NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ CẮT GỌT KIM LOẠI

Chương 1 1.1 NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ CẮT GỌT KIM LOẠI Định nghĩa cắt gọt kim loại, sản phẩm trình cắt 1.1.1 Định nghĩa cắt gọt kim loại Là phương pháp gia công kim loại (KL) từ phôi, để đạt chi tiết theo yêu cầu kỹ thuật cho trước (hình dáng, kích thước, vị trí tương quan bề mặt chất lượng bề mặt) cách hớt bỏ dần lớp KL thừa khỏi chi tiết nhờ lưỡi cắt dụng cụ cắt - Lớp kim loại thừa chi tiết cần hớt bỏ gọi lượng dư gia công - Lớp kim loại bị cắt bỏ khỏi chi tiết gọi phoi cắt 1.1.2 Các sản phẩm trình cắt Sản phẩm trình cắt gồm: - Chi tiết yêu cầu - Phoi cắt 1.2 Hệ thống công nghệ cần thiết cho việc hoàn thành nhiệm vụ cắt gọt: Muốn hoàn thành nhiệm vụ cắt gọt, người phải sử dụng hệ thống thiết bị nhằm tách lớp kim loại thừa khỏi chi tiết, đồng thời phải đảm bảo yêu cầu kỹ thuật cho vẽ Hệ thống thiết bị hay gọi hệ thống công nghệ, bao gồm: - Máy: có nhiệm vụ cung cấp lượng cần thiết cho trình cắt gọt - Dao: trực tiếp thực việc cắt bỏ lớp lượng dư - Đồ gá: xác định giữ vị trí tương quan dao chi tiết gia công suốt trình gia công chi tiết - Chi tiết gia công: đối tượng trình cắt gọt Mọi kết trình cắt phản ánh lên chi tiết gia công  thành phần tạo thành hệ thống công nghệ, viết tắt hệ thống M-D-G-C 1.3 Các bề mặt đƣợc hình thành chi tiết gia công trình cắt Bất kỳ phương pháp gia công nào, trình hớt bỏ dần lớp lượng dư gia công (quá trình cắt ) hình thành chi tiết ba bề mặt có đặc điểm khác Xét thời điểm trình gia công (ví dụ tiện), ba bề mặt chi tiết phân biệt hình 1.1: Mặt GC Mặt GC n Mặt GC Vùng cắt s t Hình 1.1:Các bề mặt qui ước chi tiết gia công Mặt gia công (chưa gia công): bề mặt phôi mà dao cắt đến theo qui luật chuyển động Tính chất bề mặt tính chất bề mặt phôi Mặt gia công: mặt chi tiết mà lưỡi dao trực tiếp thực tách phoi Trên bề mặt diễn tượng - lý phức tạp Theo hình vẽ, trường hợp tiện bề mặt côn Mặt gia công bề mặt chi tiết mà dao cắt qua Tính chất bề mặt phản ánh kết tượng - lý trình cắt Ngoài ba mặt phân biệt trên, gia công có vùng cắt Vùng cắt phần kim loại chi tiết vừa tách sát mũi dao lưỡi cắt dao chưa thoát Đây vùng xảy trình - lý phức tạp cắt 1.4 Các chuyển động cắt gọt chế độ cắt gia công cơ: 1.4.1 Khái niệm Tuỳ thuộc vào phương pháp gia công, tuỳ thuộc vào yêu cầu tạo hình bề mặt, hệ thống công nghệ cần tạo chuyển động tương đối nhằm hình thành nên bề mặt cần gia công Những chuyển động tương đối nhằm hình thành bề mặt gia công gọi chuyển động cắt gọt Những chuyển động cắt gọt phân làm ba loại chuyển động: - Chuyển động - Chuyển động chạy dao - Chuyển động phụ 1.4.2 Chuyển động (cắt) tốc độ cắt v: Chuyển động chuyển động tạo phoi, tiêu hao lượng cắt lớn Chuyển động chuyển động quay tròn chi tiết (tiện) dao (phay, mài, ) chuyển động tịnh tiến bào, xọc, chuốt, Để đặc trưng cho chuyển động chính, ta sử dụng hai đại lượng: - Số vòng quay n (hoặc số hành trình kép) đơn vị thời gian Đơn vị đo tương ứng vg/ph (hoặc htk/ ph) - Tốc độ chuyển động hay gọi vận tốc cắt tốc độ cắt, ký hiệu v Đơn vị m/ ph Riêng mài lấy đơn vị m/s Tốc độ cắt v lượng dịch chuyển tương đối dao chi tiết theo phương vận tốc cắt ứng với đơn vị thời gian (ph,s) - Nếu chuyển động chuyển động quay tròn vận tốc cắt (v), số vòng quay n (vg/ph) đường kính chi tiết D (mm) có quan hệ sau: v = (.D.n)/1000 (m/ph) - Nếu chuyển động chuyển động tịnh tiến (bào), điều khiển chuyển động cấu culic Nên tốc độ hành trình cắt biến đổi từ đến giá trị cực đại, hành trình cắt lại trở 0, ta tính tốc độ cắt trung bình Vtb Vtb = Trong đó: K L 1  m 1000 (m/ph) K - số hành trình kép phút (htk/ph) L - chiều dài hành trình (mm) m - tỷ số vận tốc hành trình làm việc vận tốc hành trình chạy không Thường với máy bào ngang: m = 0,75; máy xọc: m = Các chuyển động chạy dao 1.4.3 Ngoài chuyển động cần phải có hai chuyển động vuông góc với vuông góc với phương chuyển động để tham gia cắt gọt a) Chuyển động chạy dao lƣợng chạy dao s