Mã bài MĐ 22-04
GIỚI THIỆU:
Trong quá trình cắt gọt, trực tiếp hồn thành cơng việc cắt là do bộ phận cắt của dao. Dao cắt là một trong những khâu quan trọng quyết định năng suất và phẩm chất bề mặt vật gia công. Nếu sử dụng vật liệu làm dao không đúng sẽ ảnh hưởng đến chất lượng chi tiết gia công, thời gian sử dụng của dao và năng suất cắt gọt. Ngoài ra cịn tính đến bộ phận cắt của dao có kích thước, hình dáng hình học hợp lý là một yếu tố không thể thiếu được.
A. MỤC TIÊU:
+ Trình bày được các yếu tố cơ bản dao tiện, đặc điểm của các lưỡi cắt, các thơng số hình học của dao tiện.
+ Phân tích được yêu cầu của vật liệu làm phần cắt gọt.
+ Nhận dạng được các bề mặt, lưỡi cắt, thơng số hình học của dao tiện.
+ Mài được dao tiện ngồi (thép gió) đạt độ nhám Ra1.25, lưỡi cắt thẳng, đúng góc độ, đúng yêu cầu kỹ thuật, đúng thời gian qui định, đảm bảo an toàn tuyệt đối cho người và máy.
+ Rèn luyện tính kỷ luật, kiên trì, cẩn thận, nghiêm túc, chủ động và tích cực sáng tạo trong học tập.
B. NỘI DUNG:
1.1. Yêu cầu đối với vật liệu làm dao:
Khi cắt gọt lưỡi dao ln chịu áp lực lớn, nhiệt độ cao, do đó vật liệu làm dao phải có các yêu cầu sau:
1.1.1. Độ cứng cao: Phải lớn hơn 60 HRC để đầu dao khơng bị biến hình dưới tác dụng của áp lực cắt, đồng thời đảm bảo độ dẻo dai để tránh bị gãy khi cắt gọt và chịu va đập.
1.1.2. Tính chịu mài mịn cao: Tính chịu mài mịn quyết định bởi độ cứng, độ cứng càng cao thì tính chịu mài mịn càng lớn. Tuy nhiên, cùng 1 độ cứng, tính chịu mài mịn cũng khác nhau tuỳ theo tính chất của vật liệu.
1.1.3. Tính chịu nhiệt cao (tính cứng nóng): Là khả năng giữ được độ cứng cao khi cắt gọt ở nhiệt độ cao. Tính cứng nóng cao có ảnh hưởng đến độ cứng, tính chịu mài mịn và tuổi thọ của dao.
1.1.4. Tính cơng nghệ: Được thể hiện ở nhiều mặt như: Tính tơi được, độ thấm tơi, mức thốt các bon khi nhiệt luyện, độ dẻo ở trạng thái nguội và nóng.
40
2. Tính năng cắt gọt và thành phần của các loại vật liệu làm dao tiện:
2.1. Thép gió:
a/ Tính năng cắt gọt: Là loại thép được dùng rộng rãi nhất trong nghành cơ khí chịu nhiệt độ cắt cao 5600C - 6500C, tốc độ cắt cao gấp 2 - 3 lần thép hợp kim dụng cụ. Sau khi nhiệt luyện đạt độ cứng 62HRC - 65HRC, có độ cứng cao, tính chịu mài mịn cao.
b/Thành phần: Có 5 loại thép gió dùng trong cắt gọt cơ khí, trong thành phần gồm có: C, W, Cr, V, Mo, Co.Trong đó hàm lượng Vonfram là chủ yếu.
Số hiệu thép C W Cr V Mo Co P18 0.7 - 0.8 17.5 - 19.0 3.8 - 4.4 -1.4 <=0.3 P9 0.85 - 0.95 8.5 - 10.0 3.8 - 4.4 -2.6 <=0.3 P182 0.85 - 0.95 17.5 - 19.0 3.8 - 4.4 1.8 -2.4 <=0.3 P144 1.20 - 1.30 13.0 - 14.5 4.0 - 4.6 3.4 - 4.1 <=0.4 P10K55 1.45 - 1.55 10.0 - 11.5 4.0 - 4.6 4.4 - 5.0 <=0.4 5.5 -6.5 Trong 5 loại trên thì P18 và P9 được dùng nhiều ở Việt nam, cịn lại 3 loại sau thuộc nhóm thép gió có năng suất cao, đắt tiền, dùng gia công vật liệu cứng, thép không rỉ.
