Cơ sở lý thuyết và nguyên lý cắt gọt kim loại

HỌC TRÌNH NGUYÊN LÝ CHUNG Bài CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ NGUYÊN LÝ CẮT GỌT ♦♦ I Đặc điểm vai trò gia công cắt gọt : - Cắt gọt kim loại trình công nghệ tạo nên sản phẩm khí có hình dáng kích thước độ bóng bề mặt … theo yêu cầu kỹ thuật từ phôi liệu ban đầu nhờ cắt bỏ lớp kim loại dạng phoi - Gia công cắt gọt thực nhiệt độ bình thường môi trường (cả trước sau nguyên công nhiệt luyện ) Nó cho độ bóng độ xác cao phương pháp gia công hàn, đúc, rèn, dập nóng… - Phương pháp gia công cắt gọt chiếm 30% khôi lượng công việc gia công khí tương lai nhiều II Những khái niệm định nghiã : Chuyển động trình cắt gọt : - Mỗi loại máy cắt kim loại có quỹ đạo chuyển động tương đối dao chi tiết khác Người ta phân ba loại chuyển động : a> Chuyển động : (chuyển động cắt chính) chuyển động máy cắt thực hiên qua dụng cụ cắt hay chi tiết gia công Nó chuyển động quay, tịnh tiến dạng kết hợp … Ví dụ: Khi tiện chuyển động chuyển động quay tròn phôi gá mâm cặp; phay, khoan, mài chuyển động chuyển động quay tròn dao phay, khoan đá mài; bào xọc chuyển động tịnh tiến qua lại lên xuống dao… b> Chuyển động chạy dao: chuyển động dao hay chi tiết gia công kết hợp với chuyển động tạo nên trình cắt gọt Chuyển động chạy dao liên tục hay gián đoạn Chuyển động thường thực xu hướng vuông góc với chuyển động chính, cụ thể : - Khi tiện, chuyển động chạy dao kà chuyển động ngang – dọc bàn dao cắt: - Khi phay chuyển động ngang- dọc- đứng bàn máy mang phôi; - Khi bào chuyển động ngang (đứng) bàn máy chuyển động lên xuống đầu dao; - Khi mài chuyển đông tịnh tiến ngang (dọc) bàn máy mang phôi hay trục đá mài - Khi khoan chuyển động ăn xuống mũi khoan c> Chuyển động phụ: chuyển động không trực tiếp tạo phoi chuyển động tịnh tiến, lùi dao ( không cắt vào phôi) Chế độ cắt: *Vận tốc cắt (Vc) lượng dịch chuyển tương đối lưỡi cắt chi tiết gia công đơn vị thời gian (hoặc lượng dịch chuyển tương đối điểm bề mặt chi tiết gia công lưỡi cắt đơn vị thời gian) ta có : Vc = V + S Đa số trường hợp trị số vận tốc chuyển đông chay dao S nhỏ nên coi vận tốc cắt vận tốc chuyển động V ≈ V Ví dụ tiện chi tiết đường kính D (mm) số vòng quay trục n (vg/ph) trị số tốc độ cắt tính theo công thức: V = π D.n , ( m / ph ) 1000 “Khi tiện lỗ D đường kính lỗ sau gia công, khoan D đường kính mũi khoan, phay D đường kính dao phay, mài D đường kính đá mài“ Nếu chuyển động tịnh tiến (bào, xọc ) trị số vận tốc lấy theo giá trị vận tốc trung bình: Vtb = 2.L.n , ( m / ph ) 1000 Trong đó: L: chiều dài hành trình chạy dao (mm) n: số hành trình kép phút *Chiều sâu cắt (t) : chiều sâu lớp kim loại bị hớt sau lần cắt (hoặc khoảng cách hai bề mặt chưa gia công kề đo theo phương vuông góc với phương chạy dao) Ví dụ: Khi tiện chiều sâu cắt tính: t = (D – d)/2 (khi tiện ngoài)mm t = (d – D)/2 (khi tiện trong)mm *Lượng chạy dao (S) quãng đường tương đối lưỡi cắt so với chi tiết theo phương chuyển động chạy dao sau đơn vị thời gian, sau vòng quay phôi hay sau hành tình kép Khi tiện, lượng chạy dao S lượng dịch chuyển dao theo phương chạy dao dọc theo bề mặt gia công vòng quay phôi (mm/vg) Khi bào xọc lượng chay dao S lượng dịch chuyển dao hay bàn máy sau hành trình kép bàn máy (hoặc dao) – mm/h.t.kép Đối với dao nhiều lưỡi cắt dao phay tính lượng