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 Chơng PHAY kim loại Mục đích: Trình bày trình phơng pháp cắt phay kim loại Yêu cầu: Nắm đợc đặc điểm, dụng cụ, phơng pháp phay, chế độ cắt phay kim loại SLIDE 7.1 Đặc điểm trình cắt phay ( Milling ) Phay phơng pháp cắt kim loại thông dụng.Trong nhà máy khí máy phay chiếm từ ( 20 ữ 30) % tổng số máy cắt kim loại Phơng pháp phay có số đặc điểm: - Khả công nghệ phay cao Có thể phay đợc mặt phẳng, mặt định hình, trục then hoa, rãnh then, cắt đứt, cắt ren, cắt bánh - Có nhiều loại dao phay: Dao phay trụ thẳng, dao phay trụ xoắn, dao phay mặt đầu, dao phay ren, dao phay bánh răng, dao phay định hình - Phay kim loại có độ xác độ nhẵn bóng trung bình nhng có nhiều đồng thời tham gia cắt nên thờng cho suất cao - Dao phay có nhiều lỡi cắt, lỡi cắt làm việc không liên tục khối lợng dao thờng lớn nên khả truyền nhiệt tốt Diện tích cắt thay đổi nên phay thờng xảy rung động, lỡi cắt làm việc gián đoạn nên gây va đập Vì khó hình thành lẹo dao tg cos 7.2 Kết cấu thông số hình học phần cắt dao phay 7.2.1 Dao phay trụ xoắn Dao phay trụ xoắn có đờng kính D, chiều dài l Phần cắt có kết cấu nh sau : - Mặt trớc 1, mặt sau , cạnh viền 3, mặt lng 4, lỡi cắt xoắn Cạnh viền nằm lỡi cắt mặt sau có chiều rộng f = (0,05 ữ 1) mm, dao có chiều cao h - Các góc dao tiết diện pháp tuyến A-A : , có ảnh hởng định đến trình cắt phay nh co rút phoi, lực cắt, mài mòn dao, chất lợng bề mặt gia công Còn góc tiết diện mặt đầu: n , n dùng để điều chỉnh dao phay mài mặt trớc, mặt sau Chúng có quan hệ nh sau: tg = tg cos tg = tgn cos Hinh 7.5 Dao phay trụ rang xoắn Một số yếu tố kết cấu khác : - Bớc vòng Tv : khoảng cách hai kề đo theo cung tròn đờng kính D D Tv = Z 360 - Góc hai kề : = Z Với Z số dao phay - Bớc pháp tuyến Tn : Là khoảng cách hai liên tiếp đo theo phơng pháp tuyến với phơng răng: D Tn = Tv cos = cos Z - Bớc chiều trục Ttr: Là khoảng cách hai liên tiếp đo theo phơng chiều trục Tn Ttr = sin = Tv.ctg Với góc nghiêng phơng dao phay trụ xoắn có tác dụng nh góc dao tiện 7.2.2 Dao phay mặt đầu Hình 7.6 Dao phay mặt đầu Ngoài số thông số kết cấu tơng tự nh dao phay trụ xoắn dao phay mặt đầu có số đặc điểm khác nh sau: - Mỗi dao phay mặt đầu thép gió có lỡi cắt Khi phay mặt đầu lỡi 2-3 lỡi cắt chính, lỡi - lỡi cắt phụ Khi phay mặt thẳng đứng lỡi mặt trụ có lỡi 1- làm việc Lúc dao mặt đầu giống nh dao phay trụ 7.3 Các yếu tố chế độ cắt lớp cắt phay Các yếu tố chế độ cắt lớp cắt phay bao gồm: 7.3.1.Chiều sâu cắt tO: - Chiều sâu cắt tO kích thớc lớp kim loại đợc cắt ứng với lần chuyển dao đo theo phơng vuông góc với bề mặt gia công 7.3.2 Lợng chạy dao S: Ngời ta phân biệt loại lợng chạy dao: + Lợng chạy dao S (): Là khoảng dịch chuyển bàn máy dao quay đợc góc ( = 360/Z ) với Z số dao phay, đơn vị mm/ + Lợng chạy dao S vòng( ): Là khoảng dịch chuyển bàn máy sau vòng quay dao quay = Z ( mm/ vg ) + Lợng chạy dao S phút : Là khoảng dịch chuyển bàn máy sau thời gian phút = Z n ( mm/ ph ) 7.3.4 Tốc độ cắt: Thực tế phay quỹ đạo lỡi cắt tổng hợp hai chuyển động Chuyển động quay tròn dao Vn chuyển động tịnh tiến Vs Nhng Vs nhỏ so vớ Vn Nên phay ng ời ta cho phép tính tốc độ cắt theo