Bài thí nghiệm NGUYÊN LÝ CẮT KIM LOẠI

L f af L NĂM 2011 Thí nghiệm Nguyên lý cắt kim loại Bài 1 XÁC ĐỊNH HỆ SỐ CO RÚT PHOI K 1.1 Hiện t ư ợng co rút phoi Trong quá trình cắt kim loại, kích th ước của phoi không giống với kíc

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA CƠ KHÍ

******

Bài thí nghiệm NGUYÊN LÝ CẮT KIM LOẠI

Họ và tên sinh viên:

Lớp: Khoa:

L

f

af

L

NĂM 2011

Thí nghiệm Nguyên lý cắt kim loại

Bài 1

XÁC ĐỊNH HỆ SỐ CO RÚT PHOI K

1.1 Hiện t ư ợng co rút phoi

Trong quá trình cắt kim loại, kích th ước của phoi không giống với kích thước của lớp cắt tương ứng khi còn trên chi tiết

Về mặt hình thức, sự biến dạng dẻo của lớp kim loại bị cắt được biểu hiện ở chỗ:

- Chiều dài của lớp phoi cắt ra Lf ngắn hơn quảng đường mà dao đi L dọc theo bề mặt gia công, còn chiều dày của phoi af lớn hơn chiều dày cắt a, chiều rộng của phoi bf, khi  bé, thay đổi không đáng kể so với chiều rộng cắt b (H 1.1)

Hình 1.1

Hiện tượng này gọi là hiện tượng co rút phoi

Sự biến đổi kích thước của lớp kim loại bị cắt là do kết quả của biến dạng dẻo, được đánh giá bằng hệ số co rút phoi K

Nếu cho rằng thể tích của khối kim loại tr ước và sau khi biến dạng không đổi và bf=b thì ta có:

K L L a a f

f





Trị số của K phụ thuộc vào tất cảc các yếu tố có ảnh h ưởng tới sự biến dạng của phoi và có giá trị thay đổi trong một phạm vi rộng K=1 8 Về ý nghĩa cơ học, nếu K càng lớn chứng tỏ mức độ biến dạng càng lớn

1.1 Xác đ ịnh hệ số co rút phoi K

2

Để đo hệ số co rút phoi K, ta thường dùng phương pháp sau:

1.2.1 Đo trực tiếp phoi.

Chuẩn bị mẫu thí nghiệm như hình 1.2 Mẫu là một đoạn trụ ngắn bằng thép có đường kính D Mẫu có xẻ 2 rãnh nhỏ đối xứng

có bề rộng e được nhồi đầy phoi bằng đồng để tránh va đập khi cắt

Thực hiện cắt tự do trên máy tiện (Hình 1.3) với chiều sâu cắt là t, thu nhận phoi và đo kích thước chiều dài

Ta có:

- Chiều dài L của lớp cắt: .( )

2

D t

- Chiều dài Lf của phoi: 1 2

2

f f f

- Hệ số co rút phoi K:

Hình 1.2 Hình 1.3

1.2.2 Đo theo cách cân phoi

Ta chọn lấy một phoi t ương đối thẳng, mang đo chiều dài

và cân trọng lượng (Lf, Q) Giả thiết cân được trọng lượng là Q (g) Thể tích lớp cắt, tương ứng với mảnh phoi vừa cân, được tính theo công thức:

V 1000Q(mm3)





Với: - tỷ trọng của vật liệu gia công (g/cm3)

L f2

L f1

e t D

Đồng thời ta có:

V=S.t.L (mm3)

Với S - lượng chạy dao khi cắt (mm/vòng)

t - chiều sâu khi cắt (mm)

L - chiều dài của lớp cắt (mm)

Từ đó ta có:

L 1000S t..Q

Hệ số co rút phoi: 1000. .

f

Q K

S t L



1.3 Tiến hành thí nghiệm

- Chuẩn bị phôi: thép 35 có đường kính D

- Chuẩn bị dao: dao tiện rãnh thép gió có  = 00

- Chuẩn bị máy: sử dụng máy T616

- Chế độ cắt: điều chỉnh máy với v = 50 70 m/ph

- Dụng cụ đo:

*Th ước kẹp

*Th ước lá

*Cân tiểu ly

- Thực hiện thí nghiệm với sự thay đổi lượng chạy dao (S1, S2,

S3)

