Bài giảng Nguyên lý gia công vật liệu: Chương 4 - Cơ sở vật lý quá trình cắt được biên soạn bao gồm các nội dung chính sau: Cấu tạo tinh thể kim loại; Sự biến dạng của tinh thể kim loại; Quá trình cắt và tạo phoi; Các dạng phoi; Hiện tượng lẹo dao; Sự co rút phoi và các nhân tố ảnh hưởng; Độ bóng bề mặt và hiện tượng cứng nguội; Dung dịch trơn nguội. Mời các bạn cùng tham khảo bài giảng tại đây.
Chương 4: Cơ sở vật lý trình cắt Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Viện Cơ Khí Bộ môn: Gia Công Vật Liệu & Dụng Cụ Công Nghiệp NỘI DUNG CHƯƠNG 4.1 Cấu tạo tinh thể kim loại BÀI GIẢNG 4.2 Sự biến dạng tinh thể kim loại 4.3 Quá trình cắt tạo phoi 4.4 Các dạng phoi NGUYÊN LÝ GIA CÔNG VẬT LIỆU (ME4212) 4.5 Hiện tượng lẹo dao 4.6 Sự co rút phoi nhân tố ảnh hưởng (Phiên 04, 10/2015) 4.7 Độ bóng bề mặt tượng cứng nguội CHƯƠNG CƠ SỞ VẬT LÝ QUÁ TRÌNH CẮT 4.8 Dung dịch trơn nguội Chương 4: Cơ sở vật lý trình cắt Chương 4: Cơ sở vật lý trình cắt Những tượng cắt TS.Nguyễn NguyễnTrọng TrọngHải Hải––Đại ĐạiHọc HọcBách BáchKhoa KhoaHà HàNội Nội TS 4.1 Cấu tạo tinh thể kim loại Mạng tinh thể kim loại thơng thường Mơ q trình cắt (tự do) kim loại! Mơ q trình cắt (bào) kim loại! Lập phương thể tâm Lập phương diện tâm Lục giác xếp chặt Những tượng vật lý diễn trình cắt? TS.Nguyễn NguyễnTrọng TrọngHải Hải––Đại ĐạiHọc HọcBách BáchKhoa KhoaHà HàNội Nội TS TS.Nguyễn NguyễnTrọng TrọngHải Hải––Đại ĐạiHọc HọcBách BáchKhoa KhoaHà HàNội Nội TS Chương 4: Cơ sở vật lý trình cắt Chương 4: Cơ sở vật lý trình cắt 4.1 Cấu tạo tinh thể kim loại (tiếp) 4.1 Cấu tạo tinh thể kim loại (tiếp) Cấu tạo tinh thể kim loại Sai lệch mạng tinh thể Trong thực tế vị trí kim loại, mạng tinh thể có theo trật tự khơng? => Trong thực tế khơng có kim loại ngun chất 100% mà có tạp chất kim loại khác (hợp kim) gây sai lệch mạng tinh thể (12%), ảnh hưởng lớn đến tính kim loại Sự xen kẽ thành phần tạp chất Cấu tạo tinh thể Fe, Cu, Cr gì? TS.Nguyễn NguyễnTrọng TrọngHải Hải––Đại ĐạiHọc HọcBách BáchKhoa KhoaHà HàNội Nội TS TS.Nguyễn NguyễnTrọng TrọngHải Hải––Đại ĐạiHọc HọcBách BáchKhoa KhoaHà HàNội Nội TS Chương 4: Cơ sở vật lý trình cắt 4.1 Cấu tạo tinh thể kim loại (tiếp) Chương 4: Cơ sở vật lý trình cắt 4.2 Sự biến dạng tinh thể Mối liên hệ tải trọng biến dạng Bạn có biết ví dụ thực tế tính kim loại bị thay đổi thêm thành phần tạp chất/hợp kim? Sắt (tinh khiết) – độ cứng thấp, độ bền thấp Thép (sắt + cacbon + đồng + mangan + niken + ) với tổng lượng nguyên tố thêm vào nằm khoảng từ 1,0% đến 50% tổng khối lượng hỗn hợp để cải thiện chất lượng thép thành phẩm Tuỳ theo số lượng khác nguyên tố tỷ lệ chúng thép mà thay đổi độ cứng, độ đàn hồi, tính dễ uốn, sức bền khả chống oxy hoá thép thành phẩm Gang (pha trộn với cacbon cao 2,06%) – cứng, giịn Ngồi sai lệch mạng tinh thể biến dạng kim loại gây Bạn có biết ví dụ thực tế tính kim loại bị thay đổi biến dạng? TS.Nguyễn NguyễnTrọng TrọngHải Hải––Đại ĐạiHọc HọcBách BáchKhoa KhoaHà HàNội Nội TS TS.Nguyễn NguyễnTrọng TrọngHải Hải––Đại ĐạiHọc HọcBách BáchKhoa KhoaHà HàNội Nội TS Chương 4: Cơ sở vật lý trình cắt Chương 4: Cơ sở vật lý trình cắt 4.2 Sự biến dạng tinh thể (tiếp) 4.2 Sự biến dạng tinh thể (tiếp) Biến dạng đàn hồi Mạng tinh thể bị kéo dài xô Biến dạng vật liệu trình tạo phoi phoi Biến dạng dẻo + đàn hồi Mạng tinh thể bị xơ lệch số vị trí + bị kéo dài xơ vị trí khác Chiều sâu cắt dao Biến dạng dẻo Mạng tinh thể bị xô lệch Biến dạng phá hủy Phá vỡ liên kết kim loại Trong q trình gia cơng vật liệu, vật liệu chi tiết phoi bị biến dạng đàn hồi, biến dạng dẻo, biến dạng phá hủy TS.Nguyễn NguyễnTrọng TrọngHải Hải––Đại ĐạiHọc HọcBách BáchKhoa KhoaHà HàNội Nội TS 10 TS.Nguyễn NguyễnTrọng TrọngHải Hải––Đại ĐạiHọc HọcBách BáchKhoa KhoaHà HàNội Nội TS Chương 4: Cơ sở vật lý q trình cắt Cơ tính kim loại Trong thực tế kim loại có độ bền cao? Nếu dùng cảm tính để đánh giá độ bền nào? Thơng số kỹ thuật dùng để đánh giá độ bền? Điều kiện cắt: σ > [σb] Qúa trình cắt Dao bắt đầu nén vật liệu gia công theo mặt trước Khi lực cắt (P) tăng xuất biến dạng đàn hồi → chuyển nhanh sang biến dạng dẻo lớp phoi có Độ dẻo (ductile) 4.3 Quá trình cắt tạo phoi Độ bền (tĩnh) (strength) Chương 4: Cơ sở vật lý trình cắt chiều dày tc hình thành từ lớp kim loại bị cắt có chiều dày to dịch chuyển dọc theo mặt trước dao Kim loại gọi dẻo? Độ cứng (hardness) Kim loại gọi cứng? Thông số kỹ thuật dùng để đánh giá độ cứng? tc to Phoi trượt mặt trước Tiến dao Độ dai va đập (toughness) Độ dai va đập gì? Thế có độ dai va đập cao? TS.Nguyễn NguyễnTrọng TrọngHải Hải––Đại ĐạiHọc HọcBách BáchKhoa KhoaHà HàNội Nội TS 11 TS.Nguyễn NguyễnTrọng TrọngHải Hải––Đại ĐạiHọc HọcBách BáchKhoa KhoaHà HàNội Nội TS 12 Chương 4: Cơ sở vật lý trình cắt Chương 4: Cơ sở vật lý trình cắt GIỚI THIỆU MỘT SỐ NGUYÊN CÔNG CẮT GỌT KIM LOẠI GIỚI THIỆU MỘT SỐ NGUYÊN CÔNG CẮT GỌT KIM LOẠI Một số nguyên công cắt gọt kim loại Phôi Các thông số cắt (chế độ cắt) Phôi Lượng ăn dao (mm/vòng) Chiều sâu cắt (mm) phoi dao dao Tiện trụ trơn phôi Tiện cắt đứt dao dao Ụ gá dao Dao phay ngón Đối tượng bị cắt Vật liệu bị bóc tách Phay dao phay trụ xoắn TS.Nguyễn NguyễnTrọng TrọngHải Hải––Đại ĐạiHọc HọcBách BáchKhoa KhoaHà HàNội Nội TS Phay dao phay ngón 13 Phơi (workpiece) Phoi (chip) 14 TS.Nguyễn NguyễnTrọng TrọngHải Hải––Đại ĐạiHọc HọcBách BáchKhoa KhoaHà HàNội Nội TS Chương 4: Cơ sở vật lý trình cắt 4.3 Quá trình cắt tạo phoi (tiếp) GIỚI THIỆU MỘT SỐ NGUYÊN CÔNG CẮT GỌT KIM LOẠI Các thông số cắt (chế độ cắt) Chương 4: Cơ sở vật lý trình cắt Các vùng biến dạng phoi Tốc độ cắt tc Chiều sâu cắt Tốc độ cắt Vùng biến dạng dao Vùng biến dạng 2 Chiều sâu cắt P Tốc độ ăn dao to Lớp kim loại bị cắt Vết cắt Tốc độ ăn dao Ví dụ bề mặt gia công* TS.Nguyễn NguyễnTrọng TrọngHải Hải––Đại ĐạiHọc HọcBách BáchKhoa KhoaHà HàNội Nội TS 15 TS.Nguyễn NguyễnTrọng TrọngHải Hải––Đại ĐạiHọc HọcBách BáchKhoa KhoaHà HàNội Nội TS 16 Chương 4: Cơ sở vật lý trình cắt 4.3 Quá trình cắt tạo phoi (tiếp) Chương 4: Cơ sở vật lý trình cắt 4.3 Quá trình cắt tạo phoi (tiếp) Chiều rộng miền tạo phoi Chiều rộng miền tạo phoi phụ thuộc vào: Tính chất vật liệu gia cơng (dẻo, giịn, …) Thơng số hình học dao (góc trước, góc nghiêng chính, …) Chế độ cắt (tốc độ cắt, chiều sâu cắt, …) Miền tạo phoi AOE: OA đường phát sinh biến dạng dẻo đầu tiên, OE đường kết thúc biến dạng dẻo OA, OB, OC, OD, OE mặt trượt Lớp kim loại bị cắt sau biến dạng miền tạo phoi, chịu thêm Sử dụng kinh nghiệm thực tế, theo bạn tốc độ cắt ảnh hưởng đến chiều rộng miền tạo phoi? biến dạng ma sát mặt trước dao phoi TS.Nguyễn NguyễnTrọng TrọngHải Hải––Đại ĐạiHọc HọcBách BáchKhoa KhoaHà HàNội Nội TS 17 18 TS.Nguyễn NguyễnTrọng TrọngHải Hải––Đại