-Phương pháp chế tạo phôi.
Trên thực tế, nếu tiến hành khảo sát riêng biệt từng yếu tố ảnh hưởng đến lực cắt thì cơng việc q phức tạp và kéo dài. Do vậy, trong các công thức kinh nghiệm để tính lực cắt, người ta biểu thị mức độ ảnh hưởng của vật liệu cụ thể trong điều kiện cắt gọt được xác định bằng độ lớn lực cần thiết để tách 1 mm2 diện tích tiết diện phoi cắt ra khỏi chi tiết gia công (đây chính là lực cắt đơn vị p)
Độ lớn của lực cắt đơn vị p ngay cả cùng một loại vật liệu gia công cũng không phải là hằng số mà là một số thay đổi, trước hết phụ thuộc là chiều dày cắt trung bình (atb). Chứng tỏ lực cắt đơn vị p không chỉ đơn thuần đặc trưng ảnh hưởng của vật liệu gia công đến lực cắt.
Do vậy trong công thức kinh nghiệm người ta định nghĩa:
Lực cắt đơn vị p là lực cần thiết để tách một lớp phoi có chiều dày trung bình atb = 1mm và chiều rộng b =
1mm trong điều kiện dao tiêu chuẩn.
Lực cắt đơn vị p đặc trưng cho một loại vật liệu xác định được gọi là hằng số lực cắt, ký hiệu là C'Pv .
Trong thực tế hằng số lực cắt C'Pv được xác định bằng thực nghiệm và cho theo bảng trong sổ tay.
Bảng 4.1 Hằng số lực cắt C'Pv khi tiện vật liệu dẻo
σB[N/mm2] 300 – 400 400 - 500 500 - 600 600 - 700 700 - 800
C'Pv (N) 1270 1390 1490 1630 1840
Bảng 4.2 Hằng số lực cắt C'Pv khi tiện vật liệu dòn
HB[N/mm2] 1400 - 1600 1600 - 1800 1800 - 2000
Nhận xét:
-Khi vật liệu có độ bền càng cao thì lực cắt càng lớn (bởi vì để cắt được vật liệu có độ bền càng cao thì cơng để thực hiện biến dạng đàn hồi, biến dạng
dẻo và thắng lực ma sát phải lớn)
- Lực cần thiết để cắt gang nhỏ hơn
cắt thép (khi cắt gang một mặt biến dạng dẻo nhỏ, mặt khác ma sát của gang nhỏ hơn thép).
<2> ảnh hưởng của điều kiện cắt tới lực cắt:
Tất cả các yếu tố có liên quan đến q trình cắt đều ảnh hưởng tới lực cắt. Ví dụ như: chế độ cắt (v, s, t), dung dịch bôi trơn - làm nguội,...
Giả sử ta có n yếu tố ảnh hưởng đến lực cắt P, để nghiên sự ảnh hưởng của yếu tố thứ i, ta giữ nguyên các yếu tố khác và lần lượt thay đổi yếu tố thứ i. Như vậy ta sẽ nhận được hàng loạt cặp trị số tương ứng, sau khi xử lý số liệu ta được mối quan hệ:
P = f(i) với i = 1, 2, 3,..., n
(i) Ảnh hưởng của chiều rộng cắt b đến lực cắt P
Với những giá trị khác nhau của chiều rộng cắt b, ta đo được giá trị lực cắt Pv.
Ta nhận thấy khi tăng chiều rộng cắt b thì lực cắt chính Pv cũng tăng. Khi cắt với chiều dày cắt atb = 1mm thì lực cắt Pv được biểu diễn: 1mm thì lực cắt Pv được biểu diễn:
PV(t) = C'Pv.bxp (N)
Từ kết quả xử lý số liệu đo ta có khi tiện thép thì: xp ≈ 1. Thể hiện mối quan hệ Pv=f(b)
như hình 4.10.
(ii) Ảnh hưởng của chiều dày cắt atb tới lực cắt:
Giữ nguyên các yếu tố khác, chỉ thay đổi chiều dày cắt atb, khi cắt với chiều rộng b= 1 mm, ta sẽ được các giá trị lực cắt P tương ứng.
Bằng cách xử lý số liệu đo ta nhận được mối quan hệ Pv = f(atb) như sau:
Pv (s) = C'Pv.atbyp (N)Quan hệ Pv = f(atb) được biểu diễn tuyến Quan hệ Pv = f(atb) được biểu diễn tuyến tính trên hệ toạ độ Log Pv - Log atb
Từ đồ thị hình 4.11 ta dễ dàng xác định được yP = tgν
Theo kinh nghiệm yP < 1 (khi tiện thép thì yP = 0,75) thép thì yP = 0,75)
Ta nhận thấy rằng: khi tăng chiều dày cắt atb lên 2 lần thì lực cắt không tăng lên 2 lần. Điều này có thể giải thích như sau: Khi tăng chiều dày cắt atb thì sẽ làm tăng độ lớn của góc tách thể giải thích như sau: Khi tăng chiều dày cắt atb thì sẽ làm tăng độ lớn của góc tách
Lực cắt PV6000 6000 4000 2000 0 1 2 3 Chiều rộng cắt b
Hình 4.10: Quan hệ Pv = f(b) khi tiện thép với atb = 1 mm ν 1000 500 400 300 200 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 ,... 1,0 P (N) Hình 4.11 atb (mm/vg)
phoi β1 do vậy làm giảm lực cắt đơn vị, mặt khác khi tăng atb không làm tăng chiều dài làm việc thực tế của lưỡi
cắt một cách tuyến tính như khi tăng chiều rộng cắt b.
