4.2.1. Góc sau α
Góc sau có tác dụng làm giảm ma sát giữa mặt sau của dao và mặt gia công.
Khi không yêu cầu ựộ nhẵn và ựộ chắnh xác bề mặt cao thì góc sau có thể chọn như sau:
- Dao phay răng lớn α=120;
- Dao phay răng nhỏ α=160;
- Dao phay ựĩa, dao phay rãnh, cưa ựĩa α=200;
- Dao phay rãnh then hoa α=300.
Nếu giá trị góc sau lớn thì sẽ không tốt, vì làm cho răng dao bị yếu, chóng mòn nên nhanh giảm ựường kắnh.
Khi yêu cầu ựộ nhẵn bề mặt cao Ra= 2,5-1,15 ộm và ựộ chắnh xác không thấp hơn
cấp 3 thì :
- Dao gắn hợp kim cứng α=5-80;
- đối với dao phay mặt ựầu có góc φ1 thì α=6-100. 4.2.2. Góc trước γ
Là nơi ựể thoát phoi, việc chọn góc trước tùy thuộc vào cơ lý tắnh của vật liệu gia công, chế ựộ cắt, ựặc tắnh của vật liệu làm dao. Thông thường góc trước ựược chọn như sau:
Giá trị của góc trước trong tiết diện pháp tuyến
Vật liệu gia công Dao phay thép gió Dao phay hợp kim cứng
σb ≤ 60kG/mm2 200 150
σb = 60-100kG/mm2 150 50-(-50)
σb > 60kG/mm2 120-100 (-100)-(-150)
Gang (tùy theo ựộ cứng) 50-150 50-(-50)
4.2.3. Góc nghiêng chắnh φ
được xác ựịnh giữa tỉ lệ chiều dày và chiều rộng lớp cắt theo chiều sâu và lượng chạy dao. Giảm φ chiều dày cắt giảm và chiều rộng cắt tăng lên, làm cho ựiều kiện thoát nhiệt ở vùng cắt tốt hơn, vì vậy giúp tăng tuổi bền dao và tăng ựược lượng chạy dao. Tuy nhiên, việc giảm φ làm cho lực hướng kắnh và lực chiều trục tăng lên.
- Nếu chiều sâu cắt nhỏ hơn 3mm, hệ thống công nghệ cứng vững thì nên chọn
φ≈200.
- Khi chiều sâu cắt lớn hơn 6mm, nên dùng lưỡi cắt có góc chuyển tiếp với φ=40-
600 và φ=200.
- Khi dao cắt hai mặt thẳng góc thì φ=900, ựể tăng ựộ bền ở ựỉnh răng nên vát ở ựỉnh
góc 450 với chiều dài 0,5-1,5mm ựể tạo ra lưỡi chuyển tiếp.
4.2.4. Góc nghiêng phụ φ1
Nếu giảm góc nghiêng phụ thì sẽ làm tăng ựộ bóng bề mặt.
Hình 4.1 Góc nghiêng phụ 4.2.5. Góc nâng của lưỡi cắt chắnh λ
λ là góc giữa véc tơ tốc ựộ cắt ở ựiểm ựang xét và pháp tuyến N với lưỡi cắt chắnh cũng chắnh tại ựiểm ựó trong mặt phẳng cắt.
Các dao phay mặt ựầu, dao phay ựĩa, dao phay 2 hoặc 3 mặt ựều có góc λ. đối với dao phay hình trụ răng xoắn thì λ= ω. Góc λ làm tăng ựộ bền của dao. đối với dao phay
gắn mảnh hợp kim cứng λ=12-150, ựối với dao phay mặt ựầu bằng thép gió λ≈100.
4.2.6. Góc nghiêng của rãnh xoắn ω
Răng xoắn giúp cho phoi thoát ựược dễ dàng hơn, ngoài ra răng xoắn có số răng ựồng thời tham gia cắt nhiều hơn nên ắt bị va ựập hơn so với răng thẳng nên làm cho bề mặt gia công ựược nhẵn hơn. Tuy nhiên răng xoắn sẽ tạo ra lực cắt gọt theo chiều trục, lực này có chiều dọc trục và có hướng tùy thuộc vào hướng xoắn của dao.
