Giáo trình kỹ thuật gia công cắt gọt kim loại

a.Độ cứng:Thường vật liệu cần gia công trong chế tạo cơ khí là thép, gang… có độ cứng cao, do đó để có thể cắt được, vật liệu làm dao phần cắt dụng cụ phải có độ cứng cao hơn độ cứng của

CHƯƠNG 1: NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ NGUYÊN LÝ VÀ DỤNG

CỤ GIA CÔNG CẮT GỌT 1.1 Sự tạo hình bề mặt gia công trên máy cắt kim loại.

Các bề mặt của chi tiết gia công thường gặp trong ngành chế tạo máy rất đa dạng

về kích thước và phong phú về hình dạng Nhưng phần lớn chúng đều thuộc các dạng bềmặt cơ bản như sau: dạng các bề mặt có đường chuẩn là đường tròn, dạng các bề mặt cóđường chuẩn là đường thẳng, dạng các bề mặt đặc biệt

1/ Dạng các bề mặt có đường chuẩn là đường tròn

Bề mặt có đường chuẩn là đường tròn là các bề mặt được tạo thành khi cho đườngsinh chuyển động tương đối xung quanh đường chuẩn tròn (hình 1.3) với đặc trưng cơbản là có trục đối xứng, hoặc tâm đối xứng

a)Hình trụ

b) Hình côn

Hình 1.1 – Các bề mặt gia công tròn xoay đường sinh thẳng

Bề mặt trụ là bề mặt tròn xoay có đường sinh thẳng song song với đường tâm khốitrụ và đường chuẩn là đường tròn (hình 1.1 a)

Bề mặt côn cũng là bề mặt tròn xoay có đường sinh thẳng giao với đường tâmkhối côn và đường chuẩn là các đường tròn (hình 1.1 b)

Nếu đường sinh là đường cong (hình 1.2 a) sẽ tạo thành bề mặt tròn xoay có hìnhtang trống Bề mặt hình dạng ren là bề mặt đặc thù của ngành chế tạo máy có đường sinh

là đường gẫy khúc, đường chuẩn là đường tròn và đường thẳng song song với đường tâmkhối ren (hình 1.2 b)

2/ Dạng bề mặt có đường chuẩn là đường thẳng.

Các bề mặt có đường chuẩn là đường thẳng gồm những bề mặt được qui ước tạothành bởi đường sinh là đường thẳng, đường cong hoặc đường gấp khúc chuyển độngtrượt trên đường chuẩn là đường thẳng được trình bày trên hình 1.3 (a)

3/ Dạng bề mặt đặc biệt (cam, cánh tuoocbin, răng thân khai )

Các dạng bề mặt đặc biệt là các bề mặt không gian phức tạp có đường chuẩn làđường cong hoặc đường thẳng, đường sinh là các đường thẳng hoặc đường thân khai Tuy nhiên việc phân biệt đường sinh và đường chuẩn chỉ có tính chất tương đối Tùy

Hình 1.2 Các bề mặt gia công đường sinh cong hoặc gẫy khúc

Hình 1.3 Các dạng mặt có đường chuẩn thẳng

thuộc vào độ phức tạp của bề mặt gia công, lựa chọn đường sinh và đường chuẩn sẽ đưađến sơ đồ động của máy có độ phức tạp khác nhau Các bề mặt đặc biệt này được trìnhbày trên hình 1.4.

Để hình thành các dạng bề mặt khác nhau của chi tiết gia công, trong ngành chếtạo máy cần thiết phải tạo ra các đường sinh và đường chuẩn tương ứng

Nếu các bề mặt gia công được tạo thành từ đường sinh là đường thẳng, đườngtròn, đường xoắn acsimet hoặc đường thân khai thì máy cắt kim loại chỉ cần phối hợphai chuyển động đơn giản đó là: thẳng và quay tròn đều

Để tạo thành đường sinh là đường hypecbon, đường elip, đường xoắn log, máycắt kim loại cần phải phối hợp hai chuyển động phức tạp đó là: thẳng và quay tròn khôngđều

1.2 Các mặt trên vật gia công

Bất kỳ phương pháp gia công nào, quá trình hớt bỏ dần lớp lượng dư gia công cơ(quá trình cắt) đều hình thành trên chi tiết 3 bề mặt có đặc điểm khác nhau Xét tại mộtthời điểm nào đó trong quá trình gia công (khi tiện), ba bề mặt trên được phân biệt nhưsau:

+Mặt sẽ gia công: là bề mặt của

phôi mà dao sẽ cắt đến theo qui

luật chuyển động Tính chất của

bề mặt này là tính chất bề mặt

phôi

+Mặt đã gia công: là bề mặt trên

chi tiết mà dao đã cắt qua Tính

chất của bề mặt này là phản ánh

những kết quả của các hiện

tượng cơ lý trong quá trình cắt

+Mặt đang gia công: là bề mặt

trên chi tiết mà lưỡi dao đang

trực tiếp thực hiện tách phoi

Cũng là mặt nối tiếp giữa mặt đã

gia công và mặt sẽ gia công

Trên bề mặt này đang diễn ra các

hiện tượng phức tạp

+Vùng cắt : Là phần kim loại cuả chi tiết vừa được tách ra ở gần mũi dao và lưỡi cắt

nhưng chưa thoát ra ngoài Đây là vùng đang xảy ra các quá trình cơ lý phức tạp

1.3 Những yêu cầu cơ bản đối với vật liệu làm phần cắt của dao.

a.Độ cứng:Thường vật liệu cần gia công trong chế tạo cơ khí là thép, gang… có độ cứng

cao, do đó để có thể cắt được, vật liệu làm dao phần cắt dụng cụ phải có độ cứng cao hơn

độ cứng của vật liệu gia công (60 – 65HRC)

b.Độ bền cơ học:Dụng cụ cắt thường phải làm việc trong điều kiện rất khắc nghiệt : tải

trọng lớn không ổn định, nhiệt độ cao, ma sát lớn, rung động… Dễ làm lưỡi cắt của dụng

cụ sứt mẻ Do đó vật liệu làm phần cắt dụng cụ cần có độ bền cơ học (sức bền uốn, kéo,nén, va đập…) càng cao càng tốt

Hình 1.5 Các mặt trên vật gia công

c.Tính chịu nóng:Ở vùng cắt, nơi tiếp xúc giữa dụng cụ và chi tiết gia công dụng cụ và

chi tiết gia công, do kim loại bị biến dạng, ma sát…nên nhiệt độ rất cao (700 – 800oC), cókhi đạt đến hàng ngàn độ (khi mài) Ở nhiệt độ này vật liệu làm dụng cụ cắt có thể bị thayđổi cấu trúc do chuyển biến pha làm cho các tính năng cắt giảm xuống Vì vậy vật liệuphần cắt dụng cụ cần có tính chịu nóng cao nghĩa là vẫn giữ được tính cắt ở nhiệt độ caotrong một thời gian dài

d.Tính chịu mài mòn:Làm việc trong điều kiện nhiệt độ cao, ma sát lớn thì sự mòn dao

là điều thường xảy ra Thông thường vật liệu càng cứng thì tính chống mài mòn càngcao Tuy nhiên ở điều kiện nhiệt độ cao khi cắt (700 – 8000C) thì hiện tuợng mài mòn cơhọc không còn là chủ yếu nữa, mà ở đây sự mài mòn chủ yếu do hiện tượng chảy dính(bám dính giữa vật liệu gia công và vật liệu làm dụng cụ cắt) là cơ bản Ngoài ra do việcgiảm độ cứng ở phần cắt do nhiệt độ cao khiến cho lúc này hiện tượng mòn xảy ra càngkhốc liệt.Vì vậy, vật liệu làm phần cắt dụng cụ phải có tính chịu mòn cao

c.Tính công nghệ:Vật liệu làm dụng cụ cắt phải dể chế tạo: dễ rèn, cán, dễ tạo hình bằng

cắt gọt, có tính thấm tôi cao, dễ nhiệt luyện…

Ngoài các yêu cầu chủ yếu nêu trên, vật liệu làm phần cắt dụng cụ phải có tính dẫnnhiệt tốt, độ dai chống va đập cao và giá thành rẻ

* Một cách lí tưởng, vật liệu dụng cụ cắt cần phải đảm bảo các yêu cầu sau đây:

1 Độ cứng đâm xuyên cao ở nhiệt độ cao để tăng tính chống mòn do cào sước;

2 Độ bền biến dạng cao để bảo toàn hình dáng lưỡi cắt khỏi sự biến dạng hoặccong oằn dưới tác động của ứng suất phát sinh khi tạo phoi;

3 Tính dẻo dai và chịu va đập để chống lại sự mẻ vỡ lưỡi cắt, đặc biệt khi cắtkhông liên tục (có va đập);

4 Tính trơ hóa học (ái lực hóa học thấp) với vật liệu gia công để chống lại mònoxy hóa, mòn hóa học và mòn khuyếch tán;

5 Tính dẫn nhiệt cao để giảm nhiệt cắt gần lưỡi cắt;

6 Độ bền mỏi cao, đặc biệt với các dụng cụ được sử dụng cắt không liên tục;

7 Độ bền mỏi nhiệt cao (thermal shock resistance) để bảo vệ dụng cụ không bị vỡkhi cắt không liên tục;

8 Độ bền hình dạng cao (high stiffness) để đảm bảo độ chính xác gia công; và

9 Tính trơn trượt thỏa đáng (adequate lubricity) – ma sát nhỏ với vật liệu gia công

để hạn chế việc hình thành lẹo dao, đặc biệt khi gia công vật liệu mềm dẻo

Để đạt được độ cứng, tính chịu nhiệt và chịu mài mòn, lượng C trong thép Cacbondụng cụ không thể được dưới 0,7% (thường từ 0,7- 1,3%)và lượng P, S thấp (P< 0,035%,

S < 0,025%)

Độ cứng sau khi tôi và ram đạt HRC = 58-62

-Sau khi ủ độ cứng đạt đượckhoảng HB = 107-217 nên dễ gia công cắt và gia công bằng

-Chữ Y: kí hiệu của Cácbon

-Chữ A:kí hiệu của chất lượng tốt(hàm lượng P,S <0,03%)

-Số10: giá trị trung bình của cácbon trong thép(0,95- 1,09%)

Ngoài ra còn có các nhãn hiệu khác như Y7,Y8…Y10,Y12 nhưng chất lượng kémhơn(không có chữ A) nên hiện nay ít dùng

2.Thép hợp kim dụng cụ: (Alloy tool steels)

Đưa thêm một số ngtố HK như: W, Va, Si, Mn, Cr vào trong thép làm tăng độ dẻo

ở trạng thái tôi, tăng chiều sâu lớp thấm tôi, giảm khuynh hướng biến dạng và nứt khi NL

- Độ cứng sau NL đạt HRC 63-67

+ Ưu điểm:

- Tăng độ dẻo ở trạng thái tôi

- Tăng chiều sâu lớp thấm tôi

- Giảm khuynh hướng biến dạng và nứt khi NL

- tốc độ cắt cao hơn thép cacbon dụng cụ khoảng 20%

+ Nhược điểm:

- Độ bền nhiệt thấp (300 0C)

- Khó gia công bằng cắt hơn thép Các bon dụng cụ

Thép hợp kim dụng cụ nhóm IV có hàm lượng Vonfram lớn, hạt mịn nênđộ cứngcao, tuy nhiên độ độ thâm tôi thấp dùng để chế tạop6 các loại dụng cụ cắt cần có lưỡi cắtsắc bén Tuổi bền cao và để gia công các loại vật liệu cứng.

