Tài liệu chuẩn và đầy đủ nhất môn học Nguyên lý gia công vật liệu ĐHBKHN .Bao gồm các thông số hình học của dụng cụ cắt , các hiện tượng xảy ra trong quá trình gia công cắt gọt , cách tính động học động lực học trong quá trình cắt như tiện ,khoan,phay, bào ,.v.v..,các dạng mòn dụng cụ cắt ,..và nhiều kiến thức quan trọng khác .Được các thầy ĐHBKHN biên soạn
Chương mở đầu: Giới thiệu chung Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Viện Cơ Khí Bộ mơn: Gia Cơng Vật Liệu & Dụng Cụ Cơng Nghiệp THƠNG TIN CHUNG (1/4) BÀI GIẢNG Giảng viên: TS Nguyễn Trọng Hải NGUYÊN LÝ GIA CÔNG VẬT LIỆU (ME4212) Hướng nghiên cứu (Phiên 04, 10/2015) CHƯƠNG MỞ ĐẦU GIỚI THIỆU CHUNG Tốt nghiệp kỹ sư CNCTM ĐHBKHN, 2002 Công tác môn GCVL&DCCN từ 2003 Tốt nghiệp thạc sĩ khí tự động hóa Đại Học Dayeh, Đài Loan, 2006 Tốt nghiệp tiến sĩ khí Đại Học Michigan, Hoa Kỳ, 2013 Gia công vật liệu (truyền thống tiến tiến) Phân tích kết cấu (FEM) CAD/CAM/CAE Quản lý chất lượng (Lean-Six Sigma) Cơ điện tử Chương mở đầu: Giới thiệu chung Chương mở đầu: Giới thiệu chung THÔNG TIN CHUNG (2/4) THÔNG TIN CHUNG (3/4) Email: hai.nguyentrong@hust.edu.vn Bộ Môn Gia Cơng Vật Liệu & Dụng Cụ Cơng Nghiệp-Viện Cơ Khí Điện thoại mơn: 04-38692007 Địa chỉ: Phòng 226, nhà C1/Phòng 202, nhà C8, Đại Học Bách Khoa Hà Nội Điện thoại cá nhân: 0975401545 (chỉ liên hệ thật cần thiết, không gọi sau TS Nguyễn Trọng Hải – Đại Học Bách Khoa Hà Nội Tài Liệu: Sách + Slides Sách: Nguyên Lý Gia Công Vật Liệu – Bành Tiến Long, Trần Thế Lục, Trần Sỹ Túy – NXB Khoa Học Kỹ Thuật, 2001 làm việc cuối tuần) TS Nguyễn Trọng Hải – Đại Học Bách Khoa Hà Nội TS Nguyễn Trọng Hải – Đại Học Bách Khoa Hà Nội Chương mở đầu: Giới thiệu chung Chương mở đầu: Giới thiệu chung THÔNG TIN CHUNG (4/4) LƯU Ý Quy định lớp học Sinh viên khơng nói chuyện riêng, làm việc riêng lớp Sinh viên không sử dụng điện thoại lớp Ra vào lớp không cần xin phép, cần giữ trật tự Mặc dù có sách slide hỗ trợ, sinh viên thu nhiều kiến thức tham dự đầy đủ buổi học Có kiến thức bổ sung giảng viên trình bày khơng có sách hay slide Khuyến khích sinh viên học đầy đủ khơng bắt buộc Nếu có việc riêng sinh viên tự ý nghỉ, khơng cần xin phép Nếu sinh viên gây trật tự lớp mà bị giáo viên mời khỏi lớp bị cấm thi TS Nguyễn Trọng Hải – Đại Học Bách Khoa Hà Nội TS Nguyễn Trọng Hải – Đại Học Bách Khoa Hà Nội Chương mở đầu: Giới thiệu chung Hình Thức Trao Đổi Thơng Tin Chương mở đầu: Giới thiệu chung Nội Dung Môn Học Sinh viên -> Giảng viên: group email Chương mở đầu Giảng viên -> Sinh viên: group email*, email Chương – Vật liệu phần cắt dụng cụ (nlgcvl20141b@googlegroups.com) (sinh viên nộp danh sách email Chương – Thơng số hình học phần cắt dụng cụ Chương – Động học trình cắt Chương – Cơ sở vật lý trình cắt Chương – Động lực học trình cắt Chương – Hiện tượng nhiệt trình cắt Chương – Mòn tuổi bền dụng cụ cắt Chương – Tính tốn thời gian gia công Chương – Mài cho giảng viên chậm buổi thứ 3, sau chốt danh sách lớp Sinh viên không gửi email cho giáo viên phải tự copy giảng từ sinh viên khác) Điện thoại (chỉ thật cần thiết) *Khuyến khích sử dụng group email để người trao đổi, tránh trả lời nhiều lần câu hỏi TS Nguyễn Trọng Hải – Đại Học Bách Khoa Hà Nội TS Nguyễn Trọng Hải – Đại Học Bách Khoa Hà Nội Chương mở đầu: Giới thiệu chung SƠ QUA MỤC ĐÍCH MƠN HỌC Tài liệu tham khảo [1] Nguyên Lý Gia Công Vật Liệu – Bành Tiến Long, Trần Thế Lục, Trần