Công Nghệ Kim Loại _ Gia Công Cắt

Cuốn sách cho chúng ta biết được những khái niệm cơ bản và các nguyên lý cắt gọt cơ bản cũng như các yếu tố ảnh hưởng; tốc độ cắt .

Häc viÖn kü thuËt qu©n sù

khoa c¬ khÝ - Bé m«n chÕ t¹o m¸y

vò h÷u nam - l-u v¨n bång

NguyÔn v¨n hoµi - l¹i anh tuÊn - D-¬ng Quèc Dòng

Häc viÖn kü thuËt qu©n sù

khoa c¬ khÝ - Bé m«n chÕ t¹o m¸y

vò h÷u nam - l-u v¨n bång

NguyÔn v¨n hoµi - l¹i anh tuÊn - D-¬ng Quèc Dòng

Mục lục

Ch-ơng 1 Những khái niệm cơ bản

1.1 Khái niệm gia công kim loại bằng cắt gọt

1.1.1 Định nghĩa gia công kim loại bằng cắt gọt

13

1.1.2.Vai trò, vị trí ph-ơng pháp gia công cắt gọt 13 1.1.3 Công cụ dùng trong gia công cắt gọt 13

1.3 Các chuyển động cần thiết trong quá trình cắt

1.3.1 Nguyên lý tạo hình cho bề mặt gia công 14 1.3.2 Chuyển động tạo hình khi cắt 15

1.4 Dụng cụ cắt kim loại

1.4.1 Phân loại dụng cụ cắt theo ph-ơng pháp cắt

1.7.2 Chiều dày lớp kim loại bị cắt (gọi tắt là chiều dày cắt) a 36 1.7.3 Diện tích lớp kim loại bị cắt (gọi tắt là diện tích lớp cắt) 37 1.8 Khái niệm chung về máy cắt kim loại

1.8.1 Khái niệm về máy cắt kim loại 38

1.8.2 Phân loại và ký hiệu 38

1.8.4 Khái niệm về động học máy cắt kim loại 41

2.7 Nhiệt sinh ra khi cắt kim loại

Quá trình sinh nhiệt khi cắt

61

2.7.2 Các yếu tố ảnh h-ởng đến nhiệt cắt 62 2.8 Rung động khi cắt

2.8.2 Các yếu tố ảnh h-ởng đến rung động 65 2.9 Độ mòn của dụng cụ cắt

2.9.1 Cơ chế mài mòn

67

2.10 Làm nguội và bôi trơn khi cắt

2.10.1 Công dụng của bôi trơn - làm nguội khi cắt 71 2.10.2 Yêu cầu chất bôi trơn - làm nguội 72 2.10.3 Các chất trơn - nguội dùng khi cắt 73 2.10.4 Các ph-ơng pháp đ-a chất trơn - nguội vào vùng cắt 74

Ch-ơng 3 Gia công trên máy tiện

3.1 Đặc điểm, công dụng, khả năng

75

3.2.5 Theo vật liệu phần cắt của dao 78 3.3 Các loại đồ gá vạn năng kèm theo máy tiện 78

3.5.1 Các yếu tố ảnh h-ởng đến tốc độ cắt 92 3.5.2 Công thức tổng quát tính tốc độ cắt 97 3.6 Xác định các thông số cắt hợp lý

3.6.1 Thông số cắt hợp lý và cơ sở ban đầu để xác định 98 3.6.2 Trình tự xác định thông số cắt 99 3.7 Máy tiện

3.7.1 Các loại máy tiện và công dụng

Ch-ơng 4 Gia công trên nhóm máy Bào-Xọc-Chuốt

4.1 Gia công trên máy Bào, máy Xọc

131

4.1.1 Công dụng, khả năng, đặc điểm

5.7.4 Tính tốc độ cắt và số vòng quay 178 5.7.5 Kiểm nghiệm kết quả tính toán theo máy 178

5.8.1 Các loại máy khoan và công dụng 179

Ch-ơng 6 Gia công trên máy phay

6.1 Công dụng, khả năng, đặc điểm khi phay

6.1.1 Công dụng máy phay

191

6.1.2 Khả năng công nghệ của máy phay 191

6.2 Dao phay

6.2.2 Kết cấu và thông số hình học của dao phay 195 6.3 Các yếu tố cắt khi phay

6.7.1 các loại máy phay và công dụng 214

6.8 Một số đồ gá vạn năng trang bị kèm theo máy phay

6.8.3 Đầu phân độ vạn năng có đĩa chia độ 226

Ch-ơng 7 Gia công trên máy mài

7.1 Công dụng, khả năng, đặc điểm của mài

236

7.1.2 Kh¶ n¨ng cña mµi 236

7.2.1 C¸c yÕu tè kÕt cÊu cña dông cô mµi 237

7.6 Mét sè ph-¬ng ph¸p gia c«ng tinh kh¸c dïng h¹t mµi

8.2.3 ¦u, nh-îc ®iÓm cña ph-¬ng ph¸p 278 8.3 C¾t r¨ng b»ng dao phay l¨n r¨ng

8.3.1 Nguyªn lý c¾t r¨ng b»ng dao phay l¨n r¨ng

279

8.3.3 C¸c yÕu tè c¾t khi phay l¨n r¨ng 281 8.3.4 Kh¶ n¨ng øng dông cña ph-¬ng ph¸p 282 8.4 C¾t r¨ng b»ng dao xäc r¨ng

8.4.1 Nguyªn lý c¾t b¸nh r¨ng b»ng dao xäc r¨ng 283

8.4.4 Kh¶ n¨ng øng dông cña ph-¬ng ph¸p 286 8.5 ¦u, nh-îc ®iÓm cña ph-¬ng ph¸p gia c«ng bao h×nh 286 8.6 C¸c ph-¬ng ph¸p gia c«ng tinh b¸nh r¨ng

9.1.4 §Æc tr-ng c¬ b¶n cña kü thuËt ®iÒu khiÓn sè 311 9.2 M¸y c«ng cô ®iÒu khiÓn theo ch-¬ng tr×nh sè (NC-M) 315

Lời nói đầu Giáo trình công nghệ kim loại - Phần gia công kim loại bằng cắt gọt đ-ợc biên soạn theo ch-ơng trình môn học “Công nghệ kim loại” dùng cho học viên gốc ngành cơ khí học tại Học viện Kỹ thuật Quân sự Sách này cũng có thể làm tài liệu tham khảo cho cán bộ giảng dạy cũng nh- sinh viên đại học và cao đẳng ngành cơ khí trong và ngoài Quân đội

So với giáo trình cùng tên đ-ợc biên soạn tr-ớc đây, lần biên soạn này chúng tôi mạnh dạn đ-a vào một số nội dung mới (Ch-ơng IX “Máy công

cụ điều khiển theo ch-ơng trình số - CNC”), đồng thời thay đổi về ph-ơng pháp trình bày một số vấn đề cho phù hợp với sự phát triển của khoa học và công nghệ cũng nh- yêu cầu chuẩn hóa trình độ theo tinh thần cải cách giáo dục của Bộ giáo dục và đào tạo nhằm nâng cao tính cơ bản, tính hệ thống

và tính thực tiễn của môn học

Giáo trình này gồm hai phần chính:

Phần I trình bày những khái niệm cơ bản về quá trình cắt và các hiện t-ợng vật lý khi cắt

Phần II trình bày các ph-ơng pháp gia công

Tham gia biên sọan giáo trình này có các đồng chí:

GVC-TS Lại Anh Tuấn viết ch-ơng Ch-ơng IX

GVC-ThS Nguyễn Văn Hoài viết các Ch-ơng IV, V

GVC- KS L-u Văn Bồng, KS D-ơng Quốc Dũng viết các Ch-ơng I, II, III, VI GVC-ThS Vũ Hữu Nam Chủ biên và viết các Ch-ơng VII, VIII

Hiệu đính: GVC- KS L-u Văn Bồng

Chúng tôi xin chân thành cảm ơn PGS -TSKH Phan Bá, TS Nguyễn Đức Ph-ơng, các đồng nghiệp trong bộ môn Chế tạo máy - Học viện Kỹ thuật Quân sự đã có nhiều

đóng góp quý báu trong quá trình biên soạn và chuẩn bị xuất bản tài liệu này

Chúng tôi rất mong nhận đ-ợc ý kiến đóng góp của bạn đọc và các bạn

đồng nghiệp để trong lần tái bản sau giáo trình đ-ợc hoàn chỉnh hơn Mọi ý kiến xin gửi về địa chỉ “Bộ môn Chế tạo máy - Học viện Kỹ thuật Quân sự”

