Bài thí nghiệm NGUYÊN LÝ CẮT KIM LOẠI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ ****** Bài thí nghiệm NGUYÊN LÝ CẮT KIM LOẠI Họ tên sinh viên: Lớp: Khoa: NĂM 2011 Thí nghiệm Nguyên lý cắt kim loại Bài XÁC ĐỊNH HỆ SỐ CO RÚT PHOI K 1.1 Hiện tượng co rút phoi Trong trình cắt kim loại, kích thước phoi không giống với kích thước lớp cắt tương ứng chi tiết Về mặt hình thức, biến dạng dẻo lớp kim loại bị cắt biểu chỗ: - Chiều dài lớp phoi cắt L f ngắn quảng đường mà dao L dọc theo bề mặt gia công, chiều dày phoi a f lớn chiều dày cắt a, chiều rộng phoi b f , λ bé, thay đổi không đáng kể so với chiều rộng cắt b (H 1.1) af a Lf L Hình 1.1 Hiện tượng gọi tượng co rút phoi Sự biến đổi kích thước lớp kim loại bị cắt kết biến dạng dẻo, đánh giá hệ số co rút phoi K Nếu cho thể tích khối kim loại trước sau biến dạng không đổi b f =b ta có: K= af L = Lf a Trị số K phụ thuộc vào tất cảc yếu tố có ảnh hưởng tới biến dạng phoi có giá trị thay đổi phạm vi rộng K=1÷ Về ý nghĩa học, K lớn chứng tỏ mức độ biến dạng lớn 1.1 Xác định hệ số co rút phoi K 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 hình 1.2 Mẫu đoạn trụ ngắn thép có đường kính D Mẫu có xẻ rãnh nhỏ đối xứng có bề rộng e nhồi đầy phoi đồng để tránh va đập cắt Thực cắt tự máy tiện (Hình 1.3) với chiều sâu cắt t, thu nhận phoi đo kích thước chiều dài Ta có: - Chiều dài L lớp cắt: L = - Chiều dài L f phoi: - Hệ số co rút phoi K: Π.( D − t ) −e Lf = Lf + Lf 2 t D e Lf1 Lf2 Hình 1.2 1.2.2 Hình 1.3 Đo theo cách cân phoi Ta chọn lấy phoi tương đối thẳng, mang đo chiều dài cân trọng lượng (L f , Q) Giả thiết cân trọng lượng Q (g) Thể tích lớp cắt, tương ứng với mảnh phoi vừa cân, tính theo công thức: V = 1000Q (mm3 ) γ Với: γ - tỷ trọng vật liệu gia công (g/cm ) Đồng thời ta có: V=S.t.L (mm ) Với S - lượng chạy dao cắt (mm/vòng) t - chiều sâu cắt (mm) L - chiều dài lớp cắt (mm) Từ ta có: Hệ số co rút phoi: L= 1000.Q S t.γ K = 1000.Q S t γ.L f 1.3 Tiến hành thí nghiệm - Chuẩn bị phôi: thép 35 có đường kính D - Chuẩn bị dao: dao tiện rãnh thép gió có γ = 0 - Chuẩn bị máy: sử dụng máy T616 - Chế độ cắt: điều chỉnh máy với v = 50 ÷ 70 m/ph - Dụng cụ đo: *Thước kẹp *Thước *Cân tiểu ly - Thực thí nghiệm với thay đổi lượng chạy dao (S , S , S ) - Xác định hệ số co rút phoi K theo phương pháp 1.4 Số liệu quy đổi trọng lượng cân tiểu ly kg = 26,66 lượng phân = 10 ly = 10 phân lượng =10 1.5 Nhận xét kết kết luận - Ghi giá trị lượng chạy dao S , S , S thí nghiệm vào bảng Đo tính giá trị chiều dài trung bình phoi (L f ) ứng với lượng chạy dao ghi vào bảng Tính toán giá trị chiều dài lớp cắt tương ứng cho phương pháp đo L đ o (bằng cho giá trị S) cho phương pháp cân L c â n theo giá trị S nêu ghi vào bảng Cuối tính toán giá trị hệ số co rút phoi theo hai phương pháp đo cân ứng với giá trị S , S , S (ghi vào bảng) Lượng chạy dao (mm/vg) P.P đo Tính L đ o (mm) → Đo L f (mm) → Tính K đ o = L đ o / L f P.P cân S2= S3= → Cân Q (g) → Tính L c â n (mm) → Tính K c â n = L c â n / L f S1= → - Nhận xét kết K xác định trường hợp cụ thể: (ghi vào khoảng trống dưới) - Nêu kết luận: • Bản chất trình biến dạng ma sát cắt kim loại đặc trưng K mức độ nào? • Ảnh hưởng lượng chạy dao S đến K ? - Trình bày ý nghĩa giá trị K nghiên cứu cắt gọt kim loại Thí nghiệm Nguyên lý cắt kim loại Bài XÁC ĐỊNH LỰC CẮT 2.1 Lực cắt Để tách phoi thắng lực ma sát cắt cần phải có lực Lực sinh cắt kim loại kết trình biến dạng ma sát Trong cắt gọt kim loại ta gọi lực sinh trình cắt tác dụng lên dao r lực cắt Kí hiệu P Hiểu biết tải trọng lực sở cho việc tính toán, thiết kế hệ thống công nghệ r r r P = Pbd + Fms Nói chung, cắt gọt thực tế, lực cắt lực không gian; để tiện cho việc nghiên cứu, tính toán đo kiểm