Xem mẫu
- Nguyªn Lý C¾t
Chương 1
NHỮNG CƠ SỞ VẬT LÝ CỦA QUÁ TRÌNH CẮT GỌT KIM LOẠI
1.1. Vật liệu làm phần cắt của dao
1.1.1. Những yêu cầu cơ bản với vật liệu làm dao
1. Tính năng cắt
+ Độ cứng: đảm bảo độ cứng phần cắt phải lớn hơn độ cứng của vật
liệu gia công từ 20 – 25 HRC. Yêu cầu độ cứng của vạt liệu làm dao phụ
thuộc vào độ cứng của vật liệu gia công. Thường kim loại được gia công
có độ cứng vào khoảng 200-240HB do đó độcứng của vật liệu phần cắt
phải lớn hơn 60HRC. Khi gia côngcác loại thép chịu nóng thép không gỉ
vật liệu dao phải có độ cứng lớn hơn 65HRC
+ Độ bền mòn: Do làm việc ở nhiệt độ cao, ma sát lớn dẫn đến dao nhanh
mòn vì vậy vật liệu chế tạo dao cần được chế tạo bằng loại vật liệu có
nhiều nguyên tố hợp kim để tăng tính chống mòn. (nguyên nhân của sự
mài mòn là sự dính giữa vật liệu gia công và vật liệu làm dao)
+ Độ bền cơ học: Dụng cụ cắt làm việc trong điều kiện rất khắc nghiệt.
Tải trọng lớn, không ổn định, ma sát lớn và nhiệt độ cao dễ gây mẻ dao.
Do đó vật liệu dụng cụ cắt cần có độ bền cơ học cao như ứng suất kéo,
nén, uốn, va đập…
+ Độ bền nhiệt: Vùng cắt, nơi tiếp xúc giữa dụng cụ cắt và chi tiết gia
công có nhiệt độ rất cao có thể đạt 700-8000C, khi đạt 10000C. Ở nhiệt
độ này vật liệu dễ bị thay đổi cấu trúc. Do đó vật liệu chế tạo dụng cụ
cắt cần có sức chịu nóng.Tính chịu nóng là khả năng giữađược nhiệt
độcao (không có chuyển biến về tổ chức) trong một thời gian dài.
+ Độ dẫn nhiệt: Thể hiện khả năng dẫn nhiệt ra khỏi vùng cắt một cách
nhanh nhất.
2. Tính công nghệ và tính kinh tế
Tính công nghệ của vật liệu dao thể hiện qua việc dễ chế tạo nghĩa là dễ
rèn, cán, tôi, độ thấm tôi… Một số vật liệu làm dao tuy tính cắt tốt nhưng
tính công nghệ không cao cũng không sử dụng làm vật liệu làm dao.
Ngoài những yêu cầu trên, vật liệu cũng cần có giá thành rẻ.
1.1.2 Các loại vật liệu làm phần cắt
1.1.2.1 Thép các bon dụng cụ
a. Những đặc tính cơ bản của thép các bon dụng cụ
BMCNCTM Trang: 1
- Nguyªn Lý C¾t
+ Độ cứng sau tôi và ram: 60-63 HRC, sau khi ủ có 187-217 HB dễ gia
công bằng cắt và bằng áp lực.
+ Độ thấm tôi thấp (khi tôi trong nước dễ bị nứt hư hỏng do vậy không
được dùng để làm có kích thước lớn) vì độ thấm tôi kém lại có ưu điểm đó là
lõi không được tôi do vật nó có độ dẻo nhất định. Do vậy người ta sử dụng thép
các bon dụng cụ làm đục,dũa
+ Tính chịu nhiệt kém: chỉ chịu nhiệt độ khoảng 200-2500C, do vậy thép
này chỉ làm việc ở tốc độ cắt thấp,Vc =4-5 m/ph.
Ký hiệu: Y- Ký hiệu các bon
A- Thép chất lượng tốt.
b. Các ứng dụng của thép dụng cụ
Ví dụ: Y7, Y8…Y13A
- Y7 – Dùng làm dụng cụ chịu va đập cần có độ dẻo cao và độ cứng vừa phải
như đục, dụng cụ nguội,rèn…
-Y8 – dùng cho các dụng cụ chịu va đập, có độ dẻo và độ cứng cao như kéo,
dụng cụ mộc, khuôn dập.
-Y9, Y10- dùng làm các dụng cụ ít chịu va đập, có độ dẻo và độ cứng cao như
mũi khoan, ta rô, bàn ren,dao tiện, dao phay…
- Y12, Y13- dùng để làm các dụng cụ có độ cứng và tính chịu mài mòn cao như
dao tiện, dũa, đục, dụng cụ đo, dụng cụ khắc khuôn kéo dây….
