chương 4 gia công lỗ

Chng 4: GIA CễNG L (Machining of Holes) NI DUNG (Contents) Đ4.1 Khoan (Drilling) Đ4.2 Doa (Reaming) Đ4.1 Chut (Broaching) Đ4.1 Khoan (Drilling) 4.1.1 Kt cu & thụng s hỡnh hc ca mi khoan (Structure and Geometrical Parameters of Drills) Đ4.1 Khoan (Drilling) 4.1.1 Kt cu & thụng s hỡnh hc ca mi khoan (Structure and Geometrical Parameters of Drills) 1/KT CU: A/Chuôi: (Shank) Dùng để định vị mũi khoan vào trục máy, truyền chuyển động mômen cắt Có hai dạng chuôi: - Chuôi dạng trụ: (Straight Shank) Dùng cho mũi khoan có đờng kính nhỏ 12mm Ưu điểm: đơn giản, dễ chế tạo Nhợc điểm: khả nng định tâm kém, truyền đợc momen xoắn nhỏ - Chuôi dạng côn mooc: (Taper Shank) Dùng cho mũi khoan có đòng kính lớn 12mm Ưu điểm: khả nng định tâm cao, truyền đợc mômen xoắn lớn so với chuôi trụ, dễ đảm bảo độ đồng trục gia phần cán phần làm việc Nhợc điểm: khó chế tạo so với chuôi trụ Trên phần chuôi côn có chuôi dẹt (Tang) Đ4.1 Khoan (Drilling) 4.1.1 Kt cu & thụng s hỡnh hc ca mi khoan (Structure and Geometrical Parameters of Drills) B) Cổ dao : (Neck) Là phần nối tiếp gia chuôi dao với phần làm việc, có tác dụng thoát đá mài phần cán dao phần làm việc Cũng nơi thờng dùng để ghi nhãn hiệu mũi khoan (đờng kính, vật liệu nhà máy sản xuất), kích thớc tra theo sổ tay phụ thuộc vào đờng kính mũi khoan C) Phần làm việc: (Body) Gồm phần cắt phần định hớng ( Cutting and Orientation parts) *Phần cắt: trực tiếp thực nhiệm vụ bóc tách phoi Gm lỡi cắt: hai lỡi cắt chính, lỡi cắt phụ lỡi cắt ngang - Lỡi cắt chính: giao mặt trớc mặt sau Mặt trớc mũi khoan có dạng mặt xoắn mặt sau tuỳ theo phơng pháp mài mà mặt côn, mặt xoắn, mặt phẳng Thông thờng với mũi khoan tiêu chuẩn thờng sử dụng mặt sau mặt côn - Lỡi cắt phụ: giao tuyến mặt sau với cạnh viền nằm phần trụ hai me cắt - Lỡi cắt ngang: giao hai mặt sau, có dạng đờng cong không gian, nhng hỡnh chiếu quy ớc đờng thẳng thẳng Đ4.1 Khoan (Drilling) 4.1.1 Kt cu & thụng s hỡnh hc ca mi khoan (Structure and Geometrical Parameters of Drills) C ) Phần làm việc: (Body) Phần cắt: (Cutting Part) lỡi cắt: hai lỡi cắt chính, lỡi cắt phụ lỡi cắt ngang Rã nh xoắn Lữơi cắt Mặt sau Cạ nh viền Lữơi cắt Lữơi cắt phụ Lữơi cắt ngang Đ4.1 Khoan (Drilling) 4.1.1 Kt cu & thụng s hỡnh hc ca mi khoan (Structure and Geometrical Parameters of Drills) C) Phần làm việc: (Body) Phần định hớng: (Orientation part) - Có tác dụng định hớng cho mũi khoan trỡnh cắt phần dự tr tr mài lại phần cắt bị mòn + Phần định hớng có dạng côn ngợc, đờng kính giảm