2.2.1.1 Ảnh hưởng của vận tốc cắt
Vận tốc cắt có ảnh hưởng lớn tới nhám bề mặt khi gia công, do vận tốc cắt thay đổi làm thay đổi quá trình tạo phoi, ảnh hưởng đến độ lớn và mức độ biến dạng của quá trình tạo phoi, từ đó ảnh hưởng tới nhiệt cắt, quá trình hình thành lẹo dao khi gia công.
Quá trình gia công bằng cắt là quá trình nén kim loại. Kim loại bị biến dạng trong miền tạo phoi AOE cũng trải qua ba giai đoạn: biến dạng đàn hồi, biến dạng dẻo và biến dạng phá hủy. Trong quá trình cắt, miền tạo phoi AOE di chuyển cùng với dao và khi tốc độ cắt lớn, miền tạo phoi co hẹp lại, chiều rộng miền tạo phoi chỉ còn khoảng vài phần trăm milimet. Trong trường hợp này, sự biến dạng của vật liệu gia công có thể xem như lân cận mặt OF. Để đơn giản có thể xem như quá trình biến dạng xảy ra ngay trên mặt phẳng đi qua lưỡi cắt và hợp với phương chạy dao góc F– góc trượt quy ước. Góc trượt đặc trưng cho hướng và trị số của biến dạng dẻo trong miền tạo phoi. F càng nhỏ biến dạng càng lớn [5].
Hình 2. 2 Miền tạo phoi khi gia công kim loại
Mức độ biến dạng của phoi chịu ảnh hưởng chủ yếu của vận tốc cắt, từ đó làm thay đổi nhám bề mặt gia công. Hình 2.3 mô tả ảnh hưởng của vận tốc cắt tới hệ số co rút phoi khi gia công thép cacbon.
Hình 2. 3 Ảnh hưởng của vận tốc cắt tới hệ số co rút phoi khi gia công thép cacbon.
- Khi Vc tăng từ V1-V2 thì hệ số co rút phoi K giảm.
Trong vùng vận tốc cắt này khi Vc tăng m tăng thì lực ma sát tăng, biến dạng của phoi tăng. Mặt khác khi đó lẹo dao xuất hiện và tăng dần làm tăng góc trước, giảm góc cắt làm quá trình cắt dễ dàng hơn, phoi thoát ra dễ dàng hơn biến dạng của phoi giảm và đạt giá trị cực tiểu tại B ứng với Vc =V2 (tại đây chiều cao lẹo dao lớn nhất). Hai ảnh hưởng này bù trừ lẫn nhau nhưng ảnh hưởng của lẹo dao lớn hơn. Do đó khi gia công trong vùng vận tốc này thì chất lượng bề mặt gia công kém và có thể cho giá trị nhám bề mặt lớn nhất.
- Khi Vc tăng từ V2 - V3 thì hệ số co rút phoi K tăng.
Trong vùng vận tốc cắt này, khi Vc tăng chiều cao lẹo dao giảm dần, dẫn đến góc trước giảm, góc cắt tăng, biến dạng của phoi tăng. Nguyên nhân
là do khi Vc tăng, hệ số ma sát giảm, lực ma sát giảm, biến dạng của phoi giảm. Kết hợp hai ảnh hưởng này, ảnh hưởng của lẹo dao lớn hơn nên khi Vc tăng, biến dạng của phoi tăng và đạt giá trị cực đại khi Vc = V3 (tại đây lẹo dao mất hẳn), làm nhám bề mặt giảm.
- Khi Vc > V3: lẹo dao không còn, mặt khác nhiệt độ ở vùng cắt rất cao làm cho lớp kim loại của phoi sát mặt trước bị chảy nhão, hệ số ma sát giữa phoi và mặt trước giảm, K giảm và nâng cao được độ nhẵn bóng bề mặt gia công.
2.2.1.2 Ảnh hưởng của lượng chạy dao
Qua thực nghiệm đối với phương pháp tiện người ta đã xác định được mối quan hệ đến các thông số độ nhám (chiều cao nhấp nhô tế vi) Rz, lượng tiến dao S, bán kính mũi dao r và chiều dày phoi nhỏ nhất hmin Mô tả sự hình thành độ nhám bề mặt khi gia công bằng các loại dao tiện khác nhau.
