VẬT LIỆU LÀM DAO
Mã chương: MH 16-01 Giới thiệu:
Trong quá trình gia công cắt gọt kim loại bằng dao tiện, để đạt được độ nhẵn bóng sản phẩm, vật liệu làm dao tiện cần phải đáp ứng yêu cầu về khả năng chịu nhiệt Khi cắt gọt ở nhiệt độ cao, dao tiện dễ bị mòn, do đó việc lựa chọn vật liệu phù hợp là rất quan trọng để đảm bảo hiệu suất và độ bền của dụng cụ cắt.
Chương học này giúp cho học viên những kiến thức kỹ năng cơ bản về vật liệu làm dao tiện
-Trình bày được tính năng, công dụng của các loại vật liệu làmdao
- Chọn được vật liệu làm dao phù hợp điều kiện gia công (phần thân dao và lưỡicắt)
- Rèn luyện tính kỷ luật, kiên trì, cẩn thận, nghiêm túc, chủ động và tích cực sáng tạo trong học tập
1.Vật liệu làm thân dao
Quá trình cắt gọt thân dao chịu tác động của các lực cơ học, và sự biến dạng của nó ảnh hưởng đáng kể đến góc độ đầu dao Do đó, thân dao cần phải đáp ứng các yêu cầu cụ thể để đảm bảo hiệu suất cắt tốt nhất.
Thân dao: bị lực cắt gây uốn, xoắn, nén, chủ yếu là uốn do đó thân dao phải có khả năng chịuuốn
Khi kẹp do lực kẹp nên mặt thân dao bị biến dạng do đó thân dao phải có độ cứng bề mặt cao
Các loại vật liệu và phạm vi ứng dụng
- Nên chọn thân dao làm bằng các vật liệu tùy vào điều kiện kỹ thuật như sau:
- Khi bề mặt thân dao có yêu cầu kỹ thuật không cao, sử dụng các loại thép: CT45, CT61, C35,C65
- Khi bề mặt thân dao có yêu cầu kỹ thuật thông thường, sử dụng các loại thép: C40, C45
- Bề mặt thân dao có yêu cầu chính xác cao ,tính bền chi tiết cao, sử dụng các loại thép : 35Cr, 40Cr
Phần cắt là yếu tố quyết định trong quá trình gia công, ảnh hưởng trực tiếp đến năng suất và chất lượng bề mặt sản phẩm Do đó, vật liệu chế tạo phần cắt cần đáp ứng các yêu cầu cơ bản để đảm bảo hiệu quả trong quá trình cắt gọt.
Để cắt kim loại hiệu quả, vật liệu dao cần có độ cứng vượt trội hơn so với vật liệu gia công Thông thường, độ cứng của phần cắt dao phải đạt từ 200 đến 240 HB, tương đương với độ cứng trung bình lớn hơn 60 HRC.
Trong quá trình gia công, phần cắt phải chịu lực cơ học lớn, đặc biệt là mặt trước của dao, nơi chịu áp lực rất cao, dễ dẫn đến tình trạng mẻ Hơn nữa, rung động từ hệ thống công nghệ không đủ cứng vững cũng làm cho lực cắt không ổn định, gây ra nguy cơ gãy và hỏng dao Để đảm bảo hiệu suất làm việc lâu dài, dao cần có độ bền cơ học cao, bao gồm sức bền và độ dẻo tốt.
Khả năng duy trì tính chất cắt ở nhiệt độ cao trong thời gian dài là rất quan trọng, với nhiệt cắt có thể lên đến 1.000 °C Do đó, tính chịu nhiệt trở thành một trong những đặc tính hàng đầu của vật liệu chế tạo phần cắt.
Trong quá trình cắt, mặt trước của dụng cụ tiếp xúc với phoi, trong khi mặt sau tiếp xúc với chi tiết gia công, do đó yêu cầu vật liệu dụng cụ phải có khả năng chịu mòn cao Nguyên nhân chủ yếu gây ra hiện tượng mòn dao là do sự chảy dính giữa vật liệu gia công và vật liệu làm dao Thực tế cho thấy, độ cứng của vật liệu càng cao thì khả năng chịu mòn càng tốt, cho thấy tính chịu mòn tỷ lệ thuận với độ cứng.
Tính công nghệ của vật liệu được xác định bởi mức độ khó khăn hay dễ dàng trong quá trình gia công tạo hình phần cắt Nó được thể hiện qua nhiều yếu tố, bao gồm khả năng gia công bằng cắt, gia công nhiệt luyện, và độ dẻo của vật liệu ở cả trạng thái nguội và nóng.
Ngoài còn cần thêm tính dẫn nhiệt cao, độ dẫn điện, giá thành thấp, chủng loại phải đa dạng và phụ thuộc vào yêu cầu sản xuất
Các loại vật liệu và phạm vi ứng dụng
Hiện nay, các loại vật liệu phần cắt phổ biến bao gồm thép các bon dụng cụ, thép hợp kim dụng cụ, thép gió, hợp kim cứng, vật liệu sành sứ, vật liệu tổng hợp và vật liệu mài.
Thép các bon dụng cụ có độ thấm tôi thấp, nên thường được tôi trong nước, làm cho nó trở thành lựa chọn lý tưởng cho các dụng cụ gia công bằng tay như đục và giũa Tuy nhiên, do tính chịu nóng thấp, độ cứng của thép các bon giảm nhanh khi bị nung nóng, nên các dụng cụ cắt bằng loại thép này chỉ có thể hoạt động hiệu quả ở nhiệt độ từ 200 đến 300 độ C, với tốc độ cắt đạt khoảng 4 đến 5 mét mỗi phút.
Thép hợp kim dụng cụ: là loại thép có lượng các bon cao và với một số nguyên tố hợp kim khoảng 0,5÷3%
Các nguyên tố hợp kim như Cr, W, Co và V giúp cải thiện khả năng chịu nhiệt và tính thấm của thép hợp kim dụng cụ Thép hợp kim dụng cụ được tôi trong dầu và có khả năng chịu nhiệt lên đến 300 độ C.
Thép gió là loại thép hợp kim dụng cụ với hàm lượng Vonphram cao từ 6% đến 18%, mang lại tính năng đặc biệt về khả năng chịu mòn và chịu nhiệt Loại thép này được ưa chuộng vì tốc độ cắt có thể tăng từ 2 đến 4 lần, và tuổi bền cao gấp 8 đến 15 lần so với thép cacbon và thép hợp kim dụng cụ thông thường Để cải thiện khả năng chịu nhiệt và gia công các loại thép hợp kim có độ cứng cao, người ta thường bổ sung Vanadi và Coban vào thành phần của thép gió.
-Những tính năng cơ bản của thép gió:
- Độ thấm tôi lớn, sau khi tôi đạt độ cứng HRC = 63 ÷66
- Năng suất gia công khác nhau không đáng kể.
- P9 giá rẻ hơn P18 (vì hàm lượng W chỉ bằng một nửa)
- P18 chịu mòn tốt hơn, dễ mài sắc, mài bóng hơn và có tính bền cao hơn P9
Hợp kim cứng (HKC) là vật liệu chính dùng để chế tạo phần cắt của dụng cụ, được sản xuất qua phương pháp luyện kim bột Thành phần chủ yếu của HKC bao gồm các-bít từ các kim loại khó nóng chảy như Vonfram, Titan và Tantan, được liên kết bởi kim loại cơ bản.
- Tính chất của HKC do các pha các-bít kim loại quyết định Độ bền cơ học do Coban tạo nên
Những tính năng cơ bản của HKC so với các loại vật liệu làm dao khác như sau:
-Độ cứng cao HRA - 80 ÷ 90 (HRC > 70÷71)
- Độ chịu nhiệt cao: 800 ÷ 1000 0 C, do đó tốc độ cắt cho phép của HKC có thể đạt đến V > 100m/ph.
