Cơ sở lý thuyết của nguyên lý cắt gọt kim loại, Tiện Cắt ren Bo (Xọc) Gia công lỗ, các phương pháp cắt, cắt răng, các vật liệu làm giao cắt, gia công bằng giao phay lăn răng, chế độ cắt, cắt răng bằng dao xọc răng...
2 HỌC TRÌNH 1 NGUYN LÝ CHUNG Bi 1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT V NGUYN LÝ CẮT GỌT ♦♦ I. Đặc điểm v vai trị của gia cơng cắt gọt : - Cắt gọt kim loại l qu trình cơng nghệ tạo nn những sản phẩm cơ khí cĩ hình dng kích thước độ bĩng bề mặt … theo yu cầu kỹ thuật từ một phơi liệu ban đầu nhờ sự cắt bỏ lớp kim loại dưới dạng phoi. - Gia cơng cắt gọt được thực hiện ở nhiệt độ bình thường của mơi trường (cả trước v sau nguyn cơng nhiệt luyện ). Nĩ cho độ bĩng v độ chính xc cao hơn cc phương php gia cơng hn, đc, rn, dập nĩng… - Phương php gia cơng bằng cắt gọt chiếm 30% khơi lượng cơng việc gia cơng cơ khí v trong tương lai cĩ thể nhiều hơn. II. Những khi niệm v định nghi cơ bản : 1. Chuyển động trong qu trình cắt gọt : - Mỗi một loại my cắt kim loại cĩ quỹ đạo chuyển động tương đối giữa dao v chi tiết khc nhau. Người ta phn ra ba loại chuyển động : a> Chuyển động chính : (chuyển động cắt chính) l chuyển động cơ bản của my cắt được thực hin qua dụng cụ cắt hay chi tiết gia cơng. Nĩ cĩ thể l chuyển động quay, tịnh tiến khứ hồi hoặc ở dạng kết hợp … Ví dụ: Khi tiện chuyển động chính l chuyển động quay trịn của phơi g trn mm cặp; khi phay, khoan, mi chuyển động chính l chuyển động quay trịn của dao phay, khoan v đ mi; cịn khi bo v xọc l chuyển động tịnh tiến khứ hồi qua lại v ln xuống của dao… b> Chuyển động chạy dao: l chuyển động của dao hay chi tiết gia cơng nĩ kết hợp với chuyển động chính tạo nn qu trình cắt gọt. Chuyển động chạy dao cĩ thể lin tục hay gin đoạn. Chuyển động ny thường được thực hiện trong xu hướng vuơng gĩc với chuyển động chính, cụ thể : - Khi tiện, chuyển động chạy dao k chuyển động ngang – dọc của bn dao khi cắt: - Khi phay l chuyển động ngang- dọc- đứng của bn my mang phơi; - Khi bo l chuyển động ngang (đứng) của bn my v chuyển động ln xuống của đầu dao; 3 - Khi mi l chuyển đơng tịnh tiến ngang (dọc) của bn my mang phơi hay trục của đ mi. - Khi khoan l chuyển động ăn xuống của mũi khoan. c> Chuyển động phụ: l chuyển động khơng trực tiếp tạo ra phoi như chuyển động tịnh tiến, li dao ( khơng cắt vo phơi). 