Sỹ Túy – NXB Khoa Học Kỹ Thuật, 2001 [2] Thực hành cắt gọt kim loại máy tiện máy phay – Nguyễn Chí Bảo, Nguyễn Hùng Cường, Lê Thế Hưng, Hồng Vân Nam, Ngơ Minh Nhật, Nguyễn Nhật Tân, Hoàng Xuân Thịnh – NXB Giáo Dục Việt Nam, 2009 [3] Giáo trình nguyên lý cắt kim loại – Nguyễn Thị Niên – Đại Học Công Nghiệp Tp Hồ Chí Minh Sinh viên hiểu vai trò vị trí cơng nghệ cắt gọt kim loại sản xuất khí Biết số vật liệu dùng để chế tạo dụng cụ cắt, ưu nhược điểm phạm vi ứng dụng loại Chương mở đầu: Giới thiệu chung Biết cấu tạo số dụng cụ cắt phổ biến số thơng số hình học quan trọng Nắm chuyển động số nguyên công cắt gọt kim loại Hiểu vật lý q trình cắt mài mòn, nhiệt cắt, biến dạng kim loại, v.v Nắm lực rung động q trình cắt Hiểu mài mòn dụng cụ cắt cách tính tuổi thọ dụng cụ cắt 11 TS Nguyễn Trọng Hải – Đại Học Bách Khoa Hà Nội Chương mở đầu: Giới thiệu chung Chương mở đầu: Giới thiệu chung CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG ? 13 TS Nguyễn Trọng Hải – Đại Học Bách Khoa Hà Nội 12 TS Nguyễn Trọng Hải – Đại Học Bách Khoa Hà Nội TS Nguyễn Trọng Hải – Đại Học Bách Khoa Hà Nội Chương mở đầu: Giới thiệu chung Chương mở đầu: Giới thiệu chung Khái niệm trình cắt gọt kim loại Xem thử thực tế người ta làm How it’s made – High Precision Cutting Tools (dụng cụ cắt xác chế tạo nào) Form Tools on CNC lathe (dụng cụ cắt định hình máy tiện CNC) Phôi Turning with a form tool (tiện dao định hình) Chi tiết gia cơng Lượng dư The biggest lathe in the world (máy tiện lớn giới) Cutting a key way on a horizonal milling machine (cắt rãnh then máy phay nằm) “Quá trình cắt gọt kim loại trình người sử dụng dạng lượng axis high speed cutting (cắt cao tốc máy cnc trục) dụng cụ cắt để cắt bỏ lớp kim loại thừa khỏi chi tiết, nhằm đạt High speed precision milling on axis cnc (phay xác cao tốc máy trục) u cầu cho trước hình dáng, kích thước, vị trí tương quan bề mặt chất lượng bề mặt chi tiết gia công” [2] 15 TS Nguyễn Trọng Hải – Đại Học Bách Khoa Hà Nội Nhận xét? Chương mở đầu: Giới thiệu chung Chương mở đầu: Giới thiệu chung NỘI DUNG CHƯƠNG MỞ ĐẦU Những vấn đề thực tế Kỹ sư chế tạo máy gặp tình liên Vấn đề cắt gọt nói chung thực tế Những tượng thường gặp cắt gọt Vị trí cắt gọt kim loại trình chế tạo sản phẩm khí Vai trò vị trí cắt gọt kim loại công nghiệp chế tạo Sai số gia công cắt gọt kim loại quan đến lĩnh vực cắt gọt kim loại? Chọn nguyên công Chọn dao Chọn vật liệu dao Chọn máy Tính tốn suất gia cơng … 16 TS Nguyễn Trọng Hải – Đại Học Bách Khoa Hà Nội Môn học giúp kỹ sư kỹ thuật khí chuẩn bị cho tình TS Nguyễn Trọng Hải – Đại Học Bách Khoa Hà Nội 17 TS Nguyễn Trọng Hải – Đại Học Bách Khoa Hà Nội 18 Chương mở đầu: Giới thiệu chung Chương mở đầu: Giới thiệu chung Vấn đề cắt gọt nói chung thực tế Vấn đề cắt gọt nói chung thực tế Đẽo, đục, tiện, cưa gỗ! Liệt kê trình cắt gọt bạn thấy thực tế 19 TS Nguyễn Trọng Hải – Đại Học Bách Khoa Hà Nội 20 TS Nguyễn Trọng Hải – Đại Học Bách Khoa Hà Nội Chương mở đầu: Giới thiệu chung Vấn đề cắt gọt nói chung thực tế Chương mở đầu: Giới thiệu chung Vấn đề cắt gọt nói chung thực tế Cắt gọt kim loại: tiện, phay, bào, v.v Cắt đậu phụ! Chặt tre! Tiện trục TS Nguyễn Trọng Hải – Đại Học Bách Khoa Hà Nội 21 TS Nguyễn Trọng Hải – Đại Học Bách Khoa Hà Nội Phay 22 Chương mở đầu: Giới thiệu chung Những tượng thường gặp cắt gọt Dao cùn quá? Dao sắc quá? Khó cắt? Đối tượng cắt dai, cứng? Vết cắt