Quá trình gia công cắt gọt đƣợc tiến hành trên các máy công cụ

(1)

CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG

CHƯƠNG VII

GIA CÔNG CẮT GỌT TRÊN MÁY CÔNG CỤ

(2)

7.1. THỰC CHẤT

Gia công kim loại bằng cắt gọt là quá trình công nghệ cắt một lớp kim loại (phoi) khỏi phôi liệu  Vật phẩm có hình dáng theo yêu cầu.

Quá trình gia công cắt gọt đƣợc tiến hành trên các máy công cụ.

(3)

7.2. NGUYÊN LÝ CẮT GỌT KIM LOẠI

1. Khái niệm cơ bản.

Dụng cụ cắt

Dụng cụ cắt Dụng cụ cắt

Dụng cụ cắt Quay

tròn

Tịnh tiến

Quay tròn

Tịnh tiến Tịnh tiến Phôi và Dụng cụ cắt chuyển động tương đối với nhau nhờ máy công cụ.

Chuyển động cơ bản

Chuyển động Phụ

Chuyển động chính

V

Chuyển động bước tiến

(Chạy dao)

S

V

V V

S S

Chuyển động chính (V) là chuyển động có tốc độ lớn nhất.

TIỆN

KHOAN

PHAY

BÀO MÀI

Keywords(youtube): Lathe, Milling, grinding,

(4)

(5)

Gia công cắt gọt Cơ khí đại c-ơng

Tiện

Tiện trụ tiện côn Mâm cặp

Vật gia công

Dao tiện

(6)

Tiện

Tiện nhiều bậc

(7)

Tiện

(8)

Tiện

(9)

Tiện

(10)

Tiện

(11)

Tiện ren

(12)

Cắt đứt

(13)

Gia công cắt gọt

Cơ khí đại c-ơng

Tiện

Máy tiện kép

(14)

Gia công cắt gọt

Cơ khí đại c-ơng

Bào

Bào ngang

(15)

Bào ngang

(16)

phay

Dao phay trụ

(17)

Mài

Mài trụ

(18)

khoan

Khoan trờn mỏy tiện Khoan

(19)

2. Các thông số cơ bản của chế độ cắt.

Vận tốc cắt (V)

Lượng chạy dao (Bước tiến)

(S)

Chiều sâu cắt (t)

Diện tích lớp cắt

Thời gian gia công Thời gian chạy máy

 Tốc độ cắt V là đoạn đường đi trong một đơn vị thời gian của một điểm trên bề mặt gia công hoặc một điểm trên lưỡi cắt.

Phôi quay tròn

Lượng chạy dao (S)

Chiều sâu cắt (t) Phoi

Lưỡi

cắt Thân dao

1000 V _  Dn

(m/phút)

D - Đường kính phôi.(mm) n - Số vòng quay của phôi (hoặc dụng cụ cắt trong một phút).

Phôi (Dụng cụ cắt) quay tròn

(20)

(S)

 Tốc độ cắt V là đoạn đường đi trong một đơn vị thời gian của một điểm trên bề mặt gia công hoặc một điểm trên lưỡi cắt.

Phoi

t

V L

 1000

^(m/phút)

L - Chiều dài hành trình (mm). t - Thời gian một hành trình (phút).

(21)

(S)

 L

ượng chạy dao (bước tiến) là khoảng di động của dụng cụ cắt theo chiều dọc của khi phôi quay một vòng

Phoi

Lưỡi

Phôi (Dụng cụ cắt) quay tròn

(22)

(S)

 Chiều sâu cắt là khoảng cách giữa mặt cần gia công và mặt đã gia công sau một lần dụng cụ cắt chạy qua

Phoi

Lưỡi

Bề mặt cần gia

công Bề mặt đã gia

công

2 d t D 



^(mm)

D - Đường kính mặt cần gia công (mm).

d - Đường kính mặt đã gia công (phút).

(23)

(S)

 Chiều sâu cắt là khoảng cách giữa mặt cần gia công và mặt đã gia công sau một lần dụng cụ cắt chạy qua

2 t  D

^(mm)

D - Đường kính mũi khoan (mm).

(24)

(S)

 Di

ện tích lớp cắt (f) là tích số giữa bước tiến S và chiều sâu cắt t hoặc tích số giữa chiều dày cắt a và chiều rộng cắt b.

b a t

s

f  .  .

^(mm²⁾

(25)

3. H

ình dáng hình học và các thông số của dụng cụ cắt

(26)

3. H

Bề mặt đã gia công?

Bề mặt chƣa gia công?

Bề mặt đang gia công

(27)

Turning Operation

(28)

3. H

Mặt phẳng cơ sở?

Mặt phảng cắt gọt?

(29)

3. H

(30)

3. H

(31)

Carbide Inserts

(32)

II. Hinh d¸ng hinh häc vµ c¸c th«ng sè cña dông cô c¾t:

1. CÊu t¹o cña dông cô c¾t:

C¸c hinh d¹ng l-ìi c¾t b»ng m¶nh HK cøng Dao tiÖn

(33)

(34)

Mòi khoan

(35)

Phay nghÞch

Phay thuËn

Ta r« ren Dao phay

(36)

Phay định hình Dao phay mặt phẳng

Sơ đồ chuốt

(37)

L-ìi c-a

Dao phay b¸nh r¨ng Dao tiện bằng mảnh HK cứng

(38)

2. Các mặt trên phôi :

Có ba loại bề mặt khi gia công chi tiết:

- Bề mặt cần gia công là bề mặt cần hớt phoi - 1 - Bề mặt đã gia công là bề mặt có đ-ợc sau khi hớt phoi - 3

- Bề mặt đang gia công là bề mặt do l-ỡi cắt chính tạo nên - 2

3. Các thông số hình học của đầu

dao: - Mặt phẳng cắt gọt là mặt phẳng tiếp tuyến với bề mặt

đang gia công và đi qua l-ỡi cắt chính.

- Mặt phẳng cơ sở là mặt phẳng song song với h-ớng chạy chạy dao dọc và h-ớng chạy dao ngang

(39)

- Góc sau chính : là góc hợp thành bởi mặt phẳng cắt gọt.

Góc sau dùng để giảm ma sát giữa bề mặt đang gia công và mặt sau của dao

- Góc tr-ớc chính : là góc hợp thành bởi mặt tr-ớc của dao và mặt phẳng vuông góc với mặt phẳng cắt gọt và đi qua l-ỡi cắt chính. Góc tr-ớc chính làm cho quá trình cắt đ-ợc dễ dàng

- Góc sắc : là góc hợp bởi mặt tr-ớc và mặt sau chính. Góc này có ảnh h-ởng đến độ sắc khi cắt và quan hệ với góc tr-ớc

, góc sau  theo công thức sau:  +  +  = 90⁰

- Góc cắt : là góc hợp bởi mặt tr-ớc và mặt phẳng cắt. Góc này xác định vị trí của điểm cắt và có quan hệ với góc  theo công th-c sau:  +  = 90⁰ hoặc  =  + 

- Góc nghiêng chính nằm trên mặt phẳng  là góc giữa hình chiếu của l-ỡi cắt chính lên mặt phẳng cơ sở và h-ớng chạy dao

- Góc nghiêng phụ nằm trên mặt phẳng ₁ là góc giữa hình chiếu của l-ỡi cắt phụ lên mặt phẳng cơ sở cơ sở và h-ớng chạy dao

- Góc đỉnh dao : là góc hình thành giữa hình chiếu của l-ỡi cắt chính và phụ trên mặt đáy. Cùng với hai góc nghiêng  và

₁ góc đỉnh  có quan hệ sau:  +  +  = 180⁰

(40)

III. C¸c hiÖn t-îng vËt lý trong qu¸ tr×nh c¾t gät:

Trong qu¸ tr×nh c¾t gät x¶y ra nhiÒu hiÖn t-îng vËt lÝ vµ c¬ häc trong vïng c¾t nh-: qu¸

tr×nh h×nh thµnh phoi, lùc c¾t; sù t¹o thµnh nhiÖt c¾t; sù mµi mßn dao v.v…

1. Qu¸ tr×nh t¹o thµnh phoi:

phoi d©y

phoi vôn phoi vôn

t¹o phoi

1- ph«i

2- c¸c phÇn tö cña phoi

(41)

Các dạng phoi tuỳ thuộc VL được cắt, điều kiện gia cụng (chế độ cắt gọt):

a- phoi xếp b- phoi bậc

c- phoi dây xoắn d- phoi dây hình dải đ- phoi vụn

(42)

2. Nhiệt khi cắt kim loại và ảnh h-ởng của nhiệt đến quá trình cắt:

 Nhiệt sinh ra ở vùng cắt do biến dạng dẻo của kim loại vùng đó và một phần do ma sát giữa dao và phôi hoặc dao và phoi

 L-ợng nhiệt sinh ra phụ thuộc vào vật liệu phôi; dao cắt; chế độ cắt (y, t, s); các yếu tố hình học của dao

Q = Qc + Qp + Qd + Qkk

Qc - l-ợng nhiệt truyền vào chi tiết ( 4%) Qd - l-ợng nhiệt truyền vào dao ( 15  20%) Qp - l-ợng nhiệt truyền vào phoi ( 75  80%)

(43)

3. Sù mµi mßn cña dông cô c¾t:

a- mµi mßn mÆt sau b- mµi mßn mÆt tr-íc c- mµi mßn c¶ hai mÆt

§é mµi mßn dao theo thêi gian

(44)

4. Lực cắt:

Trong quỏ trỡnh cắt, dao cỏt chịu tỏc dụng của một số thành phần lực cắt như lực ma sỏt giữa phụi và dao; lực sinh và do biến dạng dẻo, biến dạng đàn hồi, …

- Lực P_Zgọi là lực cắt chính

P_Zcó xu h-ớng uốn cong thân dao hoặc làm gãy dao.

Ng-ời ta dùng lực Pz để tính công suất động cơ chính của máy và kiểm nghiệm độ bền thân dao

- Lực chạy dao P_X có chiều ng-ợc lại với chiều dịch chuyển dao

Bề mặt đang gia công cản lại sự tiến dao gây ra P_X, tác dụng lên cả bàn xe dao. Giá trị của P_X so với lực cắt chính P_Zrất nhỏ

- Lực h-ớng kính P_Y là lực sinh và do phôi tác dụng theo chiều ăn sâu của dao và dọc theo thân dao

P_Y gây sự mất ổn định của phôi và cũng tác dụng lên cơ cấu kẹp dao, bàn xe dao.

Giá trị P_Y không lớn lắm

2 2

2

X Y

Z

P P

P

P   

Giá trị các lực thành phần th-ờng theo tỉ lệ

sau: P  1,11 P_Z

(45)

IV. Vật liệu chế tạo dụng cụ cắt kim loại:

1. Yêu cầu: - Độ cứng phần l-ỡi cắt phải cao hơn nhiều so với độ cứng vật liệu phôi - Chịu mài mòn tốt để tăng tuổi bền

- Có độ bền bảo đảm và độ dẻo cần thiết để chống lại lực va đập, lực uốn,v.v…

- Độ chịu nhiệt càng cao càng tốt

- Phải phục hồi đ-ợc và công nghệ chế tạo tốt - Giá thành hạ

2. Các loại vật liệu đ-ợc dùng để chế tạo dụng cụ cắt gồm:

2.1. Thép các bon dụng

cụ: - Thép này sau khi nhiệt luyện đạt độ cứng 60  63 HRC, dễ mài sắc và có độ bóng cao.

- Thép các bon dụng cụ có tính nhiệt luyện kém, chịu nhiệt độ thấp. Nóng đến 200  300⁰ C thép mất độ cứng.

 Ngày nay chỉ dùng thép này chế tạo dụng cụ cắt trong gia công nguội nh- c-a, dũa,

đục v.v…

 Mác thép hay dùng là CD80, CD80A, CD100, … 2.2. Thép hợp kim dụng cụ:

- Đặc tính cơ học của loại này cũng t-ơng tự nh- thép dụng cụ các bon

- Điểm nổi bất của loại này là tính nhiệt luyện tốt, độ sâu nhiệt luyện cao hơn, ít biến dạng hơn, chịu mài mòn…

 mác 9XC, XB… để chế tạo các dụng cụ cắt như ta rô, bàn ren, ...

(46)

2.3. ThÐp giã: (ký hiệu)

- Làm dụng cụ cắt rất phổ biến.

- Nó có độ cứng không cao hơn hai loại trên nhiều (62  65 HRC) nhưng độ chịu nhiệt cao hơn (đến 6500C).

- Thép gió dùng để chế tạo dao tiện, mũi khoan và lưỡi cắt của dao phay

2.4. Hîp kim cøng: xem lại chương 2: vật liệu trong cơ khí, khái niêm, thành phần ký hiệu, cách tạo hình,

2.5. Kim c-¬ng:

2.6. Gèm:

(47)

Quá trình gia công cắt gọt đƣợc tiến hành trên các máy công cụ

CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG

CHƯƠNG VII

V

S

Tiện

Tiện

Tiện

Tiện

Tiện

Tiện

Tiện

Bào

phay

Mài

khoan

1000 V   Dn

t

V L

 1000

 L

2

d t D 



2

t  D

 Di

b a t

s

f  .  .

3. H

3. H

Turning Operation

3. H

3. H

3. H

Carbide Inserts

P P

P

P   

1000 V _  Dn