Đề tài Vật liệu và thông số hình học của dụng cụ cắt

Sự thay đổi giá trị các góc của dụng cụ khi có thêm các chuyển động phụ. Quá trình cắt thực hiện là do có cá chuyển động tương đối giữa dụng cụ cắt và chi tiết. Số lượng chuyển động có trong một quá trình cắt, tùy theo phương pháp gia công, không giống nhau. Tập hợp những chuyển động mà các cơ cấu của máy truyền cho dụng cụ và chi tiết trong một quá trình cắt được gọi là sơ cắt động học. Giả sử quá trình cắt được tiến hành theo sơ đồ cắt động học cho trên hình

doc35 trang | Chia sẻ: lylyngoc | Ngày: 21/08/2014 | Lượt xem: 4328 | Lượt tải: 5download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Đề tài Vật liệu và thông số hình học của dụng cụ cắt, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Đề tài: VẬT LIỆU VÀ THÔNG SỐ HÌNH HỌC CỦA DỤNG CỤ CẮT MỤC LỤC Chương 1 VẬT LIỆU VÀ THÔNG SỐ HÌNH HỌC CỦA DỤNG CỤ CẮT Đặc tính phần cắt của dụng cụ có ảnh hưởng lớn đến năng suất gia công và chất lượng bề mặt của chi tiết. Khả năng giữ được tính cắt của dụng cụ góp phần quyết định năng suất gia công của dụng cụ. Dụng cụ làm việc trong điều kiện khó khăn vì ngoài áp lực, nhiệt độ cao dụng cụ còn bị mài mòn và rung động trong quá trình cắt. Nghiên cứu vật liệu phần cắt dụng cụ (vật liệu dụng cụ) sẽ góp phần quan trọng trong việc lựa chọn dụng cụ khi sử dụng nó, góp phần giảm chi phí dụng cụ, tăng năng suất và đảm bảo chất lượng gia công. Trong chương này sẽ giới thiệu những yêu cầu cơ bản đối với vật liệu dụng cụ, và các loại vật liệu dụng cụ thông thường cũng như các đặc tính, thông số hình học của dụng cụ cắt. 1.1 Yêu cầu chung với vật liệu làm dụng cụ cắt 1.1.1 Tính cắt 1) Độ cứng: Để gia công được vật liệu thì dụng cụ phải có độ cứng cao hơn vật liệu gia công. Lựa chọn độ cứng dụng cụ phụ thuộc vào độ cứng vật liệu gia công. Thông thường khi gia công vật liệu có độ cứng khoảng 200-220HB vật liệu phần cắt dụng cụ phải có độ cứng lớn hơn 60HRC. 2) Độ bền cơ học: Trong quá trình gia công phần cắt dụng cụ chịu tải trọng cơ học và rung động lớn, vì vậy vật liệu dụng cụ phải có sức bền cơ học tốt để tránh gãy vỡ trong quá trình gia công. Vật liệu cơ học có sức bền càng cao thì tính năng sử dụng của chúng càng tốt. 3) Tính chịu nhiệt: Tính chịu nhiệt là một đặc tính quan trọng nhất quyết định chất lượng của loại vật liệu dụng cụ. trong quá trình cắt, nhiệt cắt rất lớn. Phần cắt dụng cụ ngoài chịu tải trọng cơ họclớn còn chịu tải trọng nhiệt cao. Tính chịu nhiệt của vật liệu dụng cụ là khả năng giữ được đặc tính cắt (độ cứng, sức bền cơ học, v.v…) ở nhiệt độ cao trong thời gian dài. Nhiệt cắt thường rất lớn có thể đến 1000oC, do vậy tính chịu nhiệt là một trong những đặc tính quan trọng nhất của vật liệu dụng cụ. 4) Tính chịu mòn: Trong quá trình cắt, mặt trước dụng cụ tiếp xúc với phoi, mặt sau tiếp xúc với mặt đang gia công chi tiết, với tốc độ trượt lớn, nên vật liệu dụng cụ phải có tính chịu mòn cao. Phần cắt dụng cụ, khi đủ sức bền cơ học, thì dạng hỏng chủ yếu là dụng cụ bị mài mòn. Thực tế chỉ rõ rằng khi độ cứng càng cao thì tính chịu mòn vật liệu càng cao. Tính chịu mòn vật liệu tỉ lệ thuận với độ cứng. Một trong những nguyên nhân chủ yếu gây ra mòn dao là hiện tượng chảy dính của vật liệu làm dao. Tính chảy dính của vật liệu làm dao được đặc trưng bởi nhiệt độ chảy dính giữa hai vật liệu tiếp xúc với nhau… Vật liệu làm dao tốt là vật liệu có nhiệt độ chảy dính cao. Qua các nghiên cứu thực nghiệm, nhiệt độ chảy dính của các loại hợp kim cứng có cacbit vonfram (WC) cacbit titan (TiC) với thép (1000oC) cao hơn hợp kim coban với thép (675oC) 1.1.2 Tính công nghệ Tính công nghệ của vật liệu làm dao được đặc trưng bởi tính khó hay dễ trong quá trình gia công để tạo hình dụng cụ cắt. Tính công nghệ được thể hiện ở nhiều mặt: tính khó hay dễ gia công bằng cắt, gia công nhiệt luyện, độ dẻo ở trạng thái nguội và nóng , v.v… Một số vật liệu tuy có tính cắt tối ưu nhưng không được sử dụng phổ biến làm dụng cụ cắt một phần vì tính công nghệ của chúng không cao. Vật liệu làm dụng cụ cắt phải dể chế tạo: dễ rèn, cán, dễ tạo hình bằng cắt gọt, có tính thấm tôi cao, dễ nhiệt luyện… 1.2.3 Tính kinh tế Vật liệu chế tạo dụng cụ cắt ngoài việc đảm bảo được tính năng cắt gọt, còn đảm bảo được yêu cầu kình tế như: - Vật liệu dụng cụ cắt phải phù hợp với điều kiện gia công, các dạng sản xuất - Vật liệu dụng cụ cắt có giá thành thấp, … 1.2 Các loại vật liệu làm dụng cụ cắt: Hiện nay, vật liệu phần cắt dụng cụ được sử đụng gồm các loại sau: thép cacbon dụng cụ, thép hợp kim dụng cụ, thép gió, hợp kim cứng, vật liệu sành sứ, vật liệu tổng hợp và vật liệu mài. Qua sự phát triển của vật liệu dụng cụ cắt, có thể thấy rằng phần vật liệu cứng trong vật liệu dụng cụ cắt tăng lên, do đó tính chịu mài mòn, và tính chịu nhiệt tăng, tăng tuổi bền dụng cụ và tăng được tốc độ cắt. phần vật liệu cứng trong các loại vật liệu dụng cụ có thể được đánh giá theo % Ví