dần từ phần cắt phía cán dao tạo thành góc nghiêng phụ Lợng giảm thờng lấy từ 0,03-0,1mm/100mm chiều dài +Trên phần định hớng có hai rãnh xoắn (Two flutes) để thoát phoi v hai me ct (Two lands).Dọc lands).Dọc theo rãnh xoắn ứng với đòng kính có hai dải cạnh viền (Margins) làm nhiệm vụ định hớng cho mũi khoan làm việc ể giảm ma sát với bề mặt gia công, phải hớt lng suốt chiều dài hai me cắt để lại cạnh viền với f=0,3-2,6mm chiều cao h=0,1-1,2mm + Phần kim loại gia hai rãnh xoắn đợc gọi lõi mũi khoan (Core of Drill) ờng kính lõi đợc lấy lớn dần phía cán ờng kính lõi đợc tính theo công thức: = (0,125 ữ 0,3) D Trong đó: D - đờng kính mũi khoan (Diameter of Drill) Đ4.1 Khoan (Drilling) 4.1.1 Kt cu & thụng s hỡnh hc ca mi khoan (Structure and Geometrical Parameters of Drills) ) Thông số hỡnh học mũi khoan: (Geometrical Parameters of Drills) Xét trạng thái tĩnh: + Mặt đáy điểm lỡi cắt mặt phẳng tạo thành điểm với trục mũi khoan + Mặt cắt điểm lỡi cắt mặt phẳng chứa tip tuyn vi li cắt vộc t tc ct Đ4.1 Khoan (Drilling) 4.1.1 Kt cu & thụng s hỡnh hc ca mi khoan ) Thông số hỡnh học mũi khoan: (Geometrical Parameters of Drills) Góc trớc: đo tiết diện điểm A lỡi cắt ( coi nh lỡi cắt ngang lỡi cắt qua tâm mũi khoan) đợc xác định theo công thức sau: tg AN Trong đó: D A tg = D sin DA - đờng kính mũi khoan xét điểm A, mm D - đờng kính mũi khoan, mm - góc xoắn rãnh phoi, độ - góc nghiêng chính, độ Đ4.1 Khoan (Drilling) 4.1.1 Kt cu & thụng s hỡnh hc ca mi khoan ) Thông số hỡnh học mũi khoan: (Geometrical Parameters of Drills) * Gúc sau: Đ4.1 Khoan (Drilling) 4.1.1 Kt cu & thụng s hỡnh hc ca mi khoan ) Thông số hỡnh học mũi khoan: (Geometrical Parameters of Drills) Gúc nghiờng chớnh: ể đảm bảo cho hai lỡi cắt đối xứng qua trục mũi khoan, góc đỉnh thờng xác định góc Khi giảm góc , cho phép mũi khoan dễ n sâu vào vật liệu, lỡi cắt dài ra, nhiệt dễ thoát Tuy nhiên độ bền giảm xuống Góc đợc chọn theo độ bền độ cứng vật liệu gia công Với mũi khoan tiêu chuẩn thờng chọn = 1160 ữ 1200 Gúc nghiờng ph: Góc nghiêng phụ mũi khoan đợc hinh thành độ côn ngợc phần định hớng Thờng lấy: = ữ Khi khoan lỗ sâu vật liệu cứng, khoan lỗ không cần xác, góc chọn tng gấp lần so với góc tiêu chuẩn D A tg = A tiếp 10 Góc nghiêng rãnh xoắn góc hợp gia đờng thẳng H tuyến với đờng xoắn Gúc nghiờng ca rónh xon: Đ4.2 DOA (Reaming) 4.2.1 Kt cu dao doa tr: ( Structure of a cylinder reamer) Số rng: the number of teeth of the reamer Dao doa làm việc cắt lợng d bé chọn số rng Tuy nhiên, để nhận đợc lỗ có độ xác độ nhẵn cao, cần chọn số rng lớn Số rng nên chọn chẵn để kiểm tra thuận lợi Dao doa rng chắp nên chọn số rng nhỏ dao nguyên Các góc rng: geometrical parameters + Góc trớc mũi doa thờng lấy = nghĩa mặt trớc nằm theo phơng hớng kính Mũi doa không dùng góc trớc âm vỡ dễ sinh lẹo dao, phoi dính chặt vào mặt trớc cạnh viền làm giảm chất lợng bề mặt gia công + Góc sau mũi doa đợc chọn nhỏ để tng độ bền rng dao, tng điều kiện dẫn nhiệt tng tuổi thọ dao + Trên phần sửa đúng, rng dao đợc mài tạo cạnh viền trụ với chiều rộng f = 0,05 ữ 0,3mm Cạnh viền bảo đảm định hớng tốt cho mũi doa nâng cao độ xác, độ nhẵn bề mặt lỗ gia công + Góc xoắn rng dao : : Rng dao doa thẳng, nghiêng xoắn 18 Đ4.2 DOA (Reaming) 4.2.1 Kt cu dao doa tr: ( Structure of a cylinder reamer) Bớc rng: the cycle step of the reamer Bớc rng mũi doa đợc bố trí không nhằm loại trừ nhng vạch dọc tơng ứng với bớc rng xuất bề mặt lỗ gia công Bớc rng phân bố không thực đợc nhiều cách Trong phổ biến phân bố không rng theo nửa đờng tròn Dạng rãnh: the form of chip slots ể tránh nứt nhiệt luyện, đáy rãnh cần vê tròn theo bán kính r = 0,3 ữ 0,8mm Lu ý: Vỡ bớc rng mũi doa không nên chiều sâu rãnh phoi khác để bảo đảm chiều rộng cạnh viền f nh Phần kẹp dao Với mũi doa tay, phần kẹp dao bao gồm cổ ngắn, cán hỡnh trụ đầu vuông Với 19 mũi doa máy, phần kẹp dao có dạng: - Cán hỡnh trụ, dùng cho mũi doa nhỏ có đờng kính D 12mm Đ4.2 DOA (Reaming) 4.2.1 Kt cu dao doa tr: ( Structure of a cylinder reamer) Dung sai đờng kính mũi doa: Tolerance of the reamers diameter Pmax Khi nghiên cứu hệ thống dung sai mũi doa cần xuất phát từ nhng điều kiện sau: - Mũi doa cần cho phép số lần mài lại lớn nghĩa cần có lợng dự tr định cho độ mòn - Trong phạm vi lợng dự tr đó, lỗ gia công phải đáp ứng đợc yêu cầu độ xác kích thớc độ nhẵn bề mặt cho mài sắc mài - Mũi doa cần có dung sai chế tạo bóng không gặp khó khn N Kích thuớ c danh nghĩ a Pmin N+J J D C 20 Đ4.3 CHUT (Broaching) 4.3.1 Sơ đồ cắt chuốt: (Chip moving plan for broaching) Chuốt theo lớp: 2- Chuốt n dần: 3Chuốt theo mảnh: Chut t hp 21 Đ4.3 CHUT (Broaching) 4.3.2 Kết cấu dao chuốt lỗ trụ: (Structure of an internal cylinder broach) Phần nối tiếp Bao gồm đầu dao, cổ dao, côn chuyển tiếp Phần định hớng 2.1 Phần định hớng tr ớc 2.2Phần Phầnlàm định hớng việc: sau 3.1 Phần cắt: 22 Đ4.3 CHUT (Broaching) 4.3.2 Kết cấu dao chuốt lỗ trụ: (Structure of an internal cylinder broach) 2 l l1 lh lm lb L l l lc Sơ đồ xác định chiều dài cổ dao chuốt 23 Đ4.3 CHUT (Broaching) 