1.2.2. Hợp kim cứng:
a/Tính năng cắt gọt: Hợp kim cứng có độ cứng cao 75 -76HRC, có tính chịu mài mịn lớn, tính chịu nhiệt cao 900 - 10000C. Năng suất cắt gọt cao gấp 4 – 6 lần thép gió, nhưng có nhược điểm là đễ bị rạn nứt, dễ vỡ nên khi sử dụng phải chú ý khi tiện hoặc mài nếu có làm nguội thì phải làm nguội ngay từ đầu và liên tục, không nên làm nguội đột ngột, tránh va đập.
b/Thành phần: Hợp kim cứng thành phần chủ yếu là cacbit vonfram (WC), Cacbit titan (TiC), và chất dính kết coban (Co). Hợp kim cứng có 2 nhóm:
- Nhóm BK: do bột cacbit vonfram và chất dính kết coban tạo thành, gồm có các loại sau: BK2, BK3, BK6, BK8, BK10, BK11.. Con số đứng sau chữ K chỉ hàm lượng Coban, còn lại là cacbit vonfram. Nhóm BK chủ yếu dùng gia cơng gang, thép gỉ.
Ví dụ: BK8 gồm có 8%coban và 92% WC.
- Nhóm TK: Do bột WC và TiC với chất dính kết Co tạo thành, gồm có các loại
41
sau: T5K6, T5K10, T5K8, T15K6, T30K4…Con số đứng sau chữ T chỉ hàm lượng TiC, số đứng sau chữ K chỉ hàm lượng Co, cịn lại là hàm lượng WC. Nhóm TK chủ yếu dùng gia cơng thép.
Ví dụ: T15K6 gồm có 15% TiC + 6%Co +79%WC.
Vì hợp kim cứng là 1loại vật liệu đắt tiền nên khi chế tạo người ta làm thành các mũi dao rồi hàn hoặc ghép vào cán để cắt gọt.
c/Kim cương: Là 1 loại vật liệu phi kim loại gồm các nguyên liệu rẻ tiền như oxitmanhê MgO = 1% + Oxit nhôm Al2O3 = 99% được trộn lẫn rồi thiêu kết gia công thành từng miếng, được hàn hoặc ghép vào cán để cắt gọt.
- Đặc điểm của dao kim cương là cắt ở nhiệt độ cao 12000C mà vẫn giữ nguyên độ cứng, độ cứng đạt 91- 93 HRC, cắt gọt ở tốc độ cao, tính chịu mài mịn tốt, đạt được độ bóng cao. Nhưng kim cương dịn, dễ vỡ, dùng để gia cơng tinh và bán tinh trên gang, thép, hợp kim nhẹ, hợp kim màu…
- Dao kim cương có các loại sau: B13, B18, M332
2. Các bộ phận chủ yếu của dao tiện
Cấu tạo chung của dao tiện: Gồm 2 bộ phận chủ yếu như hình 4.1:
Hình 4.1 Hình 4.2
2.1. Thân dao (cán dao):
- Có tiết diện là hình vng hay hình chữ nhật, kích thước của thân dao phụ thuộc vào kích thước của ổ gá từng máy, thân dao được chế tạo bằng thép có khả năng chịu uốn và nén tốt như thép C45.
2.2. Đầu dao: Làm nhiệm vụ trực tiếp cắt gọt, gồm có các yếu tố cơ bản sau:
- Mặt trước: Dùng để thốt phoi.
42 - Lưỡi cắt: Gồm có :
- Lưỡi cắt chính: Là giao tuyến giữa mặt sát chính với mặt thốt của dao. - Lưỡi cắt phụ: Là giao tuyến giữa mặt sát phụ với mặt thoát của dao.
