Tài liệu Cơ sở lý thuyết và nguyên lý cắt gọt kim loại

HOÏC TRÌNH 1 NGUYEÂN LYÙ CHUNG Baøi 1 CÔ SÔÛ LYÙ THUYEÁT VAØ NGUYEÂN LYÙ CAÉT GOÏT  I. Ñaëc ñieåm vaø vai troø cuûa gia coâng caét goït : - Caét goït kim loaïi laø quaù trình coâng ngheä taïo neân nhöõng saûn phaåm cô khí coù hình daùng kích thöôùc ñoä boùng beà maët … theo yeâu caàu kyõ thuaät töø moät phoâi lieäu ban ñaàu nhôø söï caét boû lôùp kim loaïi döôùi daïng phoi. - Gia coâng caét goït ñöôïc thöïc hieän ôû nhieät ñoä bình thöôøng cuûa moâi tröôøng (caû tröôùc vaø sau nguyeân coâng nhieät luyeän ). Noù cho ñoä boùng vaø ñoä chính xaùc cao hôn caùc phöông phaùp gia coâng haøn, ñuùc, reøn, daäp noùng… - Phöông phaùp gia coâng baèng caét goït chieám 30% khoâi löôïng coâng vieäc gia coâng cô khí vaø trong töông lai coù theå nhieàu hôn. II. Nhöõng khaùi nieäm vaø ñònh nghiaõ cô baûn : 1. Chuyeån ñoäng trong quaù trình caét goït : - Moãi moät loaïi maùy caét kim loaïi coù quyõ ñaïo chuyeån ñoäng töông ñoái giöõa dao vaø chi tieát khaùc nhau. Ngöôøi ta phaân ra ba loaïi chuyeån ñoäng : a> Chuyeån ñoäng chính : (chuyeån ñoäng caét chính) laø chuyeån ñoäng cô baûn cuûa maùy caét ñöôïc thöïc hieân qua duïng cuï caét hay chi tieát gia coâng. Noù coù theå laø chuyeån ñoäng quay, tònh tieán khöù hoài hoaëc ôû daïng keát hôïp … Ví duï: Khi tieän chuyeån ñoäng chính laø chuyeån ñoäng quay troøn cuûa phoâi gaù treân maâm caëp; khi phay, khoan, maøi chuyeån ñoäng chính laø chuyeån ñoäng quay troøn cuûa dao phay, khoan vaø ñaù maøi; coøn khi baøo vaø xoïc laø chuyeån ñoäng tònh tieán khöù hoài qua laïi vaø leân xuoáng cuûa dao… b> Chuyeån ñoäng chaïy dao: laø chuyeån ñoäng cuûa dao hay chi tieát gia coâng noù keát hôïp vôùi chuyeån ñoäng chính taïo neân quaù trình caét goït. Chuyeån ñoäng chaïy dao coù theå lieân tuïc hay giaùn ñoaïn. Chuyeån ñoäng naøy thöôøng ñöôïc thöïc hieän trong xu höôùng vuoâng goùc vôùi chuyeån ñoäng chính, cuï theå : 2 - Khi tieän, chuyeån ñoäng chaïy dao kaø chuyeån ñoäng ngang – doïc cuûa baøn dao khi caét: - Khi phay laø chuyeån ñoäng ngang- doïc- ñöùng cuûa baøn maùy mang phoâi; - Khi baøo laø chuyeån ñoäng ngang (ñöùng) cuûa baøn maùy vaø chuyeån ñoäng leân xuoáng cuûa ñaàu dao; - Khi maøi laø chuyeån ñoâng tònh tieán ngang (doïc) cuûa baøn maùy mang phoâi hay truïc cuûa ñaù maøi. - Khi khoan laø chuyeån ñoäng aên xuoáng cuûa muõi khoan. c> Chuyeån ñoäng phuï: laø chuyeån ñoäng khoâng tröïc tieáp taïo ra phoi nhö chuyeån ñoäng tònh tieán, luøi dao ( khoâng caét vaøo phoâi). 2. Cheá ñoä caét: *Vaän toác caét (Vc) laø löôïng dòch chuyeån töông ñoái giöõa löôõi caét vaø chi tieát gia coâng trong moät ñôn vò thôøi gian (hoaëc löôïng dòch chuyeån töông ñoái cuûa moät ñieåm treân beà maët chi tieát gia coâng vaø löôõi caét trong moät ñôn vò thôøi gian) ta coù : Vc = V + S Ña soá caùc tröôøng hôïp trò soá cuûa vaän toác chuyeån ñoâng chay dao S raát nhoû neân coù theå coi vaän toác caét laø vaän toác chuyeån ñoäng chính V  V. Ví duï khi tieän ngoaøi chi tieát ñöôøng kính D (mm) soá voøng quay truïc chính n (vg/ph) thì trò soá cuûa toác ñoä caét coù theå tính theo coâng thöùc: V   .D.n 1000 , m / ph “Khi tieän loã thì D laø ñöôøng kính loã sau khi gia coâng, khi khoan D laø ñöôøng kính muõi khoan, khi phay D laø ñöôøng kính dao phay, khi maøi D laø ñöôøng kính cuûa ñaù maøi“. Neáu chuyeån ñoäng chính laø tònh tieán (baøo, xoïc ) thì trò soá vaän toác laáy theo giaù trò vaän toác trung bình: Vtb  2.L.n , m / ph 1000 Trong ñoù: L: laø chieàu daøi haønh trình chaïy dao (mm). n: laø soá haønh trình keùp trong moät phuùt . 3 *Chieàu saâu caét (t) : laø chieàu saâu lôùp kim loaïi bò hôùt ñi sau moät laàn caét (hoaëc laø khoaûng caùch giöõa hai beà maët ñaõ vaø chöa gia coâng keà nhau ño theo phöông vuoâng goùc vôùi phöông chaïy dao). Ví duï: Khi tieän thì chieàu saâu caét ñöôïc tính: t = (D – d)/2 (khi tieän ngoaøi)mm t = (d – D)/2 (khi tieän trong)mm *Löôïng chaïy dao (S) laø quaõng ñöôøng töông ñoái cuûa löôõi caét so vôùi chi tieát theo phöông chuyeån ñoäng chaïy dao sau moät ñôn vò thôøi gian, sau moät voøng quay cuûa phoâi hay sau moät haønh tình keùp. Khi tieän, löôïng chaïy dao S laø löôïng dòch chuyeån cuûa dao theo phöông chaïy dao doïc theo beà maët gia coâng sao moät voøng quay cuûa phoâi (mm/vg) Khi baøo vaø xoïc löôïng chay dao S laø löôïng dòch chuyeån cuûa dao hay baøn maùy sau moät haønh trình keùp cuûa baøn maùy (hoaëc dao) – mm/h.t.keùp. Ñoái vôùi dao nhieàu löôõi caét nhö dao phay coù theå tính löôïng chaïy dao sau moät raêng dao (mm/rg), löôïng chaïy dao sau moät voøng quay cuûa dao (mm/vg), löôïng chaïy dao sau moät phuùt laøm vieäc cuûa dao (mm/ph). => Taäp hôïp caùc yeáu toá vaän toác caét V, chieàu saâu caét t, löôïng chaïy dao S goïi laø cheá ñoä caét. Moäât cheá ñoä caét ñöôïc xaùc laäp treân heä thoáng coâng ngheä bao goàm : Maùy 4 – Dao – Ñoà gaù vaø Chi tieát gia coâng. III. Söï hình thaønh caùc beà maët treân chi tieát trong quaù trình caét: Baát kyø phöông phaùp gia coâng naøo, quaù trình hôùt boû daàn lôùp löôïng dö gia coâng cô (quaù trình caét) ñeàu hình thaønh treân chi tieát 3 beà maët coù ñaëc ñieåm khaùc nhau. Xeùt taïi moät thôøi ñieåm naøo ñoù trong quaù trình gia coâng (khi tieän), ba beà maët treân ñöôïc phaân bieät nhö sau: +Maët seõ gia coâng: laø beà maët cuûa phoâi maø dao seõ caét ñeán theo qui luaät chuyeån ñoäng. Tính chaát cuûa beà maët naøy laø tính chaát beà maët phoâi. +Maët ñaõ gia coâng: laø beà maët treân chi tieát maø dao ñaõ caét qua. Tính chaát cuûa beà maët naøy laø phaûn aùnh nhöõng keát quaû cuûa caùc hieän töôïng cô lyù trong quaù trình caét. +Maët ñang gia coâng: laø beà maët treân chi tieát maø löôõi dao ñang tröïc tieáp thöïc hieän taùch phoi. Cuõng laø maët noái tieáp giöõa maët ñaõ gia coâng vaø maët seõ gia coâng. Treân beà maët naøy ñang dieãn ra caùc hieän töôïng phöùc taïp. +Vuøng caét : Laø phaàn kim loaïi cuaû chi tieát vöøa ñöôïc taùch ra ôû gaàn muõi dao vaø löôõi caét nhöng chöa thoaùt ra ngoaøi. Ñaây laø vuøng ñang xaûy ra caùc quaù trình cô lyù phöùc taïp. IV. Caùc maët phaúng cô baûn cuûa dao caét kim loaïi: 5 Ñeå xaùc ñònh caùc goùc ñoä cuûa dao vaø khaûo saùt veà löïc caét, vaän toác caét, nhieät caét … ngöôøi ta qui ñònh caùc maët phaúng toaï ñoä cuûa dao ( dao tieän). Heä toaï ñoä ñöôïc xaùc ñònh treân cô sôû cuûa ba phöông chuyeån ñoäng caét ( S, t, V) +Maët phaúng cô baûn 1 : Ñöôïc taïo bôûi vectô toác ñoä V vaø vectô chaïy dao S +Maët phaúng cô baûn 2 : Ñöôïc taïo bôûi vectô toác ñoä V vaø vectô chieàu saâu caét t. +Maët phaúng cô baûn 3 :(coøn goïi laø maët ñaùy) Ñöôïc taïo bôûi vectô chaïy dao S vaø vectô chieàu saâu caét t. Laø maët phaúng ñi qua moät ñieåm cuûa löôõi caét chính vaø vuoâng goùc vôùi vectô vaän toác caét taïi ñieåm ñoù . Ñoái vôùi dao coù tieát dieän laø hình laêng truï thì maët ñaùy song song vôùi maët tyø cuûa thaân dao treân oå gaù dao. +Maët phaúng caét laø maët phaúng ñi qua moät ñieåm cuûa löôõi caét chính vaø tieáp xuùc vôùi maët ñang gia coâng. Maët caét chöùa vectô vaän toác caét V. Hay maët phaúng chöùa löôõi caét chính vaø vectô vaän toác caét maø noù vuoâng goùc vôùi maët ñaùy (goïi laø maët phaúng caét goït. Tieát dieän chính N – N :laø maët phaúng ñi qua moät ñieåm cuûa löôõi caét chính vaø vuoâng goùc vôùi hình chieáu cuûa löôõi caét chính treân maët ñaùy . Tieát dieän phuï N1 – N1 :laø maët phaúng ñi qua moät ñieåm cuûa löôõi caét phuï vaø vuoâng goùc vôùi hình chieáu cuûa löôõi caét phuï treân maët ñaùy. V. Nhöõng boä phaän chính cuûa duïng cuï caét: 6 Dao caét kim loaïi giöõ vai troø quan troïng trong quaù trình gia coâng, noù tröïc tieáp taùc ñoäng vaøo phoâi lieäu ñeå taùch ra phoi taïo thaønh beà maët gia coâng. Moãi dao ( ñieån hình laø dao tieän) thöôøng goàm hai phaàn: *Thaân dao: duøng ñeå gaù vaøo baøn dao, noù phaûi ñuû ñoä beàn vaø ñoä cöùng vöõng,… Nhaèm ñaûm baûo vò trí töông quan giöõa dao vaø chi tieát. *Ñaàu dao: laø phaàn laøm nhieäm vuï caét goït. Ñaàu dao ñöôïc hôïp thaønh bôûi caùc beà maët sau: - Maët tröôùc(1): laø beà cuûa dao tieáp xuùc vôùi phoi vaø phoi tröïc tieáp tröôït treân treân ñoù vaø thoaùt ra ngoaøi. - Maët sau chính(2): laø beà cuûa dao ñoái dieän vôùi maët ñang gia coâng. - Maët sau chính(3): laø beà cuûa dao ñoái dieän vôùi maët ñaõ gia coâng. - Löôõi caét chính: laø giao tuyeán cuûa maët tröôùc vaø vaø maët sau chính, noù tröïc tieáp caét vaøo kim loaïi. Ñoä daøi löôõi caét chính coù lieân quan ñeán chieàu saâu caét vaø beà roäng cuûa phoi. - Löôõi caét phuï: laø giao tuyeán cuûa maët tröôùc vaø vaø maët sau phuï, moät phaàn löôõi caét phuï gaàn muõi dao cuõng tham gia caét vôùi löôõi caét chính. - Löôõi caét noái tieáp: (chæ coù moät soá loaïi dao tieän) laø phaàn noái tieáp giöõa löôõi caét chính vaø löôõi caét phuï. Khi khoâng coù löôõi caét noái tieáp dao tieän seõ coù muõi. Muõi dao coù theå nhoïn hoaëc löôïng troøn (baùn kính muõi dao R = 1 – 2mm). Caùc löôõi caét coù theå thaúng hoaëc cong vaø moät ñaàu dao neân coù theå coù moät hoaëc hai löôõi caét phuï . Moät dao coù theå coù nhieàu ñaàu dao neân coù raát nhieàu löôõi caét. Tuyø theo soá löôïng cuûa löôõi caét chính, ngöôøi ta chia ra : +Dao moät löôõi caét : dao tieän, dao baøo… 7 +Dao hai löôõi caét : muõi khoan +Dao nhieàu löôõi caét : dao phay, dao doa, dao cöa… +Dao coù voâ soá löôõi caét laø ñaù maøi, (moãi haït maøi coù vai troø nhö moät löôõi caét) VI. Thoâng soá hình hoïc cuûa dao ôû traïng thaùi tónh (dao tieän): Ñeå ñaûm baûo naêng suaát – chaát löôïng beà maët gia coâng, dao caét caàn phaûi coù hình daùng vaø goùc ñoä hôïp lyù. Thoâng soá hình hoïc cuûa dao ñöôïc xeùt ôû traïng thaùi tónh (khi dao chöa laøm vieäc). Goùc ñoä cuûa dao ñöôïc xeùt treân cô sôû : dao tieän ñaàu thaúng ñaët vuoâng goùc vôùi phöông chaïy dao, muõi dao ñöôïc gaù ngang taâm phoâi. Caùc thoâng soá hình hoïc cuûa dao nhaèm xaùc ñònh vò trí caùc goùc ñoä cuûa dao naèm treân ñaàu dao. Nhöõng thoâng soá naøy ñöôïc xaùc ñònh ôû tieát dieän chính N – N, ôû maët ñaùy, ôû tieát dieän phuï N1 – N1 vaø treân maët phaúng caét goït. +Goùc tröôùc  : laø goùc taïo thaønh giöõa maët tröôùc vaø maët ñaùy ño trong tieát dieän chính N – N Goùc tröôùc coù giaù trò döông khi maët tröôùc thaáp hôn maët ñaùy tính töø muõi dao, coù giaù trò aâm khi maët tröôùc cao hôn maët ñaùy vaø baèng khoâng khi maët tröôùc song song vôùi maët ñaùy. Khi goùc tröôùc lôùn bieán daïng phoi nhoû, vieäc thoaùt phoi deã daøng, löïc caét vaø coâng tieâu hao giaûm, naêng suaát taêng. 8 +Goùc sau chính  : laø goùc taïo thaønh giöõa maët sau vaø maët phaúng caét goït ño trong tieát dieän chính. Goùc sau thöôøng coù giaù trò döông. Goùc sau caøng lôùn maët sau ít bò ma saùt vaøo beà maët gia coâng neân chaát löôïng beà maët gia coâng caøng toát. +Goùc caét  : laø goùc taïo bôûi giöõa maët tröôùc vaø maët caét ño trong tieát dieän chính +Goùc saéc  : laø goùc ñöôïc taïo bôûi maët tröôùc vaø maët sau chính ño trong tieát dieän chính ta coù quan heä :  +  +  =90o ;  =  +  +Goùc tröôùc phuï 1 : töông töï nhö goùc tröôùc, nhöng ño trong tieát dieän phuï N – N, +Goùc sau phuï 1 : töông töï nhö goùc sau , nhöng ño trong tieát dieän phuï N – N +Goùc muõi dao  : laø goùc hôïp bôûi hình chieáu löôõi caét chính vaø hình chieáu cuûa löôõi caét phuï treân maët phaúng ñaùy. +Goùc nghieâng chính  : laø goùc cuûa hình chieáu löôõi caét chính vôùi phöông chaïy dao ño trong maët ñaùy. +Goùc nghieâng phuï 1 : laø goùc cuûa hình chieáu löôõi caét phuï vôùi phöông chaïy dao ño trong maët ñaùy. Ta coù :  +  + 1 =180o +Goùc naâng cuûa löôõi caét chính : laø goùc taïo bôûi löôõi caét chính vaø hình chieáu cuûa noù treân maët ñaùy.  Coù giaù trò döông, khi muõi dao laø ñieåm thaáp nhaát cuûa löôõi caét .  Coù giaù trò aâm, khi muõi dao laø ñieåm cao nhaát cuûa löôõi caét.  = 0 Khi löôõi caét naèm ngang ( song song vôùi maët ñaùy). Caùc ñònh nghóa treân cuõng ñuùng cho caùc loaïi dao khaùc. VII. Thoâng soá hình hoïc cuûa dao trong quaù trình caét: 1. Söï thay ñoåi giaù trò caùc goùc  vaø 1 khi gaù truïc duïng cuï caét khoâng thaúng goùc vôùi ñöôøng taâm chi tieát: 9 Duïng cuï sau khi maøi saéc coù caùc goùc nghieâng chính vaø goùc nghieâng phuï Neáu khi gaù dao, truïc dao khoâng vuoâng goùc vôùi ñöôøng taâm thì: +Neáu gaù dao nghieâng veà beân traùi: *Goùc nghieâng chính khi laøm vieäc c =  - (900 -) *Goùc nghieâng phuï khi laøm vieäc 1c = 1 + (900 -) +Neáu gaù dao nghieâng veà beân phaûi: *Goùc nghieâng chính khi laøm vieäc c =  + (900 -) *Goùc nghieâng phuï khi laøm vieäc 1c = 1 - (900 -) 2.Söï thay ñoåi giaù trò caùc goùc khi muõi dao gaù khoâng ngang taâm maùy : Cao hôn taâm (tieän ngoaøi) Thaáp hôn taâm (tieän ngoaøi) 10 Gaù cao hôn taâm (tieän trong) Gaù thaáp hôn taâm (tieän trong) - Khi tieän ngoaøi, neáu muõi dao gaù cao hôn ñöôøng taâm cuûa maùy thì goùc tröôùc cuûa duïng cuï khi laøm vieäc tt seõ taêng leân, goùc sau tt seõ giaûm ñi ; coøn khi gaù dao thaáp hôn ñöôøng taâm cuûa maùy thì goùc tröôùc khi laøm vieäc tt seõ gaûm ñi, coøn goùc sau khi laøm vieäc tt seõ taêng leân. 11 - Khi tieän trong keát quaû seõ ngöôïc laïi. Ôû caû hai tröôøng hôïp treân, giaù trò cuûa caùc goùc seõ thay ñoåi moät giaù trò baèng goùc. Goùc ñoù ñöôïc tính theo coâng thöùc : Trong ñoù: H : laø ñoä cao (thaáp) cuûa muõi dao so vôùi taâm maùy. R : laø baùn kính cuûa beà maët ñöôïc gia coâng ( hay baùn kính chi tieát )  = arcSinH/R 3. Söï thay ñoåi giaù trò caùc goùc cuûa dao khi coù theâm caùc chuyeån ñoäng phuï: Chuyeån ñoäng chaïy dao ngang vaø chuyeån ñoäng chay dao doïc + Chuyeån ñoäng chaïy dao ngang (khi xeùn maët ñaàu, caét ñöùt..) Khi coù chuyeån ñoäng chaïy dao ngang thì quyõ ñaïo cuûa chuyeån ñoäng caét töông ñoái laø ñöôøng acsimeùt. Do coù löôïng chaïy dao ngang neân höôùng cuûa vectô toác ñoä caét toång hôïp luoân luoân thay ñoåi, laøm thay ñoåi goùc ñoä cuûa duïng cuï caét. Ta coù : yc = y + 1 yc = y - 1 Goùc 1 ñöôïc tính theo bieåu thöùc sau: Trong ñoù : 12 Sn : löôïng chay dao ngang sau moät voøng quay cuûa chi tieát (mm/vg) D : laø ñöôøng kính cuûa chi tieát ôû ñieåm khaûo saùt (mm) Ví duï1 : Tieän caét ñöùc moät chi tieát hình truï vôùi löôïng chaïy dao ngang Sn =0.2 mm/voøng. Dao tieän caét ñöùc sau khi maøi coù y =120. Tính goùc sau thöïc teá khi caét ñeán ñieåm caùch taâm moät khoaûng r = 1mm. Giaûi : Tính goùc  theo coântg thöùc cho treân. Ta coù : tg1= Sn/ 2.r =0.2 / 2 x 3.14 = 0.0318 0 Do ñoù  = 1 49’ Goùc sau khi caét ñeán ñieåm caùch tam 1 mm seõ laø : yc = y - 1 =120 – 1049’ =100 11’. Nhö vaäy do löôïng chaïy dao ngang beù neân söï thay ñoåi goùc sau khoâng ñaùng keå, coù theå khoâng ñaùng quan taâm. Ví duï 2 : Tieän hôùt löng moät dao phay ñònh hình coù caùc thoâng soá sau: ñöôøng kính ngoaøi D = 75mm, soá raêng Z = 10, löôïng hôùt löng K = 4.5mm, caàn maøi goùc sau y laø bao nhieâu ñeå laøm vieäc ta coù yc =80 Giaûi Ta coù: yc = y - vôùi tg = Sn/D Löôïng hôùt löng K = 4.5mm, nghóa laø sau moät goùc giöõa hai raêng (3600/ z) thì löôïng tieán dao laø 4.5mm Vaäy sau moät voøng löôïng tieán dao seõ laø: Sn = K.Z = 4.5 x 10 =45 mm/ voøng Khi ñoù: tg  45  0,190985 3,14 x 75 =10.8120 =10048’ Vì y = y -  hay y = yc +  Vaäy caàn maøi goùc sau: y = 80 +10048’=18048’ - Chuyeån ñoäng chaïy dao doïc Khi coù chuyeån ñoäng chaïy dao doïc thì quyõ ñaïo cuûa chuyeån ñoäng caét töông ñoái laø ñöôøng xoaén oác, do ñoù veùctô toác ñoä caét toång hôïp seõ nghieâng vôùi veùctô toác ñoä caét ôû traïng thaùi tónh moät goùc2 Ta coù: xc = x - x xc = x + x 13 Giaù trò cuûa 2 ñöôïc tính töø bieåu thöùc: Trong ñoù: Sd: laø löôïng chaïy dao doïc sau moät voøng quay chi tieát (mm/vg) D : laø ñöôøng kính chi tieát taïi ñieåm khaûo saùt Löôïng chaïy dao doïc caøng lôùn, ñöôøng kính chi tieát gia coâng caøng beù thì goùc 2 caøng lôùn. Do ñoù khi caét vôùi löôïng chaïy dao lôùn nhö khi caét ren böôùc lôùn nhö ren nhieàu ñaàu moái, thì khi maøi dao caàn phaûi chuù yù ñeán goùc 2 ñeå ñaûm baûo goùc sau khi caét khoâng aâm. Ví duï 3 : Tieän moät truïc vít hình thang coù Proâfin nhö hình veõ, ñöôøng kính trung bình cuûa truïc vít dtrung bình=40 mm, moâdun chieàu truïc m = 6. Goùc Proâfin cuûa ren =200 Ngöôøi ta tieán haønh tòeân töøng maët moät. Dao tieän tinh maët traùi ren coù dang nhö hình sau, goùc tröôùc  =0,  = 700,  = 00. Gaù muõi dao ngang taâm maùy.Ñeå tieän ñaït yeâu caàu thì goùc sau tieát dieän XX Phaûi laø x0 =100 .Hoûi phaûi maøi dao vôùi goùc n baèng bao nhieâu ôû ñieåm naèm treân ñöôøng kính trung bình ? 14 Giaûi: xe = x -x tgx = Sd/ 2. Tính x vôùi Sd laø löôïng chaïy dao theo chieàu truïc, luùc naøo baèng böôùc chieàu truïc t0, do ñoù Sd =to = m = 6.  laø baùn kính vectô taïi ñieåm ta xeùt  = 20 mm Do ñoù : tgx  6.  0,15 2. .D.20 =>x =8053’ tính goùc sau  trong tieát dieän NN n Ta ñaõ coù quan heä: ctgx – ctgn.sin  tg .cos Vì =0 neân ctgx = ctg. sin Hay : ctgn = ctgx. sin Ôû ñaây : x = xc =18053’, goùc  =700 Do ñoù tgn = ctgxc. sin =tg18053.sin700 tgn = 0.31496. =>n=(17,48)0 = 17026’. 15 VIII. Caùc thoâng soá cuûa lôùp kim loaïi bò caét : * Chieàu daøy caét a: laø khoaûng caùch giöõa hai vò trí lieân tieáp cuûa löôõi caét sau moät voøng quay cuûa phoâi hay moät haønh trình keùp cuûa dao (baøn maùy) ño theo phöông thaúng goùc vôùi chieàu roäng caét . * Chieàu roäng caét b: laø khoaûng caùch giöõa hai beà maët chöa gia coâng vaø beà maët ñaõ gia coâng ño doïc theo löôõi caét (tính baèng mm). Neáu löôõi caét thaúng thì b laø chieàu daøi phaàn löôõi ñang tham gia caét, coøn neáu löôõi caét cong chieàu roäng caét b laø chieàu daøi cung cong cuûa löôõi caét ñang tham gia caét. Thoâng soá hình hoïc cuûa phoi coù aûnh höôûng ñeán löïc caét vaø nhieät caét. Khi taêng a thì löïc caét vaø nhieät caét taêng, dao bò moøn nhanh coøn khi taêng b thì löïc caét vaø nhieät caét treân ñôn vò daøi cuûa löôõi caét khoâng thay ñoåi. Tröôøng hôïp tieän (dao gaù ngang taâm phoâi, dao coù  =0, =0 ): b t Sin a=S.sin ; neáu   0 thì aS Sin Cos Nhö vaäy, (neáu : t = const;  caøng nhoû ) a seõ nhoû, b seû lôùn- phoi seõ moûng vaø daøi. *Dieän tích caét: vaø tích soá giöõa chieàu roäng vaø chieàu daøy caét .Ví duï khi tieän ( dao gaù ngang taâm phoâi , dao coù:  = o ; = o) +Dieän tích danh nghóa : Fdn = a.b = s.t (mm)2 +Dieän tích thöïc teá: F = Fdn- F ; 16 F – dieän tích nhaáp nhoâ maø dao khoâng caét heát. Ñöôïc tính: - Khi löôõi caét thaúng : F = F.  (ABC) = 1/2AB x CH ; AB = S +CH x(cotg + cotg1 ) CH = S/ cotg + cotg1 => - Khi löôõi caét cong : F  1 S2 . 2 cot g  cot g1 AB= S; CH = HI – CI = R  R2  S2 4 => (CH – R)2 = R2- S2/4 (CH)2 – 2CH x R + R2= R2 –S2/4 Boû qua voâ cuøng beù (CH)2:CH  S2/ 8R ; Laép gheùp nhö treân. 1 S3 F  ABxCH  2 16 R Coù theå nhaän thaáy : CH = Rz – Chieàu cao nhaáp nhoâ trung bình beà maët chi tieát gia coâng ( thoâng soá veà nhaùm beà maët) Neáu taêng thì Rz taêng (ñoä boùng beà maët gia coâng giaûm) vaø neáu R taêng thì nhaáp nhoâ beà maët giaûm ( ñoä boùng seõ taêng). 17 Baøi2 VAÄT LIEÄU LAØM DAO I. Khaùi nieäm: Muoán hôùt ñi moät lôùp kim loaïi dö thöøa ra khoûi beàâmaët caàn gia coâng ñeå ñaït ñöôïc hình daùng, kích thöôùc vaø caùc yeâu caàu kyõ thuaät cuûa chi tieát, treân caùc maùy gia coâng kim loaïi baèng phöông phaùp caét goït phaûi duøng caùc duïng cuï thöôøng goïi laø duïng cuï caét. II. Nhöõng ñaëc ñieåm vaø yeâu caàu cô baûn ñoái vôùi vaät lieäu laømdao: 1. Ñaëc ñieåm laøm vieäc: - Khi caét dao laøm vieäc trong ñieàu kieän nhieät ñoä cao (800 – 1000oC) coù aûnh höôûng xaáu ñeán cô lyù tính cuûa vaät lieäu. - Trong quùa trình caét moãi ñôn vò dieän tích treân beà maët laøm vieäc cuûa dao phaûi chòu löïc raát lôùn ñieàu ñoù chæ gaây neân hieän töôïng raïng nöùt vaø gaõy vôû dao khi caét. - Khi caét giöõa beà maët tieáp xuùc cuûa dao vaø phoi vôùi chi tieát gia coâng xaûy ra quùa trình ma saùt raát lôùn. Heä soá ma saùt leân ñeán (0,4 – 1). - Nhieàu tröôøng hôïp khi caét dao phaûi laøm vieäc trong ñieàu kieän bò va ñaäp (nhö phay,baøo, xoïc… ) vaø söï dao ñoäng ñoät ngoät veà nhieät ñoä coù aûnh höôûng raát xaáu ñeán khaû naêng laøm vieäc cuûa dao. - ÔÛ moät soá phöông phaùp gia coâng (chuoát,khoan) thì ñieàu kieän thoaùt phoi, thoaùt nhieät khoù khaên laøm taêng nhieät ño,ä deã gaây ra hieän töôïng keït dao. 2.Yeâu caàu ñoái vôùi vaät lieäu laøm dao. a.Ñoä cöùng: Thöôøng vaät lieäu caàn gia coâng trong cheá taïo cô khí laø theùp, gang… coù ñoä cöùng cao, do ñoù ñeå coù theå caét ñöôïc, vaät lieäu laøm dao phaàn caét duïng cuï phaûi coù ñoä cöùng cao hôn (60 – 65HRC) b.Ñoä beàn cô hoïc: Duïng cuï caét thöôøng phaûi laøm vieäc trong ñieàu kieän raát khaéc nghieät : taûi troïng lôùn khoâng oån ñònh, nhieät ñoä cao, ma saùt lôùn, rung ñoäng…. Deã laøm löôõi caét cuûa duïng cuï söùt meû. Do ñoù vaät lieäu laøm phaàn caét duïng cuï caàn coù ñoä beàn cô hoïc (söùc beàn uoán, keùo, neùn, va ñaäp…) caøng cao caøng toát. c.Tính chòu noùng: ÔÛ vuøng caét, nôi tieáp xuùc giöõa duïng cuï vaø chi tieát gia coâng duïng cuï vaø chi tieát gia coâng, do kim loaïi bò bieán daïng, ma saùt…neân nhieät ñoä raát cao (700 – 800oC), coù khi ñaït ñeán haøng ngaøn ñoä (khi maøi). ÔÛ nhieät ñoä naøy vaät lieäu laøm duïng cuï caét coù theå 18 bò thay ñoåi caáu truùc do chuyeån bieán pha laøm cho caùc tính naêng caét giaûm xuoáng. Vì vaäy vaät lieäu phaàn caét duïng cuï caàn coù tính chòu noùng cao nghóa laø vaãn giöõ ñöôïc tính caét ôû nhieät ñoä cao trong moät thôøi gian daøi. d.Tính chòu maøi moøn: Laøm vieäc trong ñieàu kieän nhieät ñoä cao, ma saùt lôùn thì söï moøn dao laø ñieàu thöôøng xaûy ra. Thoâng thöôøng vaät lieäu caøng cöùng thì tính choáng maøi moøn caøng cao. Tuy nhieân ôû ñieàu kieän nhieät ñoä cao khi caét (700 – 8000C) thì hieän tuôïng maøi moøn cô hoïc khoâng coøn laø chuû yeáu nöõa, maø ôû ñaây söï maøi moøn chuû yeáu do hieän töôïng chaûy dính (baùm dính giöõa vaät lieäu gia coâng vaø vaät lieäu laøm duïng cuï caét) laø cô baûn. Ngoaøi ra do vieäc giaûm ñoä cöùng ôû phaàn caét do nhieät ñoä cao khieán cho luùc naøy hieän töôïng moøn xaûy ra caøng khoác lieät. Vì vaäy, vaät lieäu laøm phaàn caét duïng cuï phaûi coù tính chòu moøn cao. c.Tính coâng ngheä: Vaät lieäu laøm duïng cuï caét phaûi deå cheá taïo: deã reøn, caùn, deã taïo hình baèng caét goït, coù tính thaám toâi cao, deã nhieät luyeän… Ngoaøi caùc yeâu caàu chuû yeáu neâu treân, vaät lieäu laøm phaàn caét duïng cuï phaûi coù tính daãn nhieät toát, ñoä dai choáng va ñaäp cao vaø giaù thaønh reû. III.Caùc loaïi vaät lieäu laøm dao: Ñeå laøm phaàn caét duïng cuï, ngöôøi ta coù theå duøng caùc loaïi duïng cuï khaùc nhau tuyø thuoäc vaùo tính cô lyù cuûa vaät lieäu caàn gia coâng vaø dieàu kieän saûn xuaát cuï theå. Döôùi ñaây laàn löôït giôùi thieäu laøm phaàn caét duïng cuï theo söï phaùt trieån vaø söï hoaøn thieän veà khaû naêng laøm vieäc cuûa chuùng. Naêm Vaät lieäu duïng cuï Ve,m/ph 1894 Theùp Cacbon duïng cuï Theùp hôïp kim duïng cuï Theùp gioù Theùp caûi tieán Theùp gioù(taêng Co vaø WC) Hôïp kim cöùng Caùcbitvonfram Hôïp kim cöùngWC vaø TiC 5 1900 1900 1908 1913 1931 1934 8 Nhieät ñoä giôùi haïn ñaët tính caét 0C 200-300 Ñoä cöùng HRC 60 60 12 15-20 20-30 300-500 500-600 600-650 200 1000-1200 91 300 1000-1200 91-92 19 60-64 1955 1957 1965 1970 Kim cöông nhaân taïo Goám Nitrit Bo Hôïp kim cöùng phuû(TiC) 300-500 100-200 300 800 100.000HV 1500 1600 1000 92-94 8.000HV 18.000HV 1. Theùp Cacbon duïng cuï: Ñeå ñaït ñöôïc ñoä cöùng, tính chòu nhieät vaø chòu maøi moøn, löôïng C trong theùp Cacbon duïng cuï khoâng theå ñöôïc döôùi 0,7% (thöôøng töø 0,7- 1,3%)vaø löôïng P, S thaáp (P< 0,035%, S < 0,025%) Ñoä cöùng sau khi toâi vaø ram ñaït HRC = 60 - 62. -Sau khi uû ñoä cöùng ñaït ñöôïckhoaûng HB = 107-217 neân deã gia coâng caét vaø gia coâng baèng aùp löïc. -Ñoäthaám toâi neân thöôøng toâi trong nöôùc do ñoù deã gaây ra nöùt vôõ nhaát laø nhöõng duïng cuï coù kích thöôùc lôùn. -Tính chòu noùng keùm, ñoä cöùng giaûm nhanh khi nhieät ñoä ñaït ñeán 200o – 300oC öùng vôùi toác ñoä caét 4-5 m/ph. -Khoù maøi vaø deã bieán daïng khi nhieät luyeän do ñoù ít duøng ñeå cheá taïo nhöõng duïng cuï ñònh hình, caàn phaûi maøi theo proâphin khi cheá taïo. Döôùi ñaây laø baûn neâu thaønh phaàn hoùa hoïc, cô lyù tính vaø phaïm vi öùng duïng cuûa moät soá maùc theùp Caùcbon duïng cuï thöôøng gaëp. Giaû söû ta coù nhaõn hieäuY10A -Chöõ Y: kí hieäu cuûa Caùcbon. -Chöõ A:kí hieäu cuûa chaát löôïng toát(haøm löôïng P,S <0,03%) -Soá10: giaù trò trung bình cuûa caùcbon trong theùp(0,95- 1,09%) Ngoaøi ra coøn coù caùc nhaõn hieäu khaùc nhö Y7,Y8…Y10,Y12 nhöng chaát löôïng keùm hôn(khoâng coù chöõ A) neân hieän nay ít duøng 2.Theùp hôïp kim duïng cuï: Theùp hôïp kim duïng cuï laø loaïi theùp coù haøm löôïng Cacbon cao, ngoaøi ra coøn coù theâm moät soá nguyeân toá hôïp kim vôùi haøm löôïng nhaát ñònh ( 0.5 – 3%) Caùc nguyeân toá hôïp kim nhö: Cr, W, Co, V coù taùc duïng: - Laøm taêng tính thaám toâi cuûa theùp - Taêng tính chòu noùng ñeán 300oC, töông öùng vôùi toác ñoä caét cao hôn theùp cacbon duïng cuï khoaûng 20%. Thaønh phaàn hoaù hoïc cuûa moät soá nhaõn hieäu theùp hôïp kim duïng cuï % 20 Nhoùm I Nhaõn hieäu Kí hieäu Lieân xoâ cuõ C Mn Si Cr W V 12,5-1,1 0,2-0,4 <0,35 0,04-0,06 0,45-0,7 - - XB 0,8-,0,9 0,3-0,6 <0,35 - 0,15-0,3 - - 1,2-1,6 4,5-5,5 0,15-0,30 Theùp Cr05 85CrV II Cr 9CrSi X 9XC 0,95-1,1 0,85-0,95 <0,4 0,3-0,6 <0,35 1,2-1,6 III CrMn CrWMn CrW5 X XB XB5 1,3-1,5 0,9-1,0 1,25-,1,5 0,45-0,7 0,8-1,0 <0,3 <0,35 0,15-0,35 <0,3 IV 1,3-,1,6 0,95,1,25 1,3-1,6 0,9-1,2 0,4-0,7 Chuù thích: C – cacbon, Mn – mangan, Si – silic, Cr – croâm, W – vonram, V – vanadi. Kyù hieäu cuûa lieân xoâ cuõ: X – Croâm, T – mangan, B – voângam Theùp hôïp kim duïng cuï nhoùm I thöôøng duøng chuû yeáu ñeå cheá taïo caùc loaïi duïng cuï duøng ñeå gia coâng goã . Theùp hôïp kim duïng cuï nhoùm II do coù löôïng Croâm lôùn ( 1 – 1.5 %) neân coù tính thaám toâi vaø caét goït toát hôn. Loaïi naøy chòu nhieät khoaûng 220 – 300oC. Theùp hôïp kim duïng cuï nhoùm III coù ñoä thaùm toâi cao, iyùt thay ñoåi kích thöôùc khi nhieät luyeän, neân thöôøng cheá taïo caùc loaïi duïng cuï caét coù ñoä chính xaùc cao vaø hình daùng phöùc taïp: muõi doa, ta roâ, dao chuoát vaø caùc loaïi duïng cuï ño… Theùp hôïp kim duïng cuï nhoùm IV coù haøm löôïng Vonfram lôùn, haït mòn neânñoä cöùng cao, tuy nhieân ñoä ñoä thaâm toâi thaáp duøng ñeå cheá taïop6 caùc loaïi duïng cuï caét caàn coù löôõi caét saéc beùn. Tuoåi beàn cao vaø ñeå gia coâng caùc loaïi vaät lieäu cöùng. Nhìn chung, theùp hop75 kim duïng cuï chuû yeáu ñöôïc duøng duøng ñeå cheá taïo caùc laoïi duïng cuï caàm tay vaø gia coâng ôû toác ñoä thaáp. 3. Theùp gioù: (HSS – High Speed Steel – theùp cao toác). Theùp gioù coù tính caét cao hôn haún caùc loaïi theùp neân treân, do ñoù töø khi theùp gioù ra ñôøi, noù ñaõ taïo ra moät cuoäc caùch maïng veà caét goït vaø naêng suaát gia coâng, laøm xuaát hieän moät theá heä caùc maùy baùn töï ñoäng vaø töï ñoâng toác ñoä cao. Neàn cô baûn cuûa theùp gioù vaãn laø theùp cacbon, nhöng coù haøm löôïng Cacbon cao hôn, ñaëc bieät haøm löôïng caùc nguyeân toá hôïp kim Croâm, Voânfram, Coâban, Vana di taêng leân ñaùng keå nhaát laø wonfram. Nhöõng nguyeân toá hôïp kim naøy hôïp vôùi Caùcbon taïo thaønh caùc cacbít kim loaïi coù ñoä cöùng cao, chòu moøn toát, trong ñoù caùcbít wonfram (WC) ñoùng vai troø noøng coát. 21