3 Thép gió: (HSS – High Speed Steel – thép cao tốc).

- Thép gió là thép HK dụng cụ có chứa hàm lượng W từ 6-19% và Cr từ 3-4.6%.Được phát minh năm 1902 tại Vương Quốc Anh Ngày nay vẫn được sử dụng rất rộng rãi

- Khó gia công bằng biến dạng dẻo.Tính mài kém

- Dễ gây ra sự không đồng đều MeC trong thép làm giảm tính cắt

- Đắt tiền

- Độ dẫn nhiệt thấp: λ = 16.75 – 25.12 W/m.0K

+ Thép gió được chia thành 3 nhóm chính:

- Thép gió năng xuất thường: gồm các ngtố HK chủ yếu W, Mo & Cr

- Thép gió năng xuất cao: thêm các ngtố Va, Co

- Thép gió phủ.(sẽ giới thiệu kĩ hơn ở phần vật liệu phun phủ)

+ Phạm vi sử dụng:

Thích hợp với rất nhiều loại DCC, đặc biệt với DC gia công định hình hoặc dụng

cụ có hình dáng phức tạp khi mà việc sử dụng HKC và các vật liệu siêu cứng tổng hợpkhác gặp nhiều khó khăn

Phải ram sau khi tôi nhiều lần (3 lần) mổi lần trong 1 giờ ( nhiệt độ ram 560oC ).Sau mỗi lần ram phải để nguội đến nhiệt độ thường

So sánh giữa P18 và P9:

-Năng suất gia công khác nhau không đáng kể

-P9 rẻ hơn P18 (vì hàm lượng W chỉ bằng một nửa)

-P18 chịu mòn tốt hơn, dể mài sắc, mài bóng hơn và có tính bền cao hơn P9

4.Hợp kim cứng(HKC) Cemented/sintered carbide composition)

Từ năm 1915-1925 ở Mỹ và Đức đã tiến hành thử nghiệm chế tạo hợp kim cứng

Ơ Liên Xô cũ, hợp kim cứng ra đời vào những năm 1930-1935

Hợp kim cứng là loại vật liệu làm phần cắt dụng cụ được chế tạo theo phươngpháp luyện kim bột

Thành phần chủ yếu của HKC là Cácbit của một số kim loại khó nóng chảy nhưVonfran,Titan,Tantan và được liên kết bởi kim loại cơ bản

Tính cắt của HKC do các pha Cácbit kim loại quyết định Độ bền cơ học doCoban tạo nên

Những tính năng cơ bản của HKC so với các loại vật liệu làm dao khác như sau:-Độ cứng cao HRA = 80 – 90 (HRC >70-71)

-Độ chịu nhiệt cao:800-10000C, do đó tốc độ cắt cho phép của HKC có thể đạt đến

V >100 m/ph

-Độ chịu mòn gấp 1,5 lần so với thép gió

-Chịu nén tốt hơn chịu uốn (hàm lượng Coban càng lớn thì sức bền uốn càng cao).Hợp kim cứng được chế tạo qua các giai đoạn sau:

-Tạo bột Vonfram, Titan và Tantan nguyên chất

- Tạo ra các Cácbit tương ứng từ các bột nguyên chất W, Ti, Ta

-Trộn bột Cácbit vời bột Coban theo thành phần tương ứng với các loại hợp kimcứng

-Ép hỗn hợp dưới áp suất lớn (100-140MN/mm2) nung sơ bộ đến 900oC trongkhoảng 1 giờ

-Tạo hình theo các dạng yêu cầu

-Thêu kết lần cuối ở nhiệt độ cao1400- 15000C trong 1 đến 3 giờ tạo thành HKCSau khi thêu kết, HKC có độ cứng cao nên chỉ có thể gia công bằng phương phápmài hoặc bằng các phương pháp đặc biệt (điện hoá, tia lửa điện…)

Hợp kim cứng là loại kim loại bột nên có độ xốp (khoảng 5%)

Hạt cácbit càng mịn, phân bố càng đều thì tính năng thì tính năng của hợp kimcứng càng cao, chủ yếu là độ cứng và tính chịu mài mòn Độ cứng của hợp kim cứng phụthuộc vào lượng Cácbit Vonfram, Cácbit Titan và Cácbit Tantan Lượng Cácbit càng lớnthì độ cứng càng cao

Lượng coban càng nhiều thì độ cứng càng giãm, tuy nhiên độ bền và tính dẽo càngtăng Có ba nhóm hợp kim cứng thường gặp như sau:

a Nhóm một Cácbit – kí hiệu K (ISO) hoặc BK (Nga) thành phần gồm:

Cácbitvonfram (WC) và Coban (Co) nhóm này chủ yếu để gia công vật liệu giòn :gang,kim loại màu…

b.Nhóm hai cácbit – kí hiệu là P (ISO) hoặc TK (Nga) thành phần gồm: Cácbit

Vonfram (WC), Cácbit Titan (TiC) và Coban (Co)

Nhóm hai Cácbit có tính chóng dính cao hơn nên được dùng để gia công kim loạidẽo như thép,…(thường hình thành phoi dây khi cắt và có nhiệt độ căt cao ở mặt trước)

c Nhóm ba cácbit – kí hiệu M (ISO) hoặc TTK ( Nga) thành phần gồm: Cácbit

Vonfram (WC), Cácbit Titan (TiC) và Coban (Co) và Cácbit Tantan (TaC)

Loại này thường được dùng để gia công các loại vật liệu khó gia công

Ở nước ta, cũng đã từng sản xuất thử nghiệm hợp kim cứng Tuy nhiên do chấtlượng chưa ổn định, mặt khác giá thành cao

ISO phân hợp kim cứng theo ba nhóm chính khi tạo phoi:

- Nhóm kí hiệu P cho các vật liệu cắt ra phoi dây

- Nhóm kí hiệu M là loại vạn năng dùng gia công các loại vật liệu cắt ra phoi dây

và phoi xếp

- Nhóm loại K dùng gia công các loại vật liệu cho phoi hạt và phoi vụn

Đặt tính chung của hợp kim cứng khi tăng độ cứng và tính chịu mài mòn thì sẽgiảm tính dẻo Khi tăng tính dẻo (tăng lượng Coban) sẽ làm giảm tính mài mòn và tínhchịu nhiệt

Sự phát triển của hợp kim cứng xuất phát từ các nhóm công cụ (ví dụ: loại P10,P20, P30) theo hai hướng Một hướng là tăng thành phần Cácbít Titan (ví dụ P03) làmtăng tính chịu mòn và cắt được ở tốc độ cao Hướng thứ hai là tạo được hợp kim cứng có

độ dẻo cao dùng để cắt các loại vật liệu có độ cứng và va đập mạnh (ví dụ, bào và tiệnthô) với tốc độ cắt thấp, diện tích và lực cắt lớn hơn Các loại hợp kim cứng P40, P50 đểgia công thép có thành phần Coban (Co) tương đối lớn

Hợp kim cứng được chế tạo thành các dạng theo tiêu chuẩn (các mảnh hợp kimcứng) Các mảnh đó được hàn, kẹp lên thân dụng cụ tiêu chuẩn Ngày nay, các mảnh hợpkim cứng được phủ lên một lớp mỏng vài mirômet bằng các loại cácbít cứng như TiC,TiC/ TiN (Cácbít Titan, Nitrít Titan) Các lớp phủ làm tăng độ cứng, tính chịu mài mòn

và chịu nhiệt của hợp kim cứng (độ cứng > 91 HRA, chịu được nhiệt độ khoảng1000 độ

- Xác định chế độ gia công (tốc độ cắt lượng chạy dao, chiều sâu cắt) phù hợp cặpvật liệu (chi tiết- dụng cụcắt) và yêu cầu gia công cần chú ý đến việc lựa chọn tuổi bềnkinh tế.