dụ: Thép dụng cụ 5-10% Thép gió 20-30% Hợp kim cứng 85-97% Sành sứ 80-100% Bảng 1: Lịch sử và đặc tính của vật liệu dụng cụ Năm Vật liệu dụng cụ Vc 60m/ph Nhiệt độ và giới hạn đặc tính cắt oC Độ cứng HRC 1894 1900 1900 1908 1913 1931 1934 1955 1957 1965 1970 Thép cacbon dụng cụ Thép hợp kim dụng cụ Thép gió Thép gió cải tiến Thép gió tăng (Co và WC) Hợp kim cứng cacbit và vonfram Hợp kim cứng WC và TiC Kim cương nhân tạo Sành sứ Nitri Bo Hợp kim cứng phủ (TiC) 5 8 12 15-20 20-30 200 300 300-500 100-200 300 200-300 300-500 500-600 600-650 1000-1200 100-1200 800 1500 1600 1000 60 60 60-64 - 91 91-92 100000HV 92-94 8000HV 18000HV 1.2.1 Thép hợp kim Thép hợp kim được chia ra lam hai nhóm: - Nhóm thép được dùng để chế tạo dụng cụ cắt và dụng cụ đo. -Nhóm thép được dùng để chế tạo khuôn mẫu. Bảng 1.3 là thành phần hóa học của thép hợp kim dụng cụ. Kí hiệu của mác thép cho biết: Các chữ số đứng đầu chỉ lượng cácbon theo phần mười. Lượng cácbon cũng có thể không được ghi trên mác thép nếu % (phần trăm) cacbon gần bằng 1 hoặc lớn hơn 1. Các chữ cái đứng đằng sau các chữ số chỉ: Γ – mangan; C-silic: B-vônphram; Φ- vanadi;H-niken;M-môlipđen. Các chữ số đứng đắng sau các chữ cái chỉ lượng trung bình của nguyên tố tương ứng theo % (ví dụ, 7X3 có 0,65÷0,75% cacbon và 3,2÷3,8% crom). Khi không có chữ số đứng đằng sau các chữ cái thì điều đó có nghĩa là lượng nguyên tố này xấp xỉ bằng 1%. Trong một số trường hợp , lượng nguyên tố hợp kim cũng không đuocj ghi nếu không lớn hơn 1,8%. Lượng lưu huỳnh và phốt pho ytong thép không vựt quá 0.3%( cho mỗi nguyên tố). Lượng niken dư trong thép không hợp kim niken cho phép không lớn hơn 0.35%. Lượng đồng dư trong thép cho phép không lớn hơn 0.3%. Thép hợp kim so với tép cacon có ưu điểm hơn về độ dài và ít biến dạng khi nhietj luyện. Tính chất cắt gọt của thép hợp kim ( thép hợp kim dụng cụ) và của thép cácbon ( thép cacbon dụng cụ) gần giống nhau, bởi vì chúng có tuổi bền nhiệt thấp (200 ÷ 250độ C). Thép hợp kim được dùng rộng rãi để chế tạo dụng cụ cắt và các trang bị công nghệ (đồ gá và dụng cụ phụ). Các loại phép 7xΦ,8xΦ,9xΦ được dùng để chế tạo các loại lưỡi cưa tròn và lưỡi cưa đai, kéo cắt nguội, các chày đột và các tác dụng cụ chụi va đập. Các loại thép XB5, 9XC, XBΓ, B1 và XBCΓ dùng để chế tạo các loại lưỡi dao tiện , dao phay để gia công vật liệu cứng với tốc độ cắt nhỏ; để chế tạo các loại mũi khoan, mũi khoan, mũi doa, taro, bàn ren và các loại dao chuốt. Đặc biệt, các loại thép XBΓ và 9XC được sử dụng rất rộng rãi, bỏi vì chúng có độ thấm tôi tốt và ít biến dạng, tuy nhiên các loại thép này dễ bị nứt, gây ra hiện tượng gẫy lưỡi cắt. Ngoài ra, dụng cụ từ thép XBΓ khi làm việc với áp lực riêng lớn (dao khoan, doa chuốt) sẽ mòn nhanh do hình dạng của lưỡi cắt thay đổi nhanh. Tuổi bền của dụng cụ định hình phức tạp tạp từ thép XBΓ thấp. Thép 9XC ngài độ thấm tôi tốt còn có đọ bền cao khi nung nóng, nó có khả năng giữ được độ cứng và độ chống mòn cao ở nhiệt độ 250 độC. Tuy nhiên , thép 9XC có tính gia công thấp ( khó gia công) vì độ cứng sau khi ủ cao (HB 288-241). Thép 9XBΓ được dùng để chế tạo các loại dao phay ngón, các calip ren, các khuôn dập nguội có hình dạng phức tạp. Thép X6BΦ được dùng để chế tạo dụng cụ cán ren, các búa cầm tay, các chày dập và các dụng cụ khác để tạo hình bằng biến dạng ở trạng thái nguội. Các loại thép X12M và X12Φ1 biến dạng ít trong quá trình nhiệt luyện. Chúng được dùng để chế tạo các khuôn dập có hình dạng phức tạp, các bánh răng mẫu các bàn cán ren và các khuioon kéo dây. Các loại thép 3x2B8Φ và 4X8B2 được dùng để chế tạo các khuôn é chất dẻo khuôn ép chất dẻo, khuôn đúc nhôm bằng phương pháp đúc áp lực. Các loại thép 7X3 và 8X3 được dùng để chế tạo cối dập bulong trên máy dập búa nằm ngang. Các loại thép 5XHM, 5XHB, 5XHCB và 5XГM được dùng để chế tạo khuôn rèn có kích thước khuôn rèn có kích thước trung bình và lớn. Các loại thép 4X5B2FC, 4XB4FCM, 4X2B5FM và 4X3B2F2M2 được dùng để chế tạo các dụng cụ tạo hình bằng biến dạng nóng các loại hợp kim không gỉ, các loại hợp kim có độ bền cao và các hợp kim khó gia công khác. Các loại thép 4XC, 6XC, 4XB2C được dùng để chế tạo các loại đục khí nén, các dao cắt nóng và cắt nguội, các chi tiết của cối dập nguội. Các loại thép 5XB2C và 6XB2C được dùng để chế tạo các bàn ren, các khuôn đúc áp lực. Thép 5XBГ được dùng để chế tạo các loại chày đột nguội các lỗ trên thép tấm và các khuôn mẫu để dập nóng. Các loại thép 9X5F, 9X5BF, 8X4BF1 và 9X được dùng để chế tạo các loại dụng cụ gia công gỗ. Các nguyên tố Cr, Mn, Si được thêm vào thành phần của thép của thép gió có tác dụng làm tăng tính thấm tôi, còn các nguyên tố V, W và Mo có tác dụng cản độ giãn nở của các hạt kim loại khi nung nóng và làm tăng cơ tính của vật liệu. 1.2.2 Thép gió Thép gió là loại thép chứa trong thành phần ngoài cacbon ra còn có các nguyên tố hợp kim như vonphram, crom, vanadi, molipden có khả năng tạo thành cacbit bền vững sau nhiệt luyện. Ngoài các yếu tố cacbit ra, trong thành phần của một số mác thép còn có côban. Các loại thép gió sau khi tôi cải thiện có độ cứng, độ bền, độ chống mòn và tuổi bền chống nhiệt cao, giữ được tính cắt gọt ở nhiệt độ 600 ÷ 6500C. Điều này cho phép tăng tốc độ cắt của dao thép gió lên 2 ÷ 4 lần so với dao bằng thép cacbon hoặc thép hợp kim. Ưu điểm chủ yếu của thép gió là có khả năng cắt với tốc độ cao khi gia công các loại thép có độ bền và độ cứng cao (dB = 100kG/mm2 và HB 200 ÷ 250). Thép gió được ký hiệu bằng các chữ cái và các chữ số: Chữ cái P có nghĩa là thép gió (thép có khả năg cắt với tốc độ cao), còn chữ số đứng sau chữ cái P chỉ lương vonphram trung bình (%) trong thép. Lương vanadi trung bình (%) được ký hiệu bằng chữ số đứng sau chữ số F, còn lượng coban bằng chữ số đứng sau chữ cái K. Thép gió được chia ra : Thép gió có tuổi bền trung bình (P18, P12, P6M5) và thép gió có tuổi bền cao P18F2, P14F4, P9F5, …). Để gia công các loại thép kết cấu có độ cứng HB 260 ÷ 280 và các loại gang người ta sử dụng thép gió có tuổi bền nhiệt trung bình. Khi gia công các loại thép kết cấu có độ bền cao cần sử dụng các loại thép gió có tuổi bền nhiệt cao. Thép gió P18 thường được dùng để chế tạo các loại dao tiện, dao khoan, dao phay, dao xọc. dao doa, dao khoét, tarô, dao chuốt và bàn ren. Thép gió P9 được dùng để chế tạo các loại dao tiện, dao khoan, dao khoét, tarô, bàn ren và lưỡi cưa. Không dùng thép gió P9 để chế tạo dao cà răng, dao chuốt và dao xọc. Dụng cụ được chế tạo bằng thép gió P18F2 có năng suất, tuổi bền nhiệt và độ chống mòn cao, tuổi bền nhiệt và độ chống mòn cao hơn dụng cụ chế tạo bằng thép gió P9 và P18. Dụng cụ bằng thép gió P18F2 được dùng để gia công thép không gỉ, thép có độ bèn cao, các loại hợp kim titan và các loại hợp kim chịu lửa. Các dụng cụ đó là các loại dao tiện, dao phay, dao khoan, dao khoét và dao doa. Các loại thép gió P9K5, P9K10, P18K5F2, P10K5F5 được dùng để chế tạo các loại dụng cụ (dao tiện, dao phay, dao khoan, dao khoét, dao xọc) khi gia công các loại hợp kim cứng và chịu lửa. Bảng 2: Thành phần hoá học của một số loại thép gió. Nhãn hiệu C Cr W V Co 1. Thép có năng suất thường P18 P9 0,7- 0,8 0,85-0,95 3,8-4,4 3,8-4,4 17,5-19,0 8,5-10,0 1,0-1,4 2,0-2,6 - - 2. Thép gió có năng suất cao P9f5 P14f4 P18F2 P9K5 P9K10 P10K5f5 P18K5f2 1,4-1,5 1,2-1,3 0,85-0,95 0,9-1,0 0,9-1,0 1,45-1,55 0.,85-0,95 3,8-4,4 4,0-4,6 3,8-4,4 3,8-4,4 3,8-4,4 4,0-4,6 3,8-4,4 0,9-10,5 13,0-14,5 17,5-19,0 9,0-10,5 9,0-10,5 10,0-11,5 17,5-19,0 4,3-5,1 3,4-4,1 1,8-2,4 2,0-2,6 2,0-2,6 4,3-5,1 1,8-2,4 - - - 5,0-6,0 9,5-10,5 5,0-6,0 5,0-6,0 Tất cả các nhãn hiệu thép nói trên đều có lượng tạp chất hạn chế Mn0,03%: S<0,03% Thép gió P9F5 được dùng để chế tạo các loại dụng cụ cho gia công tinh , đặc biệt là để gia công thép có độ cứng trung bình gia công đồng, hợp kim chịu lửa và chất dẻo. Các dụng cụ đó là các loại dao tiện, dao phay, dao khoan, dao khoét dao doa Thép gió P14F4 có độ cứng, độ chông mòn và tuổi bền nhiệt cao hơn các loại thép gió P9 và P18. Thép gió P14F4 được dùng để chế tạo các loại dao tiện, dao phay, dao khoan, dao khoét và dao chuốt. Thép gió P6M5 có tính dẫn nhiệt tốt, tuy nhiên tính cắt gọt của thép P6M5 thấp hơn các loại thép P18 và P12 khi gia công tinh, còn khi gia công thô thì ngược lại tính cắt gọt của thép P6M5 cao hơn các loại thép P18 và P12. Nhược điểm của thép gió P6M5 là rất nhạy cảm với nhiệt độ (bị nung nóng rất nhanh). Thép gió P6M5K5 có tuổi bền nhiệt, độ bến và độ dai cao hơn so với thép gió P6M5. Do đó , thép P6M5K5 được dùng để gia công thô. Sơ đồ tôi và ram thép gió 1.2.3 Hợp kim cứng 1. Phân loại hợp kim cứng Thành phần hợp kim cứng bao gồm : cacbit của kim loại dễ nóng chảy và kim loại thấm cacbon (côban). Để chế tạo hợp kim cứng người ta dùng cacbit vonphram, titan và tantan. Ở một số nước tư bản để chế tạo hợp kim cứng người ta dùng cacbit niobi và vanadi. Hợp kim cứng có tính chất cắt gọt tốt nhờ vào độ cứng, tuổi bền nhiệt và độ chống mòn cao. So sánh tính chịu nhiệt cà độ cứng của hợp kim cứng với các loại thép dụng cụ, thép hợp kim dụng cụ, thép gió Hợp kim cứng dùng để chế tạo dụng cụ cắt, dụng cụ đo và khuôn mẫu. Ở nga người ta chế tạo ba nhóm hợp kim cứng khác nhau theo thành phần hóa học. Ở nhóm thứ nhất, hợp kim cứng được chế tạo trên cơ sở của cacbit vonphram và côban. Hợp kim cứng của nhóm này có tên gọi là vônphram – côban. Hợp kim cứng của nhóm này có tên gọi là vônphram – côban chúng được kí hiệu bằng các chữ BK kèm theo chỉ số chỉ hàm lượng côban (hàm lượng theo %). Ở nhóm thứ hai , hợp kim cứng được chế tạo trên cơ sở của cacbit vônphram, cacbit titan và côban . Hợp kim cứng của nhóm này có tên gọi là titan – vonphram và được kí hiệu bằng các chữ TK kèm theo các chư số . Chữ số đứng sau chữ T chỉ hàm lượng phần trăm của cacbit tintan, còn chữ số đứng sau chữ K chỉ hàm lượng phần