-Độ chịu mòn gấp 1,5 lần so với thép gió
- Chịu nén tốt hơn chịu uốn (hàm lượng Coban càng lớn thì sức bền uốn càng cao) Hợp kim cứng được chế tạo qua các giai đoạn sau:
- Tạo bột Vonfram, Titan, Tantan nguyên chất
- Tạo ra các Các-bít tương ứng từ các bột nguyên chất W, Ti,Ta
- Trôn bột Các-bít với bột Coban theo thành phần tương ứng với các loại HKC
- Ép hỗn hợp dưới áp suất lớn (100 ÷ 140MN/mm 2 ) nung sơ bộ đến 900 0 C trong khoảng 1giờ
- Tạo hình theo các dạng yêucầu.
- Thêu kết lần cuối ở nhiệt độ cao 1.400 ÷ 1.500 0 C trong 1 đến 3 giờ tạo thành HKC
Sau khi thêu kết, HKC có độ cứng cao, vì vậy chỉ có thể gia công bằng phương pháp mài hoặc các phương pháp đặc biệt như điện hóa và tia lửa điện.
HKC là loại kim loại bột nên có độ xốp (khoảng 5%)
Hạt các-bít mịn và phân bố đều góp phần nâng cao tính năng của HKC, đặc biệt là độ cứng và khả năng chịu mài mòn Độ cứng của HKC tỷ lệ thuận với lượng các-bít vonfram, các-bít titan và các-bít tantan; lượng các-bít càng lớn thì độ cứng càng cao.
Lượng Coban càng nhiều thì độ cứng càng giảm, tuy nhiên độ bền và tính dẽo càng tăng
Có ba nhóm HKC thường gặp như sau:
Nhóm một Các-bít (ký hiệu BK) thành phần gồm: Các-bít Vonfram (WC) vàCoban
(Co) nhóm này chủ yếu để gia công vật liệu giòn: gang, kim loại màu…
Nhóm hai Các-bít (ký hiệu TK) thành phần gồm: Các-bít Vonfram (WC) Các-bít Titan (TiC) và Coban (Co)
KHÁI NIỆM VỀ TIỆN VÀ DAO TIỆN
QUÁ TRÌNH CẮT KIM LOẠI
Mã chương: MH 16-03 Giới thiệu :
Các chi tiết được chế tạo bằng phương pháp cắt gọt từ phôi là một khối vật liệu nhằm thay đổi hình dáng, kích thước, chất lượng bề mặt và tính chất vật liệu Trong quá trình cắt gọt, lớp vật liệu cần loại bỏ gọi là lương dư gia công, trong khi phần vật liệu bị hớt bỏ được gọi là phoi Qua hai giai đoạn gia công thô và gia công tinh, quá trình này giúp đạt được độ chính xác về hình dáng, kích thước và chất lượng bề mặt theo yêu cầu kỹ thuật của bản vẽ chi tiết.
- Chương học này giúp cho học viên những kiến thức kỹ năng cơ bản về các lực cắt
Px, Py , Pz xảy ra trên máy tiện thường gặp
- Xác định được các yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành phoi
- Giải thích được các hiện tượng biến dạng, các nhân tố ảnh hưởng
- Giải thích được quan hệ giữa biến dạng và các vấn đề khác để đề ra được biện pháp khắcphục.
- Rèn luyện tính kỷ luật, kiên trì, cẩn thận, nghiêm túc, chủ động và tích cực sáng tạo trong họctập.
1.Sự hình thành phoi và các loại phoi
Quá trình cắt gọt kim loại là việc loại bỏ một lớp kim loại từ bề mặt của phôi để tạo ra chi tiết với hình dạng, kích thước và chất lượng bề mặt theo yêu cầu Lớp kim loại bị loại bỏ được gọi là lượng dư (phoi) Trên phôi có các bề mặt cơ bản khác nhau.
- Mặt chưa gia công: là bề mặt của phôi cần lấy đi một lớp kim loại;
- Mặt đã gia công: là bề mặt của phôi sau khi đã lấy đi một lớp kimloại;
Mặt cắt gọt là bề mặt được hình thành trực tiếp từ quá trình cắt gọt của lưỡi dao Các loại mặt cắt gọt bao gồm mặt côn, mặt trụ, mặt phẳng và mặt định hình.
Hình 3.1: Quá trình cắt gọt của dao tiện
Tùy theo điều kiện gia công và vật liệu của phôi, sẽ tạo thành các loại phoi khác nhau: phoi xếp, phoi bậc, phoi vụn, phoi dây.
Phôi xếp được hình thành khi gia công vật liệu có độ cứng cao và ít độ dẻo với vận tốc cắt trung bình Bề mặt phoi trượt lên mặt trước của dao có dạng nhẵn, trong khi mặt đối diện lại gồ ghề với hình dạng răng cưa Các phần tử riêng biệt của loại phoi này liên kết với nhau rất yếu hoặc tách rời nhau.
Phôi bậc (Hình 3.2c) được hình thành từ quá trình gia công kim loại có độ cứng trung bình, bao gồm nhôm và các hợp kim của nó, với tốc độ gia công trung bình Loại phôi này có đặc điểm là một dải với mặt dưới nhẵn và mặt trên được thiết kế hình răng cưa.
Phoi dây được hình thành khi gia công các vật liệu như thép mềm, đồng, chì, thiếc và một số loại chất dẻo với tốc độ cắt cao Loại phoi này thường có hình dạng dải dài hoặc dây xoắn, thể hiện đặc điểm riêng biệt trong quá trình gia công.
- Phoi vụn (Hình 3.2f) được tạo thành khi gia công vật liệu giòn như gang, đồng thanh Loại phoi này gồm những cục nhỏ tách rời nhau
Hình 3.2: Các loại phoi sau khi gia công cắt gọt
2.Biến dạng kim loại trong quá trìnhcắt
+ Khái niệm về biến dạng bình quân và tổng quát
- Khái niệm: Biến dạng kim loại là nguồn gốc phát sinh ra các hiện tượng: nhiệt, lực, ma sát, hóa lỏng
- Biến dạng tổng quát: Sự biến dạng toàn bộ hạt tinh thể kim loại trên diện tích cắt
-Biến dạng bình quân: Sự biến dạng trung bình của lớp cắt là biến dạng lớp kim loại cách lưỡi cắt một đoạn a/2 (Hình3.3)BDTQ = BDBQ × Fcắt
Hình 3.3: Biến dạng tổng quát
* Mỗi biến dạng đặc trưng cho mỗi hiện tượng khác nhau:
+ BDTQ: đặc trưng cho sự tiêu hao công suất cắt gọt;
+ BDBQ: đặc trưng cho hiện tượng co rút phoi
+ Các nhân tố ảnh hưởng đến biến dạng:
Sự biến dạng của kim loại phụ thuộc vào nhiều yếu tố như vật liệu, hình dáng hình học dao, chế độ cắt
- Ảnh hưởng của vật liệu:
+ Vật liệu dẻo nếu Zb cao khó biến dạng và ngược lại (Zb sức liên kết mạng kim loại
+ Vật liệu giòn: độ cứng HB cao khó biến dạng và ngược lại
- Ảnh hưởng của chế độ cắt( S, t, V)
Khi t biến đổi, b sẽ thay đổi trong khi a giữ nguyên, dẫn đến sự thay đổi của BDTQ Nếu S tăng, b sẽ bằng cos t và a cũng tăng, điều này khiến BDTQ tăng nhẹ trong khi BDBQ giảm, và ngược lại.
+ Ảnh hưởng của V: khi tăng V thì Fc = cos St nhưng nhiệt cắt tăng làm biến dạng thay đổi
- Ảnh hưởng hình dáng dao:
+ Góc thoát : khi tăng góc cắt giảm, sự chèn ép kim loại trong khi cắt ít, phoi thoát dễ biến dạng giảm
+ Góc sau : lớn ma sát giữa dao và chi tiết giảm biến dạng giảm
+ Góc : khi tăng thì b giảm, a tăng ( vì b=t/sin ; a=s.sin) do đó biến dạng thay đổi theo hàm sin nói chung tăng thì biến dạnggiảm
+ Bán kính mũi dao r: khi bán kính mũi dao tăng biến dạng tăng
3.Các biểu hiện của biếndạng
Dưới tác động của lực cắt, phần kim loại trải qua biến dạng dẻo, khiến cho mạng tinh thể xô lệch và trượt lên nhau Kết quả là chiều dài phoi giảm xuống trong khi chiều dày phoi lại tăng lên, hiện tượng này được gọi là co phoi.