Các tác giả

Ch-ơng 1

Những khái niệm cơ bản

1.1 Khái niệm gia công kim loại bằng cắt gọt

1.1.1 Định nghĩa gia công kim loại bằng cắt gọt

Gia công kim loại bằng cắt gọt là ph-ơng pháp tạo hình cho chi tiết gia công bằng cách cắt bỏ một lớp kim loại d- trên bề mặt vật gia công (phôi) để thu

đ-ợc một chi tiết có kích th-ớc, hình dáng chất l-ợng bề mặt và các yêu cầu vật

lý khác trên bề mặt chi tiết phù hợp với bản vẽ thiết kế Lớp kim loại bị cắt bỏ gọi

Chọn ph-ơng pháp gia công đúng, hợp lý không những nâng cao chất l-ợng

bề mặt chi tiết gia công mà còn góp phần nâng cao năng suất lao động và hiệu quả kinh tế chế tạo các chi tiết máy nói riêng và sản phẩm nói chung

Hiểu biết một cách thấu đáo kiến thức về GCCG và các ph-ơng pháp cắt là một yêu cầu không thể thiếu đối với các kỹ s- cơ khí đảm nhiệm công việc công nghệ hay công việc thiết kế Không thể có một thiết kế tốt khi không hiểu biết về công nghệ

1.1.3 Công cụ dùng trong gia công cắt gọt

a.Máy cắt kim loại: là thiết bị dùng để tạo ra các chuyển động tạo hình và

động lực cần thiết cho quá trình cắt gọt

b Dụng cụ cắt (dao cắt) kim loại: là công cụ trực tiếp cắt lớp kim loại

còn d- trên bề mặt vật đang gia công trong quá trình cắt

c Đồ gá: là một loại trang bị công nghệ góp phần nâng cao chất l-ợng

sản phẩm và hiệu quả kinh tế quá trình GCCG

d Dụng cụ đo kiểm: là một loại trang bị công nghệ dùng để đo l-ờng và

kiểm tra các yêu cầu kỹ thuật cho trên bản vẽ thiết kế của vật gia công

1.2 Các bề mặt trên vật đang gia công

Trªn vËt ®ang gia c«ng ng-êi ta ph©n biÖt ba mÆt (h×nh 1-1):

Hình 1-2 Đ-ờng sinh và đ-ờng dẫn h-ớng

Bề mặt chi tiết đ-ợc tạo nên trong quá trình cắt gọt dựa vào nguyên lý trên

Đ-ờng sinh và đ-ờng dẫn h-ớng là những đ-ờng không có thực trên máy, chúng

đ-ợc tạo nên do các chuyển động t-ơng đối giữa dao và phôi trong quá trình cắt

Bề mặt chi tiết đ-ợc tạo nên do cắt gọt không phẳng nh- lý thuyết mà có những nhấp nhô tế vi

1.3.2 Chuyển động tạo hình khi cắt

Chuyển động của các cơ cấu công tác mang dao và phôi của máy để tạo nên

đ-ờng sinh và đ-ờng dẫn h-ớng cho bề mặt gia công trong quá trình cắt đ-ợc gọi

là chuyển động tạo hình

Các thành phần của chuyển động tạo hình:

a Chuyển động chính: là chuyển động tạo tốc độ cắt lớn nhất cần thiết để

tách phoi ra khỏi phôi, đ-ợc ký hiệu bằng chữ V hoặc chữ n.

Chuyển động chính có thể là chuyển động quay tròn của phôi (nh- tiện- hình 1-3a) hoặc của dụng cụ (nh- khoan - hình 1-3b, mài- hình 1-3c); cũng có thể

là chuyển động thẳng đi - về hoặc liên tục do dao thực hiện (nh- bào ngang - hình 1-3c; xọc; chuốt) hoặc do phôi thực hiện (bào gi-ờng)

b Chuyển động chạy dao: là chuyển động đ-a l-ỡi cắt từ vị trí này đến vị

trí khác để tiếp tục tách phoi ra khỏi phôi trên toàn bộ bề mặt cần gia công, đ-ợc

Hình 1-3 Chuyển động tạo hình khi cắt

1.3.3 Các chuyển động phụ

Chuyển động phụ là những chuyển động của các cơ cấu công tác của máy không trực tiếp tham gia vào quá trình tách phoi khỏi phôi song không thể không

có khi gia công Các chuyển động phụ bao gồm:

a Chuyển động phân độ: là chuyển động để chia bề mặt phôi thành

những phần theo một quy luật đã định Chuyển động phân độ đ-ợc thực hiện sau một lần chuyển động chạy dao (phân độ để gia công bánh răng theo nguyên lý chép hình trên máy phay vạn năng)

b Một số chuyển động phụ khác

* Chuyển động đ-a dao vào vị trí gia công

* Chuyển động đ-a nhanh dao về vị trí ban đầu

* Chuyển động điều chỉnh vị trí ban đầu của dao và phôi

1.4 Dụng cụ cắt kim loại

1.4.1 Phân loại dụng cụ cắt theo ph-ơng pháp cắt

Tuỳ theo mục đích sử dụng, có thể phân loại dụng cụ cắt kim loại (DCC) theo ph-ơng pháp cắt, theo tính chất gia công, theo hình dáng dụng cụ Theo ph-ơng pháp cắt, DCC đ-ợc phân thành:

- Dao tiện: là dụng cụ dùng để thực hiện các công việc tiện trên máy cắt kim loại

- Mũi khoan, mũi khoét, mũi doa: là dụng cụ để thực hiện các công việc khoan, khoét, doa trên máy cắt kim loại

- Dao phay: là dụng cụ dùng để thực hiện các công việc phay trên máy cắt kim loại

- Dao bào, dao xọc: là dụng cụ dùng để thực hiện các công việc bào, xọc trên máy bào, máy xọc

- Dao chuốt: là dụng cụ dùng để thực hiện các công việc chuốt trên máy chuốt

- Dao cắt răng: là dụng cụ dùng để gia công răng các loại bánh răng

- Dao cắt ren: là dụng cụ dùng để gia công các loại ren trên máy cắt kim loại hoặc thủ công (không cần máy cắt kim loại)

- Dụng cụ mài: là dụng cụ dùng để thực hiện các công việc mài hoặc cắt

1.4.2 Kết cấu dao tiện ngoài đầu thẳng

Các yếu tố kết cấu của dao tiện ngoài đầu thẳng đ-ợc thể hiện trên hình 1-4

Hình 1-4 Kết cấu dao tiện ngoài đầu thẳng

Về kết cấu, dao tiện nói chung và dao tiện ngoài đầu thẳng nói riêng gồm hai phần:

a Đầu dao (phần cắt): Đầu dao là phần trên đó có các l-ỡi cắt trực tiếp

cắt kim loại trong quá trình gia công Đầu dao dó các mặt sau đây tạo nên:

* Mặt tr-ớc: Mặt của đầu dao theo đó phoi thoát ra trong quá trình cắt

(còn gọi là mặt thoát)

Tuỳ theo vật liệu làm phần cắt của dao, vật liệu gia công, điều kiện cắt, chế

độ cắt mà mặt tr-ớc của dao tiện có thể có dạng: phẳng không có cạnh vát (hình 1-5a), phẳng có cạnh vát (hình1-5b), cong không có cạnh vát (hình 1-5c), mặt tr-ớc cong có cạnh vát âm (hình1-5g) Chiều rộng cạnh vát f phụ thuộc l-ợng chạy dao đ-ợc chọn trong khoảng (0,21)mm L-ợng chạy dao càng lớn thì f lấy càng lớn

Hình 1-5 Các dạng mặt tr-ớc của dao tiện

Giao tuyến của các mặt tạo thành các l-ỡi cắt của dao

* L-ỡi cắt chính: Giao tuyến giữa mặt tr-ớc và mặt sau chính, giữ nhiệm

vụ cắt chủ yếu trong quá trình gia công Tuỳ thuộc hình dạng mặt tr-ớc và mặt sau chính mà l-ỡi cắt chính có thể thẳng hoặc cong

* L-ỡi cắt phụ: Giao tuyến giữa mặt tr-ớc và mặt sau phụ Trong quá trình

cắt, một phần l-ỡi l-ỡi cắt phụ tham gia cắt L-ỡi cắt phụ có thể thẳng hoặc cong

phụ thuộc vào dạng mặt tr-ớc và mặt sau phụ Tuỳ theo số l-ợng mặt sau phụ, mà dao cắt có thể có một, hai hoặc nhiều l-ỡi cắt phụ

