Bài Giảng Cắt Kim Loại

TRNG I HC KINH T K THUT CễNG NGHIP BI GING Cắt kim loại GING VIấN : NGUYN ICH THễNG KHOA C KH Chương khoan doa kim loại Mục đích: Trong ngành Cơ khí loại lỗ hình trụ dùng phổ biến, tuỳ theo công dụng lỗ có độ xác độ nhẵn khác Chúng tạo nên phương pháp gia công khoan, khoét, doa, mài, chuốt Trên sở trình cắt, trình tạo phoi chương ta nghiên cứu dụng cụ khoan doa lỗ Yêu cầu: Nắm đặc điểm trình cắt gia công lỗ, kết cấu mũi khoan xoắn, mũi doa trụ chế độ cắt chúng SLIDE 6.1 Khoan 6.1.1 Đặc điểm trình cắt khoan: - Khoan gia công lỗ thông không thông với đường kính từ 0,25 đến 80 mm lỗ nhỏ - Dụng cụ thông dụng mũi khoan xoắn(mũi khoan ruột gà) Ngoài tuỳ theo mục đích sử dụng ta có mũi khoan tâm, mũi khoan dẹt, mũi khoan lỗ sâu - Chuyển động cắt chuyển động quay tròn mũi khoan, chuyển động chạy dao chuyển động tịnh tiến - Qúa trình tạo phoi khoan giống tiện: vật liệu dẻo có phoi dây, phoi xếp, vật liệu dòn có phoi vụn - mũi khoan xoắn từ vào tâm góc trước giảm, tốc độ cắt giảm, không gian thoát phoi nửa kín, dung dịch trơn nguội vào vùng cắt khó khăn nhiệt cắt lớn, tốc độ khoan khó nâng cao Khó mài hai lưỡi cắt đối xứng hoàn toàn nên khoan thường có tượng loe rộng lỗ Lưỡi cắt ngang có tốc độ cắt nhỏ, lại có góc trước âm nên gây lực hướng trục lớn, làm lưỡi cắt mòn nhanh - Tóm lại khoan có độ xác độ nhẵn bề mặt thấp, nên phương pháp gia công thô 6.1.2.Đặc điểm mũi khoan xoắn: a, Kết cấu chung: Mũi khoan xoắn chia làm ba phận: - Phần cán l : phận lắp vào trục máy khoan để truyền mô- men xoắn truyền chuyển động cắt Mũi khoan có đướng kính phần cắt nhỏ 10 mm làm cán hình trụ, lớn 20 mm làm cán hình côn tiêu chuẩn.Trong khoảng ( 10 ữ 20 ) mm chế tạo cán côn trụ Hinh 6.3 Kết cấu chung mũi khoan xoắn - Phần cổ dao l2: Là phần nối tiếp cán dao phần làm việc, có tác dụng thoát đá mài mài phần chuôi phần làm việc dùng để ghi ký hiệu mũi khoan - Phần làm việc l3 : Gồm phần trụ định hướng phần cắt: + Phần trụ định hướng: có tác dụng định hướng mũi khoan làm việc Nó phần dự trữ mài lại Thực đường kính phần định hướng giảm dần từ phần cắt phía chuôi khoảng(0,04- 0,08) mm/100 mm chiều dài Trên phần định hướng có hai rãnh xoắn để thoát phoi với góc xoắn từ 180 ữ 300 Dọc theo hai rãnh xoắn ứng với đư ờng kính có hai dải cạnh viền có chiều rộng f Chính cạnh viền có tác dụng định hướng mũi khoan làm việc Mặt khác có tác dụng giảm ma sát mặt trụ mũi khoan lỗ gia công Phần kim loại hai rãnh lõi mũi khoan ,có đường kính tăng dần phía chuôi để tăng bền cho mũi khoan Lượng tăng từ (1,1 ữ 1,8) mm/100 mm chiều dài + Phần cắt: phần làm việc chủ yếu mũi khoan Mũi khoan gồm có lưỡi cắt : hai lưỡi cắt 1-2 3-4, hai lưỡi cắt phụ 2-5 4-6 lưỡi cắt ngang 1-3 Lưỡi cắt phụ đường xoắn chạy dọc cạnh viền mũi khoan dài chừng nửa lượng chạy dao Mặt trước mũi khoan mặt xoắn, mặt sau mặt xoắn, mặt phẳng, mặt trụ tuỳ theo cách mài mặt sau