1.1.2.2 Hợp kim cứng
+ Đặc điểm của hợp kim cứng
Hợp kim cứng là một loại vật liệu làm dụng cụ cắt là chủ yếu. Ngoài ra
còn làm một số dụng cụ chịu ma sát lớn, lực nén lớn như khuôn vuốt dây thép,
khuôn ép…Nó không phải là thép mà là hợp kim bột, thành phần chủ yếu: các
bít của một số kim loại khó nóng chảy như W, Ti, Ta và Co.
Tính năng cắt do pha cácbít quyết định
Độ bền cơ học do coban quyết định.
Những tính năng cơ bản của hợp kim cứng:
-Độ cứng cao: Khoảng 86-90HRA (>70-71 HRC).
- Độ chịu nhiệt cao
- Tốc độ cắt cho phép lớn.
- Độ chịu mòn tốt.
- Giòn, chịu lực nén tốt hơn uốn.
+ Phân loại hợp kim cứng
* Theo Nga thông dụng có 3 nhóm hợp kim cứng như sau:
BMCNCTM Trang: 2
- Nguyªn Lý C¾t
- Nhóm một cácbít: Thành phần WC+Co
Ký hiệu: BK
Chữ K chỉ hàm lượng Co- ban còn lại là lượng VC
Dùng gia công vật liệu giòn.( gang và kim loại màu)
Ví dụ: BK4, BK6, BK8…
BK8 có 8% Co còn lại 92% WC
- Nhóm 2 cácbít: Thành phần WC+TiC+Co
Kí hiệu: TK
Chữ số sau chữ T chỉ hàm lượng TiC, sau chữ số K chỉ hàm lượng Co, còn lại là
WC. Dùng gia công thép và vật liệu có phoi dính.(gia công thép)
Ví dụ: T15K6, T30K4…
T15K6 có 15%TiC, 6% Co, còn lại 79%WC
+ Nhóm 3 cácbít: Thành phần WC+TaC+Co
Chữ số sau TT chỉ lượng TiC + TaC, sau chữ số K là lượng Co, còn lại là lượng
WC
Kí hiệu: TTK
Dùng gia công vật liệu khó gia công. (vật liệu có độ cứng cao và sức bền cao)
Ví dụ: TT7K12, TT10K8…
TT7K12 có 7% TiC + TaC, 12% Co còn lại 81% WC
Độ bền, tính dẻo của hợp kim cứng tăng lên khi tăng lượng coban trong
thành phần của nó. Tuy nhiên không tăng lượng coban quá 15% vì vậy làm mất
tính liên tục của cácbit, khiến cho độ bền của nó giảm đi.
Lượng co ban càng ít hạt càng nhỏ thì tính chịu nóng của hợp kim cứng
càng cao. Hợp kim cứng nhóm TK có tính chịu nóng cao hơn nhóm BK ví TiC
cứng và nóng chảy ở nhiệt độ cao hơn WC.
* Theo ISO tất cả hợp kim cứng đều được chia ra 3 nhóm: P, K và M.
- Nhóm hợp kim cứng P được dùng để gia công kim loại với sự hình thành phoi
dây (khi gia công thép đúc, gang dẻo)
- Nhóm hợp kim cứng K được dùng để gia công kim loại với sự hình thành phoi
vụn, phoi xếp lớp (khi gia công gang xám, kim loại màu)
- Nhóm hợp kim cứng M được dùng để gia công vật liệu khó gia công, thép chịu
nhiệt, thép không gỉ, gang có độ cứng cao.
Mỗi nhóm hợp kim cứng trên đây lại được chia thành các nhóm nhỏ.
Các nhóm nhỏ lại được ký hiệu bằng hai chữ số thêm vào đuôi của nhóm chính.
Ví dụ như nhóm hợp kim cứng P được chia ra các nhóm nhỏ: P01, P10. P20,
P40, P50
BMCNCTM Trang: 3
- Nguyªn Lý C¾t
Chữ số trong nhóm nhỏ tăng cho biết tuổi bền của hợp kim tăng, còn độ cứng,
độ chóng mòn và tốc độ cắt của nó giảm.
- Nhóm P01 dùng để gia công tinh bằng phương pháp tiện và doa (tiện trong).
- Nhóm P10 được dùng để tiện tinh và phay tinh.
- Nhóm P20 được dùng để gia công thô bằng phương pháp cắt liên tục.
- Nhóm nhỏ P30 được dùng để gia công thô bằng phương pháp cắt gián đoạn.
- Nhóm nhỏ P40 được dùng để gia công thép.
- Nhóm P50 được dùng để gia công các chi tiết lớn.
Bảng 1.5 là thành phần hóa học và tính chất cơ lý của hợp kim cứng.
Nhóm Mác hợp Thành phần hợp chất (%) Giới Trọng lượng Độ
hợp kim kim cứng Các bit Cô Các Các hạn riêng (G/cm3) cứng
cứng vonpha ban bít bít bền HRC
m Titan tanta (kG/
n mm2)
Vonpha BK2 98 2 - - 100 15,0-15.4 90,0
m- BK3 97 3 - - 110 15,0-15,4 90,0
coban BK3M 97 3 - - 110 15,0-15,3 91,0
(BK) BK4 96 4 - - 130 14,9-15,1 89,5
BK4B 96 4 - - 140 14,9-15,1 88,0
BK6 94 6 - - 135 14,6-15,0 88,5
BK6M 94 6 - - 130 14,8-15,0 90,0
BK6B 94 6 - - 140 14,4-14,8 87,5
BK8 92 8 - - 140 14,4-14,8 87,5
BK8B 92 8 - - 155 14,4-14,8 86,5
BK10 90 10 - - 150 14,2-14,6 87,0
BK15 85 15 - - 165 13,9-14,1 86,0
BK20 80 20 - - 190 13,4-13,7 85,0
BK25 75 25 - - 200 12,9-13,2 84,5
Titan- T30K4 66 4 30 90 9,5-9,8 92,0
vonphra T15K6 79 6 15 - 110 11,0-12,7 90,0
m (TK) T14K8 78 8 14 - 115 11,2-12,0 89,5
T5K10 85 9 6 - 130 12,3-13,2 88,5
T5K12B 83 12 5 - 150 12,8-13,3 87,0
Titan- T17K12 81 12 4 3 160 13,0-13,3 87,0
tantan- TT10K8 82 8 3 7 140 13,5-13,8 89,0
vonphra B
m
(TTK)
Các mảnh hợp kim cứng được chế tạo theo hai dạng: I – Có rãnh bẻ phoi (hình
1.1a) và II- mặt phẳng không có rãnh thoát phoi (hình 1.1b)
BMCNCTM Trang: 4
- Nguyªn Lý C¾t
Hình 1.1 Các loại mảnh hợp kim cứng
Các mảnh hợp kim dạng 2 được dùng trong sản xuất hàng loạt lớn và hàng khối
khi gia công trên các máy bán tự động và các máy tổ hợp. Để thoát phoi có góc
trước dương cần tạo ra lõm trên bề mặt của mảnh hợp kim.
Bảng 1.6 là các mác thép của Nga và của ISO
Theo ISO Theo Г0CT Phạm vi ứng dụng
K01 BK2, BK3M Để gia công gang, hợp
K10 BK6M kim màu và vật liệu phi
K20 BK6 kim
K30 BK4
K40 BK8
M10 TT10K8A Các mác này sử dụng
M20 TT10K8B cho mọi trường hợp
P01 T30K4 Để gia công thép ủ và
P10 T15K6 thép sau nhiệt luyện
P20 T14K8
P25 TT20K9
P30 T5K10
P40 TT7K12, T15K12B
P50 T17K15
+ Chế tạo hợp kim cứng
Để chế tạo hợp kim cứng phải qua các giai đoạn sau:
- Tạo bột WC, Ti, Ta nguyên chất.
- Tạo ra các bít tương ứng từ các bột nguyên chất nói trên.
-
-
- Trộn bột các bít với bột coban theo thành phần thích hợp trong 24h để đả
bảo trộn đều đặn.
BMCNCTM Trang: 5
- Nguyªn Lý C¾t
- Ép hỗn hợp dưới áp suất 100-140 MN/mm2 rồi núngơ bộ 9000C trong một
giờ để tạo ra hỗn hợp có độ bền cần thiết để gia công cơ
- Gia công chi tiết theo những hình dạng thích hợp
Thiêu kết lần cuối 1400-15000C từ 1- 3 giờ để tạo thành hợp kim cứng. Lúc này
coban chảy và liên kết các hạt cácbit với nhau. Hợp kim cứng lần cuối đạt độ
cứng rất cao chỉ có thể ra công bằng mài.
1.1.2.3 Vật liệu gốm (Vật liệu sứ)
* Đặc điểm của vật liệu sứ
Thành phần chính của sứ là đất sét kỹ thuật-một hỗn hợp giữa hai pha
oxyt nhôm: α-Al2O3 và γ - Al2O3.
Đặc tính của vật liệu sứ:
- Độ cứng và tính mòn cao, tính chịu nhiệt cao dùng để cắt ở tốc độ cao.
- Tính dẫn nhiệt kém nên không dùng dung dịch trơn nguội. Nếu dùng dung dịch
trơn nguội sẽ gây ra các mảnh nứt, vỡ
- Tính dẻo kém do sức bền uốn thấp vì vậy sứ không chịu được rung động, va
đập cũng như lực cắt lớn.
- Mài sắc mảnh sứ rất khó và chỉ mài bằng đá mài kim cương.
So với hợp kim cứng vật liệu sành sứ có các ưu điểm sau:
- Nâng cao công suất, vì thời gian máy ít ở tốc độ cắt cao khi tuổi bền cố định
như nhau.