Vì trục chắnh của dao có ựộ cứng vững theo chiều hướng trục lớn hơn so với chiều ngược lại, vì vậy nên chọn chiều quay của dao sao cho lực tác dụng theo chiều hướng về trục chắnh.
đối với răng mặt ựầu, khi ω lớn thì ựỉnh răng sẽ kém bền, lúc ựó cần phải vát một
góc âm 30-50 trên chiều dài 0,5-2mm. Khi tải nặng thì vát góc âm, khi tải nhẹ thì vát góc
dương.
Hướng góc ω nên thuận chiều với hướng cắt, nếu có sự gia công trái chiều thì cần chú ý ựến hướng thoát phoi ựể không bị kẹt phoi.
Góc ω có ảnh hưởng lớn ựến ựộ bền của dao phay, nếu dao phay có góc nghiêng càng lớn thì cắt nhẹ hơn, phoi cắt thoát dễ dàng hơn nên cho năng suất và tuổi bền dao
cao hơn. Qua thắ nghiệm cho thấy, nếu góc nghiêng tăng từ 100-600 thì tuổi bền dao tăng
3-5 lần. Thực nghiệm chỉ ra rằng, mức ảnh hưởng của góc nghiêng ựối với tuổi bền của dao lớn hơn rất nhiều so với các yếu tố khác như tốc ựộ cắtẦ chẳng hạn tuổi bền của dao vẫn tăng lên mặc dù tăng tốc ựộ cắt nếu có sự tăng góc nghiêng.
Việc tăng góc nghiêng ω của dao cũng ựồng nghĩa là góc trước thực tế ựược tăng
lên. Góc trước thực tế γφ có thể thay ựổi trong mặt phẳng thoát phoi mà không phải ở mặt
phẳng NN thẳng góc với lưỡi cắt chắnh γN. Việc tăng góc nghiêng ω thì γφ và γN biến thiên rất lớn theo bảng sau:
N N tg tg tg γ ω γ ω ω γφ 2 2 2 2 1 . cos sin sin + + + = Bảng trị số góc trước thực tế Góc nghiêng của răng
Khi γN=5 Khi γN=10 Khi γN=15
100 6030Ỗ 11020Ỗ 16010Ỗ 200 110 15010Ỗ 19020Ỗ 300 17050Ỗ 21020Ỗ 24050Ỗ 400 270 29030Ỗ 320 500 37030Ỗ 39015Ỗ 410 600 49030Ỗ 50030Ỗ 51030Ỗ Kết luận:
- Khi tăng góc nghiêng ω thì góc trước thực tế không ngừng tăng lên;
- Khi ω=40-600 thì góc trước thực tế thay ựổi trong khoảng không lớn (2-50) và góc
trước γN thay ựổi từ (5-150). Vì thế ựối với những dao phay có ω lớn có thể chọn
γN không lớn, ựiều này giúp cho dao bền hơn, thoát nhiệt tốt hơn.
- Có thể dùng các trị số góc nghiêng sau cho các kiểu dao phay khác nhau:
o Dao phay hình trụ lắp chuôi: 450-600;
o Dao phay trụ dạng chuôi: 300-600;
o Dao phay ựĩa 3 và 2 mặt: 150-200;
o Dao phay hình trụ răng nhỏ: 250-300;
VẤN đỀ 5
THIẾT KẾ DAO PHAY LƯNG 5.1. Các yếu tố kết cấu chung của dao phay:
Dao phay hớt lưng ựược dùng rất phổ biến, nhất là khi gia công các chi tiết ựịnh hình. Một số loại dao phay ựã ựược tiêu chuẩn hóa: dao phay rãnh lồi-lõm, dao phay ựĩa môựun, dao phay lăn răng, dao phay lăn trục then hoaẦ
Dao phay hớt lưng ựược chia thành 2 nhóm:
- Nhóm không mài hớt lưng: có prôfin không mài như dao phay ựĩa
môdunẦ
- Nhóm có mài hớt lưng: có mài prôfin như dao phay lăn răngẦ
đặc ựiểm chung về kết cấu:
- đảm bảo prôfin lưỡi cắt không ựổi và ựồng nhất trong quá trình sử dụng
sau khi mài sắc lại theo mặt trước, do ựó ựược dùng chủ yếu cho gia công ựịnh hình.
