bài tập chế tạo 2 chương 22 b c

BÀI TẬP KỸ THUẬT CHẾ TẠO Chương 22-B-C Tên Bùi Thành Đại Nghĩa Hồ Đức Anh Phan Văn Nhất Phạm Trí Anh Võ Minh Hiển MSSV 21102208 21100061 21102394 21100131 21101172 22.12 Explain why so many different types of cutting-tool materials have been developed over the years Why are they still being developed further? Slove The reasons for the availability of a large variety of cutting-tool materials is best appreciated by reviewing the top eight parameters in the first column in Table 22.2 on p.594 Among various factors, the type of workpiece material machined, the type of operation, and the surface finish and dimensional accuracy required all affect the choice of a cutting-tool material For example, for interrupted cutting operations such as milling, we need toughness and impact strength For operations where much heat is generated due, for example, to high cutting speeds , hot hardness is important If very fine surface finish is desired, then materials such as ceramics and diamond would be highly desirable These materials continue to be investigated further because, as in all other materials, there is much progress to be made for reasons such as to improve properties, extend their applications, develop new tool geometries, and reduce costs The students are encouraged to comment further 22.12 Giải thích lý nhiều loại vật liệu khác cắt-công cụ phát triển năm qua Tại họ tiếp tục phát triển? Trả lời Những lý cho tồn lượng lớn công cụ cắt tốt đánh giá cách xem xét tám thông số cột bảng 22.2 p 594 Trong số yếu tố khác nhau, loại vật liệu phôi gia công, loại hình hoạt động, bề mặt kích thước xác yêu cầu tất ảnh hưởng đến lựa chọn loại vật liệu tiên công cụ Ví dụ, hoạt động cắt gián đoạn phay, cần độ dẻo dai sức mạnh tác động Đối với hoạt động mà nhiều nhiệt tạo do, ví dụ, để tốc độ cắt cao, độ cứng nóng quan trọng Nếu bề mặt mịn mong muốn, sau vật liệu gốm sứ kim cương mong muốn Những vật liệu tiếp tục nghiên cứu thêm có nhiều tiến thực để cải thiện tính chất, mở rộng ứng dụng họ, phát triển dụng cụ mới, giảm chi phí 22.13 Which tool-material operations? Why? properties are suitable for interrupted cutting Solve In interrupted cutting operations, it is desirable to have tools with a high impact strength and toughness From Tables 22.1 and 22.2 on pp 593-594, the tool materials which have the best impact strength are high speed steels, and to a lesser extent, cast alloys and carbides Therefore, one would prefer to use high-speed steels and carbides in interrupted cutting operations In addition, in these operations, the tool is constantly being heated and reheated It is therefore desirable to utilize materials with low coefficients of thermal expansion and high thermal conductivity to minimize thermal stresses in the tool which could lead to tool failure 22.13 Tính chất vật liệu làm dao thích hợp cho việc gián đoạn trình cắt? Tại ? Trả lời Trong việc gián đoạn trình cắt, để có công cụ với chịu va đập cao độ dẻo dai Từ bảng 22.1 22.2 trang 593-594, vật liệu làm dao có khả chịu va đập tốt theo thứ tự giảm dần thép tốc độ cao HSS, hợp kim đúc cacbua Do đó, người ta thích sử dụng thép tốc độ cao cacbua việc gián đoạn trình cắt Ngoài ra, trình này, dao liên tục làm nóng gia nhiệt Do đó, mong muốn sử dụng vật liệu có hệ số giãn nở nhiệt thấp tính dẫn nhiệt cao để giảm thiểu ứng suất nhiệt dao cụ mà dẫn đến việc hư dao 22.14 Describe the reasons for and advantages of coating cutting tools with multiple layers of different materials Solve There are several reasons for applying multiple coatings to a cutting tool, as also described in Section 22.5 on p 600 One of the most obvious is that a given coating material may not bond well directly to the tool surface A sandwiched layer of coating to which both the metal and the desired coating can bond successfully will increase the life of the tool Also, one can combine the benefits from different materials For example, the outermost layer can be a coating which is best from a hardness or low frictional characteristic to minimize tool wear The next layer can have the benefit of being thermally insulating, and a third layer may be of a material which bonds well to the tool Using these multiple layers allows a synergistic result in that the weaknesses of one coating can be compensated for with another layer 22.14 Lý lợi ích việc phủ dao cắt với nhiều lớp vật liệu khác Trả lời Có nhiều lý để áp dụng nhiều lớp phủ lên dao cắt, mô tả mục 22.5 trang 600 Một điều rõ ràng vật liệu phủ không trực tiếp dính chặt vào bề mặt dao Một lớp phủ mà kim loại lớp phủ liên kết tốt làm tăng tuổi thọ dao Ngoài ra, người ta kết hợp lợi