xấu, nham nhở? Đau tay? ? Những tượng thường gặp cắt gọt 23 TS Nguyễn Trọng Hải – Đại Học Bách Khoa Hà Nội Chương mở đầu: Giới thiệu chung Chương mở đầu: Giới thiệu chung Thế dao tốt/không tốt? Thế dao sắc/cùn? Sự khác lưỡi cắt nào? Khi dao cùn mài lại dao nào? 24 TS Nguyễn Trọng Hải – Đại Học Bách Khoa Hà Nội Chương mở đầu: Giới thiệu chung Những tượng thường gặp cắt gọt Vị trí cắt gọt kim loại trình chế tạo sản phẩm khí Để việc cắt gọt dễ dàng, vấn đề cần ý? Trình tự chế tạo sản phẩm khí? Dao tốt (độ cứng, đồ bền lưỡi cắt) Góc dao vật liệu phơi phải phù hợp Góc đặt dao phù hợp Tốc độ cắt hợp lý ? Thiết kế Chế tạo phôi Gia công kim loại? Xử lý nhiệt, xử lý bề mặt, v.v Có thể thêm gia cơng tinh (mài, v.v) Gia công áp lực Gia công cắt gọt Các phương pháp khác (cắt laser, cắt dây, cắt tia nước, v.v) TS Nguyễn Trọng Hải – Đại Học Bách Khoa Hà Nội 25 TS Nguyễn Trọng Hải – Đại Học Bách Khoa Hà Nội 26 Chương mở đầu: Giới thiệu chung Chương mở đầu: Giới thiệu chung Độ xác gia cơng “Độ xác gia cơng chi tiết máy mức độ giống mặt hình học, tính chất cơ, lý lớp bề mặt chi tiết gia công so với chi tiết máy lý tưởng vẽ người thiết kế” [2] Độ xác gia cơng Độ xác chi tiết Sai lệch kích thước Sai số kích thước Sai số vị trí tương quan Sai lệch bề mặt chi tiết Sai số hình dạng hình học Độ sóng Độ nhám bề mặt Sai số tổng cộng Tính chất lý lớp bề mặt Sai số hệ thống Sai số hệ thống cố định TS Nguyễn Trọng Hải – Đại Học Bách Khoa Hà Nội HẾT CHƯƠNG MỞ ĐẦU Độ xác loạt chi tiết Sai số ngẫu nhiên Sai số hệ thống thay đổi 27 TS Nguyễn Trọng Hải – Đại Học Bách Khoa Hà Nội 28 Chương 1: Vật Liệu Phần Cắt Dụng Cụ Cắt Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Viện Cơ Khí Bộ mơn: Gia Cơng Vật Liệu & Dụng Cụ Công Nghiệp NỘI DUNG CHƯƠNG BÀI GIẢNG NGUYÊN LÝ GIA CÔNG VẬT LIỆU (ME4212) Yêu cầu vật liệu phần cắt dụng cụ cắt (VLPCDCC) Các loại VLPCDCC Biện pháp nâng cao khả cắt VLPCDCC (Phiên 04, 01/2015) CHƯƠNG VẬT LIỆU PHẦN CẮT DỤNG CỤ CẮT TS Nguyễn Trọng Hải – Đại Học Bách Khoa Hà Nội Chương 1: Vật Liệu Phần Cắt Dụng Cụ Cắt Chương 1: Vật Liệu Phần Cắt Dụng Cụ Cắt Các yêu cầu VLPCDC Vật liệu phần cắt dụng cụ cắt/Vật liệu dụng cụ cắt Từ kinh nghiệm thực tế cắt gọt vật liệu, theo bạn vật liệu dụng cụ cắt nói chung (dao, kéo, v.v) cần có đặc tính gì? TS Nguyễn Trọng Hải – Đại Học Bách Khoa Hà Nội TS Nguyễn Trọng Hải – Đại Học Bách Khoa Hà Nội Chương 1: Vật Liệu Phần Cắt Dụng Cụ Cắt Chương 1: Vật Liệu Phần Cắt Dụng Cụ Cắt Các yêu cầu VLPCDCC Các yêu cầu vật liệu DCC Theo bạn có điểm khác biệt cắt gọt vật liệu thông Theo bạn cắt vật liệu kim loại, vật liệu dụng cụ cắt cần có đặc thường (tre, gỗ, hoa quả, v.v) cắt gọt vật liệu kim loại? tính gì? TS Nguyễn Trọng Hải – Đại Học Bách Khoa Hà Nội Chương 1: Vật Liệu Phần Cắt Dụng Cụ Cắt Chương 1: Vật Liệu Phần Cắt Dụng Cụ Cắt Các tính kim loại Những đặc tính (cơ) vật liệu kim loại Độ bền (tĩnh) Trong thực tế kim loại có độ bền cao? Nếu dùng cảm tính để đánh giá độ bền nào? Thơng số kỹ thuật dùng để đánh giá độ bền? Độ dẻo Trong qúa trình cắt gọt kim loại, trình biết dạng VLGC có tuân theo biểu đồ này? TS Nguyễn Trọng Hải – Đại Học Bách Khoa Hà Nội TS Nguyễn Trọng Hải – Đại Học Bách Khoa Hà Nội Độ cứng Kim loại gọi cứng? Thông số kỹ thuật dùng để đánh giá độ cứng? Độ dai va đập Kim loại gọi dẻo? Độ dai va đập gì? Thế có độ dai va đập cao? TS Nguyễn Trọng Hải – Đại Học Bách Khoa Hà Nội Chương 1: Vật Liệu Phần Cắt Dụng Cụ Cắt Chương 1: Vật Liệu Phần Cắt Dụng Cụ Cắt Các yêu cầu VLPCDCC Đặc tính VLPCDC ảnh hưởng đến yếu tố nào? Các yêu cầu VLPCDCC Năng suất gia công Chất lượng bề mặt gia cơng Chi phí sản xuất … Độ cứng Độ bền học Những yếu tố ảnh hưởng đến DCC? Yêu cầu vật liệu DCC Độ bền Độ dai va đập Tính chịu nhiệt Lực cắt Nhiệt độ vùng cắt (700 – 800oC) Sự mài mòn (do chà xát phoi với mặt trước bề mặt gia công với mặt sau) Rung động q trình cắt … Tính chịu mài mòn Tính cơng nghệ Ngồi tính dẫn nhiệt quan trọng TS Nguyễn Trọng Hải – Đại Học Bách Khoa Hà Nội 10 TS Nguyễn Trọng Hải – Đại Học Bách Khoa Hà Nội Chương 1: Vật Liệu Phần Cắt Dụng Cụ Cắt Chương 1: Vật Liệu Phần Cắt Dụng Cụ Cắt Các yêu cầu VLPCDCC Các yêu cầu VLPCDCC – Độ cứng Đặc tính vật liệu DCC yếu tố trình cắt Độ cứng DCC nên nào? Độ cứng, đồ bền Cơ tính vật liệu gia cơng Để gia cơng chi tiết dụng cụ phải có độ cứng cao vật liệu gia cơng Độ cứng dụng cụ lựa chọn phụ thuộc vào độ cứng vật liệu gia Độ dai va đập Tính liên tục q trình cắt (phay), rung động máy, … Tính chịu nóng Nhiệt độ vùng cắt cơng Ví dụ: vật liệu cắt cần có độ cứng khoảng 59 ÷ 61 HRC (tương đương 650 HB) để cắt loại vật liệu thơng thường (200 ÷ 220 HB) Khi gia công Khả chống lại mỏi nhiệt sốc nhiệt, … Tính dẫn nhiệt giãn nở nhiệt loại thép cứng độ cứng dụng cụ phải lớn 65 HRC … TS Nguyễn Trọng Hải – Đại Học Bách Khoa Hà Nội 11 TS Nguyễn Trọng Hải – Đại Học Bách Khoa Hà Nội 12 Bài tập Bài tập BT5-2 Trên máy tiện người ta tiện theo điều kiện : Chi tiết : phơi trục thép cán C50, có σb = 700N/mm2; Ф = 50mm; L = 800mm Dao tiện T15K6 có γ= -100; α = 80; λ = 50; φ = 600; φ1=300; r=0,5mm; dao vừa mài sắc Thân dao làm thép 45 có [σu] = 200N/mm2, tiết diện thân dao BxH = 20mmx30mm; khoảng nhô từ vị trí kẹp đến mũi dao l=40mm Chế độ cắt t=5mm; s=0,28mm/vg; n=700 vòng/phút; tưới đủ dung dịch trơn nguội Máy T620 Ndc = 7KW; hiệu suất η = 0,8 Kiểm tra độ bền thân dao BT5-3 Tính động lực học tiện: Trên máy tiện, người ta tiện theo điều kiện sau: Chi tiết : phôi thép cán C50 có b = 700 N/mm2; =50mm; L= 800mm Dao tiện : T15K6 có =10o; =8o; = 10o; =600; 1 =80; 1 =300; r= 0,5 mm; dao vừa mài sắc Chế độ cắt t=4,5 mm; s=0,34 mm/vg; v=110m/ph, tưới đủ dung dich trơn nguội Máy T620, Ndc =7 KW, hiệu suất =0,8; [Px] = 3600N Cách gá đặt : đầu kẹp đầu chống tâm Yêu cầu: Tính thành phần lực Px; Py; Pz Tính cơng suất cắt kiểm tra độ an toàn động Kiểm tra độ an toàn hộp xe dao Kiểm tra độ an tồn trục Tính độ võng lớn fmax trục, [f]=0,15mm có đảm bảo khơng? Thân dao làm thép 45 ; [u] = 200N/mm Kiểm tra độ bền thân dao; biết BxH = 20x30 mm khoảng nhô l= 30mm TS Nguyễn Trọng Hải – Đại Học Bách Khoa Hà Nội HẾT CHƯƠNG (ĐỘNG LỰC HỌC QUÁ TRÌNH CẮT) TS Nguyễn Trọng Hải – Đại Học Bách Khoa Hà Nội 53 TS Nguyễn Trọng Hải – Đại Học Bách Khoa Hà Nội 54 Chương 6: Hiện tượng nhiệt trình cắt Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Viện Cơ Khí Bộ mơn: Gia Cơng Vật Liệu & Dụng Cụ Cơng Nghiệp Nhiệt q trình cắt BÀI GIẢNG NGUYÊN LÝ GIA CÔNG VẬT LIỆU (ME4212) (Phiên 02, 8/2014) (Bài giảng có sử dụng số nội dung từ giảng TS Nguyễn Tiến Đông) CHƯƠNG HIỆN TƯỢNG NHIỆT TRONG QUÁ TRÌNH CẮT TS Nguyễn Trọng Hải – Đại Học Bách Khoa Hà Nội Chương 6: Hiện tượng nhiệt trình cắt Chương 6: Hiện tượng nhiệt trình cắt Nhiệt trình cắt Nhiệt trình cắt Các nguồn sinh nhiệt trình cắt Sự phân bố nhiệt cắt dcc phoi Dụng cụ cắt - Công ngoại ma sát phoi mặt trước dao (Q2) - Công ngoại ma sát bề mặt chi tiết gia công mặt sau dao (Q3) - Công bẻ gãy phoi (Q4) phôi Năng lượng (%) - Công nội ma sát phần tử vật liệu gia cơng q trình biến dạng (Q1) Biến dạng tinh thể tạo xô lệch trượt mạng tinh thể Việc biến dạng tinh thể tạo nội ma sát bên vật liệu tạo thành nhiệt phôi phoi Tốc độ cắt Tổng lượng nhiệt sinh ra: Nhiệt phân bố chủ yếu vùng cắt Q = Q1 + Q + Q + Q TS Nguyễn Trọng Hải – Đại Học Bách Khoa Hà Nội TS Nguyễn Trọng Hải – Đại Học Bách Khoa Hà Nội So sánh phần trăm nhiệt sinh trình cắt truyền vào phoi, dụng cụ Chương 6: Hiện tượng nhiệt trình cắt Nhiệt trình cắt (tiếp) Chương 6: Hiện tượng nhiệt trình cắt Nhiệt trình cắt (tiếp) Sự phân bố nhiệt cắt Sự phân bố nhiệt cắt (tiếp) Nhiệt sinh truyền đâu? Phần lớn nhiệt sinh biến dạng (Q1) truyền vào phoi, phần nhỏ truyền sang chi tiết gia Phoi (Qphoi) công Dụng cụ (Qdc) Nhiệt sinh vùng ma sát mặt trước dụng cụ phoi (Q2) phần lớn truyền vào phoi, phần nhỏ truyền vào dụng cụ (3÷5%) Nhiệt sinh ma sát mặt sau chi tiết Chi tiết gia công (Qctgc) phoi Chi tiết Mơi trường (Qmt) dao Phương trình cân nhiệt gia công (Q3) truyền vào chi tiết dao Qphoi + Qdc + Qctgc + Qmt = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 Nhiệt sinh công cắt đứt phoi (Q4) phần truyền vào phoi phần truyền vào chi tiết gia công TS Nguyễn Trọng Hải – Đại Học Bách Khoa Hà Nội Chương 6: Hiện tượng nhiệt trình cắt Nhiệt trình cắt (tiếp) TS Nguyễn Trọng Hải – Đại Học Bách Khoa Hà Nội Chương 6: Hiện tượng nhiệt trình cắt Nhiệt trình cắt Ảnh hưởng nhiệt cắt đến dụng cụ chi tiết gia công Phương pháp đo nhiệt: Dùng cặp nhiệt điện dụng cụ phôi Giảm độ bền, độ cứng dụng cụ, làm cho kim loại mềm ra, biến dạng dẻo dẫn tới dụng cụ bị biến dạng Làm biến dạng chi tiết gia cơng, làm khó kiểm tra dung sai kích thước chi tiết Nhiệt độ tăng cao làm tính vật liệu lớp bề mặt thay đổi gây ảnh hưởng xấu tới chi tiết gia công TS Nguyễn Trọng Hải – Đại Học Bách Khoa Hà Nội TS Nguyễn Trọng Hải – Đại Học Bách Khoa Hà Nội Chương 6: Hiện tượng nhiệt trình cắt Nhiệt trình cắt Chương 6: Hiện tượng nhiệt trình cắt Nhiệt trình cắt Phương pháp đo nhiệt: Dùng cặp nhiệt điện dụng cụ phôi Các yếu tố ảnh hưởng đến nhiệt cắt Vật liệu phôi Trong phương pháp này: đầu điện cực nối với phôi dụng cụ Khi đầu điện cực gia nhiệt, chênh lệch nhiệt độ làm xuất dòng nhiệt điện, giá trị thị - Góc trước - Độ dẻo - Góc - Đặc tính nhiệt (, cv) - Góc sau Chế độ cắt đồng hồ đo mili-volt Giá trị nhiệt chuyển đổi tương - Tốc độ cắt ứng từ giá trị dòng đo Phương pháp đơn giản, rẻ tiền cho giá trị trung bình lớn Hình học DCC - Năng lượng bóc tách vật liệu - Bán kính mũi dao Dung dịch trơn nguội - Tốc độ ăn dao - Các đặc tính bơi trơn làm mát - Chiều sâu cắt - Phương pháp ứng dụng Vật liệu DCC - Đặc tính nhiệt - Tính chống mòn - Tính ổn định hóa TS Nguyễn Trọng Hải – Đại Học Bách Khoa Hà Nội Chương 6: Hiện tượng nhiệt trình cắt Nhiệt trình cắt 10 TS Nguyễn Trọng Hải – Đại Học Bách Khoa Hà Nội Chương 6: Hiện tượng nhiệt trình cắt Nhiệt trình cắt Các yếu tố ảnh hưởng đến nhiệt cắt (tiếp) Các yếu tố ảnh hưởng đến nhiệt cắt (tiếp) Ảnh hưởng lượng chạy dao S (chiều dầy lớp cắt) Ảnh hưởng vận tốc cắt Khi tăng lượng chạy dao S nhiệt cắt tăng không tăng tỷ lệ thuận Tăng tốc độ cắt v nhiệt cắt sinh tăng tăng chậm tốc độ cắt v Khi tăng tốc độ cắt nhiệt cắt sinh biến dạng giảm ma sát lại