Chuyển động chạy dao chuyển động phụ nhằm cắt hết lượng dư bề mặt chi tiết  Phương chuyển động chạy dao ký hiệu s Để đặc trưng cho chuyển động chạy dao, ta thường dùng đại lượng sau: - Lƣợng chạy dao ký hiệu s Là lượng dịch chuyển tương đối dao chi tiết theo phương chạy dao tương ứng với vòng quay (hoặc hành trình kép) chuyển động Đơn vị đo mm/vg mm/htk - Tốc độ chạy dao ký hiệu Vs, lượng dịch chuyển tương đối dao chi tiết theo phương chạy dao tương ứng với đơn vị thời gian, đơn vị đo mm/ph - Lƣợng chạy dao ký hiệu Sz Đối với trường hợp dụng cụ cắt có nhiều lưỡi cắt (phay, khoét, doa, …), lượng chạy dao vòng  ta tính lượng chạy dao Sz Đó lượng dịch chuyển tương đối dao chi tiết theo phương chạy dao tương ứng với lưỡi cắt Đơn vị đo mm/ Đơn vị đo mm/răng Gọi  : góc (góc tương ứng hai lưỡi cắt) = 3600 ( z số lưỡi cắt dao) z Như ta có mối quan hệ: Vs = s.n s = Sz.z  Vs = s.n = Sz.z.n (mm/ph) * Đối với phƣơng pháp chuốt (hình 1.2) Sz lượng nâng răng, thay cho chuyển động chạy dao Hình 1.2: Sơ đồ phương pháp chuốt b) Chuyển động dao theo phƣơng chiều sâu cắt chiều sâu cắt t Không phải luôn lượt mà ta cắt hết lượng dư chi tiết Do sau lượt cắt có ta phải cho dao tiến sâu thêm phía chi tiết Chuyển động gọi chuyển động dao theo phương chiều sâu cắt Đại lượng đặc trưng cho chuyển động chiều sâu cắt t [mm] Đây khoảng cách bề mặt gia công bề mặt chưa gia công đo theo phương thẳng góc với bề mặt gia công Dd (mm) - Phương pháp tiện: t = - Phương pháp khoan rộng lỗ, khoét, doa: t= - Dd (mm) Phương pháp phay: có chiều sâu: (hinh 1.3) + Chiều sâu phay t: Đây kích thước lớp kim loại bị cắt ứng với lần chuyển dao đo theo phương thẳng góc với trục dao phay + Chiều sâu cắt t0: Đây kích thước lớp kim loại bị cắt ứng với lần chuyển dao đo theo phương vuông góc với bề mặt gia công Tóm lại, ba thông số v, s, t gọi chế độ cắt gia công 1.4.4 Chuyển động phụ: Là chuyển động không trực tiếp tạo phoi (chuyển động tịnh tiến, lùi dao…) 1.5 Lớp cắt tiết diện lớp cắt 1.5.1 Khái niệm Lớp cắt lớp kim loại cần hớt bỏ ứng với lần chạy dao  Nếu cắt lớp cắt mặt phẳng chứa lưỡi cắt vuông góc với vectơ vận tốc cắt v ta nhận tiết diện lớp cắt Tiết diện lớp cắt có ý nghĩa quan trọng công tác nghiên cứu cắt gọt kim loại n n n s s s t t b  a b a s t R b a t s t t v (a) (b) (c) Hình 1.4: Các loại tiết diện lớp cắt tiện Các thông số đặc trƣng cho tiết diện lớp cắt: - a chiều dày lớp cắt, khoảng cách vị trí liên tiếp lưỡi cắt sau vòng quay chi tiết đo theo phương vuông góc với lưỡi cắt [mm] - b chiều rộng lớp cắt, chiều dài cắt thực tế lưỡi cắt đo theo phương lưỡi cắt [mm] - s t hai thông số chuyển động chạy dao 1.5.2 Mối quan hệ chế độ cắt thông số đặt trƣng cho tiết diện lớp cắt + Trường hợp hình 1.4a, ta có: a  s, t  b ta có mối quan hệ: a = s sin, b = t /sin + Trường hợp hình 1.4b, ta có : a = s t = b + Trường hờp hình 1.4c ta thấy rằng: chiều dày cắt a thay đổi suốt chiều dài làm việc thực tế lưỡi cắt Do để đặc trưng cho chiều dày lớp cắt người ta dùng khái niệm chiều dày cắt trung bình - ký hiệu: atb Gọi q diện tích tiết diện lớp cắt (đơn vị tính mm2) ta có: q = s.t = atb b Ta suy ra: atb = s.t b Độ lớn tiết diện lớp cắt đặc trưng hai cặp thông số s, t a, b Trong chiều rộng lớp cắt b chiều dài cắt thực tế lưỡi cắt chiều dày cắt a chiều dày lớp kim loại cần tách lần chạy dao Đây hai thông số mà độ lớn ảnh hưởng lớn đến trình cắt gọt Vì nghiên cứu cắt gọt, người ta thường dùng hai thông số để giải thích nhiều tượng lý phức tạp xảy cắt kim loại Cũng mà hai thông số chiều dày cắt chiều rộng cắt có ý nghĩa vật lý quan trọng công tác nghiên cứu Tuy vậy, a b hai thông số nhận cách điều chỉnh máy, mà điều chỉnh máy ta nhận chiều sâu cắt t lượng chạy dao s Vì , t s đặc trưng cho trình cắt khía cạnh công nghệ, chúng gọi yếu tố công nghệ chế độ cắt Xuất phát từ yêu cầu lý thuyết giải thích chất trình cắt gọt xuất phát từ yêu cầu điều chỉnh máy, sử dụng thực tế mà người ta phải đồng thời sử dụng hai cặp thông số đặc trưng cho tiết diện lớp cắt Chương 2 NHỮNG HIỂU BIẾT CƠ BẢN VỀ DỤNG CỤ CẮT KIM LOẠI Dụng cụ cắt (dao) phận hệ thống công nghệ, có nhiệm vụ trực tiếp tách phoi để hình thành nên bề mặt gia công Kinh nghiệm cho thấy: dao có ảnh hưởng lớn đến trình cắt gọt, tác động trực tiếp tới chất lượng chi tiết mà chi phối không nhỏ tới vấn đề suất giá thành sản phẩm Do đó, hiểu biết dao nhằm sử dụng chúng cách hợp lý trọng tâm công tác nghiên cứu cắt gọt kim loại 2.1 Phân loại dụng cụ cắt kim loại Trong thực tế bề mặt gia công đa dạng, dao dùng để gia công đa dạng Tuỳ thuộc vào mục đích nghiên cứu, yêu cầu sử dụng mà người ta phân loại dao thành nhóm khác nhau, theo phương pháp phân loại khác - Dựa vào vật liệu chế tạo dao có: dao thép cacbon dụng cụ, dao thép hợp kim dụng cụ, dao thép gió, dao hợp kim cứng, dao kim cương, - Dựa vào yêu cầu tính chất gia công, dao phân ra: dao gia công thô, dao gia công tinh, dao gia công bóng - Dựa vào kết cấu đặc điểm làm việc, ta có loại dao thường loại dao định hình - Dựa vào phương pháp gia công ta chia ra: dao tiện, dao phay, mũi khoan, dao khoét, dao doa, đá mài, dao chuốt, Đây phương pháp gia công phổ biến Trong tất loại dao, đặc điểm cấu tạo, dao tiện coi dao điển hình nhất, loại dao khác chẳng qua phân tích tổng hợp dao tiện Do vậy, nghiên cứu dao nét chung minh hoạ dao tiện 2.2 Kết cấu chung dụng cụ cắt kim loại Dao cắt kim loại chia ba phần: Phần làm việc (hay gọi phần cắt ), phần gá đặt phần thân dao Phần gá đặt Mặt trước Lưỡi cắt phụ Mặt sau phụ Phần thân dao Mũi dao Lưỡi cắt Phần cắt Mặt sau Hình 2.1: Kết cấu dao tiện - Phần làm việc dao (phần cắt): phần dao trực tiếp tiếp xúc với chi tiết gia công để làm nhiệm vụ tách phoi, đồng thời phần dự trữ mài lại dao dao bị mòn - Phần gá đặt: phận dao dùng để gá đặt dao lên máy nhằm đảm bảo vị trí tương quan dao chi tiết - Phần thân dao: phần dao nối liền phần cắt phần gá đặt dao Về mặt kết cấu phần cắt dao tạo nên bề mặt lưỡi cắt thích hợp, bao gồm: + Mặt trước dao: mặt dao để phoi trượt lên thoát khỏi vùng cắt trình gia công + Mặt sau chính: mặt dao đối diện với bề mặt gia công chi tiết + Mặt sau phụ: mặt phần cắt dao đối diện với bề mặt gia công chi tiết + Lưỡi cắt chính: giao tuyến mặt trước mặt sau Trong trình cắt, phần lớn lưỡi cắt tham gia cắt gọt Phần trực tiếp tham gia cắt gọt lưỡi cắt gọi chiều dài cắt thực tế lưỡi cắt - chiều rộng cắt b + Lưỡi cắt phụ: giao tuyến mặt trước mặt sau phụ Khi cắt có phần lưỡi cắt phụ tham gia cắt + Mũi dao: giao điểm lưỡi cắt lưỡi cắt phụ Mũi dao vị trí dao dùng để điều chỉnh vị trí tương quan dao chi tiết gia công + Lưỡi cắt chuyển tiếp: số trường hợp (như dao phay mặt đầu) người ta cần tạo nên lưỡi cắt chuyển tiếp lưỡi cắt lưỡi cắt phụ 2.3 Hệ quy chiếu xác định dùng để nghiên cứu trình cắt gọt Xác định thông số hình học dao tức xác định vị trí tương quan bề mặt lưỡi cắt so với hệ tọa độ chọn làm chuẩn Trong nghiên cứu ứng dụng dụng cụ   cắt, hệ tọa độ chọn làm chuẩn thành lập sở ba chuyển động cắt (v , s , t ) bao gồm ba mặt phẳng bản:   - Mặt 1: tạo vectơ tốc độ cắt v vectơ chạy dao s   - Mặt 2: tạo vectơ tốc độ cắt v vectơ chiều sâu cắt t  - Mặt (còn gọi đặt máy): tạo vectơ chạy dao s vectơ chiều sâu cắt  t (Hình 2.2) Ngoài mặt trên, người ta sử dụng mặt phẳng tiết diện phụ trợ (hình 2.3): - Mặt cắt qua điểm lưỡi cắt mặt phẳng qua điểm đó, tiếp tuyến với  mặt gia công chứa vị trí vận tốc cắt v - Các tiết diện phụ trợ bao gồm: tiết diện tiết diện phụ Tiết diện tiết diện đầu dao cắt mặt phẳng qua điểm khảo sát lưỡi cắt vuông góc với lưỡi cắt chính.Kí hiệu N – N Tiết diện phụ tiết diện đầu dao mặt phẳng vuông góc với lưỡi cắt phụ điểm khảo sát tạo nên Kí hiệu N1 - N1 Tất loại dụng cụ cắt có tiết diện tiết diện phụ 2.4 Thông số hình học phần làm việc dụng cụ cắt 2.4.1 Các góc độ dao thiết kế Các góc độ dao nhằm xác định vị trí mặt trước, mặt sau chính, mặt sau phụ , lưỡi cắt lưỡi cắt phụ phần làm việc dao Những thông số xác định tiết diện N - N, mặt đáy, tiết diện phụ N1 - N1 