2. Chế độ cắt: *Vận tốc cắt (Vc) l lượng dịch chuyển tương đối giữa lưỡi cắt v chi tiết gia cơng trong một đơn vị thời gian (hoặc lượng dịch chuyển tương đối của một điểm trn bề mặt chi tiết gia cơng v lưỡi cắt trong một đơn vị thời gian) ta cĩ : Vc = V + S Đa số cc trường hợp trị số của vận tốc chuyển đơng chay dao S rất nhỏ nn cĩ thể coi vận tốc cắt l vận tốc chuyển động chính V ≈ V. Ví dụ khi tiện ngồi chi tiết đường kính D (mm) số vịng quay trục chính n (vg/ph) thì trị số của tốc độ cắt cĩ thể tính theo cơng thức: “Khi tiện lỗ thì D l đường kính lỗ sau khi gia cơng, khi khoan D l đường kính mũi khoan, khi phay D l đường kính dao phay, khi mi D l đường kính của đ mi“. Nếu chuyển động chính l tịnh tiến (bo, xọc ) thì trị số vận tốc lấy theo gi trị vận tốc trung bình: Trong đĩ: L: l chiều di hnh trình chạy dao (mm). n: l số hnh trình kp trong một pht . *Chiều su cắt (t) : l chiều su lớp kim loại bị hớt đi sau một lần cắt (hoặc l khoảng cch giữa hai bề mặt đ v chưa gia cơng kề nhau đo theo phương vuơng gĩc với phương chạy dao). Ví dụ: Khi tiện thì chiều su cắt được tính: t = (D – d)/2 (khi tiện ngồi)mm t = (d – D)/2 (khi tiện trong)mm () phm nD V /, 1000 π = () phm nL Vtb /, 1000 2 = 4 *Lượng chạy dao (S) l qung đường tương đối của lưỡi cắt so với chi tiết theo phương chuyển động chạy dao sau một đơn vị thời gian, sau một vịng quay của phơi hay sau một hnh tình kp. Khi tiện, lượng chạy dao S l lượng dịch chuyển của dao theo phương chạy dao dọc theo bề mặt gia cơng sao một vịng quay của phơi (mm/vg) Khi bo v xọc lượng chay dao S l lượng dịch chuyển của dao hay bn my sau một hnh trình kp của bn my (hoặc dao) – mm/h.t.kp. Đối với dao nhiều lưỡi cắt như dao phay cĩ thể tính lượng chạy dao sau một răng dao (mm/rg), lượng chạy dao sau một vịng quay của dao (mm/vg), lượng chạy dao sau một pht lm việc của dao (mm/ph). => Tập hợp cc yếu tố vận tốc cắt V, chiều su cắt t, lượng chạy dao S gọi l chế độ cắt. Một chế độ cắt được xc lập trn hệ thống cơng nghệ bao gồm : My – Dao – Đồ g v Chi tiết gia cơng. III. Sự hình thnh cc bề mặt trn chi tiết trong qu trình cắt: Bất kỳ phương php gia cơng no, qu trình hớt bỏ dần lớp lượng dư gia cơng cơ (qu trình cắt) đều hình thnh trn chi tiết 3 bề mặt cĩ đặc điểm khc nhau. Xt tại một thời điểm no đĩ trong qu trình gia cơng (khi tiện), ba bề mặt trn được phn biệt như sau: 5 +Mặt sẽ gia cơng: l bề mặt của phơi m dao sẽ cắt đến theo qui luật chuyển động. Tính chất của bề mặt ny l tính chất bề mặt phơi. +Mặt đ gia cơng: l bề mặt trn chi tiết m dao đ cắt qua. Tính chất của bề mặt ny l phản nh những kết quả của cc hiện tượng cơ lý trong qu trình cắt. +Mặt đang gia cơng: l bề mặt trn chi tiết m lưỡi dao đang trực tiếp thực hiện tch phoi. Cũng l mặt nối tiếp giữa mặt đ gia cơng v mặt sẽ gia cơng. Trn bề mặt ny đang diễn ra cc hiện tượng phức tạp. +Vng cắt : L phần kim loại cuả chi tiết vừa được tch ra ở gần mũi dao v lưỡi cắt nhưng chưa thốt ra ngồi. Đy l vng đang xảy ra cc qu trình cơ lý phức tạp. IV. Cc mặt phẳng cơ bản của dao cắt