DAI HOC QUOC GIA TP HO CHI MINH TRUONG DAI HOC BACH KHOA
Tran Dỗn Sơn (Chủ biên)
Trần Anh Sơn - Hỗ Triết Hưng - Bành Quốc Nguyên
GIÁO TRÌNH
KY THUAT CHE TAO 2
EBOOKBKMT.COM
HO TRO TAI LIEU HOC TAP
NHA XUAT BAN DAI HOC QUOC GIA
Trang 2MỤC LỤC Lời nĩi đầu Danh mục hình Danh mục bảng Cương Ï
TONG QUAN VE QUA TRINH SAN XUẤT VÀ QUÁ TRÌNH CHÉ TẠO 1.1 Giới thiệu về quá tình sản xuất và quá trình ch tạo
1.2 Ý nghĩa kỉnh tẾ và văn hĩa của qu tình ch tạo
Tài liệu tham khảo
CCâu hỏi ồn tập Chương ï “Chương 2 LÝ THUYẾT GIÁ CƠNG CÁT GỌT KIM LOẠI 2.1 Tổng quan về cơng nghệ cắt gọt `2 Quá tình tạo phơi và các dạng phoi 3.3 Lực và cơng suất cắt 24 Nhiét elt
2.5, Mai mơn và hư hỏng dụng cụ "Tài liệu tham khảo
(Cau hoi dn tap Chương 2 Chương 3 CƠNG NGHỆ DỤNG CỤ CẮT 3.1 Kết cầu và thơng số hình học của dụng cụ 3.2 Vật liệu dụng cụ cắt Tải liệu tham Khảo ,Câu hỏi ơn tập Chương 3 Chương 4 CAC PHUONG PHAP GIA CONG TAO BE MAT CHI TIET DANG TRON XOAY 4.1, Phuong pháp tiện
4.2 Khoan, khoét, doa va taro "Tài liệu tham khảo
Trang 3Chucomg 5 CÁC PHƯƠNG PHAP GIA 5.1, Phuong pháp phay 5.2 Bao xoe CONG BE MAT DANG KHONG TRON XOAY 5.3 Phương phap chudt "Tài liệu tham khảo
(Cau hỏi ơn tập Chương Š “Chương 6 QUÁ TRÌNH GIÁ CƠNG BẰNG HẠT 6.1 Mai 62 Mii nghiền 63 Mài khơn 6.4 Mai siêu nh xác 6.5 Binh bong 66 Cáo
"Tài liệu tham khảo
Cau hỏi ơn tập Chương 6
Chương 7
KINH TE VA TINH CONG NGHE CUA CHI TIET KHI GIA CONG CAT GOT 7.1 Khả năng gia cơng của kim loại
T.2 Chọn chế độ cắt
14 Thời gian gia cơng một chết
24 Thiết kế sản phẩm quan tâm đến cắt gọt
Tài liệu tham khảo
Trang 4LỜI NĨI ĐÀU
Gido trình Kỹ thuật chế tạo 2 được biên soạn phục vụ cho mơn học kỹ thuật chế tạo 2 của chương trình đảo tạo 132 tin chi dang vận hành theo chương trình đào tạo cử nhân Và kỳ sư của Trường Đại học Bách khoa - Đại học Quốc gia TP Hỗ Chí Minh
Giáo tình này, đựa trên t liệu (ham khảo đã được dùng nhiễu năm nay, đỏ à ải liệu Cơng nghệ chế tạo máy 1 nhằm giới thiệu khối kiến thức về cơng nghệ gia cơng cit got
“Trong thời đại hiện nay, khoa học và cơng nghệ của thẻ giới phát triển như vũ bão,
tong đời sơng hàng ngày các sản phẩm dạng "Macro” (guan sát được bằng mắt thường) vẫn cịn chiếm đa số và được đồng rơng rải trong đời sơng hàng ngày và phù khắp các ngành cơng nghiệp
Ngồi lĩnh vục chế tạo các sản phẩm bằng các cơng nghệ mới khác như cơng nghệ chế tạo micro, nano, gia cơng tách vật liệu bằng các phương pháp truyền thống vẫn là những quá tình quan trọng và khơng th thiểu trong lĩnh vực cơ kh - chế tụo máy
ido trình Kỹ thuật chễ tạo 2 nhằm rang bị cho sinh viên ngành cơ khí những khối kiến thức mà trong mơn học các guá tình chế tạo chưa cĩ điều kiện cung cấp Dựa rên những khối kiến thức này, sinh viễn sau khi ra trường cĩ thể chọn lựa các quá trình thích hop để sản xuất các sản phẩm máy mĩc cơng nghiệp Những kiến thức cơ bản trang bi cho sinh viên ngành cơ khí trọng tải liệu này, gồm:
= Chong 1 tình bày tổng quan những nội dung kiến thức liên quan đến kỹ thuật
chế tạo (manufacturing), dựa trên các phương pháp tạo hình đề bĩc tách vật liệu
chi et
~_ Chường tạo phối, lực và cơng suất nhiệt cất, v.v 2 đi sâu nghiên cứu bản chất vật lý cũa quá tình cắt sọ, như quá trình
~_ Chương 3 nghiên cứu cơng nghệ dụng cụ tiền quan đến vật liệu và hình học cửa các loại đao cụ hiện đang được sử dụng phơ iễn trong gỉ cơng Chương 4, 5,6 nghiền cứu các phương phầp gia cơng cụ thễ như tạo ình các chỉ tiết dạng trồn xoay, khơng trịn Xouy và các bỂ mặt đặc biệt
~_ Chương 7 đề cắp chọn chế độ cặt liên quan tính kinh tế cũng như năng suất gia sơng và ính cơng nghệ của kết cầu
“rong tài liệu này, đo cĩ nhiều thuật ngữ của kỹ thuật hiện đại được diễn tả bằng thuật ngữ tiếng Anh nên khi chuyên dồi từ tiêng Anh sang tiéng Việt, chúng tơi gặp khĩ khăn về độ chính xác dịch thuật, do vậy chúng tơi xin phép đính kèm những thuật ngữ
ig tiéng Ảnh được ghi trong ngoặc đề bạn đọc thuận lợi tra cứu các tà liệu nước nạoi
Mac dù tà liệu khơng cổ ý định cung cấp cho người đọc những kỹ năng thực tẾ chuyên sâu vì những kỹ năng này chỉ hủ nhận được tong quá tình trau di ti cơ sở sản
xuất thực t, nhưng các tác giả muơn hướng người đọc hiểu rõ nguyên lý, đặc điểm cơng
Trang 56
sii quyét kbi sin xudt một sản phẩm cụ thé Ngồi ra tà liệu cịn hỗ rợ các nhà quân lý nhìn nhận vấn đề dưới gĩc độ chuyên mơn, kỳ huậ Với những mong muốn như vậy, nên
khi trình bày các nội dung liên quan đến những vẫn đề thực tê, đặc biệt 14 những tiên bộ
về khoa học, cơng nghệ tong sân xuất hiện nay, à liệu sẽ khơng tránh khỏi những thiêu sĩt Rắt mong nhận được những ý kiến đĩng gĩp để lần xuất bản sau, tơ liệu này được hồn hiện hơn
(Giáo tình bao gồm 7 chương và được phân cơng biên soạn như sau: ~_ Trẫn Dộn Sơn: Chương 1, 2, 3,4, 5,6,7
= Tein Anh Som: Chuong 4 ~_ Hồ Triết Hưng: Chương 5
~ Banh Quốc Nguyễn: Chương 7
"Nhĩm tác gi xin chân thành cảm ơn các đồng nghiệp thuộc Bộ mơn Chế tạo máy, Khoa Cơ khí, Trường Dại học Bách khoa - Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh đã tạo điều kiện và gớp ý cho nhĩm tác gi hồn thiện giáo trình này
Nhĩm tá giả cũng khơng quên cảm ơn các tác gid trong và ngồi nước đã cụng cắp những nguồn tà iệu tham khảo quý giá để giúp nhớm tác giả cập nhật những kién thức mới theo xu hướng phát triển khoa học và cơng nghệ của thể giới
Mơi đồng gốp xin gửi vỀ Bộ mơn ChẾ tạo máy, Khoa Cơ khí, Trường Đại học Bách
Trang 6DANH MỤC HÌN!