mặt cắt  v Mặt  t Mặt s Mặt (mặt đáy) Hình 2.2: Các mặt phẳng Mặt cắt Lưỡi cắt 900 Tiết diện N -N Mặt đáy Hình 2.3: Các mặt phẳng tiết diện phụ 2.4.1.1 Các thông số đo mặt đáy (hình 2.4) - Góc nghiêng chính, kí hiệu : góc tạo lưỡi cắt dao phương chạy dao đo mặt đáy - Góc nghiêng phụ kí hiệu 1: góc tạo lưỡi cắt phụ dao phương chạy dao đo mặt đáy - Góc mũi dao kí hiệu : góc tạo lưỡi cắt lưỡi cắt phụ đo mặt đáy Độ lớn góc mũi dao biểu thị độ bền mũi dao Trên thực tế, lưỡi cắt lưỡi cắt phụ nối với đoạn cong có bán kính R, gọi bán kính mũi dao Độ lớn R tuỳ thuộc vào vật liệu làm dao Ta có mối quan hệ sau:  + 1 +  = 1800 (2.1) Trong đó: , 1 thông số độc lập,  thông số phụ thuộc (hình 2.4) 2.4.1.2 Các thông số đo tiết diện N – N: (Hình 2.4) N1 - N1 N-N  n 1 A 1 N1 N     1  N1  N Theo hướng A Hình 2.4: Thông số hình học dụng cụ cắt - Góc trƣớc, kí hiệu : góc tạo mặt trước dao mặt đáy đo tiết diện N N Độ lớn góc trước  ảnh hưởng đáng kể đến khả thoát phoi - Góc sau, kí hiệu : góc tạo mặt sau dao mặt cắt đo tiết diện N -N Độ lớn góc sau xác định mức độ ma sát mặt sau dao mặt gia công chi tiết - Góc sắc, kí hiệu : góc tạo mặt trước mặt sau dao, tiết diện cắt N -N Độ lớn góc sắc định độ bền đầu dao - Góc cắt, kí hiệu : góc tạo mặt trước dao mặt cắt đo tiết diện N - N Ta có mối quan hệ hình học sau:  +  +  =  +  = 900 (2.2) 2.4.1.3 Các thông số đo tiết diện phụ N1 - N1 - Góc trƣớc phụ kí hiệu 1, góc tạo mặt trước dao mặt đáy đo tiết diện phụ N1 - N1 - Góc sau phụ kí hiệu 1: góc tạo mặt sau phụ dao mặt cắt đo tiết diện phụ N1 - N1 Độ lớn góc định mức độ ma sát mặt sau phụ dao mặt gia công chi tiết (hình 2.4) 2.4.1.4 Thông số đo mặt cắt - Góc nâng lƣỡi cắt kí hiệu , góc tạo lưỡi cắt dao mặt đáy đo mặt cắt Giá trị góc nâng lưỡi cắt  lớn hơn, nhỏ không (hình 2.5) Giá trị góc nâng định hướng thoát phoi cắt mà định đến điểm tiếp xúc dao chi tiết cắt Điều có ý nghĩa lớn độ bền dao chất lượng gia công Giá trị thông số hình học dao phải xác định vừa đảm bảo điều kiện cắt, vừa đảm bảo khả làm việc dao (tuổi bền dao) Bằng thực nghiệm, người ta xác định giá trị hợp lý góc độ dao phụ thuộc vào vật liệu gia công, vật liệu dao với điều kiện cắt khác 0 Hình 2.5 2.4.2 Sự thay đổi góc độ dao cắt Trong trình gia công thực tế, việc gá đặt không xác, ảnh hưởng chuyển động cắt , dao bị mài mòn, dẫn đến thay đổi hệ toạ độ xác định (theo định nghĩa), gây nên thay đổi thông số hình học dao so với thiết kế 2.4.2.1 Sự thay đổi góc độ dao gá đặt không xác a Gá dao không ngang tâm với chi tiết: Khi gá dao thấp (hình 2.6a) cao (hình 2.6b) tâm chi tiết đoạn h (khi tiện)   vectơ vận tốc cắt thực tế Vt bị sai lệch so với vectơ vận tốc lý tưởng Vlt góc  Do sai lệch hệ toạ độ xác định dẫn đến thay đổi góc trước góc sau dao lượng tương ứng  Hình 2.6: Sơ đồ gá đặt dao không xác 10 Giá trị e, f tính phải thỏa mãn điều kiện bền dễ khoan phần h) Góc độ dao: - Góc trước γ: Bàn ren tiêu chuẩn có góc trước γ = 15÷ 200 (thích hợp để cắt vật liệu có độ cứng trung bình) Góc trước γN tiết diện pháp phần côn cắt tính: tgγN = tgγ.cos (13.24) Đối với bàn ren tiêu chuẩn, ta tính γN nhỏ γ khoảng 1÷ 20 - Góc sau α: Góc sau phần cắt α có cách hớt lưng Đối với bàn ren tiêu chuẩn α = 6÷ 90 Để đơn giản cho việc chế tạo, góc sau phần sửa lấy i) Các rãnh để kẹp chặt điều chỉnh: Rãnh xẻ bàn ren làm chưa đứt với trị số chừa lại e1 = 0,4÷ 1,5mm Khi bàn ren bị mài mòn, ta xẻ rãnh đứt dùng hai vít điều chỉnh ăn ren với vòng gá để ép vào hai rãnh hai bên rãnh xẻ làm cho đường kính ren nhỏ lại Đường tâm hai rãnh cho đuôi vít điều chỉnh làm lệch so với tâm bàn ren lượng c = 0,5÷ mm tùy kích thước ren Ngoài có hai rãnh để tỳ đuôi vít kẹp chặt gá bàn ren vào vòng gá với góc rãnh 600 900 163 Chương 14 PHƢƠNG PHÁP CHUỐT VÀ DỤNG CỤ 14.1 Chuốt phạm vi ứng dụng Chuốt phương pháp gia công kim loại có suất cao dùng để gia công bề mặt khác như: mặt phẳng, lỗ trụ, lỗ vuông, rãnh then, lỗ then hoa, bề mặt định hình phức tạp (ví dụ rãnh nòng ổ khoá), bề mặt tròn xoay, rãnh