Mục đích của phần này là xác định chế độ gia công hợp lý, sao cho đảm bảo chất lượng (độ nhám) bề mặt gia công, độ chính xác yêu cầu (hình dáng hình học), đảm bảo được năng suất gia công (tốc độ cắt) mà chi phí chi việc gia công là thấp nhất (sử dụng dụng cụ được lâu bền, máy móc đảm bảo an toàn khi gia công, năng lượng tiêu hao ít).
7.1.1 Tiện thô bề mặt số 7 7.1.1.1 Các số liệu ban đầu
Các số liệu ban đầu:
- Đường kính: d = ∅25 mm.
- Chiều dài chi tiết: l = 28 mm
- Lượng dư gia công lớn nhất: Zmax = 5 mm.
- Dụng cụ gia công: dao tiện mặt đầu phải và trái.
- Cấp chính xác IT14.
- Độ nhỏm bề mặt: Ra = 25 àm.
- Máy tiện T616.
7.1.1.2 Xác định chiều sâu cắt Chiều sâu cắt:
t = Zmax i
Trọng đó: Zmax là lượng dư trung gian lớn nhất.
i là số lần chuyển dao.
Với nguyên công tiện thô và lượng dư trung gian lớn nhất là 5 mm để tiết kiệm thời gian gia công ta đi 2 lần dao.
Vậy chiều sâu cắt:
t = Zmax
i = 52 = 2,5 mm 7.1.1.2 Xác định lượng ăn dao
a) Lượng ăn dao xác định theo điều kiện độ nhám bề mặt gia công
Theo công thức [1, trang 98, công thức 2.40], lượng ăn dao được xác định bằng:
S1 ≤ √8.Rz. r
Với:
- Rz = 100 àm là chiều cao nhấp nhụ lớn nhất cho phộp của bề mặt.
- r = 0,4 ÷ 2,4 mm bán kính mũi dao, chọn r = 0,4 mm [13].
Vậy lượng ăn dao theo độ nhám bề mặt gia công là:
S1 ≤ √8.Rz. r = √8.100 .0,4 = 17,89 mm/vòng b) Lượng ăn dao xác định theo sức bền cơ cấu chạy dao
Theo công thức [1, trang 99, công thức 2.42], lượng ăn dao được xác định bằng:
S2 ≤ y√pz1,45.C[Ppzx. t]xpz. Kpz
Với:
- [PX] = 350 kG là lực lớn nhất cho phép tác động lên cơ cấu chạy dao.
- Cpz là hệ số phụ thuộc nhóm vật liệu gia công.
- t = 2,5 mm là chiều sâu cắt.
- xpz, ypz là số mũ chịu ảnh hưởng của chiều sâu cắt và lượng ăn dao đến lực cắt.
- Kpz là hệ số hiệu chỉnh lực cắt, phụ thuộc vào vật liệu gia công và các thông số hình học phần cắt
Tra bảng [5, trang 19, bảng 11-1], khi tiện ngoài chạy dao dọc, ngang và tiện lỗ với dao làm từ thép T15K6, ta có Cpz = 300; xpz = 1; ypz = 0,75 và nz = -0,15
Tra bảng [5, trang 22, bảng 15-1], với dao làm bằng thép T15K6 có góc φ = 45º, γ = 15º và λ = 0º, ta có Kφpz = 1; Kγpz = 1,15 và Kλ pz = 1.
Suy ra Kpz = Kφpz.Kγpz.Kλ pz = 1.1,15.1 = 1,15
Vậy lượng ăn dao theo sức bền của cơ cấu chạy dao là:
S2 ≤ y√pz1,45.C[Ppzx. t]xpz. Kpz = 0,75√1,45.300350.2,51.1,15 = 0,18 mm/vòng c) Lượng ăn dao xác định theo sức bền thân dao
Theo công thức [1, trang 99, công thức 2.43], lượng ăn dao được xác định bằng:
S3 ≤ y√pz6.l. CB . Hpz2. t.[xσpz. Ku] pz
Với:
- B = 16 mm là chiều rộng thân dao.
