NGUYÊN LÝ CẮT - HỌC TRÌNH 3 PHAY – CHUỐT – CẮT RĂNG – MÀI - BÀI 1 pdf

HỌC TRÌNH III PHAY – CHUỐT – CẮT RĂNG – MÀI Bài PHAY I Khái niệm chung phay: Phay phương pháp gia công kim loại sử dụng dao cắt có nhiều lưỡi cắt Chuyển động chuyển động quay tròn dao, chuyển động chạy dao chuyển động thẳng theo phương ngang, dọc, thẳng đứng bàn máy thực  D n m / ph 1000  S t V  Tốc độ cắt phay tính theo cơng thức: Đơn vị mét phút Trong đó: D – đường kính dao phay [mm] V  n  D 1000 n- số vòng quay dao [vòng/phút] Lượng chạy dao phay xác định ba yếu tố: -Lượng chạy dao (Sz) lượng dịch chuyển chi tiết thời gian (1 lưỡi cắt) dao phay ăn vào kim loại, đơn vị mm/raăng -Lượng chạy dao vòng lượng dich chuyển chi tiết dao phay quay vịng, kí hiệu Sv có đơn vị mm/vòng -Lượng chạy dao phút lượng dịch chuyển chi tiết sau thời gian phút, ký hiệu Sm đơn vị mm/phút Như mối quan hệ loại lượng chạy dao sau: Sm = Sv.n = Sz.Z.n [mm/phút] Trong đó: Z – số (số lưỡi cắt ) dao phay n- số vòng quay dao sau phút Khi phay thực theo hai phương pháp: -Phay thuận hướng tịnh tiến phôi trùng chiều quay dao -Phay nghịch phương hướng chuyển động phơi ngược chiều quay dao t M Nghịch t n n M Thuaän Khi phay thuận, chiều dày phần cắt thay đổi từ amaxđến không Dao phay tạo nên lực ép phôi xuống bàn máy Không gây tượng trượt ăn dao nên độ bóng bề mặt tốt phay nghịch Sự va đập dao chi tiết lớn Phù hợp với gia công tinh Khi phay nghịch q trình cắt bị va đập, máy dao bị hỏng hơn, phù hợp với phay thô *Ưu điểm phay nghịch chiều dai cắt tăng từ amin=0 đến amax, nên lực cắt tăng từ từ, tránh va đập, lục tác dụng theo phương tiến có tác dụng làm khích đai ốc vít me bàn máy , khơng tạo độ rơ không gây rung động *Nhược điểm thời điểm đầu vào cắt, chiều dày cắt a min=0 nên xảy tượng trượt lưỡi cắt bề mặt gia công, làm cho độ nhẵn bề mặt gia công làm dao mịn nhanh Do phay nghịch dùng để gia công thô *Ưu điểm phay thuận tượng trượt lúc lưỡi cắt vào cắt chiều dầy lưỡi cắt thay đổi từ amax đến amin Do dao mịn tuổi bền dao tăng lên, đô nhẵn bề mặt cao *Nhượt điểm vào cắt có va đập, dao dễ vỡ rung động lớn …Lực cắt theo phương tiến dao làm cho ăn khớp vít me đai ốc bàn máy không liên tục … Nếu ta cắt với chiều dầy cắt nhỏ lực va đ165 nhỏ ảnh hưởng đến rung động không đáng kể II Dao phay: Khác với dao tiện ,dao phay có nhiều lưỡi cắt, lưỡi cắt chế tạo liền với thân dao, chế tạo riêng gọi chắp Lưỡi cắt bố trí mặt trụ, mặt đầu mặt trụ mặt đầu Tuỳ theo hình dạng , vị trí lưỡi cắt cấu tạo, dao phay chia thành loại sau: Dao phay mặt trụ Dao phay góc Dao phay ngón Dao phay đóa -Dao phay mặt trụ loại dao mà lưỡi cắt bố trí mặt trụ dao Có hai loại dao phay mặt trụ dao phay thẳng dao phay nghiêng Dao phay thẳng dao phay có