xoắn, bánh v.v Bề mặt chi tiết gia công chuốt đạt độ xác cấp 6÷7, Ra đạt từ 0,63÷0,32m Khi chuốt lỗ mặt định hình phẳng (hình 14.1a) chuyển động chuyển động tịnh tiến dao chi tiết đứng yên Khi chuốt mặt tròn xoay dao chuốt phẳng dao chuyển động thẳng chi tiết quay tròn (hình 14.1b) Đối với dao chuốt đĩa (hình 14.1c) chuốt bao (dao chuốt dạng tròn rỗng ruôti, dao bao bên chi tiết) chuyển động chuyển động quay dao chi tiết đứng yên quay tròn tuỳ hình dạng Khi chuốt, chuyển động chạy dao mà chuyển động thay lượng nâng dao az (dao chuốt làm cao dần lên từ cắt đến cắt cuối tổng cộng lượng lượng dư) Sở dĩ chuốt có suất cao tổng chiều dài cắt đồng thời tham gia cắt lớn nhiều so với dao khác Để truyền lực cho dao chuốt máy chuốt kéo từ đầu dao (dao chuốt kéo) đẩy từ đuôi dao (dao chuốt đẩy) Máy chuốt thường có hai dạng: máy chuốt đứng dùng gia công mặt chuốt ép (đẩy); máy chuốt nằm chủ yếu dùng gia công lỗ 14.2 Sơ đồ cắt chuốt Tuỳ theo yêu cầu kỹ thuật, đặc điểm chi tiết gia công, khả công nghệ chế tạo dao chuốt, ta lựa chọn sơ đồ cắt khác theo dạng chuốt đơn chuốt nhóm sau: a) Chuốt theo lớp: (hình 14.2a) Prôfin chi tiết đồng dạng với prôfin lớp kim loại cắt Sơ đồ có ưu điểm chiều dày cắt a bé, chiều rộng cắt b lớn nên dao lâu mòn mặt trước, đảm bảo độ xác độ bóng bề mặt cao lực cắt đơn vị lớn chế tạo dao khó b) Chuốt ăn dần: (hình 14.2b) 164 Prôfin lớp cắt prôfin lưỡi cắt không giống prôfin bề mặt gia công, ví dụ hình 14.2b lỗ chuốt có dạng vuông lưỡi cắt có dạng tròn trừ cuối dao có dạng vuông chi tiết Sơ đồ cắt bề mặt có độ nhẵn độ xác thấp sơ đồ chuốt theo lớp chỗ chuyển tiếp lớp cắt lớp cắt lại vết khác tạo Tuy nhiên, sơ đồ cắt có ưu điểm việc chế tạo dao đơn giản c) Chuốt theo mãnh: (chuốt nhóm – hình 14.2c, d, e) Mỗi lớp kim loại có chiều dày cắt a cắt nhóm từ đến răng, người ta gọi chuốt theo sơ đồ chuốt nhóm Khi cắt theo sơ đồ chuốt chiều dày lớp cắt a tăng chiều rộng cắt b giảm so với chuốt đơn, mà a tăng lực cắt đơn vị giảm lực cắt tổng giảm Tuy nhiên, a tăng, dao chóng mòn mặt trước Dao chế tạo theo sơ đồ phưc tạp 14.3 Dao chuốt lỗ trụ kéo 14.3.1 Khái niệm Dao chuốt lỗ trụ kéo dao chuốt thông dụng Nó dùng để chuốt lỗ hình trụ có độ bóng độ chĩnhác cao từ lỗ nhỏ thô Khi gia công đồ gá máy chuốt kẹp vào đầu dao chuốt kéo qua lỗ gia công để thực việc cắt gọt 14.3.2 Lượng dư gia công Lượng dư đường kính dành cho chuốt lỗ lấy sổ tay, tính theo công thức sau (nếu lỗ trước chuốt lỗ khoan khoét): 2h=0,005D+(0,05÷0,2) mm (14.1) Trong D L đường kính chiều dài danh nghĩa lỗ chuốt trị số ngoặc lấy bé lỗ trước chuốt khoét tiện trị số lấy lớn lỗ khoan trước chuốt 14.3.3 Lượng nâng az Đây chiều dày cắt a dao chuốt Nếu az nhỏ độ bóng bề mặt gia công tăng, lực chuốt cho dao nhỏ lực cắt đơn vị tăng dao chuốt dài Đối với dao chuốt lỗ trụ, az lấy theo bảng sau: 165 Đối với dao chuốt nhóm lấy az= 0,1÷ 0,2 mm Giữa cắt thô sửa lấy 2÷ cắt tinh với lượng nâng giảm dần lượng (0,03÷ 0,02) mm từ đến Ví dụ lấy cắt tinh az1= 0,7az; az2= 0,4az; az3=0,25az Phần sửa có az= 14.3.4 Kết cấu dao chuốt lỗ trụ kéo: Hình 14.3 kết cấu dao chuốt lỗ trụ kéo (hình a) đẩy (hình b) Theo hình 14.3b ta thấy dao chuốt lỗ trụ kéo gồm phần sau: - Phần 1: đầu dao, dùng để kẹp dao chuốt đồ gá máy chuốt - Phần 2: cổ dao - Phần 3: côn chuyển tiếp - Phần 4; phần định hướng trước, có tác dụng để định tâm chi tiết trước cắt - Phần 5: phần cắt, nhóm (chuốt nhóm) có lượng tăng đường kính az Trên có rãnh chia phoi bố trí xen kẽ trước sau để phân chia phoi thành mãnh nhỏ (giảm biến dạng lực cắt) - Phần 6: phần sửa đúng, để sửa kích thước lỗ tăng độ bóng - Phần 7: phần dịnh hướng sau, để định hướng chi tiết cuối dao chưa khỏi mặt lỗ gia công (nhằm bảo vệ bề mặt lỗ gia công tránh gãy dao chi tiết bị lệch) - Phần 8: phần đuôi tựa hay gọi cổ đở, dùng để đở luy nét Sau khảo sát yếu tố kết cấu chủ yếu dao chuốt lỗ trụ kéo: a) Răng rãnh chứa phoi Răng dao chuốt phải đủ ban đảm bảo mài lại nhiều lần Rãnh chứa phoi phải cho phép phoi tốt