Nguyên lý cắt và dụng cụ cắt - Chương 4

Môn học Nguyên lý cắt và dụng cụ cắt là một môn học cơ sở trong ngành cơ khí có rất nhiều lý thuyết nhưng có tính ứng dụng thực tiễn rất cao. Giáo trình bao gồm các nội dung: Vật liệu làm dao; Kh

Trang 1

Chương 4: GIA CÔNG LỖ (Machining of Holes)

NỘI DUNG (Contents)

§4.1 Khoan (Drilling)

§4.2 Doa (Reaming)

§4.1 Chuốt (Broaching)

Trang 2

4.1.1 Kết cấu & thông số hình học của mũi khoan

(Structure and Geometrical Parameters of Drills)

Trang 3

Đ4.1 Khoan (Drilling)

4.1.1 Kết cấu & thụng số hỡnh học của mũi khoan

(Structure and Geometrical Parameters of Drills)

1/KẾT CẤU:

A/Chuôi: (Shank)

Dùng để định vị mũi khoan vào trục chính của máy, truyền chuyển động và

mômen cắt Có hai dạng chuôi:

- Chuôi dạng trụ: (Straight Shank)

Dùng cho mũi khoan có đ ờng kính nhỏ hơn 12mm.

Ưu điểm: đơn giản, dễ chế tạo.

Nh ợc điểm: khả n ng định tâm kém, truyền đ ợc momen xoắn nhỏ ăng định tâm kém, truyền được momen xoắn nhỏ.

- Chuôi dạng côn mooc: (Taper Shank)

Dùng cho mũi khoan có đ òng kính lớn hơn 12mm.

Ưu điểm: khả n ng định tâm cao, truyền đ ợc mômen xoắn lớn hơn so với chuôi ăng định tâm kém, truyền được momen xoắn nhỏ.

trụ, dễ đảm bảo độ đồng trục gi a phần cán và phần làm việc ữa phần cán và phần làm việc.

Nh ợc điểm: khó chế tạo hơn so với chuôi trụ.

Trên phần chuôi côn có chuôi dẹt (Tang)

Trang 4

(Structure and Geometrical Parameters of Drills)

B) Cổ dao : (Neck)

Là phần nối tiếp gi a chuôi dao với phần làm việc, có tác dụng thoát đá Là phần nối tiếp gi a chuôi dao với phần làm việc, có tác dụng thoát đá ữa phần cán và phần làm việc ữa phần cán và phần làm việc.

khi mài phần cán dao và phần làm việc Cũng là nơi th ờng dùng để ghi nhãn hiệu mũi khoan (đ ờng kính, vật liệu và nhà máy sản xuất …), kích thước tra ), kích th ớc tra

hiệu mũi khoan (đ ờng kính, vật liệu và nhà máy sản xuất …), kích thước tra ), kích th ớc tra

theo sổ tay phụ thuộc vào đ ờng kính của mũi khoan.

C) Phần làm việc: (Body)

Gồm phần cắt và phần định h ớng ( Cutting and Orientation parts)

*Phần cắt: trực tiếp thực hiện nhiệm vụ bóc tách phoi

Gồm 5 l ỡi cắt: hai l ỡi cắt chính, 2 l ỡi cắt phụ và một l ỡi cắt ngang.

- L ỡi cắt chính: là giao của mặt tr ớc và mặt sau Mặt tr ớc của mũi khoan có

dạng mặt xoắn còn mặt sau tuỳ theo ph ơng pháp mài mà có thể là mặt côn, mặt xoắn, mặt phẳng …), kích thước tra Thông th ờng với mũi khoan tiêu chuẩn th ờng sử dụng

mặt xoắn, mặt phẳng …), kích thước tra Thông th ờng với mũi khoan tiêu chuẩn th ờng sử dụng

mặt sau là mặt côn.

