Vận tốc cắt ảnh hưởng đến lực cắt, nhiệt cắt, đến biến dạng vật liệu gia công, đến ma sát ở mặt trước và mặt sau dao cụ với bề mặt gia công. Do đó nó ảnh hưởng nhiều đến độ nhám bề mặt gia công (hình 3.1).
Hình 3.1: Ảnh hưởng của vận tốc cắt đến độ nhám
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Ở vận tốc cắt thấp nhiệt cắt nhỏ, biến dạng lớp bề mặt không lớn nên vận tốc cắt ít ảnh hưởng đến độ nhám.
Khi cắt ở vận tốc cao hơn từ 20 ÷ 40 m/p nhiệt cắt tăng, biến dạng dẻo tăng, lẹo dao phát triển rồi bị phá huỷ. Góc trước thay đổi, lực cắt biến thiên, do vậy ở vùng vận tốc cắt này giá trị Ratăng.
Tiếp tục tăng vận tốc cắt, nhiệt cắt tăng, song lẹo dao giảm dần rồi triệt tiêu, độ nhám bề mặt gia công tăng.
Ở vận tốc cắt rất cao nhiệt cắt ổn định, lẹo dao không có, hệ số ma sát ổn định, độ nhám bề mặt gia công ít thay đổi.
Khi gia công các vật liệu dòn (ví dụ gang) tăng vận tốc cắt làm giảm quá trình bong tróc các hạt, độ nhám sẽ giảm.
Thực hiện đo nhám bề mặt bằng máy đo Mitutoyo – 201 của Nhật Bản.
Thay đổi vận tốc cắt, giữ nguyên chiều sâu cắt và lượng chạy dao. Nhám bề mặt được đo theo phương đường sinh, trong mặt phẳng đi qua đường tâm của phôi. Kết quả thí nghiệm được thể hiện trong bảng 3.1. Đồ thị quan hệ giữa vận tốc cắt và các thông số nhám trên hình 3.2
Bảng 3.1: Kết quả đo nhám bề mặt tương ứng với các chế độ cắt thiết kế TT
TT V (m/p) S (mm/v) t (mm) Ra (àm)
1 100 0,1 0,12
0,33 0,40 0,34
2 120 0,1 0,12
0,45 0,43 0,46
3 140 0,1 0,12
0,38 0,39 0,37
4 160 0,1 0,12
0,40 0,50 0,51
5 180 0,1 0,12
0,53 0,56 0,60
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Hình 3.2: Đồ thị quan hệ giữa vận tốc cắt và nhám Ra,Rz
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5
100 120 140 160 180 v(m/p)
Ra, Rz
Ra Rz
Hình 3.3: Ảnh vùng mòn mặt sau của mảnh dao PCBN cắt với vận tốc cắt:
(a): v1 = 180 m/p sau 7,69 phút (b): v2 = 160 m/p sau 12,36 phút (c): v3 = 140 m/p sau 19,72 phút
[àm]
(a)
(b)
(c)
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Khảo sát mặt sau các mảnh dao PCBN khi sử dụng ba chế độ công nghệ khác nhau với vận tốc cắt thay đổi từ 140 m/p đến 180 m/p (Hình 3.3(a);
3.3(b); 3.3(c)) cho thấy mòn mặt sau luôn tồn tại từ lưỡi cắt chính với độ cao hs tăng dần từ phía mũi dao đến cuối chiều dài cắt trên lưỡi cắt chính và đều đạt hsmax ≈ 0,1 mm mặc dù thời gian cắt khác nhau rất nhiều.
Hình 3.4:
(a) Ảnh phóng to vùng mòn mặt sau trên lưỡi cắt chính từ hình 3.3(c) (b) Ảnh phóng to vùng “phồng” dưới lưỡi cắt phụ từ hình 3.3(b).
(c) So sánh cấu trúc tế vi vùng “phồng” dưới lưỡi cắt phụ (c’) với cấu trúc tế vi nguyên thuỷ của PCBN (c)
(d) Ảnh phóng to vùng dính vật liệu gia công trên mặt sau dưới lưỡi cắt phụ từ hình 3.3(c).
(c) (c’)
(b) (d) (a)
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Cấu trúc của bề mặt mòn này bao gồm lớp dính của vật liệu gia công trên bề mặt và các vết cào xước (Hình 3.4(a)). Các rãnh mòn có chiều sâu lớn hơn khi tăng vận tốc cắt.
Khi cắt với vận tốc cắt 180 m/p sau 7,69 phút trên mặt sau suất hiện hai vùng bị “phồng” phía dưới lưỡi cắt chính và phụ nhưng vùng bị “phồng” dưới lưỡi cắt phụ lớn hơn và gần mũi dao hơn (Hình 3.3(a)).
Hình 3.5:
(a) Ảnh mặt trước của mảnh dao PCBN cắt với vận tốc cắt 160 m/p sau 12,36 phút.
(b) Ảnh phóng to thể hiện cơ chế phá huỷ lưỡi cắt phụ từ hình 3.4(a) Khi giảm vận tốc cắt xuống 160 m/p sau 12,36 phút, trên mặt sau chỉ xuất hiện một vùng bị “phồng” ở phía dưới lưỡi cắt phụ. Tiếp tục giảm vận tốc cắt tới 140 m/p, sau 19,72 phút, trên mặt sau chỉ tồn tại vùng dính vật liệu gia công (Hình 3.3(c)).
Kết quả phân tích vùng “phồng” dưới lưỡi cắt phụ chỉ ra trên hình 3.4(b). Vật liệu dụng cụ trong vùng này bị “phồng” lên từng mảng và lần lượt bong ra khỏi mặt sau tạo thành những hốc rộng và nông trên bề mặt này. Hình 3.4(c) là cấu trúc bề mặt nguyên thuỷ của mảnh dao PCBN và hình 3.4(c’) là
(a)
(b)
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
cấu trỳc bề mặt của mảnh dao PCBN trờn vựng phồng. Rừ ràng mật độ cỏc hạt PCBN trên vùng “phồng” cao hơn rất nhiều so với mật độ PCBN trên bề mặt nguyên thuỷ.
Ảnh trên hình 3.4(d) phóng to vùng dính vật liệu gia công phía dưới lưỡi cắt phụ từ hình 3.3 (c). Trên vùng này, vật liệu gia công bám lên bề mặt sau thành lớp và sau đó bong ra từng mảng để lộ các mảng vật liệu dụng cụ bên dưới là hình ảnh của cơ chế mòn dính.
Ảnh trên hình 3.5(a) thể hiện vùng lưỡi cắt phụ trên mặt trước gần mũi dao bị phá huỷ sau 12,36 phút cắt với vận tốc cắt 160 m/p. Cơ chế phá huỷ của vùng này là sự vỡ ra từng mảng vật liệu dụng cụ dưới tác dụng của lực cắt trong các mặt phẳng gần vuông góc với mặt trước (hình 3.5(b)). Quá trình phá huỷ bộ phận lưỡi cắt phụ phát triển dần đến mũi dao và làm tăng nhám bề mặt gia công.