* Mũi dao: Phần nối tiếp giữa l-ỡi cắt chính và l-ỡi cắt phụ Mũi dao có thể

nhọn (r = 0) hoặc có bán kính cong r (r = 0,1 2)mm

b Thân dao: thân dao dùng để đỡ đầu dao và gá kẹp dao lên máy Mặt cắt

ngang của thân dao có thể tròn, vuông hoặc chữ nhật Kích th-ớc mặt cắt ngang thân dao đ-ợc tiêu chuẩn hoá

1.4.3 Vật liệu làm dao

Để tiết kiệm các loại thép tốt, đắt tiền nhằm giảm giá thành của dụng cụ, ng-ời ta làm phần cắt của dụng cụ bằng các loại vật liệu có tính cắt tốt, còn thân dao làm bằng thép kết cấu thông dụng

a Vật liệu làm phần cắt của dao: Trong quá trình cắt, ngoài điều kiện áp

lực và nhiệt độ cao, dụng cụ cắt còn chịu rung động, mài mòn khiến cho tính cắt của vật liệu làm phần cắt của dao chóng bị giảm thấp Do đó, muốn giữ đ-ợc tính cắt trong một khoảng thời gian dài, vật liệu làm phần cắt của dao cần phải bảo đảm những yêu cầu cơ bản sau đây

* Độ cứng cao: Muốn cắt đ-ợc kim loại, vật liệu làm phần cắt phải có độ cứng cao hơn độ cứng của vật liệu gia công Yêu cầu độ cứng của vật liệu làm dao phụ thuộc vào độ cứng của vật liệu gia công Thông th-ờng độ cứng của vật liệu gia công nằm trong khoảng 200  240HB, do đó độ cứng của dao trung bình phải nằm trong khoảng (60  65)HRC

* Tính chịu nóng cao: Tính chịu nóng của vật liệu phần cắt của dụng cụ cắt

là khả năng giữ đ-ợc độ cứng cao và các tính cắt khác ở nhiệt độ cao (không bị chuyển biến về tổ chức kim loại) trong một thời gian dài

Dụng cụ cắt khi làm việc th-ờng chịu nhiệt độ rất cao (ở vùng cắt có khi nhiệt độ cao hơn 10000C), do đó tính chịu nóng là một trong những tính năng rất quan trọng của vật liệu làm phần cắt của dao

* Tính chịu mài mòn tốt Phần cắt của dụng cụ bị mài mòn là một trong những dạng hỏng chủ yếu của dụng cụ cắt Một trong những nguyên nhân chủ yếu làm cho phần cắt của dao chóng bị mài mòn là hiện t-ợng dính giữa vật liệu gia công và vật liệu làm dao Tính dính đ-ợc đặc tr-ng bằng nhiệt độ chảy dính giữa hai loại vật liệu khi tiếp xúc nhau Loại vật liệu làm phần cắt của dao tốt là loại vật liệu có nhiệt độ chảy dính cao

Ng-ời ta cũng thấy rằng khi độ cứng của vật liệu càng cao thì khả năng chống mài mòn của vật liệu càng tốt, nghĩa là tính mài mòn của vật liệu tỷ lệ thuận với độ cứng

* Độ bền cơ học cao Trong khi cắt dụng cụ th-ờng chịu những lực và xung lực rất lớn Kinh nghiệm cho thấy một số lớn dụng cụ cắt bị gãy, vỡ phần cắt ngay trong quá trình cắt, do đó vật liệu làm phần cắt của dao nào có độ bền cơ học càng cao thì tính năng sử dụng của nó càng tốt

* Tính công nghệ cao: tính công nghệ của vật liệu làm phần cắt của dao đ-ợc thể hiện ở các mặt: tính tôi đ-ợc, độ thấm tôi, mức thoát các bon khi nhiệt luyện,

độ dẻo ở trạng thái nguội và nóng, tính dễ gia công bằng cắt Có một số loại vật liệu tuy có tính cắt tốt nh-ng không đ-ợc sử dụng làm phần cắt của dụng cụ cắt một phần vì tính công nghệ của chúng không cao

Ngoài những yêu cầu chủ yếu nói trên, vật liệu làm phần cắt của dao còn cần phải có những tính năng quan trọng khác nh- độ dẫn nhiệt cao, sức chống va chạm cao và giá thành phải thấp

Để làm phần cắt của dụng cụ, ng-ời ta th-ờng dùng các nhóm vật liệu sau: thép các bon dụng cụ, thép hợp kim dụng cụ, hợp kim cứng, vật liệu gốm (Các nhãn hiệu vật liệu dùng d-ới đây theo tiêu chuẩn của Liên Xô cũ.)

* Thép các bon dụng cụ: Để bảo đảm độ cứng và tính chịu mòn cao có thể

dùng thép các bon dụng cụ có hàm l-ợng các bon trong thép không thấp hơn 0,7% Một số nhãn hiệu hay đ-ợc dùng: Y7  Y13 và các loại thép tốt: Y7A  Y13A (có hàm l-ợng phốt pho <0,03% và l-u huỳnh <0,025%)

Thép các bon dụng cụ có các đặc tính sau:

- Độ cứng sau khi tôi và ram đạt (60  62)HRC Sau khi ủ có độ cứng khoảng (170  220)HB nên dễ gia công bằng áp lực và cắt gọt

- Độ bền nhiệt thấp Khi nhiệt độ ở vùng cắt khoảng (200  250)0C độ cứng giảm nhanh, nên chỉ dùng cắt ở tốc độ thấp (V = 4  5) m/ph

- Độ thấm tôi thấp nên th-ờng phải tôi trong n-ớc làm cho dụng cụ sau khi tôi dễ bị nứt, vỡ vì vậy không đ-ợc dùng làm những dụng cụ có kích th-ớc lớn Với những đặc tính trên, thép các bon dụng cụ th-ờng chỉ dùng để chế tạo các dụng cụ nguội nh- đục, dũa ; các dụng cụ rèn và các loại khuôn

Thép hợp kim dụng cụ: là loại thép có hàm l-ợng các bon cao và hàm

l-ợng một số nguyên tố hợp kim vào khoảng (0,5  3)% Các nguyên tố hợp kim

có tác dụng tăng độ thấm tôi hoặc cải thiện tính dễ tôi cứng của thép, làm tăng khả năng chịu nóng của thép Các nhãn hiệu của thép hay đ-ợc dùng để làm phần cắt của dụng cụ: 9XC, XB5, XB, 13X

Thép hợp kim dụng cụ có độ cứng (62  68) HRC và độ bền nhiệt khoảng (300  350)0C

Ng-ời ta th-ờng dùng 9XC để chế tạo tarô, bàn ren, mũi khoan, mũi khoét, dao phay; thép XB dùng để chế tạo những dụng cụ có độ chính xác cao và hình dáng phức tạp nh- mũi doa, ta rô, dao chuốt, dụng cụ làm ren, dụng cụ đo ; còn thép có nhãn hiệu XB5 dùng làm dụng cụ gia công các vật liệu rất cứng hoặc các dụng cụ có l-ỡi cắt sắc trong thời gian dài

Thép gió: là loại thép các bon dụng cụ nh-ng có hàm l-ợng crôm (Cr), vonfram (W), vanadi (V) cao Thép gió là loại vật liệu làm dao có tính cắt tốt và

đ-ợc sử dụng rộng rãi nhất Thép gió có thể cắt với tốc độ cao gấp (2  4) lần, có tuổi bền bằng (8 15) lần so với các loại thép các bon dụng cụ khác và thép hợp kim dụng cụ Thép gió có độ cứng sau nhiệt luyện HRC = (62  65) và độ bền nhiệt t = (600  650)0C

Thép gió của Liên Xô cũ và của Công hoà Liên bang Nga ngày nay có

kí hiệu bằng chữ “P” và sau đó là chữ số chỉ số phần trăm trung bình của von phờ ram

Có thể tạm chia thép gió thành hai nhóm: Nhóm có độ bền nhiệt trung bình (hay nhóm có năng suất trung bình) gồm các thép có nhãn hiệu P18, P12 và P9; nhóm có độ bền nhiệt cao (hay nhóm có năng suất cao) bao gồm các thép có nhãn hiệu: P95; P144; P182; P9K5; P9K10; P10K55; P18K52 (Trong các nhãn hiệu trên chữ - kí hiệu vanađi; chữ K- kí hiệu cô ban, còn các chữ số đứng sát sau các chữ cái chỉ số phần trăm trung bình của các nguyên tố đó)