công thức: V = Vn = ( m / ph ) 7.3.5 Cung tiếp xúc, góc tiếp xúc : - Cung tiếp xúc cung tròn dao phay tiếp xúc với chi tiết gia công có chiều dài ký hiệu l - Góc tiếp xúc góc tâm chắn cung tiếp xúc Ký hiệu Hình 7.7 Cung tiếp xúc, góc tiếp xúc 7.3.6 Chiều sâu phay: Là kích thớc lớp kim loại đợc cắt đo theo phơng vuông góc với trục dao, ứng với góc tiếp xúc F = B Sz n cos i =1 i Công thức chứng tỏ diện tích cắt cắt dao phay mặt đầu lợng thay đổi phụ thuộc góc tiếp xúc tức thời tham gia cắt 7.4 Phay cân Qua công thức tính diện tích cắt phay loại dao phay ta thấy: Diện tích cắt phay đại lợng thay đổi lực cắt cung thay đổi dẫn đến rung động trình phay Kết làm giảm độ nhẵn bóng bề mặt gia công, giảm tuổi bền dao, giảm suất gia công Vì ngời ta nghiên cứu trình phay cho tổng diện tích cắt không thay đổi phay cân 7.4.1 Xét diện tích cắt dao phay trụ nghiêng: n D.Sz F = [ cos ci cos di sin i =1 ] Ta tìm điều kiện để có phay cân - Rõ ràng muốn có phay cân đại lợng F phải không đổi Khai triển ta có: [cos = (cos n i =1 i c ] cos di + (cos + + (cos ) Với dao phay trụ xoắn ta có: n n 1 2 cos c d c cosvàd ) cos = cos cos = cos 00 =1d ) c cos Đó hai đại lợng không đổi Vậy có giá trị sau đôi ta có1 diện tích cắt tổng không thay đổi: cn d cos cos c1 = cos d2 cos c2 = cos d3 cos cn = cos dn Có nghĩa hinh khai triển điểm cuối rang thứ điểm đầu rang thứ hai, điểm cuối rang thứ hai điểm đầu rang thứ ba nằm đờng sinh mặt trụ dao phay Nói cách khác lúc đó: Dao phay trụ rang nghiêng có bớc chiều trục chiều rộng phay: B = Ttr Lúc diện tích cắt không đổi dao phay trụ rang xoắn là: F= D.S Z (cos00 cos ) = sin D.S Z 2.t sin D Nếu biết : Ttr = B = F= D Z ctg : B.t.Z S Z D cos - Vậy điều kiện để có phay cân dao phay trụ xoắn là: B = Ttr Tổng quát: Điều kiện để có phay cân dao phay trụ xoắn B = K Ttr Dễ dàng thấy dao phay trụ thẳng dao phay mặt đầu không tìm đợc điều kiện để có phay cân 7.5 Phay thuận, phay nghịch 7.5.1.Phay thuận a, Định nghĩa: - Phay thuận trờng hợp phay điểm thấp dao quay chiều với chiều chuyển động bàn máy mang chi tiết gia công b, Ưu điểm phay thuận: - Chiều dày cắt thay đổi từ amax đến a nên thời điểm lỡi dao bắt đầu tiếp xúc với chi tiết gia công không xảy trợt dao đỡ mòn tuổi bền tăng - Có thành phần lực cắt Pđ đè chi tiết xuống làm tăng khả kẹp chặt chi tiết, giảm đợc lực kẹp, giảm kích thớc đồ gá giảm rung động phay c, Nhợc điểm phay thuận: - Vì thời điểm bắt đầu cắt có a = amax nên xảy va đập đột ngột dao dễ mẻ, rung động tăng - Thành phần lực nằm ngang Png đẩy chi tiết theo phơng chạy dao nên tiếp xúc bề mặt ren vít me truyền lực đai ốc mang bàn máy có kẹp chặt chi tiết gia công không liên tục làm bàn máy chuyển động giật cục sinh rung động Hình 7.14a Phay thuận b Phay nghịch 7.5.2.Phay nghịch a, Định nghĩa: - Phay nghịch trờng hợp phay mà điểm thấp dao quay ngợc chiều với chiều chuyển động bàn máy mang chi tiết gia công b, Ưu điểm phay nghịch: - Chiều dày cắt thay đổi từ a đến amax nên lực cắt tăng dần từ P = đến P = Pmax nên tránh đợc rung động va đập - Thành phần lực nằm ngang có xu hớng làm tăng ăn khớp bề mặt ren vít me truyền lực đai ốc nên tránh đợc độ dơ rung động c, Nhợc điểm phay