- đối với dao không mài prôfin thì ựộ ựảo tâm ở ựỉnh lớn (0,04-0,12mm)
do không có nguyên công mài tròn ựỉnh dao. Số lượng răng ắt nên khi phay không cân bằng, cộng thêm ựộ ựảo tâm lớn nên chất lượng bề mặt thấp hơn nhiều so với dao phay răng nhọn.
5.2. đường cong hớt lưng dao phay: 5.2.1. đường cong hớt lưng dao phay: 5.2.1. đường cong hớt lưng dao phay:
Hình 5.1 đường cong hớt lưng
đường cong hớt lưng dao phay phải ựảm bảo sao cho chiều cao prôfin dao và góc sau α không ựổi sau mỗi lần mài sắc lại theo mặt trước. đó chắnh là ựường cong logarit, có phương trình trong hệ tọa ựộ cực là:
θ
ρ m
e e R . =
Trong ựó: Re- bán kắnh tương ứng với ựỉnh răng;
θ- góc quay ựộc cực;
ρ- bán kắnh ựộc cực.
Tuy nhiên việc sử dụng ựường cong hớt lưng là không khả thi vì khó chế tạo và mỗi một ựường kắnh dao cần có một cam riêng. Do ựó trong thực tế ựường cong lôgarit ựược thay thế bằng ựường cong Acsimet.
5.2.2. Phương trình ựường cong hớt lưng là ựường xoắn Acsimet: Phương trình ựường xoắn Acsimet ựỉnh răng dao phay có dạng: Phương trình ựường xoắn Acsimet ựỉnh răng dao phay có dạng:
θ π ρ 2 a R d = −
Trong ựó: R- bán kắnh lớn nhất của dao phay;
a = b.2π;
b- hệ số của ựường cong Acsimet.
Với góc sau α tại ựiểm khảo sát A thì cotgα = θ.
Hình 5.2 đường cong hớt lưng là ựường xoắn Acsimet 5.2.3. Lượng hớt lưng K và góc sau ở ựỉnh răng αd
Ta có lượng nâng của ựường xoắn Acsimet: a = K.Z
Trong ựó: K- lượng nâng của ựường xoắn ứng với một răng và ựược gọi là lượng hớt lưng.
Z- số răng dao phay.
Ta có tgα = K.Z/2πρ, nếu tại ựỉnh răng có góc sau là αd tương ứng với ρ=Re thì: tg αd = K.Z/2π Re
De- ựường kắnh ựỉnh dao phay;
αd- góc sau ở ựỉnh răng;
K- lượng hớt lưng. Trong thực tế K=0,5-12mm và ựược ghi rõ trên các
cam hớt lưng.
5.3. Thông số hình học phần cắt của dao phay hớt lưng a) đường kắnh ngoài của dao: D=D1 + 2H a) đường kắnh ngoài của dao: D=D1 + 2H
Trong ựó: D1- ựường kắnh vòng tròn ựáy răng, thường khoảng 1,6-2 lần ựường kắnh
lỗ gá d.
H- chiều cao răng. được xác ựịnh như sau:
H = h + k + r
Trong ựó: h- chiều cao profin chi tiết gia công cộng thêm 1-2mm.
k- lượng hớt lưng.
r- bán kắnh ựáy răng.
b) Phần lượn tròn chân răng: cung lượn bắt ựầu từ ựiểm hớt lưng cuối cùng M, có bán kắnh r nằm giữa cung có góc là ψ. Trong ựó r ựược xác ựịnh theo công thức:
r = R2.sin ψ/2
Hình 5.3 Yếu tố kết cấu của dao Bán kắnh R ựi qua ựiểm M ựược tắnh theo công thức:
R2 = 0,5D Ờ h Ờ ξ K
Trong ựó: ξ- hệ số tắnh ựến trị số hớt lưng ở ựiểm dao tiện thoát ra khỏi lưng răng, ξ=4/5.
c) đường kắnh lỗ d: ựược chọn trên cơ sở ựảm bảo sức bền và ựộ cứng vững của trục gá, ngoài ra còn phụ thuộc vào chiều cao profin.
