PHƯƠNG PHÁP CHUỐT VÀ DỤNG CỤ

Tuỳ theo yêu cầu kỹ thuật, đặc điểm của chi tiết gia công, khả năng công nghệ chế tạo dao chuốt, ta có thể lựa chọn các sơ đồ cắt khác nhau theo dạng chuốt đơn hoặc chuốt nhóm như sau :

v

a)

c)

b)

Chương 7 PHƯƠNG PHÁP CHUỐT VÀ DỤNG CỤ

7.1 CHUỐT VÀ PHẠM VI ỨNG DỤNG

Chuốt là phương pháp gia công kim loại có năng suất cao nhất dùng để gia công các

bề mặt khác nhau như: mặt phẳng, lỗ trụ, lỗ vuông, rãnh then, lỗ then hoa, các bề mặt định hình phức tạp (ví dụ rãnh nòng ổ khóa), bề mặt tròn xoay, rãnh xoắn, bánh răng v.v Bề mặt chi tiết gia công bằng chuốt có thể đạt độ chính xác cấp 6 ÷ 7, Ra đạt từ 0,63 ÷ 0,32 µm

Khi chuốt lỗ và các mặt định hình phẳng (hình 7.1 a) thì chuyển động chính là chuyển động tịnh tiến của dao còn chi tiết đứng yên Khi chuốt các mặt tròn xoay bằng dao chuốt phẳng thì dao chuyển động thẳng còn chi tiết quay tròn (hình 7.1 b) Đối với các dao chuốt đĩa (hình 7.1 c) hoặc chuốt bao (dao chuốt cũng dạng tròn nhưng rỗng ruột, dao sẽ bao bên ngoài chi tiết) thì chuyển động chính là chuyển động quay của dao còn chi tiết có thể đứng yên hoặc quay tròn tuỳ hình dạng của nó

Hình 7.1 Một số dạng dao chuốt và các chuyển động cần thiết

Khi chuốt, không có chuyển động chạy dao mà chuyển động này được thay thế bằng lượng nâng răng dao az (dao chuốt được làm cao dần lên từ răng cắt đầu tiên đến răng cắt cuối cùng tổng cọng một lượng đúng bằng lượng dư) Sở dĩ chuốt có năng suất cao bởi vì tổng chiều dài cắt đồng thời tham gia cắt lớn hơn nhiều so với các dao khác

Để truyền lực cho dao chuốt thì máy chuốt có thể kéo từ đầu dao (dao chuốt kéo) hoặc đẩy từ đuôi dao (dao chuốt đẩy) Máy chuốt thường có hai dạng : máy chuốt đứng dùng gia công mặt ngoài và chuốt ép (đẩy); máy chuốt nằm chủ yếu dùng gia công lỗ

Tuỳ theo yêu cầu kỹ thuật, đặc điểm của chi tiết gia công, khả năng công nghệ chế tạo dao chuốt, ta có thể lựa chọn các sơ đồ cắt khác nhau theo dạng chuốt đơn hoặc chuốt nhóm như sau :

a) Chuốt theo lớp : (hình 7.2 a)

Prôfil chi tiết đồng dạng với prôfil lớp kim loại được cắt Sơ đồ này có ưu điểm là chiều dày cắt a bé, chiều rộng cắt b lớn nên dao lâu mòn mặt trước, đảm bảo độ chính xác và

độ bóng bề mặt cao nhưng lực cắt đơn vị lớn và chế tạo dao khó

I Chuốt đơn

e)

Nhóm răng 1 Nhóm răng 2

a)

Hình 7.2 Sơ đồ cắt khi chuốt

b) Chuốt ăn dần : (hình 7.2 b)

Prôfin của lớp cắt và prôfin của lưỡi cắt không giống như prôfin của bề mặt gia công,

ví dụ như hình 7.2 b thì lỗ chuốt có dạng vuông trong khi lưỡi cắt có dạng tròn trừ các răng cuối của dao thì mới có dạng vuông của chi tiết Sơ đồ này cắt được các bề mặt có độ nhẵn và

độ chính xác thấp hơn sơ đồ chuốt theo lớp vì ở các chỗ chuyển tiếp giữa lớp cắt này và lớp cắt kế tiếp còn lại các vết do các răng khác nhau tạo ra Tuy nhiên, sơ đồ cắt này có ưu điểm

là việc chế tạo dao đơn giản

c) Chuốt theo mảnh : (chuốt nhóm – hình 7.2 c, d, e)