tram của côban. Ở nhóm thứ ba, hợp kim cứng được chế tạo trên cơ sở của cacbit vônphram,titan, tantan và côban. Hợp kim cứng của nhóm này có tên gọi là titan – tantan – vônphram và được kí hiệu bằng các chữ TK kèm theo chữ số. Chữ số đứng sau các chữ TT chỉ hàm lượng phần trăm của cacbit titan và cacbit tantan, còn chữ số đứng sau chữ K chỉ hàm lượng phần trăm của côban. (Bảng 1.5. Thành phần hóa học và tính chất cơ lý của hợp kim cứng) Chất lượng hợp kim cứng không chỉ phụ thuộc vào thánh phầnhoas học mà còn phụ thuộc vào cấu trúc của nó (kích thước hạt). Độ hat (kích thước hạt) có ảnh hưởng đáng kể đến độ bền và độ chống mòn của hợp kim cứng. Khi kích thước của các hạt của cacbit vônphram tăng thì độ bền của hợp kim cứng tăng lên, còn độ chống mòn giảm xuống và ngược lại. Tùy thuộc vào kích thước của các hạt cacbit, hợp kim cứng được phân loại như sau: - Hợp kim cứng có độ hạt nhỏ (kích thước hạt cacbit khoảng 1μm). - Hợp kim cứng có độ hạt trung bình (kích thước hạt cacbit khoảng 1÷2μm). - Hợp kim cứng cso độ hạt lớn (kích thước hạt cacbit khoảng 2÷5μm). Đối với hợp kim cứng có độ hạt nhỏ ở cuối kí hiệu người ta đặt thêm chữ M, còn đối với hợp kim cứng có độ hạt lớn – đặt chữ B. Ví dụ, hợp kim cứng vônphram – côban chứa 94% cacbit vônphram và 6% côban được chế tạo theo ba loại : loại có cấu trúc hạt trung bình (BK6), loại có cấu trúc hạt nhỏ (BK6M)và loại có cấu trúc hạt lớn (BK6B). Tổ chức tiêu chuẩn quốc tế ISO lại phân loại hợp kim cứng theo dạng phoi , điều kiện gia công và vật liệu gia công. Theo ISO, tất cả các loại hợp kim cứng được chia ra ba nhóm :P,K và M. - Nhóm hợp kim cứng P được dùng để gia công kim loại với sự hình thành phoi dây băng (khi gia công thép đúc, gang dẻo) - Nhóm hợp kim 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 chụi nhiệt và thép không gỉ, gang có độ cứng cao. Mỗi nhóm hợp kim cứng trên đây lại được chia ra các nhóm nhỏ. Các nhóm nhỏ trong mỗi nhóm được kí hiệu băng hai chữ số thêm vào đuôi cua nhóm chính. Ví dụ, nhóm hợp kim cứng P được chia ra làm các nhóm nhỏ: P01, P10, P20,P30, P40, P50. Chữ số trong nhóm nhỏ tăng cho biết độ bền của hợp kim tăng, còn độ cứng, độchoongs mòn và tốc độ cắt của nó giảm. Nhóm nhỏ P01 được dùng để gia công ting bằng các phương pháp tiện và doa (Tiện trong). Nhóm nhỏ P10 được dùng để tiện tinh và phay tinh. Nhóm nhỏ P20 được dùng để gia công thô bằng phương pháp cắt liên tuc. Nhóm nhỏ P30 được dùng để gia công thô bằng phương pháp cắt gián đoạn. Nhóm nhỏ P40 được dùng để gia công thô thép. Nhóm nhỏ P50 được dùng để gia công các chi tiết lớn. Các mảnh hợp kim cứng được chế tạo theo hai dạng:1- có rãnh bẻ phoi và 2- mặt phẳng không có rãnh thoát phoi Các mảnh hợp kim thuộc dạng 2 được dùng trong sản xuất hàng loạt lớn. Để thoát phoi và có góc trước dương cần tạo ra mặt lõm trên bề mặt của mảnh hợp kim. 2. Ứng dụng của hợp kim cứng Khi chọn hợp kim cứng để sử dụng, nhà công nghệ không những phải dựa vào tính chất của nó mà còn phải dựa vào tính chất cơ lý của vật liệu gia công, phương pháp gia công, độ cứng của hệ thống công nghệ (máy – dao – chi tiết – đồ gá), Yêu cầu về độ chính xác và độ bóng bề mặt. Để giúp các nhà công nghệ khi lập quy trình công nghệ, bảng 1.7 đưa ra các phương pháp gia công kèm theo hợp kim cứng thích hợp. 1.2.4 Vật liệu sứ Loại vật liệu làm dao có tính chịu nóng và chịu mòn cao là vật liệu sứ (oxit nhôm Al2O3). Song nhược điểm chủ yếu của vật liệu sứ là dòn, dễ vỡ nên hiện nay không được dùng rộng rãi. Vật liệu sứ được nghiên cứ từ những năm 1930 và phát triển sau 1950. Quá trình chế tạo giống như các loại hợp kim cứng. Đất sét kĩ thuật (oxit nhôm Al2O3) được nung nóng đến nhiệt độ khoảng 1400 ¸ 1600oC. Sau đó được nhiền thành bột mịn. Bột mịn Al2O3 được ép thành các mảnh dao theo tiêu chuẩn và được thiêu kết. Hiện nay có 3 loại vật liệu được sử dụng: a) Oxit nhôm thuần khiết Loại vật liệu sứ này hầu như chỉ có nhôm (Al2O3 » 99%) Xu hướng phát triển vật liệu sứ này là ngoài thành phần nền là oxit nhôm Al2O3 còn thêm vào khoảng dưới 10% oxit kẽm ZnO2. Loại vật liệu có cấu tạo bột mịn, do sức bền cao hơn loại oxit nhôm thuần khiết. Nói chung đối với loại vật liệu sứ hạt càng mịn thì súc bền uốn càng tăng. b) Loại vật liệu sứ trộn Thành phần cơ bản của loại này vẫn là oxit nhôm Al2O3 ngoài ra còn trộn thêm các cacbit kim loại như cacbit titan (TiC) cacbit vonfram (WC) cacbit tantan (TaC), với nitrit titan (TiN): Al2O3 + TiC +TiN Vật liệu sứ này có sức bền tốt dừng tiện tinh, phay tinh, đặc biệt khi gia công các loại gang cứng và thép tôi. c) Loại vật liệu sứ không có oxit Loại này được chế tạo từ nitrit silic (Si3N4) có sức bền uốn cao hơn nhiều hai loại trên. Loại này được dùng đặc biệt tốt khi gia công nhôm và các hợp kim nhôm Đặc tính của các loai vật liệu sứ là: Độ cứng và tính giòn cao do đó tính chịu mòn cao, tính chịu nhiệt cao được dùng cắt ở tốc độ cao Tính dẫn nhiệt kém nên