phương lưỡi cắt song song với trục dao Dao phay nghiêng có lưỡi cắt tạo với trục dao góc định -Dao phay mặt đầu dao phay có lưỡi cắt bố trí mặt đầu dao Dao phay mặt đầu liền hay chắp -Dao phay ngón có từ đến lưỡi cắt -Dao phay đĩa -Dao phay góc Ngồi cịn có loại dao phay định hình, dao phay rãnh then, dao phay lăn mơđun dùng để gia công bánh Các loại dao phay nên có góc sau  từ 10 đến 200 góc cắt từ 60 đến 900 Khi phay vật liệu mềm nên chọn góc  lớn góc cắt  nhỏ III Khả công nghệ phay: Phay gia cơng nhiều dạng bề măt khác nhau, tuiy nhiên ta nghiên cứu kỹ hai loại bề mặt mặt phẳng then hoa Riêng phay bánh nghiên cứu chương sau(chương gia công bánh răng) Các mặt phẳng gia công máy phay mặt phẳng nằm ngang, mặt phẳng thẳng đứng mặt phẳng nghiêng Khi gia cơng loại mặt phẳng sử dụng dao phay hình trụ , dao phay mặt đầu, dao phay ngón dao phay đĩa Trong sản xuất loạt lớn,dao phay mặt đầu sử dụng nhiều dao phay hình trụ nguyên nhân sau đây: n -Cho phép sử dụng dao có đường kính lớn, cắt mặt phẳng có chiều rộng lớn nên suất cao -Trục gá dao không cần dài nên độ cứng vững trục dao tốt hơn, cho phép nâng cao chế độ cắt -Nhiều lưỡi cắt tiếp xúc với phơi nên q trình cắt êm -Cho phép sử dụng nhiều dao để gia công nhiều bề mặt lúc -Dễ chế tạo loại dao chắp -Mài dao dễ dàng Các bề mặt rãnh bậc nhỏ thường dùng dao phay đĩa dao phay ngón để gia cơng Rãnh then trục then hoa thường địi hỏi độ xác gia cơng cao nhằm đảm bảo tính chất lắp ghép mói ghép then then hoa Tuỳ theo dạng then mà rãnh then gia cơng dao phay đĩa ba mặt sử dụng dao phay ngón Khi phay trục then hoa sử dụng loại dao phay đĩa ba mặt cách phay hai mặt bên hai dao phay đĩa, sau dùng dao phay phần mặt trụ then hoa Truc then hoa thường gia công dao phay định hình IV Kết cấu thơng số hình học dao phay: Tuỳ theo yêu cầu tạo hình bề mặt gia cơng mà có nhiều loại dao phy khác Ở ta khảo sát kết cấu thơng số hình học dao phay trụ dao phay mặt đầu làm đặt trưng chúng có nhiều điểm giống với loại dao phay khác 1.Dao phay trụ: N  M Đối với dao phy trụ gocf1 trước tạo thành đường tiếp tuyến với mặt trước mặt chiều trục, tức đường kính qua điểm khảo sát lưỡi cắt Góc trước đo tiết diện N – N, góc sau  có tác dụng giảm ma sát mặt sau chi tiết gia cơng Góc sau góc gồm tiếp tuyến quỹ đạo chuyển động điểm khảo sát lưỡi cắt quanh trục dao phay mặt sau Đối với dao phay xoắn góc sau đo tiết diện N-N M-M có dạng sau: tg = tgN.cos tg = tgN.cos Trong  góc nghiêng rãnh xoắn Chú ý : Phay dao ophay trụ phay tự do, có lưỡi tham gia cắt gọt *Bước vịng dao khoảng cách hai kề đo theo cung TV   D Z tròn Z số cảu dao D đường kính dao phay (mm) *Bước chiều trục l;à khoảng cách hai kề đo theo đường sinh hình trụ Ttr = Tv.cotg (mm) *Bước