Giáo trình công nghệ chế tạo máy (nghề cắt gọt kim loại trình độ cao đẳng)

Mô đun Công nghệ chế tạo máy là một mô đun rất quan trọng đảm bảođào tạo đầy đủ kiến thức và kỹ năng cần thiết để phân tích, lựa chọn các phương án giacông hợp lý; Thiết kế được các quy

ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH BÌNH ĐỊNH

TRƯỜNG CAO ĐẲNGKỸ THUẬT CÔNG NGHỆ QUY NHƠN

GIÁO TRÌNH

Mô đun 11: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

NGHỀ: CẮT GỌT KIM LOẠI TRÌNH ĐỘ CAO ĐẲNG

Bình Định

TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN

Tài liệu này là giáo trình nội bộ của trường nên các nguồn thông tin có thể đượcphép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo tạitrường Cao đẳng kỹ thuật công nghệ Quy Nhơn

Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếulành mạnh đều bị nghiêm cấm

LỜI GIỚI THIỆU

Nghề cắt gọt kim loại là một trong những nghề rất cần thiết trong sự phát triển nềncông nghiệp hiện nay, đặc biệt là công nghiệp nặng và công nghiệp chế tạo máy Với tầmquan trọng đó việc xây dựng chương trình và giáo trình đào tạo rất quan trọng và cấp thiếtđối với các cơ sở đào tạo hiện nay

Trong đó mỗi môn học/Mô đun được xây dựng một phần kiến thức, kỹ năng cầnthiết của nghề Mô đun Công nghệ chế tạo máy là một mô đun rất quan trọng đảm bảođào tạo đầy đủ kiến thức và kỹ năng cần thiết để phân tích, lựa chọn các phương án giacông hợp lý; Thiết kế được các quy trình gia công phù hợp với điều kiện sản xuất

Cấu trúc chương trình và giáo trình rất thuận lợi cho người học có thể xác địnhđược kiến thức, kỹ năng cần thiết của mô đun Người học có thể vận dụng được trong khihọc tập và thực tế làm việc thông qua giáo trình này với nội dung như: Lý thuyết cơ bản

để thực hiện các kỹ năng cần thiết; Quy trình thực hiện các kỹ năng để thực hiện sảnphẩm thực tế; Thực hành các kỹ năng cơ bản trên sản phẩm thực tế

Người học có thể tự nghiên cứu về lý thuyết hướng dẫn để thực hiện các kỹ năng,hướng dẫn về kiểm tra, hướng dẫn đánh giá, hướng dẫn quy trình thực hiện kỹ năng vàthực hành các sản phẩm tương tự thực tế có hướng dẫn hoặc độc lập thực hiện sản phẩm

có khả tự kiểm tra đánh giá sản phẩm thông qua giáo trình

Nội dung giáo trình có thể đáp ứng để đào tạo cho từng cấp trình độ và có tính liênthông cho 3 cấp đảm bảo kỹ năng thực hành với các mục tiêu sau:

- Tính quy trình trong công nghiệp

- Năng lực người học và tư duy về mô đun đào tạo ứng dụng trong thực tiễn

- Phẩm chất văn hóa nghề được đào tạo

Trong quá trình biên soạn giáo trình khoa đã tham khảo ý kiến từ doanh nghiệp, giáo trìnhcủa các trường Đại học, học viện, Nhóm biên soạn đã cố gắng để giáo trình đạt đượcchất lượng tốt nhất, nhưng không thể tránh khỏi thiếu sót, rất mong nhận được ý kiếnđóng góp từ các đồng nghiệp, các bạn đọc để được hoàn thiện hơn

Trân trọng cảm ơn!

Tham gia biên soạn

1- Chủ biên : Lê Cương Trực2- Hỗ trợ chuyên môn: Bộ môn CGKL

MỤC LỤC

1.2.2 Đặc điểm và áp dụng của các dạng sản xuất 10

2.1.1 Nguyên lý tạo hình bề mặt gia công 13

3.1.4 Nguyên tắc chọn chuẩn gia công 41 3.2 Thiết kế chế tạo đồ gá gia công cơ khí 44

5.1 Các loại phôi và phương pháp chế tạo phôi 69 5.1.1 Mục đích-yêu cầu và nguyên tắc chọn phôi 69

5.2.1 Phương pháp xác định lượng dư gia công 75 5.2.2 Tính toán xác định lượng dư gia công 81

6.1 Các thành phần của quy trình công nghệ 84

6.2.1 Ý nghĩa, các tài liệu cần thiết và các văn bản công nghệ của việc thiết kế quy

6.2.2 Trình tự thiết kế quy trình công nghệ 87

7.2 Lập quy trình công nghệ gia công chi tiết điển hình 130

CHƯƠNG TRÌNH MÔ ĐUN Tên môđun: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

II Mục tiêu môđun:

- Kiến thức:

+ Khái quát được những vấn đề cơ bản về gia công cơ khí;

+ Trình bày được cấu tạo của dụng cụ cắt và các hiện tượng vật lý xảy ra trong quátrình cắt gọt kim loại;

+ Trình bày được nguyên tắc định vị và kẹp chặt; nguyên tắc chọn chuẩn;

+ Trình bày được các nguyên nhân gây ra sai số gia công

- Kỹ năng:

+ Chọn được dụng cụ cắt và đồ gá phù hợp với yêu cầu công nghệ;

+ Thiết kế tiến trình hoặc qui trình công nghệ gia công cơ

III Nội dung môn học:

Số

TT Tên các bài trong mô đun

Thời gian (giờ)

1 Bài 1: Những định nghĩa và khái niệm cơ bản

1.1 Quá trình sản xuất và quá trình công nghệ

TT Tên các bài trong mô đun

Thời gian (giờ)

1.2 Các dạng sản xuất

2 Bài 2: Nguyên lý cắt gọt kim loại

2.1 Quá trình cắt gọt kim loại

2.2 Tính toán, chọn chế độ cắt khi gia công cắt

gọt kim loại

3 Bài 3: Gá đặt chi tiết gia công

3.1 Gá đặt chi tiết khi gia công

3.2 Thiết kế chế tạo đồ gá gia công cơ khí

5 Bài 5: Phôi và lượng dư gia công

5.1 Các loại phôi và phương pháp chế tạo phôi

5.2 Lượng dư gia công

6 Bài 6: Nguyên tắc thiết kế quy trình công nghệ

6.1 Các thành phần của quy trình công nghệ

6.2 Thiết kế quy trình công nghệ

7 Bài 7: Các phương pháp gia công cơ bản

7.1 Các phương pháp gia công cơ bản

7.2 Lập quy trình công nghệ gia công chi tiết điển

hình

Bài 1: NHỮNG ĐỊNH NGHĨA VÀ KHÁI NIỆN CƠ BẢN

Mã bài: MĐ 11-01

Thời gian: 3 giờ (LT: 1, TH:, tự học: 2; KT 0)

Giới thiệu:

Môn học Công nghệ Chế tạo máy nhằm cung cấp cho người học những kiến thức

về các phương phương pháp gia công các chi tiết có hình dáng, kích thước, độ chính xác,vật liệu khác nhau và cách lắp ráp chúng lại thành sản phẩm Mặt khác nó còn giúp chongười học biết so sánh, lựa chọn phương pháp tối ưu trong một điều kiện sản xuất, vậndụng được kỹ thuật mới đến mức tối đa theo khả năng có thể và có những biện pháp tổchức sản xuất hợp lý nhất nhằm đạt được chất lượng sản phẩm theo yêu cầu, năng suất giacông cao và có hiệu quả kinh tế cao Sau đây là những khái niệm và định nghĩa cơ bản

Theo nghĩa hẹp, ví dụ trong một nhà máy cơ khí thì quá trình sản xuất là quá trìnhtổng hợp các hoạt động có ích của con người để biến nguyên liệu và bán thành phẩmthành sản phẩm của nhà máy Quá trình tổng hợp đó bao gồm: chế tạo phôi, gia công cắtgọt, gia công nhiệt, hoá, kiểm tra, lắp ráp và hàng loạt các quá trình phụ khác như chế tạodụng cụ, chế tạo đồ gá, vận chuyển, sửa chữa máy, chạy thử, điều chỉnh, sơn lót, bao bì,đóng gói, bảo quản trong kho, v.v

1.1.2 Quá trình công nghệ.

Quá trình công nghệ là một phần của quá trình sản xuất trực tiếp làm thay đổi trạngthái và tính chất của đối tượng sản xuất Thay đổi trạng thái và tính chất bao hàm; thayđổi hình dạng, thay đổi kích thước, thay đổi tính chất cơ lý hoá của vật liệu và thay đổi vịtrí tương quan giữa các bộ phận của chi tiết

Quá trình công nghệ gia công cơ là quá trình cắt gọt phôi để làm thay đổi kíchthước và hình dáng của nó

Quá trình công nghệ nhiệt luyện là quá trình làm thay đổi tính chất vật lý và hoáhọccủa vật liệu chi tiết.