Thép gió dùng để chế tạo nhiều loại dụng cụ cắt khác nhau nh- các loại dao phay, các loại mũi khoan, mũi khoét, mũi doa, dao chuốt, các loại dụng cụ gia công ren, gia công răng và dao tiện

Hợp kim cứng Khác với các loại thép dụng cụ, hợp kim cứng (HKC)

đ-ợc chế tạo bằng ph-ơng pháp luyện kim bột Các các bít vonfram (WC), các bít titan (TiC) và các bít tantan (TaC) ở dạng hạt mịn đ-ợc trộn với chất dính kết cô ban theo tỉ lệ thích hợp trong 24 giờ Sau đó đem ép theo hình dạng cần thiết ở áp lực (100  140)MN/mm2 và thiêu kết ở nhiệt độ (1400  1500)0C Các các bít quyết định tính chịu nhiệt của HKC; hàm l-ợng chất dính kết càng tăng thì độ bền, tính dẻo của HKC càng tăng nh-ng tính chịu nóng lại giảm

Có thể phân các nhãn hiệu HKC thành 3 nhóm:

- Nhóm một các bít Tổ chức của nó gồm các bít vonfram (WC) và chất

dính kết cô ban (Co), ký hiệu là (BK) Nhóm BK gồm các nhãn hiệu: BK2, BK4, BK6, BK8, BK10, BK15, BK25 Chữ số đứng sau chữ K chỉ tỉ lệ phần trăm cô ban, còn lại là l-ợng WC

Phần cắt của dao làm bằng HKC nhóm BK dùng để gia công các loại vật liệu dòn (gang, đồng thau) và vật liệu phi kim loại

- Nhóm hai các bít Tổ chức của nó gồm WC +TiC + Co, ký hiệu là “TK”

- Nhóm ba các-bít Tổ chức của nó gồm WC + TiC + TaC + Co, ký hiệu là

“TTK” Nhóm TTK có các nhãn hiệu sau: TT7K12, TT7K15 Chữ số đứng sau hai chữ TT chỉ tỉ lệ phần trăm của TiC + TaC, sau chữ K chỉ tỉ lệ phần trăm của

Co, còn lại là l-ợng WC

Phần cắt của dao làm bằng HKC nhóm TTK dùng để gia công các loại vật liệu cứng và có độ bền cao HKC có độ cứng HRC = (71 75), độ bền nhiệt khoảng (9001000)0C nên phần cắt các loại dụng cụ cắt chế tạo từ các loại vật liệu này có thể cắt với tốc độ cao

Vật liệu gốm Nhờ có tính cắt tốt, độ bền nhiệt cao (12000C), độ cứng cao HRC =(75  80), nên loại vật liệu này ngày càng đ-ợc chú ý nhiều trong ngành chế tạo dụng cụ cắt Song vì giới hạn bền uốn thấp và độ dẫn nhiệt kém nên vật liệu gốm mới chỉ sử dụng có kết quả để gia công bán tinh và tinh kim loại khi quá trình cắt không có va đập và rung động

Các loại vật liệu tổng hợp Các loại vật liệu tổng hợp bao gồm kim c-ơng

nhân tạo, Nitrit Bo lập ph-ơng (elbo) Kim c-ơng có độ cứng tế vi cao hơn HKC khoảng (5  6) lần, tính dẫn nhiệt cao hơn (1,5  2,5) lần nh-ng còn nh-ợc điểm

là giòn, độ chịu nhiệt không cao (800 1000)oC và giá thành chế tạo còn cao nên chỉ dùng để mài sắc và mài bóng dụng cụ cắt Dao tiện kim c-ơng chủ yếu đ-ợc dùng để gia công HKC, kim loại màu, cũng nh- vật liệu phi kim loại ở tốc độ cắt cao Ngoài những -u điểm nh- kim c-ơng, elbo còn có độ bền nhiệt cao t=(20000C) nên nó rất có triển vọng trong ngành chế tạo dụng cụ Hiện nay elbo

đ-ợc sử dụng rộng rãi để làm đá mài

b Vật liệu làm thân dao: vật liệu làm thân dao phải có độ bền uốn và độ dẫn

nhiệt tốt, giá thành không cao Th-ờng ng-ời ta dùng các loại vật liệu có nhãn hiệu sau

để làm vật liệu thân dao: C40, C45, C40X hoặc Y7  Y9

c Ph-ơng pháp gắn vật liệu phần cắt lên thân dao:

* Hàn dính (Hình 1-6a)

* Kẹp bằng cơ khí (Hình 1-6b)

Hình 1-7 Các mặt phẳng toạ độ

a Mặt phẳng cắt

Mặt cắt tại một điểm của l-ỡi cắt chính là mặt phẳng tạo thành bởi đ-ờng tiếp tuyến với l-ỡi cắt chính tại điểm ta xét và véc tơ tốc độ cắt tại điểm đó Tốc độ cắt ở đây đ-ợc hiểu là tốc độ dịch chuyển t-ơng đối giữa l-ỡi cắt và

bề mặt đ-ợc gia công tức là tốc độ tổng hợp của tốc độ của chuyển động chính và tốc độ của chuyển động chạy dao

b Mặt phẳng đáy (gọi tắt là mặt đáy)

Mặt phẳng đáy tại một điểm của l-ỡi cắt chính là mặt phẳng chứa đ-ờng tiếp tuyến với l-ới cắt chính tại điểm đang xét và vuông góc với véc tơ tốc độ cắt tại điểm đó Trong tr-ờng hợp mũi dao gá ngang tâm chi tiết gia công và bỏ qua chuyển động chạy dao, mặt đáy song song với mặt tựa khi gá dao

c Mặt cắt chính (tiết diện chính)

Mặt cắt chính tại một điểm của l-ỡi cắt chính là mặt phẳng vuông góc với hình chiếu của đ-ờng tiếp tuyến với l-ỡi cắt chính tại điểm đang xét trên mặt đáy

d Mặt cắt phụ (tiết diện phụ)

Mặt cắt phụ tại một điểm của l-ỡi cắt phụ là mặt phẳng vuông góc với hình chiếu của đ-ờng tiếp tuyến với l-ỡi cắt phụ tại điểm đang xét trên mặt đáy

Nếu l-ỡi cắt chính (hoặc phụ) thẳng, đ-ờng tiếp tuyến với l-ỡi cắt chính (hoặc phụ) trùng với l-ới cắt chính (hoặc phụ)

Theo định nghĩa nh- trên, ba mặt toạ độ sẽ vuông góc với nhau

1.5.2 Góc độ của dao ở trạng thái tĩnh

Góc độ dao ở trạng thái tĩnh là góc độ dao xét trong tr-ờng hợp mũi dao gá ngang tâm chi tiết, trục dao vuông góc với đ-ờng tâm của máy và chỉ có chuyển

động chính, không có chuyển động chạy dao Góc độ của dao ở trạng thái tĩnh

đ-ợc trình bày trên hình 1-8

a Góc tr-ớc chính của dao (góc thoát) -  Góc tr-ớc chính của dao là góc

giữa mặt phẳng tiếp tuyến với mặt tr-ớc của dao và mặt đáy đo trong mặt cắt chính (tại điểm đang xét)

Góc tr-ớc ảnh h-ởng lớn tới quá trình cắt Góc tr-ớc càng lớn phoi thoát càng dễ, biến dạng của lớp kim loại bị cắt giảm, ma sát giảm, công tiêu hao giảm, nhiệt cắt giảm nên tuổi bền dao có thể tăng Tuy nhiên khi góc tr-ớc tăng quá giới hạn nào đó thì độ bền phần cắt của dao sẽ giảm

Tuỳ theo vật liệu gia công, vật liệu làm dao và tính chất gia công mà chọn giá trị góc tr-ớc của dao Vật liệu gia công càng dẻo, chọn góc tr-ớc càng lớn và ng-ợc lại vật liệu gia công càng dòn thì chọn góc tr-ớc càng nhỏ; vật liệu làm dao chịu uốn tốt (thép gió) chọn góc tr-ớc lớn, còn vật liệu làm dao chịu uốn thấp (HKC, vật liệu gốm ) nên chọn góc tr-ớc nhỏ và có thể nhỏ hơn không; khi gia công thô chọn góc tr-ớc lớn, khi gia công tinh chọn góc tr-ớc nhỏ