Mỗi lớp kim loại có chiều dày cắt a được cắt bởi một nhóm từ 2 đến 3 răng, vì vậy người ta gọi chuốt theo sơ đồ này là chuốt nhóm Khi cắt theo sơ đồ chuốt này thì chiều dày cắt a sẽ tăng và chiều rộng cắt b sẽ giảm so với chuốt đơn, mà khi a tăng thì lực cắt đơn vị giảm do đó lực cắt tổng sẽ giảm Tuy nhiên do a tăng, dao sẽ chóng mòn mặt trước Dao chế tạo theo sơ đồ này thì phức tạp

7.3 DAO CHUỐT LỖ TRỤ KÉO

7.3.1 Khái niệm

Dao chuốt lỗ trụ kéo là dao chuốt thông dụng nhất Nó được dùng để chuốt các lỗ hình trụ có độ bóng và độ chính xác cao từ các lỗ nhỏ và thô hơn Khi gia công thì đồ gá trên máy chuốt sẽ kẹp vào đầu dao chuốt và kéo nó đi qua lỗ gai công để thực hiện việc cắt gọt

7.3.2 Lượng dư gia công

Lượng dư đường kính dành cho chuốt lỗ có thể lấy trong các sổ tay, hoặc có thể tính theo công thức sau (nếu lỗ trước khi chuốt là lỗ khoan hoặc khoét):

2h = 0,005.D + (0,05 ÷0,2) L , mm (7.1) trong đó D và L là đường kính và chiều dài danh nghĩa của lỗ chuốt và trị số trong ngoặc lấy bé khi lỗ trước khi chuốt được khoét hoặc tiện và trij số này lấy lớn khi lỗ được khoan trước khi chuốt

7.3.3. Lượng nâng răng a z

Đây chính là chiều dày cắt a của răng dao chuốt Nếu az nhỏ thì độ bóng bề mặt gia công tăng, lực chuốt cho một răng dao sẽ nhỏ nhưng lực cắt đơn vị sẽ tăng và dao chuốt sẽ dài Đối với dao chuốt lỗ trụ, az có thể lấy theo bảng sau:

Thép cacbon và ít hợp kim Thép hợp kim Gang Nhôm

d 7

b)

Hình 7.3 Kết cấu dao chuốt lỗ trụ: a) kéo, b) đẩy

Vật liệu

gia

công

Đồng thanh

và đồng thau

σ b ≤ 500

500 ÷ 750 σ b > 750

N/mm 2 σ b ≤ 800

N/mm 2

az, mm 0,015

÷ 0,02

0,025

÷ 0,03

0,015

÷ 0,025

0,025

÷ 0,03

0,010

÷ 0,025

0,03

÷ 0,1 0,02 ÷

0,05

0,05 ÷ 0,12

Đối với dao chuốt nhóm thì có thể lấy az = 0,1 ÷ 0,2 mm Giữa các răng cắt thô và răng sửa đúng có thể lấy 2 ÷ 5 răng cắt tinh với lượng nâng giảm dần một lượng (0,03 ÷ 0,02) mm từ răng này đến răng kia Ví dụ lấy 3 răng cắt tinh : az1 = 0,7 az, az2 = 0,4 az, az3 = 0,25 az Phần sửa đúng thì có az = 0

7.3.4. Kết cấu dao chuốt lỗ trụ kéo

Hình 7.4 Dạng răng và rãnh chứa phoi của dao chuốt

Hình 7.3 là kết cấu của dao chuốt lỗ trụ kéo (hình a) và đẩy (hình b) Theo hình 7.3 b

ta thấy dao chuốt lỗ trụ kéo gồm các phần sau:

- Phần 1 :đầu dao, dùng để kẹp dao chuốt trong đồ gá của 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 khi cắt

- Phần 5 : phần cắt, giữa các răng hoặc các nhóm răng (chuốt nhóm) kế tiếp nhau sẽ

có lượng tăng đường kính 2.az Trên các răng có các rãnh chia phoi bố trí xen kẻ nhau giữa răng trước và sau để phân chia phoi thành những mãnh nhỏ (giảm biến dạng và lực cắt)

- Phần 6 : phần sửa đúng, để sửa đúng kích thước lỗ và tăng độ bóng

az

- Phần 7 : phần định hướng sau, để định hướng chi tiết khi răng cuối cùng của dao chưa ra khỏi mặt lỗ gia công (nhằm bảo vệ bề mặt lỗ đã gia công và tránh gãy răng dao do chi tiết bị lệch)