pháp tuyến đo theo phương vng góc với lưõi cắt TN = Tv cos Dao phay mặt đầu: Ở dao phay mặt đầu lưỡi cắt hình thành daop tiện ngồi có lưỡi chuyển tiếp Góc trước đo tiết diện chính, góc sau đo mặt phẳng quỹ đạo chuyển động, tức mặt vng góc với trục dao Quan hệ gưãi góc sau 1 tiết diện mặt đầu góc n tiết diện pháp tuyến với lưỡi cắt sau : TgN = tg1.sin/cos Trong  góc nâng lưỡi cắt  góc nghiêng Góc trước cịn xét tiết diện dọc trục 2, tiết diện mặt đầu 1 Quan hệ  sau : tgN = tg1.sin + tg2.cos Chọn thông số hình học dao phay xuất phát từ tính chất vật liệu gia công thông số kết cấu dao… Ví dụ: Đối với dao phay mặt đầu hợp kim cứng phay thép chọn góc trước khoảng –100  +100 Khi phay gang  = – 100 Góc nghiêng dao phay mặt đầu thường lấy 45 – 600, chọn tuỳ theo độ cứng vững hệ thống máy – dao – đồ gá – chi tiết Góc nghiêng phụ chọn tuỳ theo cấp độ nhẵn cần thiết thường lấy - 100 Các yếu tố lớp kim loại bị cắt chế độ cắt phay: a Chế độ cắt: Tốc độ xác định theo công thức: V  n. D 1000 Trong đó:D đường kính dao phay (mm) n số vòng quay dao phút Đối với dao phay có mặt làm việc nằm đường kính khác Ví dụ: dao phay định hình, dao phay góc xác định tốc độ theo đường kính lớn dao Khi phay chiều sâu cắt t xét đến chiều rộng phay b Chiều rộng phay chiều sâu phay kích thước lớp kim loại cắt đo phương trục dao phay Chiều sâu phaylà kích thước lớp kim loại bị cắt đo phương thgẳng góc với trục dao Trong trình phay người ta qui định ba loại lượng chạy dao *Lượng chạy dao Sz lượng dịch chuyển bàn máy sau dao quay (mm/răng) *Lượng chạy dao vòng Sv lượng dịch chuyển bàn máy dao quay vòng (mm/vòng) *Lượng chạy dao phút Sph lượng dịch chuyển bàn máy thời gian phút (mm/phút) Có mối quan hệ sau: Sph = Sv.n = Sz.Z.n b Thành phần lớp cắt: Trước xác định chiều dầy cắt diện tích lớp cắt, ta cần xác định trị số góc tiếp xúc  tức góc tâm tương ứng với cung tiếp xúc dao phôi *Đối với dao phay hình trụ: Từ tam giác OBC ta có D => t OC 2t cos     1 D OB D  2t    arccos1    D O t B B C amax atb  *Đối với dao phay mặt đầu đối xứng : Sin  t  D *Thành phần lớp cắt đối vối dao phay trụ thẳng: +Chiều dầy cắt a: Khoảng cách hai vị trí quỹ đạo hai liền đo theo phương pháp tuyến tức phương hướng kính (coi đường xicloit gần đường trịn) lượng chạy dao nhỏ so với đường kính dao phay Theo hình sau điểm B ứng với thời gian thứ khỏi vùng tiếp xúc với phơi, điểm E thứ hai,  góc tiếp xúc Cho cung EC đoạn EC O S  E B t C Từ tam giác BEC ta có : BC = amax = Sz.Sin  Trong trường hợp chung viết : ao = Sz sin Trong : góc tiếp xúc tức thời Chiều dày trung bình amax  amin atb   amax Hoặc tính tương ứng với góc /2 atb = Sz.Sin/2 Theo lượng giác ta có : sin   1  cos   2 Vậy atb  Sz 1 2t  t 1     Sz 2 D D +Chiều