Hình L1 Hai cách định nghĩa quá tình ch tạo Mình L2 Các sản phẩm của quá trình chế tạo
Hình 1.3 Phân lạ quá tình chế tạo theo phương pháp chế tạo Hình l.4 Phương pháp đúc kim loại
Hình L§ Chế to chỉ iễ dạng bột
Hình L6 Quá trình biến dạng
Hình L7 Các quá trình điển hình của cắt gọt
Hình L8 Gia cơng bằng siêu âm Hình L9 Gia cơng bằng điện hĩa
Hình 1.10 Gia cơng bảng tia lửa điện
Hiinh 1.11 Giá cơng hĩa
Tình 1.12 Phương pháp đáp vật liệu SLA
Hình 1.13 Phân loại của bổn loại vật liệu của quá trình chế tạo
Phân loại các phương phíp tách vật liệu CCc phương pháp chính cắt gọt vật liệu Mơ hình dụng cụ cắt “Chế độ cắt kh tiện Mơ hình cất Mơ hình cắt trực giao Hình 27 Gĩc trượt trên mơ hình được đơn giên hĩa Hình 28 Mơhình go phoi Hình 2/9 Các loại phối
Hình 2.10 Mẫu chỉ tiết tạo phoi phục vụ thí nghiệm khi tiện
Hình 2.11 Lực cắt gọt kim loại trong mơ hình trực giao Hình 2.12 Biểu đồ lực
Hình 2.13 Ảnh hưởng của gĩc trượt đến diện tích mặt phẳng trượt
Hình 2.14 Một số mơ hình cắt rực giao khi bào và kh tiện THình 2.18 Sự phân bố nhiệt độ trên phần cắt
Hình 2.16 Cơ chế mịn khác nhau của dụng cụ cắt
Hình 2.17 Mơi mịn mặt rước và mật sau trên dao tiện ngồi Hình 2.18 Mịn mặt trước và mịn mt sau của của đụng cụ cất Hình 2.19 Mịn mặt trước của dụng cụ
Hình 2⁄20 Mon mặt sau của dụng cụ
Trang 7Hình 2⁄23 Tác động của mịn dụng cụ đến kết quá gia cơng
Mình 31 Các phương pháp cắt gọt được phân loại theo số lời cắt tiên dụng cụ Hình 3⁄2 Dao tiện và các b mặt của phần cắt
THình 3.3 Các mặt phẳng khác nhau được dùng để xắc định các gĩc của đụng cụ
Hình 3.4 Các gĩc của dao tiện trong hệ ASA
Hình 3/5 Các mặt phẳng tọa độ trong hg ISO
Hình 36 Các gĩc của dao rong ễt điện chính và tết diện phụ Hình 37 Cie g6e 9.9: vie
Hình 3⁄8 Ảnh hướng của việc gá đặt dụng cụ đơn trong hg ASA,
Hình 3.9 Ảnh hưởng của lượng chạy dao tới các gĩc của dụng cụ trong hệ ASA
Hình 3.10 Quan hệ giữa độ cứng nĩng và nhiệt độ
THình 3.11 Cấu tạo mảnh hợp kim cĩ nhiều lớp phủ Hình 4.1 Phân loại các ch tiết được gia cơng Hình 4⁄2 Các phương pháp tạo hình chỉ tết khi Tình 4.3 Các chuyển động của tiện
Hình 4.4 Khả năng tạo hình của phương pháp tiện
Tình 4.5 Sơ đồ mình họa các bộ phận của máy tiện ren vít vạn năng truyền thẳng Hình 4,6 Bàn xe dao máy tiện vạn năng
Hình 47 Cấu tạo trục chính của máy tiện
Tình 4/8 Má tiện điều khiển số sử dụng máy tính (CNC) với hai rovonve Hình 49 Thơng số hình học của dao tiện của hãng Sanvik
Tình 4.10 Các dạng khác nhau của dao tiện
THình 4.11 Các dạng mảnh insert (miếng lắp dùng cho dao tiện)
Hình 4.12 Các loại dao tiện với những vật liệu khác nhau
Xiễu ghép mảnh hợp kim vào thân dao
Hình 4.14 Một số mảnh hợp kim của hãng chế tạo dụng cụ Sanvik
loại T-MAX P dùng để tiện thép va gang Tình 4.15 Gá đặt khi tiện
Trang 8Hình 4:28 Kiểm trà chỉ tết ry bing thước cặp và calip Hiinh 4.26 Kiểm tra các si số chỉiếtdạng trục
Hình 4⁄27 Các ỗ khác nhau trên chỉ tết
"Hình 4:28 Khoan vậtiệu đặc (3) và khoan rộng lỗ (b)
Hình 4⁄29 Sơ đồ mính họa (a) Máy khoan bàn (b) Máy khoan cần Hình 4.30 Máy khoan CNC ba trục
THình 4.31 Các mũi khoan đặc biệt
Hiinh 4.32 Các hiện tượng xây ra khi khoan Tình 4.33 Mũi khoan nịng súng
Hiinh 4.34 Phương pháp khoan nơng sing
Hình 4.38 Các loại dao khoết và khả năng gia cơng của nĩ Minh 4.36 Dao doa
Hình 4.37 Trục doa tủy động
Hình 4.38 Dao doa ủy động
Hình 5.1 Chuyên động tạo hình của phay
Hình 5.2 Khi ning to hinh eda phay
Hình 5.3 Sơ đồ minh họa máy phay nằm ngang Hình S4 Sơ đồ mính họa máy phay đúng Hình S6 Các loại dao phay
Minh 5,6 Dao phay ry (a) Ludi ct thẳng, (b) Lười cắt xoắn Hình 57 Dao phay mặt dầu cĩ sắn mình hợp kim
Hình 58 Các loại dao phay khác Hình 59 Dao phay dia
Hình 5.10 Phoi khi phay dao hình trụ Các dạng phay
Hình 5.12 Phay mặt phẳng bằng dạo phay mặt đầu Hình 5.13 Phay bing dao phay ngĩn
Hiinh $.14 Phay mặt phẳng bằng dao phay địa Hình 8.15 Phay rah then
Hình 5.16 Sơ đồ phay trục then hon Hình 5.17 Các phương pháp phạy rên Hình 5.18 Phay bằng dao phay định hình Minh 5.19 Phay chép hình theo đường Hình 520 Nguyên cơng bào
Trang 9Hiinh 5.24 Sơ đồ gá dao theo chiều sâu cắt (a) va theo Iugmg chay dao (b) Hiinh 5.25 Kim tra ludi dao bằng ánh sáng
Hình 5⁄26 Các b mặt ngồi và trong trên chỉ tết được gia cơng bằng chuốt Hình 527 Kết cấu dao chuốt trịn
Hình 528 Cí
Hình 5⁄29 Sơ đỏ gá đạt chuốt cĩ đệm cu tự lựa THình 5.30 Các kiểu đao chuốt mặt phẳng
Hình 6 Sơ đồ mình họa các bạt mài cắt vậ liệu khí mài trịn ngồi Hình 6:2 Bồn dạng mài mặt phẳng thường đùng rong thực tẾ
Hình 63 Sơ mặt rên máy nhiều trục bằng mặt đầu của đá Hình 64 Các phương pháp ăn dao khi mài trịn ngồi
Hình 6& Sơ đồ mài khơng tà Hình 66 Sơ đồ mài lỗ cĩ tâm Hình 67 Sơ đồ mùi lỗ khơng tâm
Hình 6.8 Sơ đồ mài mặt định hình trịn xoay
Hình 69 Sơ đồ các dạng mài nghiền Hình 6.10 Sơ đồ nghiên lỗ
"Hình 6.11 Sơ đồ nghiên mặt trụ ngồi Hình 6.12 Kết cấu đầu khơn
THình 6.13 Vết giá cơng khi mài khơn
Hình 6.14 Các dạng sai lệch của lỗ khi mài khơn
Hiinh 6.15 Sơ đồ mài siêu tỉnh xác mặt trụ ngồi
Hình 7.1 Biểu đổ quan hệ giữa vạn tốc và các thành phần ạo nên chỉ phí Khi thực hiện một nguyên cơng cho một ch tiết
Hình 7.2 Cée thanh phin trong một chủ kỹ gi cơ
“Tính cơng nghệ của chỉ tiết dạng hộp
Hình 74 a) Kết cấu phúc tạp khĩ gia cơng
Đ) Kết cầu gồm hai chỉ tết dễ gia cơng hơn
Hình 7.5 a) Kết cấu tốn nhiều vật liệu
b) Tích kết cấu thành ha ch tết tổn t vậtiệu hơn Kết cấu nhằm tăng năng suất khỉ ga cơng
Điệt mặt gia cơng và khơng gia cơng,
"xuất hiện khi chuốt Hình 7.7 Mình 7.8 Kết cấu cầu tách biệt các bề mặt với nhau
Hình 7.9 Kết cấu thuận lợi cho đường chạy dao Hình 7.10 Kết cấu rãnh thốt dao
Hình 7.11 Kết cấu thuận lợi cho dao ăn vào vật liệu
Trang 10Bang 2.1 Bang 22 Bang 2.3 Bang 24 Bang 3.1 Bảng 32 Băng 33 Bảng 34, Bảng 3⁄5 Bang 3.6 Bang 3.7 Bảng 38 Bảng 4.1 Bang 4.2 Bang 43 Bang 44 Bảng 45 Bang 5.1 Bang 6.1 Bang 6.2 Bang 63 Bang 7.1 DANH MỤC BẢNG
“Chuyển đối ác hơng số ừ bào sang tên cho mơ hình trực giao
Hệ số vật liệu của dụng cụ cắt thơng dụng
Giáujn
Độ mịn cho phếp của dụng cụ cắt
Ký hiệt và tên gi các gĩc của do tiện theo iếng Anh
“Thơng số gĩc dao khi gia cơng các vật liệu thơng dụng
“Các giá trị của các gĩc của đao tiện khi tiện
“Các lo thép hop kim đặc biệt (HSS)