- L ỡi cắt phụ: là giao tuyến của mặt sau với cạnh viền nằm trên phần trụ ở

hai me cắt

- L ỡi cắt ngang: là giao của hai mặt sau, có dạng đ ờng cong không gian, nh ng

hỡnh chiếu của nó quy ớc là đ ờng thẳng

Trang 5

C¹nh viÒn

Trang 6

C) Phần làm việc: (Body)

Phần định h ớng: (Orientation part)

- Có tác dụng định h ớng cho mũi khoan trong quá trỡnh cắt và là phần dự tr ữ mài lại phần cắt khi bị mòn

+ Phần định h ớng có dạng côn ng ợc, đ ờng kính giảm dần từ phần cắt về phía cán

dao tạo thành góc nghiêng phụ 1 L ợng giảm th ờng lấy từ 0,03-0,1mm/100mm chiều dài

+Trên phần định h ớng có hai rãnh xoắn (Two flutes) để thoát phoi v hai me c t để thoát phoi v hai me c t à hai me cắt à hai me cắt ắt ắt

(Two lands). Dọc theo rãnh xoắn ứng với đ òng kính ngoài có hai dải cạnh viền

(Margins) làm nhiệm vụ định h ớng cho mũi khoan khi làm việc ể giảm ma sát với bề làm nhiệm vụ định h ớng cho mũi khoan khi làm việc ể giảm ma sát với bề Để giảm ma sát với bề Để giảm ma sát với bề mặt đã gia công, phải hớt l ng trên suốt chiều dài hai me cắt chỉ để lại cạnh viền với f=0,3-2,6mm và chiều cao h=0,1-1,2mm.

+ Phần kim loại gi a hai rãnh xoắn đ ợc gọi là lõi mũi khoan ữa phần cán và phần làm việc.

+ Phần kim loại gi a hai rãnh xoắn đ ợc gọi là lõi mũi khoan ữa phần cán và phần làm việc. (Core of Drill) ờng ờng Để giảm ma sát với bề Để giảm ma sát với bề kính lõi đ ợc lấy lớn dần về phía cán ờng kính lõi đ ợc tính theo công thức: Để giảm ma sát với bề

kính lõi đ ợc lấy lớn dần về phía cán ờng kính lõi đ ợc tính theo công thức: Để giảm ma sát với bề

do = (0,125  0,3) D

Trong đó: D - đ ờng kính mũi khoan. (Diameter of Drill)

Trang 7

2 ) Thông số hỡnh học của mũi khoan:

(Geometrical Parameters of Drills)

Xét ở trạng thái tĩnh:

+ Mặt đáy tại một điểm trên l ỡi cắt chính

là mặt phẳng tạo thành bởi điểm đó

với trục mũi khoan

+ Mặt cắt tại một điểm trên l ỡi cắt chính

là mặt phẳng chứa tiếp tuyến với lưỡi cắt

chính và vộc tơ vận tốc cắt

Trang 8

• Góc tr ớc: đo ở tiết diện chính tại một điểm A bất

kỳ trên l ỡi cắt chính ( coi nh không có l ỡi cắt ngang

và l ỡi cắt chính đi qua tâm mũi khoan) đ ợc xác định

theo công thức sau:

Trong đó: DA - đ ờng kính của mũi khoan xét tại điểm A, mm

D - đ ờng kính ngoài của mũi khoan, mm

 - góc xoắn của rãnh phoi, độ

Trang 9

§4.1 Khoan (Drilling)

2 ) Th«ng sè hình häc cña mòi khoan:

* Góc sau:

Trang 10

• Gúc nghiờng chớnh:

ể đảm bảo cho hai l ỡi cắt đối xứng nhau qua trục mũi

Để giảm ma sát với bề

khoan, góc ở đỉnh th ờng xác định góc 2 .

Khi giảm góc , cho phép mũi khoan dễ ăn sâu vào vật liệu,

l ỡi cắt dài ra, nhiệt dễ thoát hơn

Tuy nhiên khi đó độ bền của nó giảm xuống.

Góc  đ ợc chọn theo độ bền và độ cứng của vật liệu gia công

Với mũi khoan tiêu chuẩn th ờng chọn 2  = 116 0  120 0

• Gúc nghiờng phụ:

Góc nghiêng phụ 1 ở mũi khoan đ ợc hinh thành bởi độ côn ng ợc của phần định h ớng.

Th ờng lấy: 1 = 1 ’  2 Khi khoan lỗ sâu trên vật liệu cứng, hoặc khi khoan lỗ không cần’

chính xác, góc 1 có thể chọn tăng gấp 2 lần so với góc 1 tiêu chuẩn.

• Gúc nghiờng của rónh xoắn:

Góc nghiêng của rãnh xoắn  là góc hợp bởi gi a đ ờng thẳng tiếp tuyến với đ ờng xoắn tại

điểm nào đó với trục mũi khoan; có thể có h ớng xoắn phải hoặc xoắn trái.

Trong đó: D A - đ ờng kính mũi khoan tại điểm A, mm.

Trang 11

• Góc nghiêng của l ỡi cắt ngang  :

Góc nghiêng của l ỡi cắt ngang  là góc hợp bởi hỡnh chiếu của l ỡi cắt ngang và hỡnh

chiếu của l ỡi cắt chính trên mặt phẳng vuông góc với trục mũi khoan (l ỡi cắt ngang hỡnh thành do mài sắc- m i m t sau mũi khoan) à hai me cắt ặt sau mũi khoan).

thành do mài sắc- m i m t sau mũi khoan) à hai me cắt ặt sau mũi khoan).

Mũi khoan tiêu chuẩn có th ờng lấy  = 55 o  50 0

• Góc nâng  :

Góc nâng  là góc hợp bởi l ỡi cắt chính và hinh chiếu của nó trên mặt đáy.

Góc nâng tại một điểm A bất kỳ trên l ỡi cắt chính đ ợc tính bằng công thức:

Trong đó: do - đ ờng kính của lõi mũi khoan, mm.

DA - đ ờng kính tại điểm A của mũi khoan, mm.

Trang 12

nên tự triệt tiêu trong quá trinh cắt.

-Lực chiều trục Px: Có xu h ớng chống lại lực chạy dao,

lực Px bằng tổng các lực chiều trục tác dụng lên l ỡi cắt chính,

tác dụng lên l ỡi cắt phụ và tác dụng lên l ỡi cắt ngang.

Các thành phần lực Px tác dụng lên l ỡi cắt ngang chiếm khoảng 57% lực Px

Các thành phần lực Px tác dụng lên l ỡi cắt chính chiếm khoảng 40% lực Px.

Các thành phần lực Px tác dụng lên l ỡi cắt phụ chiếm khoảng 3% lực Px.

- Lực tiếp tuyến Pz : Phân bố trên các l ỡi cắt và hỡnh thành các ngẫu lực Tập hợp các

ngẫu lực này tạo ra mômen xoắn có xu h ớng cản trở chuyển động cắt chính.

+ Mụ men khoan:

Là tổng hợp mụ men do cỏc lực tiếp gõy P Z gõy ra: P Z – tỏc dụng lờn 2 LCC

(chiếm 80%); P ’

Z – tỏc dụng lờn 2 LCP ( 12%); P NZ – tỏc dụng lờn LCN (8 %).

P'y Py

P'x

Px P'x

Py Px P'y

P'z Pz Pnz

Pnz P'z Pz

n

Trang 13

4.1.3 Sự mài mòn và tuổi bền của mũi khoan

( Tool Wear and Tool Life of Drill)

1. Sự mài mũn:

Mũi khoan th ờng hay bị mòn ở các bộ phận sau:

- Mòn theo mặt sau và mặt tr ớc: X y ra khi gia công thép ảy ra khi gia công thép.

- Mòn theo cạnh viền: X y ra khi gia công vật liệu dẻo hoặc thép có độ bền và độ dai lớn Mòn theo cạnh viền: X y ra khi gia công vật liệu dẻo hoặc thép có độ bền và độ dai lớn ảy ra khi gia công thép ảy ra khi gia công thép.

Cạnh viền bị mòn làm t ng mômen xoắn M ăng định tâm kém, truyền được momen xoắn nhỏ.

- Mòn theo góc nối tiếp gi a l ỡi cắt chính với cạnh viền: X y ra khi gia công vật liệu giòn, ữa phần cán và phần làm việc ảy ra khi gia công thép.

vật liệu kém dẻo Dẫn tới cả P X và M X đều t ng đều t ng ăng định tâm kém, truyền được momen xoắn nhỏ ăng định tâm kém, truyền được momen xoắn nhỏ.

- Mòn ở l ỡi cắt ngang: X y ra khi l ỡi cắt ngang quá dài và nhiệt luyện mũi khoan không Mòn ở l ỡi cắt ngang: X y ra khi l ỡi cắt ngang quá dài và nhiệt luyện mũi khoan không ảy ra khi gia công thép ảy ra khi gia công thép.

đạt yêu cầu L ỡi cắt ngang bị mòn dẫn tới lực chiều trục P X t ng lên rất nhanh t ng lên rất nhanh ăng định tâm kém, truyền được momen xoắn nhỏ ăng định tâm kém, truyền được momen xoắn nhỏ.

2. Tuổi bền:

Cũng nh tiện, quan hệ gi a tuổi bền và tốc độ cắt khi khoan đ ợc biểu thị bởi biểu thức sau:

Với mũi khoan thép gió, chỉ số tuổi bền lấy bằng : m = 0,125  0,2

Với mũi khoan gắn mảnh hợp kim cứng : m = 0,25  0,4

Nói chung, tuổi bền T đ ợc chọn theo đ ờng kính mũi khoan

- HSS: T = (1  1,5) D [ph]

- HKC: T = (1,5  2) D [ph]

Trong đó: D - ờng kính của mũi khoan, mm Để giảm ma sát với bề

A- Hệ số phụ thuộc vào điều kiện gia cụng

m

T A

V 

Trang 14

1- Chiều dày lớp cắt

Chiều dày lớp cắt được đo theo phương vuông góc

với lưỡi cắt chính Khi khoan lỗ đặc hoặc

lỗ rỗng, chiều dày cắt được tính theo công thức:



mm d

D

sin

.

Trang 15

5 Lượng chạy dao:

Lượng chạy dao khi khoan là lượng dịch chuyển của một điểm trên lưỡi cắt chính theo phương chuyển động chạy dao sau một vòng quay của mũi khoan Ký hiệu: S [mm/vg].

Vỡ mũi khoan có hai lưỡi cắt chính, nên lượng chạy dao răng được tính bằng:

Chế độ cắt xác định trên phải bảo đảm

các điều kiện sau:

PX  Pmáy ; MX  Mmáy ; NC  Nmáy 

[

1000

rev D

V n



 min]

/

[ 1000

Trang 16

4.2.1 Kết cấu dao doa trụ:

( Structure of a cylinder reamer)

Trang 17

1. Phần cắt ( Cutting part):

ặc tr ng của phần cắt là góc nghiêng

Đặc trưng của phần cắt là góc nghiêng ặc tr ng của phần cắt là góc nghiêng

Đặc trưng của phần cắt là góc nghiêng  Nó quyết định hỡnh dáng, kích th ớc phoi,

tỷ lệ gi a các thành phần lực cắt, ảnh h ởng đến điều kiện thoát phoi, tới độ mòn của mũi doa, từ đó ảnh h ởng tới chất l ợng và độ chính xác gia công.

Với mũi doa máy khi gia công vật liệu dẻo (thép), chọn  = 8 o  15 0 Khi gia công vật liệu giòn (gang), chọn  = 3 o  5 o

Mũi doa tay cần có đoạn dẫn h ớng lớn khi đi vào lỗ gia công Do đó l ỡi cắt cần làm dài hơn nhiều so với mũi doa máy và th ờng chọn  = 30 = 30 ’ ’  1,5 o

Mũi doa thép tấm dùng trên máy khoan tay, th ờng có  = 1,5 o  3 o

2. Phần sửa đúng: (Adjustment / correcting part)

Phần sửa đúng dùng để định h ớng mũi doa trong quá trỡnh cắt, sửa đúng hỡnh dáng, kích th ớc, bảo đảm độ chính xác và độ nhẵn bề mặt lỗ gia công Ngoài ra, phần sửa

đúng còn là phần dự tr khi mài lại ữ khi mài lại.

Phần sửa đúng của mũi doa máy gồm hai phần: Phần trụ ngắn dùng để định h ớng và sửa đúng lỗ, phần côn ng ợc để giảm ma sát gi a mũi doa và bề mặt lỗ ữ khi mài lại.

sửa đúng lỗ, phần côn ng ợc để giảm ma sát gi a mũi doa và bề mặt lỗ ữ khi mài lại đó gia công Với mũi doa tay không cần đoạn trụ định h ớng, đoạn côn ng ợc bắt đầu ngay

từ sau phần cắt.

Trang 18

3 Số răng: the number of teeth of the reamer

Dao doa khi làm việc chỉ cắt đi một l ợng d bé do đó có thể chọn số răng ít Tuy nhiên,

để nhận đ ợc lỗ có độ chính xác và độ nhẵn cao, cần chọn số răng lớn.

Số răng nên chọn chẵn để kiểm tra thuận lợi.

Dao doa răng chắp nên chọn số răng nhỏ hơn dao nguyên.

4 Các góc của răng: geometrical parameters

+ Góc tr ớc của mũi doa th ờng lấy bằng  = 0 nghĩa là mặt tr ớc sẽ nằm theo ph ơng

h ớng kính Mũi doa không dùng góc tr ớc âm vỡ dễ sinh lẹo dao, phoi dính chặt vào mặt

tr ớc và cạnh viền làm giảm chất l ợng bề mặt gia công.

+ Góc sau của mũi doa đ ợc chọn nhỏ để tăng độ bền răng dao, tăng điều kiện dẫn nhiệt

và tăng tuổi thọ của dao.

+ Trên phần sửa đúng, răng dao đ ợc mài tạo cạnh viền trụ với chiều rộng f = 0,05 

0,3mm Cạnh viền bảo đảm định h ớng tốt cho mũi doa và nâng cao độ chính xác, độ nhẵn bề mặt lỗ gia công

+ Góc xoắn của răng dao ω dao ω: Răng của dao doa có thể thẳng, nghiêng hoặc xoắn.

Trang 19

Đ4.2 DOA (Reaming)

5 B ớc r ng: the cycle step of the reamer ăng: the cycle step of the reamer

B ớc răng của mũi doa đ ợc bố trí không đều nhằm loại

trừ những vạch dọc t ơng ứng với b ớc răng xuất hiện

trên bề mặt lỗ gia công B ớc răng phân bố không đều

có thể thực hiện đ ợc bằng nhiều cách Trong đó phổ biến

nhất là phân bố không đều của các răng theo nửa đ ờng tròn

6 Dạng rãnh: the form of chip slots

ể tránh nứt khi nhiệt luyện, đáy rãnh cần

Để tránh nứt khi nhiệt luyện, đáy rãnh cần

vê tròn theo bán kính r = 0,3  0,8mm.mm

L u ý: Vỡ b ớc răng mũi doa không đều

nên chiều sâu các rãnh phoi sẽ khác nhau để bảo đảm chiều rộng cạnh viền f nh

nhau

7 Phần kẹp dao

Với mũi doa tay, phần kẹp dao bao gồm một cổ ngắn, cán hỡnh trụ và đầu vuông Với

mũi doa máy, phần kẹp dao có 2 dạng:

- Cán hỡnh trụ, dùng cho mũi doa nhỏ có đ ờng kính D  12mm

- Cán hỡnh côn moóc, dùng cho mũi doa có đ ờng kính D > 12mm

6°



Trang 20

( Structure of a cylinder reamer)

8 Dung sai đ ờng kính mũi doa: Tolerance of the reamer s diameter. ’

Khi nghiên cứu hệ thống dung sai của mũi doa cần xuất phát từ những điều kiện cơ bản sau:

- Mũi doa cần cho phép số lần mài lại lớn nghĩa là cần có l ợng dự trữ nhất định cho độ mòn

- Trong phạm vi l ợng dự trữ đó, lỗ gia công phải đáp ứng đ ợc yêu cầu về độ chính xác kích



N+J

N J

C D

Định dạng
Số trang	32
Dung lượng	2,61 MB