Nghiên ứu độ ứng vững ủa máy phay đứng

ếCọ rất nhiều y u tộ ảnh hỡng tợi Ẽờ chÝnh xÌc gia cẬng nh: ườ chÝnh xÌc cũa thiết bÞ cẬng nghệ, kiến thực cẬng nghệ, vật liệu gia cẬng, vật liệu lẾm dừng cừ c¾t, cÌc thẬng sộ c¾t, cẬn

………***………

Luận văn thạc sỹ khoa học

Ngành: Công nghệ cơ khí Nghiên cứu độ cứng vững của máy phay đứng

Luyện duy tuấn

Hà nội 2006

Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17061131412411000000

từng đợc sử dụng để bảo vệ một học vị nào

Tôi xin cam đoan rằng, mọi sự giúp đỡ trong việc thực hiện luận văn này đều

đã chỉ rõ nguồn gốc

Tác giả luận văn

Luyện Duy Tuấn

dẫn và giúp đỡ rất tận tình trong suốt quá trình nghiên cứu và viết luận văn của mình

Tôi xin cảm ơn các thày cô trong khoa cơ khí trờng ĐHBK Hà Nội cung cấp cho tôi những kiến thức cần thiết trong suốt thời gian tôi đợc học và quá trình thực hiện luận văn

Tôi xin cảm ơn tập thể các thày cô trong khoa Cơ khí trờng ĐHSPKT Hng Yên, cùng các bạn đồng nghiệp đã tận tình cùng tôi, cho những ý kiến đóng góp để hoàn thành phần thực nghiệm

Tác giả luận văn

Luyện Duy Tuấn

Lời cảm ơn *

I.2.3 Dao phay mặt đầu – Các đặc trng cơ bản khi gia công 10

1.2.3.2 Thông số hình học của dao phay mặt đầu 12

1.2.3.3 Các yếu tố của chế độ cắt khi phay và lớp kim loại bị cắt khi

1.2.4 Lực cắt trong quá trình phay bằng dao phay mặt đầu 17

1.2.4 1 ý nghĩa của việc xác định lực cắt trong gia công cắt gọt 17

1.2.4.3 Xác định lực tiếp tuyến khi phay bằng dao phay mặt đầu 20

1.2.6 ảnh hởng của các yếu tố khác đến lực cắt khi phay 22

1.2.6.1 ảnh hởng của vị trí tơng quan giữa dụng cụ cắt và chi tiết

1.2.6.2 ảnh hởng của thông số công nghệ đến lực cắt khi phay 23

1.2.6.3 ảnh hởng của thông số hình học của dao đến lực cắt khi phay 24

1.2.6.4 ảnh hởng của vật liệu dao và vật liệu gia công đến lực cắt khi 24

1.2.7 Hiện tợng mài mòn của doa phay mặt đầu khi cắt 25

1.2.7.2 Các cơ chế mài mòn lỡi cắt của dụng cụ gia công 26

1.3 Những hiện tợng vật lý xảy ra trong quá trình phay 34

1.3.2 Hiện tợng rung động trong quá trình cắt 35

1.3.3 Hiện tợng cứng nguội trong quá trình gia công 36

2.2.2 máy phay đứng điều khiển theo chơng trình số 40 2.3 Thông số kỹ thuật của một số loại máy phay 43

2.4.4 Phay rãnh then bằng dao phay ngón trên máy phay rãnh then tự 49

Chơng 3 nghiên cứu độ cứng vững của hệ thông công nghệ 51

3.2 ảnh hởng của biến dạng hệ thống công nghệ đến sai số gia công

3.2.1ảnh hởng của biến dạng hệ thống công nghệ khi tiện 57

3.2.1.1 Tiện chi tiết là trục trơn(đờng kính không thay đổi) 57

3.2.2.ảnh hởng của biến dạng hệ thống công nghệ khi phay 66

Chơng 4: Thí nghiệm, xác định độ cứng vững của máy phay đứng 69

Mở đầu

Cùng với sự lớn mạnh của của nền kinh tế đất nớc, ngành cơ khí trong

đó cơ khí chế tạo vẫn khảng định thế mạnh của mình với vai trò chủ đạo và không ngừng đáp ứng việc tạo ra những sản phẩm chất lợng tốt, độ tin cậy cao và đủ sức cạnh tranh

Nhữmg chỉ tiêu tạo ra các sản phẩm đó đợc quyết định bởi độ chính xác gia công

Độ chính xác gia công là đặc tính chủ yếu của chi tiết máy Trong thực

tế không thể chế tạo chi tiết có độ chính xác tuyệt đối bởi vì khi gia công xuất hiện sai số

ế

Có rất nhiều y u tố ảnh hởng tới độ chính xác gia công nh: Độ chính xác của thiết bị công nghệ, kiến thức công nghệ, vật liệu gia công, vật liệu làm dụng cụ cắt, các thông số cắt, công nghệ bôi trơn v.v…

Tất cả các yếu tố trên đều phản ánh vào những đặc trng trong quá trình gia công đó là: rung động, chuyển vị tơng đối giữa dao với chi tiết gia công và biến dạng mà đợc nâng thành lý thuyết về độ cứng vững

Đã có khá nhiều lý thuyết về độ cứng vững của hệ thống công nghệ trong gia công cắt gọt kim loại, song việc kiểm nghiệm, cách thức tiến hành thực nghiệm và đa ra những số liệu cụ thể lại là một vấn đề thời sự nóng hổi

và rất cần thiết

Trong các loại máy công cụ thì máy phay có vị trí rất cơ bản vì nó gia công những sản phẩm đặc trng của ngành chế tạo máy, do đó em chọn đề tài của luận văn là “ ghiên cứu độ cứng vững của máy phay đứng”N

* Cơ sở khoa học của đề tài:

+ Lý thuyết cắt gọt kim loại

+ Lý thuyết về độ cứng vững

* Mục đích của đề tài:

Xác định độ cứng vững động của máy phay đứng bằng thực nghiệm

* Nội dụng của luận văn bao gồm :

Chơng 1: Tổng quan về nguyên công phay .

Chơng 2: Giới thiệu về máy phay đứng

Do thời gian có hạn và kiến thức còn nhiều hạn chế nên chắc chắn còn những thiếu sót, em rất mong sự chỉ bảo của các thày, sự đóng góp ý kiến của các bạn đồng nghiệp, để bản luận văn đợc hoàn thiện hơn

Hình 1 1Mô hình tác động trong quá trình tạo phoi

-Chơng 1: Tổng quan về nguyên công phay

1.1 Khái niệm về qúa trình cắt kim loại

Quá trình này rất phong phú và cần thiết cho việc gắn liền giữa nghiên cứu với thực tiễn cũng nh cho việc trao đổi giữa các nhà khoa học của các nớc khác nhau

Việc nghiên cứu này đợc áp dụng cho tất cả các phơng pháp gia công cắt gọt bằng những dụng cụ cắt khác nhau, còn gọi là dụng cụ có lỡi

Quá trình tạo phoi liên quan trực tiếp đến lực cắt, nhiệt cắt, sự mòn dao, chất lợng bề mặt của chi

Khi ứng suất do lực tác động gây ra vợt quá giới hạn cho phép của kim loại thì xuất hiện sự trợt và phoi đợc hình thành

Vùng tạo phoi luôn luôn di chuyển cùng với dao trong qúa trình cắt

2-Vùng ma sát trợt thứ nhất: Là vùng vật liệu phoi tiếp xúc với mặt trớc của dao

3-Vùng ma sát thứ hai: Là vùng vật liệu phôi tiếp xúc với mặt sau của dao

4- Vùng tách: Quá trình cắt kim loại là qúa trình hớt đi một lớp phoi trên bề mặt kim loại để có chi tiết đạt kích thớc, hình dạng và độ nhẵn bóng theo yêu cầu

Các dạng gia công cơ chủ yếu là: Tiện, bào, khoan, phay, mài,v.v Tất cả các dạng gia công này đều đợc thực hiện trên các máy cắt kim loại bằng các dụng cụ cắt khác nhau nh : dao tiện, dao phay, lỡi khoan v.v

