Bài giảng nguyên lý cắt gọt gỗ : Lực và hình thái phoi trong cắt gọt cơ bản part 5 potx

(a) cắt ngang (b) cắt dọc (c) cắt bên Hình 2.38. Quan hệ giữa lực cản cắt gọt và góc nghiêng dao Khi lưỡi cắt nghiêng, đối với góc trước, sự biến hình của phoi và lực cắt gọt chịu ảnh hưởng của sự tăng lên của góc nghiêng dao theo công thức trên như sau: (1) góc trước làm việc tăng theo sự tăng góc nghiêng. (2) do mặt trước nghiêng, phoi trên phương ngang bị biến hình do đó làm cho lực cản cắt gọt gia tăng; (3) chiều thớ thay đổi tương đối với lưỡi cắt. Với kết quả này, góc nghiêng dao trong khoảng 0 o ~ 60 o , theo sự gia tăng của góc nghiêng dao, phân lực tiếp tuyến trong cắt ngang giảm dần do góc trước tăng lên; trong cắt dọc do thay đổi phương hướng của lưỡi cắt với chiều thớ gỗ, yếu tố cắt bên chiếm tỉ lệ lớn, những nhân tố này dẫn đến lực cản cắt giảm. Khi cắt bên, do góc trước làm việc tăng, lúc bắt đầu cắt lực cản cắt giảm, nhưng phân lực theo phương ngang tăng khi tỉ lệ cắt dọc tăng. Trong đó, khi góc nghiêng tiếp tục tăng, bề dài lưỡi làm việc tăng, lực theo phương ngang của lực cắt dọc có giá trị nhỏ nhất sau đó tăng dần. Cũng có kết quả nghiên cứu thể hiện trong cắt ván mỏng khi độ dày cắt gọt tăng lên, góc cắt khá nhỏ có kết luận tương phản với kết luận trên. Mặt khác, theo sự tăng lên của góc nghiêng dao, phân lực vuông góc cũng tăng dần, trong mặt phẳng cắt gọt, phân lực vuông góc với vận tốc cắt trong bất kỳ trường hợp nào đều có xu thế tăng lên. 2.4.3. Anh hưởng của điều kiện cắt a. Độ dày cắt gọt Quan hệ giữa lực cản cắt gọt và độ dày cắt gọt Quan hệ giữa lực cản cắt đơn vị và độ dày cắt gọt Độ dày cắt gọt (depth of cut) tăng lên, tiết diện cắt gọt tăng theo, do trạng thái tạo phoi thay đổi từ dạng bẻ gãy sang dạng nén ép, vì thế lực cản cắt gọt tăng dần. Lúc này góc cắt càng lớn, độ dày cắt gọt ảnh hưởng đến lực cản cắt gọt càng lớn, lực cản cắt gọt bắt đầu tăng dần, về sau tăng theo đường tiệm biến Khi tăng chiều dày phoi, tỷ suất lực cắt sẽ giảm, đồ thị có dạng hypecbon, khi chiều dày phoi giảm, tỷ suất lưc, lực tiêu hao trên một đơn vị tiết diện phoi tăng lên, và rất lớn khi h < 0.1 mm, như vậy việc giảm chiều dày phoi quá nhỏ là không kinh tế, như vậy xu hướng là cần chọn chiều dày phoi thích hợp. Khi giảm htb đến không thì lực cắt P = Ko, điều đó cũng có nghĩa là quá trình cắt gọt không tạo ra phoi mà vẫn tiêu hao năng lượng. Đứng về mặt lý học hoàn toàn đúng, năng lượng lúc đó tiêu hao vào lực tác dụng lên một phần của mũi dao và mặt sau. Nếu xét theo công thức tính lực trong các nội dung trước thì: Chiều dày phoi h không ảnh hưởng tới lực Pm và lực Ps. Biểu thị tổng lực Pm và Ps bằng Ko, ta có: Ko = Pm + Ps Trong cắt bên và cắt ngang, Pt tỷ lệ với h tb theo công thức sau: Pt = K t .h Trong cắt dọc, Pt phụ thuộc vào h tb dạng hàm số mũ. Pt = K t1 .h - K t2 h 2 Như vậy tổng lực ở trường hợp cắt bên và cắt ngang khi cắt hở là: P = Ko + K t h Còn trường hợp cắt dọc khi cắt hở thì ta có: P = Ko + K t1 h – K t2 h 2 Quan hệ giữa độ nhẵn bề mặt gia công với chiều dày phoi Hmax = A +B.h tb Hmax - độ nhấp nhô bề mặt gia công A, B –các hệ số h tb – chiều dày phoi b. Phương hướng cắt gọt