đủ rộng để chứa phoi Hình 14.4 giới thiệu dạng rãnh thường dùng: dạng a dùng cho vật liệu dẻo, dạng b dùng cho vật liệu giòn, dạng c dùng cho dao chuốt nhóm 166 Diện tích rãnh chứa phoi (hình 14.4) F phải thoả mãn: F = K.F1 (14.2) Trong F1 - diện tích tiết diện phoi: F1= l.az l - chiều dài lỗ chuốt K - hệ số điền đầy rãnh, K=2÷6, vật liệu gia công bền az lớn (phoi khó chặt) K lớn Sau chọn dạng rãnh chứa phoi, ta phải chọn thông số t, h, b, R, r (hình 14.4) cho diện tích rãnh thực tế F phải thoả mãn biểu thức (14.2) b) Rãnh chia phoi Khi chuốt lỗ trụ, để phoi dễ vào rãnh chứa phoi, ta phải giảm chiều rộng cắt b cách làm rãnh chia phoi xen kẻ cắt (hình 14.5) Các sửa không làm rãnh chia phoi Các rãnh chia phoi tạo phương pháp mài Dạng rãnh chia phoi tốt tam giác hình Số rãnh chia phoi phải chọn cho chiều rộng cắt b cho dây phoi không mm Chiều rộng rãnh chia phoi lấy từ 0,8÷1 mm, bán kính lượn đáy rãnh R=0,3÷0,5 mm, góc rãnh 60÷900 c) Góc độ dao chuốt - Góc trước : góc trước  phụ thuộc vào vật liệu gia công Cần chọn >50 để tránh tượng lỗ bị co vật liệu bị nén Khi chuốt kim loại đen  không nên chọn lớn 200 để tránh tượng lay rộng lỗ sau chuốt 167 Đối với sửa cắt tinh, góc trước lấy cắt thô lấy giảm để tăng tuổi ban kích thước - Góc sau : góc bị hạn chế tuổi thọ dao  lớn sau lần mài lại mặt trước đường kính dao giảm nhanh (đối với dao chuốt lỗ trụ) Có thể lấy  cho thô 30÷3030’, cho tinh 20 cho sửa 30’÷10 d) Số đồng thời tham gia cắt Số đồng thời tham gia cắt tính sau: Z max  l  (lấy phần nguyên) t (14.4) Để định hướng dao chuốt lỗ tốt đồng thời không bị tải cắt số đồng thời tham gia cắt thường phải thỏa điều kiện: ≤ Zomax≤ e) Số cắt dao chuốt Các cắt bao gồm cắt thô số cắt tinh Số cắt thô: Z ctho  2h  2htinh 1 2.a z (14.5) Trong 2htinh lượng dư đường kính dành cho cắt tinh f) Số sửa đúng: Khi lỗ chuốt có cấp xác 6÷ 7, số sửa Zsd = 7÷ 8, lỗ cấp xác thấp Zsd = 5÷ g) Đường kính phần định hướng trước d4 Đường kính phần định hướng trước d4 lấy cho phần chui qua lỗ trước gia công (D0) cách dễ dàng Có thể lấy d4 = D0 – 0,08 mm Để dao chui qua chi tiết dễ dàng hơn, phía trước phần định hướng có phần côn chuyển tiếp với góc nghiêng đường sinh so với trục dao 15÷ 300 h) Đường kính dao chuốt - Răng đầu tiên: Dr1 = d4 = D0 – 0,08 mm (14.6) - Răng thứ 2: Dr2 = Dr1 + 2az (14.7) - Các cắt tinh có đường kính đường kính kề trước cộng hai lần lượng nâng thân cắt tinh - Các sửa cắt tinh cuối có đường kính Dsd Dsd = Dmax ± δ Trong đó: Dmax đường kính giới hạn lớn lỗ chi tiết sau gia công δ lượng lay rông (dấu -) hay độ co (dấu +) bề mặt lỗ sau chuốt, ví dụ chuốt dao chuốt dài 700÷ 800 mm có lượng lay rộng δ= 0,005 ÷ 0,01mm; chuốt vật liệu dẻo có độ co δ ≤ 0,01 mm; hay chuốt chi tiết có thành mỏng thường có độ co phụ thuộc vào đường kính lỗ chuốt chiều dày thành lỗ i) Đường kính phần định hướng phía sau d7 Đường kính phần định hướng phía sau d7 đường kính danh nghĩa lỗ sau chuốt với dung sai theo kiểu lắp lỏng hệ lỗ cấp xác j) Đường kính cổ đỡ (đuôi tựa 8) d8 168 Dao chuốt đường kính lớn dài làm việc phải có luy nét đỡ phía sau Bạc luy nét đỡ lắp vào phần định hướng sau d7 Tuy nhiên để giảm số kích cỡ bạc đỡ người ta thường làm thêm phần đuôi tựa có đường kính đường kính bạc đỡ có k) Đường kính phần đầu dao chuốt d1 d1 lấy nhỏ đường kính lỗ trước chuốt lượng tối thiểu 0,3 mm Có thể lấy d1= D0 – (1÷ 2) mm l) Đường kính cổ dao d2: d2 = d1 – (0,3÷ 1) mm (14.9) m) Kích thước chiều dài dao chuốt - Chiều dài phần đầu dao l1: theo kích thước đầu kẹp dao máy chuốt - Chiều dài phần côn chuyển tiếp l3: thường chọn l3 = 10 ÷ 20 mm - Chiều dài phần định hướng trước l4: l4 = l + 0,5t – l3 - Chiều dài phần cổ dao l2: chiều dài phải đảm bảo cho thò dao xuyên qua chi tiết, xuyên qua bạc tỳ với thành máy chuốt khe hờ từ 5÷10 mm mặt đầu mâm cặp thành máy để thao tác kẹp dao vào mâm cặp dễ dàng (hình 14.16) - Chiều dài phần cắt l5: Nếu có bước nhau: Nếu có bước không đều: l5 = Zc.t (14.10) (14.11) n l5   ti (14.12) i 1 Với