Phân loi nhĩm vật liệu dụng cụ theo vật liệu gia cơng So sánh phân loại của Mỹ vả tiêu chun ISO
Giới thiệu thành phẩn hợp kim cứng và ính chất cơ lý
'Ký hiệu hợp kim cứng theo ISO và một số nước
Độ chính xác kích thước và độ nhầm bÈ mặt đạt được khi tiện “ĩc dao tiện
Giới thiệu các tốc độ cắt khác nhau khi tiện
Sai số kích thước của các lỗ sau khi khoan Giới thiệu ch độ cắt khi khoan
Độ chính xác đạt được và độ nhám khi bào
“Cách chọn lượng dự nghiền Lượng dư mi khơn
Lượng dư đề nghị khi cạo
Trang 11TONG QUAN VB QUÁ TRÌNH SAN NUẤT VÀ QUÁ TRÌNH CHẾ TẠO B
chong Ï
TONG QUAN VE QUA TRINH SAN XUAT VA QUA TRINH CHE TAO
1.1 GIỚI THIỆU VE QUA TRINH SAN XUAT VA QUA TRÌNH CHE TAO
1.1.1.Quá trình sản xuất
“Quá trình sẵn xuất là quá trình tác động của con người vào tài nguyên thiên nhiên để biển nỗ thành sản phẩm cĩ ích cho xã hội, phục vụ lợi ch con người
Định nghĩa này rất rộng bao gồm nhiễu lĩnh vực khác nhau và thưởng trãi qua nhiễu giai đoạn với những đặc trưng rất khác nhau Ví dụ: để sản xuất sản phẩm lương thực như gạo thì phải trãi qua nhiều cơng đoạn như trồng lúa, chăm sĩc, thu hoạch, bảo quản, chế biến, cuối cùng chúng ta mối cĩ sản phẩm cơm từ gạo phục vụ chơ con người “Trong lĩnh vực cơ khí, muốn cĩ một sản phẩm cơ khí thì phải kinh qua nhiều cơng đoạn khác nhau: khai thác quặng, luyện kim, tạo phơi, gia cơng cơ khí, xử lý nhiệt, lắp ghép sơn, bạo gối,
Néu nĩi hẹp hơn trong một nhà máy cơ khí, quá trình sản xuất là tổng hợp các hoạt động để biển nguyên vật liệu thành sản phẩm cĩ giá trị cho xã hội, phục vụ lợi ích con người, Sản phẩm cơ khi (Macro, micro hay nano) thường được hình thành qua các
cơng đoạn
~_ Chế ạo phối ban đầu từ nguyên liệu -_ Gia cơng chuẩn bị phối
~ _ Gia cơng bằng các phương pháp tách vật liệu, phương pháp đấp vật iệu, hay các phương pháp đặc biệt khác
~_ Xử lý và kiểm tra chất lượng từng cơng đoạn và thành phẩm
= Lip rip sản phẩm,
~ Bao g6i
Ngồi ra cịn cĩ các quá trì xử lý bê mặt Tt cả
các qu trình trên được tổ chức thực hiện một cách đồng bộ nhịp nhàng đẻ cho quá tình xản xuất được liên tục, Trong quả trình sản xuất sự ảnh hưởng của các quả tình nêu trên điến năng suất và chất lượng sản phẩm lã khác nhau Ảnh hướng nhiều nhất đến chất lượng VÀ năng suất của quá trình sản xuất là những quá ình cĩ tác động làm thay đơi về trạng thái cũng như tính chất của đối tợng sản xuất, đĩ chính là các quả trình cơng nghệ
Trang 12
“ CHƯƠNG 1 1-1-2 Quá trình chế tạo
Là một phần của quá tình sân xuất muốn chỉ những hoạt động liên quan đến cơ khí, dling năng lượng khác nhau để thay đổi rạng thấi và th chất của vật liệu chỉ tết (vật liệu kỹ thuậ0, như thay đổi trạng thi hình học (đích thước, hình dáng, vị tr tương quan); thay đối về tính chất cơ lý (độ cứng, độ bên, ) Năng lượng ở đây cĩ nhiều dạng khác nhau, như năng lượng cơ, năng lượng nhiệt, năng lượng điện — hơa và năng lượng hĩa Xăng lượng được điều khiến bởi máy mĩc và dụng cụ Năng lượng của con người cũng được sử dùng trong quá tình chế tạo ản phẩm, tuy phiên nội chung là đề theo đồi, kí từa nguyên cơng, máy mĩc, dụng cụ và gá đặt chỉ tết nêu cần Hình I.1 sơ đồ minh họa quá tình chế tạo một chỉ tế, (a) sơ đồ minh họa định nghĩa về mặt kỹ thuật, (b) sơ đồ mình họa định nghĩa về kinh tế Veen LIII ch dược =“ | eatianent @ (Qua mình chế 1 đồng -Vật liệu bạn dấu
Hình L1 Hai cách định nghĩa quả tránh chế to
(a) về phương điện kỳ tuật, (6) phương diện in tố
Nĩ khác biệt với các quá trình sản xuất khác là khơng làm thay đổi cấu trúc của vật
liệu đầu vào và vật liệu của quá trình chế ạo là vật liệu kỹ thuật như kim loại, chất dẻo, composit, hay im st
Trang 13TONG QUAN VB QUÁ TRÌNH SAN NUẤT VÀ QUÁ TRÌNH CHẾ TẠO 1s ` NY » & = @ © nh 1.2 Các sản phẩm của quá tình chế tạo
(a) Bu long — dai de: (B) Siing dan; (c) Bình gốm sứ; (4) Rỗ rá nhựa; (e) Máy tính
1.1.3 Phan loại quá trình chế tạo
Trang 146 CHƯƠNG 1
‘Thong thường, quá trình chế tạo cần hơn một nguyên cơng để biển đổi vật li bạn đầu thành sản phẩm cuỗi cùng Các nguyên cơng này được thực hiện (heo một trình tự nhất định để đạt được hình học và các thơng số cơ - ý được thể hiện bằng điều kiện kỹ thuật tiên bản vẽ của nhà thiết kế Quá trình chế tạo được phân biệt bởi ba loại nguyên cơng:
(1) _ các nguyên cơng tạo hình,
(2) _ các nguyên cơng nhằm nâng cao tính cơ lý của vật liệu chỉ tiết @)
neu xử lý bŠ mặt nhằm để năng cao chất lượng, tính thim mt cũng như phục vụ một mục đích nhất định cho các nguyên cơng tiẾ theo
'Nguyên cơng tạo hình nhằm biển đổi hình học của vật liệu chỉ it ban đầu bằng
những phương pháp khác nhau Những nguyên cơng này cĩ thẻ lả đúc, rẻn, ép nén-thiêu
kết kám loại bột, hay các phương pháp tách vặt iệu như cắt gọt gỉa cơng bằng hạt mài, ví dụ như mài bằng đá mài hay gia cơng bởi các bạt mài cĩ iên kết lơng, hay các phương hấp ăn mịn thuộc các phương pháp gia cơng khơng truyền thống Ngồi các phương pháp bĩc tích vật liệu nĩi rên, cịn cĩ các phương pháp bồi đáp vật liệu như lạo mẫu nhanh, Các nguyễn cơng nàng cao cơ-lý của vật liệu, ví dụ như phương pháp xử lý vật liệu (đi ram ) là những ví ụ điện hình Các nguyên cơng xử lý bê mặt
1.1.4 Các nguyên cơng của quá trình chế tạ 1-41 Các nguyên cơng tạo hình:
CCác nguyên cơng tạo hình sử dụng các dạng năng lượng khắc nhau như, năng lượng sơ, năng lượn nhiệt, năng lượng điện hĩa và năng lượng hĩa để thay đổi hình dạng và
tính chất cơ lý của vật liệu chỉ tiết, sau đây, chúng ta khảo sắt tĩm tắt một số phương pháp
tạo hình cụ thể, thường được dùng phổ biển rong thực tẾ
.4) Các phương pháp tạo hình khơng phi
Trang 15TONG QUAN VÉ QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT VÀ QUÁ TRÌNH CHẾ TẠO 7
“Phương pháp chế biển kim logi bpt (Powder Metallurgy) Hình 1.5 gồm vat liệu
ban đầu dạng bột, bột (thơng thường là kim loại) được tạo hình và ép, sau đĩ được gia nhiệt đề thiêu kết | Lực ép (Pa Chừ trên LEL= ks — Chiy dus oss lu Hình 1.5 Chế tạo chỉ tiết dạng bột (Que tinh bién dang (Deformation processes) V9 ligu ban đầu là rạng thi tấn đèo {a) hoặc (bì, VF Phoi rén 'Nữa khuơn rèn trên —¬Ƒ }— Vat liệu dự được loại bộ 'Nữa khuơn rên dưới J @ "hơi thép ban đầu ®
Trang 1618 CHƯƠNG 1 b) Quá trình bĩc tách vée ligu truyén thong (material removal processes)