tăng lên, nên nhiệt cắt tăng tăng chậm tốc độ cắt v TS Nguyễn Trọng Hải – Đại Học Bách Khoa Hà Nội 11 TS Nguyễn Trọng Hải – Đại Học Bách Khoa Hà Nội 12 Chương 6: Hiện tượng nhiệt trình cắt Chương 6: Hiện tượng nhiệt trình cắt Nhiệt trình cắt Nhiệt trình cắt Các yếu tố ảnh hưởng đến nhiệt cắt (tiếp) Các yếu tố ảnh hưởng đến nhiệt cắt (tiếp) Ảnh hưởng chiều sâu cắt t (chiều rộng lớp cắt) Ảnh hưởng góc trước (góc cắt ) Chiều sâu cắt t ảnh hưởng đến nhiệt cắt so với lượng chạy dao Tăng góc cắt δ (giảm góc trước γ) nhiệt cắt tăng 13 TS Nguyễn Trọng Hải – Đại Học Bách Khoa Hà Nội 14 TS Nguyễn Trọng Hải – Đại Học Bách Khoa Hà Nội Chương 6: Hiện tượng nhiệt trình cắt Chương 6: Hiện tượng nhiệt trình cắt Nhiệt trình cắt Nhiệt trình cắt Các yếu tố ảnh hưởng đến nhiệt cắt (tiếp) Các yếu tố ảnh hưởng đến nhiệt cắt (tiếp) Ảnh hưởng góc nghiêng Ảnh hưởng vật liệu làm dao vật liệu gia cơng Tăng góc , giảm b, giảm chiều dài lưỡi cắt tham gia cắt nên nhiệt cắt tăng + Khi cắt vật liệu giòn nhiệt cắt thấp cắt vật liệu dẻo + Nhiệt cắt phụ thuộc chủ yếu vào nhiệt dung tính dẫn nhiệt vật liệu gia cơng vật liệu làm dao + Tính dẫn nhiệt vật liệu làm dao + Kích thước thân dao có ảnh hưởng đến nhiệt cắt khả truyền nhiệt thân dao, kích thước thân dao lớn nhiệt cắt thấp TS Nguyễn Trọng Hải – Đại Học Bách Khoa Hà Nội 15 TS Nguyễn Trọng Hải – Đại Học Bách Khoa Hà Nội 16 Chương 6: Hiện tượng nhiệt trình cắt Nhiệt trình cắt Chương 6: Hiện tượng nhiệt trình cắt Nhiệt trình cắt Các yếu tố ảnh hưởng đến nhiệt cắt (tiếp) Các yếu tố ảnh hưởng đến nhiệt cắt (tiếp) Ảnh hưởng mài mòn dụng cụ Ảnh hưởng dung dịch trơn nguội Sự thay đổi nhiệt cắt phụ thuộc vào đặc tính mài mòn dụng cụ cắt Khi tăng Khi có dung dịch trơn nguội nhiệt cắt giảm nhanh rãnh lõm bề mặt trước nhiệt độ điểm tiếp xúc mặt trước giảm Ngoài tác dụng làm nguội, dung dịch trơn nguội có tác dụng giảm ma sát góc cắt giảm mặt trước mặt sau dao, làm giảm nhiệt cắt Nếu tăng chiều rộng mài mòn mặt sau nhiệt độ điểm tiếp xúc mặt sau tăng 17 TS Nguyễn Trọng Hải – Đại Học Bách Khoa Hà Nội Chương 6: Hiện tượng nhiệt trình cắt Chương 6: Hiện tượng nhiệt trình cắt Nhiệt q trình cắt Nhiệt q trình cắt Cơng thức thực nhiệm tính nhiệt cắt v m s nt q sin ( n q ) 18 TS Nguyễn Trọng Hải – Đại Học Bách Khoa Hà Nội Khắc phục nhiệt cắt Tăng cường độ sắc lưỡi cắt (oC) Sử dụng dụng cụ cắt làm loại vật liệu có ma sát thấp (m < n < q < 1) v - tốc độ cắt (m/phút) Căt với vận tốc cắt lớn s – lượng chạy dao (mm/phút) Tăng góc trước γ góc sau α t – chiều sâu cắt (mm) Sử dụng chất bôi trơn làm mát m, n, q thông số ảnh hưởng đến chế độ cắt TS Nguyễn Trọng Hải – Đại Học Bách Khoa Hà Nội 19 TS Nguyễn Trọng Hải – Đại Học Bách Khoa Hà Nội 20 Chương 6: Hiện tượng nhiệt trình cắt Nhiệt trình cắt Chương 6: Hiện tượng nhiệt trình cắt Câu hỏi ôn tập CH6-1 Hiện tượng nhiệt trình cắt : Định nghĩa nhiệt cắt, vẽ hình nhiệt sinh trình cắt CH6-2 Trình bày nguồn sinh nhiệt Q1,Q2,Q3, Q4, phân bố nhiệt CH6-3 Viết phương trình cân nhiệt CH6-4 Các nhân tố ảnh hưởng đến nhiệt cắt CH6-5 Công thức thực nghiệm tính nhiệt cắt TS Nguyễn Trọng Hải – Đại Học Bách Khoa Hà Nội HẾT CHƯƠNG (HIỆN TƯỢNG NHIỆT TRONG QUÁ TRÌNH CẮT) TS Nguyễn Trọng Hải – Đại Học Bách Khoa Hà Nội 21 TS Nguyễn Trọng Hải – Đại Học Bách Khoa Hà Nội Chương 7: Mòn tuổi bền dụng cụ cắt Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Viện Cơ Khí Bộ mơn: Gia Công Vật