ích từ vật liệu khác Ví dụ, lớp lớp phủ mà tốt từ độ cứng đặc tính ma sát thấp để giảm thiểu mài mòn Lớp có lợi ích cách nhiệt, lớp thứ ba loại vật liệu mà có khả kết hợp tốt với dao Sử dụng nhiều lớp cho kết có tương hỗ mà điểm yếu lớp phủ làm tốt với lớp khác 22.15 Make a list of the alloying elements used in highspeed steels Explain what their functions are and why they are so effective in cutting tools Solve Typical alloying elements for high-speed steel are chromium, vanadium, tungsten, and cobalt These elements impact higher strength and higher hardness at elevated temperatures See Section 5.5.1 on p 136 for further details on the effects of various alloying elements in steels 22.15 Làm danh sách thành phần kim loại sử dụng thép tốc độ cao Giải thích chức chúng chúng hiệu dao cắt Trả lời Nguyên tố hợp kim điển hình cho thép tốc độ cao chromium, vanadium, vonfram coban Những yếu tố truyền lực tốt độ cứng cao nhiệt độ cao Xem Phần 5.5.1 trang 136 để biết thêm chi tiết ảnh hưởng nguyên tố hợp kim khác thép 22.16 As stated in Section 22.1, tool materials can have conflicting properties when used for machining operations Describe your observations regarding this matter Solve One well-known example of conflicting properties is the competition between hardness and ductility Hardness is desirable for good wear resistance (see Section 33.5 on p 961), and for this reason it is advisable to perform hardening processes such as proper heat treating to high-speed steels One of the consequences of hardening operations is that the ductility of the tool material may be compromised If the machining operation is one of interrupted cutting (as in milling), or if chatter occurs, it is better to have good ductility and toughness to prevent premature tool fracture The students are encouraged to comment further 22.16 Như hình phần 22.1, Vật liệu làm có tính chất trái ngược gia công Mô tả quan sát bạn vấn đề Trả lời Sự mâu thuẩn tận dụng đặc tính dụng cụ cắt độ cứng độ dẻo Độ cứng mong muốn cho kháng mài mòn tốt; nhiệt thích hợp với thép tốc độ cao Độ dẻo để ngăn ngừa gãy nhiệt thích hợp với thép tốc độ thấp dụng cụ có đặc tính dẽo cao 22.17 Explain the economic impact of the trend shown in Fig 22.6 Solve The obvious economic impact can be deduced when also considering the axiom “time is money.” As the cutting time decreases, the production cost decreases This improvement has had a major impact on the economics of machining operations in conjunction with continued improvements in the design and construction of modern machine tools and their computer controls 22.17 Hãy giải thích tác dộng kinh tế lên xu hướng biểu diễn hình 22.6 Trả lời Tác động kinh tế rõ ràng suy luận cho thời gian tiền bạc Vì thời gian gia công giảm, giá thành sản phẩm giảm Chính cải thiện có tác động chủ yếu lên yếu tố kinh tế trình gia công phối hợp với cải thiện liên tục trình thiết kế xây dựng dụng cụ đại hệ thống máy tính điều khiển chúng 22.18 Why does temperature have such an important effect on tool life? Solve Temperature has a large effect on the life of a cutting tool for several reasons First, all materials become weaker and less hard as they become hotter; therefore, higher temperatures will weaken and soften an otherwise ideal material Second, chemical reactivity typically increases with increasing temperature, as does diffusion between the workpiece and the cutting tool Third, the effectiveness of cutting fluids is compromised at excessive temperatures, meaning there is higher friction to overcome, and therefore more tool wear is expected Finally, in interrupted cutting, there can be excessive thermal shock if the temperatures are high 22.18 Tại nhiệt độ lại có ảnh hưởng quan trọng lên tuổi thọ dụng cụ Trả lời Nhiệt độ có ảnh hưởng lớn lên tuổi thọ dụng cụ cắt nhiều lý do.Thứ nhất, tất vật liệu giảm cứng bền tăng nhiệt độ.Thứ hai, độ phản ứng hóa học thường tăng ta tăng nhiệt độ, gây khuếch tán phôi dao cắt.Thứ ba, tính hiệu cắt có giải nhiệt giảm nhiệt độ cao, nghĩa có ma sát lớn phải vượt qua Cuối cùng, cắt không liên tục, có sốc nhiệt mức xảy nhiệt độ cao 22.19 Ceramic and cermet cutting tools have certain advantages over carbide tools.Why, then, are they not completely replacing carbide tools? Solve Ceramics are preferable to carbides in that they have a lower tendency to adhere to metals being cut, and have a very high abrasion resistance and hot hardness However, ceramics are generally brittle, and it is not unusual for them to fail prematurely Carbides are much tougher than ceramics, and are therefore much more likely to perform as expected even when conditions such as chatter occurs Also, it should be noted that ceramic tools have limits to their geometry; sharp noses are likely to be chipped and high rake angle tools will have suspect strength if made from ceramics Carbide tools are preferable for these geometries when needed 22.19 Các dụng cụ cắt từ ceramic cermet có ưu điểm định so với dung cụ cắt carbide.Tai chúng thay thể hoàn toàn dụng cụ cắt carbide Trả lời Ceramics sử dụng nhiều carbides khuynh hướng bị dính vào phôi cắt có tính chống mài mòn cao , độ cứng nhiệt cao Tuy nhiên, ceramics thường giòn sử dụng cách hấp tấp Carbides có độ chịu va đập cao hơn, chúng thường sử dụng gặp trường hợp có rung động xảy ra.Do đó, dao cắt làm ceramic có giới hạn kích thước, mũi nhọn bị sứt mẻ, góc vào dao lớn có lực mạnh làm từ ceramics Dụng cụ làm carbide thường có nhiều kích thước hình học 22.20 Can cutting fluids have any adverse effects in machining? If so, what are they? Solve Cutting fluids can have adverse effects on the freshly machined surfaces, as well as various components of the machine tool and the lubricants used on the machines themselves, such as altering their viscosity and lubricating capabilities If a cutting fluid is very effective as a coolant, it could lead to thermal shock in interrupted cutting operations Cutting fluids have to be replaced periodically because they degrade, adversely affecting their performance This degradation can be due to intense shear in the cutting zone, contamination by other materials, or from bacteria attacking the oil (or, more commonly, the emulsifier) If the cutting is no longer effective because of this degradation, workpiece quality will be compromised 22.20 Cắt có giải nhiệt có ảnh hưởng xấu trình gia công Nếu có, chúng ? Trả lời Gia công có giải nhiệt có tác dụng xấu bề mặt gia công, nhiều phận máy công cụ , dầu bị thay đổi độ nhớt độ bôi trơn.Nếu cắt có giải nhiệt hiệu với chất làm mát , dẫn tới bị sốc nhiệt trình cắt gián đoạn.Cắt có giải nhiệt thay định kỳ chất làm mát bị biến tính.Sự biến tính lực cắt lớn vùng cắt, ô nhiễm vật liệu từ vi khuẩn làm hư dầu Nếu trình cắt không hiệu biến tính này, chất lượng phôi làm việc giảm xuống 22.21 Describe the trends you observe in Table 22.2 Slove Table 22.2 on p 594 lists the cutting-tool materials in the approximate order of their development (from left to right) In terms of mechanical properties of the tool materials, the trend is towards development of harder materials with improved wear resistance The tradeoff, however, can be a reduction in toughness, impact strength, and chipping resistance The benefits of the trend is that cutting can take place faster, with greater depths of cut (except for diamond tools) and with better surface finish Other limitations are the decreasing thermal shock resistance and increasing costs of the tool materials towards the right of the table 22.21 Mô tả xu hướng mà bạn quan sát Bảng 22.2 Trả lời Bảng 22.2 p 594 danh sách vật liệu công cụ cắt theo thứ tự phát triển gần (từ trái sang phải) Xét tính chất học vật liệu công cụ, xu hướng hướng tới phát triển vật liệu cứng với cải thiện chịu đựng bền Sự cân bằng, nhiên, giảm độ bền, sức mạnh tác động, chịu đựng phoi Những lợi ích xu hướng cắt diễn nhanh hơn, với độ sâu cắt lớn (ngoại trừ công cụ kim cương) với bề mặt tốt Những hạn chế khác giảm khả chống sốc nhiệt làm tăng chi phí vật liệu công cụ phía bên phải bảng 22.22/ Why are chemical stability and inertness important in cutting tools? Slove Chemical stability and inertness are important for cutting tools in order to maintain low friction and wear One of the causes of friction is the shear stress required to break the microwelds in the interfaces between tool and workpiece materials (see Fig 33.5 on p.958) If the tool material is inert, the microwelds are less likely to occur, and friction and wear will thus be reduced It is also important that the workpiece and the cutting tool not bond chemically; this can lead to diffusion and adhesive wear 22.22 / Tại ổn định hóa học tính trơ quan trọng công cụ cắt? Trả lời Ổn định hóa học tính trơ quan trọng công cụ cắt để trì ma sát thấp ăn mòn Một nguyên nhân gây ma sát ứng suất cắt để phá microwelds bề mặt chung công cụ vật liệu phôi (xem Hình 33.5 p 958) Nếu vật liệu dụng cụ trơ, microwelds có khả xảy ra, ma sát mài mòn giảm Nó quan trọng phôi dụng cụ cắt không dính chất hóa học; điều dẫn đến việc khuếch tán tham gia ăn mòn 22.23/Titanium-nitride coatings on tools reduce the coefficient of friction at the tool– chip interface What is the significance of this property? Solve The tool-chip interface is the major source of friction in cutting, hence a major source of energy dissipation Also, reducing friction will increase the shear angle and produce thinner chips and requiring less shear energy (see p 561) These reductions made reduce the cutting forces and hence the total energy required to perform the cutting operation Reducing friction also reduces the amount of heat generated, which results in lower temperatures, with beneficial effects such as extending tool life and maintaining dimensional accuracy (See also Problem 21.19.) 22.23/ Phủ Titanium-nitride công cụ làm giảm hệ số ma sát bề mặt chung công cụ phoi Tầm quan trọng đặc tính gì? Trả lời Bề mặt chung công cụ-phoi lý ma sát việc hao mòn, lý tiêu hao lượng Ngoài ra, làm giảm ma sát tăng góc cắt tạo phoi mỏng đòi hỏi lượng cắt (xem tr 561) Các mức hao mòn làm giảm lực cắt yêu cầu tổng lượng để thực hoạt động cắt, giảm ma sát làm giảm lượng nhiệt sinh ra, mà kết nhiệt độ thấp hơn, với tác dụng có lợi kéo dài tuổi thọ công cụ trì độ xác chiều (Xem them vấn đề 21.19.) 22.24 Describe the necessary conditions for optimal utilization of the capabilities of diamond and cubic-boronnitride cutting tools Solve Because diamond and CBN are brittle, impact due to factors such as cutting-force fluctuations and poor quality of the machine tools used must be minimized Thus, interrupted cutting ( such as milling and turning splines) should be avoided Machine tools should have sufficient stiffness to avoid chatter and vibrations ( see Chapter 25) Tool geometry and setting is also important to minimize stresses and possible chipping The workpiece material must be suitable for diamond or CBN; for example, carbon is soluble in iron and steels at elevated temperatures as seen in cutting, and diamond would not be suitable for these materials 22.24 Trình bày điều kiện cần thiết để tận dụng tối ưu khả dao cắt làm kim cương CBN Trả lời Vì kim cương CBN dễ vỡ, chịu tác động mạnh yếu tố thay đổi lực cắt thành phần máy chất lượng, yếu tố cần giảm tối đa Vì vậy, cắt không liên tục ( tiện phay rãnh) cần phải tránh Các chi tiết máy phải đủ bền để tránh rung lắc chấn động mạnh (xem chương 25) Hình dạng dao cách gá dao quan trọng để giảm áp lực khả gãy phoi Vật liệu phôi phải thích hợp với kim cương CBN; ví dụ, cacbon bị hòa tan vào sắt thép nhiệt độ tăng lên cắt, kim cương không thích hợp với loại vật liệu 22.25 Nagative rake angles generally are preferred for ceramic, diamond, and cubicboronnitride tools Why? Solve Although hard and strong in compression, these materials are brittle and relatively weak in tension.Consequently, negative rake angles ( which indicate larger included angle of the tool tip; see, for example, Fig 21.3 on p.558) are preferred mainly because of the lower tendency to cause tensile stresses and chipping of the tools 22.25 Góc sau âm thường thích hợp với dao làm sứ, kim cương CBN Tại sao? Trả lời Mặc dù cứng bị ép loại vật liệu dễ vỡ tương đối yếu bị kéo Do đó, góc sau âm ( góc rộng góc cắt) thích hợp góc cắt hẹp gây áp lực kéo làm gãy dao 22.26 Do you think that there is a relationship between the cost of a cutting tool and its hot hardess? Explain Solve Generally, as hot hardness increases, the cost of the tool material increases For example, ceramics have high hot hardness and are generally made of inexpensive raw materials However, their production into effective and reliable tool materials involves major steps (see Section 18.2 on p.466) and, hence, expences ( also known as value added; see bottom of p.2) Likewise, carbides utilize expensive raw materials as well as involving a number of processing steps Diamond and cubic boron nitride are expensive as well 22.26 Bạn có nghĩ có quan hệ giá dao cắt độ cứng dao nhiệt độ cao không? Giải thích Trả lời Nhìn chung, độ cứng dao nhiệt độ cao tăng, giá vật liệu dao tăng Ví dụ, sứ có độ cứng cao nhiệt độ cao thường làm vật liệu thô rẻ Tuy nhiên, trình sản xuất vật liệu dao họ hiệu tin cậy thông qua nhiều bước, có nhiều phí tổn (cũng giá trị tăng thêm) Hơn nữa, carbide sử dụng vật liệu thô đắt qua nhiều bước sản xuất Kim cương CBN đắt 22.27 Make a survey of the technical literature, and give some typical values of cutting speeds for high-speed steel tools and for a variety of workpiece materials Solve By the student Good sources for such a literature search are periodicals, trade magazines, and cutting-tool vendors whose product specifications will include recommended cutting speeds and various other useful data See also Table 23.4 starting on p 622 22.27 Thực khảo sát tài liệu kỹ thuật, đưa số giá trị đặc trưng tốc độ cắt cho công cụ thép tốc độ cao cho loạt vật liệu phôi Trả lời nhà cung cấp công cụ cắt-có thông số kỹ thuật sản phẩm bao gồm đề nghị cắt giảm tốc độ nhiều liệu hữu ích khác Xem thêm Bảng 23.4 bắt đầu vào p 622 22.28 In Table 22.1, the last two properties listed can be important to the life of a cutting tool Why? Solve Cutting-To ol Materials and Cutting Fluids 226 The last two properties in Table 22.1 on p 593 are thermal conductivity and coefficient of thermal expansion These properties are important in thermal cracking or shock of the tool material due to internal thermal stresses developed when subjected to thermal cycling, as in interrupted cutting operations (See Section 3.6 on p 93 for details.) 22.28 Bảng 22.1, hai thuộc tính liệt kê cuối quan trọng tuổi thọ công cụ cắt Tại sao? Trả lời Để cắt-ol liệu cắt Fluids 226 Hai thuộc tính cuối bảng 22.1 p 593 độ dẫn nhiệt hệ số giãn nở nhiệt Các tính chất quan trọng cracking nhiệt sốc công cụ vật liệu ứng suất nhiệt nội phát triển chịu nhiệt thay đổi tuần hoàn, bị gián đoạn hoạt động cắt (Xem phần 3.6 p 93 để biết chi tiết.) 22.29 It has been stated that titanium-nitride coatings allow cutting speeds and feeds to be higher than those for uncoated tools Survey the technical literature and prepare a table showing the percentage increase of speeds and feeds that would be made possible by coating the tools Solve Good sources for such a literature search are periodicals, trade magazines, and cutting-tool vendors whose product specifications will include data on speeds and feeds See also Table 23.4 on pp 622-624 22,29 Nó nói lớp phủ titan-nitride cho phép vận tốc cắt lượng ăn cao so với công cụ không tráng Khảo sát tài liệu kỹ thuật chuẩn bị bảng gia tăng tỷ lệ phần trăm tốc độ nguồn cấp liệu thực công cụ phủ Trả lời Các nhà cung cấp công cụ cắt-có sản phẩm thông số kỹ thuật bao gồm liệu tốc độ nguồn cấp Xem thêm Bảng 23.4 pp 622-624 22.30 Note in Fig 22.1 that all tool materials especially carbides have a wide range of hardnesses for a particular temperature Describe each of the factors that are responsible for this wide range Solve: By the student There are many reasons for the range of hardnesses, including: • All of the materials can have variations in their microstructure, and this can significantly affect the hardness For example, compare the following two micrographs of tungsten carbide, showing a fine-grained (left) and coarse-grained (right) tungsten carbide (Source: Trent, E.M., and Wright, P.K., Metal Cutting 4th ed., Butterworth Heinemann, 2000, pp 178-185) • There can be a wide range in the concentration of the carbide compared to the cobalt binder in carbide tools • For materials such as carbon tool steels, the carbon content can be different, as can the level of case hardening of the tool • ‘High speed steels’ and ‘ceramics’ are generic terms with a large range of chemistries • Cutting tool materials are available in a wide variety of sizes and geometries, and the hardness will vary accordingly For example, a large rake angle tool is more susceptible to chipping (see Fig 22.4 on p 598), so such tools may be hardened to a lower extent in order to preserve some toughness in the material 22.30 Lưu ý hình 22.1 tất vật liệu công cụ đặc biệt cacbon có loạt độ cứng tùy vào nhiệt độ Mô tả nhân tố chịu trách nhiệm cho đa dạng này: Trả lời Có nhiều lý cho phạm vi độ cứng, bao gồm: • Tất vật liệu có biến thể vi cấu trúc chúng, điều ảnh hưởng đáng kể đến độ cứng Ví dụ, so sánh hai ảnh hiển vi sau tungsten cacbon, cho thấy hạt tungsten cacbon mịn (trái) hạt thô (bên phải) (Nguồn: Trent, EM, Wright, PK, cắt kim loại ed 4, Butterworth Heinemann, 2000, trang 178185.) • Có thể có phạm vi rộng nồng độ cacbon so với chất kết dính coban công cụ cacbon • Đối với vật liệu thép carbon công cụ, hàm lượng carbon khác nhau, thể cấp tăng bền bề mặt công cụ • 'Thép gió "và "gốm" thuật ngữ chung chung với phạm vi rộng lớn chất hóa học • Vật liệu dụng cụ cắt có sẵn loạt kích cỡ hình học, độ cứng thay đổi cho phù hợp Ví dụ, công cụ góc cào lớn dễ bị sứt mẻ (xem Hình 22.4 trang 598), công cụ bị cứng lại mức độ thấp để bảo tồn số độ dẻo dai vật liệu 22.31 Referring to Table 22.1, state which tool materials would be suitable for interrupted cutting operations Explain Solve: By the student Interrupted cutting operations basically require cutting-tool materials that have high impact strength (toughness) as well as thermal-shock resistance Note in Table 22.1 on p 593 that high-speed steels are by far the toughest; however, their resistance to high temperatures is rather low and have limited tool life in such operations Consequently, although not as tough, carbides, cermets, and polycrystalline cubic boron nitride and diamond are used widely in interrupted cutting various