- Mũi dao: Là giao điểm của lưỡi cắt chính và lưỡi cắt phụ, mũi dao có thể nhọn hoặc mài cong với bán kính R.
3. Các bề mặt dùng để xác định các góc của dao
Dao cắt có nhiều loại như dao tiện, dao bào, dao phay, mũi khoan, mũi doa, ta rơ,.. Nhưng nói chung các loại dao cắt này đều có những quy luật cơ bản giống nhau đó là: Bất kỳ dao có cấu tạo phức tạp đến mức độ nào, bộ phận cắt của dao cũng có một hình thái cơ bản giống như dao tiện ngồi. Bộ phận cắt của dao gồm có các mặt, các đường tạo thành như hình 4.1 và hình 4.4.
Hình 4.3 Hình 4.4
3.1. Mặt trước: Là mặt của dao tiếp xúc với phoi, đưa phoi ra ngồi.Tuỳ theo trị số
góc trước mà mặt trước được mài phẳng hoặc lõm.
3.2. Mặt sau chính: Là mặt đối diện với mặt của chi tiết đang gia công.. 3.3. Mặt sau phụ: Là mặt đối diện với mặt đã gia công.
3.4. Lưỡi cắt chính: Được tạo thành giữa mặt trước và mặt sau chính, nó là lưỡi cắt
chủ yếu dùng để hồn thành cơng tác cắt gọt.
3.5. Lưỡi cắt phụ: Được tạo bởi mặt trước với mặt sau phụ, nó là lưỡi cắt phụ cho
cơng tác cắt gọt.
3.6. Mũi dao: Là giao điểm của lưỡi cắt chính và lưỡi cắt phụ. Tuỳ theo bán kính
mũi dao lớn hay nhỏ mà bề mặt vật gia công đạt được độ bóng cao hay thấp.
3.7. Mặt phẳng cắt gọt: Là mặt phẳng đi qua lưỡi cắt chính của dao và tiếp tuyến
với mặt đang gia công.
3.8. Mặt đáy: Là mặt phẳng song song với hướng tiến dọc và hướng tiến ngang của
dao. Nó chính là mặt tựa của dao lên ổ dao, mặt đáy ln ln vng góc với mặt phẳng cắt gọt.
43
3.9. Mặt cắt chính: Là mặt phẳng đi qua 1 điểm của lưỡi cắt chính và vng góc
với mặt phẳng cắt gọt.
3.10. Mặt cắt phụ: Là mặt phẳng đi qua 1 điểm của lưỡi cắt phụ và vng góc với
hình chiếu của lưỡi cắt phụ trên mặt phẳng đáy.
4. Các góc cơ bản của dao cắt
Hình dáng hình học của dao có ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình cắt và năng suất cắt gọt, nên khi xét đến góc của dao ta xét trong 2 trường hợp: khi chưa làm việc (ở trạng thái tĩnh) và khi làm việc (ở trạng thái động). Sau đây ta xét các góc ở trạng thái tĩnh gồm có:
4.1. Các góc của dao trên mặt cắt chính: Hình 4.3 và hình 4.5: 4.1.1. Góc trước (góc thốt):
Ký hiệu : , là góc hợp bởi mặt trước của dao và mặt phẳng vng góc với mặt phẳng cắt gọt đi qua lưỡi cắt chính.
- Góc có thể bằng 0, lớn hơn 0 hoặc nhỏ hơn 0.
- Tác dụng: Làm giảm bớt sự biến dạng của phoi, làm cho phoi thoát ra, giảm bớt lực cắt. Nếu góc thốt nhỏ q thì khó thốt phoi và nếu góc thốt lớn thì dễ thoát phoi giảm bớt lực cắt nhưng làm cho dao yếu. Do đó góc thốt của dao phụ thuộc vào vật liệu làm dao và vật liệu gia cơng. Trị số góc trước được quy định theo bảng sau đây:
Vật liệu làm dao/Vật liệu
gia công Thép Các bon Thép gió Hợp kim cứng
Thép thường 250 80-250 50-200
Thép cứng, gang 80-200 80-200 50-120
- Khi tiện vật liệu mềm, dẻo dùng góc lớn hơn để dao khơng bị mịn, giảm
biến dạng của phoi cắt.
- Khi tiện vật dịn, cứng nên dùng góc nhỏ hơn vì phoi vụn, nhiệt tập trung
nhiều ở mũi dao nên góc ó nhỏ sẽ làm tăng sức bền mũi dao.
- Nếu máy, vật gia cơng và dao khơng đủ cứng vững thì nên dùng góc lớn hơn và trị số đó được ghi trong bảng trên.
44
Hình 4.5 Hình 4.6
4.1.2. Góc sau chính: Ký hiệu là góc giữa mặt sát chính với mặt phẳng cắt gọt.
- Tác dụng: Làm giảm bớt lực ma sát giữa mặt sau chính của dao và vật gia cơng. Nếu góc nhỏ thì mặt sát chính cà vào vật gia cơng, nếu góc lớn sẽ làm
cho dao yếu, do đó trị số góc sát hợp lý l 60 -120.
- Khi tiện vật mềm, dẻo hoặc khi tiện lỗ có đường kính nhỏ, khi tiện ngồi có đường kính phơi lớn hoặc khi tiện ren thì mài góc lớn hơn.
- Khi tiện vật giòn, cứng và khi tăng bước tiến của dao nên dùng góc nhỏ.
4.1.3. Góc sắc:
- Ký hiệu : Là góc hợp bởi mặt trước và mặt sau chính. Góc sắc trực tiếp cắt gọt, nếu góc càng nhỏ thì càng sắc và dễ cắt gọt, nhưng góc nhỏ quá sẽ làm yếu lưỡi cắt làm mịn hỏng dao nhanh. Vì vậy vật gia cơng càng cứng thì góc sắc càng lớn.
- Trị số góc sắc phụ thuộc vào góc và góc . + + = 900
4.1.4. Góc cắt gọt:
- Ký hiệu δ do mặt trước và mặt phẳng cắt gọt tạo thành. Ta có: δ + =900. Nên khi góc δ < 900 thì dương δ > 900 thì âm; δ = 900 thì =0.
- Góc cắt gọt có ảnh hưởng đến tuổi thọ của dao và có tác dụng cắt gọt nên khi gia công vật cứng thì góc δ lớn dao ít bị hư hỏng, nhưng góc cắt δ lớn thường khơng thuận lợi bằng góc δ nhỏ.
4.2. Các góc của dao trên hình chiếu bằng: Hình 4.5
4.2.1. Góc nghiêng chính: Ký hiệu ϕ. Là góc hợp bởi hình chiếu của lưỡi cắt chính
với hướng chạy dao.
- Tác dụng: Có thể thay đổi chiều dài cắt gọt của lưỡi cắt và thay đổi trạng thái truyền nhiệt và có thể thay đổi tỷ lệ lực cắt Px, Py, Pz.
- Nếu góc ϕ nhỏ thì chiều dài lưỡi cắt tham gia cắt gọt lớn nên dao tản nhiệt tốt và làm tăng tuổi thọ của dao.
- Nếu góc ϕ lớn thì chiều dài lưỡi cắt tham gia cắt gọt ít nên dao tản nhiệt kém, giảm tuổi thọ của dao.
45
- Nếu phơi dài kém cứng vững thì dùng góc ϕ lớn, ϕ = 600 - 900. Với trục cứng vững ϕ = 300 - 450.
4.2.2. Góc nghiêng phụ: Ký hiệu ϕ1 là góc hợp bởi hình chiếu của lưỡi cắt phụ với
hướng chạy dao. Trị số ϕ1 = 50 - 100.
- Tác dụng: Làm giảm ma sát giữa mặt sau phụ với với vật gia công và tăng độ nhẵn bóng bề mặt gia cơng, tăng tuổi thọ của dao.