- Không dùng dung dich trơn nguội (gia côngkhô) hoặc phải tưới mạnh và nhiều

*Đối với dụng cụ:

- Xác định thông số hình học theo điều kiện gia công

- Đảm bảo kích thước thân dụng cụ để khi gia công không có rung động

- Mài sắc hợp lý và từ từ bằng đá mài sẳn Cácbít Silíc hoặc đá mài kim cương

*Đối với máy công cụ:

-Máy có độ cứng vững tốt không rung động ở tốc độ cắt cao và lực cắt lớn đảobảo kẹp chặt tốt dụng cụ và chi tiết

-Kiểm tra công suất cắt và công suất máy để tránh quá tải

5 Vật liệu gốm:

Vật liệu gốm được nghiên cứu từ nhưng năn1930 và đưa vào sử dụng sau 1950.Thành phần chính của gốm là “đất sét kỹ thuật”(Al2O3) gồm hai pha của oxítnhôm: Al2O3 có  =3,65g/cm3 và  Ai2O3 với =3,96g/cm3

*Các tính năng chủ yếu của vật liệu gốm:

+ Độ cứng và tính giòn cao

+ Chịu mòn và chịu nhiệt cao nên thường dùng để cắt ở tốc độ cao

+ Tính dẫn nhiệt kém nên khi cắt không dùng dung dịch trơn nguội

+ Tính dẽo kém do sức bền uống kém, vì vậy không dùng để gia công khi có rungđộng, va đập và lực cắt lớn

+ Mài sắc bằng đá mài kim cương

*Phạm vi sử dụng của vật liệu gốm:

- Tốc độ cắt không nhỏ hơn 100m/ph

- Khi gia công thép, tốc độ cắt: V=1 – 2 lần so với khi cắt bằng HKC

- Khi gia công gang, tốc độ cắt V = 2 – 3 lần so với HKC

- Tốc độ cắt tinh lớn nhất khi gia công thép xây dựng có thể đạt đến 600m/ph, khigia công gang, V = 800m/ph

- Vì chịu rung rộng và va đập kém nên chủ yếu được dùng để gia công tinh chiềusâu cắt và lượng chạy dao bé

-Vì tính dẫn nhiệt kém nên không dùng dung dịch trơng nguội khi cắt Riêng đốivới Nitritsilic (Si3N4) có sức bền và tính dẫn nhiệt cao hơn Oxit nhôm khoảng bốn lần nên

có thể dùng dung dịch trơn nguội

- Nhờ có tính mòn cao nên thường dùng để gia công lần cuối để đạt độ chính xáckích thước và độ nhẵn bề mặt cao

- Các mảnh dao gốm thường được kẹp cơ khí vào thân dao và không mài sắc lại

6.Vật liệu tổng hợp (nhân tạo) siêu cứng:

Sau vật liệu gốm, người ta tiếp tục nghiên cứu và chế tạo một loại vật liệu làmdụng cụ mới Đó là vật liệu tổng hợp siêu cứng Có hai loại thường gặp là: kim cươngtổng hợp và Nitrit Bo lập phương (còn gọi là El bo).

a>Kim cương nhân tạo:

+ Nhận được từ việc nén grafit ở nhiệt độ 27000C với áp suất đến 100,000 at + Ưu điểm:

- Độ cứng rất cao: HV = 100,000 MPa; độ bền mòn lớn

- Hoạt tính hóa học kém nên chịu được tác dụng của axit và bazơ

- Hệ số ma sát & khả năng hàn dính với kim loại kém ( trừ kim loại & HKđen)

b> Nitrit Bo lập phương (còn gọi là El bo):

Là hợp chất giữa Nitơ và nguyên tố Bo Tính cắt của nó tương tự như kim cương

+ Phạm vi sử dụng:

Thường được chế tạo ở dạng bột mài, hạt mài; có thể chế tạo dưới dạng mảnh đểlàm mảnh dao tiện khi gia công cao tốc trên các máy công cụ có độ chính xác & độ cứngvững cao

Là phần làm nhiệm vụ cắt gọt Phần cắt được hợp thành bởi các bề mặt sau:

- Mặt trước(1): là bề của dao tiếp xúc với phoi và phoi trực tiếp trượt trên trên đó

và thoát ra ngoài

- Mặt sau chính(2): là bề của dao đối diện với mặt đang gia công

- Mặt sau chính(3): là bề của dao đối diện với mặt đã gia công

- Lưỡi cắt chính: là giao tuyến của mặt trước và và mặt sau chính, nó trực tiếp cắtvào kim loại Độ dài lưỡi cắt chính có liên quan đến chiều sâu cắt và bề rộng của phoi

- Lưỡi cắt phụ: là giao tuyến của mặt trước và và mặt sau phụ, một phần lưỡi cắtphụ gần mũi dao cũng tham gia cắt với lưỡi cắt chính

- Lưỡi cắt nối tiếp: (chỉ có một số loại dao tiện) là phần nối tiếp giữa lưỡi cắt chính

và lưỡi cắt phụ Khi không có lưỡi cắt nối tiếp dao tiện sẽ có mũi Mũi dao có thể nhọnhoặc lượng tròn (bán kính mũi dao R = 1 – 2mm) Các lưỡi cắt có thể thẳng hoặc cong vàmột đầu dao nên có thể có một hoặc hai lưỡi cắt phụ

Một dao có thể có nhiều đầu dao nên có rất nhiều lưỡi cắt Tuỳ theo số lượng củalưỡi cắt chính, người ta chia ra :

+Dao nhiều lưỡi

cắt : dao phay, dao

doa, dao cưa…

+Dao có vô số lưỡi

cắt là đá mài, (mỗi

hạt mài có vai trò

như một lưỡi cắt)

1.5.2 Phần thân: dùng để gá vào bàn dao, nó phải đủ độ bền và độ cứng vững,… Nhằm

đảm bảo vị trí tương quan giữa dao và chi tiết

Hình 1.6 Cấu tạo của dao tiện

1.6 Phần cắt dụng cụ cắt đơn

Phần cắt của dao do các mặt và đường sau đây tạo nên:

Mặt trước: Là bề mặt của dao mà theo đó phoi thoát ra

Mặt sau chính: Là bề mặt của dao đối diện với bề mặt đang gia công của phôi

Mặt sau phụ: Là bề mặt của dao đối diện với bề mặt đ• gia công của phôi

Mặt nối tiếp: Là bề mặt nối tiếp giữa mặt sau chính và mặt sau phụ của dao

Lưỡi cắt chính : Là giao tuyến của mặt trước và mặt sau chính : Lưỡi cắt chính tham giachủ yếu vào quá trình cắt

Lưỡi cắt phụ: Là giao tuyến giữa mặt trước và mặt sau phụ Trong quá trình cắt chỉ mộtphần lưỡi cắt cắt phụ tham gia quá trình cắt

Mũi dao: Là đường nối tiếp giữa lưỡi cắt chính và lưỡi cắt phụ ; thông thường mũi dao làđường cong có trị số bán kính r = 0,1 – 2 mm

Khái niệm về mặt chính – phụ hoàn toàn phụ thuộc vào quá trình cắt, có thể trongcùng của một quá trình cắt, vai trò của mặt sau chính và phụ( Do đó cả lưỡi cắt chính vàlưỡi cắt phụ ) đổi lẫn cho nhau

Chẳng hạn như phay bánh răng trụ răng thẳng hoặc phay bánh vít bằng dao phaytrục vít khi cho chạy dao tiếp tuyến

Các dụng cụ cắt có thể có một, hai hoặc nhiều lưỡi cắt chính và phụ

1.7 Thông số hình học phần cắt của dụng cụ

1.7.1 Các định nghĩa cơ bản các mặt phẳng tọa độ

1 Chuyển động trong quá trình cắt gọt :

- Mỗi một loại máy cắt kim loại có quỹ đạo chuyển động tương đối giữa dao vàchi tiết khác nhau Người ta phân ra ba loại chuyển động :

a> Chuyển động chính : (chuyển động cắt chính) là chuyển động cơ bản của máy

cắt được thực hiên qua dụng cụ cắt hay chi tiết gia công Nó có thể là chuyển động quay,tịnh tiến khứ hồi hoặc ở dạng kết hợp …

Ví dụ: Khi tiện chuyển động chính là chuyển động quay tròn của phôi gá trên mâm

cặp; khi phay, khoan, mài chuyển động chính là chuyển động quay tròn của dao phay,khoan và đá mài; còn khi bào và xọc là chuyển động tịnh tiến khứ hồi qua lại và lênxuống của dao…

b> Chuyển động chạy dao: là chuyển động của dao hay chi tiết gia công nó kết

hợp với chuyển động chính tạo nên quá trình cắt gọt

Chuyển động chạy dao có thể liên tục hay gián đoạn Chuyển động này thườngđược thực hiện trong xu hướng vuông góc với chuyển động chính, cụ thể :

- Khi tiện, chuyển động chạy dao kà chuyển động ngang – dọc của bàn dao khicắt:

- Khi phay là chuyển động ngang- dọc- đứng của bàn máy mang phôi;

- Khi bào là chuyển động ngang (đứng) của bàn máy và chuyển động lên xuốngcủa đầu dao;

- Khi mài là chuyển đông tịnh tiến ngang (dọc) của bàn máy mang phôi hay trụccủa đá mài

- Khi khoan là chuyển động ăn xuống của mũi khoan

c> Chuyển động phụ: là chuyển động không trực tiếp tạo ra phoi như chuyển

động tịnh tiến, lùi dao ( không cắt vào phôi)

2 Các mặt phẳng cơ bản trong quá trình cắt

Để xác định các góc độ của dao và khảo sát về lực cắt, vận tốc cắt, nhiệt cắt …người ta qui định các mặt phẳng toạ độ của dao ( dao tiện)

Hệ toạ độ được xác định trên cơ sở của ba phương chuyển động cắt ( S, t, V)+Mặt phẳng cơ bản 1 : Được tạo bởi vectơ tốc độ V và vectơ chạy dao S

+Mặt phẳng cơ bản 2 : Được tạo bởi vectơ tốc độ V và vectơ chiều sâu cắt t

+Mặt phẳng cơ bản 3 :(còn gọi là mặt đáy) Được tạo bởi vectơ chạy dao S vàvectơ chiều sâu cắt t Là mặt phẳng đi qua một điểm của lưỡi cắt chính và vuông góc vớivectơ vận tốc cắt tại điểm đó

Đối với dao có tiết diện là hình lăng trụ thì mặt đáy song song với mặt tỳ của thândao trên ổ gá dao

+Mặt phẳng cắt là

mặt phẳng đi qua một

điểm của lưỡi cắt chính và

tiếp xúc với mặt đang gia

công Mặt cắt chứa vectơ

một điểm của lưỡi cắt

chính và vuông góc với hình chiếu của lưỡi cắt chính trên mặt đáy

Tiết diện phụ N1 – N1 :là mặt phẳng đi qua một điểm của lưỡi cắt phụ và vuônggóc với hình chiếu của lưỡi cắt phụ trên mặt đáy

1.7.2 Thông số hình học trạng thái tĩnh của phần cắt các loại dụng cụ

Hình 1.7 Các mặt phẳng cơ bản trong quá trình cắt

Để đảm bảo năng suất – chất lượng bề mặt gia công, dao cắt cần phải có hình dáng

và góc độ hợp lý

Thông số hình học của dao

được xét ở trạng thái tĩnh (khi dao

chưa làm việc) Góc độ của dao

được xét trên cơ sở : dao tiện đầu

thẳng đặt vuông góc với phương

chạy dao, mũi dao được gá ngang

tâm phôi

Các thông số hình học của

dao nhằm xác định vị trí các góc

độ của dao nằm trên đầu dao

Những thông số này được xác định

ở tiết diện chính N – N, ở mặt đáy,

ở tiết diện phụ N1 – N1 và trên mặt

phẳng cắt gọt

+Góc trước  : là góc tạo thành giữa mặt trước và mặt đáy đo trong tiết diện chính