Nếu đồng thời thay đổi chiều dày cắt atb và chiều rộng cắt b thì ta có mối quan hệ:
yp V (atb ,b) Pv tb
P = C' .b xp .a (N)
Từ trên ta có thể rút ra qui luật : trong điều kiện gia cơng bình thường thì xP > yP
(iii) Ảnh hưởng của vận tốc cắt v tới lực cắt P
Mối quan hệ P = f(v) được biểu diễn như đồ thị hình 4.12. Từ thực nghiệm cho thấy: khi tăng tốc độ cắt v thì ở giai đoạn đầu lực cắt dao động và giảm xuống. Điều đó được giải thích bằng hiện tượng lẹo dao sinh ra và mất đi liên tục trong phạm vi tốc độ nhất định, dẫn đến góc trước γ tăng giảm theo. Giai đoạn kế tiếp do ma sát giảm nên PV giảm và ít thay đổi.
Nói chung quy luật ảnh hưởng của
tốc độ cắt tới lực cắt là khó xác định. Do vậy trong cơng thức tính lực cắt người ta khơng đưa yếu tố vận tốc cắt vào.
<3> Ảnh hưởng của dụng cụ cắt tới lực cắt
Trên thực tế cho thấy: vật liệu chế tạo dao và thơng số hình học của dao trực tiếp ảnh hưởng đến lực cắt
(i) ảnh hưởng của vật liệu dao đến lực cắt P
Về mặt lý thuyết ta thấy rằng: ứng với mỗi loại vật liệu khác nhau, thì hệ số ma sát cũng khác nhau. Vì vậy khi thay đổi vật liệu làm dao cũng dẫn đến thay đổi lực cắt.
Kết quả thực nghiệm cho thấy: khi thay đổi vật liệu làm dao thì sự thay đổi lực cắt khơng đáng kể (nằm trong phạm vị sai số cho phép)
Do vậy khi tính lực cắt bằng cơng thức kinh nghiệm người ta bỏ qua ảnh hưởng của vật liệu làm dao.
(ii) ảnh hưởng của góc trước γ đến lực cắt P:
Trong q trình tiến hành thí nghiệm người ta chứng tỏ rằng:
2 1 v (m/ph) PV (N) 6400 6000 5600 5200 4800 4400 4000 3600 3200 2800 2400 2000 1600 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 (1) q = 4 x 0,61 (mm2) (2) q = 4 x 0,16 (mm2)
Hình 4.12: Quan hệ giữa v với P
PV (N)3250 3250 3000 2750 2500 5 10 15 20 γ0
Hình 4.13 Quan hệ PV - γ khi tiện thép thép
Khi tăng góc trước γ thì lực cắt gần như giảm tuyến tính, tức là gần như khi góc trước γ tăng 10 thì lực cắt giảm 1%. Nguyên nhân do γ tăng thì hệ số co rút phoi K giảm nên P giảm theo.
Trong công thức kinh nghiệm tính lực cắt, người ta đặc trưng ảnh hưởng của góc γ tới lực cắt bằng hệ số điều chỉnh lực cắt Kγ(cho ở các bảng trong sổ tay cắt gọt)
Ta ký hiệu góc trước của dao khi thí nghiệm là γ0 - tương ứng ta đo được lực cắt chínhPV0. PV0.
Nếu khi cắt thực tế dao có góc trước γ1 < γ0 và đo được lực cắt chính là PV1. Lúc này giáP P
trị thay đổi lực cắt là: K γ = PV1
V 0
Do vậy cơng thức kinh nghiệm tính lực cắt kể đến ảnh hưởng của góc trước γ của dao được biểu diễn: PV(γ) = C'Pv. bxp.atbyp. Kγ
(iii) ảnh hưởng của góc sau α đến lực cắt P:
Theo các cơng thức lý thuyết thì khi tăng góc sau α, giá trị lực cắt sẽ giảm
Kết quả thực nghiệm cho thấy rằng: trong phạm vi góc sau thực tế của dao được sử dụng thì ảnh hưởng của góc sau α của dao đến lực cắt P rất nhỏ, có thể bỏ qua.
Ta cũng nhận được kết quả tương tự khi khảo sát sự ảnh hưởng của góc sau phụ α1 và góc nâng của dao λ.
(iv)ảnh hưởng của góc nghiêng chính ϕ đến lực cắt:
Ta nhận thấy rằng khi góc nghiêng chính ϕ giảm với chế độ cắt (s,t) khơng thay đổi (tức là diện tích tiết diện lớp cắt q khơng thay đổi; q = s.t = const) thì chiều rộng cắt b tăng và chiều dày cắt a giảm.
Khi chiều rộng cắt b tăng chính là chiều dài cắt thực tế của lưỡi cắt tăng thì lực cắt đơn vị tăng lên. Mặt khác chiều dày cắt a giảm dẫn đến lực căt giảm, nhưng do ảnh hưởng của chiều rộng cắt b đến lực cắt lớn hơn ảnh hưởng của a (cụ thể xp > yp). Do vậy khi ϕ giảm làm cho lực cắt P tăng nhưng tăng chậm.
Trong cơng thức kinh nghiệm tính lực cắt, để đặc trưng ảnh hưởng của ϕ đến lực cắt P ta sử dụng hệ số điều chỉnh lực cắt Kϕ và ta có:
P = C' .bxp .a yp .K .K (N)