33- bỏ tải trọng chính P
2.6. ứng dụng tính gia công xác định chế độ cắt.
Trên cơ sở các kết quả nghiên cứu về tính gia công của vật liệu chế tạo máy việc ứng dụng xác định chế độ cắt nghĩa là tìm các trị số của chiều sâu (t). Lợng chạy dao (s), tốc độ cắt (v) trong điều kiện gia công cụ thể để dáp ứng yêu cầu của quá trình gia công là rất cần thiết, các kết quả có thể đạt ở các mức khác nhau nh : chế độ cắt hợp lý hay chế độ cắt tối u.
Việc dựa trên các kết quả nghiên cứu về tính gia công của các vật liệu cho ta xác định chế độ cắt tối u cho từng loại vật liệu cụ thể đã và đang đợc nghiên cứu một cách hệ thống để xác định đợc các thông số của chế độ cắt. D- ới đây là ví dụ về chế độ cắt khi tiện của một số loại thép thuộc nhóm I và nhóm II
Chế độ cắt khi tiện các chi tiết bằng thép chịu nhiệt nhóm I
có бB = 60 ữ 65 kG/mm2.
Gia công tinh với lợng chạy dao nhỏ bằng dao tiện gắn hợp kim cứng BK 60M và BK 3M. S,
mm/vg m/phV, kGPz, kWNc, m/phV, kGPz, kWNc, m/phV, kGPz, kWNc, m/phV, kGPz, kWNc,
0,02 238 3,4 0,13 227 1,6 0,17 213 7,0 0,21 196 12,3 0,390,03 220 4,2 0,15 210 5,8 0,20 197 8,9 0,29 181 15,6 0,16 0,03 220 4,2 0,15 210 5,8 0,20 197 8,9 0,29 181 15,6 0,16 0,04 207 5,0 0,17 198 6,9 0,22 186 10,5 0,32 171 18,4 0,51 0,05 198 5,6 0,18 198 7,8 0,21 178 11,9 0,35 161 20,9 0,56 0,06 191 6,3 0,2 182 8,7 0,25 171 13,2 0,37 158 23,0 0,60
Chú thích: Nc – trong tất cả các bảng là công suất động cơ điện
Gia công tinh và bán tinh bằng dao tiện gắn hợp kim cứng T15K6 S,
mm/vg m/phV, kGPz, kWNc, m/phV, kGPz, kWNc, m/phV, kGPz, kWNc, m/phV, kGPz, kWNc,
Khi t = 0,5 mm Khi t =1,0 mm Khi t = 3,0 mm Khi t = 5,0 mm
0,08 271 12 0,56 241 24 0,97 207 71 2,1 192 117 3,60,10 262 15 0,63 236 29 1,12 200 81 2,8 185 139 4,2 0,10 262 15 0,63 236 29 1,12 200 81 2,8 185 139 4,2 0,15 246 20 0,80 222 40 1,15 188 116 3,5 175 190 5,4 0,20 236 25 0,97 213 50 1,7 180 144 4,25 167 236 6,4
Gia công thô bằng dao tiện gắn hợp kim cứng T5K10 S,
mm/vg m/phV, kGPz, kWNc, m/phV, kGPz, kWNc, m/phV, kGPz, kWNc, m/phV, kGPz, kWNc,
Khi t = 12 mm Khi t = 16 mm Khi t = 24 mm Khi t = 30 mm
0,6 54 1470 13,0 52 1610 16,5 49 2880 23,1 47 3585 27,50,8 47 1860 14,3 48 2160 18,0 43 3615 25,6 11 4535 30,5 0,8 47 1860 14,3 48 2160 18,0 43 3615 25,6 11 4535 30,5 1,0 43 2230 5,6 41 2950 20,0 39 4730 28,0 37 5450 33,0
Chế độ cắt khi tiện các chi tiết bằng thép chống gỉ nhóm II
có бB = 130 ữ 150 kG/mm2.
