Bài 3 : ĐẶC ĐIỂM CỦA QUÁ TRÌNH CẮT KHI TIỆN
3.1. Bản chất của quá trình cắt gọt kim loại
3.1.1 Sự biến dạng của kim loại khi cắt gọt
Ta thấy rằng quá trình cắt của kim loại dẻo tương đương với quá trình chèn ép của kim loại, khi cắt gọt quá trình biến dạng từ kim loại ra phoi cắt chia làm 3 giai đoạn như sau:
Giai đoạn chèn: Là thời kỳ dao bắt đầu tiếp xúc với vật cắt, ở chỗ tiếp xúc do tác
dụng của lực ép, một bộ phận kim loại sinh ra biến dạng đàn hồi.
Hình 3.1 Quá trình tạo thành phoi Hình 3.2: 1. Phoi; 2. Các phần tử của phoi; 3. Dao cắt
Giai đoạn trượt: Như hình 3.1, khi dao tiếp tục tiến vào bề mặt của phơi (1), ứng
suất bên trong của kim loại tăng lên, các phần tử kim loại bị trượt dưới tác dụng của ngoại lực hướng từ mặt thốt dao vào lớp cắt. Các phần tử kim loại trượt trên bề mặt
39
thốt dao (2) theo mặt T-T nghiêng so với mặt chưa gia cơng 1 gĩc 1= 30° - 40°, cịn
các phần tử kim loại ở bên trong các tinh thể cũng bị xê dịch đi một gĩc 2= 60° - 65°
như hình 3.1, T-T gọi là đường trượt, 1 gọi là gĩc trượt.
Giai đoạn chèn và cắt đứt tạo thành phoi
Khi dao tiến thêm 1 đoạn nữa mảnh kim loại tách rời mặt cắt tạo thành phoi, kết thúc sự biến dạng gọi là giai đoạn cắt đứt, sau đĩ dao lại tiếp xúc với mảnh kim loại khác và quá trình cắt mới lại bắt đầu.
3.1.2 Các loại phoi cắt
Khi cắt gọt nếu dùng vật liệu, hình dáng dao, chế độ cắt khác nhau ta sẽ cĩ hình dạng phoi khác nhau. Cĩ 4 loại phoi cắt:
Phoi vụn: Cĩ phoi cắt là những hạt rời hay
bột nhỏ tạo nên khi cắt kim loại giịn như gang, đồng đỏ như hình 3.3e
Phoi bậc: Được tạo thành khi gia cơng
thép cĩ độ cứng trung bình, nhơm, với tốc độ cắt trung bình, phoi tạo thành dải mặt dưới nhẵn, mặt trên cĩ hình răng cưa như hình 3.3b.
Phoi xếp: Được tạo thành khi gia cơng kim
loại cứng với tốc độ cắt nhỏ, phoi cắt kéo dài
thành từng đoạn ngắn, các phần tử riêng biệt của phoi này cĩ mối liên kết yếu hoặc tách rời nhau như hình 3.3a.
Phoi dây: Tạo thành khi gia cơng thép mềm, đồng, chì, và một số chất dẻo với tốc
độ cắt lớn, phoi tạo thành dây dài hoặc xoắn lị xo như hình 3.3c, d.
3.1.3 Các biểu hiện biến dạng của kim loại khi cắt gọt
a. Sự co rút của phoi cắt: Ngồi phoi vụn ra, trong quá trình cắt kim loại phoi đều
bị co rút, biến dạng rất lớn, nên khi kích thước của phoi cắt khác với lớp kim loại bị cắt như hình 3.4.
40 Chi tiết gia công Phoi Dao C h ie àu d ày l ớp c ắt a Quãng đường chạy dao v
Chiều dài của phoi L
Chiều dày của phoi
af
f
Hình 3.4 Hiện tượng co rút phoi
Chiều dày phoi af > chiều dày cắt a. Chiều dài phoi Lf < chiều dài cắt Lo. Chiều rộng phoi bf > chiều rộng cắt b.
Hiện tượng chiều dài phoi cắt ngắn lại và chiều dày phoi cắt lại tăng lên gọi là hiện tượng co rút của phoi.
Sự biến dạng lớn hay nhỏ được biểu thị bằng hệ số co rút : Hệ số co dọc: 1 f l L L K Hệ số co ngang: 1 a a Ka f
Căn cứ vào hệ số K ta biết được độ bền cắt gọt của kim loại gia cơng.
b. Hiện tượng hĩa cứng bề mặt
Trong quá trình cắt, lớp kim loại ở xa lưỡi cắt ít bị biến dạng, càng gần mũi dao thì biến dạng kim loại càng lớn, mặt gia cơng chịu lực ép và lực ma sát nên độ cứng của bề mặt đã gia cơng cao hơn đĩ là kết quả của hiện tượng hĩa cứng.
Chiều sâu lớp hĩa cứng từ 1 ÷ 2 mm, mức độ hĩa cứng và chiều sâu lớp hĩa cứng phụ thuộc vào các yếu tố sau:
+ Các tính chất cơ học của vật liệu gia cơng, với kim loại giịn cĩ độ hĩa cứng nhỏ hơn kim loại dẻo.
+ Hình dáng hình học của dao: Gĩc thốt phoi nhỏ thì độ hĩa cứng tăng. + Chế độ cắt gọt, dung dịch làm nguội và các yếu tố khác.
Nếu chi tiết bị hĩa cứng bề mặt thì phải ủ hoặc thường hĩa trước khi gia cơng.
c. Hiện tượng phoi bám (hiện tượng lẹo dao)
Khi gia cơng kim loại mềm cĩ trường hợp những mẫu kim loại bám chặt vào mặt thốt của dao gần lưỡi cắt giống như một cái nêm gọi là hiện tượng phoi bám.
41
Các mẫu phoi bám cĩ độ cứng cao vì nĩ tự nung nĩng, tự nguội và tự hĩa cứng. Khi gia cơng thơ mẫu phoi bám trực tiếp chịu tác dụng của lực cắt bảo đảm cho mặt thốt của dao khơng bị nung nĩng và mài mịn cho nên khi gia cơng thơ hiện tượng phoi bám khơng cĩ hại mà cĩ phần cĩ lợi.
Khi gia cơng tinh phoi bám sẽ cĩ hại cho dao vì nĩ làm giảm độ chính xác và độ bĩng bề mặt chi tiết gia cơng.
Mẫu phoi bám này khơng tồn tại lâu, nĩ xuất hiện rồi mất đi và lặp lại, khi các mẫu phoi bám rơi ra và cắm vào mặt gia cơng tạo thành vết lồi lõm, xước, làm cho bề mặt khơng trơn láng.
Để khắc phục hiện tượng phoi bám và nâng cao chất lượng bề mặt gia cơng ta phải dùng chế độ cắt hợp lí, dùng dung dịch trơn nguội và mài bĩng mặt thốt của dao.
Hiện tượng phoi bám thường xảy ra ở tốc độ cắt từ 7 ÷ 80 m/phút. Khi v < 7 m/phút thì nhiệt độ vùng cắt khơng đủ để tạo thành phoi bám.
Khi v > 80 m/phút thì phoi bám thì phoi bám khơng kịp dính vào mặt thốt, theo phoi ra ngồi.