ĐạiHọc HọcBách BáchKhoa KhoaHà HàNội Nội TS Chương 4: Cơ sở vật lý trình cắt 4.3 Quá trình cắt tạo phoi (tiếp) Chương 4: Cơ sở vật lý trình cắt 4.3 Quá trình cắt tạo phoi (tiếp) Miền tạo phoi ứng với tốc độ cắt khác Tốc độ cắt V1: miền tạo phoi AOE chiều dày phoi Tốc độ cắt V2 > V1: miền tạo phoi A’O’E’ Chiều dày phoi tc’ < tc : góc trượt góc trước góc trượt phoi phoi Vùng biến dạng TS.Nguyễn NguyễnTrọng TrọngHải Hải––Đại ĐạiHọc HọcBách BáchKhoa KhoaHà HàNội Nội TS 19 TS.Nguyễn NguyễnTrọng TrọngHải Hải––Đại ĐạiHọc HọcBách BáchKhoa KhoaHà HàNội Nội TS dụng cụ phôi 20 Chương 4: Cơ sở vật lý trình cắt Chương 4: Cơ sở vật lý q trình cắt GIỚI THIỆU MỘT SỐ NGUN CƠNG CẮT GỌT KIM LOẠI GIỚI THIỆU MỘT SỐ NGUYÊN CÔNG CẮT GỌT KIM LOẠI Mặt trước, mặt sau, lưỡi cắt Mặt cắt, mặt đáy Tốc độ cắt Mặt trước Mặt trước Vết mặt đáy Lưỡi cắt dao Mặt sau Lưỡi cắt Mặt sau Dao tiện thường Dao tiện cắt đứt Vết lưỡi cắt Mặt trước – Bề mặt dụng cụ nơi phoi thoát cắt Vết mặt cắt Mặt sau – Bề mặt dụng cụ đối diện với bề mặt gia công chi tiết Mặt cắt: mặt phẳng chứa vec tơ vận tốc cắt tiếp tuyến lưỡi cắt điểm cắt Lưỡi cắt – Giao tuyến mắt trước mặt sau Mặt đáy: mặt phẳng vuông góc với mặt cắt qua tiếp tuyến lưỡi cắt điểm cắt 21 TS.Nguyễn NguyễnTrọng TrọngHải Hải––Đại ĐạiHọc HọcBách BáchKhoa KhoaHà HàNội Nội TS Chương 4: Cơ sở vật lý trình cắt Chương 4: Cơ sở vật lý q trình cắt Q TRÌNH TẠO PHOI GIỚI THIỆU MỘT SỐ NGUN CƠNG CẮT GỌT KIM LOẠI Góc trước, góc sau 22 TS.Nguyễn NguyễnTrọng TrọngHải Hải––Đại ĐạiHọc HọcBách BáchKhoa KhoaHà HàNội Nội TS Góc trước () dao Các yếu tố tác động đến trình cắt Vật liệu dụng cụ cắt vật liệu phủ lưỡi cắt Thơng số hình học dao, độ bóng bề mặt lưỡi cắt, độ sắc Góc sau () Vật liệu phơi tình trạng vật liệu phơi Chế độ cắt (tốc độ cắt, chiều sâu cắt, bước tiến dao) Góc trước: góc mặt đáy mặt trước Dung dịch trơn nguội Góc sau: góc mặt cắt mặt sau Đặc tính máy cơng cụ Đồ gá Góc trước =0, >0, 0, bán kính xoắn giảm -> phoi bị xoắn - Dung dịch trơn nguội làm phoi xoắn -> giảm bán kính xoắn -> giảm diện tích tiếp xúc phoi-mặt trước -> nhiệt tập trung gần mũi dao -> dao mòn nhanh 33 TS.Nguyễn NguyễnTrọng TrọngHải Hải––Đại ĐạiHọc HọcBách BáchKhoa KhoaHà HàNội Nội TS Chương 4: Cơ sở vật lý trình cắt Quá trình tạo phoi Chương 4: Cơ sở vật lý q trình cắt Q trình tạo phoi Nếu khơng mong muốn phoi dây sản xuất nghiệp có giải pháp ko? 34 TS.Nguyễn NguyễnTrọng TrọngHải Hải––Đại ĐạiHọc HọcBách BáchKhoa KhoaHà HàNội Nội TS Bẻ phoi cách chọn thơng số hình học dao Bẻ phoi cấu bẻ phoi Phoi cuộn lại sau thoát Phoi có dạng xoắn theo chiều dọc thân dao TS.Nguyễn NguyễnTrọng TrọngHải Hải––Đại ĐạiHọc HọcBách BáchKhoa KhoaHà HàNội Nội TS 35 TS.Nguyễn NguyễnTrọng TrọngHải Hải––Đại ĐạiHọc HọcBách BáchKhoa KhoaHà HàNội Nội TS Phoi đập vào bề mặt gia công bị bẻ gãy Phoi đập vào thành dao bị bẻ gãy 36 Chương 4: Cơ sở vật lý trình cắt 4.6 Hệ số co rút phoi Chương 4: Cơ sở vật lý trình cắt 4.6 Hệ số co rút phoi (tiếp) Hệ số co rút phoi phoi Lớp cắt có chiều dầy t0 bị biến dạng qua vùng thứ thành phoi có Chiều dày phoi cắt tc > to Hiện tượng gọi co rút phoi đặc trưng tc chiều dầy tC Phoi thoát trượt mặt trước dụng cụ với áp lực vùng biến dạng ma sát lớn gây biến dạng lần hai phoi hệ số co rút phoi dụng cụ K tc OF.cos cos to OF.sin sin Mặt OF gọi mặt trượt góc góc trượt Góc trượt xác định to vùng biến dạng phụ nhờ hệ số co rút phoi sau: Mức độ biến dạng phoi: tg K K bd K ms cos K sin vùng trượt phơi 37 TS.Nguyễn NguyễnTrọng TrọngHải Hải––Đại ĐạiHọc HọcBách BáchKhoa KhoaHà HàNội Nội TS dcc Kbd – mức độ biến dạng phoi miền tạo phoi Kms – mức độ biến dạng phoi ma sát với mặt trước dao V (tốc độ cắt) O 38 TS.Nguyễn NguyễnTrọng TrọngHải Hải––Đại ĐạiHọc HọcBách BáchKhoa KhoaHà HàNội Nội TS Chương 4: Cơ sở vật lý trình cắt Chương 4: Cơ sở vật lý trình cắt 4.6 Hệ số co rút phoi (tiếp) 4.6 Hệ số co rút phoi (tiếp) Cách xác định hệ số K Các nhân tố ảnh hưởng hệ số co rút phoi Ảnh hưởng vật liệu gia công Phương pháp đo trực tiếp: đo chiều dài phoi cắt lc Khi cắt, lớp cắt có chiều dài lo phoi F Vật liệu dẻo (giới hạn bền nhỏ), kim loại bị biến dạng nhiều t l K c o to lc => K lớn Phương pháp trọng lượng: chiều dài lớp cắt lo Ví dụ: cắt đồng thép 35 chế độ cắt có hệ số co rút phoi B1: Cân đoạn phoi G (g) đo chiều dài lc K ≈ 6,5 K ≈ 2,84 B2 Diện tích phoi Ff 1000.G g lc (g - khối lượng riêng vật liệu cắt – g/cm3) B3 Thể tích bảo tồn nên ta có: lc.Ff = lo.b.t K TS.Nguyễn NguyễnTrọng TrọngHải Hải––Đại ĐạiHọc HọcBách BáchKhoa KhoaHà HàNội Nội TS lc Ff 1000.G lo b.t g.b.t.lc Vật liệu dẻo, hệ số co rút phoi lớn! 39 TS.Nguyễn NguyễnTrọng TrọngHải Hải––Đại ĐạiHọc HọcBách BáchKhoa KhoaHà HàNội Nội TS 40 Chương 4: Cơ sở vật lý trình cắt Chương 4: Cơ sở vật lý trình cắt 4.6 Hệ số co rút phoi (tiếp) 4.6 Hệ số co rút phoi (tiếp) Các nhân tố ảnh hưởng hệ số co rút phoi (tiếp) Các nhân tố ảnh hưởng hệ số co rút phoi (tiếp) Ảnh hưởng vật liệu gia công (tiếp) Ảnh hưởng góc cắt Có hệ số co rút phoi K < 1? Khi tiện hợp kim Titan BT2 v = m/ph v = 35 50 m/ph v = 100 m/ph K = 1,6 K=1 K = 0,8 Hợp kim Titan có độ dẻo thấp => K thấp Hợp kim Titan có tính dẫn nhiệt => phoi bị dãn dài nhiệt cắt cao Góc cắt lớn hệ số co rút phoi lớn! Ở nhiệt độ cao Titan bị ơxy hóa nhanh => dẻo => phoi khơng co rút 41 TS.Nguyễn NguyễnTrọng TrọngHải Hải––Đại ĐạiHọc HọcBách BáchKhoa KhoaHà HàNội Nội TS 42 TS.Nguyễn NguyễnTrọng TrọngHải Hải––Đại ĐạiHọc HọcBách BáchKhoa KhoaHà HàNội Nội TS Chương 4: Cơ sở vật lý trình cắt Chương 4: Cơ sở vật lý trình cắt 4.6 Hệ số co rút phoi (tiếp) 4.6 Hệ số co rút phoi (tiếp) Các nhân tố ảnh hưởng hệ số co rút phoi (tiếp) Các nhân tố ảnh hưởng hệ số co rút phoi (tiếp) Ảnh hưởng góc nghiêng () Ảnh hưởng vận tốc cắt (r = 0) góc nghiêng lớn K => chiều dày cắt tăng Vùng xuất lẹo dao, góc cắt giảm C A => phoi khó bị biến dạng => hệ số co rút phoi thấp Khu vực khơng có lẹo dao Hệ số ma sát phoi mặt trước giảm K = const D (v = 200-300 m/ph) B Chiều cao lẹo dao dảm, góc cắt tăng V, m/ph TS.Nguyễn NguyễnTrọng TrọngHải Hải––Đại ĐạiHọc HọcBách BáchKhoa KhoaHà HàNội Nội TS 43 TS.Nguyễn NguyễnTrọng TrọngHải Hải––Đại ĐạiHọc HọcBách BáchKhoa KhoaHà HàNội Nội TS 44 Chương 4: Cơ sở vật lý trình cắt Chương 4: Cơ sở vật lý trình cắt 4.6 Hệ số co rút phoi (tiếp) 4.6 Hệ số co rút phoi (tiếp) Các nhân tố ảnh hưởng hệ số co rút phoi (tiếp) Các nhân tố ảnh hưởng hệ số co rút phoi (tiếp) Ảnh hưởng chiều dày cắt (a) Ảnh hưởng dung dịch trơn nguội? + Giảm nhiệt độ vùng cắt => giảm độ dẻo vật liệu vùng cắt => giảm hệ số co rút phoi + Giảm ma sát phoi mặt trước Chiều dày cắt tăng => giảm biến dạng vùng (giữa phoi mặt trước) => phoi khó bị biến dạng => giảm hệ số co rút phoi => hệ số co rút phoi thấp 45 TS.Nguyễn NguyễnTrọng TrọngHải Hải––Đại ĐạiHọc HọcBách BáchKhoa KhoaHà HàNội Nội TS 46 TS.Nguyễn NguyễnTrọng TrọngHải Hải––Đại ĐạiHọc HọcBách BáchKhoa KhoaHà HàNội Nội TS Chương 4: Cơ sở vật lý trình cắt Chương 4: Cơ sở vật lý trình cắt 4.5 Hiện tượng lẹo dao 4.5 Hiện tượng lẹo dao (tiếp) Trong trình cắt tạo phoi dây, mặt trước dao kề lưỡi cắt thường xuất Phân loại lẹo dao lớp kim loại có cấu trúc khác hẳn với vật liệu gia công vật liệu làm Lẹo dao ổn định dao Nếu lớp kim loại bám vào lưỡi cắt dụng cụ gọi lẹo dao + Nằm dọc lưỡi cắt suốt trình cắt + Tạo mặt trước gần song song với mặt trước dao + Thường hình thành cắt thép Lẹo dao với chiều dày cắt bé Lẹo dao ổn định TS.Nguyễn NguyễnTrọng TrọngHải Hải––Đại ĐạiHọc HọcBách BáchKhoa KhoaHà HàNội Nội TS 47 TS.Nguyễn NguyễnTrọng TrọngHải Hải––Đại ĐạiHọc HọcBách BáchKhoa KhoaHà HàNội Nội TS 48 Chương 4: Cơ sở vật lý trình cắt Chương 4: Cơ sở vật lý trình cắt 4.5 Hiện tượng lẹo dao (tiếp) 4.5 Hiện tượng lẹo dao (tiếp) Phân loại lẹo dao (tiếp) Thơng số đặc trưng kích thước lẹo dao Lẹo dao chu kỳ Chiều cao lẹo dao (h) + Phần lằm sát với mặt trước dao (lẹo dao ổn định) VD: Khi tiện thép 45, khơng + Phần khơng ổn định hình thành dung dịch trơn nguội trên phần ổn định, sinh ra, lớn lên nhiều lần đơn vị thời gian + Các góc dao q trình cắt thay đổi Lẹo dao chu kỳ TS.Nguyễn NguyễnTrọng TrọngHải Hải––Đại ĐạiHọc HọcBách BáchKhoa KhoaHà HàNội Nội TS 49 50 TS.Nguyễn NguyễnTrọng TrọngHải Hải––Đại ĐạiHọc HọcBách BáchKhoa KhoaHà HàNội Nội TS Chương 4: Cơ sở vật lý trình cắt Chương 4: Cơ sở vật lý trình cắt 4.5 Hiện tượng lẹo dao (tiếp) 4.5 Hiện tượng lẹo dao (tiếp) Đặc điểm lẹo dao Các yếu tố ảnh hưởng tới tượng lẹo dao – vận tốc cắt M = + (22 37o) M = 0o M = (8 15).10-3 mm (dao thép gió = (1215) 10-3 mm, dao hợp kim cứng = (1824) 10-3 mm) Độ cứng lẹo dao cứng vật liệu dao 2,5 3,5 lần Khơng hình thành lẹo dao Gây rung động, ảnh hưởng chất lượng bề mặt gia công TS.Nguyễn NguyễnTrọng TrọngHải Hải––Đại ĐạiHọc HọcBách BáchKhoa KhoaHà HàNội Nội TS Tốc độ cắt tăng chiều cao lẹo dao tăng 51 TS.Nguyễn NguyễnTrọng TrọngHải Hải––Đại ĐạiHọc HọcBách BáchKhoa KhoaHà HàNội Nội TS Lẹo dao Tốc độ cắt tăng chiều cao lẹo dao giảm dần biến 52 Chương 4: Cơ sở vật lý trình cắt Chương 4: Cơ sở vật lý trình cắt 4.5 Hiện tượng lẹo dao (tiếp) 4.5 Hiện tượng lẹo dao (tiếp) Các yếu tố ảnh hưởng tới tượng lẹo dao – vật liệu gia công Các yếu tố ảnh hưởng tới tượng lẹo dao – Chiều dày cắt Vật liệu B dẻo vật liệu A Chiều dày cắt lớn tốc độ hình thành lẹo dao thấp chiều dao cua lẹo dao cao 53 TS.Nguyễn NguyễnTrọng TrọngHải Hải––Đại ĐạiHọc HọcBách BáchKhoa KhoaHà HàNội Nội TS TS.Nguyễn NguyễnTrọng TrọngHải Hải––Đại ĐạiHọc HọcBách BáchKhoa KhoaHà HàNội Nội TS 54 Chương 4: Cơ sở vật lý trình cắt Chương 4: Cơ sở vật lý trình cắt 4.5 Hiện tượng lẹo dao (tiếp) 4.5 Hiện tượng lẹo dao (tiếp) Các yếu tố ảnh hưởng tới tượng lẹo dao – Góc trước γ Cách khắc phục lẹo dao Giảm ma sát bề mặt trước dao Mài bóng lưỡi cắt Tăng góc trước γ Sử dụng dung dịch trơn nguội Cắt vùng tốc độ cắt phù hợp Tăng góc trước tốc độ hình thành lẹo dao cao chiều cao lẹo dao nhỏ TS.Nguyễn NguyễnTrọng TrọngHải Hải––Đại ĐạiHọc HọcBách BáchKhoa KhoaHà HàNội Nội TS 55 TS.Nguyễn NguyễnTrọng TrọngHải Hải––Đại ĐạiHọc HọcBách BáchKhoa KhoaHà HàNội Nội TS 56 Chương 4: Cơ sở vật lý trình cắt 4.7 Độ bóng bề mặt gia cơng tượng cứng nguội cắt Chương 4: Cơ sở vật lý q trình cắt 4.7 Độ bóng bề mặt gia cơng tượng cứng nguội cắt Độ xác kích thước (ví dụ 1000.1) Với chi tiết dạng trục hình vẽ, thơng số kỹ thuật cần cần thiết? Độ xác hình dạng Độ sóng bề mặt Tính chất lý (độ cứng, ứng suất dư) Độ bóng bề mặt (Ra, Rz) 57 TS.Nguyễn NguyễnTrọng TrọngHải Hải––Đại ĐạiHọc HọcBách BáchKhoa KhoaHà HàNội Nội TS Chương 4: Cơ sở vật lý trình cắt 4.7 Độ bóng bề mặt gia cơng tượng cứng nguội cắt 58 TS.Nguyễn NguyễnTrọng TrọngHải Hải––Đại ĐạiHọc HọcBách BáchKhoa KhoaHà HàNội Nội TS Chương 4: Cơ sở vật lý q trình cắt 4.7 Độ bóng bề mặt gia công tượng cứng nguội cắt Nguyên nhân nhấp nhơ bề mặt Nhám bề mặt/ sóng bề mặt/ sai lệch hình dạng Bề mặt sau tiện phơi thép Một ví dụ nhấp nhơ bề mặt gia công Những nguyên nhân gây nhấp nhô bề mặt? Biến dạng dẻo, biến dạng đàn hồi lớp bề mặt chi tiết cắt gọt kim loại Thơng số hình học dao Phần nhấp nhơ bề mặt NHÁM BỀ MẶT? SĨNG BỀ MẶT? SAI LỆCH HÌNH DẠNG? Rung động cắt gọt Lẹo dao … TS.Nguyễn NguyễnTrọng TrọngHải Hải––Đại ĐạiHọc HọcBách BáchKhoa KhoaHà HàNội Nội TS 59 TS.Nguyễn NguyễnTrọng TrọngHải Hải––Đại ĐạiHọc HọcBách BáchKhoa KhoaHà HàNội Nội TS 60 Chương 4: Cơ sở vật lý trình cắt 4.7 Độ bóng bề mặt gia cơng tượng cứng nguội cắt Chương 4: Cơ sở vật lý trình cắt 4.7 Độ bóng bề mặt gia cơng tượng cứng nguội cắt Nhám bề mặt/ sóng bề mặt/ sai lệch hình dạng (tiếp) Ảnh hưởng nhám bề mặt đến chất lượng làm việc chi tiết máy Mối ghép động (ổ trượt, sống dẫn, trượt …) Khó hình thành màng dầu Các đỉnh nhám tiếp xúc => ma sát nửa ướt, khô => giảm hiệu suất, tăng nhiệt độ p Các đỉnh tiếp xúc => tập trung ứng suất, biến dạng dẻo => mòn nhanh Mối ghép có độ dơi lớn Nhám bị chèn ép => độ dôi mối ghép giảm => giảm độ bền, p/h 50 => nhám bề mặt (h3) mối ghép 50 p/h 1000 => sóng bề mặt (h2) Chi tiết chịu tải động tải chu kỳ p/h 1000 => sai lệch hình dạng (h1) Tập trung ứng suất => phát sinh rạn nứt => giảm độ bền mỏi 61 TS.Nguyễn NguyễnTrọng TrọngHải Hải––Đại ĐạiHọc HọcBách BáchKhoa KhoaHà HàNội Nội TS 62 TS.Nguyễn NguyễnTrọng TrọngHải Hải––Đại ĐạiHọc HọcBách BáchKhoa KhoaHà HàNội Nội TS Chương 4: Cơ sở vật lý trình cắt Chương 4: Cơ sở vật lý trình cắt 4.7 Độ bóng bề mặt gia cơng tượng cứng nguội cắt 4.7 Độ bóng bề mặt gia công tượng cứng nguội cắt Nhấp nhô bề mặt (độ nhám) Ảnh hưởng nhân tố đến độ nhấp nhơ bề mặt tính chất lý bề mặt gia công (chiều dài chuẩn) Ảnh hưởng góc nghiêng góc mũi dao Ảnh hưởng góc sau Góc sau lớn => tiếp xúc với mặt sau bề mặt chi tiết giảm => nhấp nhô bề mặt giảm Ảnh hưởng góc cắt Góc cắt nhỏ => phoi mặt trước dễ => phoi bị Đường trung bình (đường chuẩn) biến dạng => chiều cao nhấp nhô giảm Ảnh hưởng tốc độ cắt Sai lệch số học trung bình Ra Ảnh hưởng dung dịch trơn nguội Chiều cao nhấp nhô profin theo mười điểm Rz TS.Nguyễn NguyễnTrọng TrọngHải Hải––Đại ĐạiHọc HọcBách BáchKhoa KhoaHà HàNội Nội TS 63 TS.Nguyễn NguyễnTrọng TrọngHải Hải––Đại ĐạiHọc HọcBách BáchKhoa KhoaHà HàNội Nội TS 64 Chương 4: Cơ sở vật lý trình cắt Chương 4: Cơ sở vật lý trình cắt 4.7 Độ bóng bề mặt gia cơng tượng cứng nguội cắt 4.7 Độ bóng bề mặt gia công tượng cứng nguội cắt Nguyên nhân tượng cứng nguội Nguyên nhân tượng cứng nguội (tiếp) Vùng vật liệu bị bóc tách Khi kim loại bị biến dạng dẻo, mạng