đường kắnh lỗ d 16 22 27 32 40 50
đường kắnh dao phay D 40-50 55-65 65-70 70-130 130-195 195-230
d) Số răng Z: chọn sao cho ựảm bảo sức bền răng dao, ựủ không gian thoát phoi và khả năng mài sắc lại nhiều lần.
Bảng số răng dao phay ựĩa modun
Modun m Chiều cao
profin h, mm Chiều cao răng H, mm đường kắnh dao phay D, mm Số răng Z Tỷ số D/h Tỷ số D/H 1 2,25 6,5 50 14 22,7 7,7 16 36 38 170 10 4,7 4,5
Bảng số răng dao phay không mài
Số răng Z 18 16 14 12 11 10 9 8 đường kắnh dao phay, mm 40 40-45 50-55 60-75 80-105 110-125 130-140 150-230 Hình 5.3 Trị số góc dao e) Góc rãnh giữa các răng:
Góc rãnh giữa các răng ựược xác ựịnh theo công thức: θ = ộ + η
để ựảm bảo sức bền răng sau khi mài sắc lại nhiều lần thì cần tạo ra góc ộ = 150-200. ựiều này ựảm bảo sức bền của răng khi mài sắc ựến lần cuối.
Cần có góc φ1 và góc φ2 ựể ựáp ứng yêu cầu công nghệ trong quá trình phay chế tạo,
(φ1+ φ2)=1030Ỗ-20.
Sau khi tắnh toán, trị số θ có thể ựược chọn theo dãy kắch thước thường dùng cho dao phay rãnh, θ= 180, 220, 250, 300, trong trường hợp ựặc biệt có thể lấy θ=450.
VẤN đỀ 6 THIẾT KẾ MŨI KHOAN 6.1. Công dụng và phân loại
a- Công dụng: mũi khoan thường dùng ựể - Tạo lỗ trên chi tiết;
- Mở rộng lỗ ựã có sẵn;
- Tạo những lỗ có bề mặt ựịnh hình như lỗ tâmẦ b- Phân loại:
Các loại mũi khoan thường gặp là: mũi khoan xoắn vắt, mũi khoan tâm, mũi khoan lỗ sâu, ựầu khoan vành. Trong ựó mũi khoan xoắn thường dùng rộng rãi hơn cả. Nó ựược dùng ựể khoan các lỗ có ựường kắnh ựến 80mm, ựạt cấp chắnh xác cấp 4, cấp 5, ựộ nhẵn bề mặt ựạt Ra=12,5-0,8ộm với các trường hợp sau:
- Không yêu cầu gia công thêm sau khi khoan; - Cần mở rộng sau khi khoan, khoét, doa; - Cần tạo ren sau khi khoan.
Theo tiêu chuẩn, mũi khoan xoắn ựược chia ra các nhóm sau: - Mũi khoan dài chuôi trụ;
- Mũi khoan ngắn chuôi trụ;
- Mũi khoan trái chuôi trụ dùng trên máy tự ựộng; - Mũi khoan chuôi côn;
- Mũi khoan chuôi côn 4 cạnh.
6.2. Các yếu tố kết cấu của mũi khoan rãnh xoắn 6.2.1. Góc ở ựỉnh 2φ 6.2.1. Góc ở ựỉnh 2φ
Góc nghiêng chắnh φ là thông số quan trọng nhất của mũi khoan, quyết ựịnh ựến tuổi bền và năng suất khoan. Ảnh hưởng ựến thành phần lực cắt, chiều dài lưỡi cắt, tiết diện phôi cắt.
Khi φ tăng thì lực chiều trục P0, Px tăng, còn mô men xoắn Pz giảm. Khi giảm φ từ 700 ựến 450 thì lực chiều trục P0 giảm 40-50%, còn mômen xoắn Pz tăng lên 25-30%.