Giá trị của góc tr-ớc có thể d-ơng, âm hoặc bằng 0, thay đổi trong giới hạn

từ (-100  30)0

b Góc sau chính (góc sát) - Góc sau chính là góc hợp bởi mặt phẳng tiếp

tuyến với mặt sau chính và mặt cắt đo trong mặt cắt chính (tại điểm đang xét)

Góc sau chính ảnh h-ởng lớn đến ma sát giữa mặt sau chính và mặt đang gia công nên ảnh h-ởng đến tuổi bền của dao Góc sau chính càng lớn, ma sát giữa mặt sau chính của dao và bề mặt đang gia công càng giảm do đó độ mòn mặt sau chính càng giảm nên tuổi bền dao tăng Tuy nhiên góc sau  càng giảm, vật liệu phần cắt giảm nên đầu dao yếu Khi gia công tinh, khi cắt vật liệu giòn, khi máy - dao- chi tiết đủ cứng vững chọn góc sau chính lớn và ng-ợc lại

Giá trị của góc sau chính luôn d-ơng, biến đổi trong giới hạn từ (5  12)0

c Góc sắc : là góc giữa mặt phẳng tiếp tuyến với mặt tr-ớc và mặt phẳng

tiếp tuyến với mặt sau chính đo trong mặt cắt chính (tại điểm đang xét)

Góc sắc  đ-ợc hình thành sau khi mài để tạo góc tr-ớc chính  và góc sau chính  Góc  càng nhỏ dao cắt vào kim loại càng dễ song độ bền phần cắt giảm, khả năng chịu nhiệt kém

d Góc cắt : là góc giữa mặt phẳng tiếp tuyến với mặt tr-ớc của dao và mặt

phẳng cắt đo trong mặt cắt chính (tại điểm đang xét)

Góc cắt  đ-ợc hình thành sau khi mài góc tr-ớc chính

Quan hệ hình học giữa các góc trong mặt cắt chính:

 +  +  =  +  = 900  =  +  = 900 -  Nếu góc cắt < 900 thì góc tr-ớc d-ơng, còn nếu góc cắt  0 thì góc tr-ớc

âm hoặc bằng 0

Hình 1-8 Góc độ dao ở trạng thái tĩnh

e Góc nghiêng l-ỡi cắt chính -  (gọi tắt là góc nghiêng chính): là góc

giữa hình chiếu đ-ờng tiếp tuyến với l-ỡi cắt chính (tại điểm đang xét) trên mặt

đáy và ph-ơng chạy dao (giả định)

Góc nghiêng chính ảnh h-ởng lớn đến độ nhám bề mặt chi tiết gia công và

độ biến dạng của chi tiết gia công, các bộ phận công tác của máy Nếu góc  nhỏ,

độ nhấp nhô bề mặt Rz giảm và chiều dài phần tham gia cắt của l-ỡi cắt tăng nên thoát nhiệt tốt hơn, điều này làm giảm độ mòn phần cắt của dao nên tuổi bền dao tăng Song góc  giảm, thành phần lực h-ớng kính (Py) vuông góc với đ-ờng tâm chi tiết tăng làm cho chi tiết gia công bị cong, các bộ phận công tác của máy

bị xê dịch trong mặt phẳng nằm ngang nên độ chính xác chi tiết gia công giảm Xuất phát từ nhận xét này mà góc nghiêng chính nên chọn càng nhỏ càng tốt nếu

độ cứng vững của máy gá - dao - chi tiết (gọi tắt là độ cứng vững của hệ thống công nghệ - MGDC) cao và ng-ợc lại

Góc nghiêng chính thay đổi trong khoảng từ 300  900 nh-ng thông th-ờng chọn  = 450  600

f Góc nghiêng l-ỡi cắt phụ (gọi tắt là góc nghiêng phụ) -1: là góc giữa hình chiếu đ-ờng tiếp tuyến với l-ỡi cắt phụ trên mặt đáy và ph-ơng chạy dao nh-ng chiều ng-ợc lại

Góc nghiêng phụ ảnh h-ởng chủ yếu tới độ nhấp nhô bề mặt gia công Góc

1 càng nhỏ, độ nhấp nhô càng thấp nên độ nhám bề mặt giảm Thông th-ờng chọn góc 1 = 50  300, giá trị nhỏ dùng khi gia công tinh và hệ thống công nghệ cứng vững

g Góc mũi dao : là góc giữa hình chiếu đ-ờng tiếp tuyến với l-ỡi cắt chính

và l-ỡi cắt phụ (tại điểm đang xét) trên mặt đáy

Góc  đ-ợc hình thành sau khi mài góc  và 1, song trong tr-ờng hợp tiện ren, góc  = góc profin ren cần gia công

Các góc đo trên mặt đáy có quan hệ nh- sau:

 + 1 +  = 1800

h Góc nâng của l-ỡi cắt chính (gọi tắt là góc nâng) - : là góc giữa đ-ờng

tiếp tuyến với l-ỡi cắt chính tại mũi dao và đ-ờng thẳng vuông góc với véc tơ vận tốc cắt tại điểm đó, đo trong mặt cắt (hình 1-9)

Góc  có thể d-ơng (>0), khi mũi dao ở vị trí thấp nhất của l-ỡi cắt chính (hình 1-9a); có thể âm (<0), khi mũi dao ở vị trí cao nhất của l-ỡi cắt chính (hình 1-9c); hoặc = 0 (=0) (hình 1-9b)

Hình 1-10 Góc nâng l-ỡi cắt chính >0 (a) và <0 (b)

Giá trị góc  biến đổi trong khoảng từ (-5  45)0, chọn giá trị  dựa vào loại dao (dao tiện ngoài, dao tiện lỗ), vật liệu làm phần cắt của dao (thép gió, HKC ), tính chất gia công (gia công thô hay gia công tinh, có va đập hay không), vật liệu gia công Nói chung khi gia công thô, có va đập và vật liệu phần cắt của dao dòn chọn góc 0; khi gia công tinh chọn góc <0

e Góc tr-ớc phụ -1: là góc giữa mặt đáy và mặt phẳng tiếp tuyến với mặt tr-ớc đo trong mặt cắt phụ

f Góc sau phụ - 1: là góc giữa mặt cắt và mặt sau phụ đo trong mặt cắt phụ Góc sau phụ ảnh h-ởng đến ma sát giữa mặt sau phụ và mặt đã gia công Góc sau phụ càng lớn, ma sát càng ít nên mức độ mòn mặt sau phụ giảm Góc sau phụ luôn luôn d-ơng Th-ờng chọn góc sau phụ bằng góc sau chính Dao tiện cắt

và cắt rãnh chọn 1 = 10  20

Chú ý:

* Các định nghĩa nêu trên đây đúng với mọi loại dụng cụ cắt khác

* Góc dao ở trạng thái tĩnh dùng để mài dao và đo góc độ dao

* Khi mài sắc và mài lại dao, ng-ời ta tiến hành mài trong mặt cắt vuông góc với trục dao (mặt XX) và mặt phẳng chứa trục dao (mặt YY)

Quan hệ giữa góc tr-ớc chính và góc sau chính trong mặt cắt chính với mặt cắt XX và mặt cắt YY nh- sau: Hình 1-11 biểu diễn các góc tr-ớc và sau trong mặt cắt XX và mặt cắt YY

tgy = tg cos  tg cos

tggx = tg sin  tg cos (1.1) cotgy = cotgcos  tg cos

cotgx = cotgsin  tg cos

Các dấu phía trên trong công thức ứng với giá trị góc >0, còn các dấu phía d-ới ứng với giá trị góc <0

Hình 1-11 Góc dao trong mặt cắt NN, mặt cắt XX và YY

1.5.3 Góc độ của dao trong quá trình cắt (trạng thái động)

Góc độ của dao thay đổi trong quá trình cắt do các nguyên nhân sau:

- Do trục thân dao gá không vuông góc với đ-ờng tâm của máy

- Do mũi dao gá không ngang tâm máy (tâm chi tiết)

- Do có các chuyển động chạy dao trong quá trình cắt

D-ới đây chúng ta hãy xét sự ảnh h-ởng của từng yếu tố trên đến sự thay

đổi góc độ của dao

a Góc độ của dao thay đổi khi gá dao không đúng

* Gá mũi dao không ngang tâm chi tiết Hình 1-12a thể hiện sự thay đổi

góc độ của dao khi gá mũi dao cao hơn tâm chi tiết trong tr-ờng hợp tiện ngoài (xét trong mặt cắt YY)

Khi gá mũi dao không ngang tâm chi tiết làm góc tr-ớc  và góc sau  thay

đổi một l-ợng h Giá trị của góc h đ-ợc tính theo công thức:

D

h Arc h

2 sin



 [độ] (1.2) Trong đó: h- độ dịch chuyển của mũi dao so với tâm chi tiết (tâm máy) theo ph-ơng thẳng đứng, mm

D- đ-ờng kính bề mặt đang gia công, mm

Hình 1-12 Góc độ dao khi gá dao không đúng

Dao vẽ bằng nét đứt thể hiện dao ở vị trí gá đúng

Dao vẽ bằng nét liền thể hiện dao ở vị trí gá sai

Tuỳ theo vị trí của mũi dao so với tâm chi tiết (cao hoặc thấp hơn tâm) và ph-ơng pháp gia công (tiện lỗ hoặc mặt trụ ngoài) mà góc  hoặc góc  thay đổi theo chiều tăng hoặc giảm Quan hệ đó nh- sau:

h y d y

h y d y

Các góc d

y d

y ,

 là góc tr-ớc chính và góc sau chính ứng với gá mũi dao không ngang tâm chi tiết, đo trong mặt cắt YY

* Gá trục thân dao không vuông góc với đ-ờng tâm của máy

Từ hình vẽ 1-12b ta thấy, nếu khi gá trục dao xoay một góc là  so với

vị trí vuông góc với đ-ờng tâm của máy thì góc  và 1 sẽ biến đổi một góc cũng có giá trị là  Nếu trục thân dao nghiêng sang phải thì  tăng và 1giảm, còn nếu nghiêng sang bên trái thì ng-ợc lại T-ơng quan tăng giảm giữa

các góc nh- sau:

 +  + 1 = đ +  + d

1

 = 1800 = const Khi cắt ren, nếu gá trục dao không vuông góc trục chi tiết gia công thì ren

bị nghiêng (đổ) gây sai số về nửa góc prôphinren

b) Góc độ của dao khi có chuyển động chạy dao

Khi tiện, chuyển động cắt gồm hai thành phần; chuyển động chính có véc tơ tốc độ là V nvà chuyển động chạy dao có véc tơ tốc độ là V S , nên véc tơ tốc độ cắt tổng hợp V Sẽ là:

V V n V S

Lúc này quỹ đạo của chuyển động t-ơng đối giữa mũi dao và bề mặt gia công là đ-ờng xoắn, vậy mặt cắt sẽ là mặt phẳng chứa véc tơ tốc độ cắt tổng hợp

Vị trí của mặt cắt khi có chuyển động chạy dao sẽ không trùng với vị trí mặt cắt

ở trạng thái tĩnh (không có chuyển động chạy dao) nên làm cho góc  và  thay

đổi Ta sẽ nghiên cứu sự thay đổi của góc góc  và  khi có chuyển động chạy dao dọc (Sd) và chuyển động chạy dao ngang (sn)

* Khi có chuyển động chạy dao dọc Để phân tích sự thay đổi của góc  và

góc , ta xét tr-ờng hợp tiện ngoài (hình 1-13a) Khi có chuyển động chạy dao dọc thì quỹ đạo của chuyển động cắt t-ơng đối của một điểm bất kỳ trên l-ỡi cắt

là đ-ơng xoắn ốc, do đó véc tơ tốc độ cắt sẽ nghiêng đối với véc tơ tốc độ cắt ở trạng thái tĩnh một góc S bằng góc của đ-ờng xoắn Từ hình vẽ ta có:

d x S

d x

Với S = Arctg ( sin

D

S d

) (1.5) Trong đó: d

X d

X 

 , , x, x- là góc tr-ớc và góc sau ở trạng thái có chuyển

động chạy dao dọc (trạng thái động) và trạng thái không có chuyển động chạy dao (trạng thái tĩnh) xét trong mặt cắt XX

 D- đ-ờng kính bề mặt gia công , mm

Sd- l-ợng chạy dao dọc, mm/vòng

- góc nghiêng l-ỡi cắt chính, độ

Hình 1-13 Góc dao khi có chuyển động chạy dao

* Khi có chuyển động chạy dao ngang (S n ) Khi tiện cắt đứt, tiện rãnh, xén

mặt đầu và tiện ren mặt đầu ng-ời ta thực hiện chạy dao ngang (h-ớng chạy dao ngang vuông góc với trục chi tiết gia công) Khi có chạy dao ngang thì quỹ đạo của chuyển động cắt t-ơng đối của một điểm bất kỳ trên l-ỡi cắt là đ-ờng xoắn

Ac si mét Do có l-ợng chạy dao ngang nên h-ớng của véc tơ tốc độ cắt trong quá trình cắt luôn luôn thay đổi và tạo với véc tơ tốc độ cắt ở trạng thái tĩnh một góc

là S, do đó làm góc độ của dao thay đổi nh- sau (hình 1-13b):

S Y

d Y

S Y

d Y

Trong đó: Y Y

d Y d

Y   

 , , , là góc tr-ớc và góc sau ở trạng thái có chuyển động chạy dao ngang (trạng thái động) và trạng thái không có chuyển động chạy dao ngang (trạng thái tĩnh) xét trong mặt cắt YY

Sn-l-ợng chạy dao ngang, mm/vòng

-bán kính của bề mặt đang gia công ở tại điểm đang xét, mm Vậy khi có chuyển động chạy dao, góc tr-ớc ở trạng thái động tăng lên và góc sau ở trạng thái động giảm bớt một l-ợng là S = f(S, D) Giá trị của S tỷ lệ thuận với l-ợng chạy dao và tỉ lệ nghịch với đ-ờng kính bề mặt gia công

1.6 Các yếu tố chế độ cắt khi tiện

Hình 1-14 thể hiện các yếu tốc cắt khi tiện chạy dao dọc Số 1 và 2 là hai vị trí liên tiếp của mặt cắt khi phôi quay một vòng

Hình 1-14 Các yếu tố chế độ và thông số hình học lớp cắt khi tiện

t  [mm] (1.8) Trong đó: D - đ-ờng kính bề mặt ch-a gia công, mm

d - đ-ờng kính bề mặt đã gia công, mm

1.6.2 L-ợng chạy dao

L-ợng chạy dao là l-ợng dịch chuyển t-ơng đối giữa l-ỡi cắt và bề mặt gia công theo ph-ơng chuyển động chạy dao sau một vòng quay của phôi hoặc trong một đơn vị thời gian

Ng-ời ta phân loại l-ợng chạy chạy dao nh- sau:

a.Theo ph-ơng chuyển động của dao

* L-ợng chạy dao dọc (S d ) là l-ợng dịch chuyển t-ơng đối giữa l-ỡi cắt và

bề mặt gia công theo ph-ơng dọc trục phôi cần gia công

Chuyển động chạy dao dọc dùng để tiện các loại mặt trụ trong và ngoài, các loại ren trong và ngoài

và bề mặt gia công theo ph-ơng vuông góc với trục phôi gia công

Chuyển động chạy dao ngang dùng để tiện rãnh, tiện cắt đứt, tiện mặt đầu

cắt của dao và bề mặt gia công theo ph-ơng tạo với đ-ờng trục phôi gia công một góc nhất định

Chuyển động chạy dao xiên dùng để tiện mặt côn trong và ngoài, mặt định hình

b.Theo đơn vị tính của l-ợng chạy dao

của dao và bề mặt gia công sau một vòng quay của phôi hoặc của dao và đ-ợc tính bằng mm/vòng

L-ợng chạy dao vòng ảnh h-ởng trực tiếp đến chiều cao nhấp nhô của bề mặt gia công

của dao và bề mặt gia công sau khi dao dịch chuyển đ-ợc một cung răng và đ-ợc tính bằng mm/răng Với tiện Sr = SV

của dao và bề mặt gia công sau thời gian một phút và đ-ợc tính bằng mm/ph L-ợng chạy dao phút đặc tr-ng cho năng suất của quá trình cắt

Mối quan hệ giữa Sv, Sz, và Sph nh- sau:

Sv = Sz Z [mm/vòng] (1.9)

Sph = Sv n= Sz Z n [mm/ph] (1.10) Trong đó: Z- số răng dao

n- số vòng quay của phôi, vòng/ph

V s véc tơ tốc độ cắt của chuyển động chạy dao

Trong thực tế giá trị của VS rất nhỏ so với Vn nên trong tính toán tốc độ cắt ng-ời ta bỏ qua giá trị VS và tốc độ cắt đ-ợc tính theo công thức:

1000

Dn V

V  n   [m/ph] (1.11) Trong đó: D - đ-ờng kính bề mặt gia công (hoặc của dụng cụ cắt) ứng với

