NGUYÊN LÝ CẮT - HỌC TRÌNH 1 NGUYÊN LÝ CHUNG - BÀI 1 docx

HỌC TRÌNH NGUYÊN LÝ CHUNG Bài CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ NGUYÊN LÝ CẮT GỌT  I Đặc điểm vai trị gia cơng cắt gọt : - Cắt gọt kim loại q trình cơng nghệ tạo nên sản phẩm khí có hình dáng kích thước độ bóng bề mặt … theo u cầu kỹ thuật từ phôi liệu ban đầu nhờ cắt bỏ lớp kim loại dạng phoi - Gia cơng cắt gọt thực nhiệt độ bình thường môi trường (cả trước sau nguyên công nhiệt luyện ) Nó cho độ bóng độ xác cao phương pháp gia công hàn, đúc, rèn, dập nóng… - Phương pháp gia cơng cắt gọt chiếm 30% khôi lượng công việc gia công khí tương lai nhiều II Những khái niệm định nghiã : Chuyển động trình cắt gọt : - Mỗi loại máy cắt kim loại có quỹ đạo chuyển động tương đối dao chi tiết khác Người ta phân ba loại chuyển động : a> Chuyển động : (chuyển động cắt chính) chuyển động máy cắt thực hiên qua dụng cụ cắt hay chi tiết gia cơng Nó chuyển động quay, tịnh tiến dạng kết hợp … Ví dụ: Khi tiện chuyển động chuyển động quay trịn phơi gá mâm cặp; phay, khoan, mài chuyển động chuyển động quay tròn dao phay, khoan đá mài; bào xọc chuyển động tịnh tiến qua lại lên xuống dao… b> Chuyển động chạy dao: chuyển động dao hay chi tiết gia cơng kết hợp với chuyển động tạo nên q trình cắt gọt Chuyển động chạy dao liên tục hay gián đoạn Chuyển động thường thực xu hướng vng góc với chuyển động chính, cụ thể : - Khi tiện, chuyển động chạy dao kà chuyển động ngang – dọc bàn dao cắt: - Khi phay chuyển động ngang- dọc- đứng bàn máy mang phôi; - Khi bào chuyển động ngang (đứng) bàn máy chuyển động lên xuống đầu dao; - Khi mài chuyển đông tịnh tiến ngang (dọc) bàn máy mang phôi hay trục đá mài - Khi khoan chuyển động ăn xuống mũi khoan c> Chuyển động phụ: chuyển động không trực tiếp tạo phoi chuyển động tịnh tiến, lùi dao ( không cắt vào phôi) Chế độ cắt: *Vận tốc cắt (Vc) lượng dịch chuyển tương đối lưỡi cắt chi tiết gia công đơn vị thời gian (hoặc lượng dịch chuyển tương đối điểm bề mặt chi tiết gia công lưỡi cắt đơn vị thời gian) ta có : Vc = V + S Đa số trường hợp trị số vận tốc chuyển đông chay dao S nhỏ nên coi vận tốc cắt vận tốc chuyển động V  V Ví dụ tiện ngồi chi tiết đường kính D (mm) số vịng quay trục n (vg/ph) trị số tốc độ cắt tính theo cơng thức: V   D.n , m / ph  1000 “Khi tiện lỗ D đường kính lỗ sau gia cơng, khoan D đường kính mũi khoan, phay D đường kính dao phay, mài D đường kính đá mài“ Nếu chuyển động tịnh tiến (bào, xọc ) trị số vận tốc lấy theo giá trị vận tốc trung bình: Vtb  2.L.n , m / ph  1000 Trong đó: L: chiều dài hành trình chạy dao (mm) n: số hành trình kép phút *Chiều sâu cắt (t) : chiều sâu lớp kim loại bị hớt sau lần cắt (hoặc khoảng cách hai bề mặt chưa gia cơng kề đo theo phương vng góc với phương chạy dao) Ví dụ: Khi tiện chiều sâu cắt tính: t = (D – d)/2 (khi tiện ngoài)mm t = (d – D)/2 (khi tiện trong)mm *Lượng chạy dao (S) quãng đường tương đối lưỡi cắt so với chi tiết theo phương chuyển động chạy dao sau đơn vị thời gian, sau vịng quay phơi hay sau hành tình kép Khi tiện, lượng chạy dao S lượng dịch chuyển dao theo phương chạy dao dọc theo bề mặt gia cơng vịng quay phơi (mm/vg) Khi bào xọc lượng chay dao S lượng dịch chuyển dao hay bàn máy sau hành trình kép bàn máy (hoặc dao) – mm/h.t.kép Đối với dao nhiều lưỡi cắt dao phay tính lượng chạy dao sau dao (mm/rg), lượng chạy dao sau vòng quay dao (mm/vg), lượng chạy dao sau phút làm việc dao (mm/ph) => Tập hợp yếu tố vận tốc cắt V, chiều sâu cắt t, lượng chạy dao S gọi chế độ cắt Một chế độ cắt xác lập hệ thống công nghệ bao gồm : Máy – Dao – Đồ gá Chi tiết gia công III Sự hình thành bề mặt chi tiết trình cắt: Bất kỳ phương pháp gia cơng nào, q trình hớt bỏ dần lớp lượng dư gia cơng (quá trình cắt) hình thành chi tiết bề mặt có đặc điểm khác Xét thời điểm q trình gia cơng (khi tiện), ba bề mặt phân biệt sau: +Mặt gia công: bề mặt phôi mà dao cắt đến theo qui luật chuyển động Tính chất bề mặt tính chất bề mặt phôi +Mặt gia công: bề mặt chi tiết mà dao cắt qua Tính chất bề mặt phản ánh kết tượng lý trình cắt +Mặt gia công: bề mặt chi tiết mà lưỡi dao trực tiếp thực tách phoi Cũng mặt nối tiếp mặt gia công mặt gia công Trên bề mặt diễn tượng phức tạp +Vùng cắt : Là phần kim loại cuả chi tiết vừa tách gần mũi dao lưỡi cắt chưa thoát ngồi Đây vùng xảy q trình lý phức tạp IV Các mặt phẳng dao cắt kim loại: Để xác định góc độ dao khảo sát lực cắt, vận tốc cắt, nhiệt cắt … người ta qui định mặt phẳng toạ độ dao ( dao tiện) Hệ toạ độ xác định sở ba phương chuyển động cắt ( S, t, V) +Mặt phẳng : Được tạo vectơ tốc độ V vectơ chạy dao S +Mặt phẳng : Được tạo vectơ tốc độ V vectơ chiều sâu cắt t +Mặt phẳng :(còn gọi mặt đáy) Được tạo vectơ chạy dao S vectơ chiều sâu cắt t Là mặt phẳng qua điểm lưỡi cắt vng góc với vectơ vận tốc cắt điểm Đối với dao có tiết diện hình lăng trụ mặt đáy song song với mặt tỳ thân dao ổ gá dao +Mặt phẳng cắt mặt phẳng qua điểm lưỡi cắt tiếp xúc với mặt gia công Mặt cắt chứa vectơ vận tốc cắt V Hay mặt phẳng chứa lưỡi cắt vectơ vận tốc cắt mà vng góc với mặt đáy (gọi mặt phẳng cắt gọt Tiết diện N – N :là mặt phẳng qua điểm lưỡi cắt vng góc với hình chiếu lưỡi cắt mặt đáy Tiết diện phụ N1 – N1 :là mặt phẳng qua điểm lưỡi cắt phụ vng góc với hình chiếu lưỡi cắt phụ mặt đáy V Những phận dụng cụ cắt: Dao cắt kim loại giữ vai trò quan trọng q trình gia cơng, trực tiếp tác động vào phôi liệu để tách phoi tạo thành bề mặt gia cơng Mỗi dao ( điển hình dao tiện) thường gồm hai phần: *Thân dao: dùng để gá vào bàn dao, phải đủ độ bền độ cứng vững,… Nhằm đảm bảo vị trí tương quan dao chi tiết *Đầu dao: phần làm nhiệm vụ cắt gọt Đầu dao hợp thành bề mặt sau: - Mặt trước(1): bề dao tiếp xúc với phoi phoi trực tiếp trượt trên ngồi - Mặt sau chính(2): bề dao đối diện với mặt gia cơng - Mặt sau chính(3): bề dao đối diện với mặt gia cơng - Lưỡi cắt chính: giao tuyến mặt trước và mặt sau chính, trực tiếp cắt vào kim loại Độ dài lưỡi cắt có liên quan đến chiều sâu cắt bề rộng phoi - Lưỡi cắt phụ: giao tuyến mặt trước và mặt sau phụ, phần lưỡi cắt phụ gần mũi dao tham gia cắt với lưỡi cắt - Lưỡi cắt nối tiếp: (chỉ có số loại dao tiện) phần nối tiếp lưỡi cắt lưỡi cắt phụ Khi khơng có lưỡi cắt nối tiếp dao tiện có mũi Mũi dao nhọn lượng trịn (bán kính mũi dao R = – 2mm) Các lưỡi cắt thẳng cong đầu dao nên có hai lưỡi cắt phụ Một dao có nhiều đầu dao nên có nhiều lưỡi cắt Tuỳ theo số lượng lưỡi cắt chính, người ta chia : +Dao lưỡi cắt : dao tiện, dao bào… +Dao hai lưỡi cắt : mũi khoan +Dao nhiều lưỡi cắt : dao phay, dao doa, dao cưa… +Dao có vơ số lưỡi cắt đá mài, (mỗi hạt mài có vai trị lưỡi cắt) VI Thơng số hình học dao trạng thái tĩnh (dao tiện): Để đảm bảo suất – chất lượng bề mặt gia công, dao cắt cần phải có hình dáng góc độ hợp lý Thơng số hình học dao xét trạng thái tĩnh (khi dao chưa làm việc) Góc độ dao xét sở : dao tiện đầu thẳng đặt vng góc với phương chạy dao, mũi dao gá ngang tâm phôi Các thông số hình học dao nhằm xác định vị trí góc độ dao nằm đầu dao Những thơng số xác định tiết diện N – N, mặt đáy, tiết diện phụ N1 – N1 mặt phẳng cắt gọt +Góc trước  : góc tạo thành mặt trước mặt đáy đo tiết diện N – N Góc trước có giá trị dương mặt trước thấp mặt đáy tính từ mũi dao, có giá trị âm mặt trước cao mặt đáy không mặt trước song song với mặt đáy Khi góc trước lớn biến dạng phoi nhỏ, việc phoi dễ dàng, lực cắt công tiêu hao giảm, suất tăng +Góc sau  : góc tạo thành mặt sau mặt phẳng cắt gọt đo tiết diện Góc sau thường có giá trị dương Góc sau lớn mặt sau bị ma sát vào bề mặt gia công nên chất lượng bề mặt gia cơng tốt +Góc cắt  : góc tạo mặt trước mặt cắt đo tiết diện +Góc sắc  : góc tạo mặt trước mặt sau đo tiết diện ta có quan hệ :  +  +  =90o ;  =  +  +Góc trước phụ 1 : tương tự góc trước, đo tiết diện phụ N – N, +Góc sau phụ 1 : tương tự góc sau , đo tiết diện phụ N – N +Góc mũi dao  : góc hợp hình chiếu lưỡi cắt hình chiếu lưỡi cắt phụ mặt phẳng đáy +Góc nghiêng  : góc hình chiếu lưỡi cắt với phương chạy dao đo mặt đáy +Góc nghiêng phụ 1 : góc hình chiếu lưỡi cắt phụ với phương chạy dao đo mặt đáy Ta có :  +  + 1 =180o +Góc nâng lưỡi cắt chính : góc tạo lưỡi cắt hình chiếu mặt đáy  Có giá trị dương, mũi dao điểm thấp lưỡi cắt  Có giá trị âm, mũi dao điểm cao lưỡi cắt  = Khi lưỡi cắt nằm ngang ( song song với mặt đáy) Các định nghĩa cho loại dao khác VII Thơng số hình học dao trình cắt: Sự thay đổi giá trị góc  1 gá trục dụng cụ cắt khơng thẳng góc với đường tâm chi tiết: Dụng cụ sau mài sắc có góc nghiêng góc nghiêng phụ Nếu gá dao, trục dao khơng vng góc với đường tâm thì: +Nếu gá dao nghiêng bên trái: *Góc nghiêng làm việc c =  - (900 -) *Góc nghiêng phụ làm việc 1c = 1 + (900 -) +Nếu gá dao nghiêng bên phải: *Góc nghiêng làm việc c =  + (900 -) *Góc nghiêng phụ làm việc 1c = 1 - (900 -) 2.Sự thay đổi giá trị góc mũi dao gá không ngang tâm máy : Cao tâm (tiện ngoài) Thấp tâm (tiện ngoài) Gá cao tâm (tiện trong) Gá thấp tâm (tiện trong) - Khi tiện ngoài, mũi dao gá cao đường tâm máy góc trước dụng cụ làm việc tt tăng lên, góc sau tt giảm ; gá dao thấp đường tâm máy góc trước làm việc tt gảm đi, cịn góc sau làm việc tt tăng lên - Khi tiện kết ngược lại Ơ hai trường hợp trên, giá trị góc thay đổi giá trị góc Góc tính theo cơng thức : Trong đó: H : độ cao (thấp) mũi dao so với tâm máy R : bán kính bề mặt gia cơng ( hay bán kính chi tiết )  = arcSinH/R Sự thay đổi giá trị góc dao có thêm chuyển động phụ: Chuyển động chạy dao ngang chuyển động chay dao dọc + Chuyển động chạy dao ngang (khi xén mặt đầu, cắt đứt ) Khi có chuyển động chạy dao ngang quỹ đạo chuyển động cắt tương đối đường acsimét Do có lượng chạy dao ngang nên hướng vectơ tốc độ cắt tổng hợp ln thay đổi, làm thay đổi góc độ dụng cụ cắt Ta có : yc = y + 1 yc = y - 1 Góc 1 tính theo biểu thức sau: Trong : Sn : lượng chay dao ngang sau vòng quay chi tiết (mm/vg) D : đường kính chi tiết điểm khảo sát (mm) Ví dụ1 : Tiện cắt đức chi tiết hình trụ với lượng chạy dao ngang Sn =0.2 mm/vịng Dao tiện cắt đức sau mài có y =120 Tính góc sau thực tế cắt đến điểm cách tâm khoảng r = 1mm Giải : Tính góc  theo cơntg thức cho Ta có : tg1= Sn/ 2.r =0.2 / x 3.14 = 0.0318 Do  = 49’ Góc sau cắt đến điểm cách tam mm : yc = y - 1 =120 – 1049’ =100 11’ Như lượng chạy dao ngang bé nên thay đổi góc sau khơng tg1  Vs Sn  V D đáng kể, khơng đáng quan tâm Ví dụ : Tiện hớt lưng dao phay định hình có thơng số sau: đường kính ngồi D = 75mm, số Z = 10, lượng hớt lưng K = 4.5mm, cần mài góc sau y để làm việc ta có yc =80 Giải Ta có: yc = y - với tg = Sn/D Lượng hớt lưng K = 4.5mm, nghĩa sau góc hai (360 / z) lượng tiến dao 4.5mm Vậy sau vịng lượng tiến dao là: Sn = K.Z = 4.5 x 10 =45 mm/ vịng Khi đó: tg   45  ,190985 ,14 x 75 =10.8120 =10048’ Vì y = y -  hay y = yc +  Vậy cần mài góc sau: y = 80 +10048’=18048’ - Chuyển động chạy dao dọc Khi có chuyển động chạy dao dọc quỹ đạo chuyển động cắt tương đối đường xoắn ốc, véctơ tốc độ cắt tổng hợp nghiêng với véctơ tốc độ cắt trạng thái tĩnh góc2 Ta có: xc = x - x xc = x + x Giá trị 2 tính từ biểu thức: Trong đó: Sd: lượng chạy dao dọc sau vịng quay chi tiết (mm/vg) D : đường kính chi tiết điểm khảo sát Lượng chạy dao dọc lớn, đường kính chi tiết gia cơng bé góc 2 lớn Do cắt với lượng chạy dao lớn cắt ren bước lớn ren nhiều đầu mối, mài dao cần phải ý đến góc 2 để đảm bảo góc sau cắt khơng âm Ví dụ : Tiện trục vít hình thang có Prơfin hình vẽ, đường kính trung bình trục vít dtrung bình=40 mm, mơdun chiều trục m = Góc Prơfin ren =200 Người ta tiến hành tịên mặt Dao tiện tinh mặt trái ren có dang hình sau, góc trước  =0,  = 70 ,  = 00 Gá mũi dao ngang tâm máy.Để tiện đạt yêu cầu góc sau tiết diện XX Phải x0 =100 Hỏi phải mài dao với góc n điểm nằm đường kính trung bình ? Giải: xe = x -x tgx = Sd/ 2. Tính x với Sd lượng chạy dao theo chiều trục, lúc bước chiều trục t0, Sd =to = m = 6  bán kính vectơ điểm ta xét  = 20 mm Do : tg  x    ,15  D 20 =>x =8053’ tính góc sau  tiết diện NN n Ta có quan hệ: ctgx – ctgn.sin  tg cos Vì =0 nên ctgx = ctg sin Hay : ctgn = ctgx sin Ơ : x = xc =18053’, góc  =700 Do tgn = ctgxc sin =tg18053.sin700 tgn = 0.31496 =>n=(17,48)0 = 17026’ VIII Các thông số lớp kim loại bị cắt : * Chiều dày cắt a: khoảng cách hai vị trí liên tiếp lưỡi cắt sau vịng quay phơi hay hành trình kép dao (bàn máy) đo theo phương thẳng góc với chiều rộng cắt * Chiều rộng cắt b: khoảng cách hai bề mặt chưa gia công bề mặt gia công đo dọc theo lưỡi cắt (tính mm) Nếu lưỡi cắt thẳng b chiều dài phần lưỡi tham gia cắt, lưỡi cắt cong chiều rộng cắt b chiều dài cung cong lưỡi cắt tham gia cắt Thơng số hình học phoi có ảnh hưởng đến lực cắt nhiệt cắt Khi tăng a lực cắt nhiệt cắt tăng, dao bị mịn nhanh cịn tăng b lực cắt nhiệt cắt đơn vị dài lưỡi cắt không thay đổi Trường hợp tiện (dao gá ngang tâm phôi, dao có  =0, =0 ): t Sin  a=S.sin ;   b  Sin  Cos  Như vậy, (nếu : t = const;  nhỏ ) a nhỏ, b sẻ lớn- phoi mỏng dài *Diện tích cắt: tích số chiều rộng chiều dày cắt Ví dụ tiện ( dao gá ngang tâm phơi , dao có:  = o ; = o) +Diện tích danh nghĩa : Fdn = a.b = s.t (mm)2 +Diện tích thực tế: F = Fdn- F ; F – diện tích nhấp nhơ mà dao khơng cắt hết Được tính: - Khi lưỡi cắt thẳng : F = F  (ABC) = 1/2AB x CH ; AB = S +CH x(cotg + cotg1 ) CH = S/ cotg + cotg1 => - Khi lưỡi cắt cong : aS S2 F  cot g   cot g  AB= S; CH = HI – CI = R  R2  S2 => (CH – R)2 = R2- S2/4 (CH)2 – 2CH x R + R2= R2 –S2/4 Bỏ qua vô bé (CH)2:CH  S2/ 8R ; Lắp ghép  F  ABxCH S3  16 R Có thể nhận thấy : CH = Rz – Chiều cao nhấp nhơ trung bình bề mặt chi tiết gia công ( thông số nhám bề mặt) Nếu tăng Rz tăng (độ bóng bề mặt gia cơng giảm) R tăng nhấp nhơ bề mặt giảm ( độ bóng tăng)  ... có : tg? ?1= Sn/ 2.r =0.2 / x 3 .14 = 0.0 318 Do  = 49’ Góc sau cắt đến điểm cách tam mm : yc = y - ? ?1 =12 0 – 10 49’ =10 0 11 ’ Như lượng chạy dao ngang bé nên thay đổi góc sau khơng tg? ?1  Vs Sn... việc c =  - (900 -? ??) *Góc nghiêng phụ làm việc 1c = ? ?1 + (900 -? ??) +Nếu gá dao nghiêng bên phải: *Góc nghiêng làm việc c =  + (900 -? ??) *Góc nghiêng phụ làm việc 1c = ? ?1 - (900 -? ??) 2.Sự thay... dao là: Sn = K.Z = 4.5 x 10 =45 mm/ vịng Khi đó: tg   45  ,19 0985 ,14 x 75 =10 . 812 0 =10 048’ Vì y = y -  hay y = yc +  Vậy cần mài góc sau: y = 80 +10 048’ =18 048’ - Chuyển động chạy dao