N – N Góc trước có giá trị dương khi mặt trước thấp hơn mặt đáy tính từ mũi dao, có giátrị âm khi mặt trước cao hơn mặt đáy và bằng không khi mặt trước song song với mặtđáy

Khi góc trước lớn biến dạng phoi nhỏ, việc thoát phoi dễ dàng, lực cắt và côngtiêu hao giảm, năng suất tăng

+Góc sau chính  : là góc tạo thành giữa mặt sau và mặt phẳng cắt gọt đo trong tiết diệnchính Góc sau thường có giá trị dương Góc sau càng lớn mặt sau ít bị ma sát vào bề mặtgia công nên chất lượng bề mặt gia công càng tốt

+Góc cắt  : là góc tạo bởi giữa mặt trước và mặt cắt đo trong tiết diện chính

+Góc sắc  : là góc được tạo bởi mặt trước và mặt sau chính đo trong tiết diện chính

Ta có quan hệ :  +  +  =90o ;  =  + 

+Góc trước phụ 1 : tương tự như góc trước, nhưng đo trong tiết diện phụ N – N,

+Góc sau phụ 1 : tương tự như góc sau , nhưng đo trong tiết diện phụ N – N

+Góc mũi dao  : là góc hợp bởi hình chiếu lưỡi cắt chính và hình chiếu của lưỡi cắt phụtrên mặt phẳng đáy

+Góc nghiêng chính  : là góc của hình chiếu lưỡi cắt chính với phương chạy dao đotrong mặt đáy

+Góc nghiêng phụ 1 : là góc của hình chiếu lưỡi cắt phụ với phương chạy dao đo trongmặt đáy

Ta có :  +  + 1 =180o

Hình 1.8 Các thông số phần cắt

+Góc nâng của lưỡi cắt chính : là góc tạo bởi lưỡi cắt chính và hình chiếu của nótrên mặt đáy.

 >0, khi mũi dao là điểm thấp nhất của lưỡi cắt

 <0, khi mũi dao là điểm cao nhất của lưỡi cắt

 = 0 Khi lưỡi cắt nằm ngang ( song song với mặt đáy)

Các định nghĩa trên cũng đúng cho các loại dao khác

1.7.3 Thông số hình học phần cắt dụng cụ ở trạng thái động

1 Sự thay đổi giá trị các góc  và  1 khi gá trục dụng cụ cắt không thẳng góc với đường tâm chi tiết:

Dụng cụ sau khi mài sắc có các góc nghiêng chính và góc nghiêng phụ

Nếu khi gá dao, trục dao không vuông góc với đường tâm thì:

+Nếu gá dao nghiêng về bên trái:

*Góc nghiêng chính khi làm việc c =  - (900 -)

*Góc nghiêng phụ khi làm việc 1c = 1 + (900 -)

+Nếu gá dao nghiêng về bên phải:

*Góc nghiêng chính khi làm

việc c =  + (900 -)

*Góc nghiêng phụ khi làm việc

1c = 1 - (900 -)

2.Sự thay đổi giá trị các góc khi mũi

dao gá không ngang tâm máy :

* Trường hợp tiện ngoài

- Khi tiện ngoài, nếu mũi dao gá

cao hơn đường tâm của máy thì góc

trước của dụng cụ khi làm việc tt sẽ

tăng lên, góc sau tt sẽ giảm đi ; còn

Hình 1.9 Sự thay đổi góc độ dao khi gá nghiêng

khi gá dao thấp hơn đường tâm của máy thì góc trước khi làm việc tt sẽ gảm đi, còn gócsau khi làm việc tt sẽ tăng lên

- Khi tiện trong kết quả sẽ ngược lại

Ơ cả hai trường hợp trên, giá trị của các góc sẽ thay đổi một giá trị bằng góc.Góc đó được tính theo công thức

 = arcSinH/R

Trong đó:

H : là độ cao (thấp) của mũi dao so với tâm máy

R : là bán kính của bề mặt được gia công ( hay bán kính chi tiết )

* Trường hợp tiện trong

3 Sự thay đổi giá trị các góc của dao khi có thêm các chuyển động phụ:

Chuyển động chạy dao ngang và chuyển động chay dao dọc

+ Chuyển động chạy dao ngang (khi xén mặt đầu, cắt đứt )

Khi có chuyển động chạy dao ngang thì quỹ đạo của chuyển động cắt tương đối làđường acsimét

Do có lượng chạy dao ngang nên hướng của vectơ tốc độ cắt tổng hợp luôn luônthay đổi, làm thay đổi góc độ của dụng cụ cắt.

Sn : lượng chay dao ngang sau một vòng quay của chi tiết (mm/vg)

D : là đường kính của chi tiết ở điểm khảo sát (mm)

+ Chuyển động chạy dao dọc

Khi có chuyển động chạy dao dọc thì quỹ đạo của chuyển động cắt tương đối làđường xoắn ốc, do đó véctơ tốc độ cắt tổng hợp sẽ nghiêng với véctơ tốc độ cắt ở trạngthái tĩnh một góc2

Ta có:

xc = x - x

xc = x + x

Giá trị của 2 được tính từ biểu thức:

Trong đó: Sd: là lượng chạy dao dọc sau một vòng quay chi tiết (mm/vg)

D : là đường kính chi tiết tại điểm khảo sátLượng chạy dao dọc càng lớn, đường kính chi tiết gia công càng bé thì góc 2càng lớn Do đó khi cắt với lượng chạy dao lớn như khi cắt ren bước lớn như ren nhiềuđầu mối, thì khi mài dao cần phải chú ý đến góc 2 để đảm bảo góc sau khi cắt không âm

1.8 Các thông số của lớp cắt và các yếu tố chế độ cắt

1.8.1 Tốc độ cắt

Định nghĩa: Là đoạn đường đi trong 1 đơn vị thời gian của 1 điểm trên bề mặt gia

công hoặc 1 điểm trên lưỡi cắt của dụng cụ cắt.

Ký hiệu: V Đơn vị: m/ph

Đối với máy có phôi hoặc dụng cụ cắt quay tròn

(m/ph) (1.1)

Ở đây: D Đường kính của phôi (mm)

n Số ṿng quay của phôi hoặc dụng cụ cắt trong 1 phút

Đối với máy có dụng cụ cắt hoặc phôi chuyển động thẳng:

(m/ph) (1.2)

Ở đây: L Chiều dài hành tŕnh (mm)

t Thời gian của 1 hành tŕnh (ph)

1.8.2 Lượng chạy dao (bước tiến):

Định nghĩa: Là khoảng di động của dụng cụ cắt theo chiều dọc khi phôi quay 1 ṿòng.

Ký hiệu: S Đơn vị: tuỳ phương pháp gia công cụ thể:

Lượng chạy dao của các phương pháp gia công cắ gọt:

+ Tiện: S = mm/ṿng+ Phay: Sz ; Sv (chạy dao vòng)= Sz Z; Sph+ Bào: S = mm/htk

D Đường kính của mặt cần được gia công (mm)

d Đường kính của mặt đă gia công (mm)

Tiện trong: ngược lại tiện ngoài

HÌnh 1.11 Chế độ cắt khi tiện

1.8.5 Thời gian để gia công chi tiết trên máy

Gồm các loại thời gian sau:

Thời gian máy (Tm):

Đây là thời gian trực tiếp dùng để cắt gọt kim loại c̣n gọi là thời gian chính Thờigian máy Tm dùng để tiện 1 chi tiết với nhiều lần chạy dao được tính theo công thức: (phút) (1.3)

Ở đây: L Chiều dài hành tŕnh của dao theo hướng chạy dao (mm)

i Số lần chạydao

S lượng chạy dao (mm/ṿng)

n Số ṿng quay của phôi trong 1 phút

Thời gian phụ (Tp):

Thời gian phục vụ (Tpv):

Thời gian nghỉ ngơi (Tn):

Thời gian gia công 1 chi tiết: Tc = Tm + Tp + Tpv + Tn (phút)

Biết được mức thời gian ta tính được năng suất của máy

Năng suất của máy: số sản phẩm làm ra trong một đơn vị thời gian

Năng suất trong 1 phút của máy được tính theo công thức :

N = 1/Tc ( sản phẩm/phút)

Hình 1.12 Các thông số lớp cắt khi

tiện

Từ công thức trên để tăng năng suất của máy ta phải giảm thời gian máy, thời gian phụ và thời gian phục vụ.

1.8.6 Các yếu tố cắt khi phay

1 Chiều sâu cắt t0: Là khoảng cách giữa bề mặt chưa gia công với bề mặt đã gia công saumột đường chuyển dao đo theo phương vuông góc với bề mặt đã gia công

2 Chiều sâu phay t: Là kích thước kim loại được cắt đi, đo theo phương vuông góc với

trục dao, ứng với góc tiếp xúc 

* Góc tiếp xúc : là góc ở tâm chắn cung tiếp xúc giữa dao và chi tiết

3 Lượng chạy dao

Khi phay lượng chạy dao được phân ra:

 Lượng chạy dao răng: Là lượng dịch chuyển của bàn máy (mang chi tiết gia công)sau khi dao quay được một góc răng [mm/răng]; ký hiệu là Sz

 Lượng chạy dao vòng: Là lượng dịch chuyển của bàn máy sau khi dao quay đượcmột vòng [mm/vong]; ký hiệu là Sv

 Lượng chạy dao phút: Là lượng dịch chuyển của bàn máy sau thời gian 1 phút[mm/ph]; ký hiệu là Sph

Là kích thước lớp kim loại được cắt đo theo phương chiều trục của dao phay

- Khi phay bằng dao trụ B=b

- Khi phay bằng dao phay đĩa: B=b(rãnh)

a) Chiều dài cắt khi phay bằng dao phay trụ răng thẳng và răng xoắn.

- Chiều dày cắt tại điểm M được xác định như sau:

aM=MN

Gần đúng, coi MNM’ vuông tại N, nên ta có: MN=Sz.sin hay aM=Sz.sin

Như vậy aM thay đổi theo :

- Khi  = ’ (dao bắt đầu cắt vào hoặc thoát ra ) a = amin = 0

- Khi  =  (dao thoát ra ) amax

Sz sin

7 Chiều rộng cắt b.

b) Đối với dao phay trụ răng

thẳng: b = B

8 Diện tích cắt khi phay.

a) Dao phay trụ răng thẳng:

Diện tích cắt fi do răng thứ i đang

tham gia cắt, cắt ra là:

fi= ai.bi

mà bi = B; và ai=Sz.sini nên fi = B.Sz.sini

Vậy diện tích cắt do n răng đồng thời tham gia cắt:

1.8.7 Các yếu tố của chế độ cắt khi khoan:

Các sơ đồ cắt chủ yếu khi

Trên hình vẽ này đã ký hiệu các

yếu tố cắt trong hai sơ đồ khác nhau

gồm:

Các yếu tố của chế độ cắt khi khoan

- Tốc độ cắt v : Đó là tốc độ vòng

ứng với đường kính lớn nhất của mũi khoan v = m/ph

Trong đó D - đường kính của mũi khoan ; n - số vòng quay của mũi khoan trong mộtphút , vg/ph

Hình 1.13 Thông số cắt khi phay

Hình 1.14 Yếu tố chế độ cắt khi khoan

Vì mũi khoan có hai lưỡi cắt chính nên lượng chạy dao do mũi lưỡi thực hiện là:

sz = mm/răng; Lượng chạy dao phút tính theo công thức: sph = s n mm/ph

- Chiều rộng cắt b, chiều dày cắt a và diện tích cắt f :

Khi tính ta bỏ qua không tính đến ảnh hưởng của lưỡi cắt ngang Ta có:

b = mm ; a = sin mm

Khoan lỗ đặc: f = a.b = D mm2; Khoan rộng lỗ: f = a.b = mm2.Diện tích cắt ứng với một vòng quay của mũi khoan là F = 2f = 2ab mm2

CHƯƠNG 2 NHỮNG CƠ SỞ VẬT LÝ CỦA QUÁ TRÌNH CẮT

2.1 Quá trình tạo thành phoi:

2.1.1 Quá trình hình thành phoi

Khi cắt lưỡi cắt của dao tác dụng vào kim loại một lực ( lực cắt ), nó gây ra một sựthay đổi cơ lý tại vùng cắt của vật liệu

- Đầu tiên dưới tác dụng của lực P kim loại bị nén và biến dạng đàn hồi

-Dao tiến sâu vào ( lực P càng lớn) gây nên ứng suất bên trong kim loại lơn hơn giới hạnđàn hồi do đó kim loại bắt đầu bị biến dạngdẽo ( các phàn từ bên trong kim loại bắt đầu

bị trượt theo mặt trượt và phương trượt)

-Do biến dạng các tinh thể trên phương này bị kéo dài thành hình elíp (góc củamặt trượt so với phương của lực cắt là 1)

-Khi dao tiếp tục tiến thêm => áp lực gia tăng làm ứng suất tăng vượt quá giới hạnbền kim loại bị biến dạng lớn và bắt đầu bị phá huỷ

Trên phần kim loại của phôi ở mặt trước daop xuất hiệncác vết nứt theo góc pháhuỷ 2(2  1)

- Khi dao tiếp tục tiến, phoi bị cắt sẽ trượt trên mặt trước của dao, còn dao tiếp tục

ép lên càc phần tử kim loại tiếp theo

2.1.2 Các dạng phoi

Tuỳ theo tính chất của vật liệu (dẻo hay dòn), chế độ cắt, các thông số hình học củadao mà phoi có các dạng khác nhau:

Hình 2.1 Quá trình hình thành phoi

*Phoi vụn: phoi cắt ra là những hạt nhỏ rời rạt có hình dáng kích thước khác

nhau Phoi vụn thường gặp khi gia công vật liệu giòn hay cắt với vận tốc thấp.Sự hìnhthành phoi không liên tục (phoi vụn) làm lực cắt thay đổi gây ra va đập, rung động …chất lượng bề mặt xấu đi, nhiệt và lực cắt chỉ tập trung ở mũi dao

*Phoi xếp : Mặt phoi tiếp xúc với mặt trước của dao thì nhẵn bóng mặt đối diện

với nó có những nếp gợn (nức nẻ), phoi bị đứt ra thành từng mảnh hoặc từng đoạn ngắn.Dạng phôi này trhường xuất hiện khi cắt các vật liệu dẻo vừa, (vận tốc cắt, lượng chạydao trung bình và dao có góc trước  lớn).Khi cắt ra phoi xếp thì bề mặt ra công nhẵnbóng hơn

*Phoi dây: Thường gặp khi cắt các vật liệu dẻo hoặc khi cắt với vận tốc cao, góc

độ mài dao hợp lý Phoi có dạng dây dài – xoắn (mặt phoi tiếp xúc với mặt trước của daonhẵn bóng, mặt còn lại gợn nứt) Phoi dây vẫn còn khả năng biến dạng dẻo

Do có phoi dây mà lực cắt thay

đổi rất ít, tiêu hao năng lượng giảm,

chất lượng bề mặt gia công càng tốt

Cần chú ý rằng ngay cùng một

loại vật liệu gia công nhưng tuỳ theo

điều kiện cắt gọt, thống số hình học

của dao, chế độ cắt,….có thể cho ta

phoi vụn, phoi xếp hoặc phoi dây Vì

vậy từ chỗ quan sát phoi khi cắt người

thợ có thể phán đoán nguyên nhân để có những điều chỉnh kịp thời

2.1.3 Sự co rút phoi

Sự co rút phoi là đặc tính tiêu biểu nói lên mức độ biến dạng về lượng của kimloại cắt gọt Từ nghiên cứu về sự co rút phoi trên phương diện thể tích có thể nhận biếtđược việc cắt diễn ra khó

hay dễ, năng lượng tiêu

hao nhiều hay ít

Theo định luật bảo toàn thể tớch: a.b.L = ap bp.Lp

Ta cú :L/ Lp = ap /a hay: KL=Ka

2.2 Hiện tượng nhiệt trong quỏ trỡnh cắt

Nhiệt phát sinh trong quá trình cắt tác động đến:

Dụng cụ cắt: nhiệt cắt làm giảm độ cứng, độ bền cơ học, tăng độmòn, ảnh hởng xấu đến khả năng cắt

Vật liệu gia công: nhiệt cắt làm nóng chi tiết gia công, gây biến dạngnhiệt độ chính xác gia công giảm

Nhiệt cắt gây biến đổi cấu trúc kim loại lớp bề mặt, tạo ra ứng suất

d kéo, tác động xấu đến chất lợng lớp vật liệu bề mặt chi tiết

Tác động vào hệ thống công nghệ (máy-dao- chi tiết)

Nhiệt cắt làm HTCN biến dạng, ảnh hởng xấu đến năng suất và chấtlợng khi cắt gọt

Nhiệt lợng phát sinh khi cắt lớn, công cơ học tiêu hao cho quá trìnhcắt sẽ lớn

Vì vậy: giảm nhiệt cắt cho phép tăng năng suất cắt, tăng độ chínhxác hình học chi tiết và tăng chất lợng của quá trình cắt

2.2.1 Các nguồn sinh nhiệt và sự phân bố nhiệt cắt

1 Nguồn sinh nhiệt

Quá trình cắt là do công tiêu hao để:

* Biến dạng đàn hồi và biến dạng dẻo lớp bị cắt và các lớp tiếp xúcgiữa bề mặt đã gia công và bề mặt cắt với

dao

* Để khắc phục ma sát trên mặt trớc của dao với

phoi và mặt sau của dao với phôi

Khi cắt kim loại có 3 vùng phát sinh nhiệt

Khu vực 1: trên vị trí tiếp xúc giữa phoi và mặt

trớc của dao

Khu vực 2: trên vị trí tiếp xúc giữa phôi và mặt sau của dao

Khu vực 3: Trên miền tạo phoi

Nhiệt phát sinh từ 3 khu vực trên và đợc truyền vào phoi, phôi và dao,

có thể xác định qua phơng trình

Q = Qbd + Qmst + Qmss

Trong đó:

Q: Nhiệt sinh ra khi cắt kim loại

Qbd : lợng nhiệt phát sinh tơng đơng với công làm biến dạng vật liệutrong vùng tạo phoi

Qmst : lợng nhiệt sinh ra tơng đơng với công ma sát của phoi với mặt ớc.

tr-Qmss : lợng nhiệt sinh ra tơng đơng với công ma sát giữa mặt sau củadụng cụ cắt với bề mặt đã gia công của chi tiết

Nếu cho rằng toàn bộ công cơ học dùng để thực hiện quá trình cắtbiến thành nhiệt năng sẽ có: Q=

Để điều khiển tác động của nhiệt cắt nhằm giảm tác động xấu Căn

cứ vào quy luật truyền nhiệt có: Q= Qf + Qct +Qd + Qmt

Tông nhiệt lợng phát sinh trong vùng cắt đợc truyền vào phoi, chi tiết,dao và môi trờng

Qf –nhiệt lợng truyền vào phoi (khoảng 50 % - 80%)

Qct –nhiệt lợng truyền vào chi tiết (3% - 10%)

Qd – nhiệt lợng truyền vào dao (10 % - 40% )

Qmt – nhiệt lợng truyền vào môi trờng (1% -5%)

Thực tế: nhiệt lợng do biến dạng ở vùng tạo phoi cơ bản là làm nóngphoi Phần nhỏ hơn truyền vào mặt trớc của dao Mặt trớc của dao bịnung nóng đến nhiệt độ cao còn do ma sát giữa nó với phoi

Ma sát ở mặt sau của dao với bề mặt đã gia công sinh nhiệt.Nhiệt lợng này truyền vào dao và chi tiết nhiều hay ít phụ thuộc vào

độ dẫn nhiệt của chúng

Nhiệt lợng truyền vào môi trờng lớn làm giảm nhiệt độ vùng cắt

Do đó dung dịch trơn nguội vừa làm giảm ma sát, giảm lợng nhiệtphát sinh và dẫn nhiệt ra khỏi vùng cắt làm giảm nhiệt độ vùng cắt