chạy dao sau dao (mm/rg), lượng chạy dao sau vòng quay dao (mm/vg), lượng chạy dao sau phút làm việc dao (mm/ph) => Tập hợp yếu tố vận tốc cắt V, chiều sâu cắt t, lượng chạy dao S gọi chế độ cắt Mộât chế độ cắt xác lập hệ thống công nghệ bao gồm : Máy – Dao – Đồ gá Chi tiết gia công III Sự hình thành bề mặt chi tiết trình cắt: Bất kỳ phương pháp gia công nào, trình hớt bỏ dần lớp lượng dư gia công (quá trình cắt) hình thành chi tiết bề mặt có đặc điểm khác Xét thời điểm trình gia công (khi tiện), ba bề mặt phân biệt sau: +Mặt gia công: bề mặt phôi mà dao cắt đến theo qui luật chuyển động Tính chất bề mặt tính chất bề mặt phôi +Mặt gia công: bề mặt chi tiết mà dao cắt qua Tính chất bề mặt phản ánh kết tượng lý trình cắt +Mặt gia công: bề mặt chi tiết mà lưỡi dao trực tiếp thực tách phoi Cũng mặt nối tiếp mặt gia công mặt gia công Trên bề mặt diễn tượng phức tạp +Vùng cắt : Là phần kim loại cuả chi tiết vừa tách gần mũi dao lưỡi cắt chưa thoát Đây vùng xảy trình lý phức tạp IV Các mặt phẳng dao cắt kim loại: Để xác định góc độ dao khảo sát lực cắt, vận tốc cắt, nhiệt cắt … người ta qui định mặt phẳng toạ độ dao ( dao tiện) Hệ toạ độ xác định sở ba phương chuyển động cắt ( S, t, V) +Mặt phẳng : Được tạo vectơ tốc độ V vectơ chạy dao S +Mặt phẳng : Được tạo vectơ tốc độ V vectơ chiều sâu cắt t +Mặt phẳng :(còn gọi mặt đáy) Được tạo vectơ chạy dao S vectơ chiều sâu cắt t Là mặt phẳng qua điểm lưỡi cắt vuông góc với vectơ vận tốc cắt điểm Đối với dao có tiết diện hình lăng trụ mặt đáy song song với mặt tỳ thân dao ổ gá dao +Mặt phẳng cắt mặt phẳng qua điểm lưỡi cắt tiếp xúc với mặt gia công Mặt cắt chứa vectơ vận tốc cắt V Hay mặt phẳng chứa lưỡi cắt vectơ vận tốc cắt mà vuông góc với mặt đáy (gọi mặt phẳng cắt gọt Tiết diện N – N :là mặt phẳng qua điểm lưỡi cắt vuông góc với hình chiếu lưỡi cắt mặt đáy Tiết diện phụ N1 – N1 :là mặt phẳng qua điểm lưỡi cắt phụ vuông góc với hình chiếu lưỡi cắt phụ mặt đáy V Những phận dụng cụ cắt: Dao cắt kim loại giữ vai trò quan trọng trình gia công, trực tiếp tác động vào phôi liệu để tách phoi tạo thành bề mặt gia công Mỗi dao ( điển hình dao tiện) thường gồm hai phần: *Thân dao: dùng để gá vào bàn dao, phải đủ độ bền độ cứng vững,… Nhằm đảm bảo vị trí tương quan dao chi tiết *Đầu dao: phần làm nhiệm vụ cắt gọt Đầu dao hợp thành bề mặt sau: - Mặt trước(1): bề dao tiếp xúc với phoi phoi trực tiếp trượt trên thoát - Mặt sau chính(2): bề dao đối diện với mặt gia công - Mặt sau chính(3): bề dao đối diện với mặt gia công - Lưỡi cắt chính: giao tuyến mặt trước và mặt sau chính, trực tiếp cắt vào kim loại Độ dài lưỡi cắt có liên quan đến chiều sâu cắt bề rộng phoi - Lưỡi cắt phụ: giao tuyến mặt trước và mặt sau phụ, phần lưỡi cắt phụ gần mũi dao tham gia cắt với lưỡi cắt - Lưỡi cắt nối tiếp: (chỉ có số loại dao tiện) phần nối tiếp lưỡi cắt lưỡi cắt phụ Khi lưỡi cắt nối tiếp dao tiện có mũi Mũi dao nhọn lượng tròn (bán kính mũi dao R = – 2mm) Các lưỡi cắt thẳng cong đầu dao nên có hai lưỡi cắt phụ Một dao có nhiều đầu dao nên có nhiều lưỡi cắt Tuỳ theo số lượng lưỡi cắt chính, người ta chia : +Dao lưỡi cắt : dao tiện, dao bào… +Dao hai lưỡi cắt : mũi khoan +Dao nhiều lưỡi cắt : dao phay, dao doa, dao cưa… +Dao có vô số lưỡi cắt đá mài, (mỗi hạt mài có vai trò lưỡi cắt) VI Thông số hình học dao trạng thái tónh (dao tiện): Để đảm bảo suất – chất lượng bề mặt gia công, dao cắt cần phải có hình dáng góc độ hợp lý Thông số hình học dao xét trạng thái tónh (khi dao chưa làm việc) Góc độ dao xét sở : dao tiện đầu thẳng đặt vuông góc với phương chạy dao, mũi dao gá ngang tâm phôi Các thông số hình học dao nhằm xác định vị trí góc độ dao nằm đầu dao Những thông số xác định tiết diện N – N, mặt đáy, tiết diện phụ N1 – N1 mặt phẳng cắt gọt +Góc trước γ : góc tạo thành mặt trước mặt đáy đo tiết diện N – N Góc trước có giá trị dương mặt trước thấp mặt đáy tính từ mũi dao, có giá trị âm mặt trước cao mặt đáy không mặt trước song song với mặt đáy Khi góc trước lớn biến dạng phoi nhỏ, việc thoát phoi dễ dàng, lực cắt công tiêu hao giảm, suất tăng +Góc sau α : góc tạo thành mặt sau mặt phẳng cắt gọt đo tiết diện Góc sau thường có giá trị dương Góc sau lớn mặt sau bị ma sát vào bề mặt gia công nên chất lượng bề mặt gia công tốt +Góc cắt δ : góc tạo mặt trước mặt cắt đo tiết diện +Góc sắc β : góc tạo mặt trước mặt sau đo tiết diện ta có quan hệ : α + β + γ =90o ; δ = α + β +Góc trước phụ γ : tương tự góc trước, đo tiết diện phụ N – N, +Góc sau phụ α1 : tương tự góc sau , đo tiết diện phụ N – N +Góc mũi dao ε : góc hợp hình chiếu lưỡi cắt hình chiếu lưỡi cắt phụ mặt phẳng đáy +Góc nghiêng ϕ : góc hình chiếu lưỡi cắt với phương chạy dao đo mặt đáy +Góc nghiêng phụ ϕ1 : góc hình chiếu lưỡi cắt phụ với phương chạy dao đo mặt đáy Ta có : ϕ + ε + ϕ1 =180o +Góc nâng lưỡi cắt chínhλ : góc tạo lưỡi cắt hình chiếu mặt đáy λ Có giá trị dương, mũi dao điểm thấp lưỡi cắt λ Có giá trị âm, mũi dao điểm cao lưỡi cắt λ = Khi lưỡi cắt nằm ngang ( song song với mặt đáy) Các định nghóa cho loại dao khác VII Thông số hình học dao trình cắt: Sự thay đổi giá trị góc ϕ ϕ1 gá trục dụng cụ cắt không thẳng góc với đường tâm chi tiết: 10 Dụng cụ sau mài sắc có góc nghiêng góc nghiêng phụ Nếu gá dao, trục dao không vuông góc với đường tâm thì: +Nếu gá dao nghiêng bên trái: *Góc nghiêng làm việc ϕc = ϕ - (900 -τ) *Góc nghiêng phụ làm việc ϕ1c = ϕ1 + (900 -τ) +Nếu gá dao nghiêng bên phải: *Góc nghiêng làm việc ϕc = ϕ + (900 -τ) *Góc nghiêng phụ làm việc ϕ1c = ϕ1 - (900 -τ) 2.Sự thay đổi giá trị góc mũi dao gá không ngang tâm máy : Cao tâm (tiện ngoài) 11 Các gía trị hệ số C m,C0 số mũ x m, ym, xp, yp ,các giá trị hệ số điều chỉnh K m, Kp0 tra sổ tay chế độ cắt 1-Ảnh hưởng góc xoắn ω: Từ công thức tính góc trước thiết lập ta thấy ϕ = const DA = D γ A = k tgω, hay nói khác đi, góc trước phần cắt mũi khoan tỉ lệ với góc nghiêng ω rãnh xoắn Như tăng góc ω tăng lên góc trước tăng dần, công biến dạng dẻo ma sát giảm xuống làm cho mô men xoắn M x lực chiều trục P giảm xuống Song qua thực nghiệm, người ta xác định rằng, tăng ω lên đến 35% lúc lực chiều trục P mô men xoắn Mx giảm không đáng kể Đó với góc ω lớn, phoi thoát phải chuyển động theo đường xoắn dài hơn, nên lực ma sát phoi thành rãnh tăng lên Ngoài tăng ω lên đồng thời làm giảm độ bền mũi khoan Vì mũi khoan thép gió thường chọn ω = 25-300 dể gia công thép gang ω = 400-450 để gia công kim loại màu Đối với mũi khoan đường kính nhỏ (D15mm chọn ϕ = 550 5- Ảnh hưởng dung dịch trơn nguội: Không gian thóat phoi khoan nửa kín, việc thoát phoi khoan khó khăn, điều kiện truyền nhiệt khoan không tốt, nên khoan dùng dung dịch trơn nguội thích hợp lực hướng trục momen xoắn giảm nhiều, dung dịch có tác dụng làm giảm ma sát phoi rãnh thoát phoi, đồng thời tạo áp lực đẩy phoi Khi khoan lỗ sâu việc tưới dung dịch trơn nguội điều bắt buộc 6-Ảnh hưởng lượng chạy dao đường kính mũi khoan đến lực hướng trục momen xoắn : Sự ảnh hưởng có qui luật tiện Khi lượng chạy dao tăng lên P Mx tăng , ví dụ khoan số mũ ym yp công thức tính lực cắt có giá trị sau: Khi khoan thép : ym =0,8 yp = 0,7; Khi khoan gang : ym = 0,8 yp = 0,8; Đường kính mũi khoan có tác dụng đến lực cắt giống chiều sâu cắt tiện Do x p = Trong công thức momen, nửa đường kính d/2 cánh tay đòn cặp ngẫu lực tác dụng lên lưỡi cắt, mà số mũ (x m = 1,9) 86 Khi gia công thép bon kết cấu ( b = 750 N/mm2 ) Cm = 33,8 C0 = 84,7; gia công gang xám Cm = 23,3 C0 = 60,5 Ảnh hưởng tốc độ cắt đến P0 Mx : Tăng tốc độ cắt biến dạng đơn vị kim loại giảm, đồng thời làm cho nhiệt độ cắt bề mặt tiếp xúc tăng lên Hiện tượng làm thay đổi tính chất lý vật liệu gia công vùng cắt, dẫn đến thay đổi lực chiều trục P0 momen xoắn Mx 8-Ảnh hưởng vật liệu gia công: Thay đổi tính chất lý vật liệu gia công dẫn đến thay đổi lực chiều trục mô men xoắn Cũng tiện, ta biểu ảnh hưởng vật liệu gia công đến lực cắt qua giới hạn bền σb cắt thép, cắt gang vật liệu dòn biểu qua độ cứng HB - Tốc độ cắt khoan nhân tố ảnh hưởng đến tốc độ cắt: Tốc độ cắt khoan phụ thuộc vào lượng chạy dao s, đường kính mũi khoan D, tuổi bền T, chiều sâu khoan lỗ l , thông số hình học phận cắt, vật liệu chế tạo mũi khoan , vật liệu gia công dung dịch trơn nguội Qua nghiên cứu nhân tố ảnh hưởng đến tốc độ cắt, ta lập công thức thực nghiệm có dạng sau đây: Cv Dxv V= m/ph Kv m yv T s Trong : Cv Hệ số tỉ lệ ứng với loại vật liệu gia công định Kv hệ số điều chỉnh tốc độ đo điều kiện cắt khác Dưới ta xét ảnh hưởng nhân tố đến tốc độ cắt khoan a Ảnh hưởng lượng chạy dao: Khi tăng lượng chạy dao tốc độ cắt phải giảm xuống Mức độ giảm biểu thị số mũ y v Trị số só mũ phụ thuộc vào lượng chạy dao, vật liệu chế tạo mũi khoan vật liệu gia công b Ảnh hưởng đường kính mũi khoan: Khi tăng đường kính mũi khoan độ cứng vững mũi khoan tăng, điều kiện truyền nhiệt cải thiện Nhưng tăng đường kính mũi khoan t = D/2 tăng nên hạn chế việc tăng tốc độ cắt 87 c Ảnh hưởng chiều sâu lỗ khoan l: chiều sâu lỗ khoan lớn (khoan sâu) điều kiện cắt xấu Vì lỗ khoan sâu thoát phoi khó, dung dịch trơn nguội khó đưa vào khu vực cắt Do khoan lỗ có chiều dài l >3D tốc độ cắt khoan phải nhân với hệ số điều chỉnh tốc độ K v lỗ (tra sổ tay kỹ thuật) Chú ý : + Khi khoan gang xám có phoi vụn chiều sâu cắt không ảnh hưởng đáng kể đến tốc độ cắt + Khi khoan lỗ l ≥ 5D nên dùng mũi khoan sâu d Ảnh hưởng vật liệu gia công đến tốc độ khoan: Ảnh hưởng vật liệu gia công đến tốc độ cắt biểu thị hệ số điều chỉnh K VL Chỉ tiêu quan trọng tính gia công vật liệu thép khoan giới hạn bền σb khoan gang độ cứng HB Giá trị gần hệ số K vl tính theo công thức thực nghiệm sau đây:  750 Kvl =    σb  nv Trong : σb giới hạn bền vật liệu N/mm nv số mũ Nếu σb < 550 N/mm2 nv = -0,9 Nếu σb > 550 N/mm2 nv = 0,9 Khi khoan gang xaùm 190 Kvl =    HB  nv Trong : HB Độ cứng vật liệu gia công (Brinen) .nv số mũ gía trị nv =1,3 e Ảnh hưởng vật liệu làm mũi khoan đến tốc độ cắt nh hưởng vật liệu làm dao biểu thị hệ số điều chỉnh Kvd Đối với mũi khoan thép gió P18 P9 Kvd =1 mũi khoan chế tạo thép hợp kim dụng cụ 9XC có Kvd = 0,65, mũi khoan thép cac bon dụng cụ Kvd= 0,5 mũi khoan hợp kim cứng Kvd = - g Ảnh hưởng dung dịch bôi trơn: Để làm giảm nhiệt độ khoan (đặc biệt khoan thép) phải tưới dung dịch trơn nguội với lưu lượng 4-5 l/ph Dùng dung dịch trơn nguội làm tăng tốc độ cắt lên từ 1,4 - 1,45 lần 88 Trong công thức tính tốc độ cắt , hệ số tỷ lệ C v có giá trị sau : + Khi khoan thép mũi khoan thép gió: S < 0,2mm/vg ; Cv = 5,0 S > 0,2mm/vg ; C v = 7,0 + Khi khoan gang baèng mũi khoan thép gió:S < 0,3 mm.vg; Cv = 10,5 S > 0,3mm/vg; Cv = 12,2 + Khi khoan theùp mũi khoan hợp kim cứng : S < 0,12mm/vg ; Cv = 750 S > 0,12mm/vg ; C v = 490 6- Chọn chế độ cắt hợp lý khoan: Phương pháp xác định chế độ cắt khoan tiến hành tiện, để xác định chế độ cắt thông số hình học hợp lý mũi khoan phải xuất phát từ điều sau : a Lượng chạy dao nên chọn lớn nhất, phải phù hợp với điều kiện kỹ thuật lỗ gia công độ bóng, độ xác, nguyên công tiếp sau khoan b Tốc độ cắt phải đảm bảo tuổi bền lớn Cụ thể chế độ cắt lựa chọn theo trình tự sau: Chọn mũi khoan: Mũi khoan có nhiều hình dạng khác tùy theo công dụng vật liệu chế tạo mũi khoan Ở mũi khoan thép gió thông số hình học phần cắt mũi khoan tiêu chuẩn hoá, mũi khoan gắn hợp kim cứng tùy loại vật liệu gia công mà hình dáng hình học khác Khi chọn hình dáng hình học phải xét cho có lợi mặt lực cắt, tốc độ cắt tuổi bền dao Với đường kính lỗ D 35mm khoan lần, lần đầu dùng mũi khoan có đường kính D1 = (0,5 -0,7 ) D Chọn lượng chạy dao tối đa cho phép Như biết lượng chạy dao phụ thuộc vào nhiều yếu tố : điều kiện kỹ thuật, độ bền mũi khoan, độ 89 bền độ cứng vững cấu chạy dao, chiều sâu khoan Lượng chạy dao cho phép độ bền mũi khoan tính theo công thức sau: Khoan thép D0,81 s = 38,8 σ 0b,94 Khoan gang D0,81 s = 7,34 HB0,75 mm/vg mm/vg Trong : σb giới hạn vật liệu gia công HB Độ cứng gang gia công 4- Với D s chọn cho trước tuổi bền T, tính chế độ cắt số vòng quay 5- Xác định lực chiều trục P 0, mômen xoắn Mx công suất cắt Nc Nếu chọn máy trước kiểm nghiệm P0, Mx, Nc theo D, s ,n ,v chọn 6- Tính thời gian máy Thời gian máy T tính theo công thức: T0 = L n.s (ph) Trong : L - chiều dài hành trình mũi khoan theo phương chạy dao mm L = l + l + l2 l - chiều dài (chiều sâu) khoan mm l1 - lượng ăn tới mm Ta coù : l1 = D cot gϕ l2 - lượng vượt mm Đối với mũi khoan tiêu chuẩn lấy l 1+l2 = 0,3 D III Khoét Khả công nghệ khoét: Khoét nhằm mục đích nâng cao độ xác lỗ sau khoan Khoét đạt độ xác cấp – 12 độ bóng đạt Ra=1,6 đến 12,5µm khoét nguyên công trung gian cho doa 90 Dao khoét thường có nhiều lưỡi cắt mũi khoan nhiên trường hợp gia công lỗ có đường kính lớn sử dụng loại dao có lưỡi cắt gắn vào trục đầu dao Đặc biệt gia công phá lỗ lớn đúc sâu rèn, dập 2- Kết cấu mũi khoét trình cắt khoét: a- Các yếu tố kết cấu mũi khoét: Phầ n m việ c Phầ n cá n Phầ n cắ t Cổdao Đuô i dẹt Cấu tạo mũi khoét giống mũi khoan khác chúng có nhiều lưỡi cắt ngang Mũi khoét thường có - Nếu đường kính nhỏ 35 mm làm răng, dường kính lớn 35 mm làm Mũi khoét gồm phần: cán dao, cổ dao, phần làm việc, giống mũi khoan Góc trước γ mũi khoét góc làm mặt phẳng tiếp tuyến với mặt trước điểm định mặt phẳng chứa trục mũi khoét qua điểm khảo sát 91 Góc trước γ đo tiết diện N-N, tiết diện AA BB ta có góc trước γ đo tiết diện ngang Còn tiết diện FF tiết diện dọc ta có góc trước γ Giữa góc trước γ góc trước γ 1, γ ϕ ta có quan hệ sau: tg γ = tg γ cos ϕ + tg γ sin ϕ Góc nghiêng ϕ lưỡi cắt góc làm hình chiếu lưỡi cắt mặt phẳng qua trục mũi khoét phương chạy dao Đối với mũi khoét thép gió chọn ϕ = 45 - 600 , mũi khoét hợp kim cứng ϕ = 60 - 750 Góc sau mũi khoét thay đổi tùy theo điểm lưỡi cắt Chọn góc sau phải dựa vào chiều dày lớp cắt Thông thường mũi khoét làm việc với lượng chạy dao 0,4 - 1,2mm/vg chiều dày lớp cắt tương ứng a = 0,28 - 0,85 mm , với mũi thép thép gió góc sau hợp lý α = - 10 , mũi khoét hợp kim cứng α = 10 - 150 Góc nghiêng ω rãnh xoắn thoát phoi có quan hệ với góc trước theo công thức: tg ω = tgγ sinϕ Do , tăng ω góc trưóc tăng , lực chiều trục P mômen Mx giảm xuống Ngoài góc nghiêng ω ảnh hưởng đến thoát phoi Do dùng mũi khoét để gia công thép ta chọn ω = 20 - 300 Ở mũi khoét cạnh viền dùng để định hướng mũi khoét vào lỗ để đạt kích thước cuối lỗ Thực nghiệm chứng tỏ hợp lý chọn chiều rộng cạnh viền f = 12 - 1,3 mm Nếu chiều rộng mà giảm lưỡi cắt mũi khoét mòn nhanh góc lưỡi cắt dễ bị lay rộng, chiều rộng cạnh viền chọn lớn làm cho ma sát mũi khoét bề mặt gia công tăng, dễ kẹt phoi, dao mòn nhanh độ bóng bề mặt gia công giảm xuống Góc nâng λ dao tiện có trị số âm, không hay dương Góc λ biểu diễn theo γ ,γ ϕ theo công thức sau : tg λ = tgγ cosϕ - tgγ sinϕ Góc λ nằm giới hạn từ - ÷ 150 Để thoát phoi phía đầu dao (khi khoét lổ thông) chọn λ < 0, muốn thoát phoi phía cán dao chọn λ >0 92 Tùy theo đường kính mũi khoét, với mục đích tiết kiệm kim loại làm dụng cụ, mũi khoét chế tạo liền hay chắp, cán liền hay cán lắp Hình4-16 cho ta kết cấu mũi khoét cán lắp b- Các yếu tố khoét: Giống khoan rộng, yếu tố khoét gồm: -Chiều sâu cắt t = D− d mm s0 sph = z n.s mm/vg -Lượng chạy dao sx = Trong : z - số mũi khoét so- lượng chạy dao sau vòng quay chi tiết mm/vg sph- lượng chạy dao sau phút mm/ph n - số vòng quay sau phút vg/ph -Chiều dày cắt a= sxsinϕ = -Chiều rộng cắt b= t sinϕ s sinϕ z mm mm Diện tích cắt cắt ra: fx = ab = s, t s(D − d) = z 2z mm2 Tổng diện tích z cắt là: F= fx.z = s(D − d) mm2 Trong : d -đường kính lỗ trước khoét mm D-đường kính lỗ sau khoét mm c- Lực mômen xoắn khoét: Cũng khoan, khoét có lực chiều trục P0 mômen xoắn Mx.Song lưỡi khoét cắt lớp kim loại có diện tích cắt nhỏ nên lực P0 mômen xoắn Mx nhỏ khoan nhiều Do việc tính lực cắt mômen xoắn để tính công suất hiệu dụng máy khoan có ý nghóa cắt tốc độ cao mũi khoét gắn hợp kim cứng 93 Mômen xoắn khoét tính theo công thức sau: a-Với mũi khoét gắn hợp kim T15K6, gia công thép các-bon, thép hợp kim crôm, crôm-ni-ken Mx = 370.D0.75.t0.8.s0.95.σb0.75 N/mm b-Với mũi khoét gắn hợp kim cứng BK8 dùng gia công gang xám gang rèn: Mx = 84.D0.85t0.8.s0.7.HB0.6 N/mm Công suất hiệu dụng : Nc = M x n kW 97510 d-Tuổi bền tốc độ cắt khoét Tùy theo điều kiện gia công, mũi khoét mòn theo mặt sau, mặt trước theo cạnh viền Độ mòn theo cạnh viền trước tiên phát triển chậm, sau đạt đến trị số tiêu chuẩn (khoảng 1-2mm) phát triển nhanh Độ mòn theo mặt trước thường tạo rãnh lõm không sâu (20-30 micron) Khi dùng mũi khoét thép gió gia công gang, người ta thường lấy độ mòn cạnh viền (mòn góc) làm tiêu chuẩn Tiêu chuẩn mòn hv = 0,8-1,5mm Khi gia công thép, tiêu chuẩn mòn theo mặt sau h s = 1,2-1,5mm, thép hs = 0,7mm Tuổi bền mũi khoét nằm giới hạn T = 15-80 phút Đường kính mũi khoét lớn chọn tuổi bền lớn Tốc độ cắt khoét tính theo công thức V= Cv Dzv m xv T t yv s K v Các hệ số số mũ tra sổ tay chế độ cắt IV Doa: Khả công nghệ doa: Doa nguyên công gia công tinh lỗ khoan khoét Độ xác đạt từ cấp đến 9, độ bóng đạt Ra=1,6 đến 6,3µm Với dao có chất 94 lượng tốt, chế độ cắt hợp lý, doa đạt cấp Ra= 0,63 µm Khi doa thực doa cưỡng doa tuỳ động Doa cưỡng dao doa lắp cứng vào trục máy.Phương pháp có tượng lay rộng lỗ, nguyên nhân tâm trục dao trục máy có độ đảo , dao mài không tốt , lẹo dao xuất số lưỡi cắt , vật liệu thành lỗ gia công không đồng Doa tuỳ động dao nối lắc lư với trục máy, nên loại trừ sai số tâm trục máy trục dao Để khắc phục tượng dao bị mòn mài nhiều lần sử dụng loại dao doa tuỳ động có khả tự chỉnh kích thước đường kính Tuỳ theo yêu cầu chất lượng kích thước mà chọn dao hợp lý Dao doa thường có nhiều lưỡi cắt, cá lưỡi cắt song song nghiêng với trục dao góc bé -Kết cấu mũi doa trình cắt doa: Phầ n m việ c Phầ n cá n Phầ n cắ t dẫ n hướ ng -Các yếu tố kết cấu: Tuỳ theo đường kính lỗ gia công mà mũi doa có kết cấu khác Có thể có mũi doa liền, doa chắp (điều chỉnh theo đường kính) Các doa làm thép cac bon, thép hợp kim dụng cụ, thép gió hợp kim cứng Cũng mũi khoan, khoét, mũi doa có phần: phần làm việc,cổ doa chuôi Phần làm việc phần mũi doa,có chiều dài L Đầu mút phần làm việc có độ lớn tương đối lớn (450) để mũi doa dễ đưa vào lỗ.Tiếp sau phần cắt nghiêng góc ϕ Phần có lưõi cắt để cắt hết lượng dư doa.Tiếp theo phần trụ có chiều dài l2 ,dùng để định hướng mũi doa lỗ làm việc, 95 đồng thời làm phần dự trữ mài lại mũi doa Trên phần hình trụ có lưỡi cắt phụ dọc theo mũi doa Các lưỡi cắt phụ có tác dụng sữa làm tăng độ bóng bề mặt lỗ , phần trụ có tên gọi phần sữa Sau phần sữa phần côn ngược l Phần có tác dụng giảm ma sát mũi doa bề mặt lỗ gia công giảm lượng lay rộng lỗ Đối với lưỡi tay độ côn ngược 0,005mm, với lưỡi doa máy 0,04 -,06 mm chiều dài phần côn ngược Mũi doa có số lưỡi cắt lớn (z= - 18) Lưỡi cắt bố trí thẳng nghiêng trục doa Do công dụng mà chia doa máy, doa tay, Hình II-49 cho ta yếu tố hình học phần cắt doa Góc nghiêng ϕ mũi doa phần côn cắt có tác dụng mũi khoét Đối với mũi doa máy dùng gia công vật liệu dẻo góc ϕ=150 Với trị số góc ϕ đảm bảo độ bóng gia công cao độ lay rộng lỗ nhỏ Khi doa thô doa lỗ không thông, góc ϕ = 450 Khi gia công vật liệu dẻo ϕ= 50 Đối với mũi doa hợp kim cứng ϕ = 30 - 450 Góc trước γ lưỡi cắt đo tiết diện AA hình 4- 21 chọn theo vật liệu gia công vật liệu làm dao Góc trước mũi doa tinh có trị số không, mũi doa thô góc trước chọn từ - 10 Góc sau α đo tiết diện AA, chọn giới hạn từ - 120 Khi gia công vật liệu dẻo gia công thô lấy trị số lớn, gia công tinh lấy giá trị nhỏ Trên phần sửa đúng, dọc theo có cạnh viền f nằm mặt trục dao Chiều rộng cạnh viền f= 0,05 0,3mm Cạnh viền đảm bảo để mũi dao hướng vào lỗ làm cho lỗ đạt độ bóng độ xác cao Khi gia công vật liệu dẻo để tránh tượng kẹt phoi ta giảm chiều rộng cạnh viền xuống khoảng 0,05 - 0,08 mm Góc sau phận sửa α1 =10 - 20 Mũi doa thường chế tạo với thẳng phoi cắt phoi vụn Song để thoát phoi tốt , tăng chất lượng bề mặt gia công, doa lỗ có rãnh người ta làm nghiêng 96 Khi gia công lỗ thông, để thoát phoi phía đầu dao, người ta làm rãnh xoắn trái, gia công lỗ thông người ta làm rãnh xoắn phải Khi gia công thép cứng ω = - 80 , gia công gang rèn thép dẻo vừa ω = 12 - 200 Khi gia công kim loại màu ω = 35 - 450 - Các yếu tố trình cắt: Vấn đề tuổi bền mũi doa liên quan đến việc giảm độ xác hụt kích thước mòn lay rộng lỗ Thường đường kính lỗ sau doa khác với đường kính thực tế mũi doa Lượng tăng (hoặc giảm) đưòng kính lỗ so với đường kính mũi doa gọi lượng lay động dương (hoặc âm) Nếu dùng mũi doa có ϕ = 30 - 450 để gia công lỗ dễ xảy lay rộng dương Khi giảm ϕ từ 200 xuống 50 lượng lay rộng lại chuyển sang vị trí số âm Hiện tượng đưọc giải thích tăng biến dạng đàn hồi, lực hướng kính góc giảm xuống Khi lưỡi cắt khỏi kim loại bề mặt lỗ phục hồi trở lại gây nên giảm đường kính Khi tăng góc độ cắt từ - m/ph, lượng lay rộng chuyển từ âm sang dương Đó tốc độ cắt tăng lực cắt giảm biến dạng đàn hồi giảm Dung dịch trơn nguội có ảnh hưởng lớn đến độ lay rộng dung dịch trơn nguội có tác dụng phần tử nhỏ phoi vụn lẹo dao bám lưỡi cắt Góc nghiêng ϕ có ảnh hưởng lớn đến đặc trưng mòn mũi doa Thực nghiệm chứng tỏ rằng, gia công thép với ϕ = mũi doa mòn theo mặt sau lực hướng kính tăng Nếu tăng góc ϕ lượng mòn mặt sau giảm, lượng mòn theo cạnh viền lại tăng Mũi doa có ϕ = 450 cắt lớp phoi có chiều dày cắt lớn (a z= sz sinϕ), lúc cạnh viền mòn nhiều nhất, đồng thời mặt trước mòn thành vết lõm Lực công suất mũi doa nhỏ lớp kim loại bị cắt mỏng Có thể coi doa dao tiện lỗ dùng công thức tiện để tính lực cắt Lực cắt doa Pz = Pz’ z (N) Trong : Pz’ lực cắt tác dụng lên mũi doa , tính theo tiện .z Số mũi doa Mômen xoắn tính theo công thức: 97 Mx = Pz D N.mm 210 Công suất cắt : M x n kW 97510 Tốc độ cắt doa hàm só đường kính mũi doa D, tuổi bền T, lượng chạy dao s chiều sâu cắt t Tốc độ cắt chịu ảnh hưởng tính chất vật liệu gia công nhiều nhân tố khác Tốc độ cắt doa đưọc tính theo công thức sau: V= Nc = Cv Dxv m xv T t yv s Kv m/ph - Xác định chế độ cắt khoét doa: Việc xác định chế độ cắt khoét doa với kết cấu hình dạng hợp lý dụng cụ cắt cần xuất phát từ điều sau đây: 1-Từ lượng dư gia công phải ưu tiên chọn chiều sâu cắt lớn thường chọn chiều sâu cắt lượng dư phía 2-Lượng chạy dao lớn cho phép phải chọn điều kiện gia công lỗ ,đảm bảo độ xác ,độ bóng gia công nguyên công 3-Từ lượng chạy dao công nghệ cho phép,từ tuổi bền hợp lý dụng cụ cắt mà chọn tốc độ cắt Lượng chạy dao gia công mũi khoét thép dụng cụ tính theo công thức kinh nghiệm sau: S = Cs D0,5 mm/vg Trong : Cs -Hệ số tỷ lệ phụ thuôc vào vật liệu gia công yếu tố công nghệ Trị số C s tra theo sổ tay khí D-Đường kính mũi khoét mm Lượng chạy dao gia công mũi doa thép dụng cụ tính theo công thức s = Cs D0,7 mm/vg 98 99 ... thép gió 29 Bài CƠ SỞ VẬT LÝ CỦA QUÁ TRÌNH CẮT GỌT ♦♦ I Quá trình hình thành phoi cắt : Khi cắt lưỡi cắt dao tác dụng vào kim loại lực ( lực cắt ), gây thay đổi lý vùng cắt vật liệu -... công - Lưỡi cắt chính: giao tuyến mặt trước và mặt sau chính, trực tiếp cắt vào kim loại Độ dài lưỡi cắt có liên quan đến chiều sâu cắt bề rộng phoi - Lưỡi cắt phụ: giao tuyến mặt trước và mặt sau... hợp kim cứng Liên Xô cũ, hợp kim cứng đời vào năm 1930-1935 Hợp kim cứng loại vật liệu làm phần cắt dụng cụ chế tạo theo phương pháp luyện kim bột 24 Thành phần chủ yếu HKC Cácbit số kim loại