- Phần 8 : phần đuôi tựa hay còn gọi là cổ đở, dùng để đở luy nét

Sau đây chúng ta khảo sát các yếu tố kết cấu chủ yếu của dao chuốt lỗ trụ kéo :

• Răng và rãnh chứa phoi

Răng dao chuốt phải đủ bền và đảm bảo mài lại được nhiều lần Rãnh chứa phoi phải cho phép cuốn phoi tốt và đủ rộng để chứ phoi Hình 7.4 giới thiệu 4 dạng răng và rãnh thường dùng : dạng a dùng cho vật liệu dẻo, dạng b dùng cho vật liệu giòn, dạng c dùng cho dao chuốt nhóm

Diện tích rãnh chứa phoi (hình 7.4) F phải thỏa mản:

F = K.F 1 (7.2) trong đó F1 - diện tích tiết diện phoi : F 1 = l.a z (7.3)

l - chiều dài lỗ được chuốt.

K - hệ số điền đầy rãnh , K = 2 ÷6, vật liệu gia công càng bền và az càng lớn (phoi càng khó cuốn chặt) thì K càng lớn

Sau khi đã chọn dạng răng và rãnh chứa phoi, ta phải chọn các thông số t, h, b, R, r (hình 7.4) sao cho diện tích rãnh thực tế F phải thỏa mản biểu thức (7.2)

• Rãnh chia phoi

Khi chuốt lỗ trụ, để phoi dễ cuốn vào trong rãnh chứa phoi, ta phải giảm chiều rộng cắt b bằng cách làm các rãnh chia phoi xen kẻ giữa các răng cắt kế tiếp nhau (hình 7.5) Các răng sửa đúng không làm rãnh chia phoi Các rãnh chia phoi được tạo ra bằng phương pháp mài Dạng rãnh chia phoi tốt nhất là tam giác như hình Số rãnh chia phoi phải chọn sao cho chiều rộng cắt b cho từng dây phoi không quá 6 mm Chiều rộng rãnh chia phoi lấy từ 0,8 ÷ 1

mm, bán kính lượn ở đáy rãnh R = 0,3 ÷0,5 mm, góc rãnh là 60 ÷ 900

• Góc độ của răng dao chuốt

- Góc trước γ : góc trước

γ phụ thuộc vào vật liệu gia công

Cần chọn γ > 5o để tránh hiện tượng

lỗ bị co do vật liệu bị nén Khi chuốt

kim loại đen thì γ không nên chọn

lớn hơn 20o để tránh hiện tượng lay

rộng lỗ sau khi chuốt

Đối với răng sửa đúng và Hình 7.5 rãnh chia phoi trên dao chuốt

răng cắt tinh, góc trước có thể lấy như răng cắt thô hoặc có thể lấy giảm đi để tăng tuổi bền kích thước

- Góc sau α : góc này bị hạn chế bởi tuổi thọ của dao vì khi α lớn thì sau mỗi lần mài lại mặt trước đường kính răng dao sẽ giảm nhanh (đối với dao chuốt lỗ trụ) Có thể lấy α cho răng thô bằng 3o ÷ 3o30’, cho răng tinh là 2o và cho răng sửa đúng là 30’÷ 1o

• Số răng đồng thời tham gia cắt

Số răng đồng thời tham gia cắt được tính như sau :

max = +1

t l

Z o (lấy phần nguyên) (7.4)

Để sự định hướng dao chuốt trong lỗ được tốt đồng thời không bị quá tải khi cắt thì số

răng đồng thời tham gia cắt thường phải thỏa điều kiện : 3 ≤ Z omax ≤ 6

• Số răng cắt của dao chuốt

Các răng cắt bao gồm các răng cắt thô và một số răng cắt tinh Số răng cắt thô :

Z cthô = 1

2

2 2

+

−

z

tinh

a

h h

(7.5) trong đó 2htinh là lượng dư đường kính dành cho các răng cắt tinh

• Số răng sửa đúng

Khi lỗ chuốt có cấp chính xác 6 ÷ 7, số răng sửa đúng Zsđ = 7 ÷ 8, lỗ cấp chính xác 8 hoặc thấp hơn thì Zsđ = 5 ÷ 6

• Đường kính phần định hướng trước d 4

Đường kính phần định hướng trước d4 lấy sao cho phần này có thể chui qua lỗ trước khi gia công (Do) một cách dễ dàng Có thể lấy d4 = Do – 0,08 mm Để dao chui qua chi tiết dễ dàng hơn, phía trước phần định hướng này có phần côn chuyển tiếp với góc nghiêng của đường sinh so với trục dao là 15 ÷ 30o

• Đường kính các răng dao chuốt

- Răng đầu tiên : Dr1 = d4 = Do – 0,08 mm (7.6)

- Răng thứ 2 : Dr2 = Dr1 + 2.az

- Răng thứ n : Drn = Dr1 + 2(n –1).az (7.7)

- Các răng cắt tinh có đường kính bằng đường kính răng kề trước + 2 lần lượng nâng của bản thân răng cắt tinh đó

- Các răng sửa đúng và răng cắt tinh cuối cùng có đường kính là Dsđ :

Dsđ = Dmax ± δ (7.8) trong đó : Dmax - đường kính giới hạn lớn nhất của lỗ chi tiết sau gia công

δ - lượng lay rộng ( dấu -) hay độ co ( dấu +) của bề mặt lỗ sau khi chuốt, ví dụ khi chuốt bằng dao chuốt dài 700 ÷800mm thì có lượng lay rộng δ = 0,005 ÷ 0,01

mm, khi chuốt vật liệu dẻo thì có độ co δ ≤ 0,01 mm, hay khi chuốt chi tiết có thành mỏng thì thường có độ co phụ thuộc vào đường kính lỗ chuốt và chiều dày thành lỗ

• Đường kính phần định hướng phía sau d 7

Đường kính phần định hướng phía sau d7 bằng đường kính danh nghĩa của lỗ sau khi chuốt với dung sai theo kiểu lắp lỏng hệ lỗ cấp chính xác 6 hoặc 7

• Đường kính cổ đở (đuôi tựa 8) d 8

Dao chuốt đường kính lớn và dài thì khi làm việc phải có luy nét đở ở phía sau Bạc

của luy nét đở có thể được lắp vào phần định hướng sau d7 Tuy nhiên để giảm số kích cở bạc

đở thì người ta thường làm thêm phần đuôi tựa 8 có đường kính bằng đường kính bạc đở đã có

• Đường kính phần đầu dao chuốt d 1

d1 lấy nhỏ hơn đường kính lỗ trước khi chuốt một lượng tối thiểu là 0,3 mm Có thể lấy d1 = Do – (1÷2) mm

Chi tiết

Bạc tì Thành máy

Mâm cặp

• Đường kính cổ dao d 2 : d 2 = d 1 - (0,3÷ 1) mm (7.9)

• Kích thước chiều dài dao chuốt

- Chiều dài phần đầu dao l 1 : theo kích thước của đầu kẹp dao của máy chuốt

- Chiều dài phần côn chuyển tiếp l 3 : thường chọn l 3 = 10 ÷20 mm

- Chiều dài phần định hướng trước l 4 : l 4 = l + 0,5.t – l 3 (7.10)

- Chiều dài phần cổ dao l 2 : chiều dài này phải đảm bảo sao cho có thể thò dao xuyên qua chi tiết, rồi xuyên qua bạc tì cùng với thành máy chuốt và còn một khe hở từ 5 ÷ 10 mm giữa mặt đầu mâm cặp và thành máy để có thể thao tác kẹp dao vào mâm cặp được dễ dàng (hình 7.6)

- Chiều dài phần cắt l 5 :

Nếu các răng có bước đều nhau: l 5 = Zc t (7.11)

Nếu các răng có bước không đều:

∑

=

= n

i i

t l

1

5 (7.12) với : ti là bước của răng thứ i, và n là số răng cắt của dao chuốt

- Chiều dài phần sửa đúng l 6 :

l 6 = Z sđ t sđ (7.13)

Hình 7.6 Kẹp đầu dao chuốt vào máy chuốt

- Chiều dài phần định hướng sau l 7 : l 7 = (0,5 ÷ 0,7)l, nếu không có cổ đở 8 thì l 7 phả

i ≥ 0,5 d7 và phải ≥ 20 mm

- Chiều dài phần cổ đở (nếu có) l 8 : l 8 = (0,5 ÷ 0,7)d 8 , và l 8 phải ≥ 20 mm

- Chiều dài tổng cọng của dao chuốt L:

L = l 1 + l 2 + l 3 + l 4 + l 5 + l 6 + l 7 + l 8

Để đảm bảo cứng vững thì L ≤ [L] = 40d7, tốt nhất là L ≤ 30d7 Nếu điều kiện này không thỏa mản, ta nên thiết kế một bộ dao gồm 2 hoặc 3 con dao chuốt với đường kính răng đầu tiên của dao chuốt sau phải bằng đường kính răng sửa đúng của dao chuốt trước đó