2.2.2 Các nhõn tố ảnh hởng đến nhiệt cắt

Do nhiệt sinh ra là biến số phụ thuộc, do đú nếu sử dụng cỏc địnhluật của nhiệt học và sự truyền nhiệt để tớnh toỏn nhiệt độ của dao, phoi thỡ rất phức tạp Vỡ thế mà trong kỹ thuật thường dựng cỏc biện phỏp thực nghiệm Dưới đõy giới thiệu một cỏch định tớnh kết quả

nghiờn cứu thực nghiệm đối với một số nhõn tố chủ yếu

Hỡnh 2.4 Quan hệ v và t o của cỏc vật liệu

khỏc nhau: 1)- Thộp austenite mangan; 2)-

Thộp cacbon; 3)- Gang; 4)- Nhụm

Hỡnh 2.5 Ảnh hưởng của chiều dày cắt a đến nhiệt cắt: v1 = 50 m/ph; v2 = 100 m/ph; v3 = 200 m/ph

Khi đạt được tốc độ nhất định thỡ nhiệt cắt đạt giỏ trị cực đại, tăngtiếp tốc độ thỡ nhiệt cắt hầu như khụng tăng nữa Nhiệt độ cắt trongvựng này bằng nhiệt độ núng chảy của vật liệu gia cụng dẫn đến hiệntượng khuếch tỏn lẫn nhau giữa hai loại vật liệu của dụng cụ và chitiết Nhiệt cắt phần lớn truyền vào phoi, nờn trong những năm gần đõyvới những phỏt triển của cụng nghệ vật liệu làm dụng cụ người tathường dựng cắt cao tốc để tăng năng suất và giảm chi phớ gia cụngcơ

 Khi tăng lượng chạy dao s thỡ ỏp lực của phoi lờn dao tăng, cụng

ma sỏt trờn mặt trước tăng Mặt khỏc do tăng lượng chạy dao mà chiều

dày cắt a tăng, nờn điều kiện truyền tốt hơn, diện tớch giữa dao và phoi

được mở rộng Kết quả là nhiệt độ tăng nhưng khụng tăng theo tỉ lệthuận (h.2.5)

 Chiều sõu cắt t ảnh hưởng đến nhiệt độ cắt ớt hơn so với lượng chạy dao s Khi tăng chiều sõu cắt t (chiều rộng cắt b), một mặt tải

trọng trờn một đơn vị chiều dài lưỡi cắt khụng đổi, mặt khỏc do gúc

nghiêng chính  không đổi, nên chiều dài của phần làm việc của lưỡicắt tăng, tạo điều kiện truyền nhiệt tốt hơn Kết quả là nhiệt độ tăng ít.b) Ảnh hưởng của thông số hình học dụng cụ cắt.

Khi giảm góc nghiêng chính φ, tải trọng cắt tăng lên một ít, lẽ ra nhiệt cắt tăng, nhưng do giảm φ mà chiều dài phần làm việc của lưỡi

cắt tăng lên, góc mũi dao  cũng được mở rộng ra, tạo điều kiện truyền

nhiệt tốt Kết quả khi giảm φ thì nhiệt độ giảm (h.2.6).

Hình 2.6 Ảnh hưởng của góc nghiêng  đến nhiệt

cắt: b = 600 MPa; v = 100 m/ph; h = 2 mm; s =

0,5 mm/vg

Hình 2.7 Quan hệ giữa góc cắt và nhiệt cắt

Khi tăng góc cắt δ thì tăng lực cắt, tăng công biến dạng và công

ma sát, do đó nhiệt cắt tăng Tuy nhiên tăng góc cắt δ nên góc sắc β

tăng lên, điều kiện truyền nhiệt tốt hơn (nhưng với mức độ thấp) Kết quả là nhiệt độ tăng (h.2.7)

c) Ảnh hưởng của vật liệu gia công và dụng cụ

Thực nghiệm đã xác định sự phụ thuộc nhiệt độ t o vào các tính chất cơhọc của vật liệu gia công theo (h.2.8)

Hình 2.8 Ảnh hưởng cơ tính đến nhiệt cắt của vật liệu gia công: a) – vật liệu có độ bền

khác nhau; b)- các loại vật liệu khác nhau.

Có thể nhận xét rằng khi cắt vật liệu giòn do công biến dạng nhỏ

và lực cắt đơn vị (tỉ số của lực theo hướng chuyển động chính trên diệntích phoi cắt) không đáng kể nên nhiệt cắt thấp hơn khi cắt vật liệudẻo Độ bền và độ cứng của vật liệu gia công càng lớn thì nhiệt cắtcàng lớn

Tốc độ cắt có ảnh hưởng lớn hơn đến nhiệt cắt khi gia công vậtliệu dẻo (thép) so với vật liệu giòn (gang) Đó là do vật liệu dẻo có phoivụn ít biến dạng và không lưu lại trên mặt trước, áp lực khi gia côngvật liệu dẻo tập trung hẹp trên bề mặt dọc lưỡi cắt

Nhiệt cắt cơ bản phụ thuộc vào nhiệt dung và tính dẫn nhiệt của vậtliệu gia công và vật liệu làm dụng cụ Khi gia công kim loại màu nhiệtcắt thấp không chỉ vì công cắt thấp mà còn do tính dẫn nhiệt tốt Thépkhông gỉ austenite có tính dẫn nhiệt kém nên nhiệt cắt cao hơn so vớithép cacbon khi gia công Vật liệu làm dụng cụ nào có tính dẫn nhiệttốt thì khi cắt nhiệt cắt sẽ thấp Hợp kim cứng hệ BK có tính dẫn nhiệttốt hơn hệ TK, đồng thời hệ số ma sát nhỏ hơn, do đó nhiệt cắt tại vùngtiếp xúc khi cắt của dụng cụ hệ BK thấp hơn

Kích thước thân dao cũng ảnh hưởng tới nhiệt cắt, dao càng to thìnhiệt càng giảm vì điều kiện truyền nhiệt tốt hơn

2.2.3 Ảnh hưởng của nhiệt đến quá trình cắt

Ảnh hưởng của nhiệt cắt đến quá trình cắt thường được nghiên cứu theo 3 quan điểm:

- Theo độ chính xác gia công

- Theo chất lượng bề mặt đã gia công

- Theo khả năng cắt của dao

2.2.3.1 Ảnh hưởng của nhiệt cắt đến độ chính xác gia công.

Độ chính xác gia công khi cắt gọt được quyết định bởi vị trí tương quan giữa dao

và chi tiết gia công trong quá trình cắt Do vậy sự biến dạng về nhiệt của dao và chi tiếtgia công do ảnh hưởng của nhiệt khi cắt được quan tâm khảo sát

Về quá trình trao đổi nhiệt, ta biết rằng nếu cung cấp một lượng nhiệt Q cho mộtvật có thể tích V (cm3), tỷ nhiệt c (J/kg.0K), khối lượng riêng g(kg/cm3), thì độ tăng củanhiệt độ của vật thể được xác định:

               (2.1)

Độ thay đổi chiều dài L theo phương nào đó của vật thể  là:

                   (2.2)Như vậy nếu ta xét trường hợp khi tiện một chi tiết có được đường kính là D theothiết kế trên bản vẽ , nếu nhiệt lượng truyền vào cho chi tiết là Qct thì nhiệt độ trên chi tiết

sẽ tăng lên một lượng Dq xác định và đường kính của chi tiết sẽ thay đổi một lượng

là DD:

                   (2.3)Mặt khác, nhiệt lượng Qd truyền vào dụng cụ cũng sẽ làm cho dụng cụ tăng chiềudài về phía tâm chi tiết Khác với chi tiết, vật liệu trên dao là không đồng nhất giữa phầncắt và phần cán dao, do vậy sự biến dạng của dao theo chiều dài dưới tác dụng của nhiệtcắt phức tạp hơn rất nhiều Ỏ đây ta phải khảo sát biến dạng dài của dao trong mối quan

hệ phức hợp:

                  (2.4)trong đó:

        F          - là tiết diện thân dao

2.2.3.2 Ảnh hưởng của nhiệt cắt đến chất lượng bề mặt gia công.

Chất lượng bề mặt đã gia công của chi tiết được đặc trưng bởi độ nhấp nhô bề mặt

và tính chất cơ - lý lớp sát bề mặt Nhiệt cắt có ảnh hưởng chủ yếu đến sự thay đổi tínhchất cơ - lý lớp bề mặt chi tiết gia công

Ta biết rằng, khi kim loại bị đốt nóng đến một nhiệt đọ nào đó thi tổ chức kimtương của chúng sẽ thay đổi Sự thay đổi này dẫn đến sự thay đổi về cơ - lý tính của kimloại Mặt khác, trong quá trình cắt sự tăng giảm đột ngột về nhiệt độ trên bề mặt gia côngkết hợp với sự dao động của lực cắt sẽ tạo nên ứng suất dư và vết nứt tế vi trên lớp kimloại sát trên bề mặt, đồng thời trên đó kim loại cũng bị biến cứng hay hoá bền Nói chungcác ảnh hưởng này đều theo chiều hướng bất lợi cho yêu cầu về cắt gọt

2.2.3.3 Ảnh hưởng của nhiệt cắt đến khả năng làm việc của dao.