kim loại: Để xc định cc gĩc độ của dao v khảo st về lực cắt, vận tốc cắt, nhiệt cắt … người ta qui định cc mặt phẳng toạ độ của dao ( dao tiện). Hệ toạ độ được xc định trn cơ sở của ba phương chuyển động cắt ( S, t, V) +Mặt phẳng cơ bản 1 : Được tạo bởi vectơ tốc độ V v vectơ chạy dao S +Mặt phẳng cơ bản 2 : Được tạo bởi vectơ tốc độ V v vectơ chiều su cắt t. +Mặt phẳng cơ bản 3 :(cịn gọi l mặt đy) Được tạo bởi vectơ chạy dao S v vectơ chiều su cắt t. L mặt phẳng đi qua một điểm của lưỡi cắt chính v vuơng gĩc với vectơ vận tốc cắt tại điểm đĩ . Đối với dao cĩ tiết diện l hình lăng trụ thì mặt đy song song với mặt tỳ của thn dao trn ổ g dao. 6 +Mặt phẳng cắt l mặt phẳng đi qua một điểm của lưỡi cắt chính v tiếp xc với mặt đang gia cơng. Mặt cắt chứa vectơ vận tốc cắt V. Hay mặt phẳng chứa lưỡi cắt chính v vectơ vận tốc cắt m nĩ vuơng gĩc với mặt đy (gọi l mặt phẳng cắt gọt. Tiết diện chính N – N :l mặt phẳng đi qua một điểm của lưỡi cắt chính v vuơng gĩc với hình chiếu của lưỡi cắt chính trn mặt đy . Tiết diện phụ N 1 – N 1 :l mặt phẳng đi qua một điểm của lưỡi cắt phụ v vuơng gĩc với hình chiếu của lưỡi cắt phụ trn mặt đy. V. Những bộ phận chính của dụng cụ cắt: Dao cắt kim loại giữ vai trị quan trọng trong qu trình gia cơng, nĩ trực tiếp tc động vo phơi liệu để tch ra phoi tạo thnh bề mặt gia cơng. 7 Mỗi dao ( điển hình l dao tiện) thường gồm hai phần: *Thn dao: dng để g vo bn dao, nĩ phải đủ độ bền v độ cứng vững,… Nhằm đảm bảo vị trí tương quan giữa dao v chi tiết. *Đầu dao: l phần lm nhiệm vụ cắt gọt. Đầu dao được hợp thnh bởi cc bề mặt sau: - Mặt trước(1): l bề của dao tiếp xc với phoi v phoi trực tiếp trượt trn trn đĩ v thốt ra ngồi. - Mặt sau chính(2): l bề của dao đối diện với mặt đang gia cơng. - Mặt sau chính(3): l bề của dao đối diện với mặt đ gia cơng. - Lưỡi cắt chính: l giao tuyến của mặt trước v v mặt sau chính, nĩ trực tiếp cắt vo kim loại. Độ di lưỡi cắt chính cĩ lin quan đến chiều su cắt v bề rộng của phoi. - Lưỡi cắt phụ: l giao tuyến của mặt trước v v mặt sau phụ, một phần lưỡi cắt phụ gần mũi dao cũng tham gia cắt với lưỡi cắt chính. - Lưỡi cắt nối tiếp: (chỉ cĩ một số loại dao tiện) l phần nối tiếp giữa lưỡi cắt chính v lưỡi cắt phụ. Khi khơng cĩ lưỡi cắt nối tiếp dao tiện sẽ cĩ mũi. Mũi dao cĩ thể nhọn hoặc lượng trịn (bn kính mũi dao R = 1 – 2mm). Cc lưỡi cắt cĩ thể thẳng hoặc cong v một đầu dao nn cĩ thể cĩ một hoặc hai lưỡi cắt phụ . Một dao cĩ thể cĩ nhiều đầu dao nn cĩ rất nhiều lưỡi cắt. Tuỳ theo số lượng của lưỡi cắt chính, người ta chia ra : +Dao một lưỡi cắt : dao tiện, dao bo… +Dao hai lưỡi cắt : mũi khoan +Dao nhiều lưỡi cắt : dao phay, dao doa, dao cưa… +Dao cĩ vơ số