- H = 25 mm là chiều cao thân dao.
- [σu¿ là ứng suất uốn cho phép của vật liệu làm thân dao, với thép kết cấu ứng suất uốn cho phép là [σ¿¿u]¿ = 20 Kg/mm2.
- l = 150 mm là chiều dài chi tiết.
- Các giá trị Cpz; t; xpz; ypz và Kpz giống như phần b.
Vậy lượng ăn dao theo sức bền thân dao là:
S3 ≤ y√pz6.l. CB . Hpz2. t.[σxpz. Ku] pz = 0,75√6.150 .30016.25.22.20,51.1,15 = 0,16 mm/vòng d) Lượng ăn dao xác định theo độ cứng vững của chi tiết:
Theo công thức [1, trang 98, công thức 2.41], lượng ăn dao xác định bằng:
S4 ≤ y√pz K . E . J .[f] 1,1.l3.Cpz.txpz. Kpz Với:
- K = 3 là hệ số phụ thuộc cách gá đặt, chi tiết kẹp console trên mâm cặp.
- E = 21000 Kg/mm2 là mô-đun đàn hồi của vật liệu gia công (bảng 2.2).
- J = 0,05.d4 = 0,05.754 mm4 là mô-đun quán tính của tiết diện ngang của chi tiết.
- [f] = 0,2 ÷ 0,4 mm là độ uốn cho phép của phôi, lấy bằng 0,25 dung sai kích thước cần đạt tại bước công nghệ đang thực hiện. Với bước công nghệ tiện thô chi tiết
∅75 mm cấp chính xác IT14 có dung sai δ = 0,74 mm [12, trang 233, bảng 2.3.], vậy [f] = 0,25.δ = 0,185 mm.
- Các giá trị Cpz; t; xpz; ypz và Kpz giống như phần b.
Vậy lượng ăn dao theo độ cứng vững của chi tiết là:
S4 ≤ y√pz K . E . J .[f]
1,1.l3.Cpz.txpz. Kpz = 0,75√13.21000.0,1.1503.300,05. 75.2,541.0,185.1,15 = 10,32 mm/vòng Qua việc tính toán lượng ăn dao ta so sánh lượng ăn dao tính theo 4 điều kiện trên thấy lượng ăn dao theo độ cứng vững của chi tiết là nhỏ nhất S = 0,16 mm/vòng, dựa vào lượng ăn dao trên máy tiện T616 ta chọn lượng ăn dao S = 0,15 mm/vòng.
7.1.1.3 Xác định tốc độ cắt
Theo công thức [1, trang 99, công thức 2.44], tốc độ cắt kinh tế khi tiện là:
V = Cv
Tm. txv. Syv. Kv Với:
- Cv là hệ số xét đến vật liệu gia công và điều kiện khi tính tốc độ cắt.
- T là tuổi bền trung bình của dụng cụ cắt, T = 40 phút.
- t là chiều sâu cắt, t = 2,5 mm.
- S là lượng ăn dao, S = 0,15 mm/vòng.
- Kv là hệ số điều chỉnh chung về tốc độ cắt.
- m, xv, yv là chỉ số mũ xét đến ảnh hưởng của tuổi bền của dụng cụ, lượng ăn dao, chiều sâu cắt đến tốc độ cắt.
Tra bảng [5, trang 13, bảng 1-1], khi tiện ngoài có vật liệu phần cắt T15K6 và S
< t, ta có các trị số của các hệ số và số mũ khi tính tốc độ cắt là: Cv = 292; xv = 0,15; yv
= 0,3; m= 0,18.
Theo công thức [1, trang 101, công thức 2.46], hệ số điều chỉnh chung về tốc độ cắt:
Kv = Kmv. Knv. Kuv. Kφv. Kφ1v. Krv. Kqv. Kov Với:
- Kmv là hệ số ảnh hưởng của vật liệu gia công, với vật liệu gia công thép CT3 có σb = 490 Mpa = 49 Kg/mm2 xem bảng 2.2 và phần cắt của dao thép hợp kim cứng T15K6, Kmv = 75σ
b = 7549 = 1,53 [5, trang 15, bảng 2-1].