Nếu góc φ giảm thì ựộ nhọn của mũi khoan tăng, cho phép mũi khoan dễ dàng ựi sâu vào chi tiết khoan, tuy nhiên ựộ bền của nó sẽ giảm xuống. Căn cứ vào vật liệu gia công có thể chọn giá trị góc φ của ựỉnh mũi khoan như sau:
Vật liệu gia công Giá trị φ (ựộ)
Thép σb=400-1400N/mm2 58-60 Thép tấm 62 Thép không rỉ 58-60 Thép mangan (Mn) 58-60 Gang HB=130-220 58-60 đồng 58-60 đồng thau, ựồng thanh mềm 65
Nhôm, ựura, silumin, babit 65-70
Nhôm tấm, tấm ghép 50-55
Các hợp kim nhẹ 58-65
Vật ựúc bằng kim loại màu 58-60
Có thể giảm sự mài mòn tại phần cắt có ựường kắnh lớn nhất của mũi khoan bằng cách tạo ra lưỡi chuyển tiếp theo hai góc φ và φ0. Góc φ0 chọn trong khoảng 350-370, chiều rộng lưỡi chuyển tiếp B=0,18-0,22 lần ựường kắnh mũi khoan. Với ựiều kiện này, làm cho nhiệt cắt giảm ựi, tăng tuổi bền của mũi khoan và tăng ựược tốc ựộ cắt khoảng 25-30%.
Hình 6.2 Hình cắt mũi khoan mài kép góc φ và φ0
đối với các mũi khoan có ựường kắnh nhỏ hơn 10mm thì nên vê tròn lưỡi cắt với bán kắnh vòng tròn khoảng 0,3-1,2mm với chiều dài từ 2-6mm tại ựường kắnh lớn nhất của mũi khoan.
6.2.2. Góc nghiêng của rãnh xoắn
Góc nghiêng ω của rãnh xoắn ựược tắnh theo ựường kắnh ngoài của mũi khoan, với:
k S
D tgω= Π.
Trong ựó: Sk- bước của rãnh xoắn;
D- ựường kắnh ngoài của mũi khoan.
Khi góc ω tăng thì sự biến dạng của phoi giảm, làm cho quá trình cắt ựược dễ dàng hơn. Thực nghiệm cho thấy, khi góc ω tăng ựến 25-300, mômen xoắn và lực cắt giảm nhanh. Và nếu tiếp tục tăng góc ω thêm nữa thì sự giảm ựó biến ựổi không ựáng kể.
Tắnh chất của phoi phụ thuộc rất nhiều vào góc nghiêng ω. Nếu ω nhỏ, phoi có dạng dải dài và khó dịch chuyển trong rãnh, có thể tắc nghẽn làm gãy mũi khoan. Khi ω lớn thì phoi có dạng dây, dễ thoát theo rãnh. để nâng cao ựộ bền của mũi khoan tiêu chuẩn trong quá trình gia công kim loại màu thì nên chọn góc ω<350.
Với cùng một góc nghiêng, nếu ựường kắnh bé thì ựộ bền của mũi khoan sẽ giảm nhanh. Vì vậy nên chọn giá trị góc ω theo bảng sau:
đường kắnh mũi khoan
(mm)
0,25-1 1-1,4 1,45-1,5 1,55-3 3,1-4 4,2-6 6,2-8,2
đường kắnh mũi khoan
(mm)
8,5-11,5 11,6-16,5 16,5-22 22,5-33 33,5-44 44,5-80 -
Góc ω (ựộ) 28 29 30 31 32 33 -
Việc lựa chọn góc ω còn phụ thuộc vào vật liệu gia công:
- Khi gia công nhôm, ựồng ựỏ ω = 35-450.
- Khi gia công ựồng thau, ựồng thanh ω = 8-120.
- Khi gia công thép và gang có ựộ cứng cao hoặc qua nhiệt luyện (HB=300-350,
σb=1400-1500N/mm2), ựể tăng ựộ bền và giảm nhiệt cắt nên chọn ω=10-150.
- Khi khoan thép tấm ghép, các lá kim loại dẻo (nhôm, ựồng thau, thép) thì các mũi khoan tiêu chuẩn thường bị tắc và dễ gẫy. Khi ựó thường dùng mũi khoan có rãnh thẳng