V. í nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
2.1.2.Thụng số hỡnh học:
2. í nghĩa thực tiễn
2.1.2.Thụng số hỡnh học:
Mũi khoan thường cú 5 lưỡi cắt: 2 lưỡi cắt chớnh, 2 lưỡi cắt phụ và một lưỡi cắt ngang, lưỡi cắt phụ là đường xoắn, chạy dọc cạnh viền của mũi khoan. Nú chỉ tham gi cắt một đoạn ngắn khoảng một nửa lượng chạy dao.
Hỡnh 2.2: Thụng số hỡnh học của mũi khoan
Mặt trước của mũi khoan là mặt xoắn . Mặt sau của nú cú thể là mặt cụn, mặt xoắn, mặt phẳng, hay mặt trụ tựy theo cỏch mài mặt sau.
Cỏch xỏc định gúc độ của phần cắt mũi khoan tiến hành cũng như với dao tiện, nghĩa là cỏc gúc độ của dao và cỏc mặt tọa độ của dao thường biểu diễn trờn tiết diện chớnh.
Nếu khụng kể đến chuyển động chạy dao thỡ mặt đỏy tại mỗi điểm của lưỡi cắt là mặt phẳng tạo thành bởi điểm đú và trục mũi khoan; cũn mặt cắt là mặt phẳng chứa lưỡi cắt chớnh (khi lưỡi cắt chớnh thẳng) và tiếp xỳc với bề mặt gia cụng.
- Gúc trước γ: Gúc trước của mũi khoan được do trong tiết diện chớnh NN. Dựa vào hỡnh vẽ xỏc định gúc trước của mũi khoan trờn một điểm cửa lưỡi cắt ta cú thể xỏc định được gúc trước của mũi khoan của điểm A trờn lưỡi cắt.
tgγA= πDA/H
Do đú gúc trước ở một điểm bất kỳ của lưỡi cắt mũi khoan phụ thuộc vào gúc nghiờn của rónh xoắn ứng với đường kớnh D, gúc nghiờng υ và đường kớnh DA (DA là đường kớnh ứng với điểm khảo sỏt A).
Từ cụng thức trờn ta thấy rằng, gúc trước của mũi khoan là một lượng thay đổi phụ thuộc vào đường kớnh DA. Nghĩa là mũi khoan cú DA càng giảm thỡ gúc γA càng nhỏ.
Nếu trờn đường kớnh cựng gúc trước của mũi khoan cú trị số khoảng 18-330 thỡ ở gần lưỡi cắt ngang cú gúc trước sẽ giảm xuống gần bằng 0 rồi đạt đến trị số õm ở lưỡi cắt ngang.
Cỏc cụng thức tớnh gúc trước của mũi khoan trỡnh bày ở trờn chỉ là những cụng thức gần đỳng, vỡ khi khảo sỏt gúc trước ta đó coi như khụng cú lưỡi cắt ngang và coi như lưỡi cắt chớnh đi qua mũi tõm.
- Gúc sau α: Gúc sau của mũi khoan được đo trờn bề mặt của quỹ đạo chuyển động cửa cỏc điểm trờn lưỡi cắt, tức là trờn bề mặt hỡnh trụ cú trục trựng với trục mũi khoan, gúc sau α tại một điểm bất kỳ của lưỡi cắt của mũi khoan là gúc gồm giữa đường tiếp tuyến (tại điểm đang khảo sỏt) với giao tuyến của mặt trụ (đồng trục với mũi khoan) và mặt sau của mũi khoan, và đường tiếp tuyến với vũng trũn quỹ đạo của điểm khảo sỏt khi nú quay quanh trục của mũi khoan.
Gúc sau αN của mũi khoan đo ở tiết diện phỏp tuyến được xỏc định gần đỳng theo cụng thức: tgαN = tgα.Sinυ
Bảng 1.2a: Cỏc gúc của mũi khoan
Gúc trước αf= 190- 400 αf= 100- 190 αf= 270- 450 Vựng cắt Nhỏ Trung bỡnh Lớn Sử dụng Vật liệu cú độ cứng trung bỡnh: Thộp CT3 Vật liệu cú độ cứng ,độ dẻo tốt: Thộp 45 Vật liệu dẻo Gúc cụn chớnh 118 0 1300 800 1180 1300 1300 Sử dụng Vật liệu cú độ dẻo,mềm: đũng ,nhụm Vật liệu cú độ cứng cao: Thộp Chất dẻo Thộp dụng vụ, thộp vật liệu tốt Vật đỳc Đồng, hợp kim đồng; nhụm, hợp kim nhụm
Cũng như gúc trước, gúc sau tại những điểm khỏc nhau của lưỡi cắt cũng là một lượng thay đổi, nhưng gúc sau lớn dần về phớa tõm mũi khoan, ở đường kớnh ngoài cựng thường α = 8-140 cũn ở gần tõm α = 25- 350. Tốc độ thay đổi gúc sau của mũi khoan cũn phụ thuộc vào cỏch mài mũi khoan.
- Gúc sau của lưỡi cắt phụ α1 được do vúi mặt phẳng thẳng gúc với trục của mũi khoan. Ở mũi khoan tiờu chuẩn α1= 0.
- Gúc trước và gúc sau của lưỡi cắt ngang được đo ở mặt phẳng phỏp tuyến B3 B’3
- Gúc nghiờng chớnh υ: gúc này cũng được xỏc định như ở dao tiện. Gúc ở đỉnh mũi khoan là 2υ cú trị số dao động trong khoảng 80- 1400
. Thụng thường mũi khoan tiờu chuẩn lấy 2υ = 116-1200
- Gúc nghiờng ψ của lưỡi cắt ngang là gúc giữa hỡnh chiếu của lưỡi cắt ngang và lưỡi cắt chớnh trờn mặt phẳng vuụng gúc với trục mũi khoan. Qua trị số của gúc ψ mà ta biết được chiều dài của lưỡi cắt ngang.
Mũi khoan tiờu chuẩn cú ψ = 550
Ψ = 550(đỳng) Ψ < 550(sai) Ψ >550(sai)
αf = 60 đến 80 αf > 80 αf < 60
Cắt gọt tốt Lực cắt lớn, Khụng cắt gọt đƣợc dễ góy mũi khoan
Hỡnh 2.3: Cỏc gúc của mũi khoan
Như đó núi ở trờn, gúc trước lưỡi cắt ngang cú trị số õm thường rất lớn. Thụng thường lưỡi cắt ngang khụng cắt mà tỳ lờn bề mặt gia cụng làm cho lực dọc trục sinh ra lớn. Cỏc cải tiến của mũi khoan hiện tại là nhằm sao cho lưỡi cắt ngang càng ngắn càng tốt.
- Gúc nõng của lưỡi cắt chớnh λ:
Là gúc gồm giữa lưỡi cắt chớnh và phỏp tuyến với vectơ tốc độ cắt đo trong mặt cắt. Gúc nõng của lưỡi cắt chớnh tại điểm x được tớnh theo cụng thức:
sin λx = sinμx . sinυ Trong đú: sinμx= h/Dx
h: đường kớnh lừi mũi khoan
Như vậy ta thấy rằng gúc nõng λ cũng thay đổi theo Dx tức là tựy thuộc vào vị trớ điểm khảo sỏt trờn lưỡi cắt.
Tại điểm ngoài cựng với υ = 590; h = 0,15D thỡ λ = 70
20’ - Gúc xoắn của rónh thoỏt phoi ω:
Kết luận
Gúc sau
Gúc cắt
Gúc ω là một thụng số quan trọng đối với mũi khoan. Trị số của nú ảnh hưởng đến quỏ trỡnh cắt, sự thoỏt phoi, lực cắt, độ bền và tuổi thọ của mũi khoan.
Tựy theo vật liệu gia cụng mà ta chọ trị số của gúc ω:
Bảng 1.2b: Cỏc gúc của mũi khoan
Vật liệu Gúc ω
Đồng thanh, đồng thau, ờ bụ nớt 80 - 120
Thộp và gang 250 - 300
Nhụm, đồng đỏ 350 - 400
Ở trờn ta đó nghiờn cứu cỏc thụng số hỡnh học phần cắt của mũi khoan ở trạng thỏi khụng cú chuyển động (trạng thỏi tĩnh). Cũng như dao tiện, khi làm việc do chuyển động chạy dao mà gúc độ mũi khoan cũng thay đổi. Sự thay đổi này phải được tớnh đến để đảm đảo cho mũi khoan làm việc ổn định.