lưỡi cắt l đ mi, (mỗi hạt mi cĩ vai trị như một lưỡi cắt) VI. Thơng số hình học của dao ở trạng thi tĩnh (dao tiện): 8 Để đảm bảo năng suất – chất lượng bề mặt gia cơng, dao cắt cần phải cĩ hình dng v gĩc độ hợp lý. Thơng số hình học của dao được xt ở trạng thi tĩnh (khi dao chưa lm việc). Gĩc độ của dao được xt trn cơ sở : dao tiện đầu thẳng đặt vuơng gĩc với phương chạy dao, mũi dao được g ngang tm phơi. Cc thơng số hình học của dao nhằm xc định vị trí cc gĩc độ của dao nằm trn đầu dao. Những thơng số ny được xc định ở tiết diện chính N – N, ở mặt đy, ở tiết diện phụ N 1 – N 1 v trn mặt phẳng cắt gọt. +Gĩc trước γ : l gĩc tạo thnh giữa mặt trước v mặt đy đo trong tiết diện chính N – N Gĩc trước cĩ gi trị dương khi mặt trước thấp hơn mặt đy tính từ mũi dao, cĩ gi trị m khi mặt trước cao hơn mặt đy v bằng khơng khi mặt trước song song với mặt đy. Khi gĩc trước lớn biến dạng phoi nhỏ, việc thốt phoi dễ dng, lực cắt v cơng tiu hao giảm, năng suất tăng. +Gĩc sau chính α : l gĩc tạo thnh giữa mặt sau v mặt phẳng cắt gọt đo trong tiết diện chính. Gĩc sau thường cĩ gi trị dương. Gĩc sau cng lớn mặt sau ít bị ma st vo bề mặt gia cơng nn chất lượng bề mặt gia cơng cng tốt. +Gĩc cắt δ : l gĩc tạo bởi giữa mặt trước v mặt cắt đo trong tiết diện chính +Gĩc sắc β : l gĩc được tạo bởi mặt trước v mặt sau chính đo trong tiết diện chính ta cĩ quan hệ : α + β + γ =90 o ; δ = α + β +Gĩc trước phụ γ 1 : tương tự như gĩc trước, nhưng đo trong tiết diện phụ N – N, +Gĩc sau phụ α 1 : tương tự như gĩc sau , nhưng đo trong tiết diện phụ N – N 9 +Gĩc mũi dao ε : l gĩc hợp bởi hình chiếu lưỡi cắt chính v hình chiếu của lưỡi cắt phụ trn mặt phẳng đy. +Gĩc nghing chính ϕ : l gĩc của hình chiếu lưỡi cắt chính với phương chạy dao đo trong mặt đy. +Gĩc nghing phụ ϕ 1 : l gĩc của hình chiếu lưỡi cắt phụ với phương chạy dao đo trong mặt đy. Ta cĩ : ϕ + ε + ϕ 1 =180 o +Gĩc nng của lưỡi cắt chínhλ : l gĩc tạo bởi lưỡi cắt chính v hình chiếu của nĩ trn mặt đy. λ Cĩ gi trị dương, khi mũi dao l điểm thấp nhất của lưỡi cắt . λ Cĩ gi trị m, khi mũi dao l điểm cao nhất của lưỡi cắt. λ = 0 Khi lưỡi cắt nằm ngang ( song song với mặt đy). Cc định nghĩa trn cũng đng cho cc loại dao khc. VII. Thơng số hình học của dao trong qu trình cắt: 1. Sự thay đổi gi trị cc gĩc ϕ v ϕ 1 khi g trục dụng cụ cắt khơng thẳng gĩc với đường tm chi tiết: Dụng cụ sau khi mi sắc cĩ cc gĩc nghing chính v gĩc nghing phụ Nếu khi g dao, trục dao khơng vuơng gĩc với đường tm thì: +Nếu g dao nghing về bn tri: *Gĩc nghing chính khi lm việc ϕ c = ϕ - (90 0 -τ) *Gĩc nghing phụ khi lm việc ϕ 1c = ϕ 1 + (90 0 -τ) +Nếu g dao nghing về bn phải: *Gĩc nghing chính khi lm việc ϕ c = ϕ + (90 0 -τ) *Gĩc nghing phụ khi lm việc ϕ 1c = ϕ 1 - (90 0 -τ) 2.Sự thay đổi gi trị cc gĩc khi mũi dao g khơng ngang tm my : Cao hơn tm (tiện ngồi) 10 Thấp hơn tm (tiện ngồi) G cao hơn tm (tiện trong) 11 G thấp hơn tm (tiện trong) - Khi tiện ngồi, nếu mũi dao g cao hơn đường tm của my thì gĩc trước của dụng cụ khi lm việc γ tt sẽ tăng ln, gĩc sau α tt sẽ giảm đi ; cịn khi g dao thấp hơn đường tm của my thì gĩc trước khi lm việc γ tt sẽ gảm đi, cịn gĩc sau khi lm việc α tt sẽ tăng ln. - Khi tiện trong kết quả sẽ ngược lại. Ơ cả hai trường hợp trn, gi trị của cc gĩc sẽ thay đổi một gi trị bằng gĩcµ. Gĩc đĩ được tính theo cơng thức : Trong đĩ: [...]... mi mịn tốt - Hệ số ma st với kim loại nhỏ * Ứng dụng: - Gia cơng tinh thp tơi cĩ HRC ≈ 39 – 66, v gang HKC, đặc biệt l thp giĩ 25 Bi 3 CƠ SỞ VẬT LÝ CỦA QU TRÌNH CẮT GỌT ♦♦ I Qu trình hình thnh phoi cắt : Khi cắt lưỡi cắt của dao tc dụng vo kim loại một lực ( lực cắt ), nĩ gy ra một sự thay đổi cơ lý tại vng cắt của vật liệu - Đầu tin dưới tc dụng của lực P kim loại bị nn v biến dạng đn hồi... lớp kim loại bị cắt : 15 * Chiều dy cắt a: l khoảng cch giữa hai vị trí lin tiếp của lưỡi cắt sau một vịng quay của phơi hay một hnh trình kp của dao (bn my) đo theo phương thẳng gĩc với chiều rộng cắt * Chiều rộng cắt b: l khoảng cch giữa hai bề mặt chưa gia cơng v bề mặt đ gia cơng đo dọc theo lưỡi cắt (tính bằng mm) Nếu lưỡi cắt thẳng thì b l chiều di phần lưỡi đang tham gia cắt, cịn nếu lưỡi cắt. .. phương php luyện kim bột Thnh phần chủ yếu của HKC l Ccbit của một số kim loại khĩ nĩng chảy như Vonfran,Titan,Tantan v được lin kết bởi kim loại cơ bản Tính cắt của HKC do cc pha Ccbit kim loại quyết định Độ bền cơ học do Coban tạo nn Những tính năng cơ bản của HKC so với cc loại vật liệu lm dao khc như sau: -Độ cứng cao HRA = 80 – 90 (HRC >70-71) -Độ chịu nhiệt cao:800-10000C, do đĩ tốc độ cắt cho php... Loại ny thường được dng để gia cơng cc loại vật liệu khĩ gia cơng Ở nước ta, cũng đ từng sản xuất thử nghiệm hợp kim cứng Tuy nhin do chất lượng chưa ổn định, mặt khc gi thnh cao ISO phn hợp kim cứng theo ba nhĩm chính khi tạo phoi: - Nhĩm kí hiệu P cho cc vật liệu cắt ra phoi dy - Nhĩm kí hiệu M l loại vạn năng dng gia cơng cc loại vật liệu cắt ra phoi dy v phoi xếp - Nhĩm loại K dng gia cơng cc loại. .. thì b l chiều di phần lưỡi đang tham gia cắt, cịn nếu lưỡi cắt cong chiều rộng cắt b l chiều di cung cong của lưỡi cắt đang tham gia cắt Thơng số hình học của phoi cĩ ảnh hưởng đến lực cắt v nhiệt cắt Khi tăng a thì lực cắt v nhiệt cắt tăng, dao bị mịn nhanh cịn khi tăng b thì lực cắt v nhiệt cắt trn đơn vị di của lưỡi cắt khơng thay đổi Trường hợp tiện (dao g