập 136 TÀI LIỆU THAM KHẢO 137 NGUYÊN LÝ CẮT Tên môn học: Nguyên lý cắt Mã môn học: MH 17 Thời gian môn học: 45 giờ; (Lý thuyết: 34 giờ; BT: KT: giờ) 1.Vị trí, tính chất, ý nghĩa vai trị mơn học: Vị trí: - Mơn học Nguyên lý cắt cần bố trí sau sinh viên học xong môn học MH07, MH08, MH09, MH10, MH11, MH14, MH15 Tính chất: - Là mơ đun chuyên môn nghề thuộc môn học, mô đun đào tạo nghề; - Là môn học giúp cho sinh viên có kiến thức để lựa chọn máy, chế độ cắt, dụng cụ cắt thiết kế quy trình cơng nghệ gia cơng Ý nghĩa vai trị: - Mơn học Nguyên lý cắt chương trình Cắt gọt kim loại có ý nghĩa vai trị quan trọng Người học trang bị kiến thức cắt gọt kim loại, loại dụng cụ cắt cách chọn chế độ cắt cho công việc gia công cụ thể, đảm bảo suất chất lượng gia công Mục tiêu môn học: - Xác định hình dáng hình học loại dao góc loại dao; - Giải thích tượng vật lý xảy trình cắt như: biến dạng, lực, nhiệt, ma sát - Trình bày yếu tố ảnh hưởng đến tượng vật lý xảy ra; - Trình bày phương pháp gia công khác nhau; - Chọn thông số cắt hai phương pháp tính tốn tra bảng; - Đọc vẽ dao; - Chọn vật liệu làm dao, chọn góc độ dao, mài dao phương pháp an tồn… - Chọn thơng số hình học dao phù hợp ngun cơng cụ thể; - Tích cực học tập, tìm hiểu thêm q trình thực tập xưởng; - Rèn luyện tính kỷ luật, kiên trì, cẩn thận, nghiêm túc, chủ động tích cực sáng tạo học tập 3.Nội dung môn học: Số TT Tên chương, mục Chương 1: Vật liệu làm dao Vật liệu làm thân dao Vật liệu làm phần cắt II Chương 2: Khái niệm tiện dao tiện Khái niệm Hình dáng kết cấu dao tiện Sự thay đổi góc dao làm việc Các loại dao tiện III Chương 3: Quá trình cắt kim loại Sự hình thành phoi loại phoi Biến dạng kim loại trình cắt Các biểu biến dạng Các tượng xảy q trình cắt Sự tưới ngi Chương 4: Lực cắt tiện IV Phân tích tổng hợp lực Tác dụng lực lên dao, máy, vật Các nhân tố ảnh hưởng đến lực Cơng thức tính lực thực hành tính lực V Chương 5: Nhiệt cắt mòn dao Nhiệt cắt Sự mài mòn VI Chương 6: Chọn chế độ cắt tiện Trình tự chọn chế độ cắt Tính chế độ cắt Chọn chế độ cắt bảng số VII Chương 7: Bào xọc Công dụng đặc điểm Cấu tạo dao bào dao xọc Yếu tố cắt bào xọc Lựa chọn chế độ cắt I Thời gian Tổng Lý Bài Kiểm số thuyết tập tra* 2 0 0.5 0,5 0 1.5 1,5 0 1 0 1.0 1.0 0 0.5 0.5 0 1,5 0,5 5 0 1Thời gian: 0giờ 1 0 1 0 1 0 1 0 0.5 0.5 Thời gian: 0.5 1Thời gian: 0giờ 1Thời gian: 0giờ 1.5 0.5 1 0 1 1 1Thời gian: 0giờ 1,5 1,5 Thời gian: 1giờ 1,5 0,5 0.5 0.5 Thời gian: 0giờ 1Thời gian: 0giờ 1Thời gian: 0giờ 1.5 0.5 VIII Chương 8: Khoan, khoét , doa Công dụng đặc điểm Khoan Khoét Doa IX Chương 9: Phay Các loại dao phay công dụng Cấu tạo dao phay mặt trụ dao phay mặt đầu Yếu tố cắt phay Lực cắt phay Đường lối chọn chế độ cắt phay bảng số Ví dụ chọn chế độ cắt X Chương 10: Chuốt Khái niệm Cấu tạo dao chuôt Yếu tố cắt chuốt