workpiece materials, as shown in Table 24.2 on p 670 These tool materials are continuously being developed for increasing toughness and resistance to edge chipping 22.31 Nhắc đến Bảng 22.1, cho vật liệu công cụ thích hợp cho hoạt động cắt gián đoạn Giải thích Trả lời Hoạt động cắt gián đoạn yêu cầu vật liệu cắt có độ bền va đập cao (toughness) khả chịu sốc nhiệt Lưu ý Bảng 22.1 trang 593 thép gió cứng nhất; Tuy nhiên, khả chống lại nhiệt độ cao thấp giới hạn tuổi thọ dao trình gia công Do đó, không cứng vậy, cacbon, gốm kim loại, đa tinh thể khối boron nitride kim cương lại sử dụng rộng rãi việc cắt gián đoạn vật liệu phôi khác nhau, trình bày Bảng 24.2 trang 670 Những vật liệu dao tiếp tục phát triển để tăng độ cứng khả chống sức mẻ 22.32 Which of the properties listed in Table 22.1 is, in your opinion, the least important in cutting tools? Explain Solve: By the student It would appear that modulus of elasticity and density are not particularly important in cutting However, as a very low order effect, elastic modulus may have some influence in very high precision machining operations because of the deflections involved As for density, although the cutting tool itself has a rather small mass compared to other components, in high-speed operations where tool reversals may be involved, inertia effects can be important 22.32 Trong thuộc tính liệt kê Bảng 22.1, theo ý kiến bạn, quan trọng công cụ cắt gì? Giải thích? Trả lời Nó xuất mô đun đàn hồi mật độ đặc biệt quan trọng việc cắt Tuy nhiên, ảnh hưởng hiệu lệnh, mô đun đàn hồi có số ảnh hưởng hoạt động gia công đòi hỏi độ xác cao độ lệch có liên quan Đối với mật độ, công cụ cắt có khối lượng nhỏ so với thành phần khác, hoạt động tốc độ cao, nơi nửa chu kì công cụ có liên quan, hiệu ứng quán tính quan trọng 22.33 If a drill bit is intended only for woodworking applications, what material is it most likely to be made from? (Hint: Temperatures rarely rise to 400oC in woodworking.) Explain Solve Because of economic considerations, woodworking tools are typically made of carbon steels,with some degree of hardening by heat treatment Note from Fig 22.1 on p 592 that carbon steels maintain a reasonably high hardness for temperatures less than 400◦F For drilling metals, however, the temperatures are high enough to soften the carbon steel (unless drilling at very low rotational speeds), thus quickly dulling the drill bit 22.33 Nếu dùng để khoan gỗ, mũi khoan cần làm vật liệu gì?(gợi ý: Nhiệt độ tăng đến 400oC khoan gỗ) Giải thích Trả lời Cân nhắc đến vấn đề kinh tế, ta thấy dụng cụ chế biến gỗ thường làm thép carbon; với mức độ cứng bị xử lý nhiệt Lưu ý từ hình 22.1 trang 592, thép carbon trì độ cứng tương đối cao nhiệt độ 400oC Đối với khoan kim loại nhiệt độ sin lớn đủ để lam mềm thép carbon( trừ khoan tốc độ chậm),vì nhanh chóng làm mòn mũi khoan 22.34 What are the consequences of a coating on a tool having a different coefficient of thermal expansion than the substrate material? Solve Consider the situation where a cutting tool and the coating are stress-free at room temperature when the tool is inserted Then consider the situation when the tool is used in cutting and the temperatures are very high A mismatch in thermal expansion coefficients will cause high thermal strains at the temperatures developed during machining This can result in a separation (delamination) of the coating from the substrate 22.34 Hậu lớp phủ dụng cụ có hệ sộ giãn nở nhiệt khác với vật liệu gì? Trả lời Xem xét tình mà dụng cụ cắt lớp phủ không chịu lực nhiệt độ phòng công cụ chèn vào Sau xem xét tình dụng cụ cắt làm việc nhiệt độ cao Sự cân đối hệ số giãn nở nhiệt gây dòng nhiệt cao nhiệt độ tăng lên trình làm việc Điều dẫn đến việc lớp phủ tách khỏi vật liệu 22.35 Discuss the relative advantages and limitations of near-dry machining Consider all relevant technical and economic aspects Solve Refer to Section 22.12.1 on p 611 The advantages are mostly environmental as there is no cutting fluid which would add to the manufacturing cost, or to dispose of or treat before disposal This has other implications in that the workpiece doesn’t have to be cleaned, so no additional cleaning fluids, such as solvents, have to be used Also, lubricants are expensive and difficult to control However, cutting-fluid residue provides a protective oil film on the machined part from the environment, especially with freshly machined metals that begin to rapidly oxidize 22.35 Thảo luận lợi hạn chế gia công gần khô Xem xét tất khía cạnh kỹ thuật kinh tế có liên quan Trả lời Tham khảo mục 22.12.1 trang 611 Lợi thể chủ yếu liên quan tới môi trường chất lỏng cắt mà thêm vào