không dùng dung dịch trơng nguội. Nếu tưới dung dịch trơn nguội sẽ gây ra nứt các mảnh sành sứ. Tính dẻo kém do đó sức bền uốn thấp vì vậy vật liệu sứ không chịu được rung động, va đập cũng như lực cắt lớn. Mài sắc mảnh sành sứ rất khó và chỉ có thể mài bằng đá mài kim cương. Trên cơ sở những đặc tính của vật liệu sứ nên chúng được sử dụng với các điều kiện sau: - Tốc độ cắt không nhỏ hơn 100m/ph (Vc > 100m/ph) mặc dầu tuổi bền có thể không hợp lý. Tốc độ khi gia công thép có thể vào khoảng 150 – 200% lớn hơn khi cắt bằng hợp kim cứng P10; khi gia công gang khoảng 200 – 300% cao hơn khi cắt bằng hợp kim cứng K10. Tốc độ cắt tinh lớn nhất khi gia công thép xây dựng có thể lớn đến 600 m/p (Vc = 600m/ph) khi gia công gang có thể Vc = 800m/ph). Khi lựa chọn tốc độ cắt cần phải chú ý đến độ cứng cũng như sức bền vật liệu gia công. - Vì chịu rung động và va đập kém nên vật liệu sứ được dùng chủ yếu để gia công tinh, lượng dao chạy và chiều sâu cắt tương đối bé. - Vì dẫn nhiệt kém dễ nứt vì biến dạng nhiệt nên nói chung khi gia công bằng vật liệu sứ không sử dụng dung dịch trơn nguội. Đối với nitrit silic (Si3N4), sức bền và dẫn nhiệt tốt hơn khoảng 4 lần so với loại oxit nhôm nên có thể gia công có dung dịch trơn nguội. - Nhờ có tính chống mài mòn tốt nên vật liệu sứ được dùng khi gia công cần độ chính xác, kích thước và chất lượng bề mặt cao (độ nhấp nhô nhỏ) - Các mảnh dao sành sứ thường không mài sắc lại. Các mảnh sành sứ nhiều lưỡi cắt thường được kẹp chặt trên thân dao, không hàn. So với vật liệu cứng vật liệu sành sứ có ưu điểm chính sau: - Năng suất cao, vì thời gian máy ít do cắt được ở tốc độ cao khi tuổi bền cố định như nhau - Tuổi bền tăng hơn nếu cắt cùng tốc độ cắt. - Sai lệch kích thước nhỏ hơn (do mòn it). - Chất lượng bề mặt cao hơn. - Giá thành rẻ . 1.2.5 Vật liệu siêu cứng Vật liệu siêu cứng (vật liệu tổng hợp) làm dụng cụ cắt la kim cương, nitri bo. Độ cứng Vicker lớn hơn 50000 N/mm2 (tức lớn hơn 50GPa) Kim cương tự nhiên HVm » 100 GPa Kim cương tổng hợp HVm » 90 ¸ 100 GPa Nitri bo HVm » 50 ¸ 90 GPa Kim cương tự nhiên và kim cương tổng hợp được sử dụng cho các dụng cụ gia công tinh để gia công các bề mặt chất lượng cao (độ bóng và độ chính xác cao) như dao tiện kim cương, bút sửa đá mài, v.v… Kim cương nhân tạo được tổng hợp từ graphit ở áp suất và nhiệt độ cao (»100000 atm, » 2500oC) Kim cương tổng hợp được dùng chủ yếu để chế tạo đá mài (đá mài kim cương) dùng để mài sắc dụng cụ cắt và mài chính xác các chi tiết có độ cứng cao và yêu cầu cao về độ chính xác và nhẵn bóng bề mặt . Dụng cụ kim cương được dùng đặc biệt tốt khi gia công các loại kim loại quý , kim loại nhẹ, và vật liệi phi kim, chất dẻo, cao su, thuỷ tinh. Tuổi bền dụng cụ kim cương trong cùng một điều kiện cao hơn 40% so với hợp kim cứng. Kim cương được gắn, hàn chặt vào thân dao tạo thành dao tiện. Thông số hình học thường dùng đối với dao tiện kim cương, góc trước go = 0, góc sau a » 5o (đối với dao tiện ngoài) a » 8o ¸15o (tiện trong), góc ngiêng chính j và góc ngiêng phụ j rất nhỏ. Khi cắt ở tốc độ cao có thể dùng dung dịch nguội lạnh có hệ số dẫn nhiệt lớn ví dụ như dầu hoả, spirit hoặc tecpentin. Đối với loại vật liệu dụng cụ nền là nitrit bo có độ cứng thấp hơn kim cương một ít nhưng sức bền nhiệt cao (» 1200 ¸ 1400oC). Vật liệu dụng cụ nitrit bo được dùng gia công các loại thép tôi với năng suất cao hơn các loại vật liệu dụng cụ khác. 1.2.6 Vật liệu có phủ bề mặt Vật liệu có phủ bề mặt (vật liệu hạt mài và bột mài) được chế tạo từ vật liệu thiên nhiên hoặc nhân tạo có độ cứng cao, bột mài và hạt mài có phủ chất dính kết tạo thành các dụng cụ mài (đá mài, thanh mài, bột nhào…). Các dụng cụ có thông số hình học không xác định thành phần, đặc tính và công dụng các loại vật liệu mài được trình bày dưới bảng 6. 1.3 Thông số hình học của dụng cụ cắt 1.3.1 Những bộ phận chính của dụng cụ cắt Dụng cụ cắt làm việc trên máy công cụ gồm rất nhiều chủng loại (dao tiện, dao phay, mũi khoan, đá mài...) Có kích thước và hình dáng rất khác nhau. Tuy nhiêu về kết cấu bất kì một loại dụng cụ nào cũng bao gồm hai phần chính. Phần làm việc và thân dao. a) Phần làm việc (phần cắt) của dụng cụ. Ở phần này có các lưỡi cắt giữ nhiệm vụ trực tiếp hớt đi phần vật liệu dư ra khỏi phôi liệu để tạo thành bề mặt của chi tiết. - Chiều dài phần làm việc l được tính từ mũi dao đến giao tuyến mặt trước và thân dao. - Chiều cao phần làm việc h là khoảng cách từ mũi dao đến mặt tỳ của thanh dao. Chiều cao phần cắt của dụng cụ có thể dương hoặc âm. Phần làm việc của dụng cụ có các mặt sau tạo nên. - Mặt trước(1): là bề của dao tiếp xúc với phoi và phoi trực tiếp trượt trên trên đó và thoát ra ngoài. - Mặt sau chính(2): là bề của dao đối diện với mặt đang gia công. - Mặt sau chính(3): là bề của dao đối diện với mặt đã gia công. - Lưỡi cắt chính: là giao tuyến của mặt trước và và mặt sau chính, nó trực tiếp cắt vào kim loại. Độ dài