Để thực hiện một quá trình cắt nào đó cần thiết phải có hai chuyển động là chuyển động chính và chuyển động chạy dao Chuyển động chính trong quá trình tiện là chuyển động quay tròn cuả phôi, còn khi phay chuyển động chính

là chuyển động quay của dao

Chuyển động chính là chuyển động tạo ra tốc độ cắt

Chuyển động động chạy dao khi tiện là tịnh tiến của dao theo phơng dọc hoặc ngang

Chuyển động chạy dao khi phay là chuyển động tịnh tiến của bàn máy mang vật gia công theo phơng dọc, ngang hoặc thẳng đứng

Tốc độ của chuyển động chính luôn lớn hơn tốc độ của chuyển động chạy dao Trong quá trình cắt kim loại, các bề mặt mới đợc hình thành do các lớp

bề mặt biến dạng và đợc hớt dần với sự tạo thành phoi Phôi và dao đợc kẹp chặt trên máy Khi cắt vật liệu dẻo, ngời ta phân biệt các giai đoạn hình thành phoi nh sau: Khi mới bắt đầu cắt, dao và chi tiết tiếp xúc với nhau, sau

đó lỡi dao ăn sâu vào kim loại làm vật liệu bị dồn ép Sự lún sâu của lỡi dao vào vật liệu sẽ thắng lực liên kết giữa lớp kim loại bị hớt đi và phần kim loại còn lại Hiện tợng này dẫn đến sự trợt phân tử phoi đầu tiên Sau đó dao tiếp tục chuyển động và tách những phân tử phoi tiếp theo khỏi kim loại chính Từ

đó phoi đợc hình thành và thực hiện quá trình cắt gọt

1.2 Một số vấn đề về gia công phay:

Là phơng pháp gia công cắt gọt, trong đó dụng cụ cắt quay tròn tạo ra chuyển động cắt Chuyển động tịnh tiến của dao thờng do bàn máy đảm nhiệm, cũng có khi do cả dao và máy kết hợp Khác với tiện và khoan, các lỡi cắt của dao phay không tham gia liên tục nên phoi ngắn hơn, gián đoạn nên xuất hiện lực va đập Tuy nhiên ở trờng hợp này nhiệt có điều kiện phân tán nên khả năng chịu bền nhiệt tốt hơn

ở nguyên công phay có thể gia công đợc nhiều bề mặt khác nhau bằng các phơng pháp và ứng với các loại dao phay khác nhau (hìmh 1.2)

Hình 1- 2 Các bề mặt gia công và các loại dao trên máy phay

a) Dao phay trụ

b,c) Dao phay đĩa d,đ) Dao phay ngón e,g) Dao phay mặt đầu

Dao phay có cấu tạo bởi nhiều lỡi cắt nên lực cắt dao động và lỡi cắt chịu va đập gây ra rung động trong quá trình phay, vì thế máy phay phải có độ bền vững cao Dao phay có nhiều loại khác nhau tuỳ theo công nghệ và theo công dụng nh: Dao phay trụ, dao phay mặt đầu , dao phay đĩa, dao phay ngón, dao phay lăn răng, dao phay định hình v.v

Dao phay có thể chế tạo liền hoặc rời phần thân với phần cắt.Trong trờng hợp này các mảnh dao còn gọi là các mảnh quay đợc chế tạo theo tiêu chuẩn và đợc kẹp vào đầu dao nhờ cơ cấu kẹp chặt bằng vít Mỗi mảnh quay

có thể có nhiều lỡi cắt

1.2.1 Khái niệm chung về cấu tạo dao phay

Quá trình phay đợc thực hiện bằng một loại dụng cụ cắt mà ta gọi là dao phay Các răng của dao phay có thể xếp đặt trên bề mặt hình trụ và cũng

có thể nằm ở mặt đầu Mỗi một răng của dao phay là một lỡi dao tiện đơn giản (Hình 1.3) Thông thờng thì dao phay là dụng cụ cắt có nhiều răng, nhng đôi khi ngời ta sử dụng dao phay có một răng duy nhất

Phần cắt của dao phay đợc chế tạo từ thép cácbon, thép gió, hợp kim cứng và vật liệu sứ

Hình 1.3.So sánh dao tiện

+ Mặt phẳng đầu, là mặt phẳng vuông góc với trục của dao phay.

+ Mặt phẳng tâm, là mặt phẳng đi qua trục của dao và một điểm quan sát trên lỡi cắt của nó

+ Lỡi cắt 2, là một đờng tạo bởi giao tuyến của hai mặt trớc và sau của răng

+ Lỡi cắt chính là lỡi cắt thực hiện công việc chính trong quá trình gia công ở dao phay hình trụ, lỡi cắt chính có thể là thẳng (theo đờng sinh của hình trụ) nghiêng so với đờng sinh hoặc có dạng đờng xoắn ốc

ở dao phay mặt đầu cũng giống nh dao tiện, ngời ta phân biệt:

- + Lỡi cắt chính là lỡi cắt nghiêng một góc so với trục của dao phay

- + Lỡi cắt phụ là lỡi cắt nằm ở mặt đầu của dao phay

- + Lỡi cắt chuyển tiếp là lỡi cắt nối các lỡi cắt chính và lỡi cắt phụ với nhau

Dựa theo bề mặt đợc mài dao phay, ngời ta chia kết cấu của răng ra làm hai loại:

+Răng nhọn là răng đợc mài theo mặt sau

+ Răng tù là răng chỉ đợc mài theo mặt trớc

Ngời ta phân biệt các thành phần của dao nh sau:

+ Chiều cao h là khoảng cách giữa lỡi cắt và đáy của rãnh, đo trong tiết diện hớng kính vuông góc với đờng tâm của dao

+ Bề rộng mặt sau của răng là khoảng cách giữa lỡi cắt và đờng giao nhau của mặt sau với lng của răng, do trong phơng vuông góc với lỡi cắt

+ Bớc vòng của răng là khoảng cách giữa các điểm tơng ứng trên lỡi cắt của hai răng liền nhau, đợc đo theo cung tròn với tâm nằm trên trục dao

và trong mặt phẳng vuông góc với trục này Bớc vòng của dao phay có thể bằng nhau và cũng có thể không bằng nhau

+ Lợng hớt lng k là khoảng cách hạ thấp của đờng cong hớt lng giữa hai lỡi cắt của hai răng kề nhau

+ Rãnh là đờng lõm xuống dùng để thoát phoi, rãnh đợc tạo thành giữa mặt trớc của một răng với mặt sau và lng của răng bên cạnh Rãnh chia

ra làm hai loại: rãnh thẳng và rãnh xoắn ốc

1.2.2 Các loại dao phay

* Theo tính năng công nghệ ngời ta chia ra các loại dao phay sau:

a) Dao gia công mặt phẳng

b) Dao gia công rãnh và rãnh then hoa

c) Dao gia công các mặt định hì nh

d) Dao gia công bánh răng và ren

e) Dao gia công các mặt tròn xoay

f) Dao dùng để cắt vật liệu

* Theo đặc điểm cấu tạo ngời ta chia ra:

a) Theo phơng của răng có: Răng thẳng, răng nghiêng, răng xoắn và răng các phơng khác nhau

b) Theo kết cấu của răng: răng nhọn, răng hớt lng (răng tù)

c) Theo kết cấu bên trong: dao phay liền, dao phay ghép, dao phay răng chắp, dao phay lắp ráp

d) Theo phơng pháp kẹp chặt: dao có lỗ, dao phay ngón, dao phay có

đuôi hình trụ hoặc có đuôi hình côn

* Dao phay kiểu mới:

Hình 1 4 Dao phay kiểu mới

-Kết cấu của dao phay ảnh

hởng lớn tới khả năng làm việc của

dao và hiệu quả sử dụng chúng

Nhờ kẹp bằng cơ khí, cho phép xoay các mảnh hợp kim cứng, mà thay

đổi các lỡi cắt và cho phép sử dụng dao phay không cần phải mài lại Sau khi các mảnh này bị mòn hết, ta chỉ việc thay nhanh các mảnh mới Thời gian để hồi phục dao phay giảm xuống rất nhiều Nhà máy chế tạo dao cung cấp cho mỗi dao 8-10 bộ mảnh thay thế