chi phí sản xuât, phải xử lý trước thải Điều có nghĩa phôi làm sạch, không cần phải thêm chất tẩy rửa, dung môi Ngoài chất bôi trơn đắt khó kiểm soát Tuy nhiên, chất lỏng cung cấp màng dầu bảo vệ chi tiết gia công khỏi môi trường, đặc biệt với chi tiết kim loại gia công bị oxy hóa nhanh chóng 22.36 Review the contents of Table 22.1 Plot several curves to show relationships, if any, among parameters such as hardness, transverse rupture strength, and impact strength Comment on your observations Solve There are many variables that can be selected for study; some will give no apparent relationship but others will give some correlation For example, below is a plot of hardness compared to compressive strength and elastic modulus Note that the hardness of cubic boron nitride and diamond have been extrapolated from Fig 2.15 on p 73 and are only estimates for illustrative purposes It should be noted that the plot is restricted to the materials in Table 22.1 In general, there is no trend between hardness and elastic modulus, but Table 22.1 has a small selection of materials suitable for cutting tools 22.36 Xét nội dung Bảng 22.1 Các đường cong thể mối quan hệ thông số độ cứng, giới hạn bền kéo ngang, độ bền chống va đập Trình bày bạn quan sát đươc Trả lời Có nhiều yếu tố lựa chọn để nghiên cứu, số không cho biết mối quan hệ rõ ràng với yếu tố khác cho ta biết số tương quan Ví dụ, bảng thể mối quan hệ độ cứng so với cường độ chịu nén mô đun đàn hồi Lưu ý độ cứng khối boron nitride kim cương ngoại suy từ hình 2.15 p 73 ước tính cho mục đích minh họa Cần lưu ý biểu đồ giới hạn tài liệu Bảng 22.1 Nói chung, mối liên hệ độ cứng mô đun đàn hồi, Bảng 22.1 cung cấp thong tin để lựa chọn vật liệu phù hợp cho công cụ cắt 22.37 Obtain data on the thermal properties of various commonly used cutting fluids Identify those which are basically effective coolants (such as water-based fluids) and those which are basically effective lubricants (such as oils) Solve Most cutting fluids are emulsions (water-based fluids), but they may be provided as a base oil, and the supplier will report data for the base oil only The actual emulsion produced from this base oil will have higher specific heat and superior thermal properties Properties such as thermal conductivity and specific heat can be linearly interpolated from the water concentration according to rules of mixtures This is a challenging problem because thermal properties are usually not readily available The most common practice for applying the lubricant is flooding (see p 609), so that most heat is removed by convection Predicting convection coefficients using wellcharacterized fluids is extremely difficult 22.37 Các liệu nhận tính chất nhiệt chất lỏng thường sử dụng trình cắt Xác định chất chất làm mát hiệu (như chất lỏng dựa nước) chất chất bôi trơn hiệu (như dầu) Trả lời Hầu hết chất lỏng cắt nhũ tương (chất lỏng dựa nước), họ cung cấp dầu nền, nhà cung cấp báo cáo số liệu cho sở dầu Các nhũ tương thực tế sản xuất từ dầu gốc có nhiệt dung riêng cao tính chất nhiệt vượt trội Các đặc tính độ dẫn nhiệt nhiệt dung riêng nội suy tuyến tính từ nồng độ nước theo quy định hỗn hợp Đây vấn đề khó khăn tính chất nhiệt thường sẵn Những thực tế phổ biến cho việc áp dụng chất bôi trơn toàn (xem tr 609), hầu hết nhiệt lấy đối lưu Dự đoán hệ số đối lưu sử dụng chất lỏng đặc trưng vô khó khăn 22.38 The first column in Table 22.2 shows ten properties that are important to cutting tools For each of the tool materials listed in the table, add numerical data for each of these properties Describe your observations, including any data that overlap Solve There are many acceptable answers since all of the tool materials in the table have a wide range of values Also, some of the measures are qualitative, such as chipping resistance and thermal-shock resistance Cutting speeds depend on the workpiece material and its condition, as well as the quality of surface desired However, examples of acceptable answers are: 22.38 Cột Bảng 22.2 cho thấy mười đặc tính quan trọng công cụ cắt Đối với vật liệu công cụ liệt kê bảng, thêm liệu số cho đặc tính Trình bày bạn quan sát được, bao gồm liệu trùng Trả lời Có nhiều câu trả lời chấp nhận tất nguyên vật liệu công cụ bảng có loạt giá trị Ngoài ra, số biện pháp chất lượng, chẳng hạn sứt mẻ kháng nhiệt sốc kháng Tốc độ cắt phụ thuộc vào nguyên liệu làm phôi điều kiện làm việc, chất lượng bề mặt mong muốn Tuy nhiên, ví dụ câu trả lời chấp nhận [...]... 