“Tiêu biểu cho các quá trình này là 3 nguyên cơng tiện, khoan, phay, minh họa như Hình L7 Đuờngvíh — Bong on Cutt Bond Phot Sou 86m ⁄ aie, Mã khoan a0 pay _ĩ, ¬"- chut —— 4U tượng —— tượng chạy đạn — cont a 5) e
Hình 1.7 Cie qué tink din hin cia cit got 4) Tign; b) Khoan: ) Pha
+) Quá tình bĩc tách vật lậu khơng truyằn thắng (Nontradional processes)
Gia cơng bằng siêu âm Gia cơng bằng siêu im (Ultrasonic machining - USM) Ta phương pháp gia cơng khơng truyền thống tong đĩ các hại mài ở dạng sệt và được chuyển động ở vận tốc cao nhữ dao động của một dụng cụ igo ra tin số siêu âm và biên độ
được khuếch đại, biên độ 0,075 mm, tân số khoảng 20.000 Hz Hình ảnh tổng quát của
phương pháp gia cơng bằng siêu âm được mình họa trên Hình 1.8
Đao động với biên ộ lớn
Dung dich lên Đồng hạt mài
Chi tit gia cong
Tình L8 Gia cơng bằng siêu âm
Gia cơng bằng điện hĩa (Electro chemical machining) Gia cơng điện hĩa tách
Trang 17TONG QUAN VB QUÁ TRÌNH SAN NUẤT VÀ QUÁ TRÌNH CHẾ TẠO ø Hướng dụng cụ chit anode) Hinh 1.9 Gia cơng bằng điện hĩa
ia cong bing tia lita dign (Electric Discharge Machinin) Dây là phương pháp dling năng lượng nhiệt của qu tinh phong dign pita hai điện cục để đột chấy và bc hơi kim loại, mình họa như Hình 1.10 Hướng d7 | Mơn dụng cự Dung ex SSG “Chẩtêng S— Boke Bion ha s— Phot a —— hen được tạo ae conve hing a » a a Reema
Hình 1.10 Giá cơng bằng tia lea điện
ia cing bằng hĩa (Chenical machinine), Gia cơng hĩa Hình 1.11 đã được phát bn trên cơ sỡ tác đụng hĩa chất lên vật liệu Bằng cách đồ, một lượng nhỏ vật liệu được
tách ra từ bề mặt, Quá trình này được tiến hành bằng hịa tan hĩa học Chất hịa tan
thường dùng là dung địch avit hoặc kiểm
Trang 182» CHƯƠNG 1 Lap pn em fi pf j o @ @ Hinh 1.11 Gia cing boa
4) Quá trình bơi đấp vật ligu (Additional material processes)
Ngược với qu tình bĩc tích vật iệ, trong quá tình này, chỉ ết được tạo hình nhờ những lớp vật liệu theo một tình tự nhất định, Các quả nh này, ta thường gọi là phương pháp tạo mẫu nhanh, Hình 1.12 là phương pháp tạo mẫu nhanh SLLA (Selective Laser Apparatus) ˆ một trong nhiều phương pháp tạo mẫu nhanh ừ vật iệu dạng lồng tran x xử: of + iim ier ae = fa] ve Pee Hình I.I2 Phương pháp đấp vật liệu SLA 1.14.2 Các nguyên cơng lắp rấp,
Một trong bốn dạng cơ bản của quá tình chế tạo là quá tình lắp ghép, trong đĩ hai hay nhiều hơn các chỉ iết riêng lẽ được lắp ghép với nhau để tạo thành sản phâm Các chỉ tiết của sản phẩm cĩ thể là dạng macro, micro hay nano, Chúng được lắp ghép với nhan cổ thể là tháo được hay khơng tháo được Lắp ghép khơng tháo được như: hàn, dính, tán
lấp ghép cĩ độ dơi, v.v Các lắp ghép tháo được truyền thống như lấp bằng ren vít
Phương pháp bản (Soldering) thường được dùng trong cơng nghiệp điện từ như bản các Tĩnh kiện của các bo mạch điện từ: 1
'Vật liệu của quá trình chế tạo
Trang 19TONG QUAN VB QUÁ TRÌNH SAN NUẤT VÀ QUÁ TRÌNH CHẾ TẠO a Kim loi chứa ắc
Kim loại Kim oer ing cha sit Gốm sứ | —+| Thủy tink "Nhiệt đo 'Vậtliệu chế tạo|—>| Chit déo Nai in "Nhiệt đân hồi Varia én kin loi begins Vie nin chit do ‘Composit
Tình 1.13 Phân loại của bốn loại vật liên ca quá trình chế tao “Chúng ta mơ tả ấn tắt những loại vật liệu kể trên như sau:
1.15.1 Kim loại
Kim loại được đùng trong chế tạo thưởng là đạng hợp kim, đỏ là hỗn hợp của hai hoặc nhiều hơn các nguyên tố, trong đỏ cĩ ít nhất một nguyên tơ kim loại Kim loại và hợp kim được chia thành hai nhỏm cơ bản:
(1) kim tsi 6 sit,
(2) kim loại khơng chứa sắt a) Kăm loại cĩ chứa sắt (Ferrous)
Trang 202 CHƯƠNG 1
khác để đạt được một số tính chit mong muốn Gang tồn tại ở một vài dạng khác nhau, như gang xm (thing dụng nhất) để chễ tạo các thân máy, vỏ động cơ, thân hộp số, v.v
b) Kim loại khơng chứa sit (Non-ferrous)
Kim loại khơng chứa sắt gồm các nguyên tổ kim loại ngồi sắt và hợp kim của nĩ, ví đụ như WC (các bít vonftam) Trong đa số trường hợp, hợp kim cĩ ý nghĩa thương mại nhiều hơn là kim loại nguyên chất Kim loại khơng chứa sắt gồm kim loại nguyên chit và hop kim của nhơm, đồng, vàng, ma nhệ, nikel, bạc, thiết, titanium va nang kim loại khác
1.152 Chit déo
Chit déo (polymer) hay cồn gọi là nhựa, là hợp chất cao phân từ và trong cầu
trúc của chúng cĩ sự lặp lại nhiều lần những mắt xích cơ bản, chất dẻo thường gồm các
bon cộng thêm các nguyên tử khác như là hydro, nito, oxy và clo Chất đèo được chia làm ba loại
(1) ya nhigtdéo (thermoplastic polymers) (2) ya nbigt rin (thermosetting polymers) (3) chit din hd (elastomers)
“Nhựa nhiệt đẻo là một loại nhựa chảy mềm thành chất lỏng đưới tác dụng của nhiệt
độ cao và động rắn lại khi làm nguộ Hiện nay, nhựa nhiệt dẻo cỗ hơn 40 loi, một số
thơng dụng như polyetylen (PE), polystyrene (PS), polyvinylehloride (PVC), Nylon (PA),
“Nhựm nhiệt rắn là loi nhựa khi gia nhiệt ề tẫn hạ í dụ như như (PP), (MP) dùng các ty cằm của các đụng cụ như nỗi iêu xong chảo
CChắt đàn hồi thường được gọi là cao su, cĩ thể là cao sử tự nhiên hay cao su nhân tạo Tây tho liên kết mạng mà ta cĩ loi cao su mm đến cứng, Đặc tính nổi bật của
chúng là cĩ độ đàn hỗi cao
1.1.5.3 Gim sie(Ceramics)
Được định nghĩa như là hợp chất trong đố cố chứa yêu tơ kim loại hoặc bán kim loại và các yêu tơ phi kảm lại Điễn hình của các nguyên tơ phi kim loại như oxy, ni, vì các bon, Gễm sứ rắt đa dạng, cĩ th Tà vật iệu truy thơng như đắt sét thường dùng để chế
tạo các chỉ tiết như gạch xây nhà Gồm kỹ thuật hiện đại gồm nhiêu loại như gồm oxit
nhơm (AI.O.), gốm khơng oxit như gốm sili cacbua (SiC), gốm siie nhưua, v.v Gm st cĩ một số đặt tính chung khác với thp như:
Độ cứng và độ bỀn nền cao
~_ BŠ mặt cổ tính trượt và chịu mài mịn tốt ~_ Độ chịu nhiệt cao
Trang 21TONG QUAN VB QUÁ TRÌNH SAN NUẤT VÀ QUÁ TRÌNH CHẾ TẠO „ ~_ Phần lớn cĩ tính cách điện
Quá trình ch tạo sản phẩm gồm thưởng theo
nung ` Gia cơng hồn thiện trình: tạo bột -3 ép định hinh > 1.1.5.4 Vật ligu ting hợp (Composite)
"Vật liệu tổng hợp từ nhiều vật liệu khác nhau để tạo lên vật liệu mới cĩ tính năng
hơn hẳn các vật liệu ban đầu Câu trúc của composile thường cĩ pha néx duge phan bỗ liên ục và pha cốt phân bổ gián đoạn theo một lệ nhất định Pha nền cĩ th là kim loại, gốm sử hay chất dẻo Cịn pha cốt cĩ th dưới dạng hạt, dạng sợi, ví dụ như gi thủy tinh, ợi các bon, sợi gốm s hay ợi tổng hợp Dặc tính nổi bật của vật iệu này là nhẹ, độ giãn