Góc trước điểm A lưỡi cắt tính công thức: D A .tg tg A = D sin Hình 6.5 Góc trước điểm lưỡi cắt Từ công thức ta thấy góc trước mũi khoan lượng thay đổi, phụ thuộc vào đường kính DA Càng gần tâm, DA giảm góc trước nhỏ Nếu đường kính góc trước có trị số từ (180 ữ 330) gần lưỡi cắt ngang góc trư ớc giảm gần tới đạt trị số âm lưỡi cắt ngang Góc sau lưỡi cắt góc gồm đường tiếp tuyến với giao tuyến mặt trụ (đồng trục với mũi khoan điểm khảo sát) với mặt sau mũi khoan đường tiếp tuýến với vòng tròn quỹ đạo điểm khảo sát quay quanh trục mũi khoan.Góc sau vào gần tâm lớn điểm = (80 ữ 140) gần tâm = (250 ữ 350) Góc nghiêng chính: đỉnh mũi khoan góc , tuỳ theo vật liệu gia công mà = ( 800 ữ 1400 ) Góc xoắn rãnh thoát phoi: thông số quan trọng, trị số ảnh hưởng đến trình cắt, thoát phoi, lực cắt, độ bền tuổi thọ mũi khoan thường: = ( 250 ữ 300 ) 6.1.3.Các yếu tố chế độ cắt khoan: a, Tốc độ cắt : Đó tốc độ ứng với đường kính lớn mũi khoan .D.n v = ( m / ph) 1000 D b, Chiều sâu cắt : Khi khoan lỗ đặc: t = ( mm ) Dd Khi khoan rộng lỗ: t = ( mm ) Trong d đường kính lỗ trước khoan c, Lượng chạy dao S: lượng dịch ,81 chuyển mũi khoan theo D chiều trục mũi khoan3,quay vòng 88 , 94 b Khoan thép: S= (mm/ vòng) Khoan gang: Trong đó: S= D ,81( mm/ vòng) 7,34 HB , 75 b: giới hạn bền vật liệu gia công HB: độ cứng gang gia công Vì mũi khoan có hai lưỡi cắt nên lượng chạy dao lưỡi thực là: S SZ = ( mm ) d, Chiều rộng cắt b: ( bỏ qua lưỡi cắt ngang ) ta có : D sin b = ( mm ) e, Chiều dày cắt a: ( bỏ quaS lưỡi cắt ngang ) ta có : a= sin ( mm ) f, Diện tích cắt f: Khi khoan vật liệu đặc: Khi khoan rộng lỗ: D.S f = a.b = f = a.b = ( D d ).S 6.1.4 Lực cắt khoan: a, Phân loại: Xét mũi khoan làm việc, rõ ràng điểm khác lưỡi cắt lực cắt khác Song để tiện nghiên cứu ta coi hợp lực chúng đặt điểm A cách tâm mũi khoan khoảng D/ Cũng tiện kim loại ta phân lực tổng hợp ba thành phần: , , Ngoài có lực lưỡi cắt ngang, hai lực lực ma sát theo hướng : , Mũi khoan thường có dạng mòn chỗ tiếp nối lưỡi cắt cạnh viền có sức bền thấp chịu nhiệt mà tốc độ cắt lại cao Có thể tính độ mòn mũi khoan thép gió qua công thức sau: hS = ChS v1,85.S2,85 T 1,42 ( mm ) Trong : h độ mòn theo mặt sau mũi khoan ( mm ) S v tốc độ cắt (m/ph) S lượng chạy dao (mm/ vg) T tuổi bền (ph) Khi khoan mũi khoan thép gió dùng tiêu chuẩn mòn sau : - Khoan khoan rỗng lỗ thép có làm nguội : hS = 1,0 ữ 1,2 mm - Khoan khoan rỗng lỗ gang không làm nguội: hS = 0,5 ữ 1,2 mm - Khi khoan mũi khoan hợp kim cứng: hS = 0,8 ữ1,1 mm Với D =10 ữ 15 mm hS = 0,8 ữ 1,1 mm Với D =16 ữ 40 mm hS = 1,2 ữ 2,5 mm b, Tuổi bền mũi khoan Giữa tuổi bền vận tốc mũi khoan có quan hệ sau: CV v= Tm Trong : Cv: hệ số tỷ lệ phụ thuộc vật liệu gia công, vật liệu mũi khoan điều kiện khoan m: số mũ đặc trưng cho mức độ ảnh hưởng tuổi bền đến tốc độ cắt Khi gia công thép mũi khoan thép gió m = 0,2, khoan gang m 0,125 Khi