CHƯƠNG 3: ĐỘNG LỰC HỌC QUÁ TRÌNH CẮT KIM LOẠI
3. Tốc độ cắt khi khoan và các nhân tố ảnh hưởng đến tốc độ cắt
Tốc độ cắt khi khoan phụ thuộc vào lượng chạy dao s, đường kính mũi khoan D, tuổi bền T, chiều sâu khoan lỗ l , các thông số hình học của bộ phận cắt, vật liệu chế tạo mũi khoan , vật liệu gia công dung dịch trơn nguội.
Qua nghiên cứu các nhân tố ảnh hưởng đến tốc độ cắt, ta lập được các công thức thực nghiệm có dạng sau đây:
V= C D T sv x K
m y v
v v
.
. m/ph
Trong đó : . Cv Hệ số tỉ lệ ứng với một loại vật liệu gia công nhất định . Kv hệ số điều chỉnh tốc độ đo do các điều kiện cắt khác nhau.
Dưới đây ta xét ảnh hưởng của các nhân tố đến tốc độ cắt khi khoan.
a. Ảnh hưởng của lượng chạy dao: Khi tăng lượng chạy dao thì tốc độ cắt phải giảm xuống. Mức độ giảm được biểu thị bằng số mũ yv . Trị số của só mũ này phụ thuộc vào lượng chạy dao, vật liệu chế tạo mũi khoan và vật liệu gia công .
b. Ảnh hưởng của đường kính mũi khoan: Khi tăng đường kính mũi khoan thì độ cứng vững của mũi khoan tăng, điều kiện truyền nhiệt cũng được cải thiện.
Nhưng khi tăng đường kính mũi khoan thì vì t = D/2 tăng nên hạn chế việc tăng tốc độ cắt.
c. Ảnh hưởng của chiều sâu lỗ khoan l: chiều sâu lỗ khoan càng lớn (khoan càng sâu) thì điều kiện cắt càng xấu. Vì lỗ khoan càng sâu thoát phoi càng khó, dung dịch trơn nguội càng khó đưa vào khu vực cắt. Do đó khi khoan lỗ có chiều dài l
>3D thì tốc độ cắt khi khoan phải nhân với hệ số điều chỉnh tốc độ Kv lỗ (tra trong các sổ tay kỹ thuật).
Chú ý : + Khi khoan gang xám có phoi vụn thì chiều sâu cắt không ảnh hưởng đáng kể đến tốc độ cắt .
+ Khi khoan lỗ l ≥ 5D thì nên dùng mũi khoan sâu.
d. Ảnh hưởng của vật liệu gia công đến tốc độ khi khoan: Ảnh hưởng của vật liệu gia công đến tốc độ cắt được biểu thị bằng hệ số điều chỉnh KVL
Chỉ tiêu quan trọng nhất về tính gia công của vật liệu thép khi khoan là giới hạn bền σb khi khoan gang là độ cứng HB.
Giá trị gần đúng của hệ số Kvl có thể tính theo công thức thực nghiệm sau đây:
Kvl = 750 σb
nv
Trong đó : σb giới hạn bền của vật liệu N/mm2. nv số mũ .
Nếu σb < 550 N/mm2 thì nv = -0,9 Nếu σb > 550 N/mm2 thì nv = 0,9 Khi khoan gang xám
Kvl = 190 HB
nv
Trong đó : .HB Độ cứng của vật liệu gia công (Brinen).
.nv số mũ. gía trị nv =1,3
e. Ảnh hưởng của vật liệu làm mũi khoan đến tốc độ cắt .
Anh hưởng của vật liệu làm dao được biểu thị bằng hệ số điều chỉnh Kvd. Đối với mũi khoan thép gió P18 và P9 thì Kvd =1 còn đối với mũi khoan chế tạo bằng thép hợp kim dụng cụ 9XC có Kvd = 0,65, mũi khoan bằng thép cac bon dụng cụ Kvd= 0,5 và mũi
g. Ảnh hưởng của dung dịch bôi trơn:
Để làm giảm nhiệt độ khi khoan (đặc biệt là khoan thép) phải tưới dung dịch trơn nguội với lưu lượng 4-5 l/ph. Dùng dung dịch trơn nguội có thể làm tăng tốc độ cắt lên từ 1,4 - 1,45 lần.