So với các mảnh hàn phải mài, việc sử dụng các mảnh cắt thay thế có những u điểm sau đây:

- Tuổi bền cao hơn (cao hơn 30%) do không phải hàn và mài lại (quá trình mài lại làm giảm tính chất cắt của hợp kim cứng)

- Thay đổi nhanh

- Có thể sử dụng hợp kim cứng, có khả năng chống mòn cao (loại hợp kim này dễ bị nứt khi hàn và khi mài)

- Có khả năng mạ một lớp hợp kim chống mòn (cácbit titan, Nitrit titan)

- Tăng nhanh phần trăm hoàn lại khi mài của lớp hợp kim (từ 15 20%

-đối với dụng cụ hàn, lên tới 90% -đối với dụng cụ dùng mảnh hợp kim thay ) thế

- Giảm thời gian phụ cần thiết để thay đổi và điều chỉnh dao mòn

- Giảm số loại dao, đơn giản trong việc trang bị dụng cụ

- Có khả năng tập trung sản xuất các bộ phận, thay thế cho các loại dụng cụ khác nhau (dao tiện, dao phay, dao chuốt )

- Các kích thớc và thông số hình học của dao đợc cố định, điều này

đặc biệt quan trọng đối với các máy điều khiển theo chơng trình số

Hình 1.4 là dao phay mặt đầu có lỗ trong với các mảnh hợp kim thay

thế Loại dao này dùng để gia công tinh và nửa tinh mặt phẳng chi tiết bằng thép và gang Dao cũng có thể để phay thô chi tiết với lợng d không quá 5

mm Độ đảo mặt đầu của các lỡi dao là 0,02 0,03 mm

-Các mảnh hợp kim cứng có lỗ tròn đợc lắp lỏng trên chốt và dùng đinh vít kẹp chặt xuống mặt tựa của dao (dạng lòng máng) Nhà máy “Dao phay” đã sản xuất các dao phay mặt đầu có đờng kính 100mm;125mm và 160 mm với các mảnh hợp kim tròn không mài lại (hợp kim BK và TK) Kết cấu của dao phay cho phép sử dụng toàn chu vi phần cắt của các mảnh hợp kim Nếu sử dụng hợp lí và độ mòn mặt sau 1,7 mm thì đợc sử dụng mặt đầu thứ hai của ≤ mảnh hợp kim Số lần quay của mảnh hợp kim là 10 12 khi phay tinh và nửa -tinh là 6-7 khi phay thô Sau khi mảnh hợp kim bị mòn hết, ngời ta thay thế các mảnh mới Mỗi dao phay có 8 10 bộ mảnh hợp kim cứng thay thế -

1.2.3. Dao phay mặt đầu – Các đặc trng cơ bản khi gia công

1 2.3.1 Khái niệm về dao phay mặt đầu

Dao phay mặt đầu đợc dùng để gia công các mặt phẳng trên máy phay

đứng và ngang Dao phay mặt đầu khác dao phay trụ ở chỗ là răng của dao phay mặt đầu nằm ở cả bề mặt trụ mặt đầu và Theo kết cấu, dao mặt đầu chia

ra làm 2 loại: dao liền và dao chắp có răng lớn và răng bé Các thông số hình học cơ bản của dao phay mặt đầu bao gồm:

Hình 1 5 Các loại dao phay mặt đầu

-Đờng kính D, chiều dài

L, đờng kính lỗ d và số răng

Z u điểm của dao phay mặt

đầu với dao phay trụ là:

Cũng nh dao phay trụ, dao phay mặt đầu đợc chia ra làm 2 loại theo chiều quay: dao phải và dao trái (qui ớc theo chiều quay của kim đồng hồ)

Dao phay mặt đầu có các lỡi dao bằng hợp kim cứng đợc sử dụng rất rộng rãi Phay mặt phẳng bằng loại dao này có năng suất cao hơn so với dao phay trụ

Mặt khác dao phay mặt đầu thể hiện một cách tờng minh nhất các bản chất công nghệ của quá trình phay Khi phay bằng dao phay mặt đầu ngời ta

dễ dàng sử dụng đợc các dao cắt đợc chế tạo từ vật liệu có độ bền cao dới dạng các dao phay răng chắp Chính vì thế khi gia công mặt phẳng ngời ta thờng sử dụng dao phay mặt đầu Khác với dao tiện làm việc liên tục, lỡi cắt của dao phay mặt đầu làm việc gián đoạn và chịu va đập với tần số va đập bằng tần số góc của trục chính (phay bề mặt liên tục) và chịu lực va đập lớn nhất khi phay thuận Do đó, trong suốt quá trình ở môi trờng làm việc cao, lỡi cắt của dao phay thờng bị sứt, vỡ Sự phá hỏng lỡi cắt này xảy ra không

đều trên các răng Các vết nứt thờng lớn nên mài rất khó Hơn nữa, dao phay

là dụng cụ cắt nhiều lỡi nên đòi hỏi khá cao về vị trí tơng quan của các lỡi

cắt so với tâm dao Một số dao phay mặt đầu nh hình 1 5 -

Với dao phay mặt đầu có đờng kính 80 và 150 có các yêu cầu sau:Ф Ф

Độ đảo hớng kính của lỡi cắt chính không quá: 0.05 với 2 răng không kề nhau và 0.08 với 2 răng đối diện

Độ đảo mặt đầu của lỡi cắt phụ không quá: 0.05

Việc mài sắc dao phay phải đợc thực hiện trên đồ gá chuyên dùng và máy mài sắc vạn năng Từ các nguyên nhân trên đây ta thấy việc sử dụng dao phay có kết cấu liền hoặc hàn là không hợp lý Hiện nay trên thế giới đã có nhiều những mảnh dao phay mặt đầu ghép vào thân bằng các kết cấu khác nhau (chủ yếu ghép bằng cơ khí)

So với dao phay liền hoặc dao phay hàn thì dao phay mặt đầu ghép mảnh có các u điểm sau:

+ Cơ tính cắt của lỡi cắt cao hơn và cho phép sử dụng các mảnh dao có

độ bền cao

+ Tiết kiệm đợc vật liệu quý hiếm

+ Thay thế, phục hồi đơn giản, thuận tiện

+ Hiệu quả kinh tế cao

Chọn đối tợng nghiên cứu dao phay mặt đầu răng chắp là trờng hợp tổng quát, có khả năng đáp ứng và đón đầu sự phát triển của nguyên công phay

1.2.3.2 Thông số hình học của dao phay mặt đầu

Ngoài một số có kết cấu tơng tự nh những dụng cụ cắt khác, dao phay mặt

đầu còn có một số các thông số và đặc điểm kết cấu khác:

Mỗi răng của ao phay mặt đầu có 3 lỡi cắt (d hình 1-6) Khi phay bằng mặt đầu thì lỡi 2 3 là lỡi cắt chính, lỡi 3- -4 là lỡi cắt phụ, còn lỡi 2-1 không làm việc Khi phay mặt phẳng thẳng đứng bằng lỡi trên mặt trụ thì chỉ

có một lỡi 1-2 tham gia cắt Lúc này dao phay mặt đầu làm việc giống nh dao phay trụ và vai trò của góc giống nh dao phay trụ phay thành đứng

Đối với dao phay mặt đầu làm bằng hợp kim cứng thờng làm răng chắp, lúc đó phần cắt răng dao phay giống nh dao tiện (hình 1-6) Nó chỉ có một lỡi cắt chính và một lỡi cắt phụ

Hình 1 6 Cấu tạo dao phay mặt đầu

Góc γtại một điểm của lỡi cắt chính là góc giữa mặt phẳng tiếp xúc với mặt trớc và mặt đáy đi qua điểm đó, đo trong tiết diện chính (mặt đáy là mặt phẳng chứa trục dao và điểm đang xét)

Góc αR 0 R tại một điểm của lỡi cắt chính là góc giữa mặt phẳng tiếp xúc với mặt sau và mặt tiếp xúc tại điểm đó, đo trong tiết diện chính