nghịch: - Do ban đầu a = nên xảy trợt lỡi dao bề mặt gia công Dao chóng mòn làm xấu bề mặt gia công - Lực Pđ có xu hớng nâng chi tiết lên nên làm tăng lực kẹp, dễ gây rung động làm đồ gá kẹp lớn R 7.5.3 Phạm vi sử dụng: Do đặc điểm để phát huy u điểm hạn chế nhợc điểm mà phay thuận thờng đợc dùng gia công tinh, phay nghịch dùng gia công thô 7.6 Lực cắt, mài mòn tuổi bền phay 7.6.1 Các thành phần lực cắt: a, Khi phay dao phay trụ thẳng ta có: hay R = Pd + Png R = Pt + Pz Trong đó: Pz lực vòng lực tiếp tuyến Đó lực cắt để tạo phoi Khi thiết kế hay kiểm tra ta tính toán động lực học máy theo Pz Pt lực hớng kính hay hớng tâm, tác dụng vuông góc với phơng trục máy phay, có xu hớng làm võng trục gá dao gây áp lực ổtrục Khi tính toán trục gá dao hay tính ổ trục phải dùng tới lực Theo kinh nghiệm, lực có quan hệ nh sau: Phay thuận: Pt = (0,6 0,8) Pz Png = (0,8 0,9) Pz Pd = (0,7 0,9) Pz Phay nghịch: Pt = (0,6 0,8) Pz Png = (1,1 1,2) Pz Pd = (0,2 0,3) Pz b, Khi phay dao phay trụ xoắn: Q = R + P0 Q = PN + PS Hinh 7.15 Lực tác dụng dao phay trụ rang xoắn Ngoài thành phần lực có thành phần lực tác dụng dọc trục Po dọc theo lỡi cắt Ps Nếu gọi Q lực tổng hợp tác dụng lên dao phay rang xoắn thi Q đợc biểu diễn nh sau: Q = R + P0 Q = PN + PS Giữa Po, Ps, Pz có quan hệ nh sau: Po = 0,28.Pz tg Ps = 0,72 Pz sin Chú ý: Dùng dao xoắn phải tính đến lực Po Thờng ngời ta mong muốn Po hớng vào ổ trục máy điều kiện làm việc ổ tốt Nếu dao có góc lớn ngời ta dùng hai dao có phơng trái chiều để khử lực Po tác dụng vào ổ c, Khi phay dao phay mặt đầu: Vị trí tơng đối dao chi tiết có ảnh hởng đén tỉ lệ lực thành phần Mối quan hệ chúng biểu diễn công thức kinh nghiệm sau đây: Khi phay đối xứng: P0 = ( 0,50 ữ 0,55 ) Pz Png = ( 0,30 ữ 0,40 ) P z Pd = ( 0,85 ữ 0,95 ) Pz Lực cắt phay: x Pz = u y C p t p S z p B p Z qp D n p K p 7.6.3 Tuổi bền tốc độ phay: Tuỳ theo điều kiện cắt mà dao phay mòn mặt trớc mặt sau nhng nói chung mòn mặt sau ban ngời ta lấy độ mòn mặt sau làm tiêu chuẩn(ký hiệu hs) Có thể lấy độ mòn mặt sau theo bang 7.1 a, Tuổi bền dao phay thay đổi phạm vi rộng phụ thuộc nhiều yếu tố nh: tốc độ cắt, kiểu dao, đờng kính dao gia công thô hay tinh Giữa tốc độ cắt tuổi bền có quan hệ sau A v = Tm Dao thép gió: Dao hợp kim cứng: m = 0,15 0,33 m = 0,2 0,6 b, Tốc độ cắt đợc tính công thức sau: v = CV DVq m xv Yv uv T t S Z B Z pv K V ( mét / phút) Trong đó: Cv số nhóm vật liệu gia công D đờng kính dao phay Kv hệ số kể đến ảnh hởng điều kiện gia công 7.6.3 Mô men xoắn, công suất phay: Mô men xoắn: Pz D M= ( KGm) 2.1000 Công suất cắt: N= Pz V ( KW) 60.102 7.7 Trình tự xác định chế độ cắt phay Khi phay cần tuân theo trình tự sau đây: - Bớc 1: Chọn dao phay Căn vào chi tiết gia công, vật liệu gia công yêu cầu công nghệ mà chọn loại dao, chọn thông số hình học phần cắt kết cấu dao phay - Bớc 2: Xác định chiều sâu lớp cắt t Nếu độ cứng vững hệ thống công nghệ cho phép cố gắng chọn số lần gia công - Bớc 3: Xác định lợng chạy dao - Bớc 4: Chọn tuổi bền dao - Bớc 5: Tính tốc độ cắt số vòng quay dao - Bớc 6: Tính lực vòng, lực chạy dao, mô-men xoắn công suất cắt - Bớc 7: Tính thời gian máy To = l1 + l + l L = i Sph S Z n.Z ( phút )