Quá trình công nghệ lắp ráp là quá trình tạo thành những quan hệ tương quan giữacác chi tiết thông qua các loại liên kết mối lắp ghép

Ngoài ra còn có các quá trình công nghệ chế tạo phôi như quá trình đúc (công nghệđúc), quá trình gia công áp lực, v.v

Xác định quá trình công nghệ hợp lý rồi ghi thành văn kiện công nghệ thì các vănkiện công nghệ đó được gọi là quy trình công nghệ

Quá trình công nghệ hợp lý là quá trình công nghệ thoả mãn được các yêu cầu củachi tiết như độ chính xác gia công, độ nhám bề mặt, vị trí tương quan giữa các bề mặt, độchính xác hình dáng học, v.v

Quá trình công nghệ được thực hiện tại các chỗ làm việc

Chỗ làm việc là một phần của xưởng sản xuất được dùng để thực hiện công việc

bằng một hoặc một nhóm công nhân Tại đây được bố trí các loại dụng cụ, đồ gá, máy cắtgọt, thiết bị nâng hạ, giá đỡ phôi, chi tiết hoặc đơn vị lắp ráp

1.2 Các dạng sản xuất.

1.2.1 Sản lượng và sản lượng hàng năm

Sản lượng là số lượng máy, chi tiết hoặc phôi được chế tạo ra trong một đơn vị thờigian (năm, quý, tháng)

Sản lượng hàng năm của chi tiết được xác định theo công thức:

N = N1.m (1 +

β

100 ) (1.1)

Ở đây: N - số chi tiết được sản xuất trong một năm;

Ni - số sản phẩm (số máy) được sản xuất trong một năm;

m - số chi tiết trong một sản phẩm (một máy);

 - số chi tiết được chế tạo thêm để dự phòng ( = 5 7%)

Nếu tính đến số % chi tiết phế phẩm (chủ yếu trong các phân xưởng đúc và rèn)thì ta có công thức xác định N như sau:

N = N1.m (1 +

α +β

100 ) (1.2)

Trong đó:  = 3  6%.

Số lượng máy, chi tiết hoặc phôi được chế tạo theo một bản vẽ nhất định được gọi

là xeri (loạt) Mỗi một loại máy mới ra đời đều được đánh số xeri (số loạt)

1.2.2 Đặc điểm và áp dụng của các dạng sản xuất.

1.2.2.1 Sản xuất đơn chiếc.

Sản xuất đơn chiếc là sản xuất có số lượng sản phẩm hàng năm rất ít (thường từmột đến vài chục chiếc), sản phẩm không ổn định do chủng loại nhiều, chu kỳ chế tạo lạikhông được xác định

San xuất đơn chiếc có những đặc điểm sau:

- Tại mỗi chỗ làm việc được gia công nhiều loại chỉ tiết khác nhay (tuy nhiên cácchi tiết này có hình dáng hình học và đặc lính công nghệ tương tự)

- Gia công chi tiết và lắp ráp sản phẩm được thực hiện theo tiến trình công nghê(qui trình công nghệ sơ lược)

- Sử dụng các thiết bị và dụng cụ vạn năng Thiết bị (máy) được bố trí theo từngloại và theo từng bô phận sản xuất khác nhau

- Sử dụng các đồ gá vạn năng Đồ gá chuyên dùng chỉ được sử dụng để gia côngnhững chi tiết thường xuyên được lặp lại

- Không thực hiện được việc lắp lẫn hoàn toàn, có nghĩa là phần lớn công việc lắpráp đều được thực hiện bằng phương pháp cạo sửa Ở đây việc lắp lẫn hoàn toàn chỉ đượcđảm bảo đối với một số mối ghép như ren, mối ghép then hoa, các bộ phận truyền bánhrăng và các bộ phận truyền xích

- Công nhân phải có trình độ tay nghề cao

- Năng suất lao động thấp, giá thành sản phẩm cao Ví dụ, dạng sản xuất đơn chiếc

là chế tạo các máy hạng nặng hoặc các sản phẩm chế thử, các sản phẩm được chế tạo theođơn đặt hàng

Sản xuất hàng loạt có nhĩmg đặc điểm sau đây:

- Tại các chỗ làm việc được thực hiện một số nguyên công có chu kỳ lặp lại ổnđịnh

- Gia công cơ và lắp ráp được thực hiện theo qui trình công nghệ (qui trình côngnghệ được chia ra các nguyên công khác nhau)

- Sử dụng các máy vạn năng và chuyên dùng

- Các máy được bố trí theo qui trình công nghệ

- Sử dụng nhiều dụng cụ và đồ gá chuyên dùng

- Đám bảo nguyên tắc lắp lẫn hoàn toàn

- Công nhân có trình độ tay nghề trung bình.

Tuỳ theo sản lượng và mức độ ổn định của sản phẩm mà người ta chia ra sản xuấthàng loạt nhỏ, sản xuất hàng loạt vừa và sản xuất hàng loạt lớn

Sản xuất hàng loạt nhỏ rất gần với sản xuất đơn chiếc, còn sản xuất hàng loạt lớnrất gần với sản xuất hàng khối

Ví dụ dạng sản xuất hàng loạt có thể là chế tạo máy công cụ, chế tạo máy nông nghiệp, v.v

Trong dạng sản xuất hàng loạt vừa có thể tổ chức các dây chuyền sản xuất linhhoạt (dây chuyền sản xuất thay đổi) Điều này có nghĩa là sau một khoảng thời gian nhấtđịnh (2-3 ngày) có thể tiến hành gia công loạt chi tiết khác có kết cấu và quy trình côngnghệ tương tự

1.2.2.3 Sản xuất hàng khối.

Sản xuất hàng khối là dạng sản xuất có sản lượng rất lớn, sản phẩm ổn định trongthời gian dài (có thể từ 1 đến 5 năm)

Sản xuất hàng khối có những đặc điểm sau đây:

- Tại mỗi vị trí làm việc (chỗ làm việc) được thực hiện cố định một nguyên côngnào đó

- Các máy được bố trí theo quy trình công nghệ rất chặt chẽ

- Sử dụng nhiều máy tổ hợp, máy tự động, máy chuyên dùng và đường dây tựđộng

- Gia công chi tiết và lắp ráp sản phẩm được thực hiện theo phương pháp dâychuyền liên tục

- Sử dụng đồ gá chuyên dùng, dụng cụ chuyên dùng và các thiết bị đo tự động hóa

- Đảm bảo nguyên tắc lắp lẫn hoàn toàn

- Năng suất lao động cao, giá thành sản phẩm hạ

- Công nhân đứng máy có trình độ tay nghề không cao nhưng thợ điều chỉnh máylại có trình độ tay nghề cao

Ví dụ, dạng sản xuất hàng khối có thể là chế tạo ôtô, chế tạo máy kéo chế tạo vòng

bi, chế tạo các thiết bị đo lường, v.v Sản xuất hàng khối chỉ có thể mang lại hiệu quả

kinh tế đối với sản lượng của chi tiết (hoặc của sản phẩm) đủ lớn, khi mà tất cả mọi chiphí cho việc tổ chức sản xuất hàng khối được hoàn lại và giá thành một đơn vị sản phẩmnhỏ hơn so với sản xuất hàng loạt

Hiệu quả kinh tế khi chế tạo số lượng lớn sản phẩm được tính theo công thức:

n 

c

SL−SK (1.3)

Ở đây: n - số đơn vị sản phẩm;

c- chi phí cho việc thay đổi từ dạng sản xuất hàng loạt sang dạng sản xuất hàngkhối;

SL - giá thành của một đơn vị sản phẩm trong sản xuất hàng loạt;

Sk - giá thành của một lơn vị sản phẩm trong sản xuất hàng khối

Điều kiện xác định hiệu qua của sản xuất hàng khối trước hết là sản lượng và mức

độ chuyên môn hóa của nhà máy đối với từng loại sản phẩm cụ thể Nhưng điều kiệnthích hợp nhất của sản xuất hàng khối là chỉ chế tạo một loại sản phẩm với một kết cấuduy nhất

Tuy nhiên với sự phút triến của khoa bọc và kỹ thuật thì kết cấu của sản phẩmcũng cần được thay đổi để có chất lượng hoàn thiện hơn Trong những trường hợp nhưvậy quy trình công nghệ cũng cần được hiệu chỉnh lại

CÂU HỎI ÔN TẬP

Câu 01: Phân biệt giữa quá trình công nghệ và quy trình công nghệ?