Gia công tinh với lợng chạy dao nhỏ bằng dao tiện gắn hợp kim cứng BK3M và BK6M S,
mm/vg m/phV, kGPz, kWNc, m/phV, kGPz, kWNc, m/phV, kGPz, kWNc, m/phV, kGPz, kWNc,
Khi t = 0,2 mm Khi t = 0,3 mm Khi t = 0,5 mm Khi t = 1,0 mm
0,02 104 3,5 0,06 100 5,2 0,09 93 8,7 0,12 82 17,0 0,500,04 92 6,0 0,10 88 9,0 0,13 82 11,9 0,20 71 29,3 0,34 0,04 92 6,0 0,10 88 9,0 0,13 82 11,9 0,20 71 29,3 0,34 0,06 85 8,3 0,12 80 12,3 0,17 75 20,7 0,25 66 40,0 0,13
Gia công tinh và bán tinh bằng dao tiện gắn hợp kim cứng T15K6 S,
mm/vg m/phV, kGPz, kWNc, m/phV, kGPz, kWNc, m/phV, kGPz, kWNc, m/phV, kGPz, kWNc,
Khi t = 0,5 mm Khi t = 1,0 mm Khi t = 2,0 mm Khi t = 3,0 mm
0,08 135 23 0,51 121 45 0,89 109 89 1,58 103 132 2,220,10 130 28 0,58 118 51 1,01 106 106 1,83 100 157 2,57 0,10 130 28 0,58 118 51 1,01 106 106 1,83 100 157 2,57 0,15 125 38 0,76 111 71 1,33 99 145 2,34 94 215 3,50 0,30 98 65 1,05 89 128 1,88 80 252 3,30 75 372 4,56
Chế độ cắt hợp lý là chế độ cắt trên cơ sở đảm bảo yêu cầu kỹ thuật của nguyên công thực hiện, phát huy đợc khả năng của máy, của trang bị công nghệ và dụng cụ cắt, đảm bảo năng suất lao động cao và giá thành sản phẩm hạ, trong điều kiện cụ thể của xí nghiệp cơ khí.
Nghiên cứu tính gia công của vật liệu có ý nghĩa rất lớn trong sản xuất và trong sự phát triển khoa học về cắt vật liệu, vì vậy mà các nhà bác học về khoa học cắt vật liệu trên thế giới rất quan tâm đến lĩnh vực nghiên cứu tính gia công của vật liệu chế tạo máy. Dới đây là một số mốc về nghiên cứu tính gia công của các nớc trên thế giới và ở Việt Nam.
Trên thế giới:
- Từ những năm 1912 - 1914 đã có các kết quả nghiên cứu về việc sử dụng nhiệt độ cắt để đánh giá tính gia công của vật liệu.
- Vào những năm 1930 vấn đề nghiên cứu tính gia công của vật liệu đợc đặc biệt quan tâm, ở giai đoạn này các nghiên cứu tập trung phát hiện ảnh hởng cấu trúc vật liệu, các tính chất cơ lý của vật liệu đến tính gia công.
- Vào những năm 1940 có nhiều nghiên cứu tính gia công của các vật liệu có tính chất đặc biệt nh thép không gỉ, thép bền nhiệt cao.
- Năm 1977 đã có kết quả nghiên cứu tính gia công của thép các bon và hợp kim khi tiến hành thí nghiệm tiện bằng mũi dao thép gió đơn (Thí nghiệm theo tiêu chuẩn ISO 3685-1977)...
Việt Nam:
- Năm 2002 có những nghiên cứu về dụng cụ thép gió phủ dùng cắt thép các bon trung bình hay nghiên cứu ảnh hởng của các thông số công nghệ khi sửa đá tới topografie của đá mài.
- Năm 2003 là nghiên cứu tối u các thông số công nghệ của quá trình mài điện hoá bằng đá mài kim cơng khi gia công hợp kim cứng...
Tính gia công của vật liệu là một khái niệm phức tạp, đã có rất nhiều quan điểm, rất nhiều phơng pháp trình bầy theo các góc độ khác nhau dựa trên các quan điểm khác nhau. Nhng tuỳ từng quá trình nghiên cứu cụ thể mà ta lựa chọn quan điểm phù hợp để xây dựng phơng pháp nghiên cứu tính gia công cho các loại vật liệu chế tạo máy một cách hợp lý.