Ở đây khi tiện, sau một vòng quay của chi tiết gia công dao thực hiện một lượng ăn dao S1(mm/vòng) và dịch chuyển từ vị trí 1 sang vị trí 2 (hình 2.4a). Trong trường hợp này trên bề mặt gia công còn lại phần kim loại chưa được hớt đi (phần m). Phần m này chính là độ nhám bề mặt sau khi gia công. Ta thấy, hình dáng và giá trị của độ nhám bề mặt phụ thuộc vào lượng chạy dao S1 và hình dáng lưỡi cắt. Ví dụ, khi giảm lượng chạy dao từ S1 xuống S2, chiều cao nhấp nhô tế vi (chiều cao độ nhám) Rz giảm xuống Rz’(hình 2.4b).Nếu thay đổi góc nghiêng chính ϕ và góc nghiêng phụ ϕ1 thì chiều cao và hình dáng của độ nhám sẽ thay đổi (hình 2.4c). Khi gia công bằng dao có bán kính mũi dao lớn thì hình dáng của độ nhám cũng có dạng được vẽ tròn (hình 2.4d). Nếu tăng bán kính mũi dao tới r2 thì chiều cao của độ nhám Rz giảm xuống (hình 2.4e). Trong quá trình hình thành độ nhám khi tiện bằng dao có bán kính mũi dao không lớn và lượng chạy dao lớn thì độ nhám bề mặt không chỉ chịu ảnh hưởng của bán kính mũi dao mà còn chịu ảnh hưởng của lưỡi cắt chính và lưõi cắt phụ (hình 2.4g) có nghĩa là ảnh hưởng của các góc
ϕ và ϕ1. Từ những lập luận trên đây mà giáo sư người Nga Trebưsep đã đưa ra công thức biểu thị mối quan hệ đến Rz với s, r và hmin như sau:
Khi S > 0,15 mm/vòng thì:
Khi S < 0,1 mm/vòng thì:
Ở đây, chiều dày phoi kim loại hmin phụ thuộc vào bán kính mũi dao r. Nếu mài lưỡi dao cắt bằng đá kim cương mịn ở mặt trước và mặt sau lưỡi cắt, khi r = 10µm thì hmin= 4µm. Mài dao hợp kim cứng bằng đá thường nếu r = 40µm thì hmin≥ 20µm.
Nếu lượng chạy dao S quá nhỏ (S < 0,3 mm/vòng) thì trị số Rz lại tăng, nghĩa là thực hiện bước tiện tinh hoặc phay tinh với lượng chạy dao S quá nhỏ sẽ không có ý nghĩa đối với việc cải thiện chất lượng bề mặt.
Lượng chạy dao S ngoài ảnh hưởng mang tính chất hình học như đã nói ở trên, còn có ảnh hưởng lớn đến mức độ biến dạng dẻo và biến dạng đàn hồi ở bề mặt gia công, làm cho độ nhám thay đổi. Hình 2.9 là đồ thị quan hệ đến lượng chạy dao S và chiều cao nhấp nhô tế vi (độ nhám bề mặt) Rz khi gia công thép cacbon.
Hình 2. 5 Ảnh hưởng của lượng chạy dao tới độ nhám bề mặt Rz
Khi gia công với lượng chạy dao S = 0,02÷0,15 mm/vòng thì bề mặt gia công có độ nhấp nhô tế vi giảm. Nếu gia công với S < 0,02 mm/vòng thì độ nhấp nhô tế vi sẽ tăng lên (độ nhẵn bóng giảm xuống) vì ảnh hưởng của biến dạng dẻo lớn hơn ảnh hưởng của các yếu tố hình học. Nếu lượng chạy dao S > 0,15 mm/vòng thì biến dạng đàn hồi sẽ ảnh hưởng đến sự hình thành các nhấp nhô tế vi, kết hợp với ảnh hưởng của các yếu tố hình học, làm cho độ nhám bề mặt tăng lên (đoạn BC trên hình 2.5). Như vậy, để đảm bảo độ nhẵn bóng bề mặt và năng suất gia công nên chọn giá trị lượng chạy dao S trong khoảng từ 0,05÷0,12 mm/vòng đối với thép cacbon.
2.2.1.3 Ảnh hưởng của chiều sâu cắt
Chiều sâu cắt nhìn chung không có ảnh hưởng đáng kể đến độ nhám bề mặt. Tuy nhiên nếu chiều sâu cắt quá lớn thì rung động trong quá trình cắt tăng, do đó độ nhám có thể tăng. Ngược lại, chiều sâu cắt quá nhỏ sẽ làm cho dao bị trượt trên bề mặt gia công và xảy ra hiện tượng cắt không liên tục, do đó độ nhám bề mặt lại tăng. Hiện tượng gây trượt dao thường ứng với giá trị của chiều sâu cắt trong khoảng 0,02÷0,03 mm