Tài liệu Bài giảng dụng cụ cắt

  • Số trang: 245 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 198 |
  • Lượt tải: 0
tranvantruong

Đã đăng 3224 tài liệu

Mô tả:

Bài giảng dụng cụ cắt
Bài giảng: Dụng cụ cắt 1 MỤC LỤC MỤC LỤC ............................................................................................................... 1 ĐỀ CƢƠNG CHI TIẾT HỌC PHẦN DỤNG CỤ CẮT 1 ........................................... 5 CHƢƠNG I: THÔNG SỐ HÌNH HỌC CỦA DỤNG CỤ CẮT VÀ LỚP CẮT .......... 10 1.1.NHỮNG KHÁI NIỆM VÀ ĐỊNH NGHĨA CƠ BẢN ..................................... 10 1.1.1.Động học hình thành bề mặt và các chuyển động tạo hình trong quá trình cắt 10 1.1.2 Các bề mặt hình thành trên phôi ............................................................ 12 1.1.3 Các bề mặt trên phần cắt của dụng cụ .................................................... 13 1.1.4 Các yếu tố của chế độ cắt ...................................................................... 14 1.1.5. Các mặt toạ độ ..................................................................................... 17 1.2. THÔNG SỐ HÌNH HỌC PHẦN CẮT XÉT TRONG TRẠNG THÁI TĨNH .. 18 1.2.1. Xác định trong tiết diện chính và phụ ................................................... 19 1.2.2. Xác định trong tiết diện dọc (Y-Y) và tiết diện ngang (X-X) ................. 21 1.3. THÔNG SỐ HÌNH HỌC PHẦN CẮT KHI DỤNG CỤ CẮT LÀM VIỆC ..... 22 1.3.1. Ảnh hƣởng của việc gá dao .................................................................. 22 1.3.2. Ảnh hƣởng của chuyển động chạy dao ................................................. 23 1.4. THÔNG SỐ HÌNH HỌC CỦA LỚP CẮT .................................................... 26 1.4.1. Chiều dày cắt a .................................................................................... 26 1.4.2. Chiều rộng lớp cắt b ............................................................................ 27 1.4.3. Diện tích lớp cắt .................................................................................. 27 CÂU HỎI ÔN TẬP VÀ THẢO LUẬN CHƢƠNG I ........................................... 29 CHƢƠNG 2: VẬT LIỆU DỤNG CỤ CẮT ............................................................. 32 2.1 YÊU CẦU CHUNG CỦA VẬT LIỆU DỤNG CỤ CẮT ................................ 33 2.1.1. Độ cứng ............................................................................................... 33 2.1.2. Độ bền cơ học ...................................................................................... 34 2.1.3. Độ bền mòn ......................................................................................... 34 2.1.4 Độ bền nhiệt ......................................................................................... 35 2.1.5 Độ dẫn nhiệt ......................................................................................... 35 2.1.6 Tính công nghệ và tính kinh tế .............................................................. 36 2.2 CÁC LOẠI VẬT LIỆU DỤNG CỤ CẮT PHỔ BIẾN .................................... 36 2.2.1. Thép cacbon dụng cụ ........................................................................... 36 2.2.2. Thép hợp kim dụng cụ ......................................................................... 37 2.2.3. Thép gió (High Speed Steel - HSS) ...................................................... 38 2.2.4. Hợp kim cứng ................................................................................. 41 2.2.5. Vật liệu sứ (Ceramic) ........................................................................... 44 2.2.6. Nitrit Bor lập phƣơng (Cubic Boron Nitride - CBN) ............................. 45 2.2.7. Kim cƣơng nhân tạo ............................................................................. 45 2.2.8. Vật liệu phủ ......................................................................................... 46 CÂU HỎI ÔN TẬP VÀ THẢO LUẬN CHƢƠNG II .......................................... 47 CHƢƠNG 3: CƠ SỞ VẬT LÝ CỦA QUÁ TRÌNH CẮT ......................................... 49 3.1. QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH VÀ BIẾN DẠNG PHOI ................................. 50 3.1.1. Quá trình hình thành và các dạng phoi .................................................. 51 3.1.2. Hiện tƣợng lẹo dao .............................................................................. 55 3.1.3. Hiện tƣợng biến dạng phoi ................................................................... 57 3.2.ĐỘNG LỰC HỌC CỦA QUÁ TRÌNH CẮT ................................................. 62 3.2.1. Lực cắt ................................................................................................ 62 3.2.2. Rung động trong quá trình cắt .............................................................. 72 3.3.HIỆN TƢỢNG NHIỆT TRONG QUÁ TRÌNH CẮT ..................................... 74 3.3.1. Nguồn sinh nhiệt và sự phân bố nhiệt khi cắt ........................................ 75 2 3.3.2. Những yếu tố ảnh hƣởng tới nhiệt cắt.................................................... 78 3.4. DUNG DỊCH TRƠN NGUỘI ....................................................................... 82 3.4.1. Tác dụng và yêu cầu của dung dịch trơn nguội ...................................... 82 3.4.2. Các loại dung dịch trơn nguội thƣờng sử dụng ...................................... 82 3.4.3. Cách sử dụng dung dịch trơn nguội ....................................................... 83 3.4.4. Hiệu quả của dung dich trơn nguội ở tốc độ cắt cao ............................... 84 3.5. QUÁ TRÌNH MÕN VÀ TUỔI BỀN DỤNG CỤ CẮT ................................... 85 3.5.1. Khái niệm về mòn dụng cụ cắt .............................................................. 85 3.5.2. Quan hệ giữa mòn và thời gian làm việc của dụng cụ cắt ....................... 85 3.5.3. Các dạng mòn của dụng cụ cắt .............................................................. 87 3.5.4. Một số phƣơng pháp nghiên cứu quá trình mòn ..................................... 90 3.5.5. Tuổi bền của dụng cụ cắt ...................................................................... 90 CÂU HỎI ÔN TẬP VÀ THẢO LUẬN CHƢƠNG III .......................................... 94 Chƣơng IV: CÁC LOẠI DỤNG CỤ CẮT CƠ BẢN................................................ 98 4.1. DỤNG CỤ CẮT ĐƠN ................................................................................. 98 4.1.1. Phân loại dụng cụ cắt đơn. .................................................................... 98 4.1.2. Công dụng và phân loại dao tiện. .......................................................... 99 4.1.3. Kết cấu của dao tiện. .......................................................................... 100 4.1.4. Dao tiện định hình .............................................................................. 107 4.2. DỤNG CỤ GIA CÔNG LỖ ........................................................................ 112 4.2.1. Khoan ................................................................................................ 112 4.2.2. Doa .................................................................................................... 122 4.2.3. Chuốt ................................................................................................. 126 4.3. DAO PHAY .............................................................................................. 137 4.3.1. Công dụng và phân loại ...................................................................... 137 4.3.2. Thông số hình học của dao phay ......................................................... 139 4.3.3. Kết cấu của dao phay .......................................................................... 141 4.3.4. Các yếu tố cắt khi phay ....................................................................... 145 4.3.5. Phay cân bằng .................................................................................... 153 4.4. DỤNG CỤ GIA CÔNG REN ..................................................................... 154 4.4.1. Đặc điểm của quá trình gia công ren và các phƣơng pháp cắt ren ......... 154 4.4.2. Tiện ren .............................................................................................. 156 4.4. 3. Cắt ren bằng ta rô và bàn ren ............................................................. 161 4.4.4. Gia công ren bằng biến dạng dẻo ........................................................ 168 4.5.GIA CÔNG RĂNG ..................................................................................... 174 4.5.1. Các phƣơng pháp gia công răng, đặc điểm của quá trình cắt biên dạng răng. 174 4.5.2. Gia công răng bằng dao phay đĩa mô đun ............................................ 176 4.5.3. Gia công răng bằng dao phay lăn răng ................................................. 180 4.5.4. Gia công răng bằng dao xọc răng ........................................................ 185 CÂU HỎI ÔN TẬP VÀ THẢO LUẬN CHƢƠNG IV ........................................ 190 CHƢƠNG V: QUÁ TRÌNH GIA CÔNG BẰNG MÀI ........................................... 198 5.1. ĐẶC ĐIỂM CỦA QUÁ TRÌNH MÀI ......................................................... 198 5.2.ĐÁ MÀI ..................................................................................................... 200 5.2.1. Vật liệu hạt mài .................................................................................. 200 5.2. 3. Độ cứng của đá mài ........................................................................... 203 5.2.4. Cỡ hạt của hạt mài .............................................................................. 205 5. 2.5. Cấu trúc của đá mài ........................................................................... 207 5.2.6. Hình dáng của đá mài ......................................................................... 208 5.3. CÁC DẠNG MÀI THƢỜNG GẶP ............................................................. 210 5.3.1. Mài tròn ngoài .................................................................................... 210 5.3.2 Mài tròn trong (mài lỗ) ........................................................................ 210 3 5.3.3. Mài vô tâm ......................................................................................... 211 5.3.4. Mài phẳng .......................................................................................... 212 5.4. XÁC ĐỊNH LỰC VÀ CÔNG SUẤT KHI MÀI ........................................... 213 5.5. MÕN VÀ TUỔI BỀN CỦA ĐÁ MÀI ........................................................ 214 5.6. SỬA ĐÁ MÀI ........................................................................................... 215 5.7. CÂN BẰNG ĐÁ MÀI ................................................................................ 217 CÂU HỎI ÔN TẬP VÀ THẢO LUẬN .............................................................. 219 CHƢƠNG VI: MÔ ĐUN HÓA VÀ QUẢN LÝ DỤNG CỤ CẮT .......................... 220 6.1 MÔ ĐUN HÓA DỤNG CỤ CẮT ................................................................ 220 6.2 MÔ ĐUN DỤNG CỤ CHO TRUNG TÂM TIỆN ......................................... 223 6.3 MÔ ĐUN THAY DAO NHANH TRÊN TRUNG TÂM PHAY .................... 228 6.3.1 Mô đun thay dao nhanh kiểu KM ......................................................... 228 6.3.2 Yêu cầu dụng cụ cho trung tâm phay .................................................... 230 6.4 QUẢN LÝ DỤNG CỤ CẮT ........................................................................ 234 6.4.1 Giới thiệu: ........................................................................................... 234 6.4.2 Cơ sở quản lý dụng cụ ......................................................................... 238 6.4.3 Tạo lập cơ sở dữ liệu quản lý dụng cụ .................................................. 239 6.4.4 Lợi ích khi sử dụng hệ thống quản lý dụng cụ ...................................... 241 CÂU HỎI ÔN TẬP VÀ THẢO LUẬN CHƢƠNG VI ........................................ 242 TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................... 244 4 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP CỘNG HOÀ Xà HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc Thái Nguyên, ngày 06 tháng 12 năm 2008 CHƢƠNG TRÌNH ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC (150 tín chỉ) NGÀNH ĐÀO TẠO: KỸ THUẬT CƠ KHÍ CHUYấN NGÀNH: CHẾ TẠO MÁY ĐỀ CƢƠNG CHI TIẾT HỌC PHẦN DỤNG CỤ CẮT 1 (HỌC PHẦN BẮT BUỘC) 1. Tên học phần: DỤNG CỤ CẮT 1 2 . Số tín chỉ: 4(4;2;8)/12 3. Trình độ: Đại học 4. Phân bổ thời gian: - Lên lớp lý thuyết: 48 tiết - Thảo luận: 24 tiết : 2 = 12 tiết chuẩn 5. Các học phần tiên quyết: Không 6. Các học phần song hành: Không 7. Học phần thay thế, học phần tƣơng đƣơng: Không 8. Mục tiêu của học phần: Cung cấp những kiến thức cơ bản về nguyên lý gia công có phoi, thông số hình học phần cắt, vật liệu dụng cụ cắt và phạm vi sử dụng của chúng, nguyên tắc kết cấu của dụng cụ cắt thông thƣờng và dụng cụ trên máy CNC. Ứng dụng kiến thức học phần để nắm bắt kiến thức các học phần khác của chuyên ngành chế tạo máy: Máy cụng cụ, Công nghệ chế tạo máy, Điều khiển số, Dụng cụ cắt 2. v.v…. Sau khi học xong học phần này, sinh viên có thể: - Hiểu và nắm vững đƣợc các điều kiện kỹ thuật cần và đủ đối với một dụng cụ gia công có phoi. - Nắm bắt và vận dụng hợp lý các cơ chế cắt của một quá trình gia công có phoi. - Hiểu đƣợc bản chất hình thành dạng hình học bề mặt và những yếu tố ảnh hƣởng đến sai số hình học bề mặt sau gia công bằng cắt. Đồng thời, kiến nghị các biện pháp khắc phục. - Biết cách ứng dụng kiến thức đƣợc trang bị vào các học phần, kiến thức chuyên ngành có liên quan. - Lựa chọn dụng cụ cắt và tính toán chế độ cắt phù hợp với các quá trình công nghệ cụ thể. 5 9. Mô tả vắn tắt nội dung học phần: Chƣơng Nội dung Số tiết 1 Thông số hình học của dụng cụ cắt và lớp cắt 6 2 Vật liệu dụng cụ cắt 3 3 Cơ sở vật lý của quá trình cắt 12 4 Các loại dụng cắt cơ bản 15 5 Quá trình gia công bằng mài 6 6 Mô đun hóa và quản lý dụng cụ cắt 6 Lý thuyết 48 Thảo luận: 6 tiết/tuần * 4 = 24/2 = 12 TC 12 Tổng cộng 60 10. Nhiệm vụ của sinh viên: - Dự lớp đầy đủ - Làm bài tập ở nhà - Chuẩn bị dụng cụ học tập đầy đủ - Tham gia thảo luận 11. Tài liệu học tập: - Sách, giáo trình chính: [1] Bành Tiến Long - Nguyên lý gia công vật liệu - Đại học Bách Khoa Hà Nội 2001 [2] Bộ môn Chế tạo máy - Dụng cụ cắt 1 2011 Trƣờng Đại học KTCN Thái nguyên - - Sách tham khảo: [3] E.M. Trent and P.K. Wright - Metal Cutting –Butterworth & Heinmann- Boston2000 [4] Serope Kalpakjian - Manufacturing Processes for Engineering Materials – 2000 [5] David A. Stephenson & John S. Agapiou - Metal Cutting Theory and Practice - Marcel Dekker, Inc. – New York – 1997 [6] Steven F. Krar - Grinding Technology –Delmar Publishers Inc. – Washington – 1995 [7] Graham T. Smith - Cutting Tool Technology –– Springer – UK 2008 [8] S. Malkin – Grinding Technology – Theory and Applications of Machining with Abrasives –Ellis Horwood Limited – New York - 1989 12. Tiêu chuẩn đánh giá sinh viên: - Dự lớp: ≥ 80% tổng số giờ môn học 6 - Thảo luận - Kiểm tra giữa học phần - Thi kết thúc học phần 13. Thang điểm học phần: 4 - Kiểm tra giữa học phần: Trọng số 0,3 - Dự lớp: Trọng số 0,1 - Thi kết thúc học phần: Trọng số 0,5 - Kiểm tra tại lớp: Trọng số 0.1 14. Nội dung chi tiết học phần: Ngƣời biên soạn: GVC. ThS. Cao Thanh Long Mở đầu Chƣơng 1. Thông số hình học của dụng cụ cắt và lớp cắt 1.1 Những khái niệm và định nghĩa cơ bản 1.2 Thông số hình học phần cắt xét trong trạng thái tĩnh 1.2 Thông số hình học phần cắt của dụng cụ khi làm việc 1.3. Thông số hình học lớp cắt Chƣơng 2. Vật liệu dụng cụ cắt ( 6 tiết) ( 3 tiết) 2.1 Những yêu cầu chung 2.2 Các loại vật liệu dụng cụ cắt phổ biến Chƣơng 3 : Cơ sở vật lý của quá trình cắt ( 12 tiết) 3.1. Quá trình hình thành và sự biến dạng của phoi 3.2. Động lực học quá trình cắt 3.3. Nhiệt cắt 3.4. Dung dịch trơn nguội 3.5. Quá trình mòn và tuổi bền dụng cụ cắt Chƣơng 4: Các loại dụng cụ cắt cơ bản ( 15 tiết) 4.1 Dao cắt đơn 4.2 Dụng cụ gia công lỗ 4.2.1. Khoan 4.2.2. Doa 4.2.3. Chuốt 4.3. Dao Phay 4.3.1. Công dụng và phân loại 4.3.2. Thông số hình học của dao phay 4.3.3. Kết cấu của dao phay 4.3.4. Các yếu tố cắt khi phay 4.3.5. Phay cân bằng 4.4. Dụng cụ gia công ren 4.4.1 Đặc điểm của quá trình gia công ren và các phƣơng pháp cắt ren 4.4.2 Tiện ren 4.4.3. Cắt ren bằng tarô và bàn ren 4.4.4. Gia công ren bằng biến dạng dẻo 4.5. Dụng cụ gia công răng 4.5.1. Đặc điểm của quá trình cắt biên dạng răng 7 4.5.2. Dao phay đĩa môđuyn 4.5.3. Dao phay lăn răng trục vít 4.5.4. Dao xọc răng Chƣơng 5: Quá trình gia công bằng mài ( 6 tiết) 5.1. Đặc điểm của quá trình mài 5.2. Đá mài 5.3. Các dạng mài thƣờng gặp 5.4. Xác định lực và công suất cắt khi mài 5.5. Độ mòn và tuổi bền của đá mài 5.6. Sửa đá mài 5.7.Cân bằng đá mài Chƣơng 6. Mô đun hóa và Quản lý dụng cụ cắt 6.1. Mô đun hóa dụng cụ cắt 6.2. Mô đun dụng cụ cho trung tâm tiện 6.3. Mô đun thay dao nhanh trên trung tâm phay 6.4. Quản lý dụng cụ cắt 15. Lịch trình giảng dạy: 6 tiết/tuần Tuần thứ 1 2 Nội dung Chƣơng 1. Thông số hình học của dụng cụ cắt và lớp cắt (6 tiết) 1.1 Những khái niệm và định nghĩa cơ bản 1.2 Thông số hình học phần cắt 1.3. Thông số hình học lớp cắt Chƣơng 2. Vật liệu dụng cụ cắt (3 tiết) 2.1 Những yêu cầu chung 2.2 Các loại vật liệu dụng cụ cắt cơ bản 2.3. Cỏc loại vật liệu dụng cụ cắt tiờn tiến ( 6 tiết) Tài liệu học tập, tham khảo 1,2,3,5 4 5 Giảng – 6 tiết 1,2,3,4,5,7 Chƣơng 3 : Cơ sở vật lý của quá trình cắt (12 tiết) 3 Hỡnh thức học Giảng – 6 tiết 3.1. Quá trình hình thành và sự biến dạng của phoi 3.2. Động lực học quá trình cắt 1,2,3,4,5,7 Thảo luận 3.3. Nhiệt cắt 3.4. Dung dịch trơn nguội 1,2,3,4,5,6,7 3.5. Quá trình mòn và tuổi bền dụng cụ cắt 1,2,3,4,5,6,7 Chƣơng 4: Các loại dụng cụ cắt cơ bản (15 tiết) 6 tiết Giảng – 6 tiết Giảng – 6 tiết 4.1 Dao cắt đơn 6 7 Thảo luận 4.2 Dụng cụ gia công lỗ 1,2,3,4,5,6,7 1,2,3,4,5,7 8 6 tiết Giảng - 6 tiết 4.2.1. Khoan 4.2.2. Doa 4.2.3. Chuốt 4.3. Dao Phay 4.3.1. Công dụng và phân loại 4.3.2. Thông số hình học của dao phay 4.3.3. Kết cấu của dao phay 4.3.4. Các yếu tố cắt khi phay 4.3.5. Phay cân bằng 8 1,2,3,4,5,6,7 KIỂM TRA GIỮA HỌC KỲ 9 4.4. Dụng cụ gia công ren 10 11 4.4.1 Đặc điểm của quá trình gia công ren và các phƣơng pháp cắt ren 4.4.2 Tiện ren 4.4.3. Cắt ren bằng tarô và bàn ren 4.4.4. Gia công ren bằng biến dạng dẻo 4.5. Dụng cụ gia công răng 4.5.1. Đặc điểm của quá trình cắt biên dạng răng 4.5.2. Dao phay đĩa môđuyn 4.5.3. Dao phay lăn răng trục vít 4.5.4. Dao xọc răng Thảo luận Chƣơng 5: Quá trình gia công bằng mài (6 tiết) 1,2,3,4,5,7 1,2,6,7 Giảng – 6 tiết 6 tiết Giảng – 6 tiết 5.1. Đặc điểm của quá trình mài 5.2. Đá mài 5.3. Các dạng mài thƣờng gặp 12 13 14 5.4. Xác định lực và công suất cắt khi mài 5.5. Độ mòn và tuổi bền của đá mài 5.6. Sửa đá mài 5.7.Cân bằng đá mài Chƣơng 6. Mô đun hóa và Quản lý dụng 3,4,5,6,7,8 cụ cắt (6 tiết) 6.1. Mô đun hóa dụng cụ cắt 6.2. Mô đun dụng cụ cho trung tâm tiện 6.3. Mô đun thay dao nhanh trên trung tâm phay 6.4. Quản lý dụng cụ cắt Thảo luận DỰ TRỮ 16. Ngày phê duyệt: 05/01/2011 9 Giảng – 6 tiết 6 tiết 17. Cấp phê duyệt: Hội đồng Khoa học và Giáo dục khoa Cơ khí. CHƢƠNG I: THÔNG SỐ HÌNH HỌC CỦA DỤNG CỤ CẮT VÀ LỚP CẮT 1.1.NHỮNG KHÁI NIỆM VÀ ĐỊNH NGHĨA CƠ BẢN Để nghiên cứu và giải thích đƣợc chính xác những quy luật tự nhiên , qui luật khoa học và kỹ thuật, cần phải có những định nghĩa thật chính xác và hoàn chỉnh. Chính vì vậy, để thuận lợi và thống nhất trong việc nghiên cứu kết cấu dụng cụ cắt cũng nhƣ các quy luật của quá trình cắt, cần thiết phải nghiên cứu những khái niệm và định nghĩa cơ bản về chuyển động cắt, thông số hình học của dụng cụ cắt và lớp cắt. 1.1.1.Động học hình thành bề mặt và các chuyển động tạo hình trong quá trình cắt 1.1.1.1 Động học hình thành bề mặt Trong thực tế tạo hình cần phải nắm vững động học hình thành các bề mặt. Một bề mặt sẽ đƣợc hình thành do một đƣờng sinh nào đó chuyển động theo một quy luật nhất định. Các chuyển động đó là động học hình thành bề mặt. Ví dụ: Một mặt phẳng do một đƣờng sinh thẳng chuyển động tịnh tiến song song với nó dựa trên một đƣờng dẫn là đƣờng thẳng (hình 1.1a). Một bề mặt trụ đƣợc hình thành do một đƣờng sinh thẳng chuyển động quay quanh một trục song song với nó (hình 1.1b), hoặc có thể do một vòng tròn nằm trong mặt phẳng vuông góc với trục qua tâm vòng tròn và chuyển động tịnh tiến dọc trục tâm tạo thành (hình 1.1c). a) b) c) Hình 1.1: Động học tạo hình mặt trụ, mặt phẳng Một mặt xoắn vít do một đƣờng sinh chuyển động xoắn vít (quay tròn và tịnh tiến) tạo thành, v..v… Trong quá trình tạo hình, dựa vào động học hình thành các bề mặt, các lƣỡi cắt của dụng cụ thƣờng đƣợc chọn làm đƣờng sinh để tạo hình bề mặt cần thiết cho trƣớc. 1.1.1.2 Các chuyển động tạo hình trong quá trình cắt Chuyển động tạo hình là chuyển động tƣơng đối của cặp bề mặt chi tiết và dụng cụ. Với chuyển động đó sẽ hình thành bề mặt chi tiết. Tập hợp tất cả các chuyển động của bề mặt định trƣớc đối với vật thể đối tƣợng 10 cần tạo hình và các chuyển động đó cần thiết để xác định bề mặt khởi thủy của vật thể đối tƣợng tạo hình gọi là sơ đồ động học tạo hình. Đối với dụng cụ và chi tiết có thể gọi động học tạo hình hoặc sơ đồ động học tạo hình là tập hợp tất cả các chuyển động của bề mặt chi tiết (hoặc dụng cụ) đối với dụng cụ (hoặc chi tiết) trong quá trình cắt. Trong thực tế, các chuyển động tạo hình có thể đồng nhất hoặc không đồng nhất với các chuyển động cắt gọt (gia công định hình trùng nhau, gia công bao hình không trùng nhau). Các thiết bị, máy cắt sẽ đƣợc thiết kế theo các sơ đồ động học quá trình tạo hình. Các sơ đồ động học tạo hình thƣờng đƣợc tổ hợp của hai chuyển động cơ bản đƣợc truyền cho phôi và dụng cụ. Hai chuyển động đó là chuyển động quay tròn và chuyển động tịnh tiến. Hai chuyển động quay tròn và chuyển động tịnh tiến có thể đƣợc tổ hợp thành các nhóm chuyển động sau: +Nhóm một chuyển động: -Một chuyển động thẳng. -Một chuyển động quay tròn. +Nhóm hai chuyển động : -Hai chuyển động thẳng. -Hai chuyển động quay tròn. -Một chuyển động thẳng, một chuyển động quay tròn. +Nhóm ba chuyển động: -Hai chuyển động thẳng và một chuyển động quay tròn. -Hai chuyển động quay tròn và một chuyển động thẳng. -Ba chuyển động quay. Có thể tổ hợp nhiều chuyển động nữa nhƣng trong thực tế ứng dụng thƣờng bị giới hạn bởi độ phức tạp của các tổ hợp và khó khăn trong việc chế tạo thiết bị. Các chuyển động đó diễn ra trong quá trình cắt và chúng gồm: chuyển động cắt chính, chuyển động chạy dao và chuyển động phụ. a) b) d) c) e) g) Hình 1.2: Các chuyển động trong quá trình cắt a: tiện ngoài; b: tiện mặt đầu; c: tiện ren; d: phay bậc bằng dao phay trụ răng nghiêng; e: phay mặt phẳng bằng dao phay mặt đầu; g: phay răng. 11 +Chuyển động cắt chính: - Là chuyển động cơ bản tạo ra phoi. - Xác định tốc độ bóc tách phoi và tiêu thụ chủ yếu công suất cắt. - Có thể là chuyển động tịnh tiến hoặc quay tròn, do dao hoặc phôi thực hiện. Ví dụ: Khi tiện, chuyển động quay tròn của phôi là chuyển động cắt chính.; Khi bào, chuyển động tịnh tiến khứ hồi của dao bào là chuyển động cắt chính; Khi khoan, chuyển động quay tròn của mũi khoan là chuyển động cắt chính; … +Chuyển động chạy dao: là chuyển động cần thiết để duy trì quá trình cắt. Ví dụ:Khi tiện, chuyển động tịnh tiến của dao sau một vòng quay của phôi là chuyển động chạy dao. Khi phay, chuyển động tịnh tiến của bàn máy mang phôi là chuyển động chạy dao. Khi bào hay khi phay răng bằng dao phay đĩa môđun, chuyển động chạy dao là gián đoạn; Khi tiện, chuyển động chạy dao là liên tục. Hợp của chuyển động cắt chính và chuyển động chạy dao tạo nên quỹ đạo chuyển động cắt tƣơng đối của các điểm trên lƣỡi cắt chính so với chi tiết gia công. Ví dụ khi tiện ngoài, quỹ đạo chuyển động cắt tƣơng đối là đƣờng xoắn vít; khi tiện mặt đầu, quỹ đạo chuyển động cắt tƣơng đối là đƣờng xoắn Acsimet; khi phay quỹ đạo chuyển động cắt tƣơng đối là đƣờng Xycloit; khi bào là đƣờng thẳng … +Chuyển động phụ: là các chuyển động để chuẩn bị và kết thúc quá trình cắt. Ví dụ: chuyển động điều chỉnh cho dao chạm vào chi tiết trước khi gia công hoặc chuyển động rút dao ra khi đã cắt xong lớp cắt. 1.1.2 Các bề mặt hình thành trên phôi Quá trình cắt là quá trình hớt đi từ phôi một lớp kim loại thừa ở dạng phoi dƣới tác dụng của một khối hình chêm gọi là dụng cụ cắt để đạt đƣợc chi tiết có hình dáng, kích thƣớc và độ chính xác theo yêu cầu. Quá trình hớt đi lƣợng kim loại thừa đó tạo nên các bề mặt trên phôi: n V 3 1 n1 2 3 1 3 S S S 2 2 n 3 S n 3 S 2 1 2 1 Hình 1.3: Các bề mặt hình thành trong quá trình cắt 1: Bề mặt chưa gia công; 2: Bề mặt đang gia công; 3: Bề mặt đã gia công 1.2.1.1 Bề mặt đã gia công: là bề mặt trên phôi đã đƣợc hớt đi một lớp kim loại dƣới dạng phoi. 12 1.2.1.2. Bề mặt chưa gia công: là bề mặt trên phôi sẽ đƣợc hớt đi một lớp kim loại. 1.2.1.3. Bề mặt gia công: là bề mặt chuyển tiếp giữa mặt đã và chƣa gia công. Hay có thể định nghĩa chính xác hơn: là tập hợp quỹ đạo chuyển động cắt tƣơng đối của các điểm trên đoạn lƣỡi cắt chính đang tham gia cắt. Bề mặt đang gia công tiếp xúc với đoạn lƣỡi cắt chính đang tham gia cắt. 1.1.3 Các bề mặt trên phần cắt của dụng cụ Hiện nay có rất nhiều loại dụng cụ cắt. Chúng có kết cấu rất khác nhau. Nhƣng các kết quả nghiên cứu từ trƣớc tới nay đều cho thấy “ Quá trình cắt kim loại là quá trình biến dạng dẻo cƣỡng bức và tách ra một lớp kim loại dƣới tác dụng của vật thể cứng có dạng chêm gọi là dụng cụ cắt”. Nhƣ vậy, dù có kết cấu bên ngoài khác nhau, các dụng cụ đều có kết cấu giống phần cắt tƣơng tự nhau có dạng chêm. Mặt khác, trong gia công bằng cắt thì gia công bằng dao cắt đơn chiếm một vị trớ quan trọng: tiện, bào, xọc…v.v. Dao tiện đƣợc sử dụng trên máy tiện chiếm tỷ lệ lớn 30-40% 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”. Chính vì vậy dao tiện ngoài đƣợc lấy làm cơ sở để nghiên cứu thống số hình học phần cắt của dao. Một dụng cụ cắt thông thƣờng gồm hai phần đó là phần thân và phần cắt. § Çu dao Th©n dao a)  b)  d D c) d) Hình 1.4: Quan hệ giữa phần cắt của dao tiện ngoài với một số loại dao khác 1.1.3.1. Phần thân Phần thân của dụng cụ là phần nối giữa phần cắt của dụng cụ với máy. Nó có nhiệm vụ: - Định vị và kẹp chặt phần cắt của dụng cụ so với máy. - Truyền chuyển động và công suất cắt từ máy tới phần cắt của dụng cụ. Phần thân của dụng cụ có thể là khối trụ tròn, lăng trụ hay côn. Phần thân thƣờng làm bằng các loại vật liệu có cơ tính trung bình, khác với vật liệu phần cắt, ví dụ nhƣ thép C45, C50, … 1.1.3.2 Phần cắt Phần cắt của dụng cụ là phần trực tiếp tham gia quá trình cắt. Phần cắt thƣờng đƣợc chế tạo bằng các loại vật liệu có tính cắt tốt nhƣ thép 13 gió, hợp kim cứng, gốm, … Chất lƣợng và độ chính xác của phần cắt ảnh hƣởng quyết định đến chất lƣợng của dụng cụ cắt. Phần cắt của dụng cụ cắt do các mặt và đƣờng sau đây tạo nên: * Mặt trước: là bề mặt của dao tiếp xúc với phoi. Trong quá trình cắt phoi đƣợc hình thành và thoát ra trên mặt trƣớc. * Mặt sau chính: là bề mặt của dao đối diện với mặt đang gia công của phôi. * Mặt sau phụ: là bề mặt của dao đối diện với mặt đã gia công của phôi. * Mặt chuyển tiếp: là bề mặt nối tiếp giữa mặt sau chính và mặt sau phụ. Mặt chuyển tiếp có thể là mặt phẳng hoặc là mặt cong tuỳ theo kết cấu phần cắt của dụng cụ cắt. Các bề mặt trên phần cắt của dụng cụ có thể là mặt phẳng, cũng có khi là mặt cong. Giao tuyến giữa chúng tạo nên các lƣỡi cắt. * Lưỡi cắt chính: là giao tuyến giữa mặt trƣớc và mặt sau chính. Lƣỡi cắt chính tham gia cắt chủ yếu trong suốt quá trình cắt. * Lưỡi cắt phụ: là giao tuyến giữa mặt trƣớc và mặt sau phụ. Trong quá trình cắt chỉ một phần nhỏ của lƣỡi cắt phụ tham gia cắt. Trên phần cắt có thể có một hoặc nhiều lƣỡi cắt chính và lƣỡi cắt phụ. Mặt trước Lưỡi cắt phụ Mũi dao Lưỡi cắt chính Mặt sau phụ Mặt sau chính Mặt chuyển tiếp Hình 1.5: Các yếu tố trên phần cắt của dao tiện ngoài * Mũi dao: là phần chuyển tiếp giữa lƣỡi cắt chính và lƣỡi cắt phụ. Mũi dao có thể nhọn hoặc có dạng cung tròn với bán kính . Thực tế mũi dao không nhọn tuyệt đối mà bao giờ cũng tồn tại một bán kính cong  nào đó. Trị số của bán kính cong mũi dao  phụ thuộc vào vật liệu chế tạo dụng cụ và cách mài dao. Hình 1.6: Dao tiện cắt đứt và dao tiện ngoài 1.1.4 Các yếu tố của chế độ cắt Chế độ cắt có ảnh hƣởng quan trọng và nhiều khi mang tính quyết định tới cả năng suất gia công và chất lƣợng lớp bề mặt gia công. Các yếu tố của chế độ cắt bao gồm tốc độ cắt V, lƣợng chạy dao S, chiều sâu cắt t. 14 1.1.4.1. Tốc độ cắt: là lƣợng dịch chuyển tƣơng đối của một điểm trên lƣỡi cắt chính so với bề mặt đang gia công. Đo theo phƣơng chuyển động cắt tƣơng đối trong một đơn vị thời gian. Tốc độ cắt xác định tốc độ bóc tách phoi. Tốc độ cắt tại một điểm trên lƣỡi cắt đƣợc biểu diễn bởi một vectơ V :    V  Vc  S  Vc - vectơ tốc độ chuyển động cắt chính  S - vectơ tốc độ chạy dao. a) b) Hình 1.7: Các yếu tố của quá trình cắt a.Tiện với lượng chạy dao dọc; b. Tiện với lượng chạy dao ngang S a) b) Hình 1.8: Vectơ tốc độ cắt: a: Khi tiện; b:khi phay Trị số tốc độ chạy dao S thƣờng rất nhỏ so với tốc độ cắt chính V c . Do đó, tốc độ cắt V và tốc độ cắt chính V c có trị số xấp xỉ bằng nhau. Để đơn giản cho việc tính toán, trị số tốc độ cắt chính tại một điểm trên lƣỡi cắt đƣợc coi là trị số tốc độ cắt tại   điểm đó, tốc độ cắt đƣợc tính gần đúng: V  Vc Khi tiện ngoài, tốc độ cắt thay đổi theo quy luật giảm dần ứng với các điểm càng gần mũi dao. Khi tiện cắt đứt hoặc xén mặt đầu, tốc độ cắt giảm dần khi mũi dao tiến gần tới tâm phôi... Vì vậy, trị số tốc độ cắt đƣợc qui ƣớc tính trong điều kiện làm việc nặng nề nhất tức là tính ứng với đƣờng kính lớn nhất của phôi khi gia công bề mặt ngoài hoặc đƣờng kính lớn nhất của chi tiết khi gia công bề mặt trong. Ví dụ khi tiện ngoài, tiện cắt đứt, xén mặt đầu thì tính theo đƣờng kính của bề mặt chƣa gia công. Khi tiện lỗ thì tính theo đƣờng kính của bề mặt đã gia công. Khi tiện phôi có đƣờng kính D [mm], tốc độ quay của trục chính là n [v/p] thì tốc độ cắt đƣợc tính bằng:  .D.n V  [m / p] 1000 Khi gia công, tốc độ cắt V đã xác định đƣợc (bằng cách tính hoặc tra các sổ tay), muốn đạt đƣợc tốc độ cắt ấy phải tính ra tốc độ quay trục chính, sau đó đối chiếu với cấp 15 tốc độ của máy. Tốc độ quay trục chính tính theo công thức: V .1000 n [v / p ] .D Trong đó n: tốc độ vòng quay trục chính [v/p]. D: đƣờng kính phôi gia công tại điểm đang xét [mm]. Tốc độ cắt có ảnh hƣởng quan trọng tới chất lƣợng bề mặt gia công, năng suất gia công, tuổi bền của dụng cụ, … Tuỳ theo vật liệu gia công, vật liệu dụng cụ cắt, tính chất gia công, … mà chọn trị số vận tốc cắt V thích hợp. 1.1.4.2. Lượng chạy dao: là lƣợng dịch chuyển của lƣỡi cắt so với bề mặt đã gia công trong một đơn vị quy ƣớc đo theo phƣơng chuyển động chạy dao. Đơn vị quy ƣớc đó có thể là một phút, một giây, một vòng, một răng hay một hành trình kép. Lƣợng chạy dao có ý nghĩa rất quan trọng khi chọn các thông số của chế độ cắt. Nó ảnh hƣởng quyết định đến độ nhám của bề mặt gia công, tuổi bền của dụng cụ, năng suất gia công, … Chọn đƣợc trị số của lƣợng chạy dao S hợp lý có ý nghĩa thực tiễn to lớn. Tuỳ theo phƣơng chạy dao hoặc tuỳ theo từng đơn vị quy ƣớc mà có các loại lƣợng chạy dao khác nhau. Khi phƣơng chạy dao song song với đƣờng tâm chi tiết thì có chạy dao dọc. Khi phƣơng chạy dao vuông góc với đƣờng tâm chi tiết thì có chạy dao ngang. Khi phƣơng chạy dao hợp với đƣờng tâm chi tiết một góc nào đó thì có chạy dao đƣờng chéo. Khi lƣợng chạy dao đƣợc tính bằng lƣợng dịch chuyển của lƣỡi cắt so với bề mặt đã gia công đo theo phƣơng chạy dao trong thời gian một phút thì có lƣợng chạy dao phút: S p [mm/p] Khi lƣợng chạy dao đƣợc tính bằng lƣợng dịch chuyển của lƣỡi cắt so với bề mặt đã gia công trong khi phôi hoặc dao quay đƣợc một vòng thì có lƣợng chạy dao vòng: S v [mm/v]. Khi lƣợng chạy dao đƣợc tính bằng lƣợng dịch chuyển của lƣỡi cắt so với bề mặt đã gia công đo theo phƣơng chuyển động chạy dao trong thời gian dao quay đƣợc một góc bằng góc giữa hai răng, có lƣợng chạy dao răng: S r [mm/r]. Khi lƣợng chạy dao đƣợc tính bằng lƣợng dịch chuyển của lƣỡi cắt so với bề mặt đã gia công đo theo phƣơng chạy dao trong khi dao hoặc phôi thực hiện đƣợc một hành trình kép thì có lƣợng chạy dao hành trình kép: S htk [mm/htk]. Giả sử có dao phay với số răng Z, lƣợng chạy dao phút – Sph, số vòng quay của dao là n (vòng/phút) thì có: S S v  ph (mm/vßng) n S S S r  v  ph (mm/r¨ng) Z n.Z 1.1.4.3. Chiều sâu cắt: là khoảng cách giữa bề mặt đã gia công và bề mặt chƣa gia công, đo theo phƣơng vuông góc với bề mặt đã gia công. Kí hiệu: t [mm]. Chiều sâu cắt t có ý nghĩa rất quan trọng, nó ảnh hƣởng tới chất lƣợng chi tiết gia công, tuổi bền của dụng cụ, năng suất gia công, … Khi chọn trị số chiều sâu cắt 16 lớn thì năng suất gia công cao nhƣng chất lƣợng bề mặt gia công lại thấp. Chiều sâu cắt khi tiện ngoài đƣợc tính theo công thức: Do  D t [mm] 2 Chiều sâu cắt khi tiện trong đƣợc tính theo công thức: D  Do t [mm] 2 trong đó D0: đƣờng kính chi tiết trƣớc khi gia công. D: đƣờng kính chi tiết sau khi gia công. t S t D Do D n Do n S Hình 1.9: Chiều sâu cắt khi tiện trong và tiện ngoài 1.1.5. Các mặt toạ độ Khi nghiên cứu các thông số hình học của dụng cụ cắt, phải đặt dụng cụ trong các mặt phẳng toạ độ. Các mặt toạ độ đƣợc quy ƣớc, nhằm xác định chính xác và thống nhất các góc trên phần cắt của dao, chúng gồm: mặt cắt, mặt đáy, tiết diện chính, tiết diện phụ, tiết diện dọc, tiết diện ngang. Mặt cắt n Mặt đáy Hình 1.10: Mặt đáy và mặt cắt 1.1.5.1. Mặt cắt Tại một điểm trên lưỡi cắt chính là mặt phẳng chứa véc tơ tốc độ cắt và đƣờng thẳng tiếp tuyến với lƣỡi cắt chính tại điểm đó. - Trong trƣờng hợp lƣỡi cắt chính là đƣờng thẳng thì: mặt cắt chứa luôn lƣỡi cắt chính của dao. - Nếu lƣỡi cắt cong sẽ có vô số mặt phẳng cắt. 1.1.5.2. Mặt đáy 17 Tại một điểm trên lưỡi cắt chính là mặt phẳng vuông góc với véctơ tốc độ cắt tại điểm đang xét. Nhƣ vậy: Mặt cắt và mặt đáy vuông góc với nhau tại cùng một điểm trên lƣỡi cắt chính. Khi bỏ qua lƣợng chạy dao trong thành phần của véc tơ tốc độ cắt thì mặt đáy đƣợc định nghĩa: “mặt đáy tại một điểm trên lƣỡi cắt chính của dao là mặt phẳng song song với phƣơng chạy dao dọc và phƣơng chạy dao ngang”. 1.1.5.3. Tiết diện chính Tại một điểm trên lưỡi cắt chính là mặt phẳng đi qua điểm đó và vuông góc với hình chiếu của lƣỡi cắt chính trên mặt đáy. 1.1.5.4. Tiết diện phụ Tại một điểm trên lưỡi cắt phụ là mặt phẳng đi qua điểm đó và vuông góc với hình chiếu của lƣỡi cắt phụ trên mặt đáy. 1.1.5.5. Tiết diện ngang (X-X) Tại một điểm trên lưỡi cắt là mặt phẳng chứa phƣơng chạy dao và thẳng góc với mặt đáy tại điểm đó. 1.1.5.6. Tiết diện dọc (Y-Y) Tại một điểm trên lưỡi cắt là mặt phẳng đồng thời thẳng góc với mặt đáy và tiết diện ngang tại điểm đó. X-X VÕt mÆt ®¸ y VÕt mÆt c¾t N1-N1 Y N-N N1 n N Y-Y X X N1 N Y Hình 1.11: Tiết diện chính (N-N), tiết diện phụ (N 1 -N1 ), tiết diện dọc (Y-Y) và ngang (X-X) 1.2. THÔNG SỐ HÌNH HỌC PHẦN CẮT XÉT TRONG TRẠNG THÁI TĨNH Trạng thái tĩnh đƣợc xét trong những điều kiện sau đây: - Coi nhƣ không có chuyển động chạy dao (s=0). - Coi nhƣ dao đƣợc gá đúng (mũi dao đƣợc gá ngang tâm máy - trục dao đƣợc gá vuông góc với đƣờng tâm máy). - Không kể đến các hiện tƣợng vật lý xảy ra trong quá trình cắt (rung động, 18 biến dạng, nhiệt…v.v). 1.2.1. Xác định trong tiết diện chính và phụ Các góc của dao xét ở trạng thái tĩnh đƣợc gọi là góc tĩnh, góc tĩnh rất cần thiết cho việc thiết kế, chế tạo và kiểm tra hình dáng hình học của dụng cụ. Nó gồm các góc: 1.2.1.1. Góc trước: ký hiệu  Góc trƣớc tại một điểm trên lƣỡi cắt chính là góc hợp bởi mặt trƣớc và mặt đáy xét trong tiết diện chính tại điểm đó.  > 0 : khi mặt trƣớc của dao nằm thấp hơn mặt đáy đi qua điểm đang xét.  < 0 : khi mặt trƣớc của dao nằm cao hơn mặt đáy đi qua điểm đang xét.  = 0 : khi mặt trƣớc của dao trùng với mặt đáy. 1.2.1.2. Góc sau chính: ký hiệu  Góc sau chính tại một điểm trên lƣỡi cắt chính là góc hợp bởi mặt sau chính và mặt cắt xét trong tiết diện chính tại điểm đó. Góc sau làm giảm ma sát giữa bề mặt sau của dao và bề mặt đang và đã gia công của phôi. Chú ý: Một số tiêu chuẩn sử dụng ký hiệu góc trước (), góc sau () và quy ước dấu của  phụ thuộc vào giá trị của góc cắt (). 1.2.1.3. Góc trước phụ: ký hiệu 1 Góc trƣớc phụ tại một điểm trên lƣỡi cắt phụ là góc hợp bởi mặt trƣớc và mặt đáy xét trong tiết diện phụ tại điêm đó. 1.2.1.4. Góc sau phụ: ký hiệu 1 Góc sau phụ tại một điểm trên lƣỡi cắt phụ là góc hợp bởi mặt sau phụ và mặt cắt xét trong tiết phụ tại điểm đó. <0 N-N =0 N1-N1  >0   1 1 n  1 N1    N <0 =0 N1 N >0 Hình 1.12: Các góc của dao tiện trong tiết diện chính và phụ 1.2.1.5. Góc sắc: ký hiệu  Góc sắc tại một điểm trên lƣỡi cắt chính là góc hợp bởi mặt trƣớc và mặt sau chính xét trong tiết diện chính tại đó. 1.2.1.6. Góc cắt: ký hiệu  19 Góc cắt tại một điểm trên lƣỡi cắt chính là góc tạo bởi mặt trƣớc và mặt cắt xét trong tiết diện chính tại điểm đó. Theo định nghĩa có:  +  +  = 900  +  = 900 += 1.2.1.7. Góc nghiêng chính: ký hiệu  Góc nghiêng chính tại một điểm trên lƣỡi cắt chính là góc tạo bởi hình chiếu của lƣỡi cắt chính trên mặt đáy và phƣơng chạy dao. 1.2.1.8. Góc nghiêng phụ: ký hiệu  Góc nghiêng phụ tại một điểm trên lƣỡi cắt phụ là góc tạo bởi phƣơng chạy dao và hình chiếu của lƣỡi cắt phụ trên mặt đáy. 1.2.1.9. Góc mũi dao: ký hiệu  Góc mũi dao là góc tạo bởi hình chiếu của lƣỡi cắt chính và lƣỡi cắt phụ trên mặt đáy. Ta có :  +  + 1 = 1800 (hình 1.13). 1.2.1.10. Góc nâng của lưỡi cắt chính: ký hiệu  Góc nâng tại một điểm trên lƣỡi cắt chính là góc hợp bởi lƣỡi cắt chính và hình chiếu của nó trên mặt đáy.  > 0 khi mũi dao là điểm thấp nhất (so với mặt đáy đi qua mũi dao) trên toàn bộ lƣỡi cắt chính.  < 0 khi mũi dao là điểm cao nhất (so với mặt đáy đi qua mũi dao)trên toàn bộ lƣỡi cắt chính.  = 0 khi mặt đáy chứa lƣỡi cắt chính. 3 2 1 1 S  3' 2' 1' y  t ®¸ MÆ Hình 1.13: Góc , ,  của dao tiện ngoài Góc nâng của lưỡi cắt chính có ảnh hưởng đến phương thoát phoi, đến sức bền của phần lưỡi cắt và điều kiện cắt vào vật liệu của từng điểm trên lưỡi cắt. 20
- Xem thêm -