nở nhiệt thắp, cơ tính tốt và chịu được tác động của mơi trưởng
1.2 Ý NGHĨA KINH TẾ VÀ VĂN HĨA CỦA QUÁ TRÌNH CHÉ TẠO 12.1.Ý nghĩa kinh tế
"Mặc dã nh vc cơng nghiệp chẾ tạ chiếm một phần khơng lớn trong tổng thủ nhập quốc nội (GNP), ví dụ như đổi với nền kinh tế của MỸ ở Bảng Ì.1, nhưng ý nghỉa của nĩ rất lớn, quá tình chế tạo khác với các ngành nghề khác là tạo ra gi trị của cả vật chất cho xã bội, là cơ sở, nền tảng cho các ĩnh vực khác phát triển, Nhờ cổ các thế bị giao thơng hiện đại như mây bay, tàu thủy mà đời sống của con người được cải thiện, giao thơng vận chuyển được phát riển, ngân hàng khơng thể phát tiễn nêu như khơng cổ các thiết bị hỗ trợ như mây đếm tiên tự động, máy in, máy photocopy, v.v Cơng nghiệp chế tạo là chìa khĩa cho sự phát triệnkínhtễ củ tồn x bội Bảng L1 Nàu lình tế Mỹ tập niên 2000 TT Tĩnh vực '% cia GNP 1 Cơng nghiệp chế wo 208 2 Khai khoảng, v.v s 3 — | Xây dựng, cơng tình tiện ích sử Phục vụ, bán lẽ
‘Van chuyển, ngân hàng (Cong nghé thơng tin
Giáo đục, vi T0
1.2.2.¥ nghĩa văn hĩa và lịch sử
Trang 22>t CHƯƠNG 1
ệu tham khảo
[1] Mike P Groover (2008), Fundamentals of Modern Manufacturing: Materials, Processes and System, 4” edition, John Wiley & Sons, Inc 2| Serope Kalpakjian and Steven Schmid (2009), Manufacturing Engineering & Technology, 6 edition, Pearson [3] Tein Dỗn Son 2009), Cơng nghệ chế tạo máy 1,2, NXB Đại học Quốc gia TP HCM [4] Hassan ELHofy (2008), Fundamentals of Machining Processes: Conventional and Nonconventional Processes, 3 edition, CRC Press
[5] Trần Anh Sơn, Trần Dỗn Sơn (2020), Cơ sở kỹ thuật gia cơng, NXB Đại học Quốc
TP HCM
“Câu hỏi ơn tập Chương 1
1) Tình bày khái niệm tổng quất vỀ quá trình sản xuắt và quá trình chế tạo 2). Nêu những đặc trưng cơ bản của quá tình chế tạo
3) Phân loại quá ình chế to
4) Trinh bày các nguyên cơng của quá trình chế ạo 5) Trình bày vậliệu kỹ thuật của quá tình chế tạ
6) _ˆ Trình bày ý nghĩa kính tế, lịch sử và văn hĩa của quá tình chế tạo
7) _ Tìm hiểu về đĩng gĩp kinh tế của qué trinh chế tạo trong tổng thu nhập quốc nội của
Trang 23LI THUYET GUA CONG CAT GOTKIMLOAE 2s
cương 2
LY THUYET GIA CONG CAT GỌT KIM LOẠI
GIỚI THIỆU
“Trong thực tế, nhiều sản phẩm cơ khí, đặc biệt là những chỉ tết cĩ thể quan sắt được bằng mắt thudng (macro size) cin thiết phải sử dụng một số nguyên cơng tách vật liệu ong quá tình chế tạo, Cắt gọt là các phương pháp thuộc nhĩm tách vật liệu (rettoval
materials), được dùng đề tách đi một lớp vật liệu dư thừa trên bẻ mặt của phơi, đề biến nĩ
thành ch tiết cĩ ình dạng, kích thước và chất lượng bÈ mặt mong muỗn Nối một cách cụ thể về mặt kỹ thuật àbiển phơi liệu cĩ độ chính xác kích thước và cht lượng bề mặt thấp
thành chỉ tiết cĩ độ chính xác và độ nhẫn bĩng bề mặt cao hơn Cắt gọt kim loại là thành
Trang 2426 CHƯƠNG3
Cất gọt kim loại là một trong những quá trình quan trọng của các quá trình bĩc tách
vậtliệu, Cuộc cách mạng cơng nghiệp và sự phát tiễn kinh tế dựa trên nền tảng các quất h ch to trên thể giới cĩ th nĩi răng, guá tình cất gọt là sự khỏi đầu cho sự hát tiên kinh tý, văn hĩa, lịch sử của xã hộ Cắt sợtlà quan trọng về kính tế cũng nhữ kỹ thật vì một sơ ý do chính nhừ sau:
= Sw da dang ctia vat ligu gia cơng Các phương pháp cắt gọt cĩ thể gia cơng hầu
như tất cả kim loại Ngồi ra vật liệu phi kim loại như chất dẻo hay composite cũng cĩ khả năng cất gọt
Swe đa dang của hình dáng hình học Các phương pháp cit gọt cĩ thể tạo ra các ‘dang bê mặt thơng dung, như mặt phẳng, mặt trụ, lỗ trịn v.v Bằng cách sử dụng các hình dang dung cụ và chế độ cắt khác nhau, ta cĩ thể tạo ra các dạng bỀ mặt đặc biệt, như mặt định hình, mặt ren vít, vw
~_ Để chính xác kích thước Ct gọt cĩ thể tạo ra chỉ tết cơ độ chỉnh xác cao hơn nhiễu so với ác phương pháp khác .Đổ nhẫn bĩng bề mật Cùng với độ chính xắc kích thước, các phương pháp cất cọ cổ thể ạo ra chí tất cĩ độ nhân bĩng bề mặt it
“Tuy nhiên, các phương pháp cắt gọt cũng cĩ một số tồn tại
~_ Lãng phí vật lậu Cắt gọt vẫn lãng phí vật liệu Phoi tạo ra trọng quá tình thực hiện nguyên cơng là vật liệu ng p
“Cắt gọt nĩi chung được thực hiện sau một số nguyễn cơng khác như đúc, rèn, đập, cán và tong quá trình thực hiện các nguyên cơng cắt gọt (bằng dao hay bằng hạt mài) sẽ xen lẫn những quả trình khác như làm sạch, xứ lý bề mặt, v.v
2.1, TONG QUAN VE CONG NGHE CAT GOT
Cit gọt khơng chỉ là duy nhất một quá tình, mà là một nhĩm các quá trình Đặc điểm chung của nĩ là dùng một máy kèm theo một dụng cụ để tách một lớp vật liệu trên bề mặt phơi mà ta gọi là phoi Để thực hiện nguyên cơng, chuyển động tương đối giữa dụng cụ và chỉ tiết gia cơng là cần thiết Chuyên động tạo ra vận tốc cắt ta gọi là chuyển động chính (cutting speed), cịn chuyển động để gia cơng hết bề mặt gọi là chuyển động ăn vật liệu (fecd), khi tiện ta thường gọi là chuyển động chạy dao Hình dạng của dụng cụ kết hợp với chuyển động tương đối này tạo ra hình dạng chỉ tiết mong muốn
321.1 Các nguyên cơng cắt gt
Cĩ nhiều nguy ing cit got, trong đĩ một nguyên cơng cĩ khả năng tạo ra
một lại hình dạng và chất lượng bề mặt nhất định Trong thực tổ, cĩ 3 nguyên cơng phổ bign nhất ong cắt gọt, được mình họa trên Hình 2.2
"Phương pháp tiện Trong tiện, dung cy don duge ding (single cut tool) dé tach:
‘vat liệu từ bỂ mặt chỉ tiết bằng chuyển động quay của chỉ it và chuyỂn đội dụng cụ để ạo ra chỉ ễt ình trụ (Hình 2.2(3) Tốc độ cắt trong tiện được cấp bị
động quay của chỉ tế, và tốc độ chạy dao do dao thực hiện với chuyển động chậm và cĩ hướng song song với trục chỉ it
Trang 25
LI THUYET GUA CONG CAT GOTKIMLOAE m
“Phương pháp khoan Khoan được đùng đề tạo ra lỗ tron, No duge thực hiện bằng
chuyên động quay của dụng cụ mà cĩ 2 lưỡi cất (mũi khoan) Ngồi chuyển động quay,
dạng cụ cịn chuyên động theo hướng song song trục dụng cụ vào ch tết dé ạo ra lỗ trịn, Hinh 2.206),
Phương pháp phay Dụng cụ quay với nhiều lưỡi cắt (multiple cutting edges) tạo ra
tốc độ cắt Bản máy mang chỉ it chuyển động chậm đề tạo ra bÈ mặt phẳng hay bề mặt cĩ đường sinh thẳng “Chuyên động ‘BE mats gia cơng Chuyên động chay tho “Chuyên động gy dào Dan tin a o thuê ơn Dao pay mặt đầu sẽ ima acing “a Chasen dng Chọi chay ho hay dao @ ® Hình 2 Các phương pháp chính cắt gọt vật liệu (a) Tiện, (b) Khoan, (c) Phay trụ, (4) Phay mặt đầu