lưỡi cắt chính có liên quan đến chiều sâu cắt và bề rộng của phoi. - Lưỡi cắt phụ: là giao tuyến của mặt trước và và mặt sau phụ, một phần lưỡi cắt phụ gần mũi dao cũng tham gia cắt với lưỡi cắt chính. - Lưỡi cắt nối tiếp: (chỉ có một số loại dao tiện) là phần nối tiếp giữa lưỡi cắt chính và lưỡi cắt phụ. Khi không có lưỡi cắt nối tiếp dao tiện sẽ có mũi. Mũi dao có thể nhọn hoặc lượng tròn (bán kính mũi dao R = 1 – 2mm). Các lưỡi cắt có thể thẳng hoặc cong và một đầu dao nên có thể có một hoặc hai lưỡi cắt phụ . Một dao có thể có nhiều đầu dao nên có rất nhiều lưỡi cắt. Tuỳ theo số lượng của lưỡi cắt chính, người ta chia ra : Dao một lưỡi cắt : dao tiện, dao bào… Dao hai lưỡi cắt : mũi khoan Dao nhiều lưỡi cắt : dao phay, dao doa, dao cưa… Dao có vô số lưỡi cắt là đá mài, (mỗi hạt mài có vai trò như một lưỡi cắt) Tùy theo điều kiện làm việc, dụng cụ có thể chế tạo trái hoặc phải - Dao phải R : khi đặt dụng cụ thẳng đứng úp bàn tay phải trên mặt trước thì lưỡi cắt chính nằm về phía ngón tay cái. Trên máy tiện, hướng làm việc của dao phải là từ phía phải sang phía trái, nghĩa là khi cắt dao chuyện động về phía ụ đứng của máy. - Dao trái L: Khi đặt dụng cụ đứng thẳng, úp bàn tay trái lên mặt trước của dao thì lưỡi cắt chính nằm về phía ngón tay cái. Hướng làm việc của dao ngược với hướng của dao phải. Theo hình dạng phần cắt và cách bố trí đầu dao so với trục thân dao người ta chia thành các nhóm sau. - Dao đầu thẳng: khi trục của dao trong cả hai mặt phẳng và đứng đều là đường thẳng (hình a) - Dao đầu cong: khi trục của dao trong mặt phẳng ngang là đường cong, còn trục của dao trong mặt phẳng đứng là đương thẳng (hình b) - Dao đầu uốn: khi trục của dao trong mặt phẳng ngang là thẳng, còn trục của dao trong mặt phẳng đứng là cong (hình c) Dao a) đầu thẳng, b) đầu cong, c) đầu uốn - Dao đầu vuốt : khi phần làm việc của dao hẹp hơn thân dao. Đầu dao ở nhóm này có thể bố trí đối xứng, lệch trái hoặc lệch phải so với trục thân dao (hình a, b, c) Dao tiện cắt đứt đầu vuốt a) đối xứng và b, c không đối xứng b)Phần thân dao: Phần này được dùng để kết nối liền dao với máy và nhận chuyển động truyền từ máy đến phần làm việc của dao. Kết cấu phần thân dao, tùy thuộc vào kết cấu của bộ phận gá dao trên máy, có thể dạng lăng trụ, tròn, vuông... 1.3.2 Thông số hình học của dụng cụ ở trạng thái tĩnh 1. Các mặt tọa độ ở trạng thái tĩnh Để định nghĩa các góc của dao người ta quy ước các mặt tọa độ ở trạng thái tĩnh sau đây. - Mặt phẳng đáy Pr (tại một điểm của lưỡi cắt) là mặt phẳng đi qua điểm khảo sát của lưỡi cắt và chứa trục dụng cụ đối với dụng cụ quay tròn khi làm việc như mũi khoan, dao phay hoặc song song với mặt dùng để gá đặt (định vị) dụng cụ trên bàn dao (dao tiện, dao bào...) Các mặt tọa độ ở trạng thái tĩnh Mặt đáy luôn luôn thẳng góc với phương tốc độ cắt giả định. - Mặt phẳng cắt Ps (tại một điểm của lưỡi cắt) mặt phẳng tiếp tuyến với lưỡi cắt tại điểm khảo sát (nếu lưỡi cắt là cong) hoặc chứa toàn bộ lưỡi cắt (nếu lưỡi cắt thẳng) và chứa phương của vectơ tốc độ cắt giả định tại điểm khảo sát, do đó mặt phẳng cắt Ps luôn luôn vuông góc với mặt phẳng đáy Pr. - Mặt phẳng làm việc quy ước (tiết diện ngang) Px (tại một điểm của lưỡi cắt) là mặt phẳng thẳng góc với mặt đáy Pr tại điểm khảo sát M của lưỡi cắt và song song với phương chạy dao giả định của dụng cụ. Mặt phẳng Px chứa phương của tốc độ cắt giả định do đó thẳng góc với mặt đáy Pr. - Mặt phẳng dọc trục thân dao (tiết diện dọc) Py (tại một điểm của lưỡi cắt) là mặt phẳng đồng thời thẳng góc với mặt đáy Pr và mặt phẳng làm việc quy ước Px tại điểm khảo sát. - Mặt phẳng trực giao với mặt phẳng Py (tại một điểm của lưỡi cắt) là mặt phẳng đồng thời thẳng góc với mặt trước Ay và mặt phẳng đáy Pr tại điểm khảo sát M của lưỡi cắt. - Mặt phẳng trực giao với mặt sau Ph (tại một điểm của lưỡi cắt) là mặt phẳng đồng thời thẳng góc với mặt sau Aa và mặt phẳng đáy Pr tại điểm khảo sát M của lưỡi cắt. 2. Các góc ở phần làm việc của dụng cụ ở trạng thái tĩnh Từ các định nghĩa về các mặt tọa độ ở trạng thái tĩnh ta được các định nghĩa về góc tại một điểm của lưỡi cắt của dụng cụ ở trạng thái tĩnh như sau: Góc giữa các mặt trong một tiết diện được trọn Góc sau α là góc nhọn tạo bởi mặt sau của dụng cụ Aα và mặt phẳng Ps Góc sắc β( tại một điểm của lưỡi cắt) là góc nhọn tạo bởi mặt trước Ag và mặt sau Aα của dụng cụ. Góc trước γ (tại một điểm của lưỡi cắt) là góc nhọn tạo bởi mặt đáy Pr và mặt trước Ay của dụng cụ. Góc cắt d (tại một điểm của lưỡi cắt) là góc nhọn tạo bởi Ps và mặt trước Ag của dụng cụ. Ta có: a+ b + g = 900 d + g = 900 Các góc pháp tuyến Từ định nghĩa tổng quát của các mặt nói trên, tùy theo tiết diện khảo sát mà ta có các góc thường gặp sau đây. - Góc pháp tuyến: Trong tiết diện thẳng góc lưỡi cắt Pn ta có các góc pháp tuyến sau: Góc trước gn: góc sau an : góc cắt dn. Giữa các góc pháp tuyến có quan hệ sau: an+ bn + gn = 900 