Góc trớc hớng kính γR 1 R là góc gồm giữa tiếp tuyến với vết của mặt trớc và phơng hớng kính tại một điểm của lỡi cắt đo trong tiết diện mặt đầu

Góc trớc hớng trục γR 2 R là góc gồm giữa tiếp tuyến với mặt trớc và phơng hớng kính tại một điểm của lỡi cắt và phơng hớng trục đo trong tiết diện chứa véc tơ tốc độ cắt và song song với trục dao phay đo trong tiết diện đó Mối quan hệ đợc biểu diễn bằng các biểu thức sau:

Tg γ = tgγR 2 Rcosφ + tgγR 1 Rsinφ

Tg γR 1 R= tgγ sin φ + tgλ cos φ khi λ> 0

Tg γR 1 R= tgγ sin φ tgλ cos φ - khi λ < 0 (1.1)

Tg γR 2 R= tgγ cos φ tgλ sin φ - khi λ > 0

Tg γR 2 R= tgγ sin φ + tgλsin φ khi λ< 0

Tg λ = tgγR 2 Rsin φ – tgγR 1 Rcos φ khi λ> 0

Tg λ = tgγR 2 Rsin φ + tgγR 1 Rcos φ khi λ< 0

Góc sau trong quan hệ mặt đầu và tiết diện chính có quan hệ sau:

Tg αR n R = Tg α sinφ / cosλ (1.2)

ở đây: λ là góc nâng của lỡi cắt chính

1.2.3 3 Các yếu tố của chế độ cắt khi phay và lớp kim loại bị cắt khi phay bằng dao phay mặt đầu

–

1 Tốc độ cắt v: Đợc tạo thành từ chuyển động chính là chuyển

động tơng đối đơn giản của dụng cụ cắt và chi tiết gia công, thờng đợc thực hiện với tốc độ lớn nhất và gây nên quá trình cắt gọt Tốc độ cắt v – là

quãng đờng (đo bằng mét) mà một điểm trên lỡi cắt chính ở cách trục quay

xa nhất đi đợc trong một phút

Để xác định quãng đờng mà điểm đó đi đợc trong một phút, cần phải nhân quãng đờng đi đợc sau một vòng với số vòng quay của dao trong một phút, tức là πDn (mm/ph) Nếu tốc độ cắt biểu thị bằng m/ph, thì công thức tính tốc

độ cắt có dạng sau:

1000

.n D

π

1000

–

2 Lợng chạy dao S là chuyển động tơng đối của dụng cụ và chi tiết gia công đợc thêm vào chuyển động chính và tạo điều kiện đa vùng gia công lan ra toàn thể bề mặt gia công chuyển động chạy dao có thể liên tục và

có thể gián đoạn

Khi phay, ngời ta phân biệt các dạng lợng chạy dao nh sau: lợng chạy dao một răng SR Z R, lợng chạy dao một vòng SR V Rvà lợng chay dao trong một phút SR ph R Theo phơng cắt, ngời ta còn phân biệt lợng chạy dao dọc, lợng chạy dao ngang, lợng chạy dao thẳng đứng

Lợng chạy dao một vòng quay của dao phay sR z R (mm/vòng) là lợng - chuyển dịch của bàn máy mang chi tiết so với dao khi dao quay đợc một răng

Lợng chạy dao một vòng quay của dao phay sR V R (mm/vòng) là lợng - chuyển dịch của bàn máy mang chi tiết so với dao sau một vòng quay của dao phay Lợng chạy dao một vòng bằng lợng chay dao răng nhân với số răng của dao phay:

S0 = sz.z (1.5)

Lợng chạy dao phút SR M R (mm/ phút) là lợng dịch chuyển tơng đối của bàn - máy mang chi tiết so với dao phay trong một phút Lợng chạy dao phút bằng lợng chạy dao một vòng nhân với số vòng quay trong một phút

SR M R = SR 0 R.n = SR z R.z.n (1.6)

3 Chiều sâu cắt t: Là kích thớc lớp kim loại bị cắt đo theo phơng vuông góc với trục của dao phay ứng với góc tiếp xúc Khi phay bằng dao ψphay mặt đầu thì :

+ Phay không đối xứng t đợc đo ứng với cung chắn góc tiếp xúc ψ

+ Phay đối xứng thì t bằng chiều rộng chi tiết

4 Chiều rộng phay : Là lớp kích thớc kim loại đo theo phơng chiều trục Bcủa dao phay Khi phay bằng dao mặt đầu thì chiều rộng phay bằng chiều sâu cắt tR o R ( B =tR o R)

5 góc tiếp xúc: Là góc ở tâm của dao chắn cung tiếp xúc giữa dao và chi tiết

+ Khi phay đối xứng bàng dao phay mặt đầu thì:

Hình 1.7 Thông số lớp cắt khi phay bằng dao mặt đầu

Ψ

, khi r¨ng dao tho¸t khái vïng tiÕp xóc

T¹i tiÕt diÖn B-B víi θ =

2

Ψ th×: aR Min R= SR Z R sinφ cos

2

Ψ (1.9)T¹i tiÕt diÖn A-A víi θ = 0 th×: aR Max R = SR Z Rsinφ (1.10)

T¹i tiÕt diÖn C-C víi -θ=

8 Diện tích cắt khi phay bằng dao mặt đầu:

Diện tích do một răng cắt : fR i R = aR i R bR iHay fR i R = B .SR Z R.cosθR i R (1.15)Tổng diện tích cắt do n răng đồng thời tham gia cắt:

F =b SR Z R

1

n i

=

1.2.3.4 Phay thuận và phay nghịch

Tuỳ theo chiều quay với hớng tiến của dao phay ngời ta phân biệt hai loại: phay nghịch và phay thuận

Phay nghịch là quá trình phay, khi chiều chuyển động của dao phay và của chi tiết ngợc nhau

Phay thuận là quá trình phay khi chiều chuyển động của dao phay và chi tiết trùng nhau (Các dạng này không nghiên cứu sâu α là góc sau đo trong tiết diện vuông góc với trục dao

1.2.4 Lực cắt trong quá trình phay bằng dao phay mặt đầu

1.2.4.1 nghĩa của việc xác định lực cắt trong gia công cắt gọt ý

Việc tiến hành nghiên cứu lực cắt là rất quan trọng Từ lực cắt, ta có thể tính đợc công suất tiêu hao trong quá trình cắt

Thông qua lực cắt, ta có thể đánh giá đợc tính gia công của các vật liệu tạo cơ sở xác định chế độ cắt tối u cho các loại vật liệu gia công khác nhau ứng với các loại vật liệu dụng cụ khác nhau

Xác định đợc lực cắt chính xác, cho phép tối u hoá thiết kế hệ thống công nghệ, tính và đa ra đợc giải pháp và giảm đợc rung động trong quá

trình cắt, qua đó nâng cao đợc độ chính xác gia công

công Lực cắt khi phay đạt giá trị rất lớn nên đòi hỏi các máy phay có suất lớn, đặc biệt là các máy phay nhiều trục chính

Lực cắt là nguyên nhân gây biến dạng mà đặc trng là: "Độ cứng vững

hệ thống công nghệ".