4.3.2 Kết cấu dao chuốt lỗ trụ: trụ: (Structure of an internal cylinder broach) + Phần cắt: - Làm nhiệm vụ cắt gn hết lợng d để tạo hỡnh dáng kích thớc bề mặt gia công Phần cắt gồm nhiều rng cắt thô mt s rng cắt tinh Các rng cắt có chiều cao chiều rộng tng dần để tạo lợng nâng rng Khi cắt vật liệu dẻo, rng bố trí rãnh chia phoi + Phần sửa đúng: - Làm nhiệm vụ sửa hỡnh dáng kích thớc để nâng cao độ xác độ nhẵn bề mặt gia công Phần sửa gồm số rng sửa có đờng kính kích thớc lỗ + Lợng nâng rng dao chuốt rng sửaSz rãnh phoi Trị Trên số lợng nâng ảnh hkhông ởng lớn có đến độchia nhẵn bề mặt gia công, lực chuốt chiều dài dao chuốt Rng cắt thô có nhiệm vụ sửa biên dạng lỗ phôi nên thờng bố trí l ợng nâng Các rng cắt thô lại có lợng nâng Khi chuốt lỗ trụ, lỗ then hoa, thờng lấy Sz = 0,02 ữ 0,08mm Khi chuốt rãnh then, thờng lấy Sz = 0,05 ữ 0,12mm Các rng sửa có lợng nâng ể tránh giảm lực cắt đột ngột, gia rng cắt thô rng sửa đợc bố trí từ 2ữ rng cắt tinh với lợng nâng giảm dần phân bố nh sau: Lợng nâng rng cắt tinh thứ nhất: Szt1 = 0,8 Sz Lợng nâng rng cắt tinh thứ hai: Szt2 = 0,6 Sz Lợng nâng rng cắt tinh thứ ba: Szt3 = 0,4 Sz Lợng nâng rng cắt tinh cuối không nên nhỏ 0,004mm để tránh 24 tợng không cắt mà trợt miết bề mặt gia công Đ4.3 CHUT (Broaching) 4.3.2 Kết cấu dao chuốt lỗ trụ: trụ: (Structure of an internal cylinder broach) Thụng s hỡnh hc rng dao: + Góc trớc : Góc trớc rng dao chuốt chủ yếu đợc chọn phụ thuộc vật liệu gia công Góc trớc ảnh hởng lớn đến lực cắt độ nhẵn bề mặt gia công, nhng ảnh hởng đến độ mòn tuổi bền dao ể chuốt vật liệu gang, đồng thanh, đồng thau mặt trớc rng cắt tinh rng sửa đợc tạo cạnh viền tng bền có f = 0,5 ữ mm = 5o 5o ữ (-5o (-5o) f + Góc sau : Khi chuốt, chiều dày lớp cắt nhỏ nên rng dao bị mòn chủ yếu theo mặt sau Vỡ góc sau có ảnh hởng lớn tuổi bền tuổi thọ dao chuốt Nếu chọn góc sau lớn cải thiện điều kiện cắt nhng làm giảm đờng kính dao chuốt nhanh mài lại ể tng tuổi thọ dao chuốt, mặt sau rng cắt thô rng cắt tinh đợc tạo cạnh viền có f' = 0,05mm cho phép lấy f' = 0,2 ữ 0,3mm f' =0 Còn với rng sửa 25 Đ4.3 CHUT (Broaching) 4.3.2 Kết cấu dao chuốt lỗ trụ: (Structure of an internal cylinder broach) + Bớc rng: Là khoảng cách gia đỉnh hai rng liên tiếp đo dọc theo trục dao chuốt Bớc rng ảnh hởng đến chiều dài dao, số rng đồng thời tham gia cắt, nng suất chất lợng bề mặt gia công Bớc rng dao chuốt đợc tiêu chuẩn hoá theo dãy trị số sau: 4, 5, 6, 7, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 25mm L Bớc rng tính