- Xác định hệ số co rút phoi K theo ph ương pháp trên

1.4 Số liệu quy đ ổi trọng l ư ợng của cân tiểu ly

1 kg = 26,66 lượng

1 phân = 10 ly

1 chỉ = 10 phân

1 lượng =10 chỉ

1.5 Nhận xét kết quả và kết luận

- Ghi các giá trị lượng chạy dao S1, S2, S3 khi thí nghiệm vào bảng Đo và tính giá trị chiều dài trung bình của phoi (Lf) ứng với

3 lượng chạy dao trên và ghi vào bảng Tính toán các giá trị chiều dài lớp cắt tương ứng cho phương pháp đo Lđ o (bằng nhau cho cả 3 giá trị của S) và cho phương pháp cân Lc â n theo 3 giá trị S nêu trên

4

rồi ghi vào bảng Cuối cùng là tính toán các giá trị hệ số co rút phoi theo hai phương pháp đo và cân ứng với 3 giá trị S1, S2, S3

(ghi vào bảng)

Lượng chạy dao (mm/vg) S1 = S 2 = S 3 = P.P đo

Tính L đ o (mm) 

Đo L f (mm) 

Tính K đ o = L đ o / L f 

P.P cân

Cân Q (g) 

Tính L c â n (mm) 

Tính K c â n = L c â n / L f 

- Nhận xét về kết quả K đã xác định được đối với từng trường hợp cụ thể: (ghi vào khoảng trống dưới)

- Nêu kết luận:

 Bản chất của quá trình biến dạng và ma sát khi cắt kim loại được đặc trưng bởi K ở mức độ nào?

 Ảnh hưởng của lượng chạy dao S đến K ?

- Trình bày ý nghĩa của giá trị K trong nghiên cứu cắt gọt kim loại

Thí nghiệm Nguyên lý cắt kim loại

Bài 2

XÁC ĐỊNH LỰC CẮT 2.1 Lực cắt

Để tách được phoi và thắng được lực ma sát khi cắt cần phải có lực Lực sinh ra khi cắt kim loại là kết quả của quá trình biến dạng và ma sát Trong cắt gọt kim loại ta gọi lực sinh ra trong quá trình cắt tác dụng lên dao

là lực cắt Kí hiệu là P Hiểu biết về tải trọng lực là cơ sở cho việc tính toán, thiết kế hệ thống công nghệ

PPbd Fms

Nói chung, trong cắt gọt thực tế, lực cắt là một lực không gian;

để tiện cho việc nghiên cứu, tính toán và đo kiểm tra, người ta nghiên cứu lực cắt thông qua thành phần của chúng

6

P 

v 

t 

y

P 

z

P 

x

P 

Hình 2.1 Các thành phần lực cắt

Theo mục đích sử dụng trong tính toán, thiết kế và để đo đạc người ta thường phân tích lực cắt ra các thành phần có phương trùng với phương của các chuyển động cắt gọt v s t , , (hình 2.1)

Pz - là thành phần lực cắt theo phương v

Px - là thành phần lực cắt theo phương s

Py - là thành phần lực cắt theo phương t

Ta có:

P P   Z  P X  P Y

và giá trị :

2 2 2

P  P  P  P

Nhờ vào việc phân tích lực cắt trên ma ta có thể :

- Đo các thành phần lực cắt một cách dễ dàng,

- Xác định được lực cắt tổng hợp,

- Tính toán thiết kế máy, đồ gá, dao phù hợp,

- Tính toán được công suất khi cắt

2.2 Xác đ ịnh lực cắt

Có nhiều phương pháp xác định lực cắt:

- Bằng cách đo trực tiếp,

- Bằng cách thông qua đo công suất cắt,

- Bằng tính toán

Đo lực cắt là dùng dụng cụ đo trực tiếp để xác định giá trị các thành phần lực cắt Pz, Px , Py

Thiết bị đo lực cắt có thể được chế tạo dựa theo nguyên lý khác nhau như:

- Theo nguyên lý cơ học,

- Theo nguyên lý thủy khí,

- Bằng điện,

- Theo nguyên lý biến dạng dẻo

Ta xét dụng cụ đo lực cắt theo nguyên lý cơ học để xác định độ lớn tức thời của thành phần Pz (hình 2.2)

