- Lực cắt Pz khi phay có thể được xác định bằng công thức thực nghiệm:
3.3.6. Ảnh hưởng của các thơng số hình học của dao đến lực cắt
3.3.6.1 Ảnh hưởng của góc trước và góc sau đến lực cắt
Khi góc trước γ tăng, điều kiện cắt nhẹ nhàng, thoát phoi dễ, biến dạng của vật liệu gia công giảm và hệ số co rút phoi cũng giảm, do đó lực cắt PZ giảm.
Khi góc sau α giảm, tiếp xúc của mặt sau dao với bề mặt gia công tăng, làm cho lực ma sát và lực cắt tăng. Điều này được thấy rõ hơn trên sơ đồ của hình 3.9.
Hình 3.9. Chiều dài đoạn tiếp xúc của dao và chi tiết theo mặt sau.
Sau khi bước cắt đi qua, kim loại bị đẩy lên một đoạn h do biến dạng đàn hồi, tạo ra diện tích tiếp xúc phụ giữa dao và chi tiết gia công trên chiều dài l càng nhỏ. Góc α càng lớn chiều dài l càng nhỏ, do đó lực cắt PZ cũng càng nhỏ. Tuy nhiên, ảnh hưởng của α tới lực cắt PZ khơng lớn lắm. Khi góc α tăng từ 20 đến 100 thì lực cắt PZ chỉ giảm 6%, cịn lực PY giảm 17%. Nếu tiếp tục tăng góc α cao hơn nữa thì lực cắt hầu như khơng thay đổi.
3.3.6.2 Ảnh hưởng của góc cắt δ đến lực cắt
Khi góc cắt δ tăng (nghĩa là góc trước γ giảm), áp lực của phoi lên mặt dao tăng, bởi vì góc trượt giảm và biến dạng của phoi tăng, đồng thời lực ma sát ở mặt trước của dao cũng tăng.
Nhiều nghiên cứu thực nghiệm đã đi đến kết luận như sau: trong phạm vi của góc δ = 600
÷ 900 thì lực cắt PZ tỷ lệ thuận với góc cắt δ. Như vậy, nếu lấy lực PZ khi góc δ = 750 là hệ số 1 (hệ số cắt gọt được xác định khi δ = 750) thì với giá trị góc δ bất kỳ lực cắt PZ được xác định theo công thức:
7575 75 , 0 ct Pz (3.31)
Khi gia công thép bằng dao hợp kim cứng, ảnh hưởng của góc cắt δ đến các thành phần lực cắt có thể xác định theo công thức sau đây:
PZ = C1. δ 0,8÷0,9
(3.32)
PY = C2. δ 3,2÷4,5 (3.33)
PX = C3. δ 2,8÷3,6 (3.34)
Như vậy, khi góc cắt δ thì các thành phần lực cắt PY và PX tăng mạnh hơn lực PZ.
3.3.6.3 Ảnh hưởng của góc nghiêng chính φ đến lực cắt
Áp lực lên dao tăng khi góc nghiêng φ giảm và ngược lại. Điều này được giải thích như sau: với tiết diện cắt cố định, khi giảm góc nghiêng chính φ, chiều dày cắt a giảm và lực cắt đơn vị tăng. Lực cắt này tăng rõ nét chỉ khi góc φ < 300. Một số nghiên cứu thực nghiệm cho thấy: khi góc φ > 550
áp lực khơng giảm mà cịn tăng theo chiều tăng của góc φ, bởi vì khi cắt với góc φ lớn như vậy có sự thay đổi điều kiện hình thành phoi ở đỉnh dao.
3.3.6.4 Ảnh hưởng của góc nghiêng của lưỡi cắt λ đến lực cắt
Hình 3.10 là các đường cong mô tả quan hệ phụ thuộc giữa các thành phần lực cắt PZ, PY, PX và góc nghiêng λ.
Hình 3.11. Ảnh hưởng của góc nghiêng λ đến các lực cắt PZ, PY, PX
Ta thấy, lực PZ chỉ tăng khi góc λ > 100. Giáo sư Zorep đã kết luận rằng góc λ trong phạm vi rộng (từ -400
đến + 400) trực tiếp không ảnh hưởng đến lực PZ, nhưng với góc dương λ lớn và góc φ = 900 phoi sẽ bị kẹt (bị chêm) giữa dao và vật gia cơng, do đó lực tác dụng lên dao tăng.
Lực PY tăng, còn lực PX giảm khi góc λ tăng.
3.3.6.5 Ảnh hưởng của dung dịch trơn nguội đến lực cắt
Nhiều nghiên cứu cho thấy sử dụng dung dịch trơn nguội cho phép giảm lực cắt xuống 30% và thậm chí xuống 45% khi cắt ren bằng taro.
Mức độ thay đổi lực cắt không chỉ phụ thuộc vào dung dịch trơn nguội mà còn phụ thuộc vào vật liệu gia cơng, chiều dày cắt, các góc của dao và tốc độ cắt.
Khi sử dụng dung dịch trơn nguội thì lực cắt phải giảm càng rõ nét nếu vật liệu gia cơng càng có độ dẻo cao. Điều này được giải thích như sau: trong trường hợp này, lực ma sát giữa phoi và dao tăng, do đó hiệu quả sử dụng dung dịch trơn nguội càng phải cao (mới giảm được ma sát lớn khi gia cơng vật liệu có độ dẻo).
Tuy nhiên, một số nhà nghiên cứu lại khuyên không nên sử dụng dung dịch trơn nguội khi gia cơng với tốc độ cắt lớn. Ví dụ, khi gia cơng thép 10 với tốc độ cắt cao và dùng dung dịch trơn nguội emynxi, lực cắt PZ lớn hơn chút ít so với trường hợp gia cơng khơng có dung dịch trơn nguội.
Mặc dù có những lời khuyên như trên, nhưng thực tế sử dụng dung dịch trơn nguội trong mọi trường hợp (kể cả gia công cao tốc) vẫn có ưu điểm bởi vì khi có dung dịch trơn nguội, dụng cụ cắt làm việc êm hơn, tuổi độ bền của chúng cũng cao hơn, ngồi ra, độ chính xác và độ bóng bề mặt cũng được cải thiện đáng kể.
3.3.6.6 Ảnh hưởng của hình dạng và vật liệu dao đến lực cắt
Tùy thuộc vào quy trình cơng nghệ mà trong thực tế người ta sử dụng nhiều dao có hình dạng khác nhau, đặc biệt là hình dạng mặt trước. Ví dụ, dao có lưỡi cong làm tăng lực cắt nhưng nó lại cho phép gia cơng đạt độ bóng bề mặt tốt hơn. Dao có phần lõm ở mặt trước thì làm việc nhẹ hơn (lực cắt giảm) bởi vì trong trường hợp này góc cắt thực tế nhỏ hơn.
Khi gia công kim loại bằng các loại dao từ vật liệu khác nhau, lực cắt biến đổi nhiều hay ít là tùy thuộc vào sự biến đổi của lực ma sát giữa vật liệu gia công và dụng cụ. Theo số liệu nghiên cứu của giáo sư Vunph , khi gia công thép 40H với cùng một điều kiện như nhau thì lực cắt thấp nhất ở dao bằng vật liệu T48, cao hơn chút ở dao bằng hợp kim T5K10 và lớn nhất ở dao thép gió P18 (hình 3.11).
Hình 3.11. Ảnh hưởng của vật liệu dao đến lực cắt