- Góc ϕ1 q nhỏ thì diện tích ma sát giữa mặt sau phụ với vật gia công lớn lên làm giảm độ bền của dao, nếu góc ϕ1 q lớn thì góc mũi dao nhỏ tản nhiệt kém. Với dao tiện góc ϕ1=50 -100 là tốt nhất. Với dao hợp kim cứng ϕ1 = 300 - 450.
4.2.3. Góc mũi dao: Ký hiệu là góc tạo bởi hình chiếu lưỡi cắt chính và lưỡi
cắt phụ.
- Góc mũi dao phụ thuộc vào cách mài dao : ϕ + ϕ1+ = 1800
- Góc mũi dao lớn hay nhỏ đều ảnh hưởng đến quá trình cắt gọt. Mũi dao được mài với bán kính r để đảm bảo khơng bị mẻ mũi dao mà còn làm tăng độ trơn láng bề mặt cần gia cơng. Bán kính mũi dao phụ thuộc vào kích thước và cơng dụng của dao (tiện thô hay tiện tinh).
4.3. Góc nghiêng của lưỡi cắt chính: Ký hiệu là góc giữa lưỡi cắt chính của dao
với hình chiếu của nó trên mặt phẳng đáy như hình 4.6
- Tác dụng: Góc nghiêng chính định hướng cho phoi đi và tăng sức bền của lưỡi cắt Góc = 0 khi lưỡi cắt chính song song với mặt đáy.
- Góc >0 khi mũi dao là điểm thấp nhất của lưỡi cắt chính Góc < 0 khi mũi dao là điểm cao nhất của lưỡi cắt chính.
- Khi tiện tinh dùng góc < 0 vì phoi thốt ra về phía mặt chưa gia cơng. Khi tiện thơ dùng góc >0 để tăng sức bền lưỡi cắt, dễ tản nhiệt, phoi thốt ra về phía
mặt đã gia cơng.
- Khi tiện láng dùng góc = 0 phoi thốt ra dọc cán dao. - Với dao tiện thường dùng góc = ± 50.
- Dao phay, dao bào dùng góc = ± (50- 150).
5. Phân loại dao tiện
5.1. Phân loại dao tiện căn cứ vào hướng tiến của dao trong quá trình làm việc:
Như hình 4.7 gồm có
- Dao trái hình 4.7a: Hướng chạy dao khi cắt từ trái sang phải. - Dao phải như hình 4.7b: Hướng chạy dao từ phải sang trái.
46
Hình 4.7 Hình 4.8
5.2. Căn cứ vào hình dáng và vị trí đầu dao so với thân dao : Gồm có:
- Dao thẳng như hình 4.8a - Dao đầu cong như hình 4.8b - Dao cắt như hình 4.8c
5.3. Căn cứ vào cơng dụng của dao: Như hình 4.9 gồm có:
- Dao phá thẳng (hình 4.9a) - Dao phá đầu cong (hình 4.9b) - Dao vai (hình 4.9c)
- Dao tiện mặt đầu (hình 4.9d ) - Dao cắt đứt (hình 4.9đ ) - Dao cắt rãnh(hình 4.9e ) - Dao định hình (hình 4.9g)
- Dao tiện ren tam giác (hình 4.9h) - Dao tiện lỗ suốt (hình 4.9i ) - Dao tiện lỗ bậc, lỗ kín (hình 4.9k )
47 Hình 4.9
5.4.Căn cứ vào kết cấu của dao: Như hình 4.10 gồm có:
- Dao liền được làm bằng 1 loại vật liệu (hình 4.10a)
- Dao hàn được hàn ghép 1 miếng lưỡi vào cán (hình 4.10b) - Dao hàn tấm hợp kim (hình 4.10c)
- Dao chắp có thân là thép kết cấu, kẹp miếng hợp kim bằng cơ cấu kẹp chặt như hình 5.10d cịn lưỡi dao làm bằng vật liệu đặc biệt.
Hình 4.10
6. Mài dao tiện
6.1. Sự mài mòn dao và quy tắc an toàn khi sử dụng máy mài 2 đá