Nếu cho rằng thể tích khối kim loại trước và sau biến dạng không đổi và bf = b thì ta có
K: hệ số co rút phoi ( K=1,1÷10)
L, a: chiều dài, chiều dày lớp kim loại cần cắt L, a1: chiều dài, chiều dày phoi
Hình 3-4: Hình dạng lớp kim loại khi cắt gọt
Phoi bám (Hiện tượng lẹo dao):
Khi cắt kim loại, lớp kim loại trên mặt trước của dao thường có cấu trúc khác với vật liệu gia công và vật liệu làm dao Nếu lớp kim loại này bám chắc vào lưỡi cắt, nó được gọi là phoi bám hay lẹo dao, do phoi bị dính lại trên mặt trước của dao.
Hình 3.5: Phoi bám khi gia công
- Nhân tố ảnh hưởng đến lẹo dao:
Ở tốc độ cắt thấp (V < 5 m/phút), lực liên kết trong nội bộ kim loại vẫn lớn, mặc dù hệ số ma sát bên ngoài cũng cao, nhưng chưa đủ mạnh để gây ra lẹo dao.
+ Chiều sâu cắt: Chiều sâu cắt a càng lớn, tốc độ hình thành lẹo dao càng thấp và chiều cao lẹo dao càng cao
+ Vật liệu gia công: Vật gia công dẽo khi cắt dễ hình thành lẹo dao hơn vật liệu gia công dòn;
+ Góc trước càng lớn thì tốc độ hình thành lẹo dao càng cao và chiều cao lẹo dao càng bé
-Tác dụng của lẹo dao:
- Độ cứng của các khối lẹo dao cao hơn nhiều so với bản thân vật liệu gia công (gấp 2,5 ÷ 3,5 lần) nên có thể thay thế lưỡi cắt;
Trong quá trình gia công thô, việc sử dụng lẹo dao có lưỡi giúp tăng góc trước của dao, từ đó làm cho quá trình tạo phoi trở nên dễ dàng hơn Điều này cũng giúp bảo vệ lưỡi cắt khỏi sự mòn, nâng cao hiệu suất gia công.
Lẹo dao trong gia công tinh gây tác hại nghiêm trọng, làm giảm độ chính xác và độ trơn nhẵn của bề mặt chi tiết gia công Để khắc phục hiện tượng này và nâng cao chất lượng bề mặt gia công, cần áp dụng các biện pháp phù hợp.
- Gia công với tốc độ cắt hợp lý, nên tránh vùng tốc độ cắt thường gây ra lẹo dao V = 7 ÷ 8m/phút
-Mài bóng mặt trước của dao;
- Dùng dung dịch trơn nguội,
Khi lớp kim loại tiếp xúc với dao bị biến dạng, mạng tinh thể của kim loại sẽ bị xô đi, dẫn đến hiện tượng tăng độ cứng gọi là sự hóa cứng Chiều sâu của lớp hóa cứng thường từ 1 đến 2 mm, và độ cứng có thể tăng gấp 3 đến 4 lần so với ban đầu.
Mức độ hóa cứng và chiều sâu lớp hóa cứng của vật liệu gia công chịu ảnh hưởng từ các yếu tố như tính chất cơ học của vật liệu, hình dáng của dao cắt, chế độ cắt, dung dịch làm nguội, cùng với nhiều yếu tố khác.
4.Các hiện tượng xảy ra trong quá trìnhcắt
Trong quá trình cắt kim loại, hệ thống công nghệ thường gặp phải rung động do thiếu độ cứng vững Những rung động này không chỉ ảnh hưởng đến chất lượng của chi tiết gia công mà còn làm giảm năng suất.
Có hai loại rung động: Rung động cưỡng bức và rung động tự rung
Rung động cưỡng bức: (Do các nguyên nhân ngoài)
* Rung động cưỡng bức trong quá trình cắt xảy ra do những nguyên nhân sau:
- Sự không cân bằng của các bộ phận máy - dao - chi tiết gia công - đồ gá;
- Hệ thống truyền động của máy có sự va đập tuần hoàn;
- Chi tiết gia công không tròn, lượng dư gia công không đều;
- Dao chuyển động không cân bằng
*Trong quá trình cắt do lực gây ra và duy trì nó Nguyên nhân gây ra tự rung là do:
- Sự thay đổi của lực ma sát ở mặt trước và sau của dao trong quá trìnhcắt;
- Sự thay đổi tính dẻo của vậtliệu gia công trong quá trình cắt khiến cho lực cắt thay đổi
LỰC CẮT KHI TIỆN
Mã chương: MH 16-04 Giới thiệu:
Trong quá trình gia công trên máy tiện, lực cắt phát sinh thường xuyên ảnh hưởng đến năng suất và chất lượng sản phẩm Lực cắt khi tiện chủ yếu bao gồm các thành phần Px, Py, Pz.
Chương học này giúp cho học viên những kiến thức kỹ năng cơ bản về các lực cắt Px, Py , Pz xảy ra trên máy tiện thường gặp
- Trình bày được phương pháp tổng hợp và phân tích lực cắt khi tiện
- Giải thích được tác dụng của các lực lên dao cắt, phôi,máy
- Giải thích được các nhân tố ảnh hưởng đến lực cắt
- Tính được lực cắt khi tiện
- Rèn luyện tính kỷ luật, kiên trì, cẩn thận, nghiêm túc, chủ động và tích cực sáng tạo trong học tập
Để thực hiện quá trình cắt, dao nhận công từ động lực máy, nhờ đó dao có khả năng cắt bỏ các phần thừa của kim loại Đồng thời, lực tác động từ dao vào phôi cũng sẽ tạo ra một lực phản hồi ngược chiều tác động trở lại vào dao.
Để cắt gọt hiệu quả, dao cần vượt qua không chỉ lực liên kết trong tinh thể kim loại mà còn cả lực ma sát Lực cần thiết để thực hiện quá trình này được gọi là lực cắt, trong khi phản lực tác động lên dao được gọi là lực cản cắt gọt.
1.1 Phân tích và tổng hợplực
Khi cắt, phoi tác dụng lên mặt trước của dao, phân tích lực bao gồm lực pháp tuyến
Trong nghiên cứu lực tác dụng lên dao, lực ma sát F1 và F2 được phân tích theo mặt phẳng có pháp tuyến N1 và N2 (hình 4.1) Hợp lực R là tổng hợp các lực này, và để dễ dàng phân tích, người ta thường phân chia lực R theo các hướng tiếp tuyến, hướng kính và ngược lại với hướng chuyển động của dao.
Lực chạy dao Px tác dụng ngược với hướng chạy dao, và Px là yếu tố quan trọng để tính toán độ bền của chi tiết trong chuyển động phụ, độ bền cắt cũng như công suất của cơ cấu chạy dao.
Py: lực hướng kính nằm trong mặt phẳng ngang và vuông góc với đường tâm chi tiết
Hình 4.2: Các thành phàn lực cắt
Lực tiếp tuyến có tác dụng cản trở chuyển động chính trên mặt phẳng đứng, với độ lớn Px Khi cắt bằng dao tiện với các góc φ = 45°, λ = 0° và γ = 15°, ta có các tỉ lệ lực Px : Py : Pz là 0,3 : 0,4 : 0,5.
Ta có góc hợp bởi (Pz,R) = Ψ = 25 0 ÷ 40 0 Từ đó ta thấy lực cản chính Pz không nhỏ hơn lực tổng hợp bao nhiêu
1.2.Tác dụng của lực lên dao, máy,vật
Tác dụng của phản lực lên dao:
Pz gây ra uốn dao theo phương thẳng đứng do đó muốn dao làm việc ta phải đảm bảo sao cho:
Trong đó: l: chiều dài dao chịu uốn
Wx : Mômen chống uốn, thân dao tiết diện hình chữ nhật Wx = BH 2 /6, thân dao tiết diện hình tròn Wx =D 2 /32(cm 3 )
Py là lực đẩy dao ra khỏi phôi gây nén lệch tâm dao nhưng do nhỏ nên ta thường bỏ qua
Px gây uốn dao theo phương ngang
Hình 4.3: Tác dụng của lực
Tác dụng của các phản lực lên máy :
Lực cắt Pz tạo ra mômen cắt M c = PzD/2, gây ra xoắn trục chính và uốn trong bánh răng máy Để quá trình cắt gọt diễn ra an toàn, cần đảm bảo rằng M c không vượt quá [Mt], trong đó [Mt] là mômen xoắn lớn nhất mà trục có thể chịu đựng.