Trong công thức tính tốc độ cắt , hệ số tỷ lệ Cv có giá trị như sau :
+ Khi khoan thép bằng mũi khoan thép gió: S < 0,2mm/vg ; Cv = 5, S > 0,2mm/vg ; Cv = 7,0.
+ Khi khoan gang bằng mũi khoan thép gió:S < 0,3 mm.vg; Cv = 10,5 S > 0,3mm/vg; Cv = 12,2.
+ Khi khoan thép bằng mũi khoan hợp kim cứng : S < 0,12mm/vg ; Cv = 750; S > 0,12mm/vg ; Cv = 490.
3.3.1.2 Trình tự xác đinh chế độ cắt hợp lý khi khoan:
Phương pháp xác định chế độ cắt khi khoan cũng tiến hành như tiện, để xác định chế độ cắt và các thông số hình học hợp lý của mũi khoan. phải xuất phát từ các điều cơ bản sau :
a. Lượng chạy dao nên chọn lớn nhất, nhưng phải phù hợp với các điều kiện kỹ thuật của lỗ gia công như độ bóng, độ chính xác, các nguyên công tiếp sau khi khoan.
b. Tốc độ cắt phải đảm bảo tuổi bền lớn nhất . Chế độ cắt được lựa chọn theo trình tự sau:
1. Chọn mũi khoan: Mũi khoan có thể có nhiều hình dạng khác nhau tùy theo công dụng và vật liệu chế tạo mũi khoan. Ở mũi khoan thép gió thì các thông số hình học của phần cắt mũi khoan đã được tiêu chuẩn hoá, còn đối với mũi khoan gắn hợp kim cứng tùy từng loại vật liệu gia công mà hình dáng hình học có thể khác nhau.
Khi chọn hình dáng hình học phải xét sao cho có lợi về mặt lực cắt, tốc độ cắt và tuổi bền của dao.
2. Với đường kính lỗ D<35mm thì khoan 1 lần, khi đó chiều sâu cắt là t = D/2. với D > 35mm thì khoan 2 lần, lần đầu dùng mũi khoan có đường kính D1 = (0,5 -0,7 ) D
3. Chọn lượng chạy dao tối đa cho phép .
Như đã biết lượng chạy dao phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố : điều kiện kỹ thuật, độ bền của mũi khoan, độ bền và độ cứng vững của cơ cấu chạy dao, chiều sâu khoan. . .
Lượng chạy dao cho phép bởi độ bền của mũi khoan có thể tính theo công thức sau:
Khoan thép s = 38,8 D
b 0 81
0 94 ,
σ , mm/vg
Khoan gang s = 7,34 D HB
0 81 0 75 ,
, mm/vg Trong đó : σb giới hạn của vật liệu gia công .
HB Độ cứng của gang được gia công .
4- Với D và s đã chọn cho trước tuổi bền T, tính chế độ cắt và số vòng quay . 5- Xác định lực chiều trục P0, mômen xoắn Mx và công suất cắt Nc. Nếu như đã chọn máy trước thì kiểm nghiệm P0, Mx, Nc theo D, s ,n ,v đã chọn.
6- Tính thời gian máy. Thời gian máy T0 được tính theo công thức:
T0 = L
n s . (ph)
Trong đó : L - chiều dài hành trình của mũi khoan theo phương chạy dao mm L = l + l1 + l2
l - chiều dài (chiều sâu) khoan mm
l1 - lượng ăn tới mm . Ta có : l1 =D g 2 cot ϕ
l2 - lượng vượt quá mm.
Đối với mũi khoan tiêu chuẩn có thể lấy l1+l2 = 0,3 D.
3.3.2. Khoét