- Tuổi bền tăng hơn nếu cắt cùng một tốc độ cắt.
- Sai lệch kích thước nhỏ hơn
- Giá thành rẻ
Hiện nay có ba loại vật liệu sứ được sử dụng:
+ Oxits nhôm thuần khiết:
Loại này hầu như chỉ có oxits nhôm. Loại này có cấu tạo dạng bột mịn, do đó
sức bền cao hơn loại oxit nhôm thuần khiết.
+ Loại vật liệu sứ trộn :
Thành phần cơ bản của loại sứ này là oxit nhôm ngoài ra còn trộn them các
cacbit kim loại như cácbit titan (TiC), WC, TaC, TiN( nitrit titan)
Loại vật liệu này có sức bền tốt dùng để tiện tinh, phay tinh, đặc biệt là khi gia
công các loại gang cứng và thép tôi.
+ Loại vật liệu sứ không có ôxit :
Loại này được chế tạo từ nitrit silic có sức bền uốn cao nhiều hơn hai loại trên.
Loại này được dùng đặc biệt khi gia công nhôm và các hợp kim của nhôm.
-Độ cứng: 92-97 HRA. (> 70HRC)
BMCNCTM Trang: 6
- Nguyªn Lý C¾t
-Độ chịu nhiệt: 1000-12000C
- Chịu mòn tốt
- Độ dẫn nhiệt kém hơn hợp kim cứng.
- Cách điện tốt.
* Ứng dụng của vật liệu sứ
Vì chịu rung động và va đập kém nên vật liệu sứ được dùng để gia công tinh,
lượng chạy dao và chiều sâu cắt tương đối bé.
Nhờ có tính mài mòn tốt nên vật liệu sứ được dùng để gia công tinh cần độ
chính xác kích thước và chất lượng bề mặt cao.
Dùng gia công tinh, bán tinh khi làm việc không rung động và va đập.
1.1.2.4 Vật liệu tổng hợp (vật liệu siêu cứng)
1. Kim cương nhân tạo
Được tổng hợp từ than chì (grafit) ở áp lực cao và nhiệt độ lớn.
Những tính năng cơ bản:
+ Độ cứng tế vi cao hơn hợp kim cứng 5-6 lần.
+ Độ dẫn nhiệt cao.
+ Độ chịu nhiệt kém.
+ Giòn, chịu tải va đập thấp.
+ Do dẫn nhiệt tốt nên dù chịu nhiệt kém vẫn có thể cắt ở tốc độ cao.
+ Chống mòn tốt.
Dụng cụ kim cương được dùng đặc biệt tốt khi gia công các kim loại quý,
kim loại nhẹ và vật liệu phi kim, chất dẻo, cao su, thủy tinh..
Tuổi bền của dụng cụ kim cương cao hơn 40% so với hợp kim cứng trong
cùng điều kiện cắt.
Dùng làm đá mài sắc dụng cụ cắt bằng hợp kim cứng, dao tiện…
2. Nitrit Bo lập phương
Là hợp chất của nitơ và nguyên tố Bo, tính cắt tương tự kim cương. Nitrit
bo được dùng để chế tạo đá mài cho gia công thép có độ cứng cao và mài sắc
dụng cụ thép gió. Gia công bằng dụng cụ gạt mài nitritbo cho phép nâng cao độ
chính xác và chất lượng bề mặt chi tiết.
Dùng gia công tinh thép tôi, gang, hợp kim cứng…
1.2 Thông số hình học phần cắt
1.2.1 Các bộ phận chính của dao
Hiện nay có rất nhiều loại dụng cụ cắt, chúng có kết cấu rất khác nhau,
nhưng như đã biết: “ Quá trình cắt kim loại là quá trình biến dạng dẻo cưỡng
bức và tách ra một lớp kim loại dưới tác dụng của vật thể cứng có dạng chêm
gọi là dụng cụ cắt “
BMCNCTM Trang: 7
- Nguyªn Lý C¾t
Như vậy, dù có kết cấu bên ngoài khác nhau, các dụng cụ đều có kết cấu
phần kết tương tự như nhau có dạng chêm.
Mặt khác, trong gia công bằng cắt thì gia công bằng dao cắt đơn chiếm
một vị trí quan trọng: tiện, xọc, bào. Dao tiện được sử dụng trên máy tiện (hoặc
cả máy doa, máy tiện tự động .v.v…). Máy tiện chiếm 35% tổng số máy cắt
kim loại; vì vậy, dao tiện là một dạng phổ biến và có cấu tạo đơn giản nhất
của dụng cụ cắt mà lại có đầy đủ các yếu tố kết cấu của dụng cụ cắt Do đó,
để nghiên cứu thông số hình học của dao, thường nghiên cứu các thông số của
dao tiện ngoài
Hình 1.2 Các bộ phận chính của dao tiện
Dao tiện gồm 2 phần: Đầu dao và thân dao.