Sự kết hợp giữa Py và Px gây ra hiện tượng uốn trục chính, đồng thời làm uốn trục trơn và trụcvítme Px tạo ra lực nén lên trục chính, vì vậy việc chọn ổ lăn cho trục chính là rất quan trọng Hơn nữa, Px còn cản trở chuyển động tiến, dẫn đến việc uốn các chi tiết máy, làm tăng áp lực của bàn dao lên rãnh trượt, từ đó gây ra hiện tượng mau mòn rãnh trượt.
Tác dụng lên vật gia công:
Tác dụng của lực cắt Pz tạo ra mômen cắt M c
Hình 4.4: Lực cắt tác dung lên dao gá
Hợp lực Pz, Py tạo ra mômen xoắn vật và uốnvật:
Q: gây ra sai số về đường sinh làm cho chi tiết có hình tang trống hoặc loa kèn, đây là sai số hình học chi tiết gia công, sai số đó phải đảm bảo:
L: chiều dài chịu uốn (mm); m: hệ số cứng vững;
E: mô đun đàn hồi (Kg/mm 2 ) Thép E =2.10 3
Gia công thô [f] = 0.2 ÷ 0.4 Gia công tinh [f] = 0.05 ÷ 0.1
Nếu không đảm bảo điều kiện trên ta phải dùng biện pháp tăng độ cứng vững hoặc thay đổi chế độ cắt (giảm t)
Ta đã biết lực cản cắt gọt biểu thị mức độ tiêu hao công suất do động lực máy cung cấp Muốn làm việc được thì phải đảm bảo:
Pz:Lực cắt (N) n: Số vòng quay (v/ph) Nđ: Công suất động cơ (KW) ɳ: hiệu suất máy
2 Các nhân tố ảnh hưởng đếnlực
Trị số lực cắt trong gia công phụ thuộc vào loại vật liệu và tính chất cơ lý của chúng; chẳng hạn, lực cắt khi tiện vật liệu dẻo thường lớn hơn so với khi tiện vật liệu giòn.
Thép có độ bền σB = 75 KG/mm² và tiêu chuẩn độ cứng của gang là 190HB Khi cắt các vật liệu khác, cần điều chỉnh bằng cách nhân với hệ số KVL Đối với thép, hệ số KVL được tính bằng công thức KVL = (σB/75)ⁿ, trong khi đối với gang, KVL = (HB/190)ⁿ.
Khi tăng tốc độ cắt, lực cắt ban đầu sẽ giảm do xuất hiện lẹo dao gây biến dạng giảm Tuy nhiên, sau đó, biến dạng sẽ tăng lên do ma sát làm tăng lẹo dao Cuối cùng, biến dạng sẽ giảm trở lại, cho thấy sự biến đổi của nó tương tự như hệ số co phoi.
Hình 4.5: Biểu đồ biểu thị sự phụ thuộc của lực cắt vào vận tốc cắt Góc sau α :
Nếu α càng lớn thì lực cắt giảm vì ma sát dao chi tiết giảm - biến dạng giảm
Nếu góc trước γ lớn phoi thoát dễ hơn, dễ gây biến dạng làm giảm lực cắt, qua thực nghiệm ảnh hưởng của γ đến Px, Py nhiều hơn là Pz
Với r = 0, khi cố định t và s, nếu φ tăng thì chiều dày cắt tăng do đó hệ số co phoi giảm dẫn đến Px giảm
Nếu r ≠ 0 thì φ ≤ 60 0, Pz giảm, nếu φ tăng > 60 0 thì Pz tăng vì khi φ > 60 0 chiều dài phần cong lưỡi cắt tăng, biến dạng tăng Pz tăng (so với r =0)
Qua thực nghiệm thấy: φ tăng, Py giảm, Px tăng mặt khác vì Py = P N cos φ, Px =P N sin φ
Góc nghiêng phụ φ1 : lưỡi cắt phụ tăng, biến dạng tăng dẫn đến lực cắt tăng
Khi λ thay đổi trong khoảng từ -5.0 đến +5.0, lực cắt hầu như không bị ảnh hưởng Tuy nhiên, khi λ tăng, hệ số co phoi cũng tăng, dẫn đến áp lực phoi lên mặt dao gia tăng, làm tăng hệ số ma sát và kéo theo sự gia tăng của các lực cắt.
Khi r tăng làm Px, Py tăng vì biến dạng tăng Px giảm do góc nghiêng chính φ ở phần cong lưỡi cắt giảm
Chủ yếu ảnh hưởng của ma sát giữa vật liệu dao và phoi Nếu quy ước lực cắt thép gió, HKC BK là 100%
Cắt bằng dao TK đạt hiệu suất từ 90% đến 95%, trong khi cắt bằng dao sứ có hiệu suất từ 88% đến 90% Độ mòn của dao ảnh hưởng đến mặt tiếp xúc với các bề mặt làm việc, làm tăng bán kính mũi dao r và dẫn đến sự biến dạng tăng, đồng thời làm gia tăng lực cắt rõ rệt ở các bộ phận cắt (γ, α).
Dung dịch tưới : Tưới dung dịch làm ma sát giảm dẫn đến lực cắt giảm
3 Công thức tính lực và thực hành tínhlực
Tổng hợp tất cả các yếu tố ảnh hưởng đến lực cắt ở trên ta có công thức thực nghiệm để tính Pz khi chọn tiện ngoài như sau:
Pz = C pz t xpz S ypz V npz Kpz (KG)
Pz: Lực cắt Px: Lực hướng kính Py: Lực dọc trục
Cpz: hệ số tuỳ theo vật liệu gia công; t, s, v chế độ cắt khi tiện
Kpz hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào các yếu tố ảnh hưởng đến lực cắt
Hệ số dịch chỉnh về vật liệu gia công, góc trước, bán kính mũi dao và độ mòn dao là những yếu tố quan trọng trong quá trình gia công Tương tự như hệ số Px, Py cũng được xác định bằng cách thay chữ z bằng chữ x và y.
Pz, Px: là các lực cắt thành phần (KG) n: là số vòng quay của chi tiết gia công (vòng/phút) s: Lượng chạy dao (mm/vòng) v: Tốc độcắt(m/phút);
Trong đó: η – hiệu suất hữu ích của máy (η = 0,7 ÷ 0,75)
Ví dụ: Tiện dọc một trục D = 50 ±0.02 chiều dài L = 300 Vật liệu thép các bon kết cấu
NHIỆT CẮT VÀ SỰ MÒN DAO
Mã chương: MH 16-05 Giới thiệu:
Trong quá trình gia công cơ khí, việc phát sinh nhiệt cắt và mòn dao là điều không thể tránh khỏi Điều này đặc biệt quan trọng đối với công nhân vận hành máy công cụ, vì họ cần phải nắm bắt và xử lý các tình huống này một cách kịp thời để đảm bảo hiệu suất và chất lượng sản phẩm.