2.1.2, Dung cy cit (Cutting tools)
Dung cụ cắt cĩ một hoặc nhiều lưỡi cất sắc, nĩ được chế tạo tử vật iệu cĩ độ cúng
cao hơn vật liệu gia cơng Lưỡi cất cĩ nhiệm vụ tách lớp vật liệu từ bề mật chỉ tiết gia
cơng, Tiếp giáp với luời cắt à hai bề mặt, đĩ là mặt trước và mặt sau của dụng cụ Tien mặt trước và mặt sau cĩ các gĩc trước và gĩc sau, những gốc này, ta sẽ khảo sắt cụ th ở cắc chương sau Dụng cụ cắt cĩ hai loại: loại dụng cụ đơn chỉ cĩ một lưỡi (single point tools) va dung ev nhigu lưỡi (multiple cutting edees tools) Dụng cụ cắt được mình họa như Hình 23
Trang 2628 CHƯƠNG3 _ noi ít Matinee ¬ Lad cit chảy Mocs đi ® Hình 23 Mơ hình dụng cụ cắt (8) Đụng cụ đơn, (6) Dựng cụ cảt nhiễu lười 2.1.3 Chế độ cắt (Cutting conditions)
Trong cất gọt, yêu cầu dụng cụ và chỉ tết gia cơng cĩ chuyển động tương đối với
nhau, các chuyên động tương đối này sẽ tạo ra hình dạng, độ chỉnh xác kích thước và chất
lượng bề mặt của chỉ it gia cơng Chế độ cất là tập hợp các thơng số: vật ốc cắt (cĩ thể do chi iết gia cơng hay đụng cụ cắt thực hiện), chuyển động chạy dao s, thường do dao
thực hiện, chiều dày lớp vật liệu được tách trong một lần cắt t Tập hợp ba thơng số này
(v,t s)ta gọi là chế độ ct, được mình họa tưên Hình 24 - Van tĩc Chiều sâu gắt t các V Hình 2.4 Chế độ cắt khi tiện (v, tr, 8)
2.14, Dung dịch bơi trơn nguội (Cutting uids)
Dung dich tron nguội thưởng dùng trong gia cơng cắt sọ, đề làm nguội và bơi trơn
Trang 27LY THUYET GIA CONG CAT Gor KIM LoaL ” 2.1.8 May cắt got (Machine tools)
XMấy cắt gọt dùng để gá đặt chỉ tết thơng qua đồ gá, các chuyển động tương đối giữa dạng cụ và chỉ tiếc, cũng cấp cơng suất để thực hiện quá nình gia cơng, Trên máy cắt gọt báo giờ cũng cĩ dụng cụ đi kèm, do vậy thuật ngữ * machine too!” muơn chỉ máy cắt gọt, đơi khi cịn gọi là máy "cái Máy cắt gọt truyền thơng dùng để thực hiện các nguyên cơng nhự tiện, khoan và phay và tên gọi thường gin liễn với nguyên cơng như máy iện, máy khoan, máy phay, vận hành chúng thường do cơng nhận trực tp thực hiện Ngày nay, nhiều loại máy cất gọt hiện đại ra đời, chúng được điều khiển tự động, khơng cần can
thiệp trực tiếp của cơng nhân, đĩ là các máy điều Khién s6 (CNC), 2.2 QUÁ TRÌNH TẠO PHOI VÀ CÁC DẠNG PHOI
"Để nghiên cứu bản cất vật lý của quá tình cắt gọt, ta nghiên cứu quá ình tạo phoi trong qui trình gia cơng để ình thành hình dạng ch HC, Quá tình cắt gọt rong thực khá phức tạp, Để đơn giản rong tính tốn nhưng vẫn đảm bảo bản chat vật lý như khi cất
got thực tế Mơ hình dùng để nghiên cứu này gọi là mơ hình trực giao (orthogonal cutting
model) Mơ hình này chỉ cĩ 2 chiều trong khi mơ hình thực tế à 3l 222.1 Mơ hình cất trực giao
“Theo định nghĩa, cắt trực giao là dịng một dụng cụ sắc, trong đĩ lưi cắt chính vuơng gĩc với hướng chuyển động của vận tốc cắt (chuyên động chính), như Hình 2.5 (b) x @ © “Hình 2.5 Mơ hình cắt 4) Cắt xiên, b) Cắt trực giao
Ví dụ như khi ta thục hiện nguyên cơng bào với điều kiện lười cắt vuơng gĩc hướng chuyển động cắt, , hay khi iện ơng, lưỡi cất vuơng gốc với vận tốc cắt và hướng chạy dao
2.2.2 Quá trình tạo pho
Trang 28am CHƯƠNG3
khỏi chỉ tiết gọi là phoi Nghiên cứu quá trình tạo phơi cĩ một ý nghĩa rắt quan trong trong
gia cOng cit got Bản chất cơ học của quá trình tạo phoi là như nhau cho tắt cả các phương hấp ct sọ Mie di rong thực tế, hàu hết các phương pháp gia cơng theo mơ hình ba chiêu (cắt xiên), nhưng để thuận lợi nghiên cứu các cơ chế cũng như tính tốn, chúng ta sử dạng mơ hình cất hai chiều (Hình 26) là trường hợp cắt khi bào với lười cất vuơng gĩc
với vận tốc chuyên động của dụng cụ)
Hình 2.6 Mơ hình cắt trực giao (hai chiéu)
“Trong mơ hình cắt trụ giao, ta cĩ các ký hiệu sau t- = Chiễu sâu cắt trước Khi chuyển thành phơi + Gĩc tước
& =Gĩc sâu
B - Gĩc sc - Chiều dầy phi 5 - Bề rộng ít
“Trên sơ đồ cắt Hình 26, dụng cụ với gĩc trước „ gĩc sau ø chuyển động dọc theo bề mặt chỉ tiết với vận tốc V và với chiều sâu cất điều chính trước t Khi cắt, do tác dụng của lực cắt, E, dao bất đầu nĩn vật liệu gia cơng theo mặt trước, Khi dao tếp tục chuyển động, wong vậ liệu ỉa cơng ban dẫu phát sinh ra biển dạng đần hồi, biển dạng này nhanh chĩng chuyỂn sang biển dạng dẻo và một lớp phơi cĩ chiều dày , được bình thành tử lớp kim loại bị cắt cĩ chiều sâu cắt dĩ chuyển dọc theo mất trước của dao
XKhảo sát bằng kính hiển vỉ đã khám phá ra là phoi được sỉnh ra ng quả trình trượt ềo xây ra trơng một miễn nhất định gi à miễn tạo phơi miền cĩ điện tịch giới hạ bởi các đường cong AO và BO) Dung cong OA là đường bắt đầu xảy ra sự trượi đường cong O là đường kết thúc sự trượt, Thực nghiệm đã chứng tơ rằng khi gia cơng, néu ting ận tốc cắt, , điện tích miễn tạo phơi sẽ được thu hẹp ại và quay theo chiều kim đồng hồ, Nếu chúng la tiếp tục tăng tốc độ cắt đủ lớn, điện tích sẽ bị co hp lại ch cịn vài um, ĐỀ
đơn giản hĩa chúng ta giả thiết rằng diện tích vùng trượt chỉ là đường OM và tạo với
phương nằm ngang một gĩc Ø gọi là gĩc trượt (Hình 2.7
Trang 29LY THUYET GIA CONG CAT Gor KIM LoaL a
Tình 27 Gĩc trượt trên mơ hình được đơn giản hĩa
Boi vi trade khi tạo thành phoi, kim loại bị biến dạng đèo và sau đĩ phi chịu tác dụng của lục ma sắt giữa phoi và mặt trước đụng cụ nên chiều dày của phoi hẳu như bao siờ cũng lớn hơn lớp chiều sâu cắt £ Để thiết lập các quan hệ giữa gĩc trượt Ø với các thơng số cơng nghệ như £; 7; ta ding biểu đồ Hình 2.8
»
“Hình 2.8 M6 hình tạo phối
Trang 302 CHƯƠNG3 “Tử đây, ta cĩ tg0 rsiny Goi +_ s9.) 22 K=j= Tang a2 K gọilà hệ số co rút phoi Ching gợi oF = + OF = cotg8 + tg(8 =y) 63)
3 gợi là h số trượt đếo trơng đội
Hệ số trượt đèo là đại lượng đặc trưng cho mức độ trượt dèo của kim loại
“Từ cơng thức (2.3) và từ thực nghiệm quan hệ giữa vận tốc cắt và gĩc trượt Ơ ta cĩ kết luận như sau; khi tăng vận tốc cất, gĩc trượt sẽ tăng, miễn tgo phot thu hẹp lại hệ số trượt 2 giảm, mức độ biến dang déo giảm, cơng chỉ phí cho quá trình tạo phoi thấp Như vậy trên quan điểm giảm cơng tiêu hao trong miễn tạo phoi ta nên cất vật liệu ở tốc độ cao,
2.2.3, Cée dang phoi Khi quan sắt sự
