Giáo trình tiện cơ bản (nghề cắt gọt kim loại trình độ trung cấp nghề)

Chủ yếu được lấp ở ụ động, trường hợp yêu cầu độ đồng tâm của các mặt gia công không cao và tiện với chiều sâu cắt nhỏ thì có thể sử dụng mũi tâm hình nón cụt cho cả nòng trục chính và ụ

L ỜI GIỚI THIỆU

D ạy thực hành nghề theo phương pháp tích hợp, được thể

hi ện trên cơ sở những bài học lý thuyết chuyên môn cơ bản, phối

h ợp với bài luyện tập thông qua ứng dụng những bài tập sản

xu ất Giúp cho người học vừa nhanh chóng nắm vững kiến thức,

v ừa nhanh chóng hình thành kỹ năng nghề

Cu ốn giáo trình “ Tiện cơ bản” này dùng cho ngành cắt

g ọt kim loại Nội dung từ giới thiệu về máy tiện, cách sử dụng

máy, các lo ại đồ gá thông dụng, dao tiện, chế độ cắt, tiện trụ,

v ạt mặt khoan tâm và cắt đứt

M ục đích là hổ trợ cho giáo viên dạy nghề ngành cắt giọt kim lo ại và là kiến thức cơ bản cho người học Giúp cho người

h ọc tìm hiểu dễ dàng hơn và đi sâu hơn cho những môdun sau

này c ủa chuyên ngành

Cu ốn giáo trình này lần đầu tiên được in và đưa ra sử

d ụng chắc chắn còn nhiều thiếu sót Xin chân thành cảm ơn sự

đóng góp về nội dung và hình thức trình bày của người đọc để

cu ốn giáo trình ngày càng hoàn thiện

Biên soạn: Trần Kim Lai

Bài 1: V ẬN HÀNH VÀ BẢO DƯỠNG MÁY TIỆN VẠN NĂNG

Th ời gian: (LT:4h;TH:16h)

I KHÁI NI ỆM CƠ BẢN VỀ GIA CÔNG TIỆN TRÊN MÁY TIỆN

V ẠN NĂNG

1 C ấu tạo của máy tiện vạn năng:

Máy tiện vạn năng có rất nhiều loại, mỗi loại đều có kích thước và cấu

tạo khác nhau Các bộ phận và chi tiết chủ yếu có thay đổi nhưng nói chung về tên gọi và tác dụng cơ bản giống nhau

Bộ phận quan trọng nhất của hợp trục chính là trục chính và những ổ trục

của trục chính Nhiệm vụ của trục chính là định tâm, định vị đồ gá hoặc chi tiết gia công Trục chính thường có kết cấu rỗng để có thể đưa phôi thanh qua trục chính Đầu trước của trục chính, bên trong có lỗ côn để lắp mũi tâm (tâm chết) Phía ngoài của đầu trước thường có hai dạng: Có ren để lắp mâm cặp và mặt côn để định vị mâm cặp trên mặt côn có lắp then để truyền mômen xoắn, kẹp

chặt mâm cặp bằng đai ốc ren được lắp trên ổ trục chính

Ở một số máy tiện hợp tốc độ là hợp riêng và đặt ở phía dưới thân máy

c Bàn dao:

Bàn dao là bộ phận máy

lắp trên hợp xe dao và di trượt

trên sống trượt của băng máy

Bàn dao có nhiệm vụ kẹp chặt

dao, thực hiện chuyển động chạy

dao dọc và chạy dao ngang

Bàn dao gồm các bộ phận

sau:

- Bàn dao dọc: Di trượt

trên sống trượt dẫn hướng của

băng máy theo chiều dọc thực

hiện chạy dao dọc tự động nhờ

hợp xe dao hoặc chạy dao dọc bằng tay khi quay tay quay thông qua bộ truyền thanh răng - bánh răng

- Bàn dao ngang: Di trượt trên sống trượt đuôi én của bàn trượt dọc theo

phương ngang thực hiện chạy dao ngang tự động nhờ hợp xe dao hoặc chạy dao ngang bằng tay khi quay tay quay thông qua cơ cấu vít me đai ốc

- Bàn trượt dọc trên: Có thể xoay xung quanh trục của nó khi mở hai đai

ốc ở hai bên bàn quay tròn và có thể trượt dọc theo phương trên sống trượt đuôi

én của bàn quay tròn

- Ổ dao: Dùng để kẹp chặt dao tiện trong quá trình gia công Ổ dao được

gá trên bàn trượt dọc trên và có thể quay xung quanh trục của ổ dao để định vị dao Ổ dao dùng trên máy tiện vạn năng thường là ổ dao vuông có thể lắp được

4 dao tiện trên 4 cạnh của ổ dao, khi cần đến dụng cụ cắt nào chỉ cần xoay tay

xiết chặt ổ dao theo chiều ngược kim đồng hồ rồi xoay dụng cụ cắt đến vị trí cần thiết

d Ụ động:

Được đặt trên sống trượt

và có thể di trượt trên sống trượt

đến vị trí bất kỳ bằng tay Ụ

động dùng để đỡ những chi tiết

gia công kém cứng vững, ngoài

ra còn dùng để gá mũi khoan,

mũi khoét, mũi doa, các đồ gá ta

rô, bàn ren để cắt ren …

- Thân ụ động

- Nòng ụ động

- Trục vít me

- Đai ốc ăn khớp với trục vít me

- Bộ phận hãm ụ động với băng máy

- Tay quay nòng ụ động

- Tay hãm nòng ụ động

- Mũi tâm ụ động

2 Công d ụng của máy tiện:

Máy tiện dùng để gia công các chi tiết trụ tròn xoay, dạng côn, mặt định hình, cắt ren, cắt rãnh, cắt đứt

Ngoài các dạng gia công cơ bản trên máy tiện còn có thể thực hiện các nguyên công khác như: Khoan, khoét, doa mài, cắt gai nhám và cắt ren bằng bàn ren

1 Đóng cầu dao và bậc công tắc chính của máy

2 Thay đổi tốc độ và chiều quay của máy

- Thay đổi tốc độ: Trong quá trình gia công một sản phẩm hoàn chỉnh ta

phải thay đổi một số tốc độ khác nhau phù hợp với từng bước công việc Để thay đổi tốc độ theo ý muốn, trên máy thường bố trí hai bộ phận:

+ Tay gạt điều chỉnh tốc độ: Đa số các máy thường đặc tay gạt chỉ A-B, cho ta tốc độ gián tiếp (Tốc độ thấp) hay trực tiếp (Tốc độ cao)

+ Tay gạt điều chỉnh số vòng quay cụ thể của trục chính: Đặc ở hộp tốc

độ cho ta các dãy tốc độ Kết hợp hai tay gạt cho ta các caaps tốc độ khác nhau

- Thay đổi chiều quay trục chính: Sau khi các tay gạt đúng vị trí xác định,

Muốn cho máy chạy ta dùng tay kéo cần khởi động lên trên khi đó mâm cặp

chạy theo chiều thuận (Ngược chiều kim đồng hồ), muốn dừng máy ta ấn cần

khởi động về vị trí giữa, máy từ từ dừng hẳn Muốn đảo chiều quay trục chính ta đưa cần khởi động về phía dưới máy sẽ quay ngược (Cùng chiều kim đồng hồ) Trong quá trình đổi chiều quay không nên đổi một cách đột ngột vì như vậy sẽ làm va chạm lớn giữa các bánh răng, dễ bị nứt, vỡ, ảnh hưởng đến một số bộ

phận khác

3 Thao tác ti ến dọc tiến ngang bằng tay

- Thao tác chạy dao dọc của bàn dao: Dùng tay quay vô lăng ở hộp xe dao nhờ tác động của con người truyền qua cơ cấu bánh răng ăn khớp với thanh

răng lắp ở băng máy làm cho bàn dao tiến dọc Muốn cho bàn dao dịch chuyển

về phía ụ động hay phía mâm cặp ta quay vô lăng cùng chiều hay ngược chiều kim đồng hồ

- Thao tác chay dao ngang bằng tay: Muốn cho bàn dao tiến về phía tâm máy ta dùng tay phải quay tay quay của bàn dao ngang thuận chiều kim đồng

hồ Nếu quay ngược lại thì bàn dao ngang lùi ra khỏi tâm máy

4 Thao tác ch ạy dao dọc và chạy dao ngang tự động

Sau khi trục trơn đã nhận được chuyển động từ trục chính muốn cho bàn dao dọc chạy tự động ta kéo tay gạt tự động hộp xe dao nhờ sự ăn khớp của các bánh răng chuyển động được truyền từ trục trơn đến bánh răng ăn khớp với thanh răng làm cho bàn xe dao tiến dọc theo băng máy Khi cần tiến ngang tự động ngắt tự động dọc và kéo càn gạt lên vuông góc với hôp xe dao, chuyển động được truyền từ trục trơn qua các bánh răng làm cho bàn dao ngang tiến ngang tự đông

Muốn thay đổi chiều tịnh tiến của bàn dao ta điều chỉnh tay gạt của cơ

cấu đảo chiều theo hướng mũi tên chỉ dẫn trên máy

5 Thao tác thay đổi bước tiến

Bất kỳ máy nào cũng có bộ nhận thay đổi bước tiến dựa vào yêu cầu gia công mà điều chỉnh bước tiến cho phù hợp Thay đổi bước tiến là thay đổi tốc