Chương học này giúp cho học viên những kiến thức kỹ năng cơ bản về nhiệt cắt và sự mòn dao trên các máy công cụ
- Giải thích được nguồn gốc của sự phân bố nhiệt
- Trình bày được các giai đoạn mòn dao, các tiêu chuẩn mòn dao
- Giải thích được các nhân tố ảnh hưởng đến nhiệt
- Rèn luyện tính kỷ luật, kiên trì, cẩn thận, nghiêm túc, chủ động và tích cực sáng tạo trong học tập
Nguồn gốc phát sinh và phân bố nhiệt a Khi gia công thép b Khi gia công gang
Hình 5.1: Nhiệt cắt trong quá trình gia công
Trong quá trình cắt gọt kim loại có sự chuyển hóa công sang nhiệt, công do máy cung cấp để:
- Gây biến dạng dẻo trong lớp cắt;
- Thắng lực ma sát trên mặt thoát và mặt sát dao Đó chính là nguồn gốc chủ yếu sinh ra nhiệt cắt
* Công thức tính nhiệt cắt
- Từ nhiệt lượng cắt sinh ra, bằng thực nghiệm tính ra công thức:
- PzV: Công cắt gọt (KGm/ph)
- E: Đương lượng công của nhiệt; E = 427KGm/Kcal
-Nhiệt lượng sinh ra trong vùng cắt gọt sẽ truyền vào dao, phoi, chi tiết và không khí do vậy tacó:
Qtc = Qr + Qv + Qd + Qkk
Qtc = Qr + Qv + Qd + Qkk : là nhiệt lượng tổng cộng, nhiệt lượng tản trên phoi, vật, dao và khôngkhí
Khi cắt có ba khu vực phát sinh nhiệt chính:
Hình 5.2:Nhiệtkhi dao tham gia cắt gọt
+ Khu vực tiếp xúc giữa dao và phoi ở mặt trước (1);
+ Khu vực tiếp xúc giữa mặt sau của dao với chi tiết gia công (2);
-Ở đây ta nghiên cứu nhiệt trên dao ta thấy:
+ Kim loại dẻo: Khi gia công nhiệt từ vùng cắt gọt vào dao từ chỗ tiếp xúc phoi và mặt trước;
+ Kim loại giòn: Không hình thành phoi dây nên áp lực chủ yếu là mặt sau, nhiệt truyền theo mặt sau là chủ yếu lên dao
Ví dụ: Qua thí nghiệm lượng nhiệt phân bố khi gia công thép 40Cr phân bố nhiệt như
V (m/phút) Phoi Chi tiết Dao Không khí
Các nhân tố ảnh hưởng đến nhiệt cắt:
Tất cả nhân tố ảnh hưởng đến biến dạng đều ảnh hưởng đến nhiệt độ cắt, dưới đây là một vài nhân tố ảnh hưởng chính:
- Chế độ cắt: V, t, S tăng, nhiệt cắt tăng nhưng không tỷ lệ thuận;
- Thông số hình học của dao:
+ Góc trước γ tăng, biến dạng giảm nên nhiệt độ cắt giảm Song góc trước tăng, khả năng truyền nhiệt kém đi, kết quả nhiệt cắt giảm ít;
+ Góc nghiêng chính φ tăng, a tăng (a = S sinφ) đưa đến K giảm, điều kiện truyền nhiệt xấu, kết quả nhiệt độ cắt tăng
-Vật liệu gia công dòn, biến dạng ít, nhiệt độ cắt thấp so với vật liệu dẻo
- Vật liệu làm dao nào có hệ số ma sát càng lớn và tính truyền nhiệt càng bé thì nhiệt độ trên dao càng cao
- Khi cắt có tưới dung dịch trơn nguội thì ma sát và nhiệt độ trên daogiảm Muốn xác định nhiệt dao người ta dùng công thức sau: Ө 0 = CӨ t x S y V z KӨ
CӨ: hằng số phụ thuộc vật liệu dao, chi tiết;
KӨ: hệ số biểu thị quan hệ giữa các thông số khác với nhiệt độ dao
Trong quá trình cắt kim loại, ma sát giữa phoi và mặt thoát, cùng với vật và mặt trước, gây ra sự mài mòn cho dao, dẫn đến sự thay đổi hình dạng và góc độ của dao.
Các giai đoạn mài mòn
Hình 5.3: Sự mài mòn dao
Sự mài mòn dao theo 3 giai đọan:
- Giai đọan 1: Gọi là sự sơ khởi, dao bị mòn nhanh t 0 thấp chủ yếu san bằng nhấp nhô do vết mài khi độ bóng tăng mòn chậm hơn
- Giai đọan 2: Mài mòn cơ học là sự mài mòn chậm và ổn định
Giai đoạn 3 của quá trình mài mòn phá hủy đặc trưng bởi nhiệt độ tăng cao và độ cứng giảm, dẫn đến sự mài mòn diễn ra nhanh chóng Khi dao gần đến mức mòn cuối giai đoạn II, cần tiến hành mài dao để đảm bảo hiệu suất làm việc.
Các dạng mài mòn và độ mòn dao thích hợp:
Tùy theo điều kiện cắt, tính chất vật liệu gia công, vật liệu dao; Dao bị mòn theo các hình thức sau:
- Mài mòn theo mặt sau (h s ): Xảy ra khi cắt chiều dầy nhỏ t < 0,4 mm, gia công vật liệu giòn;
- Mài mòn theo mặt trước: Xảy ra khi gia công vật liệu dẻo t > 0,6 mm, khi t 0 mặt trước lớn hơn t 0 phía sau;
Mài mòn cả mặt trước và mặt sau thường xảy ra khi gia công các vật liệu dẫn nhiệt kém hoặc chất dẻo, đặc biệt trong những trường hợp nhỏ.
Mài mòn theo mặt sau là dạng mòn yếu và dễ đo nhất, với trị số h s (chiều cao diện tích bị mài mòn theo mặt sau) được sử dụng làm tiêu chuẩn mài mòn Trị số h s còn được gọi là độ mài mòn cho phép hoặc tiêu chuẩn mài mòn.
Chú ý: Khi gia công tinh quy định 1 tiêu chuẩn mài mòn khác; Tiêu chuẩn mài mòn công nghệ (Đảm bảo độ bóng và độ chính xác gia công)
Các chỉ tiêu đánh giá độ mòn dao thích hợp:
Xác định được độ mòn dao thích hợp để khi mài dao theo kinh nghiệm ta có các phương pháp sau: a Tiêu chuẩn vết sáng:
Khi dao mòn đến điểm B (đạt độ mòn h s), trên bề mặt gia công sẽ xuất hiện vết sáng trắng khi gia công thép và vệt nâu khi gia công gang do hiện tượng trượt Lúc này, cần tiến hành mài lại dao để đảm bảo hiệu suất gia công.
Khi mài dao, lực Py sẽ tăng lên khi dao được truyền qua lực kế Đến giai đoạn III, lực kế sẽ có sự thay đổi đột ngột, lúc này cần phải mài lại dao Mặc dù tiêu chuẩn này dễ xác định, nhưng thiết bị sử dụng lại khá cồng kềnh và phức tạp.
Hình 5.6 c Tiêu chuẩn mòn dao thíchhợp:
Căn cứ vào độ mòn h s người ta xác định tuổi thọ của dao T, căn cứ vào Tm ta xác định Trong đó: n: chi tiết gia công;
Tm: giá trị đặc trưng cho mức ảnh hưởng của tuổi bền dao đến tốc độ cắt; Sau n chi tiết ta đem dao mài lại
Tiêu chuẩn này phù hợp cho sản xuất quy mô lớn, đảm bảo độ chính xác về kích thước và đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật, đồng thời cho phép độ mòn ở mức thấp.
Tiêu chuẩn này áp dụng cho quá trình gia công tinh, đặc biệt khi phát hiện độ bóng của chi tiết không đạt yêu cầu Trong trường hợp này, cần sử dụng dao mài để cải thiện chất lượng Để thực hiện tiêu chuẩn này, người sử dụng phải là thợ bậc cao, đảm bảo kỹ năng và kinh nghiệm cần thiết.
Trọng tâm cần chú ý trong chương:
- Giải thích được nguồn gốc của sự phân bố nhiệt
- Trình bày được các giai đoạn mòn dao, các tiêu chuẩn mòn dao.
- Giải thích được các nhân tố ảnh hưởng đến nhiệt
Câu hỏi ôn tập chương 5:
Câu 1.Trình bày về nhiệt cắt và các nhân tố ảnh hưởng đến nó trên dao cắt?
Câu 2.Thế nào là mòn dao, các giai đoạn mòn dao?
Câu 3.Nêu cách đánh giá mòn dao theo các tiêu chuẩn nào ?
Câu 4 Nêu các giải pháp và các biện pháp khắc phục mòn dao khi gia công ?
Câu 5 Tại sao khi gia công thép cần phải đưa ra các phương pháp làm giảm nhiệt cắt ?