Những kết quả nghiên cứu về cắt gọt cho thấy rằng khi cắt kim loại, đặc biệt khicắt ở tốc độ cao thì yếu tố quyết định lớn nhất đến khả năng cắt của dao đó là nhiệt cắt,tiếp đến mới là ma sát

Khả năng cắt gọt của dao được đánh gía bởi tuổi bền dao thông qua việc xác định

độ lớn của các dạng mài mòn dao cụ thể

Dưới tác dụng của nhiệt khi cắt vật liệu của dao sẽ có sự thay đổi về tính chất cơ

-lý - hoá, đặc biệt độ cứng, độ bền giảm, tính chống mòn cũng giảm dẫn đến mài mòndao nhanh chóng, hậu quả là thời gian sử dụng dao vào cắt gọt cũng bị rút ngắn đi, daonhanh chóng mất khả năng cắt gọt

Túm lại, nhiệt cắt ngoài ảnh hưởng trực tiếp đến độ chớnh xỏc gia cụng, chất lượnglớp bề mặt gia cụng và khả năng cắt gọt của dao, cũn ảnh hưởng đỏng kể đến mỏy và đồ

gỏ trong hệ thống cụng nghệ

2.2.4 Biện phỏp giảm nhiệt khi cắt.

Để cải thiện điều kiện cắt, nõng cao năng suất cắt, tăng độ búng bềmặt gia cụng người ta thường dựng dung dịch trơn nguội

*Tỏc dụng của dung dịch trơn nguội

 Hạ nhiệt độ của vựng cắt, bụi trơn bề mặt làm việc

 Làm cho quỏ trỡnh biến dạng dẻo dễ dàng hơn và do đú làm giảmcụng tiờu hao khi cắt

 Cuốn phoi ra khỏi khu vực cắt

 Làm nguội dụng cụ cắt và chi tiết gia cụng, tạo điều kiện nõng caotuổi bền của dao, tăng năng suất cắt, giảm biến dạng nhiệt

 Bảo vệ bề mặt chi tiết gia cụng khỏi sự ăn mũn của mụi trường.Hiệu quả của dung dịch trơn nguội khi cắt phụ thuộc vào cỏc yếu tốnhư nguyờn cụng, nhiệt độ, tốc độ cắt Nhiệt độ cắt tăng khi tốc độ cắttăng, cho nờn làm nguội vựng cắt là yờu cầu quan trọng khi cắt ở tốc

độ cao

Tuy nhiờn, cú những trường hợp sử dụng dung dịch trơn nguội lạikhụng tốt Vớ dụ trong cỏc nguyờn cụng cắt gọt khụng liờn tục - nhưphay - tỏc dụng làm nguội của dung dịch chỉ làm tăng sự chờnh lệchnúng lạnh của chu kỳ nhiệt mà lưỡi cắt chịu Điều này cú thể dẫn đếnnứt nhiệt (mỏi nhiệt hoặc sốc nhiệt) Hoặc khi tiện dung dịch trơn nguội

cú thể làm phoi trở nờn xoắn hơn, ứng suất tập trung hơn vào mũi daolàm giảm tuổi bền của dụng cụ

2.3 Hiện tượng lẹo dao:

Trong quá trình cắt ra phoi dây, trên mặt trớc của dao kề

ngay lỡi cắt thờng xuất hiện những lớp kim loại có cấu trúc kim tợngkhác hẳn với vật liệu gia công và vật liệu làm dao Nếu lớp kim loại nàybám chắc vào lỡi cắt của dụng cụ thì đợc gọi là lẹo dao

Cơ chế của quá trình hình thành lẹo dao có thể giải thích

thêm nh sau: do chịu áp lực lơn và nhiệt độ cao, mặt khác vì mặttrớc của dao không tuyệt đối nhẵn nên các lớp kim loại bị cắt nằm kềsát với mặt trớc của dao có tốc độ di chuyển chậm và trong những

điều kiện nhất định lực cản thắng đợc lực ma sát trong nội bộ kimloại thì lớp kim loại sẽ nằm lại ở mặt trớc tạo thành lẹo dao Vì biếndạng rất lớn nên độ cứng của lẹo dao lớn hơn độ cứng của vật liệu gia

công từ 2,5-3,5 lần và do đó có thể thay thế vật liệu làm dao đềthực hiện quá trình cắt.

Nhiều công trình nghiên cứu đã chứng tỏ rằng có 2 loại lẹo dao:

 Lẹo dao ổn định nằm dọc theo lỡi cắt trong suất quá trình cắt.Loại này gồm một số lớp gần nh song song với mặt trớc và thờnghình thành khi cắt thép với chiều dày cắt nhỏ

 Lẹo dao chu kỳ: Loại này gồm 2 phần: phần nền nằm sát với mặttrớc của dao, về cơ bản gọi là lẹo dao loại 1 Trên nền đó hìnhthành phần thứ 2, phần này sinh ra lớn lên và mất đi nhiều lầntrong một đơn vị thời gian Sự xuất hiện và mất đi của lẹo daolàm cho các góc cắt của dao trong quá trình cắt luôn luôn biến

đổi

“Trong quá trình cắt trên mặt trớc của dao xuất hiện một lớp kim loại, có dạng hùnh chêm và có cấu trúc dạng kim tợng, có thể thay thế lới cắt Hiện tợng đó đợc gọi là hiện tợng lẹo dao”

Thông số quan trọng đặc trng cho kích thớc của lẹo dao là chiềucao của lẹo dao.(H) Khi tiện thép 45 không có dung dịch trơnnguội chiều cao của

lẹo dao có thể biểu

“chảy chem.” của kim

loại phoi trong quá

trình tạo phoi

Bộ mụn cụng nghệ CTM 31

Hình 2.9 Dạng lẹo dao

“Do áp lực và nhiệt độ cao làm cho một phần của phân tố phoi

tách khỏi dải phoi, di chuyển chậm lại và bám dính vào mặt

tr-ớc của dao hình thành nên lẹo dao”.

* Điều kiện tạo lẹo dao là dới một điều kiện nội ma sát yếu hơn ngoại

ma sát

Trong quá trình tạo phoi (hình 2.10) dới một điều kiện phù hợp

về chế độ cắt (v, s, t) và góc trớc  của dao, phoi đợc hình thành saukhi biến dạng khốc liệt ở vùng biến dạng I rồi tiếp tục chuyển độngtheo mặt trớc của dao dới một áp lực lớn,

ma sát lớn và nhiệt độ cao, làm lớp kim

loại sát mặt trớc dao (2) bị biến dạng

thêm ở vùng II Lớp phoi bị biến dạng

khốc liệt này bị chuyển động chậm lại

với Vf <V và hiện tợng này gọi là hiện

t-ợng chảy chậm của vật liệu Khuynh

h-ớng của nó là những phần tử vật liệu

mà liên kết yếu với cục phoi (do nhiệt

độ cao) sẽ bám dính vòa mặt trớc và

tích tụ dần thành một khối u kim loại ở

mũi dao đợc gọi là lẹo dao

Xét một phân tố phoi trên dải phoi, phân tố phoi này chịu tác

động của các lực sau:

 : Lực thoát phoi

 : Lực liên kết trong nội bộ dải phoi

 : Lực ma sát giữa phân tố phoi với bề mặt trớc của dao

Hình 2.10 Hiện t ợng lẹo

dao

Hình 2.11: Điều kiện hình thành lẹo dao

Lực và có xu hớng đẩy phân tố phoi ra ngoài theo bề mặttrớc của dao có xu hớng cản trở chuyển động này.

 (1) – phân tố phoi vẫn đợc giữ lại trên dải phoi và cùng với

nó thoát ra ngoài

 (2) thì phân tố phoi bị bứt ra khỏi dải phoi và do chịu áplực lớn lên bị hàn dính vào mũi dao, tạo thành lẹo dao

o Nếu điều kiện (2) đợc duy trì trong thời gian dài thì lẹo dao

đợc hình thành ổn định Gọi là lẹo dao ổn định

o Nếu điều kiện (1) xảy ra tại một thời điểm nào đó thì lập tứclẹo dao bị phoi cuốn đi một phần hay toàn bộ Nh vậy gọi là lẹodao không ổn định

2 Các nhân tố ảnh h ởng đến chiều cao lẹo dao

Trị số, hình dạng tính ổn định của lẹo dao của cập vật liệugia công và vật liệu làm dao phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố.ở khu vực

I khi tốc độ cắt thấp phoi cắt ra là phoi vụn không có hiện tợng lẹo

khu vực II là tốc độ cắt ứng với chiều cao lẹo dao lớn nhất Ở khu vựcIII khi tiếp tục tăng tốc độ thì lẹo dao giảm Giới hạn trên của khu vựcnày là tốc độ cắt ứng với thời điểm lẹo dao bắt đầu biến mất, ởkhu vực IV khi tốc độ cắt đã khá cao, không có hiện tợng lẹo dao.

b) Tính chất của vật liệu gia công

Khi vật liệu gia công càng dẻo thì tốc độ hình thành lẹo daocàng thấp và chiều cao lẹo doa càng cao Vật liệu có cấu tạo peclíthạt có độ dẻo cao hơn độ dẻo của vật liệu có cấu tạo peclit mảnh.Chiều cao của lẹo dao càng lớn thì lợng peclit có trong thép sẽ làmgiảm chiều cao của lẹo dao

c) Chiều dày cắt

Chiều dày cắt càng lớn tốc độ hình thành lẹo dao càng thấp vàchiều cao của lẹo dao càng cao

d) Góc tr ớc của dao:

Tăng góc trớc của dao thì tốc độ hình thành lẹo dao càng cao

và chiều dài lẹo dao càng bé

3 Tác dụng của lẹo dao đến quá trình cắt

Ưu điểm:

 Bảo vệ mũi dao vì lớp BUE cứng hơn cả độ cứng của phoi

 Góc trớc khi có lẹo dao (1) lớn hơn góc trớc mài (m) nên lực cắtgiảm, nhiệt cắt giảm Tuy nhiên ảnh hởng này không lớn

Nhợc điểm:

 Chiều sâu cắt t do có lẹo dao nên bị thay đổi gây rụng động

đồng thời các hạt lẹo dao gây cào xớc bề mặt gia công

Hình 2.13 Quan hệ giữa tốc độ cắt V, chiều dày cắt a, góc tr ớc  với chiều cao H

và nhiệt cắt, góc  1

 Sự xuất hiện và biến mất của BUE với một tần số nào đó gâyrung động làm giảm độ nhẵn bề mặt gia công.

Biện pháp khắc phục lẹo dao.