phải bảo đảm điều Z max = + kiện: Zmax t Zmax - số rng đồng thời tham gia cắt lớn nhất, đợc tính theo công thức: 26 Bớc rng dao chuốt đợc thay đổi phạm vi t (0,2 ữ Đ4.3 CHUT (Broaching) b t h h h 4.3.2 Kết cấu dao chuốt lỗ trụ: (Structure of an internal cylinder broach) + Rãnh chứa phoi: Rãnh chứa phoi phải bảo đảm yêu cầu sau: t b - ủ không gian chứa phoi - Phoi đợc hỡnh thành cuộn chặt chẽ, dễ dàng - Không làm yếu rng dao & ton b dao - Không gây tập trung ứng suất nhiệt luyện - Số lần mài lại rng dao lớn Dao chuốt có ba dạng rãnh chứa phoi: Rãnh phoi dạng lng thẳng t b Rãnh chứa phoi dạng lng cong Rónh phoi ỏy bng 27 Đ4.3 CHUT (Broaching) 4.3.2 Kết cấu dao chuốt lỗ trụ: (Structure of an internal cylinder broach) + Rng dao chuốt: - Rng cắt thô: Làm nhiệm vụ cắt phần lớn lợng d gia công A Số At rng cắt thô đợc xác Z th = +1 ( ) Z A A định phụ thuộc vào sơ đồ cắt Vớinhsơ đồt chuốt theo lớp, chuốt n S thdần: Z th = Với sơ đồ chuốt nhóm: Sznh + 0,5Z nh Trong đó: A - lợng d tổng cộng tính theo phía, mm At - lợng d tính theo phía rng cắt tinh, mm Sz - lợng nâng rng cắt thô theo sơ đồ cắt đơn (lớp ăn dần), mm Sz nh - lợng nâng rng nhóm, đợc tính bằng: S Z nh = Znh Sz Z nh - số rng nhóm - Rng cắt tinh: Làm nhiệm vụ cắt hết lợng d lại, nâng cao độ xác bề mặt gia công Mặt khác rng cắt tinh có tác dụng giảm rung động cắt phần dự tr mài 28 lại rng cắt thô Đ4.3 CHUT (Broaching) 4.3.2 Kết cấu dao chuốt lỗ trụ: trụ: (Structure of an internal cylinder broach) + Chiều dài tổng cộng dao chuốt: Ld = li Chiều dài tổng cộng dao chuốt phải bảo đảm yêu cầu sau: - Không vợt hành trỡnh lớn máy chuốt i =1 - Phải phù hợp với trang thiết bị có xí nghiệp - Chiều dài dao hợp lý bảo đảm thuận tiện chế tạo, nhiệt luyện sử dụng Chiều dài dao chuốt cần đợc kiểm nghiệm theo điều kiện cứng vng cho phép Với dao chuốt l cần bảo đảm điều kiện: L (30 ữ 40) D d Trong đó: D - đờng kính phần định hớng sau, mm + Kiểm tra bền dao chuốt: Muốn gia công đợc, lực kéo Q máy chuốt phải lớn lực chuốt lớn Pmax, tức phải bảo đảm điều kiện: Pmax < Q ể bảo đảm độ bền kéo cho dao chuốt, cần thỏa mãn điều kiện: = Trong đó: P max [ ] F - F diện tích tiết diện nguy hiểm phần kẹp đầu dao chuốt tiết diện ứng với đáy rãnh rng cắt thô thứ nhất, mm2 mm2 - [ ] - giới hạn bền kéo, phụ thuộc vào kiểu dao vật liệu dao tiết diện nguy hiểm, MPa Với dao chuốt lỗ thép gió, có: [ ] = 350 MPa Với dao chuốt rãnh then thép gió, có: [ ] = 200 MPa 29 Đ4.3 CHUT (Broaching) Pmax 4.3.2 Kết cấu dao chuốt lỗ trụ: (Structure of an