dn + gn = 900 - Góc tiết diện P0 Trong tiết diện thẳng góc với hình chiếu của lưỡi cắt trên mặt phẳng đáy P0 ta có các góc sau. Góc g0: góc sau a0 ; góc sắc b0 Ta có: a0+ b0 + g0 = 900 Góc tiết diện P0 - Góc tiết diện ngang Px: Trong tiết diện ngang Px ta có cá góc sau. Góc gx: góc sau ax ; góc sắc bx : Ta có: ax+ bx + gx = 900 - Góc tiết diện dọc Py: Trong tiết diện dọc Py ta có cá góc sau. Góc gy: góc sau ay; góc sắc by : Ta có: ay+ by + gy = 900 Các góc tiết diện ngang Px và tiết diện dọc Py Để xác định phương của lưỡi cắt dụng cụ ta có: Góc nghiêng chính của lưỡi cắt j là góc nhọn do mặt phẳng đáy Pt và nằm giữa mặt cắt Ps của lưỡi cắt chính và mặt làm việc quy ước Px. Góc nghiêng phụ của lưỡi cắt j1 là góc nhọn trong mặt phẳng đáy Pt và nằm giữa mặt cắt Ps của lưỡi cắt phụ và mặt làm việc quy ước Px. Góc mũi dao e là góc giữa hình chiếu của lưỡi cắt chính và lưỡi cắt phụ trên mặt đáy. Ta có: j + e + j1 =1800 Góc nghiêng của lưỡi cắt Góc nâng của lưỡi cắt chính - Góc nâng của lưỡi cắt l là góc nhọn trong mặt phẳng Ps và nằm giữa lưỡi cắt và hình chiếu của nó trên mặt đáy Pt Nếu toàn bộ lưỡi cắt nằm dưới mặt đáy đi qua mũi dao thì l > 0 Nếu toàn bộ lưỡi cắt nằm trên mặt đáy đi qua mũi dao thì l < 0 Nếu toàn bộ lưỡi cắt nằm trong mặt đáy đi qua mũi dao thì l = 0 Để thuận lợi cho việc điều chỉnh máy khi mài sắc dụng cụ người ta còn dùng các thông số sau. - Góc định vị mặt phẳng trực giao với mặt sau qr là góc nhọn đo trong mặt đáy của dụng cụ, và nằm giữa mặt phẳng làm việc quy ước Px và mặt phẳng thẳng góc với mặt phẳng sau Pb - Góc định vị mặt phẳng trực giao với mặt trước dr là góc nhọn đo trong mặt phẳng đáy của dụng cụ Pr và nằm giữa mặt phẳng làm việc quy ước Px và mặt phẳng thẳng góc với mặt trước Pg. - Góc sau mài ab : Là góc nhọn đo trong mặt phẳng thẳng góc với mặt sau Pb và nằm giữa mặt sau của dụng cụ A và mặt cắt Ps - Góc trước mài gb là góc nhọn đo trong mặt phẳng thẳng góc với mặt trước Pg và nằm giữa mặt trước Ar và mặt đáy Pr của dụng cụ. Các góc trong tiết diện ngang XX và tiết diện dọc YY Các góc của mũi khoan ở trạng thái tĩnh a)thông số hình học, b) góc trước, c) góc sau - Trong mặt phẳng đáy Pr ta có các góc jr, e, j, y, d, qr. Giữa chúng có mối quan hệ sau: j + e + j1 = 900 j + y = 900 - Trong mặt phẳng cắt Ps ta có : l - Trong tiết diện P0 ta có a0, b0, g0. a0 + b0 + g0 = 900 - Trong tiết diện Py ta có ay, by, gy. ay + by + gy = 900 - Trong tiết diện Pg ta có gg. - Trong tiết diện Ph ta có ah Quan hệ các góc của dao trong tiết diện khác nhau. Bằng phép tính toán người ta tìm được: ctaga0 = cosjtagay + sinjtgatgl = sinjtagay - cosjtgaxctagax = sinjtaga0 - cosjtglctagay = cosjtaga0 + sinjtgl Và tgg0 = cosjtaggy + sinjtggytgl = sinjtaggy - cosjtggxtggx = sinjtagg0 - cosjtgltggy = cosjtagg0 + sinjtgl Khi = 0 các biểu thức trở nên đơn giản hơn: tggx = sinjtgg0 tggy = cosjtgg0 ctgax = sinjctga0 ctgay = cosjctga0 1.3.3 Thông số hình học của dụng cụ cắt ở trạng thái động Trong quá trình cắt để gia công được hình dạng bề mặt chi tiết, ngoài các chuyển động giả định, dụng cụ cắt còn tham gia thêm các chuyển động phụ, mặt khác có lúc vị trí của thân dao phải thay đổi khi gá trên bàn dao, trục gá... Những điều kiện đó sẽ làm thay đổi vị trí của các mặt tọa độ và do đó thay đổi giá trị của các góc của dụng cụ sau khi mài. Các mặt tọa độ của dụng cụ cắt khi làm việc được định nghĩa như sau. - Mặt đáy của dụng cụ cắt khi làm việc Pre (tại một thời điểm của lưỡi cắt) là mặt phẳng thẳng góc với hướng của vectơ tốc độ cắt tổng hợp tại điểm đó. - Mặt cắt dụng cụ cắt khi làm việc Pse (tại một thời điểm của lưỡi cắt) là mặt phẳng tiếp tuyến với lưỡi cắt tại điểm khảo sát và thẳng góc với mặt đáy khi làm việc Prc tại điểm đó. Mặt cắt Pse chứa của vectơ cắt tổng hợp. - Mặt phẳng làm việc Pxe là mặt phẳng chứa phương của vectơ tốc độ cắt và phương của vectơ chạy dao tại điểm khảo sát M của lưỡi cắt. - Mặt phẳng song song với trục thân dao Pye là mặt phẳng thẳng góc đồng thời với mặt phẳng đáy khi làm việc Pre và mặt làm việc Pxe tại điểm khảo sát của lưỡi cắt. Để phân biệt với trạng thái tĩnh người ta dùng chỉ số e để chỉ trạng thái làm việc của dao. Để thuận tiện cho việc tính toán sau này, dưới đây trình bày một số phương pháp tính toán đơn giản, dễ sử dụng cho một số thường gặp. 1) Sự thay đổi góc của dụng cụ khi gá trục của dụng cụ không thẳng góc với đường tâm của máy. - Dụng cụ sau khi mài sắc có cá góc nghiêng chính j và góc nghiêng phụ j1. - Nếu khi làm việc, trục dao được dao được gá làm với trục quay của chi tiết 1 góc t < 900 thì các góc của lưỡi cắt khi làm việc sẽ thay đổi 1 góc có giá trị bằng 900-t Các góc của dụng cụ 2) Sự thay đổi giá trị của các góc dụng cụ khi mũi dao không ngang tâm máy. - Khi tiện ngoài nếu mũi dao gá cao hơn đường tâm của máy thì góc trước gy sẽ tăng lên còn ay thì giảm xuống. - Ngược lại, nếu mũi dao gá thấp hơn đường tâm của máy thì góc