23< /b> .4 starting on p 622 /b> 22 /b> .27< /b> Th c hiện một cu c khảo sát c a c c tài liệu kỹ thuật, và đưa ra một số giá trị đ c trưng c a t c độ c t cho c c công c thép t c độ cao và cho một loạt c c vật liệu phôi Trả lời c c nhà cung c p c ng c c t -c thông số kỹ thuật sản phẩm sẽ bao gồm c c đề nghị c t giảm t c độ và nhiều dữ liệu hữu ích kh c Xem thêm B ng 23< /b> .4 b t đầu vào p 622 /b> 22 /b> .28< /b> In Table 22 /b> .1, the last two... Heinemann, 20< /b> 00, trang 178185.) • C thể c một phạm vi rộng trong nồng độ c a c c cacbon so với c c chất kết dính coban trong c c công c cacbon • Đối với c c vật liệu như thép carbon c ng c , hàm lượng carbon c thể kh c nhau, như thể c c cấp c a sự tăng b n b mặt c a c ng c • 'Thép gió "và "gốm" là những thuật ngữ chung chung với một phạm vi rộng lớn c a c c chất hóa h c • Vật liệu dụng c c t c sẵn... trăm c a t c độ và nguồn c p dữ liệu đó sẽ đư c th c hiện b i c c công c phủ Trả lời C c nhà cung c p c ng c c t -c sản phẩm thông số kỹ thuật sẽ bao gồm dữ liệu về t c độ và nguồn c p Xem thêm B ng 23< /b> .4 trên pp 622 /b> - 624< /b> 22 /b> .30 Note in Fig 22 /b> .1 that all tool materials especially carbides have a wide range of hardnesses for a particular temperature Describe each of the factors that are responsible for... (See Section 3.6 on p 93 for details.) 22 /b> .28< /b> B ng 22 /b> .1, hai thu c tính đư c liệt kê cuối c ng c thể là quan trọng đối với tuổi thọ c a một c ng c c t Tại sao? Trả lời Để c t-ol liệu và c t Fluids 22 /b> 6 Hai thu c tính cuối c ng trong b ng 22 /b> .1 trên p 593 là độ dẫn nhiệt và hệ số giãn nở nhiệt C c tính chất này rất quan trọng trong cracking nhiệt ho c s c của c ng c vật liệu do ứng suất nhiệt nội b phát... quality of surface desired However, examples of acceptable answers are: 22 /b> .38 C t đầu tiên trong B ng 22 /b> .2 < /b> cho thấy mười đ c tính quan trọng đối với c c công c c t Đối với mỗi vật liệu c ng c đư c liệt kê trong b ng, thêm dữ liệu số cho từng đ c tính c a nó Trình b y những gì b n quan sát đư c, bao gồm b t kỳ dữ liệu c thể trùng nhau Trả lời C rất nhiều c u trả lời chấp nhận đư c vì tất c c c nguyên... nhưng B ng 22 /b> .1 c thể cung c p thong tin để lựa chọn vật liệu phù hợp cho c c công c c t 22 /b> .37 Obtain data on the thermal properties of various commonly used cutting fluids Identify those which are basically effective coolants (such as water-based fluids) and those which are basically effective lubricants (such as oils) Solve Most cutting fluids are emulsions (water-based fluids), but they may be provided... modulus, but Table 22 /b> .1 has a small selection of materials suitable for cutting tools 22 /b> .36 Xét nội dung c a B ng 22 /b> .1 C c đường cong thể hiện mối quan hệ giữa c c thông số như độ c ng, giới hạn b n kéo ngang, và độ b n chống va đập Trình b y về những gì b n quan sát đư c Trả lời C rất nhiều yếu tố c thể đư c lựa chọn để nghiên c u, một số sẽ không cho biết mối quan hệ rõ ràng nhưng c ng với c c yếu... là đ c biệt quan trọng trong vi c cắt Tuy nhiên, như một ảnh hưởng hiệu lệnh, mô đun đàn hồi c thể c một số ảnh hưởng trong hoạt động gia c ng đòi hỏi độ chính x c cao vì c c độ lệch trên c liên quan Đối với mật độ, m c dù c c công c c t chính nó c một khối lượng khá nhỏ so với c c thành phần kh c, trong c c hoạt động t c độ cao, nơi nửa chu kì c ng c c liên quan, c c hiệu ứng quán tính c thể... interrupted cutting various workpiece materials, as shown in Table 24< /b> .2 < /b> on p 670 These tool materials are continuously being developed for increasing toughness and resistance to edge chipping 22 /b> .31 Nh c đến B ng 22 /b> .1, cho rằng vật liệu c ng c sẽ thích hợp cho c c hoạt động c t gián đoạn Giải thích Trả lời Hoạt động c t gián đoạn về c b n yêu c u vật liệu c t c độ b n va đập cao (toughness) c ng như... available The most common practice for applying the lubricant is flooding (see p 609), so that most heat is removed by convection Predicting convection coefficients using wellcharacterized fluids is extremely difficult 22 /b> .37 C c dữ liệu nhận đư c về tính chất nhiệt c a chất lỏng thường đư c sử dụng trong quá trình c t X c định những chất về c b n là chất làm mát hiệu quả (như chất lỏng dựa trên nư c) ... thêm Bảng 23 .4 bắt đầu vào p 622 22 .28 In Table 22 .1, the last two properties listed can be important to the life of a cutting tool Why? Solve Cutting-To ol Materials and Cutting Fluids 22 6 The... increasing costs of the tool materials towards the right of the table 22 .21 Mô tả xu hướng mà bạn quan sát Bảng 22 .2 Trả lời Bảng 22 .2 p 594 danh sách vật liệu công cụ cắt theo thứ tự phát triển gần... không hiệu biến tính này, chất lượng phôi làm việc giảm xuống 22 .21 Describe the trends you observe in Table 22 .2 Slove Table 22 .2 on p 594 lists the cutting-tool materials in the approximate