Chơng 3:
tính gia công của vật liệu chế tạo máy
Tớnh gia cụng của bất cứ hợp kim nào chủ yếu ảnh hưởng bởi kim loại nền của chỳng; cỏc hợp kim nhụm thường cú tớnh gia cụng cao, cỏc hợp kim ferrous cú tớnh gia cụng trung bỡnh và cỏc hợp kim chịu nhiệt thường cú tớnh gia cụng kộm. Cấu trỳc tế vi của cỏc kim loại cũng đúng một vai trũ quan trong trong tớnh gia cụng. Một vào tham số về cấu trỳc tế vi quan trong trong đú cú cỡ hạt, số lượng và kớch thước tạp chất, loại cấu truc kim loại cú trong nú. Núi chung, cỏc cấu trỳc cứng và hạt nhỏ làm giảm tuổi bền dao, tớnh gia cụng cao hơn khi vật liệu cú cấu trỳc mềm hơn và cỡ hạt nhỏ thụ hơn. Cỏc tạp chất cứng nhỏ trong nền vật liệu đẩy mạnh quỏ trỡnh mài mũn dao. Cỏc tạp chất mềm thường cú lợi cho tuổi bền dao. Cỏc vật liệu biến cứng nhanh thường cú tớnh gia cụng thấp hơn cỏc loại vật liệu khụng cú tớnh chất này.
Gang
Gang thường được gia cụng ở dạng đỳc và dựng rộng rói trong ngành chế tạo trong động cơ đốt trong và kết cấu mỏy cụng cụ. Cú 3 loại gang đỳc cơ bản được sử dụng rộng rói: Gang xỏm, gang rốn, gang cầu hoặc gang dẻo.
Gang xỏm đỳc thường bao thường cú chủ yếu là peclit (thường chiếm 85%) và ferrit, mặc dự loại gang ferrit cũng cú và phần lớn cỏc mỏc gang cú chứa một ớt steadite hay austenit. Nú chứa 3-5% graphit ở dạng bụng hoặc tấm.
Graphit ở dạng bụng làm giảm tớnh dẻo, làm phoi dễ gẫy và hoạt động như một loại chất bụi trơn tự nhiờn. Do đú, cựng với độ cứng thấp gang xỏm tạo ra lực cắt tương đối nhỏ và phoi vụn. Độ dẻo thấp cũng làm giảm chiều dài tiếp xỳc phoi-dao thấp và nhiệt cắt lớn nhất thấp. Vỡ những lý do này,
người ta thường xếp chỳng vào nhúm vật liệu dễ gia cụng. Vật liệu này được dựng rộng rói làm thõn mỏy, nắp mỏy và cỏc chi tiết khỏc trong ụ tụ vỡ chỳng cú tớnh gia cụng tốt, chi phớ thấp và khả năng dập tắt nội rung cao.
Gang xỏm đỳc thường dựng trong sản xuất lớn. Với một thành phần húa học khụng đổi, tuổi bền dao cú quan hệ chặt chẽ với độ cứng vật đỳc, vốn phụ thuộc vào tốc độ làm nguội và trạng thỏi luyện kim. Độ cứng đỳc tưang khi tốc độ nguội tăng. Núi chung cỏc quỏ trỡnh gia cụng trong cỏc ứng dụng trờn được thiết kế để cung cấp tuổi bền dao chấp nhận được cho một khoảng cỏc giỏ trị độ cứng của vật đỳc. Nếu thời gian chuyển biến giảm, dẫn đến tốc độ nguội tăng, giỏ trị độ cứng vật đỳc vượt quỏ giới hạn. Trường hợp này chế độ đỳc phải thay đổi để làm giảm độ cứng hoặc phải thiết kế lại phương phỏp gia cụng (vớ dụ giảm tốc độ cắt hoặc bước tiến) để cho tuổi bền dao chấp nhận được khi độ cứng của gang tăng lờn. Việc kiểm tra độ cứng vật đỳc để đảm bảo độ cứng của chỳng nằm trong phạm vi chấp nhận được cú thể giỳp làm giảm vấn đề tuổi bền dao gõy ra bởi độ cứng bất thường. Độ cứng và dạng graphit cũng phụ thuộc vào trạng thỏi luyện kim. Ủ vật đỳc trước khi gia cụng làm tăng đỏng kể tuổi bền dao và tớnh gia cụng.