Câu 02: Vì sao khi thiết kế QTCN gia công cơ, người ta phải xác định dạng sảnxuất?

Bài 2: NGUYÊN LÝ CẮT GỌT KIM LOẠI

sẽ tăng chất lượng bề mặt gia công đảm bảo độ cứng vững của hệ thống công nghệ,nâng cao chế độ cắt và giảm được thời gian gia công cơ bản Để thực hiện được việcnày người thợ phải nắm được kiến thức về cấu tạo, công dụng của dao cắt và sự ảnhhương của quá trình gia công đến tuổi thọ của nó, từ đó đưa ra lựa chọn hoặc phươngpháp chết tạo dụng cụ cắt thích hợp

- Trình bày được các yếu tố ảnh hưởng đến các hiện tượng vật lý xảy ra;

- Trình bày được các phương pháp gia công khác nhau;

- Chọn được thông số cắt bằng cả hai phương pháp tính toán và tra bảng;

- Chọn được vật liệu làm dao, chọn được góc độ dao, mài dao đúng phương pháp

và an toàn;

- Chọn được thông số hình học dao phù hợp trong từng nguyên công cụ thể;

- Rèn luyện tính kỷ luật, kiên trì, cẩn thận, nghiêm túc, chủ động và tích cực sángtạo trong học tập

Nội dung

2.1 Quá trình cắt gọt kim loại

2.1.1 Nguyên lý tạo hình bề mặt gia công

2.1.1.1 Các dạng bề mặt gia công trên máy công cụ

- Gia công kim loại bằng cắt gọt (còn gọi gia công cơ có phoi) tức là bóc đi lớp

“kim loại thừa” để tạo nên hình dáng chi tiết phù hợp với yêu cầu kỹ thuật của chi tiết

- Hiện nay tuy đã xuất hiện nhiều phương pháp gia công mới nhưng các phươngpháp: tiện, phay, bào, khoan, khoét, doa, chuốt, mài vẫn là các phương pháp cơ bản đểcắt gọt kim loại

- Hệ thống thiết bị dùng để hoàn thành nhiệm vụ cắt gọt được gọi là hệ thống công

nghệ, bao gồm: Máy –Đồ gá – Dao – Chi tiết Ví dụ trong hình 2.1:

- Máy có nhiệm vụ cung cấp năng lượng cần thiết cho quá trình cắt gọt

- Đồ gá có nhiệm vụ xác định và giữ vị trí tương quan chính xác giữa dao, máy vàchi tiết gia công trong suốt quá trình gia công

- Dao có nhiệm vụ trực tiếp cắt bỏ lớp “kim loại thừa” ra khỏi chi tiết

Hình 2 1 Hệ thống M-G-D-P

Các bề mặt thường gặp trong chi tiết máy

Dạng bề mặt tròn xoay ( ngoài, trong, hoặc phối hợp ) : Có đường C là tròn , có

trục chuẩn đối xứng hoặc tâm đối xứng ; Còn đường S là đường thẳng ; đường cong; nửavòng tròn bán kính r hoặc đường bất kỳ (kết hợp các đường trên)

Dạng mặt phẳng: Đường C là đường thẳng Đường S có thể là bất kỳ: Đường S

thẳng tạo mặt phẳng phẳng, đường S gãy khúc tạo mặt phẳng gãy khúc; Đường S congbất kỳ tạo mặt định hình phẳng

Dạng bề mặt khác: Có đường S và đường S thay đổi theo một qui luật đã được

tính toán trước để tạo ra các bề mặt không gian phức tạp: Mặt cam , mặt cánh quạt, xoắnvít, bánh răng

Các dạng bề mặt của chi tiết được thể hiện ở các hình vẽ sau :

Hình 2 2

2.1.1.2 Chuyển động tạo hình trên máy công cụ

Chuyển động chính : (chuyển động cắt chính) là chuyển động cơ bản của máy cắt

được thực hiên qua dụng cụ cắt hay chi tiết gia công Nó có thể là chuyển động quay, tịnhtiến khứ hồi hoặc ở dạng kết hợp …

Ví dụ : Khi tiện chuyển động chính là chuyển động quay tròn của phôi gá trên mâm

cặp; khi phay, khoan, mài chuyển động chính là chuyển động quay tròn của dao phay,khoan và đá mài; còn khi bào và xọc là chuyển động tịnh tiến khứ hồi qua lại và lênxuống của dao…

Chuyển động chạy dao: là chuyển động của dao hay chi tiết gia công nó kết hợp với

chuyển động chính tạo nên quá trình cắt gọt

Chuyển động chạy dao có thể liên tục hay gián đoạn Chuyển động này thườngđược thực hiện trong xu hướng vuông góc với chuyển động chính, cụ thể :

- Khi tiện, chuyển động chạy dao kà chuyển động ngang – dọc của bàn dao khi cắt:

- Khi phay là chuyển động ngang- dọc- đứng của bàn máy mang phôi;

- Khi bào là chuyển động ngang (đứng) của bàn máy và chuyển động lên xuốngcủa đầu dao;

- Khi mài là chuyển đông tịnh tiến ngang (dọc) của bàn máy mang phôi hay trụccủa đá mài

- Khi khoan là chuyển động ăn xuống của mũi khoan

Chuyển động phụ: là chuyển động không trực tiếp tạo ra phoi như chuyển động tịnh

tiến, lùi dao ( không cắt vào phôi)

Chuyển động điều khiển: Là các chuyển động hiệu chỉnh các chuyển động trên theo

cách gì, toạ độ nào Chuyển động này chỉ có trên máy kỷ thuật số

Chuyển động phân độ: Là chuyển động nối tiếp các chuyển động tạo hình để gia

công các bề mặt mới giống hệt bề mặt cũ Chuyển động phân độ cũng được định lượngchính xác

Hình 2 3

2.1.1.3 Các phương pháp tạo hình bề mặt gia công

Gia công bằng phương pháp chép hình: Lưỡi cắt còn gọi là đường cắt có biên

dạng trùng với đường sinh của bề mặt chi tiết Phương pháp này có nhược điểm là hạnchế bỡi chiều dài đường sinh do lực cắt và công xuất máy sẽ lớn nếu đường sinh dài

Gia công theo vết ( phương pháp quĩ tích ): Bề mặt tạo hình là vết chuyển động

của dao cắt, tiếp xúc giữa dao và phôi khi cắt có thể là điểm hoặc đường tuỳ theo phươngpháp gia công Đây là phương pháp gia công phổ biến nhất Đường sinh là vết chuyểnđộng của dụng cụ cắt, đường chuẩn do phôi hay dụng cụ quay tạo ra

Gia công bao hình: Lưỡi cắt chuyển động tạo ra nhiều bề mặt, đường, điểm hình

học luôn tiếp xúc với bề mặt gia công Quĩ tích của những điểm này chính là đường sinhcủa bề mặt tạo hình hay nói cách khác là bề mặt tạo hình là hình bao chuyển động củalưỡi cắt

Gia công tiếp xúc: Đường sinh là đường tiếp xúc với hàng chuỗi các đường hình

học do các điểm cắt của lưỡi cắt chuyển động tạo ra

Ngoài các phương pháp cơ bản trên còn có rất nhiều phương pháp cơ bản khácbằng cách kết hợp các phương pháp trên lại với nhau

2.1.2 Dụng cụ cắt gọt kim loại

2.1.2.1 Khái niệm về dụng cụ cắt gọt kim loại

Muốn hớt đi một lớp kim loại dư thừa ra khỏi bề mặt cần gia công để đạt đượchình dáng, kích thước và các yêu cầu kỹ thuật của chi tiết, trên các máy gia công kim loạibằng phương pháp cắt gọt phải dùng các dụng cụ thường gọi là dụng cụ cắt

Đặc điểm làm việc của dụng cụ cắt:

- Khi cắt dao làm việc trong điều kiện nhiệt độ cao (800 – 1000oC) có ảnh hưởngxấu đến cơ lý tính của vật liệu

- Trong qúa trình cắt mỗi đơn vị diện tích trên bề mặt làm việc của dao phải chịulực rất lớn điều đó chỉ gây nên hiện tượng rạng nứt và gãy vở dao khi cắt.

- Khi cắt giữa bề mặt tiếp xúc của dao và phoi với chi tiết gia công xảy ra qúa trình

ma sát rất lớn Hệ số ma sát lên đến (0,4 – 1)

- Nhiều trường hợp khi cắt dao phải làm việc trong điều kiện bị va đập (nhưphay,bào, xọc… ) và sự dao động đột ngột về nhiệt độ có ảnh hưởng rất xấu đến khả nănglàm việc của dao

- Ở một số phương pháp gia công (chuốt,khoan) thì điều kiện thoát phoi, thoátnhiệt khó khăn làm tăng nhiệt đo,ä dễ gây ra hiện tượng kẹt dao

2.1.2.2 Vật liệu làm dao

a Các yêu cầu của vật liệu làm dụng cụ cắt

Độ cứng của lưỡi cắt phải cao hơn độ cứng của vật liệu gia công Thông thường

kim loại gia công có độ cứng vào khoảng 200-240 HB Do đó dụng cụ cắt phải có độcứng cao hơn 60 – 65 HRC

Độ bền cơ học: phải có độ bền bảo đảm và độ dẻo cần thiết chống lại lực qua đập ,

lực uốn… sinh ra trong điều kiện cắt gọt

Tính chịu nhiệt cao và dẫn nhiệt tốt: Do nhiệt sinh ra ở vùng cắt rất cao 700- 1000

oC nên ảnh hưởng đến cấu trúc vật liệu làm cho các tính năng kim loại giảm Vì vậy vậtliệu phần cắt phải có tính chịu nhiệt và dẫn nhiệt tốt để bảo đảm tính cắt, tuổi thọ củadao

Tính chịu mài mòn: Do ma sát lớn, nhiệt độ cao nên sự mòn dao thường xảy ra Do

đó vật liệu làm phần cắt của dao phải có tính chị mài mòn cao để tăng tuổi thọ của dao

Tính công nghệ: Vật liệu cắt phải dễ chế tạo, dễ tôi cứng và có khả năng gia công ở

trạng thái nguội và trạng thái nóng

Ngoài các yêu cầu trên vật liệu làm dụng cụ cắt còn phải có giá thành rẻ để đảmbảo tính kinh tế trong gia công

b Các loại vật liệu chế tạo dụng cụ cắt

Để làm phần cắt của dụng cụ người ta có thể dùng các loại vật liệu khác nhau tùythuộc vào tính chất cơ lý của vật liệu cần gia công và điều kiện sản xuất cụ thể

Sự ra đời phát triển và sự hoàn thiện về khả năng làm việc trong công nghệ chế tạomáy được khái quát ở bảng thông số kỹ thuật

Năm Vật liệu – dụng cụ Vc , (m/ph) Nhiệt độ giới hạn,

đặt tính cắt (o C)

Độ cứngHRC

1900-1913 Thép gió (cải tiến tăng Co 12-30 500-650 60-65

và wc)1931-1934 Hợp kim cứng( wc và TiC) 100-300 1000-1200 86-92

1970 Hợp kim cứng phủ một

lớpTiC , TiC/ TiN >300 >1000 (>91HRA)18000HV

-1 Các loại vật liệu thông dụng:

- Thép các bon dụng cụ Y7A, Y8A… hoặc CD80, CD80A, CD100… với độ cứng

là 62-63HRC thường dùng làm các dụng cụ: mũi khoan, dũa, mũi đục, bàn ren, ta rô

- Thép hợp kim dụng cụ: Được sử dụng làm mũi doa, dao chuốt và các loại dụng cụ

đo Ngoài ra hạn hữu vẫn còn được sử dụng để chế tạo dao tiện.Thép Cr05, thép 9CrSi,thép Cr M Mn, … hoặc XB, 9XC, XB Γ …

-Thép gió(HSS- High Speed steel - thép cao tốc): được dùng làm dao tiện, dao định

hình mũi, khoan, lưỡi cắt dao phay, khuôn đột đập… Nga P9 và P18 , Mỹ T1, T7

- Hợp kim cứng (HKC) Thường dùng là BK8, BK20, …(K30, K40) với  Co là

8, 20… dùng để gia công các loại vật liệu giòn như gang, hợp kim màu, thép cứng,thép không sỉ, đá, thủy tinh ; T15K6 (P10) với 15 TiC, 6 Co thường dùng để gia côngtinh, gia công các loại vật liệu dẻo; M40, hoặc TT7K12 gồm 4TiC, 3 TaC, 12 Co

- Vật liệu gốm (sứ) dùng để gia công các loại thép có sức bền cao, các loại hợp kim

khó gia công …có độ cứng cao, nhiệt độ >12000C

-Vật liệu tổng hợp (nhân tạo) siêu cứng:Kim cương nhân tạo;Nitrit Bo l

-2 Các điều kiện cần khi chọn vật liệu cắt

Chế độ gia công: Dựa vào vật liệu gia công, yêu cầu gia công, xác định chế độ cắt,

chọn phương pháp bôi trơn

Đối với dụng cụ: Xác định đúng thông số hình học theo điều kiện gia công; kích

thước của thân dụng cụ cắt ; chọn phương pháp công nghệ mài dao hợp lý

Đối với máy công cụ: tùy thuộc vào khả năng công nghệ của máy Độ cứng vững

của hệ thống công nghệ…

2.1.2.3 Hình dáng và kết cấu của dụng cụ cắt.

a Cấu tạo cơ bản của dụng cụ cắt

Trên các máy gia công kim loại bằng cắt gọt, có rất nhiều loại dụng cụ, có kíchthước và hình dáng khác nhau

Tuy nhiên, về mặt kết cấu, bất kỳ một loại dụng cụ cắt nào cũng bao gồm hai phầnchính : Phần làm việc và phần thân dao.

Hình 2 4

-1 Phần làm việc của dao

Là phần trực tiếp tham gia cắt gọt, nó do các bề mặt sau đây tạo nên :

- Mặt trước (1): bề mặt dụng cụ theo đó phoi thoát ra ngoài khi cắt nên còn gọi là

mặt thoát

- Mặt sau chính (2): bề mặt dụng cụ đối diện với bề mặt đang gia công của chi tiết.

- Mặt sau phụ (3): bề mặt dụng cụ đối diện với bề mặt đã gia công của chi tiết

Giao tuyến của các bề mặt trên hình thành lưỡi cắt của dụng cụ cắt:

- Lưỡi cắt chính (4): là giao tuyến của mặt trước và mặt sau chính Lưỡi cắt chính

giữ nhiệm vụ chủ yếu trong quá trình gia công

- Lưỡi cắt phụ (5): giao tuyến giữa mặt trước và mặt sau phụ Trong quá trình cắt

một phần của lưỡi cắt phụ tham gia quá trình hình thành bề mặt gia công

Dụng cụ cắt có thể có một hoặc nhiều mặt sau phụ, do đó tương ứng với mỗi loạidụng cụ cắt có thể có một hoặc nhiều lưỡi cắt phụï

- Mũi dao (6): là phần nối tiếp giữa lưỡi cắt chính và lưỡi cắt phụ Nó có thể nhọn

(r = 0) hoặc có bán kính r ( r = 0,1 – 2,0 mm) hoặc có cạnh vát

Hình 2 5

Trên thực tế dù mài sắt và mài bóng hết sức cẩn thận, lưỡi cắt cũng không bao giờđạt được độ sắc lý tưởng, mà nó có dang trụ tròn bán kính (),  : có trị số phụ thuộc vàovật liệu làm dao và công nghệ chế tạo dụng cụ cắt

-2 Phần thân dao

Phần này được dùng để nối liền dao với máy và nhận chuyển động truyền từ máyđến phần làm việc của dao, thông qua việc gá dao vào bàn dao hoặc trục gá Nó cũng làphần dự trữ để mài dao khi dao bị mòn (nếu là dao nguyên khối)

Tùy theo kết cấu của bộ phận gá dao mà kết cấu thân dao có dạng lăng trụ, tròn ,vuông

b Các mặt phẳng để nghiên cứu yếu tố hình học phần làm việc của dao:

-1 Các mặt trên vật gia công

- Mặt phẳng cơ sở ( mặt đáy): là mặt phẳng song song với hướng chạy dao dọc và

hướng chạy dao ngang Mặt phẳng cơ sở luôn luôn vuông góc với mặt phẳng cắt

- Mặt cắt chính : là mặt phẳng vuông góc với hình chiếu của lưỡi cắt chính trên

mặt phẳng đáy, tại một điểm đang xét trên lưỡi cắt chính

Hình 2 7

- Mặt cắt phụ : Là mặt phẳng vuông góc với hình chiếu của lưỡi cắt phụ trên mặt

phẳng đáy, tại một điểm đang xét trên lưỡi cắt phụ

c Các thông số hình học phần làm việc của dao và ảnh hưởng của chúng

Từ các định nghĩa về các mặt toạ độ và mặt phẳng như trên ta có các định nghĩa vềcác góc tại một điểm trên lưỡi cắt của dụng cụ cắt ở trạng thái tĩnh bao gồm :

Hình 2 8 Các thông số hình học tại một điểm trên lưỡi cắt ở trạng thái tỉnh

-1 Các góc trên mặt phẳng cơ sở mặt phẳng đáy

- Góc nghiêng chính ϕ (góc lệch): Là góc hợp bỡi hình chiếu của lưỡi cắt chính

và phương chạy dao

Nếu ϕ nhỏ chiều dài lưỡi cắt tham gia cắt gọt lớn , dao thoát nhiệt tốt  tăng

tuổi thọ, nhưng lực cắt lớn ảnh hưởng đến độ cứng vững của phôi Do đó ta thường chọn

+ Trục cứng vững : ϕ = 30 – 450

+ Trục mỏng kém cứng vững, dài ϕ =60−90°

+ ϕ phôi cắt ra mỏng và dễ bị cuộn lại

- Góc nghiêng (lệch) phụ ϕ 1: là góc hợp bỡi hình chiếu của lưỡi cắt phụ với

phương chạy dao

Nếu ϕ 1 nhỏ, lưỡi cắt phụ tham gia cắt gọt, dễ làm hỏng lưỡi cắt và ảnh hưởng

đến chất lượng bề mặt gia công, nhưng nó làm góc mũi dao lớn tăng độ cứng vững củamũi dao

Thường chọn ϕ 1 = 10 -300

Góc mũi dao ε : Là góc hợp bỡi hình chiếu của lưỡi cắt chính và hình chiếu củalưỡi cắt phụ

Ta có : ϕ +ε+ϕ1 = 1800

Chú ý: ϕ

, ϕ 1 : phụ thuộc vào cách gá dao

ɛ : phụ thuộc vào cách mài dao

Mũi dao được mài với với bán kính r để không bị mẻ và tăng độ trơn láng bề mặtgia công, r phụ thuộc vào kích thước và công dụng của dao

-2 Các góc trên mặt cắt chính

- Góc trước ( thoát ) γ : là góc giữa mặt thoát của dao với mặt phẳng vuông góc

với mặt phẳng cắt gọt

Góc trước ảnh hưởng đến quá trình thoát và biến dạng của phoi khi cắt γ càng

lớn lực cắt càng giảm nên chất lượng bề mặt tăng, nhưng lưỡi cắt yếu

Thông thường cho γ = 0 - 300

Trong trường hợp gia công thô, lượng dư không đều, công suất lớn và trên máy

tiện tiện đứng; Ta dùng góc thoát γ < 0 để bảo vệ lưỡi cắt không bị hỏng.

Bảng chọn giá trị γ tùy theo từng trường hợp gia công

- Góc sau (sát) chính α : Là góc tạo bỡi mặt sau (sát ) chính của dao với mặtphẳng cắt gọt

Góc sau α ảnh hưởng đến ma sát giữa mặt sau của dao và bề mặt đang gia côngcủa chi tiết, α ¿ 0 α càng lớn độ ma sát càng giảm nhưng lưỡi cắt yếu

thoát phoi, do đó chỉ dùng trong gia công kim loại cứng

Xét trong trường hợp giả sử mặt đáy đi qua mũi dao thì:

- Nếu toàn bộ lưỡi cắt ở phía trên mặt đáy thì λ > 0

- Nếu toàn bộ lưỡi cắt ở phía dưới mặt đáy thì λ < 0.

- Nếu toàn bộ lưỡi cắt trùng với mặt phẳng đáy thì λ = 0.

Góc λ định hướng cho phoi thoát ra trong quá trình gia công và tăng sức bền

cho lưỡi cắt nên nó có ý nghĩa lớn trong việc gia công thô hoặc tinh

- Khi gia công tinh chọn λ < 0 phoi thoát về phía bề mặt chưa gia công (đổ ra

ngoài) không ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt

- Khi gia công thô chọn λ > 0 : Tăng sức bền của dao nhưng phoi thoát về phía

bề mặt đã gia công ( đổ vô trong ) làm giảm độ bóng bề mặt

- Khi gia công trơn láng chọn λ = 0

Thông thường chọn λ =  40

λ > 0 λ = 0 λ < 0

Hình 2 9

2.1.2.4 Sụ thay đổi góc độ của dụng cụ cắt trong quá trình làm việc

Trong quá trình cắt, dụng cụ cắt ở trạng thái động nên các thông số hình học của nócũng thay đổi tùy theo các nguyên nhân sau:

a Ảnh hưởng của chuyển động chạy dao

Vì đường chuyển động của mũi dao là đường xoắn ốc (dọc) hoặc xoắn acsimet,

nên các mặt tọa độ bị lệch đi một góc là μ so với trạng thái tĩnh.

b Ảnh hưởng đến việc gá trục gá dao không vuông góc với đường tâm máy

Khi đó hai góc ϕ và ϕ 1 sẽ thay đổi một lượng là  (900 - τ) với τ là góc lệchcủa dao so với đường vuông góc với đường tâm

c Ảnh hưởng của mũi dao gá không đúng tâm khi gia công tiện

- Khi tiện ngoài nếu mũi dao cao hơn tâm thì α ↓ và γ ↑ , nếu cao quá dẫn đến

α <0 không gia công được Nếu dao gá thấp hơn tâm thì α ↑ và γ ↓ ; nếu thấp quá thì

γ <0 phoi khó thoát lực cắt lúc này lớn gây rung động.

R bán kính bề mặt gia công.

H Độ cao thấp của mũi dao đối với tâm chi tiết

2.1.3 Các hiện tượng vật lý xãy ra trong quá trình cắt gọt và ảnh hưởng của chúng 2.1.3.1 Quá trình cắt gọt.

a Quá trình hình thành phoi

Cắt kim loại là một quá trình phức tạp gồm: Biến dạng đàn hồi , biến dạng dẻo, masát , nhiệt cắt, mòn dụng cụ, biến cứng … dưới một áp lực và nhiệt độ cao; áp lực củaphoi lên mặt trước của dao đạt tới 12KN/mm2, nhiệt độ lên tới 10000 C

Ta có sơ đồ tạo thành phoi trong quá trình cắt thể hiện ở hình bên.

- Biến dạng dẻo nhanh chóng phát triển tới giai đoạn phá hủy lớp phoi hình thànhtrượt trên mặt trước của dao : mặt OE

- Ta có OABCDE là khu vực biến dạng trong xảy ra quá trình biến dạng khi phoiđược hình thành, do phải chịu ma sát giữa phoi với mặt trước nên bị biến dạng và xảy rahiện tượng co phoi, lúc này bề dày a1 của phoi lớn hơn bề dày lớp kim loại gia công a,đồng thời chiều dài của phoi nhỏ hơn chiều dài gia công

- Hiện tượng co phoi biểu thị bằng hệ số co phoi k =

L0

L (2.5)

L chiều dài phoi ; L0 chiều dài gia công

b Các dạng phoi

- Phoi xếp: Thu được khi gia công vật liệu dẻo (thép, đồng thau…) ở tốc độ cắt

thấp, chiều dày cắt lớn và góc cắt của dao lớn.(hình 2.15 a)

- Phoi dây: Thu được khi gia công vật liệu dẻo với tốc độ tăng, chiều sâu cắt

giảm Phoi kéo dài liên tục, lúc này lực cắt nhỏ và ít biến đổi, độ bóng bề mặt cao.(hình2.15 b)

- Phoi vụn: Khi gia công vật liệu giòn (gang, đồng thau cứng …) trong gia công,

lớp kim loại không qua biến dạng dẻo nên các yếu tố phoi không bị trượt mà bị đứt ra.(hình 2.15 c)

Phoi vụn nên nhiệt cắt truyền cho phoi thấp, chủ yếu tập trung ở mũi dao làm chodao mau mòn, phoi bị đứt gãy liên tục làm lực cắt dao động gây nên rung động, giảm độbóng bề mặt gia công

Hình 2 15

c Hiện tượng cứng nguội:

Sau khi gia công do kết quả lan truyền của biến dạng dẻo nên bề mặt của chi tiếtgia công bị biến cứng Ngoài ra khi gia công lớp bề mặt còn chịu biến dạng phụ do hiệntượng nén hoặc do sự đàn hồi của lớp kim loại bề mặt nên xảy ra cứng nguội bề mặt

Khi bị cứng nguội, các tinh thể klim loại bị phá vỡ chèn lấp mạng do đó bề mặt trởnên bền và cứng hơn Chiều dày lớp hóa cứng từ 1-2mm

Mức độ hóa cứng và chiều dày lớp hóa cứng phụ thuộc tính cơ học và vật liệu giacông,hình dáng hình học của dao (góc thoát ), chuyển động cắt, dung dịch làm nguội vàcác yếu tố khác

d Hiện tượng phoi bám

Là hiện tượng những mẫu kim loại nhỏ bám chặt vào mặt trước của dao ở phầnlưỡi cắt giống như cái nêm

Nguyên nhân: khi gia công vật liệu kim loại mềm, nhiệt cắt sinh ra quá lớn nên

phoi tự nung nóng chảy dẻo bám vào bề mặt trước của dao, sau đó tự nguội và tôi cứng

Ảnh hưởng của nó: Khi gia công thô, mẫu phoi chịu tác dụng trực tiếp của lực cắt

nên nó đảm bảo cho mặt thoát của dao không bị nung và mài mòn do đó không có hại chodao

Nhưng khi gia công tinh do sự xuất hiện rồi lại mất đi và lặp lại, các phoi bám khirơi ra tác dụng lên bề mặt gia công tạo nên vết xước, làm giảm độ bóng bề mặt

Khắc phục: chọn chế độ cắt thích hợp, tưới nguội gia công và mài bóng bề mặt

thoát của dao để tránh bám phoi

2.1.3.2 Lực cắt

a Các thành phần của lực cắt

Vật liệu gia công cản lại sự cắt gọt kim loại và phát sinh lực tác dụng vào dao(áplực lên mặt trước của dao) Lực này lực của sự phá vỡ tinh thể kim loại , lực của sự uốncủa phoi, lực ma sát trên bề mặt làm việc…

Tất cả các lực đó tổng hợp thành hợp lực ⃗R có phương vuông góc với mặt

thoát của dao

Để tiện nghiên cứu người ta phân lực thành 3 thành phần vuông góc của nhau:

Pz lực tiếp tuyến, tác dụng theo hướng chuyển động chính và nằm trong mặt phẳng

cắt Nó có xu hướng uốn và bẻ gãy dao, vì vậy khi thiết kế dao phải căn cứ vào lực này đểđảm sức bền của dao Ngoài ra, từ lực Pz sẽ tính toán được mômen cắt, công xuất cắt đểtính toán các chi tiết cơ cấu truyền động(bánh răng, trục…)

Py lực hướng kính, tác dụng trong mặt phẳng nằm ngang và vuông góc với đường

tâm chi tiết Nó làm cong chi tiết, gây sai số gia công về kích thước và hình dáng hìnhhọc Từ Py tính được lượng biến dạng của hệ thống công nghệ (máy, dao, chi tiết…) Và

đồ gá từ đó tính được độ chính xác gia công

Px: lực chạy dao, tác dụng theo phương chạy dao nhưng ngược hướng và nằm

trong mặt phẳng cơ sở Dựa vào Px có thể tính toán được công xuất chạy dao

*Các giá trị P x , P y , P z phụ thuộc vào chế độ cắt, tuổi bền của dao, thông số hình

học và dung dịch bôi trơn làm trơn nguội … nên ta có công thức tổng quát

P = C p t S 0,75 K MP K RP K cost P (N) (2.8) + C P : hệ số phụ thuộc vào hệ số gia công

+ K NP : hệ số phụ thuộc vào tính cơ học của vật liệu gia công

+K RP : hệ số phụ thuộc vào góc thoát của dao.

+K costP : hệ số phụ thuộc vào dung dịch trơn nguội

Các hệ số tra trong sổ tay kỹ thuật

b Công suất cắt gọt:

Công xuất tiêu hao trong quá trình cắt gọt (công xuất có ích) bằng công xuất tiêuhao cho chuyển động chính của máy(chuyển động quay của trục chính)

Ncó ích =

P Z V

60 120 (kw) (2.9)Trên thực tế công xuất của động cơ do chuyển động chính bị tiêu hao rất nhiều ởcác khâu chấp hành … Muốn xác định được công xuất của động cơ phải tính đến hệ

số có ích của toàn bộ cơ cấu máy:

N đ/cơ =

N ci η

Nguyên nhân: Do ma sát sinh ra công, công sinh ra nhiệt

- Công ma sát trong giữa các phần tử của vật liệu gia công khi biến dạng

- Công ma sát ngoài giữa phoi và bề mặt trước của dao

- Công ma sát giữa bề mặt chi tiết và mặt sau của dao

- Công đứt phoi tạo nên mặt mới

Lượng nhiệt là : Q =

P z.v

427 (Kcal/ ph) P z : lực cắt chính (2.11)

Sự phân bố nhiệt cắt: Nhiệt cắt sinh ra được phân bố như sau: 80 75 nung nóng

phoi, 15  20 nung nóng dao, 4 nung nóng chi tiết ; 1 lan tỏa ra môi trường

Ảnh hưởng :

- Làm giảm độ cứng của dao, dẫn đến dao bị phá hủy nhanh chóng

- Làm tăng tính dẻo của phôi dẫn đến tăng ma sát dẫn đến làm giảm chất lượng bềmặt gia công, độ chính sát của chi tiết gia công…

Biện pháp khắc phục: Dùng dung dịch trơn nguội tưới trực tiếp vào vùng cắt để

giảm nhiệt và giảm ma sát tại vùng cắt gọt

b Sự mài mòn các dụng cụ cắt

Mài mòn dụng cụ cắt là một quá trình phức tạp xảy ra kèm theo hiện tượng lý hóa

ở nơi tiếp xúc của dụng cắt với phoi và chi tiết gia công Khi bị mòn thì hình dạng cácthông số hình của dao sẽ thay đổi, do đó trị số sẽ bị biến dạng dẻo, nhiệt, lực cắt đều thayđổi Khi dao bị mòn đến một mức nhất định thì không thể làm việc được

Quá trình mòn dao – nguyên nhân mòn dao

- Mòn chạy rà: Đoạn ( AB), ở giai đoạn này dao được mài láng lưỡi cắt làm sạch

các khuyết điểm do nguyên công nhiệt luyện để lại … Quá trình mòn xảy ra rất nhanhmạnh nhưng chỉ trong một thời gian ngắn không đáng kể

- Mòn ổn định: Đoạn (BC) Độ mài mòn h tăng dần theo thời gian và đạt đến giá

trị cực đại hsmax độ mài mòn h tăng nhanh hay chậm tùy thuộc vào các yếu tố gia công

- Phá hủy: Đoạn (từ điểm C) , khi đạt hsmax dao rất nóng, tổ chức kim loại thayđổi (mềm đi) nên dao mềm rất nhanh và phá hủy lưỡi cắt

Hình 2 17 Biểu đồ mòn theo thời gian làm việc

*Nguyên nhân dẫn đến mòn dao:

- Mài mòn do cào xước: do ma sát của phoi trực tiếp làm xước các bề mặt làm việc

của dụng cụ cắt Nguyên nhân này thường xảy ra khi gia công vật liệu có độ cứng cao hơnvật liệu làm dao, như gia công gang bằng thép gió, để tránh hiện tượng mòn dao người tathường dùng dao bằng hợp kim cứng

- Mòn do nhiệt: Do nhiệt độ cao vượt quá trị số cho phép làm thay đổi cấu trúc bề

mặt vật liệu của dao.Nguyên nhân này thường xảy ra với tốc độ cắt tương đối cao vớiphôi là thép hay vật liệu dẻo

- Mài do dính: do áp lực, nhiệt độ quá cao làm phoi dính vào mặt trước của dao

làm mặt trước bị rỗ khi chúng tách ra; hiện tượng lẹo dao

- Mài mòn do khếch tán: Khi gia công ở nhiệt độ 90010000C làm các phần tử kimloại của bề mặt dao do tương tác hóa học mà chúng khếch tán vào phoi và lớp bề mặtphôi Nguyên nhân này thường xảy ra khi gia công thép và các loại hợp kim chịu nóng

Các dạng mòn: (Hình 2.18)

- Mài mòn theo mặt sau: xảy ra khi gia công với t< 0,1mm, đặc biệt là khi gia công

vật liệu giòn như gang

- Mài mòn theo mặt trước : xảy ra khi gia công vật liệu dẻo với t> 0,6mm hoặc khi

mặt sau được lẹo dao bảo vệ hoặc khi nhiệt độ mặt trước cao hơn nhiệt độ mặt sau

- Mài mòn theo mặt trước lẫn mặt sau: xảy ra khi gia công thép hợp kim bằng dao

hợp kim hoặc vật liệu dẻo bằng dao thép gió với t = 0,1 – 0,5 mm

Cả hai trường hợp b, c: trên mặt trước của dao phoi mài mòn tạo thành rãnh hẹpcách mặt trước một khoảng  , có chiều sâu h trong quá trình mòn rãnh lớn dần về phíalưỡi cắt và phá hủy nó.

- Làm tròn bán kính của lưỡi cắt: xảy ra khi gia công vật liệu có tính dẫn nhiệt

kém hoặc là khi bị mòn đồng thời cả mặt trước lẫn mặt sau

Tuổi thọ( bền) của dao:

Độ mòn của dao chỉ cho phép đến một giới hạn nhất định gọi là độ mòn cho phép;

Kí hiệu là hs: diện tích mài mòn mặt sau

Thời gian làm việc của dao đến độ mòn cho phép gọi là tuổi thọ của dao( tuổibền) : T(phút) Hay nói cách khác là thời gian làm việc của dao cho đến lúc phải mài daolại

T =

C

V m t x S y K (phút) = 30’, 60’, 90’, 120’ (2.12)

C : hệ số phụ thuộc vào vật liệu làm dao

K : Hệ số ảnh hưởng của thông số hình học và dung dịch trơn nguội.Muốn lưỡi cắt không bị phá hủy thì cần phải mài lại dao khi dao mòn tới độ mòncho phép, gọi là mài sửa, mài cưỡng bức, sẽ đảm bảo yêu cầu sử dụng đúng dụng cụ cắt

* Để đánh giá dao cắt bị mòn đến giới hạn cho phép ta dựa vào :

- Dụng cụ đo quang học, trong phòng thí nghiệm

- Những biểu hiện trong gia công: xuất hiện những đốm sáng trên bề mặt của dao,

độ bóng bề mặt gia công tối dần, phát sinh ra tia lửa , xuất hiện những vết xướt trên bềmặt gia công, hình dạng và màu sắc phoi thay đổi

- Tiêu chuẩn độ mòn công nghệ, tức là dựa vào số lượng chi tiết gia công mà dao

có thể cắt gọt đến độ mòn cho phép, trong sản xuất hàng loạt, khối

Tuổi thọ kinh tế- tốc độ kinh tế:

Chọn tốc độ cắt để đảm bảo giá thành sản phẩm thấp nhất gọi là tốc độ cắt kinh tế.Tuổi thọ của dao ứng với tốc độ cắt kinh tế gọi là tuổi thọ kinh tế.

Việc chọn T và V dựa vào trong sổ tay kỹ thuật hoặc dựa vào công thức tính Ttrên

2.2 Chọn chế độ cắt khi gia công cắt gọt kim loại

2.2.1 Trình tự chọn chế độ cắt.

Bước 1- Chọn các đặc tính của dao phù hợp với điều kiện gia công

Bước 2- Xác định các yếu tố chế độ cắt : t, s, v.

Bước 3- Tính công suất máy và khi cần thiết phải kiểm nghiệm lại độ bền, độ cứng

vững của một số cơ cấu máy

Bước 4- Tính thời gian gia công cơ bản.

2.2.2 Tính chế độ cắt.

2.2.2.1 Các yếu tố cơ bản của chế độ cắt

*Vận tốc cắt (Vc) là lượng dịch chuyển tương đối giữa lưỡi cắt và chi tiết gia

công trong một đơn vị thời gian (hoặc lượng dịch chuyển tương đối của một điểm trên bềmặt chi tiết gia công và lưỡi cắt trong một đơn vị thời gian) ta có :

Vc = V + S (2.13)

Đa số các trường hợp trị số của vận tốc chuyển đông chay dao S rất nhỏ nên có thểcoi vận tốc cắt là vận tốc chuyển động chính Vc  V

Ví dụ: khi tiện ngoài chi tiết đường kính D (mm) số vòng quay trục chính n (vg/ph)

thì trị số của tốc độ cắt có thể tính theo công thức: (2.14)

Khi tiện lỗ thì D là đường kính lỗ sau khi gia công, khi khoan D là đường kính mũikhoan, khi phay D là đường kính dao phay, khi mài D là đường kính của đá mài

Nếu chuyển động chính là tịnh tiến (bào, xọc ) thì trị số vận tốc lấy theo giá trị vậntốc trung bình: (2.15)

Trong đó:

L: là chiều dài hành trình chạy dao (mm)

n: là số hành trình kép trong một phút

*Chiều sâu cắt (t) (h 2.19a) : là chiều sâu lớp kim loại bị hớt đi sau một lần cắt

(hoặc là khoảng cách giữa hai bề mặt đã và chưa gia công kề nhau đo theo phương vuônggóc với phương chạy dao)

V=π D n

1000 ,(m / ph)

V tb=2 L n

1000 ,(m / ph)

m

d D

2





Ví dụ: Khi tiện thì chiều sâu cắt được tính:

Khi tiện ngoài: (2.16)

Khi tiện trong: (2.17)

Hình 2 19

*Lượng chạy dao (S) (h 2.19.b) là quãng đường tương đối của lưỡi cắt so với chi

tiết theo phương chuyển động chạy dao sau một đơn vị thời gian, sau một vòng quay củaphôi hay sau một hành tình kép

Khi tiện, lượng chạy dao S là lượng dịch chuyển của dao theo phương chạy daodọc theo bề mặt gia công sao một vòng quay của phôi (mm/vg)

Khi bào và xọc lượng chay dao S là lượng dịch chuyển của dao hay bàn máy saumột hành trình kép của bàn máy (hoặc dao) – mm/h.t.kép

Đối với dao nhiều lưỡi cắt như dao phay có thể tính lượng chạy dao sau một răngdao (mm/rg), lượng chạy dao sau một vòng quay của dao (mm/vg), lượng chạy dao saumột phút làm việc của dao (mm/ph)

=> Tập hợp các yếu tố vận tốc cắt V, chiều sâu cắt t, lượng chạy dao S gọi là chế

độ cắt Một chế độ cắt được xác lập trên hệ thống công nghệ bao gồm : Máy – Dao – Đồ

gá và Chi tiết gia công.

2.2.2.2 Trình tự tính chế độ cắt

Bước 1- Chọn chế dụng cụ cắt

Chọn loại dao, đường kính dao, số răng, vật liệu…

Bước 2- Chọn chiều sâu cắt:

Việc chọn chiều sâu cắt phụ thuộc vào lượng dư Nên cần lượng chiều sâu cắt lấybằng lượng dư để giảm thời gian máy

Bước 3- Lượng chạy dao S:

Các yếu tố quyết định lượng chạy dao là: độ nhẵn; độ chính xác gia công; tính chất

cơ lý của vật liệu gia công; vật liệu làm dao, tuổi bền của dao phay độ bền và độ cứngvững của trục gá; Độ cứng vững của hệ thống máy -chi tiết- dao; công suất của máy; độbền của cơ cấu chạy dao và độ đảo của răng dao

Chiều sâu

cắt t

(mm)

Bước tiến S (mm/v)

Độ bĩng chi tiết

Lượng dư

gia cơng và

Độ CXGC

-Vật liệu phơi, dao

Tốc độ cắt v

(m/ph)

Tốc độ quay tính tốn ntt

Tốc độ quay thực

tế nttYêu cầu Sổ tay Sổ tay Tính tốn Tra bảng

Như vậy ta thấy lượng chạy dao phụ thuộc rất nhiều yếu tố, cho nên khơng thể tìm

ra cơng thức chung để xác định lượng chạy dao, trong thực tế Sz thường chọn theo các sốliệu thực nghiệm

Khi phay ta chọn lượng chạy dao vịng Svịng và Sv cĩ ảnh hưởng quyết định đến độnhấp nhơ bề mặt phay

Bước 4- Xác định tuổi bền dụng cụ cắt theo các sổ tay về chế độ cắt

Việc chọn tuổi bền ảnh hưởng lớn đến giá thành gia cơng, nhất là trong SX loạt trởlên Tuổi bền được chọn phụ thuột vào vật liệu gia cơng, vật liệu dao, độ chính xác giacơng, thường người ta định tuổi bền dao theo kinh nghiệm và thực tế, trong đĩ cần chú ý

số lần mài sác cho phép lại hạn chế nên tuổi bền của dao nên chọn lớn hơn trong trườnghợp gia cơng hàng loạt

Ví dụ tuổi bền trụng bình của dao phay trụ và mặt đầu 3 4, dao phay đĩa là 2.5 3,

dao phay rãnh then 1 1.5 giờ

Bước 5- Theo các số liệu đã chọn trên mà xác định tốc độ cắt

Việc tính tốn tùy theo từng phương pháp hoặc từng trường hợp gia cơng cụ thề

Bước 6- Tính lực cắt PZ, lực chạy dao PN, momen xoắn và cơng suất

Kiểm tra khả năng máy theo các số liệu tính tốn về lực và cơng suất

Bước 7- Thời gian máy:

Việc tính tốn tùy theo từng phương pháp hoặc từng trường hợp gia cơng cụ thề

2.2.3 Chọn chế độ cắt bằng bảng số.

Trương hợp sản xuất đơn chiếc hoặc sửa chữa việc tính tốn chế độ cắt được thựchiện bằng cách dựa vào kinh nghiệm thực tế hoặc chọn chế độ cắt bằng bảng số Việcchọn chế độ cắt theo bảng được thực hiện dựa vào Sổ tay kỹ thuật, Sổ tay cơng nghệ chếtạo máy hoặc Sổ tay chế độ cắt trong gia cơng cơ khí

Chú ý: Các giá trị S, n sau khi tra trong sổ tay thì chọn những giá trị tương ứng cĩ trên bảng thiết minh của máy.Khi chọn t và S cần chú ý đến độ cứng vững và đợ chính xác của máy

BẢNG CHỌN CHẾ ĐỘ CẮT.

Hình 2 20

CÂU HỎI ÔN TẬP

Câu 01: Chuyển động tạo hình trên máy công cụ và các phương pháp tạo hình bềmặt gia công ?

Câu 02: Để xác định các góc độ của dao cắt, người ta dùng các mặt phẳng quy ước,mặt cắt, các mặt hình thành trên phôi như thế nào Định nghĩa và dùng hình vẽ minhhọa

Câu 03: Các thông số hình học của dụng cụ cắt và ảnh hưởng của chúng đến quátrình gia công?

Câu 04: Phân tích sụ ảnh hưởng của quá trình gia công đến góc độ của dụng cụ cắttrong quá trình làm việc? (dùng hình vẽ minh họa)

Câu 05: Nguyên nhân sinh nhiệt tại vùng cắt khi cắt gọt kim loại Để khắc phục hiệntượng nhiệt trong quá trình cắt, ta dùng các biện pháp nào?

Câu 06: Phân tích các nguyên nhân gây rung động trong quá trình cắt và biện phápkhắc phục

Câu 07: Nguyên nhân gây mài mòn dao cắt Chỉ tiêu để đánh giá sự mài mòn dụng

cụ cắt Ý nghĩa việc nghiên cứu sự mài mòn dụng cụ cắt? Biện pháp giảm mòn tối

Bài 3: GÁ ĐẶT CHI TIẾT GIA CÔNG

Gá đặt hợp lý là một yêu cầu quan trọng của việc thiết kế quy trình công nghệgia công Khi đã khống chế được các nguyên nhân khác sinh ra sai số gia công trongmột mức độ nhất định nào đó thì độ chính xác gia công đạt được chủ yếu là do quátrình gá đặt quyết định Chọn phương án gá đặt hợp lý sẽ giảm được thời gian phụ,đảm bảo độ cứng vững của hệ thống công nghệ, nâng cao chế độ cắt và giảm đượcthời gian gia công cơ bản Có hai phương pháp gá đặt: rà gá và tự động đạt kíchthước

Mục tiêu:

- Phân biệt được quá trình định vị và quá trình kẹp chặt;

- Phân loại được chuẩn;

- Thực hiện được cách gá đặt, định vị, kẹp chặt chi tiết gia công;

- Rèn luyện tính kỷ luật, kiên trì, cẩn thận, nghiêm túc, chủ động và tích cực sángtạo trong học tập

Nội dung:

3.1 Gá đặt chi tiết khi gia công

3.1.1 Chuẩn và các lọai chuẩn.

3.1.1.1 Khái niệm

Để xác định vị trí tương quan giữa các bề mặt của một chi tiết hay giữa các chi tiếtkhác nhau người ta đưa ra khái niệm về chuẩn

Chuẩn được định nghĩa như sau:

“Chuẩn là tập hợp những bề mặt, đường hoặc điểm của một chi tiết mà căn cứ vào

đó để xác định vị trí tương quan của các bề mặt, đường hoặc điểm khác của bản thân chi tiết đo hay của chi tiết khác”.

Cần lưu ý rằng chuẩn có thể là một hay nhiều bề mặt, đường hoặc điểm Vị trítương quan của các bề mặt, đường hoặc điểm được xác định trong quá trình thiết kế giacông cơ, lắp ráp và đo lường

Việc xác định chuẩn ở một nguyên công gia công cơ chính là việc xác định vị trítương quan giữa dụng cụ cắt và bề mặt gia công của chi tiết để đảm bảo những yêu cầu kỹthuật và kinh tế ở nguyên công đó

- Chuẩn gia công dùng để xác định vị trí các bề mặt, đường hoặc điểm của chi tiết

trong quá trình gia công cơ

Cần lưu ý rằng chuẩn gia công bao giờ cũng là chuẩn thực

Ví dụ sau cho thấy:

+ Nếu gá đặt để tự động đạt kích thước cho cả loạt chi tiết máy thì mật làm cả hainhiệm vụ mặt tỳ và mặt định vị (h.a).

+ Nếu gá đặt chi tiết theo đường vạch dấu B thì mặt a chỉ làm nhiệm vụ mặt tỳ cònmặt định vị là đường vạch dấu B (h.b)

Hình 3 3

Như vậy chuẩn gia công có thể trùng hay không trùng với mặt tỳ của chi tiết trên

đồ gá hay trên bàn máy

Chuẩn gia công còn chia ra chuẩn thô và chuẩn tinh.

+ Chuẩn thô là những bề mặt chưa được gia công dùng làm mặt chuẩn.

+ Chuẩn tinh là những bề mặt đã được gia công dùng làm mặt chuẩn, chuẩn tinh

còn chia ra chuẩn tinh chính và chuẩn tinh phụ Nếu chuẩn tinh còn dùng trong quá trìnhlắp ráp sau này thì gọi là chuẩn tinh chính Còn những chuẩn tinh không được dùng trongquá trình lắp ráp sau này thì gọi là chuẩn tinh phụ

Ví dụ:

+ Mặt lỗ A của bánh răng được dùng làm chuẩn tinh để gia công răng, nhưng mặt

lỗ A sau này cũng được dùng để lắp với trục truyền khi lắp ráp, nên lỗ A được gọi làchuẩn tinh chính (h.a)

+ Mặt 1 và 2 của piston được gia công để làm chuẩn khi gia công các mặt khácnhưng nó không được dùng khi lắp ráp nên mặt 1 và 2 được gọi là chuẩn tinh phụ (h.b)