Chọn chế độ cắt chuốt XI Chương 11: Cắt bánh Các phương pháp cắt Cấu tạo dao phay lăn xọc Các yếu tố cắt lăn xọc Lựa chọn chế độ cắt phay lăn xọc Chương 12: Cắt ren XII Các phương pháp gia công ren Tiện ren Tarô bàn ren Chương 13: Mài XIII Đặc điểm phương thức phương pháp mài Các loại đá mài ứng dụng Cấu tạo đá mài ứng dụng Yếu tố cắt Chọn chế độ cắt X Chương 10: Chuốt Khái niệm Cấu tạo dao chuôt Yếu tố cắt chuốt Chọn chế độ cắt chuốt Cộng 0.5 2.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 1.5 0.5 0.5 0.5 0,5 0.5 0.5 0.5 0.5 45 0.5 0 1.5 0.5 0 0.5 0 0.5 0 0 0.5 0 0.5 0 0.5 0 0 0.5 0 0.5 0 0.5 0 0.5 0 0.5 0 0 0.5 0 0 1 0.5 0 0.5 1 0 0 0.5 0 0,5 0 0 0.5 Thời gian:0.5 0 0,5 0 0 0.5 0 0.5 0 0.5 0 0.5 0 34 Chương 1: Vật liệu làm dao Mục tiêu - Trình bày tính năng, cơng dụng loại vật liệu làm dao - Chọn vật liệu làm dao phù hợp điều kiện gia công (phần thân dao lưỡi cắt) - Rèn luyện tính kỷ luật, kiên trì, cẩn thận, nghiêm túc, chủ động tích cực sáng tạo học tập Nội dung 1.1 Yêu cầu Vật liệu làm dao phải đảm bảo yêu cầu sau: - Có độ cứng cao (cao độ cứng vật liệu gia công) Thường vật liệu gia cơng khí thép, gang… có độ cứng cao, để cắt được, vật liệu làm dao phải có độ cứng cao (50 ÷ 60 HRC) - Có tính bền học: Dụng cụ cắt thường phải làm việc điều kiện khắc nghiệt: tải trọng lớn không ổn định, nhiệt độ cao, ma sát lớn, rung động… dễ làm lưỡi cắt dụng cụ cắt sứt mẻ Do vật liệu làm dao cần phải có độ bền học (sức bền uốn, kéo, nén, va đập) cao tốt - Có tính chịu nhiệt cao: Ở vùng cắt, nơi tiếp xúc dụng cụ cắt chi tiết gia công, kim loại biến dạng, ma sát nên nhiệt độ cao (700 ÷ 800 0C), có đến hàng ngàn 0C Ở nhiệt độ này, vật liệu làm dụng cụ cắt bị thay đổi cấu trúc chuyển biến pha làm cho tính cắt giảm xuống Vì vật liệu dụng cụ cắt cần có tính chịu nhiệt cao, nghĩa giữ tính chất ổn định nhiệt độ cao thời gian dài - Có tính chịu mài mịn: Làm việc điều kiện nhiệt độ cao, ma sát lớn, mịn dao điều thường xảy Thông thường vật liệu cứng tính chống mài mịn cao Tuy nhiên điều kiện nhiệt độ cao cắt tượng mài mịn học khơng cịn chủ yếu nữa, mà mài mòn chủ yếu tượng chảy dính (bám dính vật liệu làm dao vật liệu gia công) Ngoài việc giảm độ cứng phần cắt nhiệt độ cao khiến cho lúc tượng mịn xảy khốc liệt Vì vật liệu làm dao cần có tính chịu mài mịn cao - Có tính cơng nghệ kinh tế: Vật liệu làm dao cần có tính dễ cơng nghệ (dễ rèn, cán, dễ tạo hình cắt gọt, có tính thấm cao, dễ nhiệt luyện) 1.2 Các loại vật liệu phạm vi ứng dụng Để làm phần cắt dụng cụ, người ta dùng loại dụng cụ khác tuỳ thuộc váo tính lý vật liệu cần gia công diều kiện sản xuất cụ thể Dưới giới thiệu làm phần cắt dụng cụ theo phát triển hoàn thiện khả làm việc chúng Nhiệt độ giới hạn Độ cứng Năm Vật liệu dụng cụ Ve,m/ph đặt tính cắt C HRC 1894 Thép Cacbon dụng 