1.2.4.2 Mô hình lực cắt khi phay mặt đầu

Đối với dao phay mặt đầu, vị trí tơng đối giữa dao và chi tiết có ảnh hởng lớn đến tỷ lệ giữa các lực thành phần Cũng nh dao phay trụ ta có thể phân tích lực tổng hợp R nằm trong mặt phẳng vuông góc với đờng tâm dao khi phay ra các lực nh sau: PR Z R; PR r R ;PR n R ; PR đ R ;PR o R

Ta có thể phân tích mối quan hệ giữa các lực thành phần với lực vòng

-Khi phay không đối xứng theo dạng phay thuận

Lực hớng kính PR R R hớng vuông góc với phơng trục chính của máy phay Nó có xu hớng đẩy nghiêng trục gá dao trong quá trình gia công Đồng thời nó còn tao ra các áp lực lên các ổ trục chính của máy phay đứng, do đó gây ra các mô men ma sát phụ lên ổ Giá trị của lực này dùng để tính sức bền trục gá dao và các ổ trục chính của máy

Lực vuông góc với phơng chuyển động PR đ R (PR y R) Đối với phay mặt đầu (không đối xứng) gây nên các biến đổi cơ tính lớp bề mặt đã gia công Khi phay mặt đầu, giá trị lực PR đ R đợc xác định tính toán lực kẹp chi tiết khi gia công

Thành phần lực nằm song song với phơng chạy dao PR N R(PR X R) còn đợc gọi là lực chạy dao Tuỳ theo phay thuận hay phay nghịch mà nó có tác dụng tăng hay khử độ dơ của cơ cấu truyền động vít me đai ốc Khi tính toán đồ gá kẹp chi tiết và cơ cấu chạy dao ngời ta dựa theo lực này

Trong trờng hợp phay mặt đầu đối xứng: Dấu cộng ứng với trờng hợp phay nghịch, dấu trừ ứng với trờng hợp phay thuận

Khi biết giá trị của pR z R, pR n R và pR d R ta có thể tính đợc giá trị của pR r R

Trong quá trình cắt, lực cắt tác dụng lên từng răng luôn luôn thay đổi phụ thuộc vào sự thay đổi của diện tích cắt Ta có thể tính các lực cắt thành phần tức thời tác dụng lên từng răng dao tham gia cắt trong cung tiếp xúc ψ Tổng các thành phần lực cùng tên đó chính là lực tác dụng lên toàn thân dao trong những phơng đã xác định

Trong trờng hợp tổng quát khi phơng của lỡi cắt dao phay mặt đầu hợp với phơng trục dao phay một góc là ω thì lúc này lực cắt tổng quát Q sinh ra trong quá trình cắt đợc biểu diễn nh sau:

Q = R + PR 0Trong đó PR 0 R – lực theo phơng dọc trục của dao phay Lực này có tác dụng

đẩy dao phay lên khỏi bề mặt gia công, tác dụng nên ổ đỡ của đầu trục máy phay Trong thực tế thì thành phần này ảnh hởng lớn đến qúa trình gia công nên trong quá trình nghiên cứu thờng đề cập đến thành phần lực này

1.2.4.3 Xác định lực tiếp tuyến khi phay bằng dao phay mặt đầu

Cơ sở thành lập công thức tính đối với dao phay mặt đầu cũng giống nh dao phay trụ:

PR i R = q.fR iQuan hệ giữa lực cắt đơn vị q và kích thớc lát cắt khi phay cũng nh các dạng gia công khác:

q=C.aR i RP

m P

SR Z RP (m+1) P cosθR i RP (m+1) P

Lực cắt do n răng cùng thamgia cắt:

P = C.B(.Sinφ)P

m P

SR Z RP (m+1) P ∑cosθi R RP

(m+1) P

m- Số mũ ( m <0) nói lên mức độ ảnh hởng của chiều dày cắt a đến lực cắt, phụ thuộc vào tính chất vật liệu gia công, lợng mòn dao và dung dịch trơn nguội

Các giá trị C và m có thể lấy gần đúng theo bảng

Lực cắt chính và giá trị là lực tiếp tuyến PR Z R – thay đổi về giá trị trong quá trình cắt và chỉ trong trờng hợp phay ổn định tại điều kiện biết trớc, các dao động của lực cắt sẽ rất nhỏ Giá trị của các lực này tiến gần đến giá trị trung bình của chúng PR ZTb R

Các lực này xác định thông qua áp lực cắt riêng q (q- áp lực lên 1mmP

2 Pdiện tích cắt, có thể gọi là lực cắt đơn vị)

Lực cắt đơn vị là tỷ số của lực tiếp tuyến và diện tích cắt tơng ứng

Cũng nh tiện, khi phay, q là đại lợng thay đổi, phụ thuộc vào vật liệu gia công vào kích thớc phoi cắt và các thông số khác riêng đối với nguyên công phay, tính toán sẽ phức tạp do bề dày phoi thay đổi liên tục trong quá trình cắt, gây nên tải trọng tác động lên dao phay luôn thay đổi

Khi tính toán thực tế thờng đòi hỏi giá trị P R Ztb R thì nó tìm đợc theo công thức sau:

q = C.aR tb RP

m

P(1.24)

PR Ztb R = C.aR tb RP

m P

Trong đó:

aR tb R – bề dày trung bình của lát cắt( mm)

FR tb R – Diện tích trung bình của lát cắt (mmP 2

P)

q – Lực cắt đơn vị ( N/mmP

2 P ) Theo công thức ta có PR Ztb R = C.B.2P

m P.tP (m+1) P.Z.(sin)m/ π.DP

(m+1) P.φP

m P.N (1.26)

Qua một số phép tính trung gian, ngời ta đã xây dựng đợc công thức tổng quát để tính lực và công suất cắt phụ thuộc vào các thông số công nghệ nh sau:

Thay vào công thức giá trị PR ztb Rtừ (1.26) và v= D.n/1000 ta đợc:π

NR c R = C.B.2P

m P

tP (m+1) P Z.n(sinϕ)P

m P/6,12.10P

7 P.DP m P.ψP m P (Kw) (1.27)

Từ công thức trên ta có thể viết gọn nh sau:

PR z R = CR p R.B.z.sR z RP

yp P.tP xp P.DP qp P (N) (1.28)

NR c R = CR N R.B.Z.SR z RP

YN P.tP XN P.n.DP qN

P (Kw) (1.29) Trong đó: Cp = C.2P

m

P(sinϕ)P

m P/πψP

m

P; XR p R = (m+1); qR p R - = (m+1)

CR N R= C.2P

m P (sinϕ)P

m P/61,2.10P

7 P ψP m P

; XR N R = (m+1); YR N R = (m+1); qR N R = - m Các hệ số tính toán đợc cho dới dạng bảng ứng với vật liệu gia công

và vật liệu làm dao, cũng nh các điều kiện gia công cụ thể Các hệ số này có thể tra trong các sổ tay cẩm nang về chế độ cắt khi gia công cơ

1.2.6 ảnh hởng của các yếu tố khác đến lực cắt khi phay.

1.2.6.1 ảnh hởng của vị trí tơng quan giữa dụng cụ và chi tiết gia công:

Vị trí tơng quan giữa dao và chi tiết gia công có ảnh hởng đáng kể

đến lực cắt khi phay Thể hiện rõ nhất là đối với lực chạy dao (lực bớc tiến) Tại các vị trí khác nhau của răng dao so với chi tiết gia công:

Ví dụ trên hình 1.8 dẫn ra ba trờng hợp phay mặt đầu mà lực bớc tiến PR x Rkhác nhau rõ rệt (đờng kính dao phay φ = 100mm; chiều sâu phay t = 60mm; số răng z = 9)

Trờng hợp 1: Phay không đối xứng khi trục đối xứng của dao phay và cung tiếp xúc Góc xác định vị trí tơng đối giữa các răng với trục x lần lợt là

0 P

; khi đó có hai răng đang cắt trong

pR n R = q.fR 1 R (cos37P 0

P+ 0,5sin 37P

0 P) + q.fR 2 R (cos770 P

P + 0,5.sin77P

0 P)

Trong đó: q là lực cắt đơn vị (N/mmP

2 P);

fR 1 R = B.sR z R.cos530 P

fR 2 R = B.sR z R.cos130 P

PR n R = 1,35q.BSR zVào thời điểm ra khỏi vùng tiếp xúc góc :

εR 1 R -24= 0 P

P, εR 2 R = 16P 0

P

θR 1 R = 114P 0

P, θR 2 R= 74P 0Với các tính toán nh trên ta có có đợc:

Pn = 0,8.q.B.SR z R (1.31) Cũng tơng tự với trờng hợp thứ 2: phay đối xứng (hình 1-8) và trong

trờng hợp 3 phay không đối xứng có kiểu phay thuận (hình 1-8 a) Các giá trị của pR n R và sự thay đổi của chúng theo thời gian đợc chỉ ra trên hình 1.8 có thể nhận thấy rằng dao động của lực Pn lớn đáng kể trong trờng hợp (a) và bé nhất trong trờng hợp (b) khi cắt không đối xứng

Đặc biệt khi làm việc một răng có dao động lực Pn và cung tiếp xúc lớn Lúc này lực bớc tiến thay đổi không những về giá trị và còn về dấu, điều này còn ảnh hởng đến tuổi thọ của dao và chất lợng bề mặt gia công

1.2.6.2 ảnh hởng của thông số công nghệ đến lực cắt khi phay:

Pz không tăng tỷ lệ thuận khi tăng sR z R

c Khi tăng chiều sâu phay t lực tiếp tuyến tăng mạnh hơn so với tăng lợng chạy dao Sz Bằng thực nghiệm ta có thể tìm ra giá trị xp ≈ 1,1 ữ 1,4

d ở tốc độ cắt v cố định, lực cắt PR z R giảm khi tăng đờng kính dao D, vì rằng lúc này giảm bề dày cắt và diện tích cắt nh hởng của D đến Pz đối với ảtừng dạng phay (phay đối xứng, phay không đối xứng) cũng nh nhau Dao phay mặt đầu khi phay không đối xứng qR p R = 0,86; còn đối với phay mặt đầu phay đối xứng thì qR p R= 1.