ngang tm phơi, dao cĩ γ =0, λ=0 ): b =... bắt đầu bị ph huỷ Trn phần kim loại của phơi ở mặt trước daop xuất hiệncc vết nứt theo gĩc ph huỷ β2(β2 ≠ β1) - Khi dao tiếp tục tiến, phoi bị cắt sẽ trượt trn mặt trước của dao, cịn dao tiếp tục p ln cc phần tử kim loại tiếp theo II Cc dạng phoi cắt: Cc nh cơng nghệ cĩ thể căn cứ vo sự hình thnh phoi cắt m đnh gi được cc thơng số của dụng cụ cắt, cc yếu tố chế đơ cắt được hợp lý hay chưa, mức độ tiu... cho kim loại suy yếu đi v trở lại trình trạng ban đầu chưa biến cứng Qa trình ny phụ thuộc vo nhiệt độ trong vng cắt v khi nhiệt độ lớn ko di thì kim loại bề mặt cĩ thể suy yếu mạnh Tính chất cuối cng của lớp bề mặt tuỳ theo tỷ lệ tc động hai yếu tố lực v nhiệt tại vng cắt VI Ứng suất dư trn bề mặt gia cơng: Ứng suất dư sinh ra trn lớp bề mặt chi tiết gia cơng được giải thích: Khi cắt một lớp mỏng kim. .. bảo được hiệu quả lm nguội v bơi trơn tại vng cắt X Hiện tượng v phương thức mi mịn dao: 32 a Hiện tượng mi mịn dao khi cắt kim loại : Trong suốt qu trình cắt gọt mặt trước của dao luơn tiếp xc v cĩ chuyển động tương đối với mặt đ gia cơng của chi tiết Sự tiếp xc giữa cc phần tử kim loại cĩ những đặc điểm đng ch ý: - Sự tiếp xc thực hiện dưới p lực lớn - Qu trình diễn ra ở nhiệt độ cao - Hệ số ma st tại... tại vng tiếp xc sẽ pht sinh mối lin kết kim loại Nếu mối lin hệ ny lớn hơn độ bền bản thn mỗi kim loại tham gia tiếp xc thì bản thn cc phần tử kim loại loại cĩ độ bền nhỏ sẽ bị bức ra v lơi đi +Mi mịn do sự xuất hiện v mất đi lin tục của cc khối lẹo dao: Khi cắt tại vng tiếp xc gần mũi dao hình thnh nn cc khối lẹo dao cĩ độ cứng cao hơn độ cứng của bản thn kim loại tham gia tiếp xc Mặt khc do sinh ra... mangan, B – vơngam Thp hợp kim dụng cụ nhĩm I thường dng chủ yếu để chế tạo cc loại dụng cụ dng để gia cơng gỗ Thp hợp kim dụng cụ nhĩm II do cĩ lượng Crơm lớn ( 1 – 1.5 %) nn cĩ tính thấm tơi v cắt gọt tốt hơn Loại ny chịu nhiệt khoảng 220 – 300oC Thp hợp kim dụng cụ nhĩm III cĩ độ thm tơi cao, iýt thay đổi kích thước khi nhiệt luyện, nn thường chế tạo cc loại dụng cụ cắt cĩ độ chính xc cao v hình . giữa vật li u gia cơng v vật li u lm dụng cụ cắt) l cơ bản. Ngồi ra do việc giảm độ cứng ở phần cắt do nhiệt độ cao khiến cho lc ny hiện tượng mịn xảy ra cng khốc li t. Vì vậy, vật li u lm phần. dao. 2.Yu cầu đối với vật li u lm dao. a.Độ cứng: Thường vật li u cần gia cơng trong chế tạo cơ khí l thp, gang… cĩ độ cứng cao, do đĩ để cĩ thể cắt được, vật li u lm dao phần cắt dụng cụ. cắt chính: l giao tuyến của mặt trước v v mặt sau chính, nĩ trực tiếp cắt vo kim loại. Độ di lưỡi cắt chính cĩ lin quan đến chiều su cắt v bề rộng của phoi. - Lưỡi cắt phụ: l giao tuyến của