200-300 60 cụ 1900 Thép hợp kim 300-500 60 dụng cụ 1900 Thép gió 12 1908 Thép cải tiến 15-20 500-600 1913 Thép gió(tăng Co 20-30 600-650 60-64 WC) 1931 Hợp kim cứng 200 1000-1200 91 Cácbitvonfram 1934 Hợp kim cứngWC 300 1000-1200 91-92 TiC 1955 Kim cương nhân 800 100.000HV tạo 1957 Gốm 300-500 1500 92-94 1965 Nitrit Bo 100-200 1600 8.000HV 1970 Hợp kim cứng phủ 300 1000 18.000HV (TiC) 1.2.1 Thép Cacbon dụng cụ: Để đạt độ cứng, tính chịu nhiệt chịu mài mòn, lượng C thép Cacbon dụng cụ 0,7% (thường từ 0,7 - 1,3%)và lượng P, S thấp (P < 0,035%, S < 0,025%) Độ cứng sau ram đạt HRC = 60 - 62 - Sau ủ độ cứng đạt đượckhoảng HB = 107-217 nên dễ gia công cắt gia công áp lực - Độ thấm nên thường tơi nước dễ gây nứt vỡ dụng cụ có kích thước lớn - Tính chịu nóng kém, độ cứng giảm nhanh nhiệt độ đạt đến 200o – 300oC ứng với tốc độ cắt 4-5 m/ph - Khó mài dễ biến dạng nhiệt luyện dùng để chế tạo dụng cụ định hình, cần phải mài theo prôphin chế tạo E - Môđun đàn hồi vật liệu gia công (N/mm2); K - Hệ số phụ thuộc dạng liên kết ; [y] - độ võng cho phép chi tiết (mm) 4.2 Tác dụng lực lên dao, máy, vật 4.2.1 Tác dụng lực lên dao Pz gây uốn dao theo phương thẳng đứng, mn dao làm việc ta phải đảm bảo cho Trong đó: + L – chiều dai dao chịu uốn + Wx – mômen chống uốn, với thân dao hình chữ nhật Wx = HB2/6 Thân dao hình tròn Wx = πD3/32 (cm3) + Py – lực đẩy dao khỏi phôi gây nén lệch tâm dao nhỏ nên người ta thường bỏ qua + Pz – gây uốn dao theo phương ngang 4.2.2 Tác dụng lực lên vật gia cơng Hình 4.3: Lực tác dụng dao vào phôi Hợp lực Py, Pz tạo mômen xoắn vật uốn vật Q: gây sai số đường sinh làm cho chi tiết có hình tang trống loa kèn, sai số hình học chi tiết gia cơng, sai số phải đảm bảo: 44 4.3 Các nhân tố ảnh hưởng đến lực 4.3.1 Ảnh hưởng vật liệu gia công đến lực cắt Khi cắt phoi, kim loại bị biến dạng mạnh, lực cắt chịu ảnh hưởng lực ma sát phoi vật liệu gia công với mặt trước dao Tuy nhiên cần biết rằng, trình gia cơng kim loại vùng cắt bị nung nóng mạnh Điều có nghĩa tính chất kim loại khác xa tính chất trạng thái tĩnh (trạng thánh khơng gia cơng) Vì khơng thể có cơng thức tính xác để tính tốn ảnh hưởng tính chất vật liệu gia công độ bền kéo B, độ cứng HB số tình chất lý khác tới lực cắt PZ Trong thực tế để tính lực cắt PZ phụ thuộc vào B HB dùng cơng thức sau đây: PZ = cvB PZ = cv HB 4.3.2 Ảnh hưởng vật liệu dao đến lực cắt Ảnh hưởng tồn lực ma sát vật liệu gia công vật liệu dao Đối với nhóm dụng cụ cắt như: thép gió, hợp kim cứng vônphram – côban hệ số ma sát co rút phoi khơng khác nhau, lực cắt Pz không thay đổi Khi gia công dụng cụ hợp kim cứng vônphram – titan – côban, lực cắt Pz giảm nhẹ thành phần cacbit titan (TiC) tăng Để so sánh, lấy ví dụ sau: gia cơng dụng cụ thép gió, lực cắt P z = gia cơng hợp kim cứng nhóm BK: lực Pz = 1, cịn