trước của dụng cụ gy sẽ giảm đi còn góc sau ay sẽ tăng lên. Khi tiện trong nếu mũi dao được gá cao hơn hoặc thấp hơn đường tâm của máy thì sự biến đổi các góc gy và ay sẽ ngược lại với trường hợp tiện ngoài. Ở hai trường hợp nếu trên, giá trị của các góc sẽ thay đổi 1 trị số bằng góc e và được tính như sau: tge=h/R (ở đây h là độ cao của mũi dao so với tâm máy (mm), R:bán kính bề ngoài mặt được gia công (mm)) Thông số hình học giao khi gá không ngang tâm máy khi tiện ngoài Khi gá cao hơn tâm ta có: gy = gye - e và ay = aye + e Khi gá thấp hơn tâm thì: gy = gye + e và ay = aye - e Thông số hình học khi gá ở không ngang tâm khi tiện trong Khi gá cao hơn tâm ta có: gy = gye + e và ay = aye - e Khi gá thấp hơn tâm thì: gy = gye - e và ay = aye + e 3) Sự thay đổi giá trị các góc của dụng cụ khi có thêm các chuyển động phụ. Quá trình cắt thực hiện là do có cá chuyển động tương đối giữa dụng cụ cắt và chi tiết. Số lượng chuyển động có trong một quá trình cắt, tùy theo phương pháp gia công, không giống nhau. Tập hợp những chuyển động mà các cơ cấu của máy truyền cho dụng cụ và chi tiết trong một quá trình cắt được gọi là sơ cắt động học. Giả sử quá trình cắt được tiến hành theo sơ đồ cắt động học cho trên hình 2.32a thì ở đây chỉ có một chuyển động thẳng đều của dao, chi tiêt được giữ đứng yên, còn dụng cụ là một khối lăng trụ với góc g=a=00. Theo sơ đồ cắt này thì mặt cắt khi làm việc Pse sẽ trùng với mặt cắt ở trạng thái tĩnh P, do đó ab=00. Vì ab=00 nên giữa mặt sau của dao và chi tiết có ma sát. Để giảm ma sát cần tạo ra một khoảng hở giữa mặt sau của dao và mặt cắt, nghĩa là dao phải có góc sau ab>0. Ta hãy xét một sơ đồ cắt động học phức tạp hơn .Theo sơ đồ này, chi tiết đứng yên còn dụng cụ đồng thời tham gia 2 chuyển động: chuyển động cắt chính với tôc độ cắt V0 và chuyển động kia là chuyển động chạy dao với tốc độ cắt VS. Vận tốc tổng hợp của dụng cụ sẽ là: Dụng cụ cắt vẫn như trước, là khối lăng trụ có g = a =00. Lúc này quỹ đạo của chuyển động tương đối là đường thẳng nghiêng OB song song với phương của tốc độ cắt. Như vậy ở sơ đồ cắt mới này mặt cắt Ps chiếm vị trí khác so với vị trí mặt cắt của dao ở trạng thái tĩnh (vết của mặt cắt ở trạng thái tĩnh là đường AC). Vì vậy góc trước lúc này là ge và góc sau là ae. Vì ae là góc âm khiến cho quá trình cắt không thể thực hiện được. Muốn cắt được góc sau phải có giá trị tối thiểu bằng ad. Trị số ad được tính theo công thức sau: tgad = Dễ thấy rằng giá trị của góc trước ge đúng bằng ad. Để có thể cắt tốt , nghĩa là không có ma sát giữa mặt sau của dụng cụ và chi tiết gia công, góc sau của dao cần được mài với giá trị lớn hơn a=ad+ab. Góc sau chọn bằng không hoặc không đủ lớn sẽ làm cho dụng cụ chóng bị mài mòn, giảm chất lượng bề mặt gia công, trong một số trường hợp có thể sinh gãy vỡ, hư hỏng dụng cụ cắt. Trị số của các góc khi làm việc ge,ae đối với mỗi sơ đồ cắt được xác định bằng tính toán, còn a được chọn theo tiêu chuẩn (tra bảng). 4) Ành hường của các chuyển động chạy dao trong quá trình cắt đến thông số hình học của dụng cụ. 1.Chuyển động chạy dao ngang( khi xén mặt đầu hoặc tiện cắt đứt, hình vẽ). - Khi có chuyển động chạy dao ngang (khi xén mặt đầu hoặc tiện cắt đứt, hình vẽ). - Do có lượng chạy dao ngang nên nếu hướng của vectơ tốc độ cắt luôn luôn thay đổi trong quá trình cắt sẽ làm thay đổi góc độ của dao. Ta có: gye = gy +m1 Và aye = ay - m1 m1 được tính từ quan hệ sau: tgm1= Trong đó Sn- lượng chạy dao ngang sau một vòng quay của chi tiết (mm/vg). D – đường kính của chi tiết ở điểm khảo sát (mm). Thường thì Sn bé nên sự thay đổi của ay không đáng kể, nhưng càng đi sâu vào tâm chi tiết, đường kính D của chi tiết càng bé, nên giá trị của m1 càng lớn, khiến cho góc sau thực tế aye của dao tiện đạt giá trị âm nên thường dụng cụ sẽ đè gãy chi tiết trước khi mài dao cắt đến tâm chi tiết. Ảnh hưởng của chạy dao ngang đến thông số hình học của dao 2.Chuyển động chạy dao dọc Khi có chuyển động chạy dao dọc thì quỹ đạo của chuyển động cắt tương đối của một điểm bất kỳ của lưỡi cắt là đường xoắn ốc, do đó vectơ tốc độ cắt khi làm việc sẽ nghiêng so với vectơ tốc độ cắt ở trạng thái tĩnh 1 góc. Ta có : axe = ax - m2 và gxe = gx - m2 Giá trị của m2 được tính từ biểu thức tgm2 = Với Sd : lượng chạy dao dọc sau 1 vòng quay của chi tiết (mm/vg) D: đường kính chi tiết tại điểm khảo sat (mm) Góc m2 chính là góc động học (m2=ad) Lượng chạy dao càng lớn và đường kính chi tiết gia công càng bé thì góc m2 càng lớn do đó khi cắt với lượng chạy dao lớn như khi cắt ren nhiều đầu mối. Góc m2 có thể đạt từ 5-80 hoặc lớn hơn, nên khi mài dao cần phải tính toán ad. Khi cắt với lượng chạy dao thông thường, vì góc m2 không vượt quá 5-80 nên có thể dùng các góc cho trong tiêu chuẩn để tiến hành mài dao Ảnh hưởng của chạy dao dọc đến thông số hình học của dao

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docgiao_trinh_nguyen_ly_cat_9823.doc