1.2.6.3 ảnh hởng của thông số hình học của dao đến lực cắt khi phay:

Khi thay đổi các thông số hình học của dao thì lực cắt cũng thay đổi theo Lực cắt và công suất cắt giảm đáng kể khi tăng góc trớc γ ở phay nghịch khi cạnh cắt của răng cắt vào kim loại gia công, bóc phoi bắt đầu từ a=0 thì độ sắc của cạnh cắt có ý nghĩa rất lớn Bằng thực nghiệm ngời ta thấy rằng, khi làm việc nếu dao bị mòn lực cắt và công suất cắt nâng lên 40% so với trạng thái làm việc khi dao đợc mài sắc

Khi tăng góc trớc, không những làm phoi biến dạng ít mà còn làm cho phoi dễ trợt và dễ thoát trên mặt trớc, do vậy làm lực cắt giảm xuống ảnh hởng của thay đổi góc trớc đối với lực pR n R lớn hơn so với lực cắt pR z R

Góc nghiêng chính ϕ tăng dẫn đến diện tích cắt sẽ giảm đi, do vậy lực cắt cũng giảm đi

Trong thực tế tính toán, ngời ta thờng đa vào các hệ số điều chỉnh kR γ R và

kR ϕ R… để kể đến ảnh hởng của các thông số hình học của dao đến lực cắt khi phay

1.2.6.4 ảnh hớng của vật liệu dao và vật liệu gia công đến lực cắt khi phay

+ảnh hởng của vật liệu gia công:

Tính chất cơ lý của vật liệu gia công có ảnh hởng nhiều đến lực cắt Khi gia công vật liệu giòn thì lực cắt thấp hơn vật liệu dẻo

+ ảnh hởng của vật liệu dao:

ảnh hởng của vật liệu làm dao đến lực cắt chủ yếu là do sự thay đổi của hệ số ma sát Đối với dao làm bằng hợp kim cứng thì lực cắt sản sinh ra nhỏ hơn khi dùng dao làm bằng thép gió

1.2.6.5 ảnh hởng của điều kiện cắt đến lực cắt trong quá trình phay:

+ ảnh hởng của độ mòn dao:

Độ mòn dao làm tăng bề mặt tiếp xúc của dao trên các bề mặt làm việc, làm tăng bán kính mũi dao, làm giảm các góc ở bộ phận cắt (góc sau, góc trớc) Do đó khi dao bị mòn lực cắt tăng lên rõ rệt Sự thay đổi của lực cắt còn phụ thuộc vào trạng thái mòn của dao Ví dụ nh dao phay mòn theo mặt trớc, mặt sau hay cả mặt trớc và mặt sau thì lực cắt thay đổi

+ ảnh hởng của dụng dịch trơn nguội:

Tới dung dịch trơn nguội sẽ làm giảm lực cắt, hoạt tính của dung dịch càng cao thì lực cắt giảm càng nhiều Dung dịch trơn nguội có tác dụng giảm

hệ số ma sát, giảm nhiệt giữa phoi và vật liệu gia công

1.2.7 Hiện tợng mài mòn của dao phay mặt đầu khi cắt

1.2.7 1 Sự mài mòn của dao

Mài mòn của dụng cụ cắt là một quá trình phức tạp xảy ra kèm theo những hiện tợng lý hoá ở nơi tiếp xúc của dụng cụ cắt với phoi và vật liệu gia công

Khi mài mòn, hình dạng của dao, lực cắt, mức độ biến dạng dẻo của lớp

bề mặt bị thay đổi, do đó cơ tính lớp bề mặt, nhiệt cắt bị thay đổi

Sự mài mòn dụng cụ cắt xảy ra trong điều kiện khốc liệt hơn nhiều so với sự mài mòn của chi tiết máy Do vậy, khi cắt các dao cắt phải chịu áp lực pháp tuyến lớn So với các chi tiết máy làm việc thì áp lực của dao tăng từ 300

ữ 400 lần và nhiệt độ tập trung vào một diện tích rất bé

Có nhiều hình thức mài mòn dụng cụ cắt, tuỳ theo điều kiện cắt, tính chất vật liệu gia công và vật liệu làm dao mà dụng cụ cắt có thể bị mài mòn theo những hình thức sau đây:

Mài mòn theo mặt sau (hình 1 a 9 )

đảm bảo độ nhám và độ chính xác gia công đã cho)

Tốc độ mài mòn của dao phụ thuộc và rất nhiều các thông số hình học của dao Do đó góc độ của dao phải đợc lựa chọn sao cho trong quá trình làm việc dao bị mài mòn ít nhất

1.2.7.2 Các cơ chế mài mòn lỡi cắt của dụng cụ gia công

Tuỳ thuộc vào điều kiện cắt khác nhau mà dụng cụ cắt gọt bị mài mòn Theo những cơ chế sau đây: Mài mòn do dính, mài mòn do cào xớc, mài mòn do khuyếch tán, mài mòn do ăn mòn hoá học

1 Mài mòn do cào xớc

Khi cắt với tốc độ cắt thấp, sự mài mòn chủ yếu xảy ra do kết quả ma sát giữa mặt trớc của dụng cụ với phoi và giữa chi tiết với mặt sau của dao Một số trờng hợp, độ cứng của một số tạp chất có trong vật liệu gia công còn cao hơn độ cứng của vật liệu làm dao, nên trong quá trình cắt chúng cào xớc

bề mặt dụng cụ tạo thành những rãnh song song theo phơng thoát phoi Phần lớn thép hợp kim dụng cụ bị mài mòn theo dạng này

Mòn do cào xớc một quá trình rất phức tạp, do đó có rất nhiều biểu đồ mòn của dụng cụ Thí dụ, mòn có thể xảy ra nh sau: Khi dịch chuyển tơng

đối phần rắn 1 của dụng cụ theo bề mặt kim loại bị mềm hoá sẽ tách ra một vảy mỏng dới dạng phoi

Phoi bị tách ra tự biến dạng và làm hoá cứng rất nhiều phần tử cứng hơn phần tử 1 ở tiết diện 2 3 và cuối cùng bị bật ra Thép nhóm austenits có đặc -tính rất dễ hoá cứng Nh vậy, kết quả biến dạng ở phoi xuất hiện chuyển pha với sự tách ra các hạt nhỏ Cacbit làm mòn bề mặt ma sát Do ảnh hởng của

áp suất và nhiệt độ cao đạt trị số rất lớn ở các đoạn cục bộ trên các bề mặt ma sát tạo ra các lớp ôxit rất mỏng Các màng mỏng ôxit này có ảnh hởng rất lớn

2 Mài mòn vì nhiệt:

ở tốc độ cắt tơng đối cao, khi nhiệt độ đạt đến một giá trị nào đó, cấu trúc tế vi của các lớp bề mặt dao thay đổi có độ bền giảm đi dẫn tới dao chóng

bị mòn

3 Mài mòn vì ôxy hoá:

ở tốc độ cắt cao, những lớp trên của bề mặt làm việc của dao có thể bị

ôxy hoá Lớp này giòn nên dễ bị phá huỷ và quá trình phá huỷ cứ tiếp tục nh vậy xảy ra Dạng mài mòn nh vậy gọi là mòn do ôxy hoá