Dao 1 được kẹp trên cơ cấu kẹp dao 5 nhờ các vít 8; cơ cấu 5 và lò xo 2

có thể quay quanh các chốt quay tương ứng 4 và 6 của chúng gắn trên thân dụng cụ 7 Dưới tác dụng của lực cắt Pz, dao và bộ kẹp 5 chuyển vị, độ lớn chuyển vị đọc được đo trên đồng hồ so 9 Từ độ lớn chuyển vị trên 9 ta suy ra được lực Pz nhờ bảng đối chiếu đã lập sẵn

2.3 Các số liệu ban đ ầu về phôi, dao

2.3.1 Dao:

- Vật liệu dao (ghi theo thực tế thí nghiệm):

- Các thông số hình học của dao (ghi theo thực tế thí nghiệm):

* Góc trước  :

* Góc sau :

* Bán kính mũi dao r:

* Góc nghiêng chính  :

* Góc nghiêng phụ 1 :

- Điều kiện cắt gọt:

* Không sử dụng dung dịch trơn nguội

* Cắt gọt trên máy (ghi theo thực tế thí nghiệm):

8

P z

1

2 3

6 5 4

7 8 9

1 – Dao; 2 – Lò xo; 3 - Chốt tỳ; 4 - Chốt quay của lò xo; 5 – Cơ cấu kẹp dao;

6 - Chốt quay của cơ cấu kẹp dao; 7 – Thân; 8 – Vít kẹp; 9 - Đồng hồ so.

Hình 2.2 Dụng cụ đo lực cắt dùng lò xo

2.3.2 Phôi:

- Vật liệu phôi: gang, thép

- Phôi trụ có đường kính (ghi theo thực tế thí nghiệm):

2.3.3 Giá trị lực tương ứng với sự dịch chuyển một vạch của kim đồng

hồ so là (ghi theo thực tế thí nghiệm): C = KG lực

2.4 Ph ươ ng pháp đ o và tính lực cắt P z

Gọi ai là số vạch nhận được trên đồng hồ so; C là giá trị lực ứng với sự dịch chuyển một vạch của kim đồng hồ so Giá trị của lực cắt Pz được tính như sau: P = ai x C (KG)

Thí nghiệm được tiến hành cho 2 loại vật liệu phôi (thép, gang) và trong

2 trường hợp sau:

1/ Giữ nguyên s và t không đổi thay đổi tốc độ cắt với các giá trị n1, n2,

n3

2/ Giữ nguyên n và t không đổi, thay đổi lượng chạy dao với các giá trị s1,

s2, s3

Ghi các giá trị n1, n2, n3 và s1, s2, s3 cũng như các kết quả nhận được về số vạch ai cho từng trường hợp vào bảng đối chiếu kết quả Sau đấy tính các giá trị lực Pzi cho từng trường hợp rồi ghi vào bảng

BẢNG ĐỐI CHIẾU KẾT QUẢ

1/ Phôi bằng thép:

- Trường hợp 1: Cho s, t cố định, cho n thay đổi (n1, n2, n3)

n n1 = vg/ph n2 = vg/ph n3 = vg/ph

ai (trên đồng hồ)

Pzi (tính)

- Trường hợp 2: Cho n, t cố định, cho s thay đổi (s1, s2, s3)

n s1 = mm/vg s2 = mm/vg s3 = mm/vg

ai (trên đồng hồ)

Pzi (tính)

2/ Phôi bằng gang:

- Trường hợp 1: Cho s, t cố định, cho n thay đổi (n1, n2, n3)

n n1 = vg/ph n2 = vg/ph n3 = vg/ph

ai (trên đồng hồ)

Pzi (tính)

- Trường hợp 2: Cho n, t cố định, cho s thay đổi (s1, s2, s3)

n s1 = mm/vg s2 = mm/vg s3 = mm/vg

ai (trên đồng hồ)

Pzi (tính)

2.5 Nhận xét và kết luận:

- Xử lý các số liệu đo nhận được, xây dựng (vẽ) các mối quan hệ Pz – v và Pz – s

- Xác định các giá trị lực cắt Pz theo công thức thực nghiệm sau (tra sổ tay): .xpz ypz.

P C t  s K (KG)

- So sánh các kết quả tính toán nhận đuợc và kết quả thực nghiệm ở bảng kết quả:

10

- Nêu nhận xét và kết luận về thí nghiệm: