- FACE MILLING (CYCLE 232) :
3.6.4 Hình thành phoi.
Với nhiều thí nghiệm trên hợp kim nhôm với nhiều vận tốc cắt khác nhau (từ 20÷260 m/s). Reza Yousefi và Yoshio Ichida đã chỉ ra rằng bề ngoài phoi thay đổi từ phoi dây dài đến dải bị nhàu khi tăng vận tốc cắt. Khi vận tốc cắt tăng trên 200 m/s thì phoi sẽ bị nhàu vì chúng rất mỏng.
Từ sự quan sát phoi thoát ra, cũng dễ nhận thấy rằng bề dày của phoi cũng thay đổi khi tăng vận tốc cắt. Trong khoảng vận tốc cắt v (100÷200 m/s), bề dày phoi sẽ giảm, rồi sau đó sẽ tăng lại khi tăng v.
Tốc độ cắt m/s
Hình 3.12. Bề dày phoi thay đổi khi vận tốc cắt khác nhau (f =10µm/vòng, t = 100µm)
Những thí nghiệm khác của các tác giả S.Dolinsek, S.Ekinovic, J.Kopac trên thép cứng trong gia công cao tốc đã cho những kết quả sau đây:
Hình 3.13. Hình thái của phoi nhận được trong vùng gia công thông thường và gia công cao tốc.
Chiều
dày
phoi
Khi tốc độ cắt vc = 50 m/phút, cấu trúc tế vi của vật liệu phụ thuộc vào loại biến dạng cổ điển với việc tinh thể kim loại bị giãn dài đồng đều. Nhƣng với sự xuất hiện của vùng trắng ở mặt trong của phoi. Đó là hậu quả của hóa mềm của vật liệu vì nhiệt. Độ cứng tế vi trung bình là 660 HV, nó có mối liên hệ với độ cứng tế vi ban đầu của vật liệu (629 HV), chứng tỏ rằng biến dạng ở mức thấp.
Hình 3.14. Mặt cắt của việc hình thành phoi trong gia công khi cắt tại: a, vận tốc cắt v = 150 m/phút; b, v = 300 m/phút; c, v = 1500 m/phút.
Tại vận tốc cắt v = 150 m/phút, phoi là phoi xếp với kiểu dáng hình răng cƣa (hình 1.14a). ta nhìn thấy rõ vùng trắng ở cả mặt trong của phoi và giữa các răng cƣa. Do đó sự xuất hiện của hóa mềm vì nhiệt và biến dạng xảy ra. Độ cứng tế vi của vùng trắng này là 756 HV. Tuy nhiên, bên trong vùng không biến dạng của phoi
thì độ cứng tế vi chỉ có 632 HV, nó chỉ ra hoàn toàn không có sự biến dạng tại đây so với tình trạng vật liệu ban đầu. Nhƣ vậy trung bình là 62% diện tích phoi xếp bị biến dạng.
Khi v = 300 m/phút, phoi phân đoạn rõ hơn, với bề dày mỏng và kích thƣớc bé hơn so với 2 dạng phoi tại 2 vận tốc cắt đã đề cập trƣớc. Do đó bề dày của vùng trắng nhỏ đi và độ cứng tế vi trung bình đạt 742 HV. Tại bên trong phoi thì độ cứng là 640 HV. Ở trƣờng hợp này, trung bình khoảng 40% diện tích phoi xếp bị biến dạng.
Tại v = 1500 m/phút, sự phân đoạn của phoi rất rõ ràng, với bề dày mỏng và độ lớn nhỏ. Bề dày của vùng trắng nhỏ đi so với khi vận tốc thấp hơn. Độ cứng tế vi là 720 HV, còn bên trong thì đạt 618 HV. Cuối cùng, trung bình khoảng 33% diện tích phoi xếp bị biến dạng.
Hình 3.15. Tần số của phoi xếp và diện tích phoi xếp bị biến dạng khi thay đổi vận tốc cắt.
3.6.5. Lực cắt.
Đầu tiên lực cắt sẽ tăng khi ta tăng vận tốc cắt nhƣng đến một giá trị lớn nhất nó sẽ bắt đầu giảm khi ta tiếp tục tăng vận tốc cắt. Sở dĩ lực cắt cao tại vận tốc cắt thấp là do quá trình hình thành lẹo dao, còn khi cắt tốc độ cao thì lực cắt giảm do kích cỡ của lẹo dao giảm đi và do sự hóa mềm của vật liệu gia công. Tuy nhiên cũng đã có một số nghiên cứu về lực cắt và chỉ ra rằng trong một số trƣờng hợp lực cắt sẽ giảm đến mức nhỏ nhất rồi sẽ bắt đầu tăng lên khi ta tiếp tục tăng vận
tốc cắt. Nhờ phay cao tốc mà khi gia công thành mỏng không bị uốn cong vì lực cắt nhỏ so với phƣơng pháp truyền thống.
Hình 3.16. Ảnh hưởng của vận tốc cắt đến lực cắt
3.6.6 Nhiệt cắt.
Trong quá trình cắt, thì nhiệt cắt sinh ra chủ yếu truyền vào phoi, một phần nhỏ truyền vào dao và truyền vào chi tiết gia công.
Hình 3.17. Các vùng nhiệt cắt khác trong quá trình cắt vuông góc.
Fc=
Vc Pc
Nhiệt cắt sẽ tăng khi vận tốc cắt tăng và nó sẽ không giảm khi vận tốc cắt tiếp tục tăng nhƣ dự đoán nổi tiếng của Salomon (hình 1.18a). Ông J.F.Mc Gee đã chỉ ra một ví dụ khi cắt nhôm là: Nhiệt cắt nhôm sẽ tăng khi ta tăng vận tốc cắt cho đến khi tới nhiệt độ nóng chảy của nhôm (hình 1.18b)
Hình3.19. Nhiệt cắt của chi tiết và dao tại v =600 m/phút, Sr=0,25mm/răng
Hình 3.20. Ảnh hưởng của vận tốc cắt đến nhiệt cắt