rộng cắt b: Đối với dao phay trụ thẳng, chiều rộng cắt b chiều rộng phay B +Diện tích cắt: Xác định diện tích cắt lớn dao sau: f max  B.amax  B.Sz.Sin t t2  2t  Sin   cos    1     D D2  D Để xác định diện tích cắt tổng cộng cần biết số đồng thời tham gia cắt Trong đó: f max t t2  B.Sz   m D D  3600  Z  góc tâm dao Z số dao phay Đối với dao diện tích cắt tức thời tính theo cơng thức Fi = B.Sz.Sini Trong : i góc tiếp xúc tức thời thứ i Vậy diện tích cắt tổng cộng là: F =  fi = B.Sz.(Sin1 + Sin2 + … + Sinn) m F  B.S Z  sin  i Ở vị trí có diện tích cắt tổng cộng lớn trị số góc tiếp xúc sau: 1= ; 2=  - ; 3 =  - 2; ….; m=  - (m-1) * Thành phần lớp cắt dao phay trụ nghiêng: Đối với dao dao phay trụ nghiêng chiều dài cắt tính dao thẳng Nhưng chiều dày cắt không nhgững thay đổi theo vị trí cung tiếp xúc tức thời điểm Xét phần vô nhỏ bên chiều dài lưỡi cắt ta có diện tích cắt bằng: df  adb  a D d0 sin  Hay df  S z Sin D d0 sin  Từ suy diện tích cắt lưỡi cắt: f  D.S z d sin  d 2.sin  c f  D.S z cos c  cos d  2.sin  Và diện tích cắt m đồng thời tham gia cắt: D.S z m F f   cos c  cos d  2.sin  V Lực cắt công suất cắt phay: Đối với dao phay trụ thẳng phân lực cản R1 làm hai thành phần: Lực vòng P (Tương ứng với trục Pz tiện) tác dụng theo phương tiếp tuyến với quỹ đạo chuyển động lưỡi cắt lực hướng kính Py Ngồi cịn phân lực R1 làm hai phần: lực ngang Pn lực đứng Pđ Đối với dao phay trụ nghiêng bên cạnh lực R1 mặt vng với trục dao, cịn có lực chiều trục Po Trong thành phần lực nói cần ý thành phần lực vòngP Thành phần lực vịng sinh cơng cắt chủ yếu Căn vào P để tính cơng suất để tính tốn chi tiết máy cấu truyền chuyển động Lực hướng kính Py tác dụng lê ổ trục làm võng trục gá dao Lực ngang Pn để tính cấu chạy dao gá lắp kẹp phơi Lực ngang sinh rung động vít me đai ốc bàn máy có khe hở Lực Pd có tác dụng làm bật phôi khỏi bàn máy Xác định công thức tính lực vịng dao phay trụ thẳng sau, cho lực P tác dụng lên răng: P = p.f Trong đó: p lực cắt đơn vị F diện tích cắt dao thời điểm Lực cắt đơn vị tính theo cơng thức : P A n ax Trong A hệ số phụ thuộc điều kiện gia cơng vật liệu gia cơng thơng số hình học dao phay n < số mũ phản ánh mứt độ ảnh hưởng chiều dày cắt tức thời lực ax đến lực p Biết p f xác định P’ P'  A a z B  A.B.a1 n x n ax Trường hợp tính lực cắt trung bình atb  S z t D Ta Xét lực cắt m đồng thời tham gia cắt: Ta biết : P = P’.m 1 n t 2.S   P'  A.B Z n    D z m  Trong Và Khai triển 2t D 2  cos      1.2.3.4 cos    Nếu lấy hai số hạng đầu ta có 2 2t 1  1 D Khi m 2 t D  Z t    D  t  P  P '.m  A.B.S 1 n   z D Từ đó: A P  S Z n B.Z t  2n D 1 n t    z D 2n 2 Kí hiệu: CP  A 2n n2 ; y P   n; xP ; qP   2 Công thức đựoc xác định theo lý thuyết dạng công thức cho trường hợp phay dao phay trụ dao phay mặt đầu , dao phay đĩa… Biết lực cắt P, tốc độ cắt V tính cơng suất tiêu hao phay: Trong : qN = qp+1 Công suất cho chạy dao thường không q 15% cơng suất cắt NC Phân tích cơng thức lý thuyết công thức thực nghiệm ta thấy lực cắt P: +Lực cắt P tỷ lệ thuận với chiều rộng dao phay B số dao phay NC  P.V  CV t xp S yp B.z.n. qN 60.1020 z +Anh hưởng lực chạy dao đến lực cắt giống tiện, số mũ gần 0,75 +Số mũ t nhỏ tiện xP = 1, điều giải thích phay tiện xét chất vật lý hai thông số chiều sâu cắt hai trường hợp có khác Nếu tiện, chiều sâu cắt t đặt trưng cho chiều rộng cắt phay chiều sâu cắt lại xác định chiều dài cung tiếp xúc hay góc tiếp xúc  chiều dày lớp cắt trung bình Do chiều sâu cắt tăng lên, lực cắt đợn vị giảm +Tăng đường kính dao phay, lực cắ giảm số đồng thời tham gia cắt giảm va chiều dày cắt giảm Các thành phần lực cắt khác thường xác định theo tỷ lệ với lực vòng -Khi phay nghịch: Py = (0,6 – 0,8)P ; Pn = (1,1 – 1,2)P ; Pd = ( 0,2 – 0,3)P -Khi phay thuận: Py = (0,6 – 0,8)P ; Pn = (0,8 – 0,9)P ; Pd = ( 0,6 – 0,9)P -Đối với dao phay mặt đầu: Pn = (0,6 – 0,9)P -Đối với dao phay trụ nghiêng cần tính lực chiều trục Po Tuỳ theo góc nghiêng  Po= (0,35 – 0,55)P khắc phục lực chiều trục cách dùng hai dao phay gá trục với phương nghiêng ngược VI Độ mòn tuổi bền dao phay – tốc độ cắt: Tuỳ theo điều kiện cắt mà độ mòn xảy ra, mặt sau hay đồng thời mặt trước mặt sau dao Dao phay trụ, dao phay định hình, phay rãnh thường cắt phoi mỏng chủ yếu bị mịn chủ yếu theo mặt sau Khi phay định hình cường độ mòn mặt sau lớn Dao phay mặt đầu thường cắt phơi có chiều dày lớn, chiều dài cung tiếp xúc thường lớn phoi tiếp xúc với mặt trước lâu hơn, xảy mòn mặt sau mặt trước, gia cơng thép tốc độ cao dao có  < độ mịn mặt trước thể rõ Đối với tất loại dao phay lấy độ mòn theo mặt sau làm tiêu chuẩn, đặt trương cho tình tạng mịn lưỡi cắt Tuổi bền dao phay phụ thuộc tốc độ cắt, kiểu dao, đường kính dao, dạng gia cơng… Quan hệ tốc độ cắt tuổi bến có dạng sau: V  A Tm Đối với dao phay thép gió m = 0,15 – 0,33 Dao phay dạng hợp kim cứng m = 0,2 – 0,6 Tốc độ cắt phay biểu diển theo công thức : CV D qv V  m xv yv Uv Pv KV T t S Z B z Trong : Cv số phụ thuộc nhóm vật liệu gia cơng Kv hệ số hiệu chỉnh tính đến ảnh hưởng vật liệu gia công, vật liệu dao, trạng thái lớp bề mặt gia cơng, độ mịn dao, dung dịch trơn nguội, hình học dao Phân tích cơng thức ta rút kết luận : Khi tăng đường kính D dao phay bước vịng dao tăng lên, số đồng thời tham gia cắt giãm đi, đồng thời khối lượng thân dao lớn thời gian dao chạy khơng ngồi khơng khí lâu hơn, nhiệt cắt sinh hơn, truỵền nhiệt tốt Vì tuổi bền dao tăng lên giữ ngun tuổi bền tăng tốc độ cắt Giảm số dao