4 Mài mòn vì dính

Một trong những dạng mài mòn của dụng cụ thờng gặp nhất là dạng mài mòn vì dính Khi cắt do áp suất và nhiệt độ cao, phoi cắt thoát ra dính vào mặt trớc của dụng cụ Khi chuyển động phoi sẽ dứt đi từng mảng nhỏ ở mặt trớc của dao Kết quả là trên mặt trớc của dao xuất hiện những vết lồi lõm

Đây là dạng mài mòn vì dính

Cơ chế mòn do dính: Các bề mặt tiếp xúc của phoi và cạnh trớc của dao không phải là phẳng lý tởng mà khi tiếp xúc chúng chỉ chạm nhau ở các phần lồi Điều này gây nên tải cục bộ lớn, phá hỏng màng mỏng ô xít bảo vệ

mà kết quả xảy ra hàn nguội kim loại của phoi với dụng cụ ở chỗ thực sự có tiếp xúc Điều này rõ hơn ở nhiệt độ thực sự tơng đối cao gây biến dạng cục

bộ và phá huỷ mảng mỏng bảo vệ Khi phoi chuyển động liên tục trên dao ở các chỗ tiếp xúc xuất hiện ứng suất cắt và do vậy ở mặt trớc của dụng cụ, bứt

ra các vật kim loại rất mỏng Khả năng bứt ra do tính không đồng nhất của vật liệu dụng cụ có trên bề mặt của nó Một số các đoạn bị mềm và bởi sự thay

đổi tơng quan của các vật liệu gia công với vật liệu chế tạo dụng cụ trong quá trình cắt ở các nhiệt độ cắt khác nhau

Mòn dính xảy ra khi gia công không những ở các vật liệu dẻo mà còn ở các vật liệu giòn, nh thép tôi và gang Khi gia công các vật liệu cứng và g òn ibằng các dao hợp kim cứng và gốm, do độ cứng của thép tôi và gang Xêmentít

kém hơn so với Cacbit vonfram, Titan vốn là các cấu thành của hợp kim cứng, nên vẫn có hiện tợng mài mòn do dính xảy ra

Tại vùng tiếp xúc giữa 2 bề mặt kim loại có thể xảy ra quá trình cắt khác nhau Nếu độ bền hàn nhỏ hơn độ bền của bản thân kim loại thì quá trình cắt đợc thực hiện theo bề mặt của bản thân chỗ ghép, lúc này lợng mòn sẽ không đáng kể

Khi mối liên kết hàn bền hơn hai lớp kim loại thì quá trình cắt sẽ xảy ra

ở môi trờng vật liệu mềm hơn Vật liệu dụng cụ thờng cứng hơn vật liệu gia công và dĩ nhiên lát cắt sẽ ăn sâu hơn vào vật liệu gia công Song trờng hợp này có thể có các vết rạch vào phần tử của vật liệu dụng cụ cắt

Trong tính toán lý thuyết về mòn dính, có nghĩa là tính lợng kim loại

bị bứt ra trên đoạn dài hành trình L đợc lấy định hớng (tơng đối) vì rằng,

độ dày của lớp các phần tử bị tróc ra tỷ lệ thuận với ứng suát tiếp xúc và tỷ lệ nghịch với độ cứng của dụng cụ Khi đó quy luật có thể biểu thị bằng công thức gần đúng

Trong đó:

v.T= L- hành trình của dụng cụ có thể gia công

v- tốc độ cắt

T thời gian - làm việc của dao đến lúc bị cùn

H1: độ cứng của vật liệu dụng cụ

H2: Độ cứng của lớp tiếp xúc của phoi

Z: (số mũ) bậc thay đổi cờng độ mòn với sự thay đổi độ cứng tiếp xúc

Có thể cho rằng khi thay đổi một số lần tỷ lệ của các độ cứng thì cờng

độ mòn sẽ thay đổi gấp hàng trục lần

Công thức (1.32) là gần đúng, nhng nó thể hiện ảnh hởng của tỷ lệ của độ cứng tiếp xúc của vật liệu gia công và dụng cụ đến độ bền của dao Khi

tăng tốc độ cắt, hành trình đi đợc bị giảm nhiều, điều này đợc giải thích bởi

sự dính tăng nhanh ở nhiệt độ cao và sự thay đổi tỷ lệ các độ cứng tiếp xúc

C Điều đó có thể giải thích

là do sự tơng tác hoá học giữa vật liệu gia công và vật liệu làm dao Thật vậy, Titan là một trong các thành phần của các vật liệu chịu nóng đồng thời cũng là thành phần của hợp kim cứng (nhóm TK và TTK) Do sự tơng tác hoá học nh vậy nên khi cắt các nguyên tử của vật liệu làm dao khuếch tán vào phoi và

bề mặt chi tiết gia công, kết quả là dao bị mài mòn rất nhanh

Trong quá trình cắt ở nhiệt độ cao (đến 110 1150ữ P

∝ P) tỷ lệ độ cứng tiếp xúc của thep gia công dẻo và dụng cụ hợp kim cứng giảm và mòn do mài mòn, mòn do dính sẽ giảm, do đó tuổi thọ của dụng cụ sẽ tăng Song thực tế ở các điều kiện này xảy ra mòn cỡng bức ở dụng cụ cắt mặc dù giảm đáng kể lực cắt, (ví dụ khi gia công vật liệu đợc nung nóng nhân tạo hay là cắt với tốc

độ cắt cực cao)

Phù hợp với quy luật parabol về độ tăng của mòn khuếch tán, tốc độ hoà tan rất cao ở thời điểm khuếch tán Trong quá trình cắt, thời gian tiếp xúc của phoi, bề mặt cắt và dao đợc tính bằng thành phần phần trăm hay phần nghìn của giây nhng sự tiếp xúc này luôn ngập vào các vật liệu gia công mới Điều này tạo điều kiện để bắt đầu giai đoạn khuếch tán mạnh, sẽ ảnh hởng đến cờng độ mòn dụng cụ cắt

Đối với dụng cụ gia công bằng gốm AlR 2 ROR 3 R, do có tính trơ nên dao cắt không bị mòn do khuếch tán nên có thể gia công ở tốc độ cắt rất cao ở nhiệt

độ cao

1.2.7.3 Quá trình mòn dụng cụ cắt:

Mòn dụng cụ cắt diễn ra trong quá trình cắt rất đa dạng do điều kiện làm việc của nó cũng rất khác nhau Các điều kiện này có thể thay đổi đột biến phụ thuộc vào vật liệu gia công, vật liệu chế tạo dụng cụ, tốc độ cắt, phơng pháp cắt, chất bôi trơn tới nguội, độ cứng vững của hệ thống công nghệ

Đa phần mòn mặt trớc xảy ra khi gia công thép dẻo với lẹo ở đầu bảo

vệ cạnh cắt khỏi tác động trực tiếp từ phoi và mặt cắt

Mòn mặt sau nhiều hơn khi tăng góc trớc dơng cũng nh ở các dao có góc sau bé Nó đặc biệt rõ khi gia công các vật liệu giòn, đặc biệt là gang cũng nh thép austenit dẻo và các hợp kim có tính đàn hồi lớn Khi gia công thép có khả năng mài mòn lớn, đặc biệt thiêu kết hoá cứng, quá trình biến dạng phân huỷ tạo ra pha cacbit sẽ gây mòn rất nhanh cả mặt trớc và mặt sau của dao

Quá trình mòn điển hình của các dao hợp kim cứng cũng nh dao thép gió xảy ra theo trình tự nh sau: Ban đầu cạnh cắt bị làm tròn, không thể nhìn bằng mắt thờng đợc, nhng nhìn rõ qua kính hiển vi, ở mặt trớc xuất hiện các vết ở dạng dải sáng còn ở mặt sau các cạnh vát hẹp của mòn