nhóm TK: lực Pz = 0,9 ÷ 0,95 Hình 4.4 Sơ đồ biểu thị phụ thuộc lực cắt vào tốc độ cắt Lực cắt đơn vị p phụ thuộc vào vật liệu dao theo mức độ khác Ta thấy, tốc độ cắt lực cắt đơn vị gia công dao thép 45 gió P18 lớn lực cắt đơn vị gia công dao hợp kim cứng T5K10 T48 4.3.3 Ảnh hưởng tốc độ cắt đến lực cắt Trước người ta cho tốc độ cắt không ảnh hưởng đến lực cắt Quan điểm giải thích thí nghiệm tiến hành phạm vi hẹp đổi tốc độ sử dụng lực kế có độ nhạnh cảm thấp Tuy nhiên sau người ta chứng minh phụ thuộc lực cắt Pz tốc độ phạm vi biến đổi rộng, để giải thích quan hệ phụ thuộc người ta làm thí nghiệm cắt thép 40X với tốc độ cắt biến đổi phạm vi lớn Trong vùng biến đổi tốc độ cắt, co rút phoi giảm lực cắt giảm ngược lại Tuy nhiên tượng không trùng lặp ngẫu nhiên mà tuân theo quy luật, vi tăng tốc độ cắt, lực cắt thay đổi hệ số có rút phoi Hệ số co rút phoi tăng chứng tỏ góc trượt 1 giảm diện tích bề mặt trượt tăng Trong trường hợp này, mức độ biến dạng kim loại, có nghĩa tăng ứng suất mà sảy tượng trượt làm cho lực cắt P z tăng Ngoài ra, lực cắt hệ số co rút phoi phụ thuộc vào hệ số ma sát lớp cắt biến dạng Đường cong phụ thuộc Pz = f(v) có chỗ lồi, chỗ lõm giải thích xuất lẹo dao mặt trước dụng cụ Điểm tiêu cực đường cong Pz = f(v) tương ứng với lẹo dao lớn nhất.Khi tốc độ cắt nhỏ, lẹo dao không xuất hiện, lực cắt nhỏ Trong vùng tốc độ cắt, nơi mà lẹo dao lớn nhất, lực cắt độ co rút phoi giảm, vi lẹo dao tăng góc trước  tăng Khi tốc độ cắt tiếp tục tăng, chiều cao lẹo dao góc trước  giảm, hệ số co rút phoi lực cắt tăng Khi tốc độ cắt tăng cao, nhiệt độ cắt tăng mạnh làm cho hệ số ma sát giảm, lực cắt Pz giảm 4.3.4 Ảnh hưởng dung dịch trơn nguội đến lực cắt Nhiều nghiên cứu cho thấy sử dụng dung dịch trơn nguội cho phép giảm lực cắt xuống 30% cắt băng tarô Mức độ thay đổi lực cắt không phụ thuộc vào dung dịch trơn nguội mà phụ thuộc vào vật liệu gia cơng, chiều dày cắt, góc dao tốc độ cắt Khi sử dụng dung dịch trơn nguội lực cắt phải giảm rõ nét vật liệu gia cơng có độ dẻo cao Điều giải thích sau: Trong trường hợp này, lực ma sát phoi dao tăng hiệu sử dụng dung dịch trơn nguội phải cao 46 Tuy nhiên, số nhà nghiên cứu lại khuyên không nên sử dụng dung dịch trơn nguội gia cơng với tốc độ cắt lớn Ví dụ gia công thép 10 với tốc độ cắt cao dùng dung dịch trơn nguội emynxi, lực cắt P z lớn chút so với trường hợp gia cơng khơng có dung dịch trơn nguội Mặc dù có lời khuyên trên, thực tế sử dung dung dịch trơn nguội trường hợp vẫn có ưu điểm có dung dịch trơn nguội, dụng cụ cắt làm việc êm hơn, tuổi bền chúng cao hơn, ngồi ra, độ xác độ bóng bề mặt cải thiện đáng kể Câu hỏi ơn tập 1) Trình bày cách phân tích lực (trường hợp tiện ngồi)? 2) Cách tính cơng suất cắt, lượng chạy dao theo sức bền thân dao, sức bền cấu máy? 3) Các nhân tố ảnh hưởng đến lực cắt? 4) Cơng thức tính tốn lực cắt giải thích thơng sớ kèm theo? 47 Chương 5: Nhiệt cắt mài mòn Mục tiêu - Giải thích nguồn gớc phân bớ nhiệt - Trình bày giai đoạn mịn dao, tiêu chuẩn mịn dao - Giải thích nhân tớ ảnh hưởng đến nhiệt - Rèn luyện tính kỷ luật, kiên trì, cẩn thận, nghiêm túc, chủ động tích cực sáng tạo học tập Nội dung 5.1 Nhiệt cắt 5.1.1 Nguồn gốc phát sinh phân bố nhiệt Hình 5.1: Các trường hợp phát sinh nhiệt Trong q trình cắt gọt kim loại có chuyển hóa cơng sang nhiệt cơng máy cung cấp để: + Gây biến dạng dẻo lớp cắt + Thắng lực ma sát mặt thoát mặt sát dao Đó nguồn gốc sinh nhiệt cắt 5.1.2 Các nhân tố ảnh hưởng đến nhiệt cắt - Vật gia công Chủ yếu ảnh hướng đến độ bền tính dẫn nhiệt kim loại Thơng thường kim loại dẫn nhiệt σB tăng, lực cản lớn dần đến Qtc tăng, Qd giảm - Chế độ cắt + Chiều sâu cắt t Khi t tăng dẫn đến Pz tăng Qtc tăng dẫn đến Qd tăng Nhưng t tăng làm cho rộng lớp cắt b tăng, kết hợp với lực cắt Fc tăng, làm cho nhiệt lượng thoát theo phoi (Qf) lớn dẫn đến Qd giảm Tổng hợp ta thấy t tăng Qd tăng + Bước tiến S 48 Khi S tăng lực dọc trục Px tăng dấn đến diện tích lớp cắt Fc tăng, làm cho nhiệt lượng thoát theo phoi (Qf) tăng Nhưng a tăng áp lực lên dao lớn, S tăng, Qd tăng vừa phải (nhiều tăng t) + Tốc độ cắt Khi tăng v: nhiệt lượng sinh biến dạng giảm Nhưng nhiệt cắt ma sát lớn nên v tăng dấn đến Qd tăng mực độ chậm tăng v 5.2 Sự mài mòn 5.2.1 Các giai đoạn mài mịn Trong suốt q trình cắt gọt mặt trước dao ln tiếp xúc có chuyển động tương mặt gia công chi tiết Sự tiếp xúc phần tử kim loại có đặc điểm đáng ý: - Sự tiếp xúc thực áp lực lớn - Quá trình diễn nhiệt độ cao - Hệ số ma sát vùng tiếp xúc có chuyển động lớn ( =0.4 – ) - Mỗi phần từ kim loại dao tiếp xúc với phần tử phoi hay chi tiết có lần khơng lập lại Từ lý thuyết mài mòn Summer Smiht Delepiereux khái quát thành nguyên nhân dẫn đến mài mòn dao sau: + Mài mịn q trình ma sát học gây nên Khi cắt bề mặt dao tiếp xúc chuyển động tương phoi chi tiết Dưới tác dụng tải trọng phần tử kim loại vùng tiếp xúc phát sinh mối liên kết kim loại Nếu mối liên hệ lớn độ bền thân kim loại tham gia tiếp xúc thân phần tử kim loại loại có độ bền nhỏ bị lơi + Mài mịn xuất liên tục khối lẹo dao: Khi cắt vùng tiếp xúc gần mũi dao hình thành nên khối lẹo dao có độ cứng cao độ cứng thân kim loại tham gia tiếp xúc Mặt khác sinh bị lôi liên tục dẫn đến tốc độ mài mòn bề mặt dao tăng lên + Mài mòn tượng khuếch tán vùng tiếp xúc: Vật lý chứng minh: Có hai kim loại ép vào ta đốt nóng vùng tiếp xúc xuất hiệu điện Các phần tử kim loại hai vật tiếp xúc khuếch tán vào Hiện tượng gọi tượng thẩm thấu + Sự xuất phát triển vết nứt tế vi dẫn đến gẫy vỡ dao 49 Lý thuyết mài mịn nói chung kết thí nghiệm mài mịn dao nói riêng chứng minh rằng: q trình mài mịn dao diễn ba giai đoạn Hình 5.2 Biểu đồ biểu thị giai đoạn mòn + Giai đoạn bắt đầu mài mịn O có tốc độ mài mịn lớn diễn thời gian ngắn, mài mòn chủ yếu giai đoạn sang học nhấp nhô để lại gia công + Giai đoạn mài mịn bình thường  có tốc độ mài mịn nhỏ diễn thời gian dài, giai đoạn tương tự giai đoạn làm việc bình thường chi tiết máy sau thời kỳ chạy rà + Giai đoạn mài mòn khốc liệt (sau ) với tốc độ lớn diễn thời gian ngắn liền sau dao bị cháy bị gãy vỡ khả cắt Điểm  gọi điểm mòn tới hạn Độ cứng mài mòn tương ứng với điểm  gọi độ mài mòn cho phép 5.2.2 Các dạng mài mịn độ mịn dao thích hợp - Mài mòn mặt sau - Mài mòn mặt trước - Mái mịn mũi dao - Mài mịn lưỡi cắt Thơng thường dạng mài mòn đồng thời xảy dao cắt Song với dao cho trước thời điểm khảo sát với điều kiện cắt cụ thể có dạng mài mịn đặc trưng Loại mài mòn đặc trưng thường phụ thuộc vào vật liệu gia công, vật liệu dao, phương pháp cắt tính chất cắt gọt 50 + Mũi dao bị mài mịn: Vị trí tiếp xúc dao chi tiết (theo phương t ) thay đổi dẫn đến thay đổi đường kính gia cơng, mặt khác bán kính mũi dao (R ) thay đổi dẫn đến thay đổi cắt + Mặt sau bị mài mịn (góc sau Oo) làm tăng tiếp xúc mặt sau dao mặt gia công chi tiết Sự tiếp xúc làm tăng đáng kể tải trọng lực nhiệt + Mặt trước dao bị mài mịn ( góc trước dao  âm ) làm tăng mức độ biến dạng cắt dẫn đến tăng tải trọng + Mài mòn lưỡi liềm: làm tăng góc trước  tăng lên phoi dễ thoát, ngược lại làm yếu dao () Độ lớn lưỡi liềm tăng đến mức dao khơng khả chịu lực cắt gây gãy dao + Cùn lưỡi cắt: Dao cùn hớt bớt lớp kim loại khỏi chi tiết mà trượt bề mặt gia công 5.2.3 Các tiêu đánh giá độ mịn dao thích hợp - Tiêu chuẩn vết sáng Khi mòn dao đến điểm B bề mặt gia công xuất vết trắng sáng gia công thép, vệt nâu gia cơng gang (do có trượt) Lúc ta mài dao, tiêu chuẩn đơn giản, thích hợp với dụng cụ cắt đơn giản Hình 5.3: Xác định mòn dao theo tiêu chuẩn - Tiêu chuẩn lực Khi dao mịn, lực Py tăng thơng qua dao truyền qua lực kế, đến giai đoạn III lực kế thay đổi đột ngột ta mài lại dao Tiêu chuẩn dễ xác định, xong thiết bị cồng kềnh, phức tạp 51 - Tiêu chuẩn độ mòn thích hợp Căn vào độ mịn hs người ta xác định tuổi thọ dao T, vào Tm ta xác định: T Tm  n chi tiết (n chi tiết gia công) Sau n chi tiết ta mang dao mài Tiêu chuẩn thích hợp với gia cơng sản xuất lớn, dụng cụ xác kích thước yêu cầu kỹ thuật, độ mòn cho phép hs nhỏ - Tiêu chuẩn kỹ thuật Tiêu chuẩn dùng cho gia cơng tinh phát độ bóng chi tiết khơng đạt đem dao mài, tiêu chuẩn đòi hỏi người sử dụng phải thợ bậc cao Câu hỏi ơn tập Trình bày nhiết cắt nhân tố ảnh hưởng đến nó dao cắt Thế mòn dao, giai đoạn mòn dao? Người ta đánh giá mòn dao theo tiêu chuẩn nào? 52 Chương 6: Tiện Mục tiêu - Trình bày sở lựa chọn chế độ cắt - Tính t, S, V - Tra chế độ cắt bảng số - Rèn luyện tính kỷ luật, kiên