phay, bước thân lớn, điều kiện làm nguội tốt hơn, tăng tốc độ cắt Tăng thông số B, t, sz làm tăng thể tích lớp cắt, lực cắt nhiệt cắt tăng lên, để đảm bảo tuổi bền không đổi tốc độ phải giảm VII Xác định chế độ cắt phay Trình tự chọn chế độ cắt phay 1) Chọn chế độ cắt phay: Chọn loại dao, đường kính dao, số răng, vật liệu… 2)Chọn chiều sâu cắt: Việc chọn chiều sâu cắt phụ thuộc vào lượng dư tiện Nên cần lượng chiều sâu cắt lấy lượng dư để giảm thời gian máy 3) Lượng chạy dao S: Các yếu tố định lượng chạy dao là: độ nhẵn, độ xác gia cơng, Tính chất lý vật liệu gia công, vật liệu làm dao, tuổi bền dao phay độ bền độ cứng vững trục gá Độn cứng vững hệ thống máy -chi tiết- dao, công suất máy, độ bền cấu chạy dao độ đảo dao Như ta thấy lượng chạy dao phụ thuộc nhiều yếu tố, khơng thể tìm cơng thức chung để xác định lượng chạy dao, thực tế Sz thường chọn theo số liệu thực nghiệm Khi phay ta chọn lượng chạy dao vịng Svịng Sv có ảnh hưởng định đến độ nhấp nhô bề mặt phay Khi phay thép (độ bền trung bình) dao phay mặt đầu hợp kim cứng với  =50 độ nhẵn gia cơng chọn S = 0.5 0.8 mm/ vg, độ nhẵn chọn S = 0.2 0.3mm/vg Khi gia cơng băng dao phay trụ thép gió, độ nhẵn gia công đạt trọn S =1.5  mm/vg độ nhẵn chọn S =1 2mm/vg 4- Xác định tuổi bền dao phay theo sổ tay chế độ cắt Trong cần ý dao phay làdụng cụ cắt tương đối đắt tiền dao tiện hay mũi khoan, số lần mài sác cho phép lại hạn chế nên tuổi bền dao phay nên chọn lớn Ví dụ tuổi bền trụng bình dao phay trụ mặt đầu 3 4, dao phay đĩa 2.5 3, dao phay rãnh then 1 1.5 5- Theo số liệu chọn mà xác định tốc độn cắt 6- Tính lực cắt PZ, lực chạy dao PN, momen xoắn công suất Kiểm tra khả máy theo số liệu tính tốn lực cơng suất 7-Thời gian máy: tm  l  l1  l L i  i S ph S Z Z n Trong đó: L Chiều dài trung bình hành trình dao phay theo lượng chạy dao,mm l chiều dài bề mặt gia công l2 lượng ăn tới dao,mm l1 lượng vượt dao,mm i số lần chuyển dao Lượng ăn tới dao tính theo cơng thức sau: + Khi gia công dao phay trụ: l  t ( D  d )mm + Khi phay đối xứng dao phay mặt đầu: l2=0.5(D-d)D2-B2 mm +Khi phay không đối xứng dao phay mặt đầu: l2=t(D-d) mm ... góc định -Dao phay mặt đầu dao phay có lưỡi cắt bố trí mặt đầu dao Dao phay mặt đầu liền hay chắp -Dao phay ngón có từ đến lưỡi cắt -Dao phay đĩa -Dao phay góc Ngồi cịn có loại dao phay định... diện tích cắt tổng cộng lớn trị số góc tiếp xúc sau: ? ?1= ; 2=  - ; ? ?3 =  - 2; ….; m=  - (m -1 )  * Thành phần lớp cắt dao phay trụ nghiêng: Đối với dao dao phay trụ nghiêng chiều dài cắt tính... (1, 1 – 1, 2)P ; Pd = ( 0,2 – 0 ,3) P -Khi phay thuận: Py = (0,6 – 0,8)P ; Pn = (0,8 – 0,9)P ; Pd = ( 0,6 – 0,9)P -? ?ối với dao phay mặt đầu: Pn = (0,6 – 0,9)P -? ?ối với dao phay trụ nghiêng cần tính