Liệu & Dụng Cụ Công Nghiệp Nội dung Chương Sự mài mòn dụng cụ cắt BÀI GIẢNG NGUYÊN LÝ GIA CÔNG VẬT LIỆU (ME4212) Tuổi bền dụng cụ cắt (Phiên 02, 8/2014) (Bài giảng có sử dụng số nội dung từ giảng TS Nguyễn Tiến Đơng) CHƯƠNG MỊN VÀ TUỔI BỀN CỦA DỤNG CỤ CẮT Khái niệm Cơ chế mài mòn dụng cụ cắt Các dạng mài mòn dụng cụ cắt Đồ thị mòn theo thời gian Chỉ tiêu đánh giá mài mòn dụng cụ cắt Các phương pháp xác định lượng mòn Khái niệm tuổi bền dụng cụ Các yếu tố ảnh hưởng tới tuổi bền DCC Mối quan hệ tuổi bền dụng cụ vận tốc cắt TS Nguyễn Trọng Hải – Đại Học Bách Khoa Hà Nội Chương 7: Mòn tuổi bền dụng cụ cắt Chương 7: Mòn tuổi bền dụng cụ cắt Điều kiện làm việc dụng cụ cắt Mục tiêu Chịu áp lực lên bề mặt làm việc lớn Làm việc điều kiện lực cắt thay đổi Nghiên cứu chế mòn dụng cụ Nhiệt độ vùng cắt cao (có thể lên tới 1000oC) Tìm hiểu dạng mòn Đưa tiêu đánh giá mòn Ma sát lớn phoi trượt mặt trước mặt sau tiếp xúc bề mặt gia công Ý nghĩa mối quan hệ tuổi bền dụng cụ vận tốc cắt TS Nguyễn Trọng Hải – Đại Học Bách Khoa Hà Nội TS Nguyễn Trọng Hải – Đại Học Bách Khoa Hà Nội Chương 7: Mòn tuổi bền dụng cụ cắt Các dạng hỏng DCC Chương 7: Mòn tuổi bền dụng cụ cắt Khái niệm mòn Sự thay đổi bề mặt dụng cụ so với bề mặt trước gia công (bề mặt Gẫy, vỡ phần cắt dụng cụ ban đầu), kết suốt trình cắt, lớp vật liệu dụng cụ Mòn dụng cụ TS Nguyễn Trọng Hải – Đại Học Bách Khoa Hà Nội Chương 7: Mòn tuổi bền dụng cụ cắt Chương 7: Mòn tuổi bền dụng cụ cắt Cơ chế mài mòn DCC Cơ chế mài mòn DCC Mòn cào xước (hạt mài) Mòn cào xước (hạt mài) Mòn chảy dính TS Nguyễn Trọng Hải – Đại Học Bách Khoa Hà Nội Bản chất: Trong trình cắt hạt cứng ( hạt mài) từ vật liệu gia cơng Mòn oxy hóa phoi cào xước (mài mòn) bề mặt tiếp xúc dụng cụ với chi tiết, DCC với Mòn khuếch tán phoi Các hạt cứng nhỏ cào tróc phần tử vật liệu dụng cụ mặt trước mặt sau trình cắt → Mòn Đặc điểm: + Khi cắt tốc độ cắt thấp, chế mài mòn cào xước + Mòn cào xước tạo nên bề mặt tiếp xúc dụng cụ vết song song với phương thoát phoi TS Nguyễn Trọng Hải – Đại Học Bách Khoa Hà Nội TS Nguyễn Trọng Hải – Đại Học Bách Khoa Hà Nội Chương 7: Mòn tuổi bền dụng cụ cắt Chương 7: Mòn tuổi bền dụng cụ cắt Cơ chế mài mòn DCC Cơ chế mài mòn DCC Mòn chảy dính Mòn oxy hố Bản chất: Khi cắt đến tốc độ cắt định (tùy theo vật liệu DCC), nhiệt cắt Bản chất: Ở tốc độ cắt cao ( nhiệt cắt lớn) vật liệu lớp bề mặt dụng cụ dễ bị lớn, áp lực lớn bề mặt tiếp xúc làm cho phần tử vật liệu dụng cụ bị oxy hoá (do tiếp xúc với khơng khí) tạo thành lớp oxít Lớp mỏng giòn chảy dẻo nhiều, dính vào phoi chi tiết gia cơng q trình chuyển động bị có sức bền nên dễ bị phá huỷ, tách khỏi bề mặt dụng cụ → gây → gây mòn dao mòn Đặc điểm: + Các phần tử chảy dính vật liệu dụng cụ phụ thuộc vào vật liệu gia công, điều kiện cắt vật liệu dụng cụ (các loại vật liệu dụng cụ dẻo dễ chảy dính hơn) TS Nguyễn Trọng Hải – Đại Học Bách Khoa Hà Nội 10 TS Nguyễn Trọng Hải – Đại Học Bách Khoa Hà Nội Chương 7: Mòn tuổi bền dụng cụ cắt Chương 7: Mòn tuổi bền dụng cụ cắt Cơ chế mài mòn DCC Cơ chế mài mòn DCC Mòn khuếch tán Nhận xét Dụng cụ bị mòn theo chế, chế mòn chủ yếu ta nói Bản chất: Khi cắt nhiệt độ cao, biến dạng dẻo lớn, vật liệu dụng cụ chi dụng cụ bị mòn theo chế tiết tương đồng thành phần hóa học nên xảy tượng khuyếch tán vào Ở nhiệt độ cắt thấp mòn cào xước chủ yếu, chế mòn lại Kết phần vật liệu dụng cụ khuếch tán vào phoi vật liệu