trì, cẩn thận, nghiêm túc, chủ động tích cực sáng tạo học tập Nội dung 6.1 Tính chất tiện - Tiện phương pháp gia công cắt gọt kim loại thông dụng Trong nhà máy khí, máy tiện chiếm số lượng lớn nhất, khoảng 30% đến 40% - Chuyển động tiện chuyển động quay trịn phôi, chuyển động chạy dao chuyển động thẳng dao tiện theo phương dọc trục hướng kính phơi - Tốc độ cắt trung bình tiện xác định theo cơng thức: Trong đó: nD V 1000 (m / ph) D- đường kính trung bình bề mặt cần gia công bề mặt gia công [mm] n- số vịng quay phơi phút [vg/ph] Lượng chạy dao (bước tiến) biểu thị quãng đường mũi dao di chuyển sau vòng quay phơi, có đơn vị tính là: mm/vịng Chiều sâu cắt tính theo cơng thức: t  Dd (mm) Trong đó: D - đường kính bề mặt cần gia cơng[mm] d- đường kính bề mặt gia công [mm] 53 6.2 Khả công nghệ tiện Tiện chủ yếu để gia công bề mặt có dạng trịn xoay mặt trụ ngồi, trụ trong, mặt ngồi, trong, mặt đầu, mặt định hình trịn xoay, ren trong, ren ngồi Độ xác gia cơng tiện phụ thuộc vào yếu tố sau đây: - Độ xác máy tiện - Độ cứng vững hệ thống công nghệ - Dụng cụ cắt - Trình độ tay nghề cơng nhân Hình 6.2: Khả cơng nghệ tiện Chất lượng bề mặt chi tiết gia công phụ thuộc vào yếu tố vị trí bề mặt gia cơng (mặt ngồi, mặt trong, mặt đầu) phương pháp gia cơng (tiện thơ, bán tinh, tiện tinh) Độ xác vị trí tương quan độ đồng tâm bậc trục, mặt mặt ngồi đạt tới 0.01mm tuỳ thuộc vào phương pháp gá đặt phôi Năng suất gia công tiện phụ thuộc vào nhiều yếu tố độ xác hình dạng, kích thước vị trí tương quan chi tiết, phương pháp gá đặt, vật liệu làm dao, kết cấu dao, vật liệu gia công ,dung dịch trơn nguội.v.v Nhìn 54 chung suất tiện thấp Muốn nâng cao suất tiện phải có giải pháp cơng nghệ thích hợp cụ thể 6.3 Gá đặt chi tiết tiện Khi tiện ta có số cách gá đặt chi tiết sau: - Gá mâm cặp chấu tự định tâm (mặt mặt trong) chi tiết ngắn, có l < 5d - Gá đầu vào mâm cặp chấu đầu vào mũi tâm khi: - Gá măm cặp chấu không tự định tâm - Gá vào lỗ tâm có sử dụng kẹp tốc l/d>10 - Gá loại đồ gá chuẩn mặt - Gá loại đồ gá chuyên dùng Trong thực tế, kiểu gá đầu vào măm cặp chấu tự định tâm đầu vào mũi tâm sử dụng nhiều Đối với trục dài, yếu, có l/d >12, ngồi việc trục gá mâm cặp mũi tâm phải dùng luy-nét (giá đỡ) để tăng độ cứng vững cho chi tiết Có loại luy-nét, luy-nét tĩnh luy-net động (hình 6.3a,b) Luy nét tĩnh gá cố định bàn máy tiện Luy-net động thường gắn xe dao di chuyển theo dao q trình cắt Hình 6.3 Các loại giá đỡ a) Giá đỡ cố định; b) Giá đỡ di động 1- Thân giá đỡ 5- Nắp giá đỡ cố định 2- Bu lông 6- Khớp quay 3- Chi tiết gia cơng 7- Vít điều chỉnh vấu đỡ 4-Vít hãm vấu đỡ 8- Đế 55 Luy-nét động có độ cứng vững di chuyển theo dao nên luôn nằm gần vị trí dao cắt nên phát huy tác dụng so với luy-net tĩnh Luy-net động thường sử dụng tiện trục trơn trục gia công sơ 6.4 