Hiện tượng vật lý khi cắt kim loại

Hiện tượng khi cắt kim loại Các dạng phôi và quá trình tạo phôi kim loại lẹo dao trong quá trình cắt kim loại. Các yếu tố ảnh hưởng đến lẹo dao trong quá trình cắt kim loại. Cách khắc phục Hiện tượng co rút phôi. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN HIỆN TƯỢNG CO RÚT PHÔI

Bg Công nghệ kim loại 63 P2_ Gia công cắt gọt Nguyễn Văn Hoài Chơng 2: tợng vật lý cắt kim loại Cắt kim loại trình phức tạp có nhiều tợng vật lý kèm theo Tìm hiểu chất vật lý trình cắt có ý nghĩa thực tế lớn, từ điều khiển trình cắt để đạt đợc suất cao, chất lợng tốt gia công chi tiết 2.1 Quá trình tạo phoi, dạng phoi 2.1.1 Quá trình tạo phoi Lớp kim loại bị cắt trình gia công khí đợc gọi phoi Sự tạo phoi xẩy lực cắt P đủ lớn để gây lớp kim loại cắt ứng suất vợt giới hạn bền vật liệu gia công Quá trình tạo phoi chia thành giai đoạn (hình H.2.1): Giai đoạn 1: Dao nén vào phôi, dới tác dụng lực P, lớp kim loại phôi tiếp xúc với mặt trớc dao bị nén - bị biến dạng đàn hồi (tơng ứng đoạn 0A, hình H.2.1a) Giai đoạn 2: Dao tiếp tục tiến, kim loại bị nén, ứng suất nội kim loại tăng lên Khi đạt tới giới hạn chảy, bên kim loại xuất trợt tơng đối phần tử theo mặt trợt H.2.1 a) Giản đồ nén kim loại - (hình H.2.1b) nhng kim loại cha tách rời Kim loại bị biến dẻo b) Sơ đồ tạo phoi dạng dẻo (tơng ứng đoạn AB, hình 2-1a) Giai đoạn 3: Dao tiếp tục tiến, ứng suất biến dạng nội kim loại tiếp tục tăng, vợt giới hạn bền vật liệu kim loại phát sinh gợn nứt (tơng ứng đoạn BC, hình H.2.1a) Giai đoạn 4: Dao tiến thêm, yếu tố thứ phoi đợc tạo thành từ lớp kim loại bị cắt, trợt dọc theo mặt trớc dao Quá trình cắt lặp lại nh Các giai đoạn trình tạo phoi diễn liên tục Khi cắt vật liệu khác nhau, giai đoạn có lúc thấy rõ, có lúc khó phân biệt Chẳng hạn, cắt gang xám, giai đoạn hầu nh biến dạng dẻo Nh vậy, trớc tạo thành phoi, lớp kim loại bị cắt đà trải qua giai đoạn biến dạng định, nghĩa lớp kim loại bị Các tợng vật lý cắt Bg Công nghệ kim loại 63 P2_ Gia công cắt gọt Nguyễn Văn Hoài cắt phoi có khu vực biến dạng, gọi miền tạo phoi Trong trình cắt, miền tạo phoi di chuyển dao cắt Ngoài ra, đà tạo thành phoi, lớp kim loại bị cắt chịu biến dạng phụ ma sát với mặt trớc dao Lớp kim loại phoi kề sát mặt trớc dao chịu biến dạng phụ nhiều nhất, lớp xa mặt trớc, biến dạng phụ giảm Nghĩa là, phoi cắt chịu biến dạng không 2.1.2 Các dạng phoi (có thể chia phoi thành dạng sau): a Phoi vụn: Phoi cắt thành hạt rời có kích thớc không (hình 2-2) Khi cắt vật liệu dòn (gang, đồng thau ) thờng nhận đợc H.2.2 Phoi phoi vụn vụn Khi cắt phoi vụn, lực cắt biến đổi gây nên rung động, độ nhám bề mặt gia công thấp b Phoi xếp: Phoi có dạng đốt xếp lại (hình H.2.3) Mặt phoi tiếp xúc với mặt trớc dao nhẵn, mặt có gợn nứt Thờng gặp phoi xếp cắt vật liệu dẻo tốc độ trung bình thấp với chiều dày cắt góc c¾t lín Khi c¾t phoi xÕp, lùc c¾t thay đổi loại phoi vụn nên rung động ít, độ H.2.3 Phoi sếp nhám bề mặt gia công tốt Phoi xếp bị biến dạng dẻo lớn có độ cứng cao c Phoi dây: Phoi cắt kéo dài liên tục Mặt phoi tiếp xúc với mặt trớc dao nhẵn, mặt gợn nứt nhng đôi lúc khó phân biệt (hình H.2.4) Thờng gặp phoi dây cắt vật liệu dẻo tốc độ cao với chiều dày cắt bé Khi cắt đợc phoi dây lợng tiêu hao H.2.4 Phoi phoi xếp, trung tâm áp lực phoi cách xa mũi dao, lực cắt hầu nh không đổi, rung động dây nên độ nhám bề mặt gia công tốt Cắt đợc phoi dây tốt nhất, song có nhợc điểm phoi dài gây trở ngại cắt dễ an toàn cho ngời Do đó, cắt phoi dây cần có cấu bẻ phoi Nh vậy, qua nghiên cứu dạng phoi phán đoán đợc thông số hình học đầu dao, chế độ cắt đà hợp lý cha, từ dựa Các tợng vật lý cắt Bg Công nghệ kim loại 63 P2_ Gia công cắt gọt Nguyễn Văn Hoài vào dạng phoi để điều chỉnh chế độ cắt mài lại dao để có suất cao chất lợng gia công tốt 2.2 Lẹo dao trình cắt kim loại 2.2.1 Hiện tợng lẹo dao Khi cắt kim loại phoi dây, mặt trớc dao kề sát lỡi cắt xuất lớp kim loại có cấu trúc tính chÊt kh«ng gièng vËt liƯu gia c«ng, cịng kh«ng gièng vËt liƯu dao, nã xt hiƯn råi biÕn mÊt víi tần số hàng trăm lần giây Lớp kim loại đợc gọi H.2.4 Kích thớc lẹo lẹo (hình H.2.4) tợng đợc gọi lẹo dao Thông số đặc trng cho kích thớc lẹo dao chiều cao lẹo hL Nguyên nhân tợng lẹo dao: áp lực nhiệt cắt cao cắt, mặt khác lực ma sát phoi mặt trớc dao lớn, làm cho lớp kim loại phoi sát mặt trớc có tốc độ dịch chuyển chậm lại so với lớp khác (hiện tợng chảy chậm) Nếu lực liên kết nội kim loại bé lực ma sát phoi với mặt trớc lớp kim loại sát mặt trớc tách khỏi phoi nằm lại dao tạo nên lẹo dao Do lớp lẹo chịu áp lực cao, nhiệt độ ma sát lớn, nên biến dạng dẻo lớn nhiều biến dạng dẻo lớp phoi cắt, làm độ cứng tăng (2,5 ữ 3,5) lần so với ban đầu Với độ cứng này, lẹo dao tham gia cắt 2.2.2 Các yếu tố ảnh hởng đến lẹo dao a Vật liệu gia công dẻo dễ hình thành lẹo dao chiều cao lẹo lín VËt liƯu dßn Ýt cã lĐo dao b Tèc độ cắt thấp (V < 8m/ph) cao (V > 60m/ph) lẹo dao Lẹo dao phát sinh phạm vi tốc độ cắt định phụ thuộc vào điều kiện gia công (hình H.2.5) Khi cắt tốc độ thấp, nhiệt cắt nhỏ (nhiệt độ thấp), lực ma sát bên lớn nhng cha thắng lực liên kết nội kim loại nên lẹo dao Tốc độ cắt tăng, nhiệt độ vùng cắt tăng, lực liên kết nội kim loại giảm, ma sát tiếp tục tăng lớn lực liên kết nội kim loại phát sinh tợng lẹo dao Tốc độ cắt cao nữa, nhiệt độ tiếp tục tăng, lực liên kết nội kim loại tiếp tục giảm, nhng lớp kim loại sát mặt trớc dao nhiệt độ cao H.2.5 ảnh hởng gần nh chảy loÃng, làm giảm ma sát phoi tốc độ cắt tới chiều cao lẹo Các tợng vật lý cắt Bg Công nghệ kim loại 63 P2_ Gia công cắt gọt Nguyễn Văn Hoài mặt trớc, lực liên kết nội kim loại thắng lực ma sát ngoài, lẹo dao không c Góc trớc lớn, biến dạng phoi ít, nhiệt cắt thấp nên khó hình thành lẹo dao chiều cao lẹo thấp (hình 2-6a) d Chiều dày cắt a lớn, nhiệt cắt cao dễ hình thành lẹo dao, đồng thời chiều cao lẹo lớn (hình H2.6b) Lẹo dao làm thay đổi ®iỊu H.2.6 Quan hƯ hL = f(V) kiƯn c¾t Khi cã lĐo dao, gãc tríc a) γ kh¸c nhau; b) a khác tăng nên lực cắt giảm, đồng thời lẹo tham gia cắt, tăng tuổi thọ cho lỡi cắt Nhng lực cắt biến đổi, gây rung động, nên độ nhám bề mặt gia công bị giảm Nh vậy, lẹo dao có lợi gia công thô có hại gia công tinh Để tạo lẹo dao loại bỏ cần khống chế nhiệt cắt ma sát mặt trớc dao cách thay đổi thông số hình học đầu dao, thay đổi chế độ cắt, dùng dung dịch trơn nguội, mài mịn mặt trớc dao 2.3 Hiện tợng co rút phoi 2.3.1 Khái niệm: Do biến dạng dẻo kim loại trình cắt, nên chiều dài phoi L f ngắn chiều dài gia công L, chiều dày phoi af lớn chiều dày lớp cắt a Ta gọi tợng co rút phoi (hình 2-7) H.2.7 Sơ đồ tính co Từ định luật thể tích không đổi ta có: rút phoi L.a.b=Lf.af.bf Thực nghiệm cho thấy biến dạng theo phơng chiều réng cđa líp c¾t rÊt nhá, cã thĨ bá qua, tøc lµ b = bf, rót ra: L af = =K Lf a (2.1) K đợc gọi hệ số co rót phoi (thêng K > 1) Dùa vµo hƯ số co rút phoi đánh giá sơ mức độ biến dạng dẻo lớp cắt, biết đợc trình cắt khó hay dễ, tiêu tốn lợng nhiều hay 2.3.2 Các yếu tố ảnh hởng đến hệ số co rút phoi: Các tợng vật lý cắt Bg Công nghệ kim loại 63 P2_ Gia công cắt gọt Nguyễn Văn Hoài a Vật liệu gia công ảnh hởng lớn ®Õn møc ®é co rót phoi Trong cïng ®iỊu kiƯn cắt, vật liệu gia công dẻo hệ số co rót phoi cµng lín b VËt liƯu lµm dao cã hệ số ma sát lớn, hệ số co rút phoi lớn c Thông số hình học phần cắt - Góc cắt tăng hệ số co rút phoi lớn, tăng dao tiến vào kim loại khó lực biến dạng lớn - Gãc nghiªng chÝnh ϕ : Khi r = 0, nÕu tăng làm chiều dày cắt a tăng, nên phoi dày biến dạng khó, biến dạng bình quân K tb giảm (hình H.2.8a) Khi r 0, ảnh hởng đến K phức tạp Khi = (60 ữ 70)o, tăng , K tăng, tăng chiều dài làm việc đoạn cong lỡi cắt (AB > AB, hình H.2.8a) Trên đoạn cong biến dạng phức tạp, mặt phẳng biến dạng giao vuông góc với lỡi cắt (hình H.2.9), phoi thoát chèn ép vào nên mức độ biến dạng tăng H.2 H.2.9 H.2.10 - Bán kính mũi dao r tăng làm biến dạng phoi tăng chiều dài phần cong lỡi cắt tăng (hình H.2.10) d ảnh hởng chế độ cắt - Tốc độ cắt V ảnh hởng lớn, phức tạp đến biến dạng phoi (hình H.2.11) Khi tăng tốc độ cắt từ V1V2, nhiệt cắt tăng, xuất lẹo dao làm góc cắt giảm, H.2.1 ảnh hởng V hệ số co rút phoi giảm (đoạn AB) đến hệ số co rút phoi Tiếp tục tăng tốc độ cắt từ V2V3, nhiệt cắt tiếp tục tăng, chiều cao cao lẹo giảm, góc cắt tăng nên hệ số co rút phoi tăng (đoạn BC) Khi tốc độ vợt V3, biến dạng phoi giảm (đoạn CD) Càng tăng V, nhiệt cắt cao, lớp phoi gần mũi dao bắt đầu chảy dẻo làm hệ số ma sát giảm Mặt khác, tốc độ cắt cao biến dạng dẻo kim loại giảm thời gian cắt ngắn (tơng tự nh kim loại bị phá huỷ dới tác dụng lực va chạm) nên biến dạng cđa phoi gi¶m Khi V > V4 (V4 ≈ 300m/ph) hệ số co rút phoi Các tợng vật lý cắt Bg Công nghệ kim loại 63 P2_ Gia công cắt gọt Nguyễn Văn Hoài hầu nh không đổi, tốc độ cắt cao nhiệt cắt lớn nhng không kịp truyền vào lớp cắt nên ma sát ổn định Nh vậy, cắt tốc độ cao biến dạng dẻo ảnh hởng chúng đến tiêu phí lợng trình cắt không lớn Do đó, nên chọn cắt tốc độ cao - Chiều dày cắt a tăng, biến dạng H.2.12 ảnh hởng phoi giảm (hình 2-12) Nh đà biết, biến dạng phoi thay đổi theo chiều dày a đến hệ số co cắt, lớp phoi sát mặt trớc dao có biến rút phoi gia công thép 45 với = 25o, dạng lớn giảm dần đến lớp xa o Vì vậy, tất điều kiện khác nh ϕ = 45 , V = 52m/ph nhau, phoi cµng mỏng biến dạng lớn - Chiều sâu cắt t ¶nh hëng Ýt ®Õn hƯ sè co rót phoi - Kích thớc phôi việc sử dụng chất trơn nguội cịng ¶nh hëng tíi hƯ sè co rót phoi K 2.4 cøng ngi, øng st d a HiƯn tỵng cøng nguội: Sau gia công, lớp mỏng kim loại bề mặt đà gia công có tính chất lý khác với tính chất ban đầu phôi có độ cứng cao hơn, ta gọi lớp kim loại lớp cứng nguội tợng tợng cứng nguội Nguyên nhân: - Lớp bề mặt chi tiết bị biến dạng dẻo cắt - Lỡi cắt thực tế dao không nhọn lý tởng mà có bán kính cong định, nên bắt đầu cắt, điểm tiếp xúc dao phôi điểm A (hình 2-13) Dao sâu vào phôi điểm có ứng suất lớn hạ thấp trình cắt ổn định, điểm tiếp xúc điểm B (nằm mặt trợt), có lớp kim loại nằm H.2.13 Mô hình đờng BC đợc cắt thành phoi Lớp kim khảo sát tợng cứng nguội loại nằm dới đờng BC bị trợt ép, chịu biến dạng đàn hồi, biến dạng dẻo - Sau lỡi cắt qua, lớp biến dạng đàn hồi bề mặt đà gia công nâng lên gây áp lực pháp tuyến ma sát với mặt sau dao làm cho lớp kim loại bề mặt đà gia công bị biến dạng thêm sinh cứng nguội H.2.14 Sự thay đổi Do biến dạng dẻo lớp cắt giảm dần từ độ cứng H theo vào chi tiết nên kết lớp chiều sâu lớp bề Các tợng vật lý cắt Bg Công nghệ kim loại 63 P2_ Gia công cắt gọt Nguyễn Văn Hoài bề mặt chi tiết bị phá huỷ, mặt gia công lớp cứng nguội vật liệu ban đầu Bề mặt chi tiết có độ cứng lớn Mức độ cøng ngi ∆H, chiỊu s©u líp cøng ngi h phơ thuộc vào tính chất vật liệu gia công (vật liệu dẻo mức độ cứng nguội cao), điều kiện cắt Lớp cứng nguội có độ cứng cao nhng lại dòn, bề mặt cứng nguội bị rạn nứt nên độ bền mỏi chi tiết thấp, đồng thời ảnh hởng đến khả gia công Lớp cứng nguội có tác dụng tốt bề mặt sau gia c«ng kh«ng cã khuyÕt tËt b øng suÊt d lớp bề mặt tợng quan trọng, ảnh hởng đến khả làm việc chi tiết máy n d làm tăng độ bền mỏi, tăng tuổi thọ chi tiết Nguyên nhân phát sinh ứng suất d biến dạng không đồng Quá trình tạo thành d khái quát nh sau: Khi cắt, lớp kim loại bị biến dạng dẻo làm tăng thể tích, nhng bị lớp biến dạng đàn hồi bên cản lại, lớp chịu nén, lớp chịu kéo Sau dao qua, lớp kim loại bên bị biến dạng đàn hồi có xu hớng trở lại vị trí ban đầu nhng lại bị lớp biến dạng dẻo bên ngăn lại Kết lớp d phần k lớp d phần n Đồng thời, dới tác dụng nhiệt, chi tiết bị nung nóng, lµm cho líp ngoµi cã xu híng gi·n në, nhng bị lớp nguội cản trở, lớp bề mặt chịu n Khi chi tiết nguội, lớp bên xuất ứng n, lớp bề mặt xuất k Ngoài ra, thay đổi pha kim loại làm tăng thể tích gây d Trị số, dấu chiều d phụ thuộc vào tính chất vật liệu gia công, thông số hình học phần cắt, chế độ cắt, bôi trơn làm nguội 2.5 Nhiệt sinh cắt kim loại 2.5.1 Khái niệm: Nhiệt sinh cắt ảnh hởng trực tiếp đến độ mài mòn tuổi bền dao, chất lợng bề mặt gia công, làm thay đổi tính chất học trạng thái kết cấu vật liệu gia công, hạn chế khả nâng cao tốc độ cắt, ảnh hởng đến suất gia công Trong trình cắt, công học làm biến dạng kim loại ma sát chuyển thành nhiệt Nhiệt sinh đợc truyền vào phôi, dao, phoi môi trờng (hình 2-15) Các tợng vật lý cắt Bg Công nghệ kim loại 63 P2_ Gia công cắt gọt Nguyễn Văn Hoài Lợng nhiệt truyền vào phận, nhiệt độ phận không giống nhau, phụ thuộc vào tính chÊt c¬ lý (nhiƯt dung, tÝnh dÉn nhiƯt ) cđa vật liệu phôi, dao điều kiện cắt Ví dụ: tiện, khoảng (50ữ 80)% lợng nhiệt truyền cho phoi ; mài, hầu hết hiệt truyền vào chi tiết môi trờng xung quanh Nói chung, cắt lợng nhiệt truyền vào dao song nhiệt độ dao vÉn rÊt cao Trong dao, nhiƯt ®é cao nhÊt H.2.15 Sơ đồ vùng gần mũi dao xung quanh lỡi cắt, vùng tạo phân tán nhiệt độ mặt trớc cao mặt sau nhiệt Do nhiệt độ cao, độ cứng dao giảm dao bị mòn nhanh 2.5.2 Các yếu tố ảnh hởng đến nhiệt cắt a Vật liệu gia công ảnh hởng lớn đến nhiệt cắt Vật liệu có độ bền lớn, độ cứng cao, khả truyền nhiệt nhiệt cắt lớn nhiệt độ cao (chẳng hạn nhiệt lợng sinh gia công thép nhiều gia công gang 1,5 lần, thép có giới hạn bền cao nên công cần để phá huỷ liên kết nội lớn hơn) b Chế độ cắt thông số hình học đầu dao: θ = O Khi c¾t thÐp b»ng dao thÐp giã: CO V 0,4 S 0,24 t 0,125 (sin ϕ )0,28 0,086 t  ÷ S r 0,4 F 0,058 [oC] (2.2a) Khi gia c«ng thÐp b»ng dao T15K6: θ o = Co.V 0,23.S 0,14.t 0,04 [oC] (2.2b) Khi gia c«ng gang: θ o = 138.V 0,36.S 0,133.t 0,09 [oC] (2.2c) đó: CO- hệ số kể đến ảnh hởng vật liệu gia công, vật liệu làm dao; F - diện tích mặt cắt ngang thân dao, mm 2; r - b¸n kÝnh cong mịi dao, mm c KÝch thớc phôi, vật liệu dao, chất trơn nguội ảnh hởng nhiều đến nhiệt cắt Phơng thức quan trọng để giảm nhiệt cắt sử dụng chất trơn nguội tính chất, đủ liều lợng, từ đầu, liên tục với phơng pháp hợp lý 2.6 Rung động cắt 2.6.1 Khái niệm: Các tợng vật lý cắt Bg Công nghệ kim loại 63 P2_ Gia công cắt gọt Nguyễn Văn Hoài Rung động dao động tuần hoàn hệ thống công nghệ làm thay đổi vị trí tơng đối dao phôi, làm thay đổi chiều dày lớp cắt lực cắt, thay đổi trị số đặc tính tải trọng tác dụng lên máy (có làm tăng tải đến 10 lần so với hệ không rung động) Rung động gây tiếng ồn ảnh hởng đến sức khỏe công nhân, làm giảm chất lợng bề mặt gia công, giảm tuổi bền dao (đặc biệt dao làm KHC gốm), giảm tuổi thọ máy Ngoài ra, rung động không cho phép tăng yếu tố cắt không sử dụng hết công suất máy, suất gia công thấp Có thể chia rung động làm hai loại: a Rung động cỡng rung động tác nhân bên trình cắt gây khắc phục Có nguyên nhân sau: - Các tiết máy quay phôi quay không cân - Các khâu truyền động máy không xác gây rung động có chu kỳ - Rung động từ bên truyền đến, móng máy không cứng vững - Chuyển động dao không cân tính chất gián đoạn trình cắt b Tự rung phát sinh trì nguyên nhân trình cắt Các nguyên nhân tự rung bao gồm: - Lực ma sát bề mặt dao với phoi bề mặt gia công thay đổi - Lực cắt biến đổi ®é cøng cđa vËt liƯu gia c«ng kh«ng ®ång nhÊt, lẹo dao - Lặp lại vết bớc gia công trớc 2.6.2 Các yếu tố ảnh hởng đến rung động a Vật liệu gia công dòn dẻo rung động lớn, vật liệu dòn cắt phoi vụn, vật liệu dẻo biến dạng lớn H.2.16 ảnh hởng b Chế độ cắt: tốc độ cắt - Tốc độ cắt ảnh hởng đến rung động đến cờng độ phức tạp liên quan mật thiết với tợng lẹo rung động dao (hình 2-16) Khi tăng tăng tốc độ cắt nhỏ tốc độ lẹo dao Vo cờng độ rung động tăng, tốc độ cắt vợt tốc độ lẹo dao Vo cờng độ Các tợng vật lý cắt Bg Công nghệ kim loại 63 P2_ Gia công cắt gọt Nguyễn Văn Hoài rung động giảm, nhng tốc độ cắt cao rung động lại tăng, sai sót khâu truyền dẫn đợc khuếch đại - Chiều sâu cắt, lợng chạy dao (hình 217): Khi tăng chiều sâu cắt t lực cắt tăng, cờng độ rung động tăng Khi tăng lợng chạy dao S làm giảm ảnh hH.2.17 ảnh hởng ởng phần cong lỡi cắt, nhng lại giảm góc t, S đến H sau thực, rung động giảm, nhng giảm c Thông số hình học dao (hình 2-18): Khi tăng góc nghiêng làm thành phần lực vuông góc với trục phôi giảm, rung động giảm Góc trớc tăng (trong vùng > 0) rung động giảm, lực cắt giảm mức độ cứng nguội giảm H.2.18 ảnh hởng Góc sau nhỏ dao cắt vào kim loại , , , r đến H khó ma sát lớn nên rung động tăng Khi tăng bán kính mũi dao r làm góc nghiêng phần lỡi cắt giảm, rung động tăng Dao cắt mòn (đặc biệt mòn mặt sau) rung động tăng, lực tác dụng lên dao tăng Ngoài ra, độ cứng vững hệ MGDC ảnh hởng lớn đến rung động Hệ MGDC cứng vững, khe hở chi tiết bé, rung động Để giảm rung động, cần chọn chế độ cắt thông số hình học đầu dao hợp lý, đặc biệt góc nghiêng Đây biện pháp đơn giản nhng có hiệu Về bản, rung động sinh trình cắt có hại nh đà nêu trên, song số trờng hợp cần chủ động tạo rung động cắt có lợi, nh: Để nâng cao suất cắt vật liệu khó gia công, Để hạn chế lẹo dao giảm ba via bề mặt gia công, Trong số phơng pháp gia công tinh (nghiền), sử dụng rung động với tần số chu kỳ thích hợp làm tăng độ nhám bề mặt lên (1ữ 2) cấp 2.7 mòn dao, tuổi bền dao 2.7.1 Tác hại mòn, chế mài mòn dao a Tác hại: Trong trình cắt, DC bị mòn dẫn đến: Các tợng vật lý cắt 10 Bg Công nghệ kim loại 63 P2_ Gia công cắt gọt Nguyễn Văn Hoài - Làm thay đổi thông số hình học đầu dao, làm tăng nhiệt cắt lực cắt - Chất lợng bề mặt gia công giảm (nhấp nhô bề mặt tăng, lớp cứng nguội tăng ) - Vị trí mũi dao thay đổi theo phơng hớng kính, làm sai lệch kích thớc gia công - Vật liệu làm dao bị thay đổi tổ chức dẫn đến giảm độ bền độ cứng Nh vậy, DC bị mài mòn ảnh hởng trực tiếp đến chất lợng bề mặt gia công, suất lao động giá thành sản phẩm b Quá trình mài mòn DC tơng tự trình mài mòn chi tiết máy, nghĩa trải qua giai đoạn (hình 2-19) - Giai đoạn (đoạn 0T 1) chạy rà, mòn nhanh, san phẳng nhấp nhô tế vi bề mặt H.2.19 Đồ thị mòn (do gia công để lại) - Giai đoạn (đoạn T1T2) mòn làm việc - Giai đoạn (đoạn T2T3) mòn khốc liệt Lúc nhiệt độ cao, cấu trúc kim loại vật liệu dao thay đổi, độ cứng giảm nên dao mòn nhanh Tại điểm C độ mòn hS tơng ứng với trạng thái phá huỷ Khi đó, tiếp tục trình cắt So với chi tiết máy, điều kiện làm việc dao cắt nặng nề nhiều, mài mòn dao xảy điều kiện ¸p lùc rÊt cao, thêng (4000÷ 5000)MPa ë chi tiết máy khoảng 15MPa Nhiệt độ khu vực ma sát lên đến 1000 oC có cao Sự trợt tơng đối phoi dao lớn (V 60m/ph) Nh vậy, tợng mài mòn cắt xảy điều kiện áp lực nhiệt độ cao, khó tạo ma sát ớt 2.7.2 Các nguyên nhân mòn dao: a Mòn học: Dao bị mòn ma sát mặt trớc dao với phoi mặt sau dao với mặt gia công Đây dạng mòn chủ yếu b Mòn nhiệt: nhiệt độ cao, lớp bề mặt dao bị thay đổi cấu trúc dẫn đến mòn c Mòn ô xy hoá: nhiệt độ cao, lớp bề mặt dao bị ôxy hoá trở nên dòn dễ bị phá huỷ d Mòn khuếch tán: Khi nhiệt độ vùng cắt đạt tới 900 OC, kim loại vùng tiếp xúc khuếch tán vào tạo thành lớp kim loại dễ bị phá huỷ e Mòn dòn: Dao cắt làm HKC gốm, mòn học kèm theo tợng gÃy phần lỡi cắt Các tợng vật lý cắt 11 Bg Công nghệ kim loại 63 P2_ Gia công cắt gọt Nguyễn Văn Hoài f Mòn mỏi: Khi chịu tải thay đổi, lỡi cắt bị phá huỷ mỏi g Mòn dính: Khi cắt với áp lực nhiệt độ cao, phoi thoát dính vào mặt trớc dao Do dính, phần kim loại dao bị rứt rời mảnh theo phoi 2.7.3 Các dạng mòn dao a Mòn chủ yếu theo mặt sau xảy cắt vật liệu dòn gia công vật liệu dẻo, chiều dày cắt nhỏ (a < 0,15mm) Nguyên nhân gây mòn mặt sau biến dạng đàn hồi lớp kim loại phôi tiếp xúc với mặt sau Chỉ tiêu độ mòn mặt sau hS (hình 2-20a) b Mòn chủ yếu theo mặt trớc H.2.20 Các dạng mòn dao xảy gia công vật liệu dẻo với chiều dày cắt lớn (a > 0,5 mm) vận tốc cắt lớn (hình 2-20b) Khi đó, phoi tạo áp lực lớn vị trí cách mép lỡi cắt khoảng f tạo thành rÃnh lỡi liềm phát triển nhanh phía lỡi cắt Chiều rộng rÃnh tăng mÃi, dao không khả cắt Chỉ tiêu độ mòn mặt trớc hL c Mòn đồng thời mặt trớc mặt sau (hình 2-20c) xảy cắt vật liệu dẻo với chiều dày cắt trung bình a = (0,15ữ 0,50)mm tốc độ cắt trung bình Lợng mòn h đồng thời tăng dần hai phía, đo độ bền lỡi cắt giảm nhanh d Mòn mũi dao xảy cắt vật liệu có tính dẫn nhiệt (chất dẻo), nhiệt độ mũi dao cao làm lỡi cắt chóng bị mềm cùn (hình 2-20d) Trong dạng mòn, mòn theo mặt sau dạng mòn ảnh hởng nhiều đến chất lợng gia công dễ đo Do đó, dùng hs làm tiêu chuẩn đánh giá độ mòn DC Trị số độ mòn cho phép [hS] đợc cho sổ tay công nghệ chế tạo máy 2.7.4 Tuổi bền dao T a Khái niệm: Tuổi bền dao khoảng thời gian làm việc liên tục dao hai lần mài dao liên tiếp Tuổi bền dao đợc đánh giá qua trị số độ mòn cho phép [hS] A V= m b Quan hƯ gi÷a ti bỊn T tốc độ cắt V : T [ph] (2.3) Các tợng vật lý cắt 12 Bg Công nghệ kim loại 63 P2_ Gia công cắt gọt Nguyễn Văn Hoài đó: V- tốc độ cắt, m/ph ; T- ti bỊn cđa dao, ph; A- hƯ số phụ thuộc vào điều kiện gia công cụ thể; m- hệ số ảnh hởng, phụ thuộc vào A đặc trng mòn dao Tuổi bền T đợc tiêu chuẩn hoá theo loại dao Dao có cấu tạo phức tạp, giá trị tuổi bền lớn ngợc lại Với dao tiện, T = (30ữ 90)ph 2.8 bôi trơn Làm nguội trình cắt 2.8.1 Công dụng bôi trơn - làm nguội Phun chất trơn-nguội vào vùng cắt nhằm làm giảm ma sat, giảm nhiệt cắt, tăng tuổi thọ DC, nâng cao chất lợng bề mặt suất gia công Ngoài ra, chất trơn-nguội có tác dụng phoi khỏi vùng cắt 2.8.2 Yêu cầu chất trơn nguội - Có tính chất bôi trơn làm nguội tốt, khả tẩy tốt, đồng thời không đợc độc hại cho ngời, không làm han rỉ trang thiết bị, dụng cụ chi tiết gia công - Giữ đợc tính chất bôi trơn, làm nguội nhiệt độ cắt thời gian đáng kể - Thuận tiện cho việc đa chất trơn nguội vào vùng cắt (không bị vón cục ) rẻ 2.8.3 Các chất trơn - nguội: - Các chất thể lỏng: êmunxi loại dầu (dầu ®éng vËt, thùc vËt ) - C¸c chÊt ë thĨ khí: cacbônic, nitơ, chất lỏng bọt dới dạng sơng mù - Các chất thể rắn: bột paraphin, 2.8.4 Các phơng pháp đa chất trơn nguội vào vùng cắt a Tới áp suất thờng: phơng pháp đợc dùng phổ biến (hình 2-21a) Phơng pháp đơn giản, nhng có nhợc điểm tốc độ phun thấp, cần lu lợng lớn (Q = (8ữ 10)lít/ph), dung dịch bÞ tung t nhiỊu, hiƯu st thÊp b Tíi ë ¸p st cao : Víi ¸p st p = (1,5÷ 2)MPa, cho phép phun dung dịch thành Các tợng vật lý cắt H.2.21 Các phơng pháp đa dung dịch trơn nguội vào vùng cắt 13 Bg Công nghệ kim loại 63 P2_ Gia công cắt gọt Nguyễn Văn Hoài tia nhỏ ( = (0,5ữ 0,6)mm) với tốc độ cao vào bề mặt làm việc dao (hình 2-21b) Vì áp suất phun lớn nên dung dịch xâm nhập mạnh vào kẽ nứt tế vi khe hở vùng tiếp xúc, có tác dụng bôi trơn tẩy tốt, phần lớn dung dịch biến thành nên làm mát bề mặt ma sát tốt Phơng pháp có nhợc điểm cần bơm áp lực cao, dung dịch phải sạch, phải ý đến an toàn lao động Trong số trờng hợp, ngời ta dẫn dung dịch trơn nguội qua thân dao (khoan lỗ sâu) qua mặt trớc (cắt nhanh vật liệu dòn) dao trực tiếp tới vùng cắt (hình 2-21) tới dung dịch dới dạng sơng mù Để nâng cao hiệu sử dụng dung dịch trơn nguội phải: Chọn chất trơn nguội phù hợp với tính chất gia công - phun trực tiếp vào vùng cắt - từ đầu - với lu lợng đủ liên tục trình cắt Các tợng vật lý cắt 14