Theo hướng dẫn của giáo viên, tổ chức chia nhóm 4 - 5 sinh viên Các nhóm có nhiệm vụ tìm hiểu và giải quyết các công việc sau:
- Tìm hiểu về nhiệt cắt và các nhân tố ảnh hưởng đến nó trên dao cắt
- Tìm hiểu các phương pháp làm giảm nhiệt cắt
- Tóm lược cách đánh giá mòn dao theo các tiêu chuẩn nào
- Vẽ sơ đồ mài mòn dao tiện qua 3 giai đoạn
Các nhóm thực hiện bài tập một cách độc lập và sáng tạo, đồng thời tiến hành trao đổi để xây dựng các bước thực hiện phù hợp và hiệu quả Nếu cần thiết, các thành viên có thể thảo luận với giáo viên về một số điểm cụ thể.
- Báo cáo kết quả sau khi hoàn thành
Yêu cầu về đánh giá kết quả học tập chương 5
Trong bài viết này, chúng ta sẽ khám phá các giai đoạn mòn dao và tiêu chuẩn đánh giá mức độ mòn dao Bên cạnh đó, chúng ta cũng sẽ tìm hiểu về nguồn gốc của sự phân nhiệt trong quá trình gia công Cuối cùng, bài viết sẽ giải thích các nhân tố ảnh hưởng đến nhiệt độ trong quá trình cắt gọt, giúp nâng cao hiệu quả làm việc và tuổi thọ của dụng cụ cắt.
- Về kỹ năng: Nắm vững các giai đoạn mòn dao và các tiêu chuẩn mòn dao, nguồn gốc của sự phân bốnhiệt trong lúc gia công
Năng lực tự chủ và trách nhiệm là yếu tố quan trọng trong công việc, bao gồm ý thức tự giác, tính kỷ luật cao và tinh thần trách nhiệm Để phát triển những năng lực này, cần rèn luyện tính kỷ luật, kiên trì, cẩn thận và nghiêm túc Bên cạnh đó, tinh thần hợp tác và giúp đỡ lẫn nhau cũng góp phần tạo ra môi trường làm việc tích cực, khuyến khích sự chủ động và sáng tạo trong học tập.
- Về kiến thức: Được đánh giá bằng hình thức kiểm tra viết hoặc trắc nghiệm
Kỹ năng được đánh giá qua bài tập cá nhân và nhóm, cho phép người học ứng dụng công nghệ thông tin hiệu quả Họ có khả năng làm việc nhóm để trình bày và giải quyết vấn đề một cách nhanh chóng và chính xác trước lớp.
- Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: Đánh giá thái độ và phong cách học tập.
CHỌN CHẾ ĐỘ CẮT KHI TIỆN
Mã chương: MH 16-06 Giới thiệu:
Chế độ cắt trong gia công là việc xác định các thông số quan trọng như chiều sâu cắt (t), lượng chạy dao (s), tốc độ cắt (V), công suất cắt cần thiết (N) và thời gian máy (t0) cho từng loại máy công cụ như tiện, phay, bào và khoan trong điều kiện gia công cụ thể.
- Trình bày được cơ sở lựa chọn chế độ cắt
- Tra được chế độ cắt bằng bảng số
- Rèn luyện tính kỷ luật, kiên trì, cẩn thận, nghiêm túc, chủ động và tích cực sáng tạo trong học tập
1.Trình tự chọn chế độcắt
Quá trình cắt gọt đặc trưng bởi một chế độ cắt xác định Chế độ cắt gồm: chiều sâu cắt, bước tiến và tốc độ cắt
Chế độ cắt hợp lý giúp tối ưu hóa năng suất và giảm giá thành gia công, đồng thời phải đáp ứng các điều kiện kỹ thuật đã được xác định Bên cạnh đó, việc tận dụng hiệu quả công suất của vật liệu làm dao cũng là yếu tố quan trọng trong quá trình gia công.
Xác định chế độ cắt bao gồm:
- Chọn các thông số kết cấu của dao phù hợp với điều kiện gia công
-Xác định các yếu tố cắt: Chiều sâu cắt, lượng chạy dao và tốc độ cắt
- Tính công suất của máy, khi cần thiết phải kiểm nghiệm lại một số cơ cấu máy về độ bền, độ cứng vững
- Tính thời gian gia công cơ bản (thời gian máy) Đảm bảo năng suất máyN
Nếu gọi N là năng suất khi gia công trên máy (còn gọi là năng suất cắt) thì:
Cuối cùng, chúng ta có công thức N = A.v.s.t, cho thấy năng suất tỷ lệ với các yếu tố cắt Để xác định yếu tố nào ảnh hưởng nhiều hay ít đến năng suất, cần chú ý đến các công thức quan hệ giữa chúng Đặc biệt, khi tuổi bền T không thay đổi, điều này càng trở nên rõ ràng.
Vì xv 35 mm có 4 ră n g
Hình ảnh: Cấu tạo mũi khoét
Hình 8.9: Cấu tạo mũi khoét
Mũi khoét gồm có các phần: Phần làm việc, cạnh viền, cổ dao, cán, rãnh thoát phoi…
Mũi khoét được phân loại dựa trên hình dạng bên ngoài, bao gồm mũi khoét liền cán, thích hợp cho việc gia công lỗ có đường kính nhỏ, và mũi khoét cán rời, dùng để gia công lỗ có đường kính lớn.
Góc độ mũi khoét trong gia công gang thép bao gồm các yếu tố quan trọng sau: Góc nghiêng chính (φ) nằm trong khoảng 45 đến 60 độ; Góc nghiêng phụ (φ1) là góc côn ngược với đơn vị từ 0,04 đến 0,1/100; và Góc trước (γ) được đo trong tiết diện chính N-N, với giá trị từ 8 đến 12 độ khi sử dụng dao có lưỡi cắt bằng thép hợp kim có độ cứng trung bình.
- Gia công kim loại màu: % 0 ÷30 0 ;
Mũi khoét hợp kim cứng có các thông số kỹ thuật quan trọng như góc sau α đo trong tiết diện AA, thực tế α nằm trong khoảng 80° đến 100° Góc sau phụ α1 có hình chiếu trên lưỡi cắt chính bằng α, và hình chiếu trên mặt phẳng N1N1 là α1 = 0° Cuối cùng, góc xoắn ω có thể bằng 0 hoặc khác 0.
Khi sử dụng khoét hợp kim cứng để gia công thép cứng và thép tôi, thường chọn giá trị từ 0 đến 250 Góc nâng được xác định bởi lưỡi cắt và mặt phẳng cơ bản, giao điểm giữa lưỡi cắt chính và phụ nằm dọc theo tâm mũi khoét Đối với mũi khoét thép gió, góc nâng dao động từ -5° đến 15° Để đảm bảo thoát phoi hiệu quả, cần có góc nâng < 0 cho thoát phoi về đầu dao, trong khi > 0 là cần thiết cho thoát phoi cán dao.
Hình 8.10: Cấu tạo mũi doa Cấu tạo mũi doa:
Mũi doa có cấu trúc tương tự như mũi khoan, nhưng điểm khác biệt là mũi doa sở hữu nhiều lưỡi cắt hơn và không có lưỡi cắt ngang Số lượng lưỡi cắt trên mũi doa dao động từ 6 đến 16 và luôn là số chẵn.
Mũi doa gồm có: mũi doa tay và mũi doa máy
Hình 8.12: Cấu tạo mũi doa
Khi gia công thép với góc 2ϕ = 15° ÷ 30°, để mũi doa dễ dàng thoát ra khỏi lỗ, phần trụ định hướng cần được mài côn ngược dọc theo cạnh viền, với đường kính giảm dần về phía chuôi mũi doa khoảng 0,04.
Khi thực hiện doa thô, lượng dư dao cần khoảng 0,25 đến 0,5 mm, trong khi đó, doa tinh yêu cầu lượng dư từ 0,05 đến 0,15 mm Lượng dư khi doa cần được kiểm soát chặt chẽ; nếu quá nhỏ, dao sẽ bị trượt, làm giảm độ bóng bề mặt Ngược lại, nếu lượng dư quá lớn, dao sẽ phải chịu tải nặng, dẫn đến mài mòn và sai lệch kích thước Do đó, không nên sử dụng dao đã mòn cho quá trình doa thô, vì góc cắt thay đổi sẽ làm dao cạo vào bề mặt gia công, gây biến cứng và khó khăn trong quá trình doa tinh.
Lượng chạy dao có thể từ 0,5 3,5 mm/vòng
Khi doa có thể thực hiện bằng hai cách: cưỡng bức và tùy động
- Phần cắt L 1 : Đầu phần cắt có phần hướng dẫn, có góc 45 0 ; Phần cắt có góc 2φ:
+ Khi gia công thép 2φ = 30 0 ; + Khi gia công gang 2φ = 6 0 ÷10 0 ; + Mũi doa tay 2φ = 1 0 ÷3 0 ;
- Phần sửa hướng L 2 : Phần này định hướng mũi doa khi làm việc gồm hai phần L 2 ’ và
+ L2’: Là đoạn trụ có lưỡi cắt phụ dọc các răng của mũi doa để sửa đứng và định hướng mũi doa trong lỗ;
+ L2”: Là phần côn ngược để giảm ma sát mũi doa vào các mặt gia công và tránh lay rộng lỗ; Chiều dài L 2 ” = 0,25 đến 0,3D
- Mũi doa máy độ côn ngược từ 0,04 đến 0,1/mm;
- Mũi doa tay độ côn ngược từ 0,01 đến 0,015/mm;
Tra chế độ cắt khi doa
- Lượng chạy dao khi khoét bằng mũi thép gió tính theo công thức: S = C s
- Lượng chạy dao khi doa bằng mũi thép gió tính theo công thức: S = C s D 0,7 mm/vòng Đối với dao khoét, doa bằng hợp kim thì tra bảng
Chọn bước tiến theo máySt
Tốc độ cắt (Tra bảng)
Tính số vòng quay (theo công thức giống như khoan )
Chọn số vòng quay theo máy
Tính lực và momen xoắn (theo công thức) Lực dọc trục nhỏ nên bỏ qua
Trọng tâm cần chú ý trong chương:
- Giải thích được công dụng, đặc điểm của dụng cụ khoan-khoét-doa
- Vẽ được các góc độ dao khoan, khoét,doa
- Tra được chế độ cắt bằng bảng số
Câu hỏi ôn tập chương 8
Câu 1 Trình bày cấu tạo và công dụng mũi khoan và các yếu tố cắt khi khoan?
Câu 2 Tính chế chế độ cắt khi khoan?
Câu 3 Trình bày Cấu tạo, công dụng mũi doa; chế độ cắt khi khoét, doa?
Câu 4 Cho biết yếu tố cắt khi khoét và doa ?
Phương pháp gia công khoan, khoét và doa có vai trò quan trọng trong ngành cơ khí, giúp tạo ra các lỗ, rãnh và bề mặt chính xác trên vật liệu Các đặc điểm nổi bật của những phương pháp này bao gồm khả năng gia công với độ chính xác cao và khả năng xử lý nhiều loại vật liệu khác nhau Trong khi phương pháp doa chủ yếu được sử dụng để làm phẳng và mở rộng lỗ, thì khoét lại tập trung vào việc tạo hình và mở rộng rãnh Cả hai phương pháp đều có những điểm tương đồng trong việc cải thiện độ chính xác của chi tiết gia công, nhưng cũng tồn tại những khác biệt rõ rệt về ứng dụng và kỹ thuật thực hiện.
Theo hướng dẫn của giáo viên, tổ chức chia nhóm 4 - 5 sinh viên Các nhóm có nhiệm vụ tìm hiểu và giải quyết các công việc sau:
- Tìm hiểu cấu tạo và công dụng mũi khoan và các yếu tố cắt khi khoan
- Tìm hiểu Phương pháp gia công khoan – khoét – doa có những công dụng và đặc điểm gì?
- Tính chế chế độ cắt khi khoan
- Vẽ sơ đồ Cấu tạo, công dụng mũi doa; chế độ cắt khi khoét, doa
PHAY
Mã chương: MH 16-09 Giới thiệu:
Phay là phương pháp gia công cắt gọt có phoi, sử dụng hai chuyển động tạo hình Chuyển động tạo hình chính là dao phay quay tròn, trong khi chuyển động thứ hai là chi tiết chuyển động tịnh tiến theo ba phương.
Chương học này trang bị cho sinh viên kiến thức và kỹ năng cơ bản về đặc điểm và công dụng của các loại dao phay, cũng như cách tính toán chế độ cắt phù hợp khi thực hiện phay.
-Trình bày được đặc trưng gia công cắt gọt bằng phay
- Trình bày được công dụng, đặc điểm kết cấu các loại dao phay
- Vẽ được các góc độ dao
- Tra được chế độ cắt bằng bảng số
- Rèn luyện tính kỷ luật, kiên trì, cẩn thận, nghiêm túc, chủ động và tích cực sáng tạo trong học tập
- Phay là một phương pháp gia công cắt gọt có phoi Phương pháp phay có hai chuyển động tạo hình
- Chuyển động tạo hình thứ nhất (chuyển động chính) dao phay quay tròn
- Chuyển động tạo hình thứ hai (chuyển động chạy dao) chi tiết chuyển động tịnh tiến theo 3 phương
- Chuyển động tịnh tiến có thể độc lập từng phương hoặc độc lập với nhau
Là phương pháp gia công cắt gọt có năng suất cao Bởi vì, dao phay có nhiều lưỡi cắt cho nên dao rất lâu mòn, lượng chạy dao lớn
Khả năng công nghệ tương tối cao, tổng khối lượng gia công cắt gọt thì phay chiếm khoảng10%.
Độ chính xác gia công tương đối cao
Phoi đứt đoạn, do đó, an toàn cho người thợ
+ Nhược điểm: Lưỡi cắt thường xuyên va đập vào bề mặt gia công gây ra rung động
2.Các loại dao phay và côngdụng
Lưỡi cắt trên dao phay chủ yếu được phân bố ở ba vị trí: lưỡi cắt ở thân, lưỡi cắt ở mặt đầu và lưỡi cắt vừa ở thân vừa ở mặt đầu Dựa vào những đặc điểm này, dao phay có thể được phân loại thành nhiều loại khác nhau.
Theo đặc điểm công nghệ :
- Dao phay mặt phẳng
-Dao phay rãnh và bậc
- Dao phay bề mặt định hình
- Dao phay bánh răng và ren
-Dao phay rãnh chữ T
- Dao phay cắt vật liệu a Dao phaymặtđầu b Dao phay trụ
Hình 9.2: Dao phay mặt phẳng a Dao phay ngón b Dao phay đĩa c Dao phay rãnh đuôi én d Dao phay rãnh chữ T
Hình 9.3: Dao phay rãnh và bậc a Dao bo góc b Dao bán cầulồi c Dao mô đun d Dao góc đơn đ Dao góc kép e Dao bán cầu lõm
Hình 9.4: Dao phay định hình Theo đặc điểm cấu tạo hướng của răng dao phay:
- Dao răng thẳng: răng song song với trục dao
- Dao răng nghiêng: răng thẳng nằm nghiêng một góc với trục dao
- Dao răng xoắn: răng nằm ở vị trí đường xoắn ốc
- Dao răng sole: mỗi răng nghiêng theo hướng khác nhau và cách nhau không đều
Theo đặc điểm cấu tạo toàn bộ dao phay:
- Dao phay liền khối: thân và răng dao chế tạo cùng một loại vật liệu
- Dao phay răng ghép: răng được chế tạo bằng vật liệu khác vào thân dao
Theo đặc điểm cấu tạo chuôi dao:
- Chuôi dao rời: thân dao có lỗ để lắp chuôi và được cố định bằng then và vít
- Đầu phay: loại dao răng ghép, không có chuôi, được lắp trực tiếp vào trục chính
Theo điều kiện cắt gọt của dao phay:
- Dao phay mặt trụ: lưỡi cắt chính nằm ở mặt trụ của dao và trục dao song song với bề mặt gia công
- Dao phay mặt đầu: lưỡi cắt chính nằm ở mặt đầu của dao và trục dao vuông góc với bề mặt gia công
3.Cấu tạo dao phay mặt trụ và dao phay mặtđầu
Dao phay mặt trụ a Các kích thước cơ bản
Các kích thước của dao phay đều được tiêu chuẩn hoá như: đường kính D, số răng
Z, dạng răng, bước, chiều cao răng v.v …
Đường kính D của dao có ảnh hưởng lớn đến năng suất và chi phí, vì khi tăng D, chiều dày cắt, góc tiếp xúc và số răng cắt đồng thời cũng tăng, cho phép gia tăng lượng chạy dao SZ và giảm thời gian chạy máy Tuy nhiên, khi D tăng, moment và công suất cắt cũng tăng, do đó, đường kính dao lớn hơn chỉ phù hợp với máy có độ cứng vững cao Theo kinh nghiệm, có thể chọn D = 2,5d, trong đó d là đường kính trục lắp dao Kích thước D và d nên được chọn theo tiêu chuẩn và tra cứu trong sổ tay công nghệ hoặc các sổ tay về chế độ cắt khi phay.