tra, người ta nghiên cứu lực cắt thông qua thành phần chúng r v r s r t r Px r Py r Pz r P Hình 2.1 Các thành phần lực cắt Theo mục đích sử dụng tính toán, thiết kế để đo đạc người ta thường phân tích lực cắt thành phần có phương trùng với r r r phương chuyển động cắt gọt v , s , t (hình 2.1) r Pz - thành phần lực cắt theo phương r Px - thành phần lực cắt theo phương r Py - thành phần lực cắt theo phương Ta có: r v r s r t r r r r P = PZ + PX + PY giá trị : P = PZ2 + PX2 + PY2 Nhờ vào việc phân tích lực cắt ma ta : - Đo thành phần lực cắt cách dễ dàng, - Xác định lực cắt tổng hợp, - Tính toán thiết kế máy, đồ gá, dao phù hợp, - Tính toán công suất cắt 2.2 Xác định 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 dùng dụng cụ đo trực tiếp để xác định giá trị thành phần lực cắt Pz, Px , Py Thiết bị đo lực cắt chế tạo dựa theo nguyên lý khác như: - Theo nguyên lý học, - Theo nguyên lý thủy khí, - Bằng điện, - Theo nguyên lý biến dạng dẻo Ta xét dụng cụ đo lực cắt theo nguyên lý học để xác định độ lớn tức thời thành phần Pz (hình 2.2) Pz – Dao; – Lò xo; - Chốt tỳ; - Chốt quay lò xo; – Cơ cấu kẹp dao; - Chốt quay cấu kẹp dao; – Thân; – Vít kẹp; - Đồng hồ so Hình 2.2 Dụng cụ đo lực cắt dùng lò xo Dao kẹp cấu kẹp dao nhờ vít 8; cấu lò xo quay quanh chốt quay tương ứng chúng gắn thân dụng cụ Dưới tác dụng lực cắt P z, dao kẹp chuyển vị, độ lớn chuyển vị đọc đo đồng hồ so Từ độ lớn chuyển vị ta suy lực Pz nhờ bảng đối chiếu lập sẵn 2.3 Các số liệu ban đầu phôi, dao 2.3.1 Dao: - Vật liệu dao (ghi theo thực tế thí nghiệm): - Các thông số hình học dao (ghi theo thực tế thí nghiệm): * Góc trước γ : * Góc sau α: * Bán kính mũi dao r: * Góc nghiêng ϕ : * Góc nghiêng phụ ϕ1 : - Điều kiện cắt gọt: * Không sử dụng dung dịch trơn nguội * Cắt gọt máy (ghi theo thực tế thí nghiệm): 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 dịch chuyển vạch kim đồng hồ so (ghi theo thực tế thí nghiệm): C = KG lực 2.4 Phương pháp đo tính lực cắt Pz Gọi a i số vạch nhận đồng hồ so; C giá trị lực ứng với dịch chuyển vạch kim đồng hồ so Giá trị lực cắt P z tính sau: P = x C (KG) Thí nghiệm tiến hành cho loại vật liệu phôi (thép, gang) trường hợp sau: 1/ Giữ nguyên s t không đổi thay đổi tốc độ cắt với giá trị n 1, n2, n3 2/ Giữ nguyên n t không đổi, thay đổi lượng chạy dao với giá trị s1, s2, s3 Ghi giá trị n1, n2, n3 s1, s2, s3 kết nhận số vạch cho trường hợp vào bảng đối chiếu kết Sau tính giá trị lực Pzi cho trường hợp ghi vào bảng BẢNG ĐỐI CHIẾU KẾT QUẢ 1/ Phôi 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 (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 = (trên đồng hồ) Pzi (tính) 2/ Phôi gang: mm/vg s3 = mm/vg - 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 (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 (trên đồng hồ) Pzi (tính) 2.5 Nhận xét kết luận: - Xử lý số liệu đo nhận được, xây dựng (vẽ) mối quan hệ Pz – v Pz – s - Xác định giá trị lực cắt Pz theo công thức thực nghiệm sau (tra sổ tay): Pz = C pz t xpz s ypz K pz (KG) - So sánh kết tính toán nhận đuợc kết thực nghiệm bảng kết quả: 10 - Nêu nhận xét kết luận thí nghiệm: 11 ... sát cắt kim loại đặc trưng K mức độ nào? • Ảnh hưởng lượng chạy dao S đến K ? - Trình bày ý nghĩa giá trị K nghiên cứu cắt gọt kim loại Thí nghiệm Nguyên lý cắt kim loại Bài XÁC ĐỊNH LỰC CẮT...NĂM 2011 Thí nghiệm Nguyên lý cắt kim loại Bài XÁC ĐỊNH HỆ SỐ CO RÚT PHOI K 1.1 Hiện tượng co rút phoi Trong trình cắt kim loại, kích thước phoi không giống với kích thước lớp cắt tương ứng... bị đo lực cắt chế tạo dựa theo nguyên lý khác như: - Theo nguyên lý học, - Theo nguyên lý thủy khí, - Bằng điện, - Theo nguyên lý biến dạng dẻo Ta xét dụng cụ đo lực cắt theo nguyên lý học để