tinh thể bị nát vụn, xô lệch khiến cho kim loại trở nên bền cứng Vật liệu bị giãn trở lại đàn hồi Điểm tập trung ứng suất bắt đầu cắt 65 TS.Nguyễn NguyễnTrọng TrọngHải Hải––Đại ĐạiHọc HọcBách BáchKhoa KhoaHà HàNội Nội TS Vùng vật liệu bị nén Điểm tập trung ứng suất trình cắt ổn định Vùng biến dạng ma sát vật liệu mặt sau 66 TS.Nguyễn NguyễnTrọng TrọngHải Hải––Đại ĐạiHọc HọcBách BáchKhoa KhoaHà HàNội Nội TS Chương 4: Cơ sở vật lý trình cắt Chương 4: Cơ sở vật lý trình cắt 4.7 Độ bóng bề mặt gia cơng tượng cứng nguội cắt 4.7 Độ bóng bề mặt gia công tượng cứng nguội cắt Nguyên nhân tượng cứng nguội (tiếp) Hiện tượng cứng nguội Những vật liệu khác có độ cứng nguội khác Nhôm 90 100% Đồng thau 60 70% Thép kết cấu 40 50% Tính chất lý bề mặt gia cơng đánh giá bởi: Mức độ cứng nguội ΔH= H-H o 100% Ho H – độ cứng tế vi lớp cứng nguội Các nguyên công khác gây chiều sâu lớp cứng nguội khác Ho – độ cứng tế vi ban đầu (gia công thép kết cấu có độ cứng trung bình) Khi gia cơng thơ dao tiện 0,4 0,5 mm Khi gia công tinh 0,07 0,08 mm Khi mài 0,04 0,06 mm Khi đánh bóng 0,02 0,04 mm TS.Nguyễn NguyễnTrọng TrọngHải Hải––Đại ĐạiHọc HọcBách BáchKhoa KhoaHà HàNội Nội TS Chiều sâu cứng nguội Trị số, chiều sâu ứng suất dư lớp bề mặt 67 TS.Nguyễn NguyễnTrọng TrọngHải Hải––Đại ĐạiHọc HọcBách BáchKhoa KhoaHà HàNội Nội TS 68 Chương 4: Cơ sở vật lý trình cắt 4.7 Độ bóng bề mặt gia cơng tượng cứng nguội cắt Chương 4: Cơ sở vật lý trình cắt DUNG DỊCH TRƠN NGUỘI (CUTTING FLUIDS) Hiện tượng cứng nguội Mục đích (objectives) Trong q trình gia cơng cắt gọt, ảnh hưởng biến dạng ma sát nên xảy Hiện tượng cứng nguội có lợi hay hại cho chi tiết làm việc? tượng toả nhiệt nhiều làm giảm độ cứng dao nên cần thiết phải làm nguội dao Dung dịch trơn nguội dùng với mục đích: Bề mặt chi tiết khơng có khuyết tật => Cứng nguội có tác dụng tốt Làm nhiệt, bảo vệ dao nhiệt độ cố định Bề mặt chi tiết có khuyết tật => tập trung ứng suất, vết nứt dễ phát Đề phòng biến dạng chi tiết gia công nhiệt cắt gây nên triển => giới hạn bền mỏi chi tiết giảm, tuổi thọ chi tiết bị hạ thấp Làm phoi mặt cắt gọt Nguyên công thô gây mức độ cứng nguội cao => ảnh hưởng đến Giảm cọ xát phoi vào mặt trước dao, giúp phoi tốt ngun cơng tinh 69 TS.Nguyễn NguyễnTrọng TrọngHải Hải––Đại ĐạiHọc HọcBách BáchKhoa KhoaHà HàNội Nội TS Chương 4: Cơ sở vật lý trình cắt Dung Dịch Trơn Nguội (Cutting Fluids) 70 TS.Nguyễn NguyễnTrọng TrọngHải Hải––Đại ĐạiHọc HọcBách BáchKhoa KhoaHà HàNội Nội TS Chương 4: Cơ sở vật lý trình cắt Dung Dịch Trơn Nguội (Cutting Fluids) Yêu cầu dung dịch trơn nguội (requirements) Phải có tác dụng làm nguội cao Phân loại dung dịch trơn nguội (classification) Nhóm 1: có tác dụng làm lạnh chủ yếu: dung dịch nước điện ly Ví dụ: dung dịch CaCO3 2%, dung dịch (NaPO4 0,8% + NaNO3 0,2%) Phải có tác dụng bơi trơn tốt Nhóm 2: có tác dụng làm lạnh phần bơi trơn Tính chất ổn định, khơng thay đổi theo nhiệt độ thời gian Ví dụ: dung dịch nước xà phòng (xà phòng 0,9% + NaPO4 0,5% + NaNO3 Mùi chất bơi trơn khơng khó chịu, khơng gây ảnh hưởng sức khỏe 0,4%) người trực tiếp gia cơng Nhóm 3: có tác dụng bơi trơn phần làm lạnh Khơng gây gỉ sét Ví dụ: chất dầu TS.Nguyễn NguyễnTrọng TrọngHải Hải––Đại ĐạiHọc HọcBách BáchKhoa KhoaHà HàNội Nội TS 71 TS.Nguyễn NguyễnTrọng TrọngHải Hải––Đại ĐạiHọc HọcBách BáchKhoa KhoaHà HàNội Nội TS 72 Chương 4: Cơ sở vật lý trình cắt Dung Dịch Trơn Nguội (Cutting Fluids) Chương 4: Cơ sở vật lý trình cắt Dung Dịch Trơn Nguội (Cutting Fluids) Lựa chọn dung dịch trơn nguội (selection) Việc lựa chọn dung dịch trơn nguội hoàn toàn phụ thuộc vào điều kiện cắt, vật Các phương pháp tưới nguội (methods of applying cutting fluids) Phương pháp tưới rót Lượng dung dịch cần phun 0,07 0,10 x liệu gia công, vật liệu dao 10-3 m3/s Khi gia công thơ dùng dung dịch có tính làm nguội chủ yếu Phun trực tiếp vào vùng cắt nên có tác dụng Khi gia cơng tinh dùng dung dịch có tính bơi trơn chủ yếu giảm nhiệt nhanh Lưu ý: Nhược điểm: - Khi gia công gang, đồng thau, đồng thanh, nhôm, người ta không tưới nguội Phải đảm bảo hướng phun để có tác dụng Trường hợp đặc biệt có tưới dùng dầu lửa pha với nhựa thơng có pha thêm tối đa chất chống rỉ Máy cần có thiết bị bơm - Dùng dao hợp kim cứng để gia công: tưới phải tưới từ đầu tưới liên Dung dịch bị bắn tung tóe, khó che đậy tục, mục đích để tránh cho mảnh hợp kim nóng gặp lạnh bị nứt vỡ 73 TS.Nguyễn NguyễnTrọng TrọngHải Hải––Đại ĐạiHọc HọcBách BáchKhoa KhoaHà HàNội Nội TS Chương 4: Cơ sở vật lý trình cắt Dung Dịch Trơn Nguội (Cutting Fluids) Chương 4: Cơ sở vật lý trình cắt Dung Dịch Trơn Nguội (Cutting Fluids) Các phương pháp tưới nguội (methods of applying cutting fluids) Phương pháp tưới phun Lượng dung dịch cần phun 0,07 0,10 x Các phương pháp tưới nguội (methods of applying cutting fluids) Phương pháp tưới phun Đưa áp suất (23)x105 N/mm2, chất 10-3 m3/s lỏng khơng khí hịa trộn Phun trực tiếp vào vùng cắt nên có tác dụng bình đặc biệt, phun vào giảm nhiệt nhanh Nhược điểm: khu vực cắt, phía sau dao với tốc độ Phải đảm bảo hướng phun, không khoảng 1800m/phút Phương pháp cho phép nâng cao không phát huy hết tác dụng Máy cần có thiết bị bơm tuổi bền dao, khơng cần hướng Dung dịch bị bắn tung tóe, cần có phận phun xác, làm nguội dụng cụ cắt nhiều lưỡi che đậy TS.Nguyễn NguyễnTrọng TrọngHải Hải––Đại ĐạiHọc HọcBách BáchKhoa KhoaHà HàNội Nội TS 74 TS.Nguyễn NguyễnTrọng TrọngHải Hải––Đại ĐạiHọc HọcBách BáchKhoa KhoaHà HàNội Nội TS 75 TS.Nguyễn NguyễnTrọng TrọngHải Hải––Đại ĐạiHọc HọcBách BáchKhoa KhoaHà HàNội Nội TS 76 Chương 4: Cơ sở vật lý q trình cắt Câu hỏi ơn tập CH4-1 Có dạng phoi cắt gọt kim loại? Trình bày nguyên nhân hình thành dạng phoi CH4-2 Hãy trình bày tượng lẹo dao, nguyên nhân, yếu tố ảnh hưởng, ưu nhược điểm, cách khắc phục HẾT CHƯƠNG (CƠ SỞ VẬT LÝ QUÁ TRÌNH CẮT) CH4-3 Khi gia cơng thơ dùng dung dịch có tính làm nguội cao hay bơi trơn cao? CH4-4 Khi gia cơng tinh dùng dung dịch có tính làm nguội cao hay bôi trơn cao? TS.Nguyễn NguyễnTrọng TrọngHải Hải––Đại ĐạiHọc HọcBách BáchKhoa KhoaHà HàNội Nội TS 77 ... 41 TS .Nguyễn NguyễnTrọng TrọngHải Hải? ??–Đại ĐạiHọc HọcBách BáchKhoa KhoaHà HàNội Nội TS 42 TS .Nguyễn NguyễnTrọng TrọngHải Hải? ??–Đại ĐạiHọc HọcBách BáchKhoa KhoaHà HàNội Nội TS Chương 4: Cơ sở vật. .. 45 TS .Nguyễn NguyễnTrọng TrọngHải Hải? ??–Đại ĐạiHọc HọcBách BáchKhoa KhoaHà HàNội Nội TS 46 TS .Nguyễn NguyễnTrọng TrọngHải Hải? ??–Đại ĐạiHọc HọcBách BáchKhoa KhoaHà HàNội Nội TS Chương 4: Cơ sở vật. .. TS .Nguyễn NguyễnTrọng TrọngHải Hải? ??–Đại ĐạiHọc HọcBách BáchKhoa KhoaHà HàNội Nội TS 47 TS .Nguyễn NguyễnTrọng TrọngHải Hải? ??–Đại ĐạiHọc HọcBách BáchKhoa KhoaHà HàNội Nội TS 48 Chương 4: Cơ sở vật