điểm tiếp xúc với l-ỡi cắt xa tâm nhất, mm

n- số vòng quay của phôi (hoặc dụng cụ) trong một phút, vg/ph Tập hợp các yếu tố V, t, S, gọi là chế độ cắt

1.6.4 Thời gian máy - To

Thời gian máy là thời gian cần thiết để dụng cụ trực tiếp cắt lớp kim loại trên bề mặt phôi trong một nguyên công công nghệ

Vậy thời gian máy chính là tỷ số giữa khoảng dịch chuyển của dao và l-ợng chạy dao phút trong một nguyên công công nghệ, đ-ợc tính theo công thức (hình 1-15)

Hình 1-15

t

h n S

l l l t

h S

L T

v ph

.

l- chiều dài bề mặt cần gia công, mm

l1- l-ợng chạy tới, l1 = t.cotg [mm], th-ờng lấy l1 = (2  3)mm

l2- l-ợng chạy quá, th-ờng lấy l2 = (2 5)mm

n- số vòng quay của phôi trong một phút, vòng/ph

h- l-ợng d- gia công của nguyên công công nghệ, mm

t- chiều sâu cắt, mm

- Góc nghiêng l-ỡi cắt chính, độ

1.7 Thông số hình học mặt cắt ngang lớp cắt

Thông số hình học của mặt cắt ngang lớp cắt đ-ợc thể hiện qua hình 1-14

1.7.1 Chiều rộng lớp kim loại bị cắt (gọi tắt là chiều rộng cắt) b

Chiều rộng cắt là khoảng cách giữa bề mặt đã gia công và ch-a gia công đo

dọc theo l-ỡi cắtchính

Chiều rộng cắt chính là phần l-ỡi cắt trực tiếp tham gia cắt

Khi l-ỡi cắt thẳng, mũi dao gá ngang tâm chi tiết, dao có góc nâng  = 00 thì:



Sin

t

b [mm] (1.13) Trong đó: t- chiều sâu cắt, mm

- Góc nghiêng l-ỡi cắt chính, độ

1.7.2 Chiều dày lớp kim loại bị cắt (gọi tắt là chiều dày cắt) a

Chiều dày cắt là khoảng cách giữa hai vị trí liên tiếp của l-ỡi cắt sau một

vòng quay của phôi đo theo ph-ơng vuông góc với l-ỡi cắt

Khi l-ỡi cắt thẳng, mũi dao gá ngang tâm chi tiết, góc nâng  =0:

và a=f (S, ) Nếu giữ nguyên tvà S, góc nghiêng chính càng giảm thì

chiều dày cắt giảm, còn chiều rộng cắt tăng nghĩa là phoi càng dài và càng

a 0 [mm] (1.15)  

tg

t b

v cos

 [mm] (1.16) Trong đó:    

cos

tg sin

Arctg

2 2

Ng-ời ta phân biệt diện tích lớp cắt thành diện tích cắt danh nghĩa, diện tích cắt còn d-, diện tích cắt thực

a Diện tích cắt danh nghĩa -F Khi gá mũi dao ngang tâm chi tiết, dao có

góc tr-ớc chính = 00; góc nâng  =00 thì diện tích cắt danh nghĩa đ-ợc tính theo công thức:

Fd.n = a b = S t [mm2] (1.18)

b Diện tích cắt còn d- - Fd là diện tích lớp cắt kim loại còn lại trên bề mặt gia công do dao không cắt đ-ợc hết Diện tích tam giác ABC trên hình 1-14a là phần diện tích d- trong tr-ờng hợp tiện ngoài chạy dao dọc, có bán kính mũi dao r = 0mm Diện tích cắt còn d- đ-ợc tính theo công thức

Fd- S.H

2

1

 [mm2] (1.19) Trong đó: S - L-ợng chạy dao dọc, mm

H- Chiều cao của lớp kim loại còn lại trên bề mặt gia công do dao không cắt đ-ợc hết, mm Chiều cao này đặc tr-ng cho chiều cao nhấp nhô của bề mặt chi tiết sau gia công Chiều cao H đ-ợc tính nh- sau:

* Khi bán kính mũi dao r = 0 thì:

H = S

) sin(

sin sin

S2 [mm] (1.20b) Trong đó: S - l-ợng chạy dao dọc, mm

, 1- Góc nghiêng l-ỡi cắt chính và l-ỡi cắt phụ, độ

r, bán kính cong mũi dao, mm

c Diện tích cắt thực F th

Fth = Fd.n - F

d-Từ các công thức (1.19) (1.20b) ta có thể rút ra kết luận: chiều cao của diện tích cắt còn d- H (hay chiều cao nhấp nhô của bề mặt chi tiết đã gia công) tỉ

lệ thuận với l-ợng chạy dao S, góc nghiêng l-ỡi cắt chính  và l-ỡi cắt phụ 1 và

tỉ lệ nghịch với bán kính mũi dao r

Để giảm độ nhám bề mặt gia công cần giảm S,  , 1 và tăng r

Khi lập các công thức tính chiều cao H đều dựa trên quan hệ hình học, ch-a

kể đến biến dạng dẻo, biến dạng đàn hồi, rung động trong quá trình gia công nên độ nhấp nhô thực tế của bề mặt chi tiết gia công lớn hơn nhiều so với các trị

số tính theo các công thức (1.20)

1.8 Khái niệm chung về máy cắt kim loại

1.8.1 Khái niệm về máy cắt kim loại

Máy cắt kim loại là một dạng máy công cụ dùng để gia công các chi tiết máy

có hình dáng và kích thứơc khác nhau bằng cách cắt đi trên bề mặt của phôi một

lớp kim loại thừa sao cho đảm bảo độ chính xác kích th-ớc và chất l-ợng bề mặt

theo yêu cầu thiết kế đã đề ra Đặc điểm để phân biệt máy cắt kim loại với các

máy công cụ khác là trong quá trình hoạt động chúng thực hiện quá trình cắt và

tạo ra phoi

1.8.2 Phân loại và ký hiệu

a Phân loại theo ph-ơng pháp gia công

Theo ph-ơng pháp gia công máy cắt đ-ợc phân ra các nhóm máy:

Theo mức độ vạn năng máy cắt đ-ợc phân ra:

Máy vạn năng là những máy dùng để thực hiện nhiều nhiều nguyên công

công nghệ khác nhau trên nhiều chủng loại chi tiết có hình dáng và kích th-ớc

khác nhau Ví dụ: trên máy tiện ren vít vạn năng có thể tiện trụ trong, trụ ngoài,

ren trong, ren ngoài, xén mặt đầu, tiện cắt đứt trên các chi tiết có kích th-ớc và

hình dáng khác nhau và làm nhiều công việc về tiện khác

Máy vạn năng đựơc dùng trong sản xuất đơn chiếc, trong sửa chữa cơ khí, trong

sản xuất loạt nhỏ và loạt vừa khi sản l-ợng nhỏ và đối t-ợng sản xuất luôn thay đổi

Máy chuyên môn hoá là những máy dùng để gia công một loại chi tiết có

hình dạng giống nhau song kích th-ớc khác nhau.Ví dụ: Máy gia công bánh răng

5E32 hay máy 514 chỉ dùng để gia công các bánh răng trụ có răng thẳng và răng

xoắn song có thể có đ-ờng kính, số răng và mô đuyn khác nhau

Máy chuyên môn hoá đ-ợc sử dụng trong sản xuất loạt lớn khi sản l-ợng đủ lớn

Máy chuyên dùng là những máy đ-ợc thiết kế theo yêu cầu cụ thể của

quá trình công nghệ Mỗi máy chuyên dùng dùng để gia công một bề mặt cụ thể

trên một loại chi tiết cụ thể

Máy chuyên dùng đ-ợc dùng trong sản xuất loạt lớn và trong sản xuất hàng khối khi đối t-ợng sản xuất hầu nh- không thay đổi trong một thời gian dài

c Theo mức độ tự động

Theo mức độ tự động máy cắt kim loại đ-ợc phân ra:

Máy không tự động bao gồm những máy mà chỉ có chuyển động cắt

đựơc cơ khí hoá còn các chuyển động cần thiết khác đêù do công nhân đứng máy thực hiện Ví dụ: các máy tiện ren vít vạn năng thông th-ờng chỉ có chuyển động quay tròn của phôi và chuyển động chạy dao của dao đ-ợc cơ khí hoá còn các chuyển động khác nh- chuyển động điều chỉnh máy, đ-a dao vào và ra khỏi vị trí cắt, tháo và kẹp chi tiết gia công vv đều do công nhân trực tiếp thực hiện