Cú một trong hay vấn đề về tớnh gia cụng hay cú ở gang xỏm là: cỏc tạp chất cứng xuất hiện trong quỏ trỡnh húa rắn hoặc cỏt dớnh và đi vào vật đỳc. Cỏc hiện tượng này thường là do thiết kế kộm hoặc do điều khiển quỏ trỡnh đỳc khụng tốt. Cỏc tốt nhất để loại bỏ là thay đổi chất lượng đỳc. Cỏc tạp chất cứng bao gồm cỏc pha carbide sắt và mactenxit. Cả hai loại tạp chất thường do tốc độ nguội quỏ nhanh hay do làm lạnh khuụn, vấn đề này đặc biệt hay xảy ra tai cỏc gúc hoặc ở cỏc mặt cắt mỏng của vật đỳc và do sự chia tỏch trong khi húa rắn. Cỏc tạp chất cứng làm tăng tốc độ mũn dao do mài mũn và cú thể đúng gúp vào hiện tượng góy dao hoặc mẻ. Cỏch tốt nhất để loại bỏ
khuyết tật này là thiết kế lại quỏ trỡnh đỳc để tất cấcc thành của vật đỳc nguội với tốc độ đồng đều; Điều này cú thể thực hiện bằng thay đổi quỏ trỡnh chuyển biến, thiết kế lại cỏc tiết diện mỏng và (ớt thụng dụng hơn) là đưa cỏc nguyờn tố hợp kim vào gang. Cỏt dớnh hoặc bị ngậm trong vật đỳc là một vấn đề cố hữu trong đỳc khuụn cỏt. Cỏt dớnh cú thể loại bỏ bằng làm sạch vật đỳc, thường là bằng phun bi; khắc phục hiện tượng cỏt đi vào vật đỳc thực hiện bằng cỏch thay đổi chất liờn kết trong cỏt. Như đó đề cập ở trờn, cỏc vấn đề này được giải quyết tốt nhất trong khi đỳc. Một nguyờn nhõn ớt xảy ra hơn là co ngút và biến dạng vật đỳc; lượng vật đỳc được lấy đi khi cắt thụ cú thể vượt quỏ lượng dư cho phộp.
Cũng giống như cỏc phương phỏp khỏc, cú ngút hoặc biến dạng vật đỳc nờn giải quyết khi đỳc bằng cỏch thiết kế lại quỏ trỡnh đụng cứng và bằng kiểm tra cẩn thận vật đỳc.
Cỏc nguyờn tố hợp kim cú một ảnh hưởng đến tớnh gia cụng của gang xỏm, mặc dự ảnh hưởng của chỳng thường nhỏ hơn độ cứng của vật đỳc. Việc thờm đồng hay thiếc vào gang thường làm nhỏ cấu trỳc peclit và giảm sự hỡnh thành carbide, dẫn đến làm tăng tớnh gia cụng. Việc thờm Crom hoặc nikel vào vật đỳc làm tăng khả năng chịu mài mũn của gang (vớ dụ trong cỏc xylanh của thõn động cơ), tăng độ cứng vật đỳc và làm dao mũn nhanh. Thờm phốtpho vơi thành phần 0,15% làm hỡnh thành steadite, pha gõy ra mũn dao nhanh và giảm tớnh gia cụng.
Gang xỏm làm một vật liệu rất bẩn khi gia cụng. Gia cụng gang ở tốc độ cao trong sản xuất lớn cú thể gõy ra hiện tượng bồi đắp do bụi, chủ yếu là graphit, trong hệ thống gia cụng. Bụi graphit cú tỏc động xấu đến tuổi thọ của mỏy và trong vài thường hợp bụi cú thể chứa cỏc hạt hợp kim như crom, cỏc hạt này phản ứng với dung dịch trơn nguội tạo thành cỏc oxit cú tớnh mài mũn
làm tăng tốc độ mũn ổ trục chớnh và băng mỏy. Việc làm sạch thường xuyờn mỏy múc và dựng dung dịch trơn nguội (khi vật liệu dao cho phộp) để làm giảm sự phõn tỏn của bụi và biện phỏp cú hiệu quả trong giảm hư hỏng mỏy do nguyờn nhõn trờn.