Hỡnh2.4: Ảnh hưởng của lượng chạy dao đến gúc độ mũi khoan trong quỏ trỡnh cắt
Từ hỡnh vẽ ta thấy, vỡ cú chuyển động phụ mà vết mặt cắt và vết mặt đỏy bị thay đổi. Kết quả là gúc sau thực tế αc giảm một lượng μ và gúc trước thực tế γc đồng thời cũng tăng một lượng μ
Hay: αc = α – μ γc = γ + μ Với tg μ = s/(π. DA)
* Mũi khoan dẹt
Hỡnh 2.5: Mũi khoan dẹt
Hỡnh vẽ bờn trờn cho ta kết cấu bộ phận làm việc của mũi khoan dẹt. ở đõy ab, ab’ là cỏc lưỡi cắt chớnh của mũi khoan; bb’ lưỡi nằm ngang ( là giao tuyến của 2 mặt sau). Khi mài đỳng thỡ lưỡi cắt ngang hợp với lưỡi cắt chớnh một gúc ψ = 600
;
2 ψ gúc ở đỉnh giữa 2 lưỡi cắt chớnh. Gúc cũng tương đương vời gúc nghiờng chớnh của dao tiện; S-S là mặt đỏy. ở mặt chớnh A-A ( tiết diện vuụng gúc với hỡnh chiếu của lưỡi cắt chớnh trờn mặt đỏy) ta cú:
W- đường thẳng vuụng gúc với S-S
T -vết của mặt cắt – đường thẳng tiếp tuyến với mặt gia cụng ở điểm C. NN-Vết của mặt phẳng thẳng gúc với mặt cắt.
γ - Gúc trước của mũi khoan ở trạng thỏi tĩnh.
γp - Gúc trước trong quỏ trỡnh cắt(γ và γp cú trị số õm) α, αp - Gúc sau tĩnh và gúc sau trong quỏ trỡnh cắt.
* Ưu điểm và nhược điểm của mũi khoan dẹt.
Tuy rằng mũi khoan dẹt dễ chế tạo và rẻ nhưng nú cú nhiều nhược điểm. mũn nhanh, khú thoỏt phoi, tuổi thọ của mũi khoan ngắn, năng suất thấp, độ chớnh
xỏc gia cụng khụng cao. Do đú hiện nay trong ngành chế tạo cơ khớ, mũi khoan xoắn đó thay thế hoàn toàn cho mũi khoan dẹt.
* Phạm vi sử dụng của mũi khoan dẹt.
Mũi khoan dẹt cú kết cấu đơn giản, hiện nỏy nú được sử dụng nhiều trong cụng nghiệp chế tạo đồng hồ và mỏy chớnh xỏc để khoan lỗ nhỏ trờn vật liệu cú sức bền thấp, vỡ loại này chế tạo đơn giản và rẻ tiền.
2.2.Mũi khoột
Hỡnh 2.6: Cỏc mũi khoột thụng dụng 2.2.1. Cỏc thành phần kết cấu mũi khoột.
- Số rónh khoột: mũi khoột thường chế tạo với 3 hoặc bốn rónh. Trong trường hợp cần cắt lượng dư lớn thường dựng mũi khoột cú 3 thậm chớ 2 rónh nhằm mục đớch tăng khoảng khụng gian chứa phoi.
- Phần cắt: là phần cắt dựng để cắt toàn bộ lượng dư, vỡ vậy chiều dài phần cắt 1 chọn tựy thuộc vào chiều sõu cắt.
- Phần sửa đỳng: là phần nhằm đảm bảo đạt kớch thước cần thiết của lỗ định hướng mũi khoột trong quỏ trỡnh gia cụng và dựng để dự trữ khi mài lại phần cắt. - Cỏc gúc cắt.
- Prụfin rónh.
2.2.2. Cỏc loại mũi khoột.
a. Mũi khoột hợp kim cứng
Hỡnh 2.7: Mũi khoột hợp kim cứng
Mũi khoột hợp kim cứng dựng để gia cụng thộp và gang cú độ cứng trung bỡnh.Khi gia cụng việc định hướng mũi khoột được định hướng nhờ cạnh viền của phần sửa đỳng. Khi gia cụng cú bạc dẫn, ta thấy bạc bị mũn nhanh và răng bị hư hỏng. Để khắc phục điều đú, mũi khoột cần cú đoạn dẫn hướng sau với đường kớnh lớn hơn khoảng 2-3mm đường kớnh phần sửa đỳng nhờ đú phần sửa đỳng khụng tiếp xỳc với bạc dẫn.
* Phạm vi ứng dụng.
Mũi khoột được dựng phổ biến trong nghành chế tạo mỏy đặc biệt trong sản xuất hàng loạt lớn, hàng khối nhằm: - Tăng đường kớnh lỗ sau khi đó khoan, đỳc, rốn hoặc dập.
- Khoột sõu lỗ trụ đồng thời khỏa bằng mặt đỏy lỗ.
2.3. Mũi Doa.
Hỡnh2.8 : Cỏc loại mũi doa
Mũi doa dựng để gia cụng lỗ chớnh xỏc. Tựy theo yờu cầu của cụng nghệ khi gia cụng lỗ bằng mũi doa cú thể đạt độ chớnh xỏc cấp 4 tới cấp 1 và độ nhẵn búng bề mặt gia cụng từ cấp độ 6 đến cấp 10.
Mũi dao được dựng sau khi gia cụng lỗ bằng mũi khoột, dao tiện lỗ hoặc mũi khoan và cú thể dựng để gia cụng tinh hoặc thụ.
Để mũi doa cú thể làm việc khi gia cụng đạt độ chớnh xỏc cao tựy thuộc vào kết cấu và chất lược chế tạo chỳng, cũng như vào điều kiện sử dụng chế độ cắt, việc làm nguội, chất lượng mài sắc hoặc mài búng lưỡi cắt và cỏc yếu tố khỏc nữa…. Trong thực tế thường gặp nhiều kiểu mũi doa khỏc nhau. Mũi doa được chia ra thành nhúm tựy theo tớnh chất sử dụng, hỡnh dạng lỗ gia cụng , cỏch kẹp chặt dao, kết cấu của răng, sự điều chỉnh kớch thước và vật liệu làm dao.
1. Mũi doa tay chuụi trụ.
2. Mũi doa mỏy chuụi trụ liền và chuụi lắp.
3. Mũi doa mỏy chuụi trụ liền và chuụi lắp với răng chắp. 4. Mũi doa tăng để doa tay.
7. Mũi doa cụn để gia cụng lỗ chốt cụn.
8. Mũi doa cụn để gia cụng lỗ trước ki làm ren cụn. 9. Mũi doa cụn để gia cụng lỗ cụn Mooc.
10. Mũi doa cụn để gia cụng lỗ cụn hệ một. 11.Mũi doa cụn cú độ cụn 1:30.
12. Mũi doa kớch thước nhr cú chuụi trụ lớn. 13.Mũi doa thộp tấm.
Nhỡn chung những yếu tố kết cấu cơ bản của mũi doa là: phần cắt, phần sửa đỳng, số răng, hướng của răng, cỏc gúc cắt, bước khụng đều của răng, prụfin của rónh và phần kẹp chặt.
* Phạm vi ứng dụng : Mũi doa được dựng chủ yếu trong nghành chế tạo mỏy, đặc biệt trong gia cụng cơ khớ, và được dựng nhiều cho sản suất hàng loạt lớn,hàng khối để tăng đường kớnh lỗ sau khi đó khoột, hoặc khoan và doa sõu lỗ trụ.
2.4. Tiện lỗ.
* Dao tiện:
- Dao tiện lỗ cú cỏc loại sau: + Dao tiện lỗ suốt, dao tiệ lỗ kớn + Dao tiện thụ, dao tiện tinh….
Vật liệu phần cắt của dao được làm bằng thộp giú hoặc hợp kim cứng.
- Cỏc gúc độ của dao tiện lỗ cũng tương tự như dao tiện ngoài, nhưng gúc sau của dao tiện lỗ α = 120- 160.
- Dao tiện lỗ được gỏ trực tiếp trờn ổ gỏ dao, trục dao tiện lỗ thường gỏ song song với tõm mỏy.
+ Chiều dài của dao gỏ ra khỏi ổ gỏ thường được lớn hơn chiều dài gia cụng
Lgỏ dao= Lgc+ 5-10mm
+ Mũi dao phải điều chỉnh ngang tõm mỏy ( đặc biệt khi tiện tinh mũi dao cú thể gỏ cao hơn tõm mỏy nhưng khụng vượt quỏ 1% đường kớnh lỗ).
2.5. Cỏc yờu cầu cơ bản của vật liệu chế tạo dụng cụ cắt
Vấn đề vật liờu cú ý nghĩa cỏch mạng trong nghành cơ khớ chế tạo mỏy. Trong đú vật liệu chế tạo dao đúng vai trũ quan trọng.
Trong phần kết cấu của dao đó giới thiệu: dao được cấu tạo bởi 3 phần và cú chức năng khỏc nhau trong quỏ trỡnh cắt gọt. Vỡ vậy vật liệu chế tạo cỏc phần cũng khụng giống nhau, thụng thường phần thõn dao và phần gỏ đặt dao được chế tạo cựng loại vật liệu. Theo kinh nghiệm thỡ hầu hết cỏc loại dao cần chế tạo phần cắt và phần cỏn riờng (vật liệu phần cỏn được chế tạo bằng thộp 45 hoặc thộp hợp kim 40X). Chớnh vỡ vậy khi núi tới vật liệu chế tạo dao cú nghĩa là núi đến vật liệu chế tạo phần làm việc của dao.
Phần cắt của dao trực tiếp làm nhiờm vụ tỏch phoi khi cắt. Thực nghiệm chứng tỏ rằng, để tỏch được phoi khi cắt dao đó làm việc trong những điều kiờn hết sức khắc nghiệt. Những điều kiện đú cú thể khỏi quỏt như sau:
2.5.1: Độ cứng.
Thường vật liờu gia cụng trong chế tạo cơ khớ là thộp và gang...cú độ cứng cao, do đú để cú thể cắt được, vật liệu làm phần dụng cụ cắt phải cú độ cứng cao hơn 60-
2.5.2: Độ bền cơ học.
Dụng cụ cắt thường phải làm việc trong điều kiện khắc nghiệt như: tỉ trọng lớn khụng ổn định, nhiệt độ cao, ma sỏt lớn, rung động... dễ lưỡi cắt của dụng cụ bị sứt mẻ. Do đú vật liệu làm phần cắt dụng cụ cần cú độ bền cơ học cao (sức bền uốn, kộo nộn, va đập...) càng cao càng tốt.
2.5.3: Tớnh chịu núng.
Ở vựng cắt nơi tiếp xỳc giữa dụng cụ và chi tiết gia cụng, do kim loại bị biến dạng, ma sỏt ...nờn nhiệt độ rất cao 700- 8000C, cú khi đạt đến hàng nghỡn độ (khi mài). Ở nhiệt độ này, vật liệu làm dụng cụ cắt cú thể bị thay đổi cấu trỳc do chuyển biến pha làm cho cỏc tớnh năng cắt bị giảm xuống.
Vỡ vậy vật liệu phần cắt dụng cụ cần cú tớnh chịu núng cao cú nghĩa là vẫn giữ được tớnh cắt ở nhiệt độ cao trong thời gian dài.
2.5.4:Tớnh chịu mài mũn.
Làm việc trong điều kiện nhiệt độ cao, ma sỏt lớn thỡ sự mũn dao là điều thường xẩy ra .Thụng thường vật liệu càng cứng thỡ tớnh chống mũn càng cao. Tuy nhiờn khi ở nhiệt độ cao khi cắt (700- 8000C) thỡ hiện tượng mũn cơ học khụng cũn là chủ yếu nữa, mà ở đõy sự mài mũn chủ yếu là do chảy dớnh (bỏm dớnh giữa vật liệu gia cụng và vật liệu làm dụng cụ cắt) là cơ bản.
Ngoài ra do việc giảm độ cứng ở phần cắt do nhiệt độ cao khiến cho lỳc này hiện tượng mũn xẩy ra càng khốc liệt. Vỡ vậy vật liệu làm phần cắt gọt dụng cụ phải cú tớnh chịu mài mũn cao.
2.5.5: Tớnh cụng nghệ:
Vật liệu làm dụng cụ cắt phải dễ chế tạo: dễ rốn, cỏn, dễ tạo hỡnh bằng cắt gọt,