Máy bán tự động là những máy có tất cả các chuyển động đều đ-ợc tự động

hoá, trừ chuyển động cấp phôi và tháo chi tiết Sau khi gá kẹp chi tiết gia công và dụng cụ cắt lên máy rồi cho máy chạy, máy sẽ chạy cho tới khi hoàn tất chu kỳ gia công thì tự động dừng lại

Máy tự động bao gồm các máy mà có tất cả các chuyển động đều đ-ợc tự

động hoá Nhiệm vụ của công nhân đứng máy khi sử dụng những máy này là theo dõi hoạt động của máy và kịp thời sử lý những trục trặc có thể sảy ra để đảm bảo cho máy hoạt động bình th-ờng

d Phân loại theo cấp chính xác

Theo tiêu chuẩn nhà n-ớc Việt nam TCVN 4234-86 máy cắt kim loại đ-ợc phân ra 5 cấp chính xác, ký hiệu: I-II-III-IV-V theo độ chính xác tăng dần, trong đó:

I - ký hiệu nhóm máy có độ chính xác bình th-ờng

II - ký hiệu nhóm máy có độ chính xác nâng cao

III - ký hiệu nhóm máy có độ chính xác cao

IV - ký hiệu nhóm máy có độ chính xác rất cao

V - ký hiệu nhóm máy có độ chính xác cao đặc biệt

Trị số các chỉ tiêu đánh giá độ chính xác của các nhóm máy này tăng dần từ cấp V tới cấp I theo qui luật cấp số nhân với công bội  = 1,6

e Phân loại theo ph-ơng bố trí trục chính

Theo ph-ơng bố trí trục chính máy cắt đ-ợc phân ra máy đứng và máy nằm ngang Máy đứng là máy có trục chính thẳng đứng, còn máy nằm ngang là máy

có trục chính nằm ngang

f Phân loại theo số l-ợng trục chính

Theo số l-ợng trục chính máy cắt đ-ợc phân ra máy một trục chính và máy nhiều trục chính

g Phân loại theo trọng l-ợng máy

Theo trọng l-ợng máy cắt đ-ợc phân ra hạng máy:

Máy hạng nhẹ bao gồm những máy có trọng l-ợng nhỏ hơn 1 tấn

Máy hạng vừa bao gồm những máy có trọng l-ợng lớn hơn 1 tấn và nhỏ hơn

10 tấn

Máy hạng nặng bao gồm những máy có trọng l-ợng lớn hơn 10 tấn

Máy hạng nặng đ-ợc chia ra:

* Máy nặng vừa có trọng l-ợng 10 tấn m  30 tấn

* Máy nặng có trọng l-ợng 30 tấn  m  100 tấn

* Máy cực nặng có trong l-ợng m 100 tấn

1.8.3 Ký hiệu máy cắt kim loại

Mỗi n-ớc có một hệ thống ký hiệu máy cắt kim loại riêng Ký hiệu máy cắt theo tiêu chuẩn nhà n-ớc Việt nam nh- sau:

Chữ cái đứng đầu ký hiệu nhóm máy: T - chỉ nhóm máy tiện; P- chỉ nhóm máy phay; K- chỉ nhóm máy khoan; M- chỉ nhóm máy mài; B-chỉ nhóm máy bào vv Chữ số đứng tiếp theo chữ cái ký hiệu kiểu máy Một hoặc hai chữ số tiếp theo thể hiện một trong những đặc tính quan trọngnhất của máy

Ví dụ1: T616 Trong ký hiệu này chữ T ký hiệu nhóm máy tiện, chữ số 6

đứng sau chữ T ký hiệu kiểu máy nằm ngang, chữ số 16 nói lên chiều cao tâm máy H = 160 mm

Ví dụ 2: K125 Trong ký hiệu này chữ K ký hiệu nhóm máy khoan, chữ số 1 chỉ kiểu máy khoan đứng, chữ số 25 nói lên đ-ờng kính khoan lỗ đặc lớn nhất trên thép C45 là 25 mm

Ví dụ 3: P 82 Trong ký hiệu này chữ P chỉ nhóm máy phay, chữ số 8 chỉ máy phay nằm ngang, chữ số 2 nói lên máy có bàn số 2

Những máy đ-ợc cải tiến từ những máy vạn năng thích ứng thì trong ký hiệu của máy có thêm chữ cái ở giữa hoặc ở cuối Ví dụ: máy tiện T616 sau khi cải tiến có ký hiệu T6M16 Ký hiệu máy của Liên xô tr-ớc đây và của Nga hiện nay cũng t-ơng tự nh- ký hiệu máy của Việt nam, tuy nhiên có một điểm khác là Nga không dùng chữ cái đứng đầu để ký hiệu nhóm máy mà lấy các con số tự nhiên: 1-ký hiệu nhóm máy tiện; 2- ký hiệu nhóm máy khoan - doa; 3- ký hiệu nhóm máy mài vv Ví dụ: 1616 là máy tiện ren vít vạn năng nằm ngang có chiều cao tâm máy H=160 mm; 2A135 là ký hiệu máy khoan

đứng có thể khoan lỗ đặc lớn nhất trên thép C45 với đ-ờng kính max =35 mm

đ-ợc cải tiến từ máy khoan 2135 Máy phay đứng 6H12 sau khi đ-ợc trang bị thêm đầu chép hình có ký hiệu 6H12K; máy phay ngang 682 sau cải tiến có ký hiệu là 6H82 và sau khi đ-ợc trang bị thêm đầu phay đứng có ký hiệu là 6M82ỉ

1.8.4 Khái niệm về động học máy cắt kim loại

a Khái niệm về truyền dẫn

Tập hợp tất cả các khâu tham gia vào việc truyền chuyển động từ nguồn tới cơ cấu công tác gọi là truyền dẫn

Theo số l-ợng nguồn có thể phân ra truyền dẫn tập trung và truyền dẫn phân tán.Theo nguồn năng l-ợng sử dụng có thể phân ra truyền dẫn điện, cơ khí , thuỷ khí Theo ph-ơng thức thay đổi tốc độ có thể phân ra truyền dẫn vô cấp và truyền dẫn phân cấp.Truyền dẫn phân cấp là truyền dẫn mà trong phạm vi điều chỉnh tốc

độ đã thiết kế nó chỉ đảm bảo số l-ợng hữu hạn cấp tốc độ, còn truyền dẫn vô cấp

là truyền dẫn mà trong phạm vi điều chỉnh tốc độ đã thiết kế nó có thể đảm bảo bất kỳ cấp tốc độ nào

b Sơ đồ cấu trúc của máy

Biểu thị quy -ớc các đ-ờng truyền trong máy theo một hệ thống thống nhất dùng để mô tả nguyên lý chuyển động tạo hình của máy gọi là sơ đồ cấu trúc

Chuyển động chính Chuyển động chính là chuyển động quay tròn của trục

chính mang chi tiết gia công Chuyển động bắt nguồn từ động cơ điện truyền qua

bộ truyền động dây đai, qua hộp tốc độ có khâu điều chỉnh iV tới trục chính mang phôi Ph-ơng trình xích động của xích tốc độ có thể viết d-ới dạng:

nđc i v i cđ = n tc

Hình 1-16 Sơ đồ cấu trúc của máy tiện ren vít vạn năng

Trong công thức trên: iV và icđ là tỷ số truyền của khâu điều chỉnh và tỷ số truyền của các cặp truyền cố định trong xích tốc độ

Chuyển động chạy dao dọc Chuyển động chạy dao dọc là chuyển động tịnh

tiến của bàn dao theo ph-ơng dọc theo đ-ờng tâm máy Chuyển động bắt nguồn

từ trục chính qua chạc bánh răng thay thế có tỷ số truyền itt, qua khâu điều chỉnh xích chạy dao với tỷ số truyền iS tới trục trơn 4 Từ trục trơn chuyển động đ-ợc truyền tới cặp bánh răng - thanh răng 5 có thanh răng lắp cố định trên thân máy tạo chuyển động tịnh tiến cho bàn dao theo dẫn h-ớng dọc của thân máy

Ph-ơng trình xích động của xích chạy dao dọc đ-ợc viết d-ới dạng tổng quát nh- sau:

Chuyển động chạy dao ngang Chuyển động chạy dao ngang là chuyển động

tịnh tiến của bàn dao theo ph-ơng vuông góc với đ-ờng tâm của trục chính Khâu

đầu của xích chạy dao ngang là trục chính mang chi tiết gia công, khâu cuối là vít