Trong quá trình làm việc dao
khoan có 5 lưỡi tham gia cắt, lực cắt
được phân bố trên các lưỡi cắt của mũi khoan như hình 1.19.
-Lực Pz: Là lực tiếp tuyến với
đường tròn tại điểm lưỡi cắt có lực tác dụng. Lực này tạo ra mô men xoắn Mx.
-Lực Px: Là lực song song với trục mũi khoan. Lực này tác động lên hai lưỡi cắt như nhau. Lực Px tác dụng lên lưỡi cắt ngang tạo ra lực hướng trục P và
được gọi là lực chạy dao.
-Lực hướng kính Py: Lực Py tác dụng theo phương hướng kính và triệt tiêu lẫn nhau.
Thành phần lực Py có thể thay đổi khi góc 2φ bị mòn mài lại không chính xác, dẫn đến sự chênh lệch chiều dài của hai lưỡi cắt chính và làm cho lực Py khác nhau. Khi đó dẫn tới phá vỡ lỗ khoan, làm tăng đường kính lỗ, tăng độ nhám bề mặt gia công. Lúc này cạnh viền của dao khoan không còn tác dụng định tâm lỗ.
Ngoài ra góc cắt phụ trong quá trình tạo phoi sinh ra lực ma sát giữa cạnh viền và thành lỗ khoan.
Lực Pz tạo ra mô men xoắn Mx. Mô men xoắn được tạo ra do các lực phân tử
tác dụng lên hai lưỡi cắt chính, lưỡi cắt ngang và lực ma sát Pt tác dụng lên các lưỡi dẫn hướng và được xác định bởi các lực tác dụng ở hai lưỡi cắt chính.
Khi tách một đơn vị diện tích dọc lưỡi cắt chính dr.S/2, phần tử lớp cắt này chịu tác dụng của một lực:
P.dr.S/2 Trong đó: P là lực cắt đơn vị.
Thực nghiệm đã đưa ra quan hệ giữa lực cắt và diện tích lớp cắt dưới dạng [3]:
Vậy mô men phân tử:
Tích phân lực phân tử, ta được:
Hoặc
Ngoài các công thức trên, thực nghiệm đã cho công thức tính Mx và Px như sau [3]:
Trong đó: CM, Cp – các hệ sốđặc trưng cho điều kiện khoan và vật liệu gia công; KM, Kp – các hệ số tính đến điều kiện gia công khác nhau.
Thực nghiệm đưa ra các hệ số trên như sau [3]: Bảng 1.1: Các hệ số của lực cắt và mô men cắt Vật liệu gia công Hệ số CM Cp yM yp ZM Zp Thép kết cấu: σB = 75 Kg/mm2 34 85 1,9 1 0,8 0,7 Thép 45Г173ю: σB = 70 Kg/mm2 55 163 2,0 1 0,76 0,62 Thép chịu lửa ЭИ87: σB = 115 Kg/mm2 75 270 2,1 1,15 0,76 0,77 Gang xám HB 190 23 60 1,9 1 0,8 0,8 Gang dẻo HB 150 20 52 1,9 1 0,8 0,8 Đồng thau 12 31 1,9 1 0,8 0,8
Mặt khác, từ thực nghiệm cho thấy lực hướng trục chủ yếu do lưỡi cắt ngang sinh ra. Lực cắt ngang bằng khoảng 57% lực hướng trục. Còn mô men khoan chủ
yếu do lưỡi cắt chính sinh ra. Mô men lưỡi cắt chính bằng 80% mô men khoan.
Tỷ lệ phần trăm của lực và mô men ở mỗi lưỡi cắt được cho ở bảng 1.2 dưới
đây [7]:
Bảng 1.2: Tỷ lệ phần trăm của lực và mô men cắt ở các lưỡi cắt
Lưỡi cắt Lực
và mô men
Lưỡi cắt chính Lưỡi nằm ngang Cạnh viền
P 40% 57% 3% M 80% 10% 10%