+ Thân dao còn gọi là cán dao hoặc phần kẹp, dùng để định vị và kẹp chặt dao
trong bàn dao.
+ Đầu dao còn gọi là phần làm việc hoặc phần cắt, có nhiệm vụ tạo phoi và tạo
hình cho chi tiết gia công.
Để nâng cao năng suất cắt và giảm chi phí vật liệu dụng cụ cắt, đa số
các loại dao tiện đều được sử dụng kết cấu gắn mảnh dao vào đầu dao bằng
phương pháp hàn hoặc kẹp cơ khí. Mảnh dao có thể là thép gió, hợp kim cứng,
vật liệu sứ hoặc kim cương. Trong dao tiện gắn mảnh hợp kim cứng được sử
dụng phổ biến nhất. Đầu và thân dao tiện thường được chế tạo bằng thép 40,
45, 50 hoặc 40X.
BMCNCTM Trang: 8
Hình 1.3 Các bộ phận phần cắt của
- Nguyªn Lý C¾t
Hình dáng, kích thước các loại mảnh dao đã được tiêu chuẩn hóa phù hợp với
từng kiểu dao tiện và cho trong các sổ tay cơ khí. Cơ sở để định ra tiêu chuẩn là
dựa trên độ bền của mảnh dao và số lần mài lại cho phép. Muốn vậy phải quan
tâm đến chiều dày mảnh dao C và tỷ lệ hợp lý giữa chiều dày C và chiều rộng b
của mảnh dao.
+ Phần cắt của dao do các mặt và đường sau đây tạo nên:
- Mặt trước: Là bề mặt của dao mà theo đó
phoi thoát ra.
- Mặt sau chính: Là bề mặt của dao đối diện
với bề mặt đang gia công của phôi.
- Mặt sau phụ: Là bề mặt của dao đối diện
với bề mặt đã gia công của phôi.
- Mặt nối tiếp: Là bề mặt nối tiếp giữa mặt
sau chính và mặt sau phụ của dao.
- Lưỡi cắt chính : Là giao tuyến của mặt
trước và mặt sau chính : Lưỡi cắt chính tham
gia chủ yếu vào quá trình cắt.
- Lưỡi cắt phụ: Là giao tuyến giữa mặt
trước và mặt sau phụ. Trong quá trình cắt chỉ
một phần lưỡi cắt cắt phụ tham gia quá trình
cắt.
- Mũi dao: Là đường nối tiếp giữa lưỡi cắt
chính và lưỡi cắt phụ ; thông thường mũi dao
Hình 1.4 Phân loại dao theo kết cấu.
là đường cong có trị số bán kính r = 0,1 – 2 a.Dao liền, b. Dao hàn, c. Dao gắng
mm mảnh hợp kim cứng, d. Dao chắp.
+ Phân loại dao tiện.
Tuỳ theo hướng chạy của dao mà người ta phân biệt
- Dao tiện phải: Là dao mà lưỡi cắt cắt từ phải sang trái.
- Dao tiện trái: Là dao cắt mà lưỡi cắt cắt từ trái sang phải.
Dựa vào kết cấu dao tiện người ta còn chia ra các loại dao sau:
- Dao tiện liền khối: Là loại dao tiện được chế tạo từ một loại vật liệu duy
nhất (hình 1.4 a).
- Dao tiện lắp ghép: (hình 1.4 Là loại dao tiện được lắp ghép bởi hai phần phần
thân dao và phần cắt. Thân dao thường được chế tạo bằng thép kết cấu còn vật
liệu phần cắt là thép dụng cụ
BMCNCTM Trang: 9
- Nguyªn Lý C¾t
Dựa vào chức năng của dao người ta còn phân biệt ra các loại dao cơ bản sau
đây
( hình 1.5)
Dao đầu thẳng, dao đầu cong, dao vai, dao khoả mặt đầu, dao cắt rãnh, dao cắt
đứt, dao tiện ren, dao tiện lỗ suốt, dao tiện lỗ kín dao tiện ren (tam giác, ren
vuông, ren thang...)Dao tiện còn có thể được chia thành hai loại dao tiện thô
dùng trong gia công thô và dao tiện tinh dùng để gia công tinh.
BMCNCTM Trang: 10
- Nguyªn Lý C¾t
Hình 1.5 Phân loại dao theo công dụng. e. Dao cắt rãnh, g. Dao định hình, h.
a. Dao đầu thẳng, b. Dao đầu cong, c.Dao Dao tiện ren, i. Dao tiện lỗ suất, k. Dao
vai, d. Dao khoả mặt đầu, đ. Dao cắt đứt. tiện lỗ kín.
.
BMCNCTM Trang: 11
- Nguyªn Lý C¾t
1.2.2. Thông số hình học của dụng cụ cắt ở trạng thái tĩnh
* Các chuyển động trong quá trình cắt
- Chuyển động cắt chính: Là chuyển động chủ yếu tạo ra phoi trong quá trình
cắt.