gia công gang mũi khoan gắn mảnh hợp kim cứng lấy m 0,4 6.1.6 Chọn chế độ cắt hợp lý khoan: a, Chọn mũi khoan: Tuỳ theo điều kiện ban đầu mà chọn mũi khoan cho phù hợp Các mũi khoa thép gió có thông số hình học tiêu chuẩn hoá mũi khoan hợp kim cứng tuỳ theo vật liệu gia công mà hình dạng hình học khác b, Chọn chiều sâu cắt t: Với lỗ có D < 35 mm khoan lần ta có t = D/2 Với lỗ có D > 35 mm khoan hai lần, lần đầu dùng mũi khoan có đường kính D1 = ( 0,5- 0,7 ) D c, Chọn lượng chạy dao tối đa cho phép: Lượng chạy dao phụ thuọc nhiều yếu tố : điều kiện kỹ thuật, độ bền mũi khoan, độ bền độ cứng vững cấu chạy dao, đặc trưng khoan, chiều sâu khoan Lư ợng chạy dao cho phép độ bền mũi khoan tính công thức bên d, Tính tốc độ cắt: Tốc độ cắt khoan phụ thuộc nhiều yếu tố: S, D, T, l, thông số hình học, vật liệu mũi khoan, vật liệu chi tiết gia công, dung dịch trơn nguội Có thể tính tốc độ cắt qua công thức sau: CV D Zv v = T m S Yv t xv K V ( m / ph ) Trong : + Cv hệ số tỉ lệ ứng với loại vật liệu gia công định + Kv hệ số điều chỉnh tốc độ điều kiện cắt khác e, Tính thời gian máy To L To = n.S Trong : L = l1 + l + l2 với : l1 - lượng ăn tới , thường lấy l1 = D ctg l chiều dài lỗ khoan ( mm ) l2 lượng vượt quá, mũi khoan tiêu chuẩn lấy : l1 +l2 = 0,3 D - - - 6.2 Doa 6.2.1.Đặc điểm trình doa: Doa phương pháp gia công tinh lỗ khoan, khoét tiện.Lượng dư cho gia công: Doa thô (0,25 ữ 0.5) mm, doa tinh ( 0,05 ữ 0,15) mm Độ xác doa từ , với dao doa tốt độ bóng đạt Ra = 0,63 Có hai phương pháp doa doa cưỡng doa tùy động: Doa cưỡng bức: Dao doa lắp cứng với trục máy, phư ơng pháp thường xảy tượng lay rộng lỗ Doa tùy động: Trục dao nối với máy khớp tùy động (giữa trục dao trục máy có chuyển động lắc theo hai phương), dao doa định hướng bề mặt lỗ chi tiết nên khắc phục ảnh hưởng sai lệch trục độ không đồng tâm trục dao trục Có thể doa máy doa, máy khoan, máy tiện, máy phay 6.2.2.Kết cấu mũi doa : Mũi doa có nhiều loại: mũi doa trụ, mũi doa nguyên, mũi doa chắp, mũi doa điều chỉnh đường kính, mũi doa côn Thông dụng mũi doa trụ a, Kết cấu chung: Mũi doa trụ gồm có phần: Phần làm việc, phần cổ dao, phần chuôi dao Hinh 6.12 Kết cấu chung mũi doa - Phần làm việc phần mũi doa Đầu mút mũi doa có độ côn tương đối lớn (đến 450 ) để dễ đưa mũi doa vào lỗ Tiếp phần côn cắt nghiêng góc Phần dài l1 có lưỡi cắt dùng để cắt hết lượng dư doa Tiếp theo phần trụ để định hướng doa đồng thời làm phần dự trữ mòn dài l2 Trên phần có cáclưỡi cắt phụ dọc theo muĩ doa Lư ỡi cắt phụ có tác dụng sửa làm tăng độ nhẵn bóng bề mặt lỗ Do phần gọi phần sửa Tiếp phần côn ngược l3 có tác dụng giảm ma sát mũi doa bề mặt gia công, giảm lượng lay rộng lỗ Với mũi doa tay độ côn ngược 0,005, mũi doa máy có độ côn ngược (0,01 ữ 0,06) mm / toàn chiều dài phần côn ngược - Phần cổ dao dùng để thoát phoi mài dao để ghi ký hiệu mũi doa - Phần cán hay phần chuôi dao dùng để kẹp chặt truyền lực cho dao Chú ý: Trên chu vi mũi dao lưỡi cắt phân bố không để sửa hết sai số lặp lại gia công Hình 6.14 Sự bố trí dao doa b, Các thông số hình học mũi doa: Hình 6.15 Các góc mũi doa - Bước răng: để tránh tượng lặp lại theo chu kỳ lực đẩy ngang gây méo lỗ lực có xu hướng đẩy phía bước làm không đều, người ta chế tạo: Nhưng để dễ kiểm tra đường kính người ta chế tạo đối xứng đôi qua góc tâm.