internal cylinder broach) + Dung sai dao chuốt: (Tolerance of the Broach) - ng kớnh rng sa ỳng: N Kích thuớ c danh nghĩ a Pmin N+J J D - Sai lệch cho - Sai lệch cho - Sai lệch cho 15' - Sai lệch cho không vợt C phép góc trớc không vợt 2o phép góc sau rng cắt không vợt 30' phép góc sau rng sửa không vợt phép góc nghiêng đáy rãnh chia phoi 30' - Sai lệch cho phép chiều sâu rãnh chứa phoi không đợc vợt +0,3mm rãnh sâu đến 30 4mm, không vợt +0,5mm rãnh sâu 4mm Đ4.3 CHUT (Broaching) 4.3.3 Lực chuốt, trỡnh mòn tuổi bền dao chuốt: (Cutting Force, Tool Wear & Tool Life of the Broach) Lực cắt chuốt: - Lực cắt Pz đợc xác định theo công thức: Pz = p f Z , [N] max - Khi chuốt lỗ trụ: Pz = Cp S Dz Z K , [N] zx max p - Khi chuốt rãnh then lỗ then hoa: Pz = Cp Szx b n Z Kp , [N] max Quá trỡnh trỡnh mòn tuổi bền dao chuốt: + Lợng mòn theo mặt sau đợc dùng làm tiêu chuẩn mài mòn cho phép - Với bề mặt đòi hỏi độ nhẵn độ xác cao, thỡ hs = 0,05 ữ 0,2mm Với dao chuốt để gia công bề mặt thông thờng, hs = 0,15 ữ 0,2mm Với dao chuốt cắt theo mảnh: hs = 0,33mm + Tuổi bền dao chuốt đợc chọn phụ thuộc vào vật liệu gia công, vật liệu dao, độ xác gia công Thờng lấy: T = 120 ữ 480 (min) 31 Đ4.3 CHUT (Broaching) 4.3.3 Lực cắt, mài mòn & tuổi bền dao chuốt (Cutting Force, Tool Wear & Tool Life of the Broach) Lực cắt chuốt: - Lực cắt Pz đợc xác định theo công thức: Pz = p f Z , [N] max - Khi chuốt lỗ trụ: Pz = Cp S Dz Z K , [N] zx max p - Khi chuốt rãnh then lỗ then hoa: Pz = Cp S b n Z Kp , [N] zx max Quá trỡnh trỡnh mòn tuổi bền dao chuốt: + Lợng mòn theo mặt sau đợc dùng làm tiêu chuẩn mài mòn cho phép - Với bề mặt đòi hỏi độ nhẵn độ xác cao, thỡ hs = 0,05 ữ 0,2mm Với dao chuốt để gia công bề mặt thông thờng, hs = 0,15 ữ 0,2mm Với dao chuốt cắt theo mảnh: hs = 0,33mm + Tuổi bền dao chuốt đợc chọn phụ thuộc vào vật liệu gia công, vật liệu dao, độ xác gia công Thờng lấy: T = 120 ữ 480 (min) 32 ... rng cắt tinh thứ ba: Szt3 = 0 ,4 Sz Lợng nâng rng cắt tinh cuối không nên nhỏ 0,004mm để tránh 24 tợng không cắt mà trợt miết bề mặt gia công  4. 3 CHUT (Broaching) 4. 3.2 Kết cấu dao chuốt lỗ trụ:... + Khi khoan lỗ đặc: +Khi khoan lỗ rỗng: S D [mm ] S( D d ) f = 2a.b = [mm ] 14 4. 1 Khoan (Drilling) 4. 1 .4 4.1 .4 Các yếu tố lớp cắt chế độ cắt khoan: Chiều sâu cắt: t= + Khi khoan lỗ đặc: D... chuốt để gia công bề mặt thông thờng, hs = 0,15 ữ 0,2mm Với dao chuốt cắt theo mảnh: hs = 0,33mm + Tuổi bền dao chuốt đợc chọn phụ thuộc vào vật liệu gia công, vật liệu dao, độ xác gia công Thờng