Chuyển động cắt chính xác định tốc độ tách phoi và tiêu thụ công suất lớn
nhất trong quá trình cắt.
Chuyển động cắt chính trong máy cắt kim loại có hai dạng cơ bản: Quay
tròn và tịnh tiến (tịnh tiến khứ hồi), có thể thực hiện qua phôi hoặc dụng cụ cắt.
- Chuyển động chạy dao: Là chuyển động cần thiết để duy trì quá trình cắt,
chuyển động chạy dao có thể liên tục hoặc gián đoạn, đơn giản hay phức tạp.
Ví dụ:
Khi tiện chuyển động cắt chính là chuyển động quay của phôi, chuyển
động chạy dao là chuyển động tịnh tiến của bàn máy mang dao.
Khi bào và xọc: chuyển động cắt chính là chuyển động tịnh tiến khứ hồi
của dao, chuyển động chạy dao là chuyển động tịnh tiến của bàn máy mang
phôi.
Khi tiện, phay, khoan… chuyển động chạy dao xảy ra liên tục, còn ở qúa trình
bào, xọc chuyển động chạy dao xảy ra gián đoạn.
⇒ Nếu tổng hợp hai chuyển động: Cắt chính là chạy dao sẽ được quỹ đạo
chuyển động cắt tương đối của một điểm lưỡi cắt của dao so với phôi.
- Chuyển động phụ: là chuyển động cần thiết để chuẩn bị hoặc kết thúc quá
trình gia công. Ví dụ như chuyển động đưa dao vào hoặc rút dao ra, chuyển
động để điều chỉnh máy trước khi cắt…
Mặt chưa gia Mặt đang gia Mặt đã gia
công công công
Vật gia
công
Mặt phẳng cắt Mặt cắt
gọt chính
Mặt cắt Dao
phụ tiện
Hình 1.6 Các mặt phẳng cơ bản
BMCNCTM Trang: 12
- Nguyªn Lý C¾t
* Các bề mặt hình thành trên phôi
Trong quá trình cắt, trên phôi hình thành ba loại bề mặt:
- Bề mặt đã gia công: Là bề mặt được hình thành sau khi đã hớt đi một lớp kim
loại dưới dạng phoi.
- Bề mặt chưa gia công: là bề mặt phôi chuẩn bị hớt một lớp kim loại.
- Bề mặt đang gia công ( Mặt cắt ): Là bề mặt do lưỡi dao tạo thành trên phôi
và nằm giữa bề mặt đã gia công và bề mặt chưa gia công. Chính xác hơn: là tập
hợp quỹ đạo của chuyển động cắt tương đối của tất cả các điểm nằm trên đầu
lưỡi cắt đang tham gia quá trình cắt so với phôi
*Các bề mặt hình thành trên phần cắt của dao.
- Khái niệm về mặt chính – phụ hoàn toàn phụ thuộc vào quá trình cắt, có thể
trong cùng của một quá trình cắt, vai trò của mặt sau chính và phụ (Do đó cả
lưỡi cắt chính và lưỡi cắt phụ) đổi lẫn cho nhau.
Chẳng hạn như phay bánh răng trụ răng thẳng hoặc phay bánh vít bằng
dao phay trục vít khi cho chạy dao tiếp tuyến .
Các dụng cụ cắt có thể có một, hai hoặc nhiều lưỡi cắt chính và phụ.
Ví dụ: Ở dao tiện ngoài có một lưỡi cắt chính và một lưỡi cắt phụ. Ở dao tiện
cắt đứt có hai lưỡi cắt phụ, một lưỡi cắt chính.
Trong thực tế, giao tuyến giữa mặt trước và mặt sau (chính – phụ) không
phải là một đường mà là một bề mặt cong có bán kính cong p nào đó.
1. Mặt cắt
Tại một điểm trên lưỡi cắt chính là mặt phẳng chứa véc tơ tốc độ cắt và
đường thẳng tiếp tuyến với lưỡi cắt chính tại điểm đó. (mặt P hình 1.5)
Trong trường hợp lưỡi cắt chính là đường thẳng thì: mặt cắt chứa luôn
lưỡi cắt chính của dao. Nếu lưỡi cắt cong sẽ có vô số mặt phẳng cắt
2. Mặt đáy
Tại một điểm trên lưỡi cắt chính là mặt phẳng vuông góc với véc tơ tốc
độ cắt tại điểm đang xét. (mặt Q hình 1.7)
Như vậy: Mặt cắt và mặt đáy vuông góc với nhau tại cùng một điểm trên lưỡi
cắt chính.
BMCNCTM Trang: 13
- Nguyªn Lý C¾t
Khi bỏ qua lượng chạy dao trong thành phần của véc tơ tốc độ cắt thì
Hình1. 7. Các mặt phẳng được hình thành
mặt đáy được định nghĩa: mặt đáy tại một điểm trên lưỡi cắt chính của dao là
mặt phẳng song song với phương chạy dao dọc và phương chạy dao ngang.