ti bước thứ I, n số cắt dao chuốt - Chiều dài phần sửa l6: - Chiều dài phần định hướng sau l7: 0,5d7 phải ≥ 20 mm l7 =(0,5÷ 0,7)l; cổ đỡ l7 phải ≥ - Chiều dài phần cổ đỡ (nếu có) l8: l7 =(0,5÷ 0,7)d8 phải ≥ 20 - Chiều dài tổng cộng dao chuốt L: L   li l6 = Zsd.tsd (14.13) i 1 Để đảm bảo cứng vững L≤ [L] = 40d7, tốt L≤ 30d7 Nếu điều kiện không thỏa mãn, ta nên thiết kế dao gồm dao chuốt với đường kính dao chuốt sau phải đường kính sửa dao chuốt trước 169 Chương 15 PHƢƠNG PHÁP MÀI VÀ DỤNG CỤ 15.1 Mài phạm vi ứng dụng 15.1.1 Khái niệm Mài trình gia công cắt gọt bỡi vô số lưỡi cắt với hình dạng hình học không xác định hạt mài tự nhiên nhân tạo Quá trình mài tạo nhiều phoi vụn ma sát cắt gọt cạo miết hạt mài vào chi tiết gia công Phương pháp mài có từ lâu phải đến kỷ 19 phát triển mạnh mẽ Tỷ lệ số máy mài tổng số máy cắt kim loại chiếm khoảng 30%, nhiên số ngành đặc biệt chế tạo ổ lăn số máy mài chiếm đến 60% 15.1.2 Phạm vi khả ứng dụng Hiện mài sử dụng để gia công tinh mà dùng nguyên công gia công thô cần có suất hiệu kinh tế cao Người ta dùng phương pháp mài thô để gia công chi tiết nặng đến 125 tấn, lượng dư khoảng 6mm máy mài cõ lớn công suất đến 250KW, cắt 250÷ 360 kg kim loại (nhờ có vận tốc cắt cao) Khi gia công tinh phương pháp mài, chi tiết đạt Ra = 1,25÷ 0,63μm; độ xác kích thước đạt đến 0,002÷ 0,003 mm 15.1.3 Các dạng gia công mài a) Mài tròn ngoài: Thường dùng để gia công mặt trụ (hình 15.1a) Chi tiết đá mài có chuyển động tương đối sau: - Chi tiết quay tròn đồng thời chuyển động tịnh tiến dọc trục, đá mài quay tròn sau lượt cắt lại sâu vào chi tiết chiều sâu cắt t - Chi tiết quay tròn, đá mài vừa quay tròn vừa thực hai chuyển động tịnh tiến dọc ngang b) Mài tròn trong: Chi tiết đá mài có chuyển động qua ngược nhau, đá mài có chuyển động ngang để ăn hết chiều sâu cần cắt Đá mài chi tiết có chuyển động dọc trục để gia công hết chiều dài chi tiết (hình 15.1b) c) Mài phẳng: Có thể dùng chu vi mặt đầu đá mài để mài phẳng (hình 15.1c) Đá mài có chuyển động quay tròn sau hành trình bàn máy có chuyển động chạy dao để cắt hết bề mặt Chi tiết kẹp bàn máy có chuyển động tịnh tiến quay theo bàn máy d) Mài dây: Mài dây (hình 15.1d) ngày sử dụng rộng rãi chế tạo máy Các ưu điểm mài dây là: không cần cân sửa dây (như cân sửa loại đá mài), thay đổi đặc tính trình mài nhờ việc thay đổi cặp lăn tiếp xúc Chất kết dính để làm dây mài có hệ số ma sát với kim loại nhỏ nên lực cắt, nhiệt cắt giảm dẫn đến công suất giá thành giảm chất lượng tăng lên Tuổi thọ dây mài đánh giá qua lượng kim loại hớt yếu tố phụ thuộc vào lực căng dây, tốc độ dây, chuyển động chạy dao vật liệu gia công 170 e) Mài vô tâm (hình 15.2) Chi tiết đặt tự tỳ hai viên đá: viên đá mài đảm nhận nhiệm vụ cắt, viên đảm bảo làm quay chi tiết làm cho chi tiết dịch chuyển dọc trục (nhờ đặt nghiêng góc α= 1,5÷ 60 nên tạo chuyển động Sd= Vd.sinα) gọi đá dẫn 171 Hình 15.2b phương pháp mài vô tâm Đá dẫn làm quay chi tiết với tốc độ v ct (vct bé so với tốc độ đá vd) Con lăn quay theo chi tiết 2, tỳ chặt chi tiết vào lăn Cuối hành trình làm việc cần đẩy chi tiết khỏi vị trí làm việc Mài vô tâm phương pháp mài cho hiệu kinh tế cao, phương pháp cho phép giảm thời gian định vị kẹp chặt chi tiết, gây phế phẩm, đồng thời không yêu cầu tay nghề cao dễ tự động hóa f) Mài khôn: Đây phương pháp chủ yếu dùng gia công tinh lỗ Đầu khôn gồm thân có gắn số mài có độ hạt nhỏ (hình 15.3a) Khi mài đầu khôn quay với tốc độ v= 15÷ 75 m/ph tịnh tiến chậm dọc trục với tốc độ vs = 5÷ 20 m/ph, tạo thành vết cắt chéo (hình 15.3b) Độ xác mài khôn đạt cấp 5÷ 6, Ra = 0,4÷ 0,1 μm Mài khôn cho phép sửa phần lớn sai số hình dạng lỗ g) Mài siêu tinh: Tương tự mài khôn, mài siêu tinh thường dùng để gia công mặt chuyển động quay tròn chi tiết chuyển động chạy dao dọc mài, mài có chuyển động lắc qua lại (dao động với biên độ 3÷ mm với tần số 25÷ 50 htk/giây) Áp lực mài đặt vào bề mặt gia công bé (1,5÷ 2,5 KG/cm2) Độ bóng bề mặt gia công đạt mài siêu tinh cao, đạt Ra≤ 