xảy chủ yếu nhiệt độ cao Với chế độ gia cơng thực tế chế mài mòn chảy dính chủ yếu gia cơng→mòn Đặc điểm: + Trong trình cắt lượng vật liệu dụng cụ khuếch tán vào chi tiết phoi lớn so với trường hợp tiếp xúc trạng thái tĩnh vài nghìn lần + Ở nhiệt độ cao, dụng cụ hợp kim cứng thường xảy khuyếch tán chủ yếu TS Nguyễn Trọng Hải – Đại Học Bách Khoa Hà Nội 11 TS Nguyễn Trọng Hải – Đại Học Bách Khoa Hà Nội 12 Chương 7: Mòn tuổi bền dụng cụ cắt Các dạng mòn DCC Mài mòn theo mặt sau Chương 7: Mòn tuổi bền dụng cụ cắt Các dạng mòn DCC Mài mòn theo mặt trước Mòn theo mặt sau Nguyên nhân: ma sát, tiếp xúc mặt sau chi tiết gia cơng Mài mòn mặt sau thường xảy cắt loại vật liệu dẻo với chiều dày cắt nhỏ (a < 0,1mm), cắt vật liệu giòn (gang xám) Được đặc trưng chiều cao mòn hs Ảnh hưởng: DCC giảm (mất) khả cắt, chất lượng chi tiết giảm Mài mòn đồng thời mặt trước mặt sau Mài mòn tù lưỡi cắt 13 TS Nguyễn Trọng Hải – Đại Học Bách Khoa Hà Nội 14 TS Nguyễn Trọng Hải – Đại Học Bách Khoa Hà Nội Chương 7: Mòn tuổi bền dụng cụ cắt Chương 7: Mòn tuổi bền dụng cụ cắt Các dạng mòn DCC Các dạng mòn DCC Mòn theo mặt trước Mòn theo mặt trước mặt sau Nguyên nhân: Xảy phoi trượt q trình cắt Do mặt Nguyên nhân: Do ma sát phoi mặ trước, ma sát mặt sau bề mặt gia cơng trước hình thành trung tâm áp lực cách lưỡi cắt đoạn (cạnh viền) nên mặt trước mòn theo rãnh lưỡi liềm Thường gặp: Khi gia công vật liệu dẻo với chiều dày a=(0,1÷0,5)mm Xảy cắt loại vật liệu dẻo với chiều dày Đặc trưng: hs, B, f, hf cắt lớn(a>0,6mm) trường hợp nhiệt Ảnh hưởng: độ sắc lưỡi cắt tăng, cắt mặt trước cao nhiệtcắt mặt sau Khi MS bảo vệ lẹo dao Đặc trưng: B, f, hf Ảnh hưởng: DCC có khả gia công, sức bền lưỡi cắt giảm, DCC giảm (mất) khả cắt, chất lượng chi tiết giảm δ DCC yếu TS Nguyễn Trọng Hải – Đại Học Bách Khoa Hà Nội 15 TS Nguyễn Trọng Hải – Đại Học Bách Khoa Hà Nội 16 Chương 7: Mòn tuổi bền dụng cụ cắt Chương 7: Mòn tuổi bền dụng cụ cắt Các dạng mòn DCC Các dạng mòn DCC Mòn tù lưỡi cắt Nhận xét Nguyên nhân: Nhiệt tập trung đầu mũi dao lớn, dao bị tù nhanh Trong dạng mài mòn mài mòn theo mặt sau (hs) quan trọng Thường gặp: Khi gia công loại vật liệu có tính dẫn nhiệt chất dẻo dễ xác định Chiều cao mòn hs dùng làm tiêu chuẩn đánh giá lượng Đặc trưng: ρ mài mòn Ảnh hưởng: DCC giảm (mất) khả cắt, chất lượng chi tiết giảm Tuỳ thuộc vào vật liệu chi tiết gia cơng mà mòn xảy theo dạng khác nhau: Thường vật liệu dẻo (thép) – chủ yếu mòn theo mặt trước mặt sau, vật liệu giòn (gang xám ) chủ yếu mòn mặt sau, vật liệu dẫn nhiệt (chất dẻo) chủ yếu mòn tù lưỡi cắt TS Nguyễn Trọng Hải – Đại Học Bách Khoa Hà Nội 17 18 TS Nguyễn Trọng Hải – Đại Học Bách Khoa Hà Nội Chương 7: Mòn tuổi bền dụng cụ cắt Chương 7: Mòn tuổi bền dụng cụ cắt Chỉ tiêu đánh giá mòn DCC Các dạng mòn DCC - OA: dao mòn nhanh Chỉ tiêu mòn mặt sau: Dựa vào hs, hs≤[hs] - AB: mòn bình thường (q trình làm việc) [hs] xác định phụ thuộc chủ yếu vào yêu cầu độ bóng, độ - BC: Mòn khốc liệt xác chi tiết gia công, vật liệu làm dụng cụ vật liệu gia cơng Ví dụ: gia cơng thơ thép dụng cụ hợp cứng [hs]=(0,8÷1mm) hs thơng số cần xác định (đo) Đồ thị mòn theo thời gian TS Nguyễn Trọng Hải – Đại Học Bách Khoa Hà Nội 19 TS Nguyễn Trọng Hải – Đại Học Bách Khoa Hà Nội 20 Chương 7: Mòn tuổi bền dụng cụ cắt Chỉ tiêu đánh giá mòn DCC Chương 7: Mòn tuổi bền dụng cụ cắt Phương pháp xác định lượng mài mòn Chỉ tiêu mòn mặt trước: K