3. Tiết diện chính: N – N
- Tại một điểm trên lưỡi cắt chính là mặt phẳng đi qua điểm đó và vuông góc
với hình chiếu của lưỡi dao cắt chính trên mắt đáy
4. Tiết diện phụ : N1- N1
Tại một điểm trên lưỡi cắt phụ là mặt phẳng đi qua điểm đó và vuông
góc với hình chiếu của lưỡi cắt phụ trên mắt đáy.
1.2.2. Thông số hình học của dao ở trạng thái tĩnh
Trạng thái tĩnh được xét trong các điều kiện sau đây:
- Coi như không có chuyển động dao( S = 0)
- Coi như dao được gá đặt đúng (mũi dao được gá ngang tâm – trục dao được gá
vuông góc với đường tâm của máy)
- Không kể đến các hiện tượng vật lý xảy ra trong qúa trình cắt (rung động,
biến dạng, nhiệt.v.v…)
* Xác định trong tiết diện chính và phụ
Các góc độ của dao xét trong trạng thái tĩnh được là góc tĩnh (góc mài sắc)
và nhận được do mài sắc dao trên các máy mài dụng cụ. Nó gồm các góc sau:
BMCNCTM Trang: 14
- Nguyªn Lý C¾t
1. Góc trước:
Tại một điểm trên lưỡi cắt chính là góc mặt trước của dao và mặt đáy,
xét trong tiết diện chính đi qua điểm đó.
Ký hiệu: γ
Quy ước:
- γ > 0 : khi mặt trước của doa nằm thấp hơn mặt đáy đi qua điểm đang xét.
- γ < 0 : Khi mặt trước của dao nằm cao hơn mặt đáy đi qua điểm dang xét.
- γ = 0 : Khi mặt trước của dao trùng với mặt đáy.
Nhận xét: γ > 0 Thường được dùng vì khi đó quá trình tạo phoi và thoát phoi dễ
dàng hơn. Tuy nhiên , trong thực tế γ >0 không phải bao giờ cũng tốt mà trong
nhiều trường hợp, người ta chọn γ ≤ 0 ( chẳng hạn : dao tiện gắn mảnh HKC
thường chọn γ < 0 để tăng sức bền dao, ở các dụng cụ định hình thường chọn γ
= 0 để dệ đảm bảo độ chính xác kích thước, hình dáng của chiết da công).
2. Góc sau:
Tại một điểm trên lưỡi cắt chính góc giữa mặt sau chính và mặt cắt xét
trong tiết diện chính đi qua điểm đó
Ký hiệu: α
Góc sau làm giảm ma sát giữa bề mặt sau của dao và bề mặt đang và đã
gia công của phôi, góc sau thường lấy từ 2 - 120
3. Góc sắc β:
Tại một điểm trên lưỡi cắt chính là góc giữa mặt trước và mặt sau chính
của dao xét trong tiết diện chinh đi qua điểm đó
4. Góc cắt δ
Tại một điểm trên lưỡi cắt chính góc giữa mặt trước và mặt cắt xét trong
tiết diện cắt chính đi qua điểm đó.
Theo định nghĩa có:
+β +γ = 900
α
+β =δ
α
+γ = 900
δ
5. Góc trước phụ γ 1:
BMCNCTM Trang: 15
- Nguyªn Lý C¾t
Tại một điểm trên lưỡi cắt phụ của dao là góc giữ a mặt trước mặt đáy, xét
trong tiết diện phụ đi qa điểm đó.
λ α
β γ
δ
α1
γ
1
ϕ1
ε
ϕ
Hình1.8 Các góc cơ bản của dao
6. Góc sau phụ α 1:
Tại một điểm trên lưỡi cắt phụ của dao là góc giữa mặt sau phụ và mặt
phẳng đi qua điểm dang xét, tiếp tuyến với lưỡi cắt phụ và vuông góc với mặt
đáy, xét trong tiết diện phụ đi qua điểm đó.
7. Góc nghiêng chính ϕ
Góc nhỏ nhất giữa hình chiếu của lưỡi phụ thuộc trên mặt đáy và phương
chạy dao.
8. Góc nghiêng phụϕ 1
Góc nhỏ nhất giữa hình chiếu của lưỡi cắt phụ trên mặt đáy và phương
chạy dao.
9. Góc mũi dao ε :
Góc giữa hình chiếu của lưỡi cắt chính và lưỡi cắt phụ trên mặt đáy.
Ta có: ϕ +ϕ 1 +ε =1800
10.Góc nâng của lưỡi cắt chính λ
Tại một điểm trên lưỡi cắt chính là góc hợp bởi lưỡi cắt chính và hình
chiếu của nó trên mặt đáy.
+ λ > 0: Khi mũi dao là điểm thấp nhất (so với mặt đáy đi qua mũi dao) trên toàn
bộ lưỡi cắt chính .
BMCNCTM Trang: 16
- Nguyªn Lý C¾t
+ λ < 0: Khi mũi dao điểm cao nhất (so với mặt đáy đi qua mũi dao) trên toàn bộ
lưỡi cắt chính
+ λ = 0: Khi mặt đáy chứa luỡi cắt chính
Tương tự định nghĩa nâng của lưỡi cắt phụ λ 1 với chú ý : λ 1>0 khi mũi
dao là điểm cao nhất (so với mặt đáy đi của dao) trên toàn bộ lưỡi cắt phụ λ 1
- Nguyªn Lý C¾t
Dao sau khi mài sắc có các góc nghiêng chính ϕ và góc nghiêng phụ ϕ 1. Nếu
trong quá trình làm việc trục của dao gá làm với trục quay của chi tiết một góc
Hình 1. 10Góc độ dao thay đổi khi gá dao không vuông góc với đường
tâm chi tiết
τ<
900 thì các góc ϕ và ϕ 1 sẽ biến đổi một góc có trị số ± (900 -τ )
2. ảnh hưởng của gá dao không ngang tâm máy
Hình 1.9 cho ta thấy sự thay đổi các góc của dao khi mũi dao gá không
ngang tâm máy.
Thực vậy khi tiện ngoài nếu mũi dao gá cao hơn đường tâm của máy thì góc
trước γ sẽ tăng lên còn góc sau α giảm xuống. Ngược lại nếu mũi dao gá thấp
hơn tâm của máy thì góc trước γ sẽ giảm đi còn góc sau α của dao sẽ tăng.
BMCNCTM Trang: 18
- Nguyªn Lý C¾t
Khi tiện trong, nếu mũi dao được gá cao hoặc thấp hơn đường tâm của máy thì
sự biến đổi các góc của dao sẽ ngược lại với trường hợp tiện ngoài.các góc
H ình 1.11 Góc độ dao thay đổi khi gá dao không
ngang tâm máy
của dao sẽ ngược lại với trường hợp tiện ngoài.
3. ảnh hưởng của lượng chạy dao(Sd,Sn)
a. Chuyển động chạy dao ngang(khi xén mặt đầu) hoặc tiện cắt đứt
Khi có chuyển động chạy dao ngang thì quỹ đạo chuyển động cắt là
đường acsimet (hình 1.12 a)
- Do có lượng chạy dao ngang lên vectơ tốc độ cắt luôn luôn thay đổi trong quá
trình cắt sẽ làm thay đổi góc độ của dao.
Ta có: γ ye = γ y + µ 1
α ye = α y- µ 1
Tính µ 1 theo quan hệ sau:
vs sn
tg µ 1= v =
0 πD
Trong đó: sn: Lượng chạy dao ngang sau 1 vòng quay của chi tiết (mm/vg)
D: Đường kính của chi tiết tai điểm khảo sát (mm)
Thường thì sn bé lên sự thay đổi α y không đáng kể nhưng càng đi sâu vào tâm chi
tiết thì đường kính D của chi tiết càng bé nên giá trị µ1 càng lớn, khiến cho góc
BMCNCTM Trang: 19
- Nguyªn Lý C¾t
sau thực tế α ye của dao tiện đạt đến giá trị âm nên dụng cụ dễ gãy chi tiết trước
khi mài dao đến tâm chi tiết .
b. Chuyển động chạy dao dọc (hình 1.12 b)
Khi có chuyển động chạy dao dọc thi quỹ đạo chuyển động cắt tương
đối bất kỳ của một điểm trên lưỡi cắt là đường xoắn ốc, do đó véc tơ tốc độ
cắt khi làm việc sẽ nghiêng với tốc độ cắt tĩnh một góc
α xe = α x − µ 2
γ xe = γ x + µ 2
Giá trị µ 2 được tính từ biểu thức:
V S
tg µ 2 = V = πD
s d
0
Trong đó Sd: Lượng chạy dao dọc theo một vòng quay của chi tiết (mm/vg)
D: Đường kính tại điểm khảo sát
b.
a.
Hình 1.12 Góc độ dao thay đổi do ảnh hưởng của lượng
chạy dao
Lượng chạy dao càng lớn và đường kính chi tiết càng bé thì góc µ 2 càng
lớn. Do đó khi cắt với lượng chạy dao lớn như khi cắt ren nhiều đầu nên góc µ 2
có thể đạt 5 ÷ 80 hoặc lớn hơn nên khi mài dao phải tính đến α d .
1.3. Các thông số cắt và các yếu tố của chế độ cắt ( a,b,f,v,s,t ).
1.3.1. Tiện.
a. Các yếu tố của chế độ cắt
BMCNCTM Trang: 20
nguon tai.lieu . vn