0,1 μm h) Đánh bóng: Dùng bột mài hạt nhỏ trộn với dầu nhờn đặc bôi lên bánh đánh bóng đàn hồi quay với tốc độ cao 15.2 Đặc điểm phƣơng pháp mài Phương pháp mài có số đặc điểm sau: - Tốc độ cắt mài lớn ( mài tròn vđ= 18÷ 50 m/s, mài tròn vđ= 15÷ 35 m/s, mài phẳng mặt trụ đá mài vđ= 18÷ 35 m/s, mài mặt phẳng mặt đầu đá mài vđ= 20÷ 45 m/s) - Tiết diện phoi cắt mài bé - Độ cứng hạt mài cao, cắt vật liệu cứng mà dụng cụ cắt khác không cắt gọt thép tôi, hợp kim cứng,… - Đá mài gồm hạt mài có hình dạng, vị trí khác liên kết với chất dính kết Khi mài số lớn hạt mài đồng thời tham gia cắt với lưỡi cắt không liên tục 172 góc cắt không hợp lý (γ thường 200 C Vunkahit bị cháy) nên sử dụng thiết phải dùng dung dịch nguội lạnh Ở nhiệt độ 150oC Vunkahit bị mềm ra, hạt mài dễ ấn sâu vào chất kết dính, áp lực hạt mài lên bề mặt gia công giảm, nên sử dụng nguyên công mài bóng, mài tinh 15.3.4 Độ cứng: Trong thời gian làm việc, hạt mài bị cùn đi, lực tác dụng vào hạt mài tăng lên, đến mức làm cho hạt mài tróc khỏi bề mặt đá mài Độ cứng đá mài khả chống lại tróc hạt mài, thời gian làm việc Đá mài gọi mềm hạt mài dễ tróc đá mài cứng hạt mài khó tróc Theo tiêu chuẩn Liên Xô, quy định cấp tốc độ cứng đá mài sau : Độ cứng mài Mềm –M Mềm vừa –CM Ký hiệu M1,M2,M3 MV1,MV2 Trung bình –C TB1,TB2 Cứng vừa- CHI TIẾT CV1,CV2,CV3 Cứng –T C1,C2,C3 Rất cứng –T RC1,RC2,RC3 Đặc biệt cứng - ĐC1,ĐC2 Trong nhóm độ cứng, độ cứng tăng dần theo thứ tự 1, 2, Đá mài có chất kết dính Keramic Bakelit chế tạo với tất cấp độ cứng nêu Đá mài có chất dính kết Vunkahit chế tạo cấp độ cứng MV, IB, GV, C Độ cứng đá mài đo phương pháp: Phun cát (với áp suất 1.5at), khoan lõm vào mặt đá mài (tác dụng tải trọng lên mũi khoan 25 35kg) ấn lõm vào mặt đá mài bi thép đường kính 6.35mm (theo chiều sâu vết lõm để xác định độ cứng) Tuy nhiên phương pháp chưa biểu hoàn toàn khả làm việc đá mài Thường đánh giá chất lượng đá mài tuổi bền đá lượng tiêu hao cắt 1cm3 vật liệu gia công Khi mài vật liệu cứng, hạt mài mòn nhanh cần chọn đá mài mềm, (để hạt mài dễ tróc tạo khả tự mài sắc phần) ngược lại vật liệu gia công mềm ,cần chọn đá mài có độ cứng` cao hơn, mài vật liệu dẽo (nhôm, đồng…) tượng mòn hạt mài, mặt đá mài bị lì … (do phoi bịt kín khe hở hạt) cần chọn đá mềm Mặt tiếp xúc đá mài chi tiết gia công lớn, hạt mài mòn nhanh cần chọn đá mài mềm 176 15.3.5 Cấu trúc đá mài: Tỉ lệ số lượng hạt mài , chất dính kết khoảng trốngtrong mộtđơn vị thể tích đá mài đặc trưng cấu trúc đá mài Cấu trúc đá có kí hiệu từ 0-12 Số hiệu cấu trúc lớn đá mài xốp nghĩa tỉ lệ khoảng trống lớn Cấu trúc từ 1-4 gọi cấu trúc chặt , từ 5-8 cấu trúc trung bình từ 9-12 cấu trúc xốp Trong đơn vị thể tích đá mài, hạt mài lớn, cấu trúc đá chặt Đá có cấu trúc xốp, khoảng hở hạt mài lớn mặt đá mài khó bị lì (phoi khó bị kẹt vào khoảng hở hạt mài) Mặt khác đá quay với tốc độ cao dễ tạo nên dòng khí lưu thông khe hở đó, dung dịch làm nguội dễ thẩm thấu qua khe hở hạt mài để làm nguội trực tiếp bề mặt gia công vùng mài Tuy đá mài có cấu trúc xốp có nhiều nhựơc điểm sức bền kém, không giữ lâu prôfin mặt đá Việc chọn cấu trúc đá mài theo cách sau : mài tĩnh mài định hình, chọn đá có cấu trúc chặt, cần bảo đảm prôfin mặt đá mài Đá mài có cấu trúc chặt trung bình dùng để mài thép tôi, mài sắc dụng cụ cắt mài phẳng, mài tròn mặt tròn đá Cấu trúc xốp dùng mài kim loại mềm dẽo, mài phẳng mặt đầu đá 177 ... mài gang cứng, thép gió, hợp kim cứng 16 Chương 3: CƠ SỞ VẬT LÝ CỦA QUÁ TRÌNH CẮT KIM LOẠI 3.1 Quá trình hình thành phoi cắt kim loại: 3.1.1 Khái niệm chung: Cắt kim loại dùng dụng cụ hớt bỏ lớp... cắt gọt kim loại ta gọi: Lực sinh trình cắt tác dụng lên dao lực cắt, lực có độ lớn, phương ngược chiều với lực cắt gọi phản lực cắt Lực cắt ký hiệu P Phản lực cắt ký hiệu P ' Nguồn gốc lực cắt. .. gọi phoi cắt Phần kim loại sát đầu dao liên kết với chi tiết phoi cắt gọi vùng cắt Phoi, bề mặt gia công vùng cắt đối tượng để nghiên cứu chế cắt gọt Phương hướng nghiên cứu chế cắt gọt tìm mối