Tớnh gia cụng của gang xỏm peclit thường được cải thiện khi cấu trỳc peclit mịn hơn, mặc dự cỏc nguyờn tố hợp kim được thờm vào để làm nhỏ peclit cú thể cú tỏc động ngược lại. Gang xỏm ferrit thường mềm hơn và dễ gia cụng hơn so với loại gang xỏm peclit, mặc dự chỳng cú thể gõy ra lẹo dao. Cỏc pha steadite và austenit làm tăng độ cứng dẫn đến dao nhanh mũn và làm giảm tớnh gia cụng.
Gang xỏm cú thể gia cụng bằng dao carbide phủ hoặc khụng phủ, gốm oxit nhụm và và nitride silic hay PCBN. Vật liệu này cú thể tiện tinh bằng cermets. Carbide phủ cú thể dựng làm dao tiện và phay với tốc độ tới 150 m/ph. Dung dịch trơn nguội được tưới tràn thường được dựng với dao carbide để làm giảm sự phõn tỏn bụi. Tuổi bền dao cú thể tới 1000 hoặc 2000 chi tiết khi dựng dao carbide. Nitride Silic thường dựng để làm dao tiện, phay và doa với tốc độ 800-1300 m/ph. Dao nitride silic được dựng gia cụng khụ để trỏnh dao bị mũn do sốc nhiệt. Lưỡi cắt được mài vỏt để trỏnh mẻ dao, đặc biệt trong trường hợp cắt khụng liờn tục. Tuổi bền dao khoảng 2000 – 10000 chi tiết với vật liệu dao nitride silic. Chiều sõu cắt nờn lớn chiều dày của lớp vỏ bị chỏy của vật đỳc, nếu khụng thể, nờn dựng dao gốm nền oxit nhụm để tăng khả năng chịu mũn. Dao PCBN được dựng chủ yếu trong phay và doa tinh ở tốc độ giống như nitride silic.
Dung dịch trơn nguội thường được dựng để ngăn cản sự phỏt tỏn của bụi và sự gión nở nhiệt của phoi, nhưng khụng dựng để nõng cao tuổi bền dao. Tuổi bền dao lớn hơn 10000 chi tiết (thường tới 50000 chi tiết) khi dựng dao PCBN. Gúc trước õm được dựng để tiện, doa và phay với tất cả cỏc oại vật
liệu dụng cụ. Gang xỏm cú thể khoan bằng thộp giú, thộp giú coban, hay carbide. Với mũi khoan thộp giú, tốc độ cắt thường được giữ nhỏ hơn 25 m/ph để đảm bảo tuổi bền chi tiết (>1000 chi tiết). Mũi khoan carbide cú cỡ hạt micron với dung dịch trơn nguội cấp qua lỗ giữa mũi khoan cú thể dựng để nõng cao tuổi bền mũi khoan (thường lớn hơn 30000 chi tiết với tốc độ 80 m/ph) và nõng cao chất lượng lỗ khoan. Mũi khoan nitride silic và PCBN và khoột đụi khi được dựng với tốc độ cắt cao hơn.
Gang rốn, đụi khi được gọi là thộp ARMA, dẻo hơn gang xỏm và thường cứng hơn. Loại gang này tẩo chiều dài tiếp xỳc dao-phoi lớn hơn và nhiệt độ cắt cao hơn. Theo truyền thống, vật liệu này thường được gia cụng bằng dao carbide phủ; loại vật liệu phủ oxit đen thường được ỏp dụng vỡ nú tăng khả năng chống ăn mũn. Cho đến nay dao nitride silic khụng dựng cho gang rốn vỡ nhiệt cắt lớn hơn nhiệt độ chảy của pha dớnh kết thủy tinh trong loại dụng cụ này. Tuy vậy, cỏc mỏc nitride silic phủ được phỏt triển gần đõy được cụng bố là phự hợp cho gia cụng gang rốn. Thụng tin về tớnh gia cụng