 Dùng chất bôi trơn ở vùng cắt để giảm ma sát

 Độ nhẵn bề mặt trớc dao đợc mài cao

 Cắt ở vùng tốc độ cắt không thích hợp với việc tạo lẹo dao

2.4 Rung động trong quỏ trỡnh cắt.

Khi nghiên cứu rung động cần quan tâm đến những vấn đề sau:

 Hệ thống công nghệ Máy –Dao- Đồ gá có độ cứng vững nhất

định

 Khi lực tác động vào hệ thống thay đổi thì gây rung động

 Thông số đặc trng của rung động là: biên độ A và tần số f

 Hiện tợng cộng hởng khi có rung động cần đợc lu ý

Rung động luôn luôn xuất hiện trong quá trình cắt vật liệu.Những chỉ tiêu kỹ thuật của rung động là biên độ(A) và tần số rung

động (f)

 ảnh hởng xấu của rung động

 Làm giảm chất lợng bề mặt gia công

 Làm giảm tuổi thọ của dụng cụ cắt

 Làm giảm tuổi thọ của máy

 Giảm năng xuất gia công

Trong quá trình cắt tồn tại 2 loại rung động

 Do cộng hởng của rung động từ máy gần đó truyền sang

 Do sự gián đoạn của bản thân quá trình cắt nh khi phay, bào,xọc tiện chi tiết có lợng d không đều

 Rung động cỡng bức dễ phát hiện và khắc phục

2 Rung động tự rung

Tự rung là loại rung động tự sinh ra bên trong quá trình cắt, dùcho dao động cỡng bức có đợc khắc phục hoàn toàn đi nữa.(Xuấthiện dới tác động của nội lực)

VD: Lực ma sát giữa phoi và mặt trớc của dao thay đổi

Sự không đồng nhất về cơ lý tính của vật liệu gia công gâycho lực cắt biến thiên

Lẹo dao xuất hiện rồi bị phá hủy, góc  cắt thực tế thay đổidẫn đến lực cắt thay đổi theo gây rung động

Khi xuất hiện rung động, vị trí của phôi và dao thay đổi, chiềudày cắt a thay đổi, lực cắt thay đổi gây tự rung

3 Những yếu tố ảnh hởng đến rung động

a) Chế độ cắt

* Tốc độ cắt V: ảnh hởng cảu vận tốc cắt đến rung động thông qua

ảnh hởng của lẹo dao

Khi tăng tốc độ đến giới hạn lẹo dao dễ hình thành góc  do lẹodao tạo ra đạt giá trị lớn nhất rồi bị phá hủy Lực cắt thay đổi lớn,rung động có biên độ lớn

Tiếp tục tăng V, lẹo dao không tồn tại ảnh hởng V đến biên độrung thể hiện chủ yếu thông qua lực ly tâm của các vật quay khôngcân bằng

Tần số của rung động khi cắt phụ thuộc số vòng quay của chitiết (hoặc dao), sự biến thiên của các yếu tố làm biến đổi lực biếndạng và lực ma sát trong quá trình cắt

Tần số riêng của các rung độngdo các cơ cấu máy, dao , đồgágây ra cũng ảnh hởng trực tiếp đến rung động chung của hệthống công nghệ khi cắt

Nếu đo biên độ tần số rung động ở chi tiết hoặc dao thì đây làrung động tổng hợp do cả hai rung động cỡng bức và tự rung tạo ra

* Lợng chạy dao S và t

Tăng S và t làm tăng diện tích lớp cắt, lực cắt tăng, song rung

động chỉ xuất hiện khi lực cắt thay đổi

Tăng S và t, nếu hệ thống công nghệ không đủ cứng vững, lựccắt lớn làm cho biến dạng của hệ thống công nghệ tăng

Nếu trong HTCN vì các nguyên nhân khác không phải do tăng S

và t đã bị rung động thì khi tăng S và t lực cắt tăng sẽ làm tăng biên

độ của rung động

b) Thông số hình học của dụng cụ cắt.

Tăng góc  lực cắt giảm, lẹo dao khó hình thành, biên độ rung giảmTăng  ma sát ở mặt sau giảm, lực cắt giảm, biên độ rung giảm.

ảnh hởng của góc  đến rung động thông qua công thức: Py = PN cos

 Nh vậy khi tăng  làm Py giảm, biên độ rung giảm

Bán kính mũi dao r tăng làm góc  giảm , lực Py tăng, biên độ rung

động tăng

c)ảnh hởng của vật liệu gia công.

Khi gia công các vật liệu càng dẻo, lẹo dao càng dễ hình thành Sựbiến thiên về lực sẽ gây rung động lớn

Khi gia công các vật liệu ít dẻo nh gang khi cắt có phoi vụn, lực cắtbiến đổi nhiều gây tăng biên độ và tần số rung động

Khi độ cứng, độ bền của vật liệu gia công tăng lực cắt tăng làm tăngbiên độ rung động

4 Các biện pháp giảm rung động

Trong quá trình cắt đều có rung động ở các mức độ khácnhau, vì độ cứng vững của HTCN không là tuyệt đối, lực cắt không

điều kiện thoát phoi 

Khi cắt vật liệu, do ma sát giữa mặt sau của dao và bề mặt giacông, ma sát giữa phoi và mặt trớc dao, tất cả đều diễn ra trong

điều kiện rất khốc liệt, nhiệt cắt cao, áp lực lớn, bôi trơn hạn chế do

đó dao bị mòn khốc liệt Tùy thuộc vào điều kiện cắt vật liệu giacông và vật liệu làm dao mà dao có thể mòn theo các dạng nh hình2.14

a) Mòn theo mặt sau chính thờng xảy ra khi cắt với phoi mỏng,cắt vật liệu giòn nh gang

b) Mòn cả mặt trớc và mặt sau: Gặp khi gia công vật liệu dẻo vớichiều dày cắt trung bình (a0,1-0,5mm)

c) Mòn theo mặt trớc xảy ra khi gia công với chiều dày cắta>0,6mm và cắt vật liệu thép

d) Dạng cùn, lỡi cắt bị vê tròn gặp khi gia công tinh vật liệu dẫnnhiệt kém nh thép hợp kim, chất dẻo

Mòn theo mặt sau hay gặp và dễ đo, do đó h đợc dùng là chuẩnmòn, độ mòn cho phép ký hiệu là hs

1 Mòn do cào xớc: ở mức độ thấp, mòn chủ yếu do ma sát ở dạng cào

xớc giữa mặt sau và mặt trớc dao với các đối tợng nó tiếp xúc Vật liệugia công thờng có những phần tử tạp chất dạng tế vi, có độ cứng caohơn của vật liệu dao nên khi tiếp xúc nó sẽ cào xớc bề mặt của daogây mòn

2 Mòn vì dính: Dới áp lực và nhiệt độ cao, phoi thoát ra trợt trên mặt

trớc với tốc độ cắt lớn, những phần tử phoi dính vào mặt trớc khichuyển động sẽ cà đi từng phần tử nhỏ của vật liệu dao Dần dầnmặt trớc xuất hiện vết lõm dạng lỡi liềm

3.Mòn vì nhiệt: ở nhiệt độ cao, cấu trúc vật liệu dao ( nhất là nhóm

thép dụng cụ) bị giảm lực liên kết giữa các phần tử cũng đa đếnmòn

4 Mòn vì ôxy hóa: Nhiệt cắt cao làm lớp bề mặt vật liệu dao bị ôxy

hóa trở nên giòn, do đó dễ bị phá hủy do lực ma sát giữa các bề mặttiếp xúc

5 Mòn do khuyếch tán: Khi cắt dao bằng hợp kim cứng ở tốc độ cao,

nhiệt cắt thờng cao  900-10000C ở nhiệt độ này vật liệu dao dễkhuyếch tán sang đối tợng nó

tiếp xúc (phoi và bề mặt gia

lợng mòn dao Song cách thờng

dùng nhất là đo trực tiếp diện

tích và kích thớc vết mòn

Để đơn giản cho việc đo lờng, đồng thời cũng phù hợp với thực

tế là độ mòn mặt sau dao ảnh hởng có tính quyết định đến chất ợng bề mặt gia công nh nhiệt cắt, rung động Ngời ta quy ớc lấy hslàm tiêu chuẩn đánh giá và độ mòn cho phép là [hs]

l-2.5.3 Quy luật mài mòn.

Theo quy ớc vừa nêu trên, khi nói độ mòn của dao là hiểu ngayrằng đó là độ mòn mặt sau hs

Nhiều thí nghiệm đã đợc tiến hành để đo lợng hs, đối vớinhững loại hình gia công khác nhau nh tiện, khoan, phay, tarô vớinhững chế độ cắt khác nhau Mối quan hệ giữa sự lớn lên của độmòn hs và thời gian làm việc của dao, đều có một tính quy luật nhnhau Khi thí nghiệm trên vật liệu đen (thép, gang) bằng dao thépgió hoặc dao hợp kim cứng, mối quan hệ trên đợc đồ thị hóa trênhình 2.15

Từ hình 2.15 thấy đờng mòn chia làm 3 khu vực

+ Đoạn OA, đờng cong dốc cao Đoạn này ứng với lúc ban đầu làmviệc Nguyên nhân vì dao còn mới nên diện tích tiếp xúc giữa bềmặt gia công và mặt sau nhỏ nên mòn nhanh gọi là giai đoạn mònban đầu

+ Đoạn AB giai đoạn mòn ổn định, độ dốc thấp và gần nhtuyến tính Lý do là ở thời kỳ này diện tích mòn đã tăng lên đến mức

Hình 2.15 Đ ờng cong mòn diễn đạt mối quan hệ giữa độ mòn h s và thời gian làm việc t.

nào đó, cho nên cùng một chế độ cắt lực pháp tuyến đơn vị trênmặt sau nhỏ đi, lực ma sát đơn vị cũng nhỏ theo Kết quả mòn tănglên chậm hơn và thời kỳ này kéo dài hơn (t lớn hơn) đến tận điểm

B Đoạn CB’ =T ( T- tuổi bền của dao)

+ Đoạn sau điểm B: độ dốc tăng vọt thể hiện mòn khốc liệt

đến đây phải thôi làm việc vì nếu không thì mặt sau sẽ mòn quámức, mài lại mặt sau sẽ lâu hơn Số lần mài lại dao sẽ giảm đi Kếtquả là tuổi thọ của dao thấp Do đó sử dụng dao hợp lý không đợc kéodài thời gian quá B, hơn nữa chất lợng bề mặt gia công không đảmbảo

Với tốc độ cắt bình thờng thì thời gian mòn ổn định chiếmkhoảng 85-90% tuổi bền của dao Nếu tăng tốc độ cắt thì đoạn AB

sẽ ngắn lại Nếu V vợt quá giới hạn cho phép (ví dụ dao thép gió cắt ở

V lớn hơn 40-50m/ph, không tới làm mát) thì điểm B sẽ lùi tới A Nghĩa

là không có đoạn AB nữa

2.5.4 Tiêu chuẩn đánh giá mài

mòn

Độ mòn của dao mà tại đó dao

không tiếp tục cắt gọt đợc nữa,

phảI mài lại gọi là độ mòn giới hạn

Mỗi loại dao độ mòn đợc quy định

khác nhau Độ mòn đã đợc quy

định gọi là độ mòn tiêu chuẩn

1 Tiêu chuẩn mòn tối u

Dụng cụ đợc coi là bị cùn khi

đoạn mòn tuyến tính (AB) của

i– Số lần mài lại dao từ lúc bắt đầu ding đến khi bỏ hẳn dao

T (phút)-tuổi bền của dao là thời gian giữa hai lần mài lại dao đã cùn.T tuổi thọ của dao là thời gian phục vụ của dao đến lúc loại bỏ