(Hình 6-14) - Cạnh viền f: bố trí dọc theo mũi doa, có tác dụng định hướng mũi doa làm việc, làm nhẵn bề mặt gia công sửa kích thước f = 0,05 0,3 ( mm ) - Số Z: thường chẵn để đo pan me dụng cụ khác, thông thường chọn số Z theo bảng sau: - Góc nghiêng : + Với mũi doa máy dùng gia công vật liệu dẻo: = 150 + Khi doa thô gia công lỗ không thông: = 450 + Khi doa vật liệu dẻo: = 50 + Với mũi doa hợp kim cứng: = (300 ữ 450) - Góc trước : Được chọn theo vật liệu gia công vật liệu dao Dao gia công tinh chọn 0, dao gia công thô chọn khoảng (50 ữ 100) - Góc sau : Được chọn giới hạn: (60 ữ 120) Gia công vật liệu dẻo gia công thô lấy trị số lớn, gia công tinh lấy trị số nhỏ - Góc xoắn dao : Để dễ thoát phoi tăng chất lượng bề mặt gia công lỗ có rãnh ngưười ta làm nghiêng Khi gia công lỗ thông để phoi thoát phía người ta làm hướng xoắn trái, gia công lỗ không thông ngưười ta làm hướng xoắn phải Gia công thép lấy = ( 70 - 80), gang thép cứng = (120 ữ 200) Khi gia công hợp kim mầu = ( 350 ữ 450 ) 6.2.3 Các yếu tố trình cắt: Tuổi bền mũi doa liên quan đến việc giảm độ xác hụt kích thước mòn lay rộng lỗ a, Lượng lay rộng lỗ: Khi doa đường kính lỗ gia công khác với đường kính mũi doa Hiệu số chúng gọi lượng lay rộng lỗ Góc nghiêng = (300 ữ 450) có lượng lay rộng dương, giảm từ 200 xuống đến 50 lượng lay rộng lỗ chuyển sang trị số âm Hiện tượng giải thích tăng, giảm lực cắt dẫn đến tăng, giảm biến dạng đàn hồi bề mặt kim loại Khi dao mòn lượng lay rộng tăng lên Lượng lay rộng nhỏ khoảng từ (5 ữ 10) m b, Sự mài mòn dao: Răng dao doa thường bị mài mòn chỗ nối tiếp cắt sửa Do a mỏng mà mũi doa thường bị mòn mặt sau Dao thép dụng cụ độ mòn cho phép h = (0,3 ữ 0,8) mm Với hợp kim cứng ta có : h = (0,2 ữ 0,7) mm c, Lực cắt mô- men xoắn doa: Khi doa lực dọc trục bé nên bỏ qua Còn mô men xoắn tính xp yp C t S K p Z D p M= ( KGm ) 2.1000 d, Tốc độ cắt doa: CV D Zv v = (m / ph ) K V T m S Yv t xv e, Công suất cắt: N = Mn ( kW ) 6.2.4 Chế độ cắt doa: 975 Việc xác định chế độ cắt doa xuất phát từ điều sau đây: - Từ lượng dư gia công ưu tiên chọn chiều sâu cắt lớn nhất, thư ờng chọn chiều sâu cắt lượng dư phía - Lượng chạy dao lớn cho phép phải chọn điều kiện gia công lỗ, đảm bảo độ nhẵn bóng, độ xác gia công nguyên công Có thể tính lượng chạy dao doa mũi doa thép dụng cụ nhờ công thức: S = C D , ( mm / vg) s - Chọn tuổi bền mũi doa: Khi cắt thép T = (18 ữ 81) ph Khi cắt gang T = (36 ữ 150) ph - Thời gian máy: l1 + l + l T L O = n.S = n.S ( ph )