Phoi dạng bẻ gãy trong trường hợp cắt gọt thuận thớ và ngược thớ (a) Cắt gọt thuận thớ (b) Cắt gọt ngược thớ 1- nứt trước; 2- chiều cắt gọt; 3- bề mặt gia công nhẵn bóng; 4- bề mặt gia công mấp mô; 5- chiều sắp xếp của sợi gỗ Theo sự thay đổi của góc nghiêng thớ, lực cản cắt ngược thớ khi góc nghiêng thớ gần 10 o , đạt giá trị nhỏ nhất. Về sau góc nghiêng thớ tăng dần theo chiều ngược thớ lực cản cắt tăng nhanh. Thông thường cho rằng lực cản cắt đạt được giá trị nhỏ nhất là do khi cắt trong lúc này công cụ cắt dễ cắt vào phôi, lưỡi cắt khó trượt lên trên. Đối với cắt gọt thuận thớ lực cản cắt gọt tăng lên theo sự tăng lên của góc nghiêng thớ, khi gần 30 o ~ 40 o , do tạo ra phoi dạng bị cắt làm cho lực cản cắt tăng chậm, đến khi tiếp cận dạng cắt ngang lại tiếp tục tăng. Khi chuyển từ cắt dọc sang cắt bên, lực cản cắt gọt giảm dần. Khi góc nghiêng thớ bằng 0 o tức cắt gọt trên mặt cắt xuyên tâm hoặc mặt cắt tiếp tuyến thì lực cản cắt gọt thay đổi không đáng kể, khi cắt gọt ở nửa mặt cắt tiếp tuyến thì lực cắt gọt có giá trị lớn nhất Quan hệ giữa độ nhẵn bề mặt với góc gặp thớ Kết quả nghiên cứu cho thấy: chất lượng gia công giảm dần khi tăng góc  từ 0 đến 20 0 và xấu nhất trong khoảng  =25- 35 0 , sau đó chất lượng lại tăng dần, khi tăng góc  từ 35 – 90 0 c. Vận tốc cắt gọt Quan hệ giữa độ nhẵn bề mặt với góc gặp thớ Quan hệ giữa tốc độ cắt với lực cắt Khi tăng tốc độ cắt thì khoảng tiếp xúc giữa gỗ và mặt sau của dao giảm đi. Nếu tốc độ cắt nhỏ thì các phần tử gỗ đàn hồi, chúng dễ có khả năng tiếp xúc với mặt sau. Ngược lại, tốc độ cắt lớn hơn tốc độ đàn hồi, một số phần tử gỗ sẽ không kịp gây áp lực trong khoảng tiếp xúc ở mặt sau, lực sẽ giảm. Tuy nhiên đến giới hạn tốc độ nào đấy, khoảng tiếp xúc sẽ gần như không đổi,, lực ở mặt sau sẽ cố định theo. Ngược lại ở mặt trước tốc độ cắt làm các phần tử đang ở trạng thái đứng yên chuyển sang trạng thái chuyển động với tốc độ lớn, khi đó gây ra lực quán tính, lực này tỷ lệ với bình phương tốc độ cắt do đó làm tăng rất nhanh lực tác dụng lên mặt trước. Quan hệ giữa độ nhẵn bề mặt với tốc độ cắt. Quan hệ giữa độ nhẵn bề mặt với tốc độ cắt. Khi tăng tốc độ cắt tức là tăng tốc độ phá huỷ mối liên kết giữa các phần tử gỗ, khi quá trình cắt gọt xảy ra nhanh hơn sự biến dạng của các phần tử gỗ, lúc đó các phần tử gỗ tiếp cận giữa dao và gỗ không kịp biến dạng, tạo điều kiện nâng cao chất lượng bề mặt gia công. Hệ số hiệu chỉnh vận tốc cắt a v Vận tốc cắt (m/s) 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 a V 1,0 1,02 1,04 1,05 1,1 1,15 1,2 1,25 1,35 1,4 1,45 1,5 . (a) cắt ngang (b) cắt dọc (c) cắt bên Hình 2.38. Quan hệ giữa lực cản cắt gọt và góc nghiêng dao Khi lưỡi cắt nghiêng, đối với góc trước, sự biến hình của phoi và lực cắt gọt chịu ảnh. hưởng tới lực Pm và lực Ps. Biểu thị tổng lực Pm và Ps bằng Ko, ta c : Ko = Pm + Ps Trong cắt bên và cắt ngang, Pt tỷ lệ với h tb theo công thức sau: Pt = K t .h Trong cắt dọc, Pt phụ thuộc vào h tb dạng. phẳng cắt gọt, phân lực vuông góc với vận tốc cắt trong bất kỳ trường hợp nào đều có xu thế tăng lên. 2.4.3. Anh hưởng của điều kiện cắt a. Độ dày cắt gọt Quan hệ giữa lực cản cắt gọt và độ dày cắt