- Chiều cao răng (h) là khoảng cách giữa các lưỡi cắt và đáy của rãnh, đo trong tiết diện hướng kính vuông góc với đường tâm của dao
- Bước vòng và bước trục:
Bước vòng của răng là khoảng cách đo theo cung tròn giữa các điểm tương ứng trên lưỡi cắt của hai răng liền nhau, với tâm nằm trên trục dao và trong mặt phẳng vuông góc với mặt này.
Bước vòng của dao phay có thể bằng nhau và cũng có thể không bằng nhau
+ Bước vòng phụ thuộc đường kính D và số răng Z:+ Bước trục có quan hệ với bước vòng như sau:
T T Đối với dao phay răng thẳng = 0 nên không xác định Ttrục
Số răng Z ảnh hưởng trực tiếp đến số răng cắt đồng thời và độ bền của dao Do đó, việc chọn số răng Z cần dựa vào đường kính và vật liệu chế tạo dao Theo kinh nghiệm, việc lựa chọn số răng Z nên được thực hiện cẩn thận để đảm bảo hiệu quả cắt và độ bền tối ưu.
Hình 4-5 Chiều rộng và chiều sâu cắt khi phay bằng dao phay ngón
Hình 4-3 Chiều rộng và chiều sâu cắt khi phay bằng dao phay trụ Hình 4-4 Dao phay trụ răng xoắn
Trong quá trình gia công, hệ số m (0,5 2) phụ thuộc vào loại dao và điều kiện gia công Cụ thể, khi máy có độ cứng vững cao và dao được làm từ thép gió, nên chọn hệ số m lớn Ngược lại, đối với dao làm từ hợp kim cứng, hệ số m nên được chọn nhỏ hơn.
Từ 2 yếu tố cơ bản là D và Z ta có thể tra bảng chọn ra các yếu tố khác của dao b Các góc của dao
Góc xoắn ảnh hưởng trực tiếp đến tuổi bền và độ bóng của dao phay Càng lớn góc xoắn , tuổi bền của dao càng cao và độ bóng tăng lên, tuy nhiên độ bền uốn lại kém hơn Do đó, góc xoắn lớn thường được sử dụng cho dao phay tinh, với góc xoắn thường dao động từ 30 đến 60 độ, trong khi dao phay trụ răng phẳng thường có góc xoắn bằng 0.
Góc trước là góc giữa mặt phẳng vuông góc với lưỡi cắt chính (B-B) và trị số của nó phụ thuộc vào vật liệu gia công cũng như độ bền của vật liệu làm dao Đối với dao thép gió, góc trước thường nằm trong khoảng 5 đến 20 độ, trong khi đó, dao hợp kim cứng có góc trước từ -15 đến 15 độ Trị số nhỏ được sử dụng khi gia công vật liệu cứng, trong khi trị số lớn thích hợp cho vật liệu dẻo.
Góc sau được xác định trên mặt phẳng vuông góc với đường tâm của dao, với trị số phụ thuộc vào dạng dao và yêu cầu gia công Cụ thể, đối với dao thép gió, góc sau thường nằm trong khoảng = 1220 độ (với dao phay cắt và dao phay rãnh có = 30 độ) Trong khi đó, đối với dao hợp kim cứng, góc sau dao động từ = 820 độ, và khi phay tinh, góc này được điều chỉnh còn = 58 độ nhằm giảm độ mòn mặt sau.
Mối quan hệ giữa các yếu tố với các điều
Khi phay bằng dao phay đĩa, chiều rộng và chiều sâu cắt được thể hiện rõ trong hình 4-6 Thông số hình học của dao phay trụ có những điểm tương đồng với dao phay trụ truyền thống, tuy nhiên có một số thay đổi đáng chú ý, đặc biệt là đường kính D như được mô tả trong hình 4-7.
Khi cắt bằng dao thép gió
Khi cắt bằng dao hợp kim cứng D = (1,2 1,6)B
Trong đó B là chiều rộng phay (đường kính d) b Các góc của dao
Khi chọn góc cho dao phay trụ, nên chọn giá trị nhỏ hơn để giảm ảnh hưởng đến độ bóng và tăng cường độ bền của lưỡi cắt Do đó, không nên chọn góc quá lớn; giá trị tối ưu đề xuất là = 25.
- Góc trước và như dao phay trụ
- Góc lệch chính và1 xác định như dao tiện Trị số góc và 1 càng nhỏ thì lực P 0 càng lớn làm tăng độ cứng vững cho dao Khi
Dao phay mặt đầu với chiều dài lưỡi cắt nhỏ ( và 1) giúp tăng tuổi bền và cải thiện độ bóng bề mặt Để đạt hiệu quả tối ưu, giá trị của nên nằm trong khoảng 25 0, trong khi 1 không vượt quá 3 0 Đối với trường hợp phay tinh, có thể sử dụng 1 = 0 và l0 nằm trong khoảng (4 6)s.
Trường hợp đặc biệt có thể lấy = 90 0
- Góc nghiêng lưỡi cắt chính : để giảm bớt va chạm góc chọn như sau: dao HKC góc = 12 15 0 Dao thép gió = 10 0
- Góc ω: nhỏ hơn dao phay trụ vì nó ảnh hưởng đến độ bóng mà chủ yếu làm tăng độ bền lưỡi cắt ω = 25 0 ÷35 0
-Góc trước γ, góc sau α như dao mặt trụ
- Góc lệch nghiêng chính φ, góc lệch nghiêng phụ φ 1 nhỏ thì chiều lưỡi cắt lớn làm tăng độ bền cao, độ bóngcao
- Khi phay tinh có thể sử dụng φ0 = 0,10 = (4 ÷ 6) S0 hoặc có thể lấy 0 0
4.Yếu tố cắt khi phay
Hình 4-9 Thông số hình học của dao phay mặt đầu
Là khoảng cách giữa bề mặt chưa gia công và bề mặt đã gia công một lát cắt
Người ta phân biệt 3 loại lượng chạy dao:
- Lượng chạy dao S răng (S r ) mm/răng: Là khoảng dịch chuyển của bàn máy khi dao quay được một góc răng ;
- Lượng chạy dao S vòng (S v ) mm/vòng: Là khoảng dịch chuyển của bàn máy sau một vòng quay của dao quay
- Lượng chạy dao S phút (S f ) mm/phút: Là khoảng dịch chuyển của bàn máy sau thời gian một phút
Tốc độ cắt V trong phay được xác định bởi tổng hợp hai chuyển động: chuyển động quay tròn của dao Vn và chuyển động tịnh tiến Vs Do Vs rất nhỏ so với Vn, nên trong thực tế, tốc độ cắt thường được tính chủ yếu dựa vào chuyển động quay của dao.
Là kích thước lớp kim loại được cắt đi đo theo phương vuông góc với trục của dao, ứng với góc tiếp xúc Ψ;
Khi thực hiện phay với các loại dao như dao phay trụ răng thẳng, răng xoắn, dao phay đĩa, dao phay định hình và dao phay góc, chiều sâu phay t sẽ trùng với chiều sâu cắt t0.
Khi phay bằng dao phay ngón thì chiều sâu phay t trùng với đường kính dao, khi phay đối xứng thì chiều sâu phayt bằng chiều rộng chi tiết
Hình 9.10: Chiều sâu cắt khi phay