Hiện tợng va đập trong quá trình cắt của dao phay mặt đầu đẩy nhanh quá trình phá hỏng dụng cụ cắt, đặc biệt khi bắt đầu vào gia công

Dao mòn nhanh khi làm việc có dao động, lúc này màng ôxit bảo vệ tróc làm mòn nhanh dao mặc dù khi cắt có dao động làm giảm nhiệt độ cắt, độ

co ngót của phoi và công suất tiêu hao cho việc cắt gọt

Thông thờng độ mòn dụng cụ cắt xảy ra không đồng đều dọc của cạnh cắt Thờng mòn nhanh ở đỉnh và đoạn tiếp xúc giữa cạnh cắt và bề mặt gia công Mòn nhanh cạnh cắt ở đoạn tiếp xúc với bề mặt gia công do hoá cứng ở

bề mặt này, do lần gia công trớc hay do có lớp vỏ cứng; bề mặt vùng mòn nhanh có thể biểu hiện ở bề dày của lớp bị hoá cứng

1.2.7.4 Tiêu chuẩn mòn dụng cụ:

Mài mòn do mặt sau là dạng mài mòn chủ yếu và dễ đo nhất Do đó thờng dùng hR 3 R - kích thớc chiều cao của diện tích mài mòn theo mặt sau làm tiêu chuẩn đánh giá mài mòn

Trị số hR 3 R-đợc gọi là độ mòn cho phép hoặc tiêu chuẩn mài mòn

Trong thực tế việc xác định chuẩn hợp lý về độ mòn dao có ý nghĩa quan trọng Chuẩn này đợc xác lập có tính đến độ chính xác và độ bóng cần thiết của bề mặt gia công, dạng dụng cụ, kích thớc và vật liệu Sẽ là sai khi dùng dao bị cùn cho đến lúc cạnh cắt bị phá huỷ hoàn toàn, điều này không mang lại hiệu quả kinh tế cũng nh khái niệm sử dụng Ngời ta xác định chuẩn quy ớc cùn dao, khi đạt đến giới hạn thì nó đợc dùng để mài sắc lại Cùn dụng cụ cắt là sự mài mòn có liên quan đến các yếu tố công nghệ mang tính quy luật mà thực tế có thể đo đạc đợc Các điều kiện này tơng ứng với mòn dụng cụ ở bề mặt sau

Khi gia công thô có phoi lớn tốc độ cắt nhỏ, mòn cho phép ở mặt sau -

có thể cao hơn, khi gia công thép dao mòn ít ở mặt sau và mòn nhiều ở mặt trớc Khi gia công gang thì hiện tợng ngợc lại dao mòn nhiều ở mặt sau

Đối với gia công tinh cần đảm bảo độ chính xác của sản phẩm trên cả chiều dài của nó, do đó độ mòn dao hợp lý không nên lấy theo thời gian làm việc của dao mà lấy theo đờng đi của dao hoặc theo đơn vị chiều dài của chi tiết gia công Điều này cho phép đánh giá đúng hơn chất lợng sử dụng và khả năng của dụng cụ Khi gia công tinh các chi tiết lớn không nên chia công việc thành bớc mà nên xác lập chuẩn mòn cho một chi tiết hay loại chi tiết

Từ các điều kiện trình bày trên đây có thể rút ra kết luận rằng, tiêu chuẩn mòn hay mức độ mòn dụng cụ là đại lợng quy ớc, phụ thuộc vào đặc tính gia công, chế độ cắt, vật liệu của dụng cụ và chi tiết gia công, khi ma sát giữa chi tiết gia công và dụng cụ cắt chuẩn mòn của dụng cụ có thể tăng rõ rệt

đến các kích thớc đợc xác định bởi các trờng hợp cụ thể, các biệt bởi độ cứng vững của hệ thống công nghệ

Trong quá trình sản xuất, nên có các chỉ tiêu khách quan để đánh giá lợng mòn cho phép mà không cần sử dụng dụng cụ đo lợng mòn cho tới khi lỡi cắt bị phá huỷ hoàn toàn Đã có ý đồ thử nghiệm lấy các chỉ tiêu làm tiêu chuẩn xác định lợng mòn, ví dụ nh sự biến đổi của lực cắt trong khi gia công khi dao bị mòn Thực tiễn chứng minh rằng phơng pháp này có các nhợc điểm Công suất tiêu thụ trong quá trình cắt không hoàn toàn đặc trng mức độ mòn của dụng cụ Cùng với sự tăng dần độ sâu của vết lõm trên mặt trớc của dao, công suất cắt hầu nh không thay đổi và nếu tiếp tục mòn trên mặt sau, hiện tợng tróc, lở các cạnh cắt xảy ra mới kéo theo tăng công suất Trong thực tế sản xuất, để đánh giá mức độ mòn của dụng cụ cắt theo kinh nghiệm, ngời ta ta cần quan sát các hiện tợng nh: mặt phẳng sáng trên mặt cắt, thay đổi dạng phoi và mầu của nó

1.2.7.5 Độ mòn của dao phay mặt đầu:

Dao phay mặt đầu thờng cắt phoi có chiều dày lớn, cộng thêm chiều mặt cung tiếp xúc lớn nên thời gian phoi trợt trên mặt trớc lâu hơn, vì vậy, dao thờng bị mòn cả theo mặt trớc và cả mặt sau Khi răng bị mòn, mặt trớc có dạng lõm (hình 1-10), và tốc độ mòn càng lớn khi phay cao tốc bằng dao có góc trớc âm

Hình 1 10 Sơ đồ mòn dao phay mặt - đầu

Giá trị của góc trớc và góc

sau có ảnh hởng đến độ mòn

theo mặt trớc và theo mặt sau

Đối với dao phay mặt đầu có

góc nghiêng chính < 90ϕ 0 khi đo

độ mòn theo mặt ta dùng đoạn 1-2

làm chuẩn để đo độ mòn h3

Khi gia công các mặt phẳng có chiều dài lớn bằng dao phay mặt đầu, thực tế cho thấy mức độ mòn của dao phay có ảnh hởng lớn đến độ chính xác của chi tiết gia công, Lúc này đứng trên quan điểm về độ chính xác gia công

ta cần có tiêu chuẩn lợng mòn cho phép khác mà độ chính xác của kích thớc gia công là tiêu chuẩn xác định lợng mòn này

Cụ thể là độ mòn của dao phay đợc đo theo phơng vuông góc với mặt phẳng gia công, lợng mòn này là một trong những nguyên nhân gây ra sai số

của kích thớc gia công ∆h (hình 1 10 - )

Nh vậy, ngoài việc đảm bảo độ mòn theo mặt trớc và theo mặt sau khi phay để đảm bảo điều kiện cắt gọt bình thờng thì độ mòn ảnh hởng đến độ chính xác gia công cũng cần phải quan tâm tới

1.3 Những hiện tợng vật lý xảy ra trong quá trình phay

1.3 1 Nhiệt cắt

Trong quá trình phay chi tiết gia công, dụng cụ cắt và phoi bị nung nóng Khi tăng tốc độ cắt, đặc biệt là khi cắt phoi mỏng, nhiệt độ vùng cắt sẽ tăng tới 600(độ c) Nếu tốc độ cắt tiếp tục tăng trong nhiều trờng hợp phoi cắt sẽ bị nung nóng tới 900(độ c)

Tơng tự nh các phơng pháp cắt gọt thông thờng, khi phay sẽ xuất hiện nhiệt cắt Nắm vững các quy luật về nhiệt cắt, cho phép giải thích đợc nhiều hiện tợng vật lí trong quá trình cắt nh: sự mài mòn và tuổi bền của dụng cụ gia công, chất lợng bề mặt gia công

Trong quá trình cắt nhiệt đợc sinh ra bởi các nguyên nhân sau :

+ Hiện tợng nội ma sát xuất hiện trong quá trình biến dạng của vật liệu gia công

+ Ma sát giữa phoi với mặt trớc của dụng cụ gia công

+ Ma sát giữa mặt sau của dao và bề mặt chi tiết gia công.Các yếu tố chính ảnh hởng hiện tợng nhiệt cắt: