III. Vật liệu và thơng số hình học phần cắt: 1 Chọn vật liệu phần cắt:
2 -Các thơng số hình học phần cắt:
Các thơng số hình học phần cắt của dao, cĩ ảnh hưởng rất lớn đến quá
trình cắt kim loại như : nhiệt cắt, lực cắt, độ mài mịn, chất lượng bề mặt và
năng suất gia cơng,...
Xác định các thơng số hình học phần cắt của dao bao gồm : việc xác định vị trí, hình dáng các mặt trước, mặt sau của dao đối với mặt đáy, trị số các gĩc độ của dao và hình dáng lưỡi cắt,v.v...
1-/ Thiết kế hình dáng mặt trước của dao:
Mặt trước dao tiện đơn thường cĩ hai dạng : mặt trước phẳng và mặt trước cong:
Mặt trước phẳng, dùng để gia cơng vật liệu cứng và dịn; mặt trước cong, dùng để gia cơng vật liệu dẻo, mềm, hay cứng vừa.
Trên mặt trước cịn cĩ cạnh viền f, để làm tăng sức bền của lưỡi cắt.
Thường f = ( 0,2 1) mm , tùy theo lượng chạy dao S , nếu S 0,25 mm thì khơng làm f.
+ Dao thép giĩ : đặc trưng sức bền uốn cao, dễ mài sắc, chịu được nhiệt độ khơng cao.
- Mặt trước phẳng, = 00 : ứng dụng cho các dao tiện định hình, cĩ hình dáng phức tạp.
- Mặt trước phẳng, > 0o , khơng cĩ cạnh viền : dùng để gia cơng thép cán, thép đúc, thép dụng cụ, gang, v.v... cĩ b 8 N/mm2 , HB 220 (
= 100 160 ).
- Mặt trước phẳng, cĩ cạnh viền : dùng để gia cơng vật liệu tương đối
cứng : thép cĩ b 800 N/mm2 , HB > 220, vật liệu dịn như gang, đồng
thanh,...
f = (0,2 0,3) mm : gia cơng tinh. f = (0,8 1) mm : gia cơng thơ.
- Mặt trước cong, khơng cĩ cạnh viền : dùng để gia cơng vật liệu dẽo, cĩ bước tiến nhỏ, chiều dày cắt a < 0.2 mm.
- Mặt trước cong, cĩ cạnh viền, f = 0 50 , = 30 250 , R = 3 18 (mm). Dùng để gia cơng các loại thép dẽo cĩ b 800 N/mm2, kim loại màu, dẽo, hợp kim nhẹ.
+ Dao hợp kim cứng: cĩ đặc trưng : chịu được nhiệt độ cao, dịn, chịu va đập kém, khĩ tạo được lưỡi sắc.
- Mặt trước phẳng, với gĩc trước dương, = 100 280 : gia cơng nhơm, hợp kim đồng, ê bơ xít, gang xám, đồng thanh, thép cĩ b 800 N/mm2 .
- Mặt trưĩc phẳng, với gĩc trước âm, = - 50 : gia cơng thép cán,
thép đúc, cĩ b 800 N/mm2, gia cơng cĩ va đập, trong điều kiện hệ
- Mặt trước phẳng, cĩ cạnh viền, f = (0,2 4) mm, f = 0 , = 60
100 : gia cơng gang dẽo, thép đúc cĩ b 800 N/mm2 , cũng cĩ thể b
800 N/mm2 trong trường hợp hệ thống cơng nghệ khá cứng vững.
- Mặt trước cong, vát cạnh, = - 50 -100 ; vết cong lõm cĩ R = (2
6) mm, b = (2 2,5) mm, h = (0,1 0,5) mm để cuốn phoi và bẻ phoi. Dùng để gia cơng vật liệu cĩ b (700 1000 ) N/mm2 .
Các dạng mặt trước của dao tiện
2-/ Các thơng số hình học hợp lý của phần cắt:
Cắt kim loại là một quá trình phức tạp, vì cĩ nhiều yếu tố ảnh hưởng đến
quá trình cắt : tính chất vật liệu gia cơng, vật liệu làm dao, chế độ cắt và điều
kiện gia cơng,...Tất cả các yếu tố này đồng thời ảnh hưởng đến quá trình cắt. Do đĩ chọn thơng số hình học phần cắt hợp lý là việc làm phức tạp.
Qua thực nghiệm, người ta tổng kết được những ảnh hưởng của các
thơng số hình học phần cắt của dao đến các yếu tố của quá trình cắt như sau
:
Yếu tố quá trình cắt 1 r
- Ma sát giữa các bề mặt của dao và phơi x
- Biến dạng của bề mặt gia cơng x x x x x x
- Biến dạng của phoi x x x x x
- Tuổi bền của dao x x x x x x
- Độ bền của lưỡi cắt x x x x x x - Trị số lực cắt thành phần x x x x x x - Phương các phản lực x x x - Độ nhẵn bề mặt gia cơng x x x x x x - Đặc tính mịn của dao x x f f B R f f Mặt phẳng có vát Mặt cong có vát Mặt phẳng không vát Tiện thép
Tiện thép (rãnh để uốn phoi)
- Mức độ và trị số mịn của dao x x x x x x
- Dạng phoi x x x
- Chiều dày cắt x x
- Chiều rộng cắt x x x
- Phương thốt phoi x x
a/-Gĩc trước :
Ảnh hưởng của được giới thiệu trong bảng trên. Tác dụng chủ yếu của
là tạo điều kiện thốt phoi (làm giảm biến dạng của phoi), ảnh hưởng đến trị
số và phương của lực cắt, chất lượng bề mặt gia cơng, tuổi bền của dao.
- Vật liệu càng dẽo thì chọn càng lớn : lực cắt nhỏ, thốt phoi dễ...
- Vật liệu càng dịn cĩ khuynh hướng giảm để tăng gĩc cắt, tăng độ
bền của dao.
- Dao thép giĩ cĩ thể chọn lớn hơn so với dao hợp kim cứng hay vật
liệu chịu bền uốn kém.
- Gia cơng thơ nên chọn lớn ( nhỏ ), gia cơng tinh nên chọn nhỏ để tăng gĩc sau trong điều kiện = const.
- Dao hợp kim cứng: gia cơng thơ, cĩ thể âm, song hệ thống cơng
nghệ phải đủ cứng vững.
+ Đối với dao tiện thép giĩ : gĩc trước trên cạnh viền thưịng nhỏ: f = 50
80
Mặt trước phẳng : chọn = 80 150 . Mặt trước cong : chọn = 250 300
+ Đối với dao hợp kim cứng: gĩc trước trên cạnh viền thường chọn:f = - 3o -100
Gia cơng vật liệu dịn : gang, đồng thanh...chọn = 80 150 Gia cơng vật liệu cứng > 100 Kg/cm2 chọn = -50 -250
Chọn gĩc trước của dao tiện cĩ thể tra bảng trong các sổ tay kỹ thuật.
b/- Gĩc sau :
Gĩc sau cĩ ảnh hưởng lớn đến một số yếu tố của quá trình cắt như trong bảng trên đã nêu. Đặc biệt là ảnh hưởng đến tuổi bền của dao và độ nhẵn bề mặt gia cơng.
Gĩc sau 1 phụ thuộc vào bước tiến S và trị số . Để tránh ma sát mặt sau
thì phải nhỏ hơn : tg = S
D
Trong đĩ : S _ bước tiến (mm/vịng)
. Khi S tăng thì lực cắt tăng, tăng, nên tăng : để giảm lực cắt thì
phải tăng cho phù hợp với . Điều này dẫn đến bị giảm và độ bền của mũi
dao giảm. Người ta cĩ khuynh hướng chọn min.
. Khi S giảm thì lực cắt giảm, giảm và giảm nên tăng : lúc này
lực cắt nhỏ, để giảm bán kính mũi dao và giảm ma sát, người ta cĩ khuynh hướng chọn max .
. Gia cơng vật liệu giịn, cắt phoi mỏng, dao chủ yếu bị mịn ở mặt
sau: chọn tăng.
. Tiện tinh nên chọn tăng để giảm ma sát.
. Gĩc sau phụ 1 : thơng thường chọn 1= . Riêng dao tiện rãnh 1 = 10 20
Một số giá trị gĩc sau của các loại dao thơng dụng :
Khi : S o.25 mm S > 0.25 mm
- Dao tiện thơng và tiện mặt đầu : = 120 = 60
80
- Dao cắt đứt, tiện rãnh : = 120 150 = 80
100
- Dao tiện lỗ : = 120 150 = 80
100
Chọn cĩ thể tham khảo trong các sổ tay kỹ thuật.
c/- Gĩc nghiêng chính :
Gĩc nghiêng chính ảnh hưởng đến độ nhẵn bề mặt gia cơng; ảnh hưởng đến chiều rộng, chiều dày lớp cắt; đến phương và trị số lực cắtPY, PX; đến độ bền của dao...
Nguyên tắc chọn:
+ Nếu độ cứng vững của hệ thống cơng nghệ cao thì chọn giảm, để tăng độ bền của dao.
+ Nếu độ cứng vững của hệ thống cơng nghệ giảm thì chọn tăng để
giảm lực cắt. Tuy nhiên cũng cĩ giới hạn của nĩ tùy theo điều kiện cụ thể :
- Điều kiện hệ thống cơng nghệ cứng vững, với l
D < 6 thì = 100 300
-
Điều kiện cứng vững trung bình, với l
D= 6 12 thì = 300 450 - Điều kiện cứng vững kém : . l D = 12 15 thì = 600 750
.
l
D > 15 thì = 800 900
- Tiện mặt đầu : = 300 700 đơi khi lên đến 900 -
Tiện lỗ bậc, khơng suốt 900 d /- Gĩc nghiêng phụ 1:
Gĩc nghiêng phụ ảnh hưởng đến độ nhẵn bề mặt gia cơng, độ bền của
dao và lực cắt. Khi 1 giảm thì độ nhẵn tăng nhưng rung động tăng.
+ Khi hệ thống cơng nghệ cứng vững lấy : 1 = 100 150 . + Khi hệ thống cơng nghệ kém cứng vững lấy 1 = 200 300 . e /- Gĩc nâng lưỡi cắt chính :
Gĩc nâng ảnh hưỏng đến hình dạng của phoi, phương thốt phoi, sức
bền của lưỡi cắt.
+ = 0 phoi thốt ra theo hướng vuơng gĩc luỡi cắt chính.
+ > 0 phoi cĩ khuynh hướng thốt ra đi vào hướng bề mặt gia cơng : gia
cơng thơ.
+ < 0 phoi thốt ra cĩ khuynh hướng đi ra xa bề mặt gia cơng : gia cơng
tinh.
+ Điều kiện bẻ phoi tốt mà khơng cần cơ cấu bẻ phoi : dao co = -50 - 100,
= 600 700 thì = 100 150 .
+ Dao thép gio : tiện tinh, bán tinh = 00
Gia cơng thơ lượng dư khơng đều = 00 50 . Bào và tiiện các bề mặt khơng liên tục = 100 200 .
+ Dao hợp kim cứng : gia cơng với lượng dư đều, khơng va đập : = 00 50
Gia cơng với lượng dư khơng đều, cắt khơng liên tục : = 120 150
Khi gia cơng thép dã tơi : = 250 350.
Khi nhỏ ( 60 ) thì ảnh hưởng của gĩc này đến quá trình cắt
khơng lớn, thường = 00 hoặc = 40 50.
Khi tăng lên thì chất lượng bề mặt gia cơng giảm, nếu > 60 thì
PZvà PY tăng và PX giảm
g /- Hình dạng lưỡi cắt chính và bán kính của mũi dao r :
Hình dạng lưỡi cắt chính của dao tiện đơn cĩ thể thẳng, cong, gẫy
khúc,.... Nĩ ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt gia cơng, lực cắt, độ bền của
+ Lưỡi cắt cong : Nếu bán kính lưỡi dao r tăng thì Ra giảm tức là độ
nhẵn bề mặt tăng, tuổi bền của dao tăng, đồng thời PY và PZ cũng tăng (PX
giảm ) làm rung động tăng. Do dĩ, dao cĩ r lớn chỉ dùng khi gia cơng tinh và hệ thống cơng nghệ cứng vững.
+Thường chọn : Dao tiện r = 0,5 3 mm
Dao bào r lớn hơn ( 2 2,5 ) lần so với dao tiện. + Lưỡi cắt cong khĩ chế tạo. Để khắc phục, dễ chế tạo dao người ta mài lưỡi cắt gẫy khúc tạo thêm gĩc nghiêng chính phụ 0 nhằm tăng độ bền
của dao : 0 200
Dao cải tiến