liệu gia cơng, thơng số hình học của dụng cụ phối khác nhau như sau; nh thành phoi thực tế dưới những điều kiện cắt khác nhau như vật t, chế độ cắt, chúng ta thụ được những loại 2.2.3.1 Phoi day Phoi thu được khi gia cơng vật iu do, chiều sâu cắt nhỏ và ận tốc cắt lớn và gĩc trước lớn, Hình 2.93) nha duy nota a) »
Hình 2.9 Céc loai phoi: a) Phoi day; b) Phoi xép
Phoi tgo thinh dây, đài liên tục Mặt tiếp xúc với mặt trước của dao rất bĩng, mặt đối
Trang 31LI THUYET GUA CONG CAT GOTKIMLOAE 2
Khơng lớn, quá tình cắt dễ dàng hơn, Mặc dù khi hình thành phoi dây, bÈ mặt chỉ tết gia tuy nhiên khơng phải lác nào người ta cũng mong muơn phơi dây, đc biệt khỉ cuốn vào u dao gây trở ngại cho quá tình gia cơng, phải dùng máy để làm sạch Để giả quyết vấn đề này, người ta sử dụng cơ cầu bé phơi
2.2.3.1 Phối xếp
Phoi thủ được khi cất vậ liệu đèo (thép, đồng thau) ở tốc độ cất thấp, chiều sâu cắt lớn Phơi kếo đài từng đoạn ngắn Mặt phi Gếp xúc với mặt trước của đạo rắt bĩng, mặt kia cĩ dạng răng cưa Trên phoi mức độ trượt dẻo được thê hiện rắt rõ (Hình 2.(b)), Phi xếp chịu biển dạng rất lớn, Độ cứng của phơi thu được kh gia cơng vật iệu thép tăng 2-3 lân so với vã liệu gia cơng, Mức độ biển cứng của bề mặt gia cơng cũng lớn hơn bể mặt củ tiết khi hình thành phơi đây
2.2.3.2 Phoi vun
Khi gia cơng vat ligu din (gang, đồng thau cứng, ta thưởng thu được loại phơi
này Ở đây quá trình bình thành phoi vụn khơng phải là quả trình trượt déo mà kh cắt do tác dụng của dao, trong vật liệu gia cơng phát sinh biển dạng đản hồi và ứng suất nén theo phương chuyển động của dao, mặt khác theo phương vuơng gĩc với chuyển động xuất biện ứng uất kéo Phoi bị ích ra chủ yẾn do ứng suất kéo Do vật liệu dịn chịu kéo kếm
nên ứng suất kéo sinh ra đã phá hủy kim loại trước khi xảy ra trượt dẻo Độ bĩng đạt được
khi cất phoi vụn khơng cao do bễ mặt gia cơng cĩ cầu tạo giống như bị phá hủy mịn,
324 Tính tốn hệs co rat phot
Mặc dù hệ số co ít phơi chưa phân ánh đầy đo quá tình biến dạng dễo trong tin tạo phi nhưng qua nghiên cứu xem xét dạng phơi ta cĩ thể đnh giá được mức độ tiến dạng déo và cơng iêu hao
Trong thực tế cĩ hai phương pháp xác định hệ số co út phơi 2.2441 Phương pháp đo trực tiếp
Trang 32M CHƯỜNG2 Sau khi tiện, ta do chiều dài một số phoi và hệ số co rất phoi được xác định theo cơng thức Pee G9
8 — = số phơi được đo (hơng thưởng ø = 5) lạ = chiều đầi của phoi thứ ý
Theo phương pháp trên, việc xác định chính xác chiễu dài phoi khĩ khăn cho nên
kết quả thu được cĩ độ chính xác thấp
2.24.2 Née dinh hf s6 co rit phot theo trọng lượng
Lấy một số phọ thu được sau khi tiện mẫu ch tết của Hình 2.10, đo chiều dài phoi à cân trọng lượng của nổ, ta cĩ:
Diện tích tiết diện ngang của pho — 40000, =e es)
đ,, - khi lượng phơi tht lợi, = chiều đại phối thứ (nm)
‡ _ -Khối lượng tiêng của vậtliệu phối (fon) Chúng ta cĩ:
Tại =Lst Từ đây
K= Đi (n =8) 66
số cĩ rút phơi là một thơng số quan trọng đẻ đánh giả lực và cơng hao trong
quá trình cắt, điều kiện cất cũng như vật liệu gia cơng Trong chừng mực nào đĩ, hệ số cọ rit phoi cĩ thể đặc trưng cho mức độ biển dạng dẽo thay vì đánh giá chính xác qua hệ số trượt tương đối
2.3 LỰC VÀ CƠNG SUÁT CÁT
2.3.1, Lực cắt
Lực và cơng suắt cắt là những đại lượng rit quan trọng cằn nghiên cứu với những lý do sau
~ Cơng suất yêu cầu cần phải được xác định để từ đĩ chon mơ tơ của máy cắt phủ hợp
Trang 33LY THUYET GIA CONG CAT Gor KIM LoaL 3s
“Trong mơ bình cất trục giao, ta xét lục tác dụng lên phi, như Hình 2.11, với ký hiệu
F Lye ma sit giữa mặt trước của đụng cụ tắc dụng lên phot N Phin lực của lực ma sát
.R - Tổng hợp véc tơ của bai thảnh phần lực ma sắt và phản lực, ta gọi là lực tơng “của dụng cụ tác dụng lên phơi ', ~ Lực trượt của vật liệu gia cơng tác dung Fen phot
đạ,— - Pháp tuyến của lực trượt -R” - Tẳng hợp véc tơ của ha thành phần lực trượt E và đụ FR -Lyecit Fe ~Lye diy z z a đã) b)
Tình 211 Lục edt gor kim loa trong mơ hình trực giao (6) Lực tác dụng en phot trong mơ hình trực giao: (Ư) Lục tác đụng lên dụng cụ tien lai phương cĩ thé do deve
Lye của dụng cụ tác dụng lên phối cĩ thể phân ra bai thành phần vuơng gĩc với nhau
Trục ma sắt chống lại chuyển động trượt của phoitrên mặt trước dụng cụ ký hiệu là
.E Lực pháp tuyển với lực ma sát, ký hiệu N Từ hai lực này, ta cĩ th xác định được hệ số ma sit " en vi là gĩc ma sắt
"Ngồi lực tác dụng của dụng cụ lên phi, cớ hai thành phẳn tác đụng tử chỉ tết gia cơng lên phoi, dé là: Lực trượt, đồ là lực gây ra biến đạng trượt, xuất hiện trong mặt phẳng trược, và lực pháp tuyển với lục trượt, ký hiệu F, Da trên lực trượt, ta cĩ th tính
Trang 346 CHƯƠNG3 x G8) A = Lye trượt 4; _- Diện tích của mặt trượt 69) O diy:
© ˆ - Chiều sâu trong mơ hình cắt rye giao B_ - Bề rộng cắtrong mơ hình cắt rực giao 6 -Gĩc trượt
Ứng suất trượt ong cơng thức (28) là ứng suất cần thiết để tạo ra biển dạng trượt,
nĩ cũng chính là sức bên trượt của vật liệu khi điều kiện cắt xây ra
Cong véc tơ của hai lực thành phần , và E, tạo nên lự tổng f? DỀ cân bằng lực tác dụng lên phoi, lực tổng phải bằng lực # về số, cùng phương và ngược chiều Hình 2.11
Bồn lực F,N,f,,F„ khơng thê đo trực được trong quá trình thực hiện nguyên
cơng vì phương của chúng khơng xác định phụ thuộc vào thơng số hình học dụng cụ và chế độ các, Tắt nhiên ta cơng cĩ thể đo được lực tác dụng lên dụng cụ nhờ lực kế, Do đĩ, bại thành phần lực tác dụng lên dụng cụ cĩ thể đo được trụ ti, đơ à lực cắt E: và lực đây Fạ, Lực cất theo hướng vận tốc cắt, ø Lục đây cĩ hướng vuơng gĩc với vận tốc cất và liên quan với chiều sâu , như Hình 2.11 (b) Tủng hai lực này ta được lực 8” Mỗi quan hệ giữa bn thành phần khơng do trục ếp được và hi thành phần cĩ thể đo được cĩ thể biêu thị ảng biểu đồ lực và hệ phương trình sau, Hình 2.12
Trang 35
LI THUYET GUA CONG CAT GOTKIMLOAE „ F = F,siny + Facosy 2.10) N= Fecosy ~ Fgsiny G10 B= Fcos0 ~ Fysind 2.12) ly = E.sin8 + Fạcos8 2.13) XU như lực cất và lực đẩy đã biết ta cĩ thể tính được bổn thành phần cịn lại (FN Fata)
Và từ đầy, ta cĩ thể tính được gĩc ma xát Ø giữa một tước dụng cụ và phơi, ính được ứng suit rust
“Trong trường hợp đặc biệt, khi gĩc trước y = 0, khi đĩ F = Fy va N = F Do
lây ta đùng lực kế đo được trực tiếp lực ma sát và lực pháp tuyển của nĩ,
3.3.1.1 Phương trinh Merchant
Một trong những quan hệ giữa các yếu tổ trong cắt got, đĩ là phương trình mang tên nhà khoa học Eugene Mercbant Phương trình này được ơng Merchant thành lập dựa trên giả thiết
Mơ hình nghiên cứu là mơ hình trực giao (bai kích thước)
Giả hit ste bin vat liệu của ch tiết gia cơng là khơng đổi ~_ Ơng Merchant xuất phát từ phương trình (28) (29 và (2.12)
consid ta8/ng)
Merchant lý giải là tắt cả các gốc trượt cĩ khả năng tạo ra từ lưỡi cắt của dụng cụ Xhi biển đạng trợ xây rà, cĩ một gĩc duy nht là nỗi tội hơn cả, gĩc này tương ứng với ứng suất trượt tạo ra biến dạng bằng với sức bền trượt của vật liệu gia cơng, Đối với tt cả cắc gĩc cịn lại, ứng suất trượt nhỏ hơn ứng suắt bổn của vật liệu, do vậy phơi khơng cĩ thể hình thành ở những gĩc này Trong thực (, vật liệu gia cơng sẽ chọn lựa một gĩc trượt "mà cĩ năng lượn nhỏ nhất Gĩc này cĩ thẻ xác định bằng đạo hàm của hàm sức bên trượt của cơng thức (2.12) và cho bằng 0 Từ đây ta cĩ phương trình Merchant 19) 45+) (215) Vi Merchant gi thiết sức bn trượt của vật liệu gia cơng khơng đổi, nhưng trong thực tế, nhiều yếu tơ ảnh hưởng đến sức bên trượt như câu trúc mạng của vật liệu gia cơng là khơng đồng nhất, ảnh hưởng do nhiệt độ và một số yếu tố khác, do vậy, phương trình (2.15) là biểu thị mỗi quan hệ giữa gĩc trượt và các gĩc của dụng cụ như gĩc trước và gĩc ma sát giữa phoi và mặt trước dung cy chỉ là gần đúng, khơng chính xác để đánh giá định lượng, tuy nhiên nĩ cĩ nhiều ý nghĩa khi nhận xét về mỗi quan hệ giữa gĩc trược Ø với gĩc trước y va gĩc ma sắt
"Những nhận xét dựa trên phương tình Merchant
Trang 368 CHƯƠNG3
thiết kế phù hợp và hệ số ma sát cĩ thể giảm khi dùng chất bơi trơn và dụng cụ cĩ lớp phủ Một vấn đề quan trọng được mình họa như Hình 2.13
@ ©
Hình 2.13 Ảnh huơng của gúc trượt đến điện tích mật phẳng trượt (a) Gĩc trợ lớn; (b) Gĩc Irượi nhỏ
Trang 37LI THUYET GUA CONG CAT GOTKIMLOAE ”
"Ngồi dùng nguyên cơng bảo, để nghiên cứu cơ sở vật lý của quá tình cất, ta cĩ thể dùng mơ hình cất rực giao khi tiện (Hình 2.14), Khi này, ta đùng dụng cụ cĩ lưỡi cất vuơng gĩc với tốc độ cất Các thơng số tương đương khi bào và khi tiện như sau, Bang 2.1 Bang 2.1 Chuyến đối các thơng số từ bào sang tiện cho mỡ hình trực giao
Cit true giao (hào) MG hin eft trực giao (iện)
“Châu su cá (Ð Lượng chạy do (5)
“Chiêu tơng cất (B) “Chiếu su cắt (9
Vận ức ít (9) Vận tức cắt (9)
Le eit Fe Lực sắt Œ2)
Lực đây Lực đấy (§)*
Fy’ = lye diy theo phurong chay dao 2.3.1.2 Cit xién (Cắt 3 kích thước)
Trong thực tế, quá tình cắt thường xây ra 3 kích thước, cĩ nghĩ là lực cắt tổng theo một hướng bắt kỳ, kh đĩ lục cắt tơng được phân thành 3 thành phần lực: , P,,f2 trong đơ:
P„ _- Lực cắt theo phương ox (lực đọc trục, phương chạy đao);
Hạ, - Phương oy (phương vuơng gĩc bỀ mặt chỉ thiết gia cơng):
, - Lực theo phương oz (úp uy với bề mặt gia cơng tại điểm cắ,
Lực ; là lực cắt dùng để tính cơng suất cắt trong quá tình gia cơng
IP? + PP + PP (2.16)
Khi thay đổi các thơng số bình học của dụng cụ cất và các điều kiện cất thì các đại lượng P,, Bị, P, cũng sẽ thay đổi tho
“Khi iện, quan hệ của P, Py với lực cắt f, được xác định bằng thực nghiệm
B, = (03 = 0/9P, G1
Ey = (04 = 08), (218)
23.2 Cong suit eit
Cất gạt cần cĩ cơng suất Trong cắt gọt, lực cắt khoảng 1000 N, tốc độ cắt khoảng ải trăm met! phit li binh thường, đặc biệt khi gia cơng thổ và vật liệu gia cơng cĩ độ
cứng cao Tích số của lực cất và vận tốc cắt cho ta cơng suất cắt (năng lượng vị thời gian): trên một đơn
Trang 38
0 ciwonc2 O day: Pe cing suit et (Ws F «luc eit N) ” -vậntố cit, (mis), Trong đơn vỉ truyền thống của Mỹ, cơng suất được biểu tị là ngựa bằng cách chia cho 33.000, Từ đây Sang HP, = (2.20) HP,
Trong thực tế, cơng suất tổng lớn hơn cơng suit et vi cơn mắt mát do tuyển động sơ và mồ tơ, do vậy, cơng sắt cần tiết cho quá tình gi cơng là
cơng suất tính theo mã lực (ngựa) pats
Gay
Py -Cong suiting
E _ - Hiệu suấtcơ cia may Thong thường máy cơng cụ cĩ hiệu suất khoảng 90% “Cơng suất đơn vị là cơng suất trên một đơn vị thể ích được tích ra tong một đơn
vị thời gian Được ký hiệu là Ứ Khi tiện tốc độ tách vật liệu (thé tích được tách ra trong
một đơn vị thời gian) là # B, từ đĩ cĩ:
EF N/mm? fra Np (221)
Ví dụ tính tốn lực và cơng suất
Giả thiễt nguyên cơng tiện ơng thép gẵn đăng với mơ hình cất trực giao, dao tiện cơ
gốc trước 1%, gĩc nghiêng chính p = 90, Chiều sâu cắt trước khi tạo thành phi, £ 0,8 mơ và chiều day phoi sau khử cắt ty = 1,128 mơm, lực cắt và lục đấy đo được: F, = 1859 N, Fạ = 1271.N Dựa trên những số liệu này, hãy tính
Trang 39LI THUYET GUA CONG CAT GOTKIMLOAE 4
24, NHIET CAT
CChúng ta biết rằng, năng lượng của quá tình cắt biển đồi thành nhiệt năng và kết quả à ạo ra nhiệt độ trong ving edt Những kiến thức về nhiệt inh ra tong quá tình là quan trọng v
~ Ảnh hưởng bấtlợi đến độ bền, độ cứng và độ mài mon eta dung ey cit; ~_ Gây ra sự thay đổi về kích thước của ch tế gia cơng;
~ _ Gây ra sự khĩ khăn trong quá trình kiểm tra độ chính xác của chỉ tiết gia cơng
nh trượt đèo của kim loại và ma sát rất lớn ở mặt tước củn đụng cụ, đo vậy nguồn nhiệt chủ yêu sinh ra tại miỄn trượt và mặt tước của dụng cụ Thêm nữa nên dụng cụ bị cùn và mịn, nhiệt cùng dược sinh rì giữa mặt sau của dụng cụ và bê mặt của chỉ tiết đã được ia cơng Nhiệt độ ăng với chiều đài cắt của chị tiếu ắc độ cát chiêu sâu cát, Nĩ giảm khi tăng hệ sỗ dẫn nhiệt của chỉ tết Sự phân bổ nhiệt độ điển hình trong vùng ắt được chỉ ra ở Hình 2.15
Vi tong quá trình cắt xây ra quả Hình 2.15 Sự phân bổ nhiệt ộ trên phần cắt
"Nhiệt độ trung bình khi tiện trên máy tiện t lệ với
Trang 402 CHƯƠNG3
2.8 MALMON VA HU’ HONG DUNG Cy CAT
"Nhữ chúng ta đã bit, trong quá tình cất dụng cụ chịu ứng suit eye bg, nhigt cit rt lớn đồng thi chịu ma sất của phoi lên mặt trước dụng cụ Tắt cả những tác động này đã gây ra sự mãi mơn và hư hỏng dụng cụ Cơ chế của quá tình mài mịn dụng cụ rắt phức tạp và phụ thuộc vào vật liệu dụng cụ, vật liệu chỉ tết gia cơng, chế độ cắt, thơng số hình học và chất lượng b mặt của dụng cụ, độ cứng vững của hệ thơng cơng nghệ, điều kiện Đơi trơn và làm nguội Cổ bốn dạng mơn cơ bản như Hình 216, đĩ là mịn cơ hoe, mon
khuếch tán, mịn dinh vả mỏn điện hỏa, thơng thường mỏn cơ học chiếm ưu thế
Mơn cơ học
“Hình 2.16 Cơ chế mịn khác nhau của đụng cự cắt