Lực cắt tiện Lực cắt lực tác dụng từ dao vào phôi để tách phoi tạo nên bề mặt chi tiết gia cơng Như phân tích, q trình hình thành phoi trình nhiệt phức tạp Việc nghiên cứu lực cắt nghiên cứu nguyên nhân sâu xa hình thành phoi Mặt khác giá trị lực cắt thông số để xác định lượng tiêu hao cơng suất máy, tính sức bền thân dao, đồ gá,… * Tổng hợp phân tích lực cắt: P FT NS FS NT Hình 6.4: Tổng hợp phân tích lực cắt Khi cắt, mặt trước dao xuất lực pháp tuyến N T lực tiếp tuyến FT (lực ma sát dao phoi) Trên mặt sau dao xuất lực pháp tuyến NS lực tiếp tuyến FS (lực ma sát dao phôi) Hợp lực lại ta lực cắt P Lực cắt phụ thuộc vào nhiều yếu tố thay đổi phạm vi rộng theo khả cắt máy Để thuận tiện cho nghiên cứu, ta thiết lập hệ toạ độ Đềcác phân lực P thành lực theo phương x, y, z Trong đó: n O PX PZ PY P Hình 6.5: Các thành phần 56 lực cắt Px - Lực chiều trục, tác dụng lên cấu chạy dao (còn gọi lực chạy dao) Py - Lực hướng kính, gây võng chi tiết gia cơng, gây rung động mặt phẳng ngang xOy Lực PY có ảnh hưởng trực tiếp đến độ xác hình dáng hình học chất lượng bề mặt chi tiết gia công Pz - Lực tiếp tuyến có phương trùng với phương chuyển động cắt Nó có trị số lớn thành phần lực phân tích, cịn gọi lực cắt Lực PZ dùng để tính kiểm nghiệm cơng suất cắt (mơmen), tính kiểm nghiệm sức bền thân dao Trong điều kiện gia công tiện bình thường với dao có mũi gá ngang tâm (với S < t ;  =  =150 ;  =0) Ta có: PZ : PY : PX = : 0.4 : 0.25 P  Px2  Py2  Pz2  1,11Pz * Những nhân tố ảnh hưởng đến lực cắt Có thể coi lực cắt hàm yếu tố: P = f(V, t, S, , , , R, , 1,…,, , , ,…) Ở đây: V, t, S – Các yếu tố chế độ cắt; , , , R, , 1,… _ Các thơng số hình học dao cắt;  - Lượng mòn dao; O - Dung dịch trơn nguội ; M - Vật liệu gia công ; N - Vật liệu làm dao * Một số tính tốn liên quan đến thành phần lực cắt + Công suất tiện : NC  PZ V , KW  60.1000 N dc  Px n.S , KW  60.10 - Công suất cắt: - Công suất chạy dao: Công suất cần thiết để chọn động cho máy gia công: N dc  57 N c  N cd  + Mơmen cắt trục máy tiện: M c  Pz D  M x , Nmm + Độ võng chi tiết gia công tiện (chi tiết coi dầm chịu lực tập trung PY): y Py l KEI  Y , mm  Trong công thức trên: PX, PY, PZ - tính N; V – Vận tốc chuyển động (m/ph); N - Số vịng quay trục máy (vg/ph); S - Lượng chạy dao (mm/vg);  - Hiệu suất khâu truyền động máy tính từ động cơ; D - đường kính chi tiết gia cơng (mm); [M]x - Mơmen xoắn cho phép trục (Nmm); l - Chiều dài chi tiết gia công (mm); I - Mơmen qn tính tiết diện chi tiết gia công (mm4); E - Môđun đàn hồi vật liệu gia công (N/mm2); K - Hệ số phụ thuộc dạng liên kết ; [y] - độ võng cho phép chi tiết (mm) Câu hỏi ôn tập 1) Cho biết khả cơng nghệ tiện? 2) Trình bày phương pháp gá đặt tiện? 3) Phân tích thành phần lực cắt tiện? 58 ... 0,0 4-0 ,06 0,4 5-0 ,7 W V - - - 0 ,1 5-0 ,3 - -