- Knv là hệ số ảnh hưởng của trạng thái bề mặt, phần cắt của dao T15K6 và phôi đúc có vỏ cứng thông thường nên Knv = 0,7 [5, trang 17, bảng 7-1].
- Kuv là hệ số ảnh hưởng của vật liệu dụng cắt, phần cắt của dao T15K6 và vật liệu gia công là thép đúc nên Kuv = 1,54 [5, trang 17, bảng 8-1].
- Kφv;Kφ1v; Krv; Kqv là các hệ số ảnh hưởng của các thông số hình học lưỡi cắt và tiết diện cán dao đến tốc độ cắt. Các hệ số Kφ1v; Krv; Kqv chỉ kể đến khi tiện bằng thép gió vì tiện bằng thép hợp kim cứng T15K6 và có góc nghiêng chính φ = 45° nên hệ số Kφv = 1 [5, trang 18, bảng 9-1].
- Kov là hệ số ảnh hưởng của dạng gia công đến tốc độ cắt, đặc tính gia công tiện ngoài và dạng gia công là ngang, tỷ số các đường kính d/D = 75/240 = 0,3 nên Kov = 1,24 [5, trang 18, bảng 10-1].
Vậy hệ số điều chỉnh chung về tốc độ cắt là:
Kv = Kmv. Knv. Kuv. Kφv. Kov = 1,53.0,7.1.1,24 = 1,33 Vậy tốc độ cắt kinh tế bằng:
V = Cv
Tm. txv. Syv. Kv = 292
400,18.2,50,15.0,150,3 .1,33 = 308 m/phút
Theo công thức [14, trang 13, công thức 1.7], số vòng quay trong một phút là:
n = 1000.Vπ . d = 1000.308π.75 = 1307 vòng/phút
Theo thuyết minh máy T616 ta chọn số vòng quay n = 958 vòng/phút.
Vậy tốc độ cắt thực tế theo công thức [14, trang 13, công thức 1.6]:
V = n . π . d1000 = 958.1000π.75 = 226 m/phút
Tốc độ cắt cho phép của máy theo công suất hiệu ích [1, trang 101, công thức 2.47]:
VN =
4500.Ne Cpz. S
3 4.t Với:
- Ne là công suất hiệu ích của máy, với hệ số hiệu dụng thông thường ƞ = 0,85 và công suất danh nghĩa của động cơ Nd = 4,5 Kw xem phần thuyết minh máy, nên Ne
= Nd.ƞ = 4,5.0,85 = 3,825 Kw.
- Cpz = 300 là hệ số phụ thuộc nhóm vật liệu gia công xem mục 7.1.1.2 b.
- S = 0,15 mm/vòng lượng ăn dao.
- t = 2,5 mm chiều sâu cắt.
Vậy tốc độ cắt cho phép của máy theo công suất hiệu ích là:
VN =
4500.Ne Cpz. S
3
4.t = 4500.3,825 300.(0,15)
3
4.2,5 = 95 m/phút
So sánh tốc độ cắt thực tế và tốc độ cắt cho phép ta thấy điều kiện không thỏa.
Ta thực hiện so sánh công suất hiệu ích của máy Ne với công suất tiêu thụ khi cắt N.
Lực cắt Pz theo công thức [1, trang 101, công thức 2.48]:
Pz = Cpz.txpz. Sypz. Vnz. Kpz
Với các kí hiệu xem mục 7.1.1.2 b.
Vậy lực cắt:
Pz = Cpz.txpz. Sypz. Vnz. Kpz = 300.2,51.0,150,75.226−0,15.1,15 = 92,2 kG Công suất tiêu thụ khi cắt theo công thức [1, trang 101, công thức 2.49]:
N = Pz.V
102.60 = 92102.60,2.226 = 3,4 kW
Ta so sánh với Ne, thấy N < Ne nên máy đảm bảo an toàn, vậy tốc độ cắt V = 226 m/phút thỏa điều kiện.