độ của trục trơn và trục vít me, nghĩa là thay đổi lượng dịch chuyển của dao sau

một vòng quay của trục trơn và trục vít me Nếu trục trơn và trục vít me quay

chậm thì lượng tiến dao nhỏ và ngược lại

Quá trình thay đổi bước tiến phải gạt nhẹ nhàng tránh va đập giữa các bánh răng

6 Điều chỉnh cơ cấu chay ren

Tuỳ theo yêu cầu của chi tiết gia công và dựa trên bảng chỉ dẫn trên máy điều chỉnh tay gạt về đúng vị trí yêu cầu, đồng thời điều chỉnh ly hợp cho trục vít me quay Muốn cho bàn dao tịnh tiến ta đóng đai ốc hai nửa bàn dao sẽ chuyển động dọc băng máy có bước tiến đúng yêu cầu gia công

III CH ĂM SÓC MÁY VÀ CÁC BIỆN PHÁP AN TOÀN KHI SỬ

D ỤNG MÁY TIỆN:

An toàn lao động khi sử dụng máy tiện là đều bắt buộc phải hiểu biết và tuân theo một cách nghiêm ngặt nhằm trách những tai nạn có thể xảy ra cho

người và máy

1.Tr ước khi làm việc:

- Phải mặt quần áo bảo hộ lao động gọn gàng, tay áo phải xoắn lên hoặc cài nút Tóc cuốn gọn cho vào trong mũ bảo hộ lao động

- Kiểm tra tình trạng bên ngoài của máy, dụng cụ, đồ gá, các chi tiết che

chắn, công tắt đóng - mở máy, tay gạt có ở vị trí an toàn không

- Kiểm tra tình trạng của máy ở chế độ chạy không tải tình trạng của các

cơ cấu điều khiển hệ thống bôi trơn và làm nguội

- Sắp xếp lại vị trí làm việc, kiểm tra và chuẩn bị dụng cụ gá lắp, dụng cụ

cắt, dụng cụ đo chi tiết kẹp chặt

- Nếu máy và thiết bị điện bị hỏng hóc, phải báo ngay cho thợ sửa chữa không được bắt đầu làm việc khi chưa khắc phục, không được phép tự ý sửa

chữa hoặc điều chỉnh lại các chi tiết và bộ phận của máy

- Khi mài dao không nên mài vào vị trí mặt đầu của đá, không để độ hở

giữa bệ tỳ và đá mài quá lớn, không nên ấn mạnh dao vào đá mài, phải dùng kính hoặc tấm kinh che an toàn

- Không đeo găng tay hoặc bao tay khi làm việc Nếu tay đau phải băng

lại và đeo găng tay cao su mỏng

- Không để dung dịch làm nguội hoặc dầu bôi trơn văng ra ngoài nền xung quanh chỗ làm việc

- Khi tháo lắp mâm cặp cần kê dưới mâm cặp một tấm gỗ Đối với mâm

cặp nặng thì dùng thiết bị nâng cẩu

- Không được nối dài cán của chìa vặn mâm cặp để kẹp chặt phôi, không được để chìa vặn ở trên mâm cặp sau khi kẹp chặt hoặc tháo phôi Ở một số máy

có trang bị chìa khoá mâm cặp an toàn

- Sau khi kẹp phôi không cho phép các chấu kẹp nhô ra khỏi đường kính ngoài của mâm cặp vượt quá 1/3 chiều dài của chấu (Có thể thay chấu ngược) Đối với chi tiết có chiều dài ngắn thì gá trực tiếp vào mâm cặp, còn chi tiết dài

phải dùng mũi tâm để đỡ

- Để tránh làm hỏng dao cắt:

Khi thực hiện cắt phải cho chi tiết gia công quay tròn trước sau đó mới điều chỉnh cho dao tiện tiếp xúc với chi tiết gia công

Khi cần phải dừng máy trước tiên phải ngắt chạy dao tự động, điều chỉnh dao tiện rời khỏi bề mặt gia công, sau đó mới ngắt chuyển động của trục chính

- Khi cắt đứt chi tiết quá dài không nên cắt với tốc độ cao Phía sau trục chính cần phải dùng ống để đỡ chi tiết gia công còn ở phía trước trụ chính sử

dụng nòng ụ động để đỡ chi tiết

- Không được sử dụng dụng cụ đo để đo chi tiết khi còn đang quay

- Khi gia công vật liệu dẻo có phoi dây cần có cơ cấu bẻ phoi Khi phoi

vấn vào chi tiết gia công hoặc dao tiện không được dùng tay để tách phoi mà

phải dùng cây móc phôi

- Khi gia công vật liệu dòn cho phoi vụn cần phải dùng tấm chắn bảo vệ trong suốt hoặc đeo kính bảo hộ lao động

- Không tỳ khuỷu tay lên máy trong khi làm việc

- Không hãm chuyển động quay của trục chính bằng cách ấn tay vào mâm cặp hoặc chi tiết gia công

- Khi cắt ren bằng bàn ren hoặc ta rô không được dùng tay để giữ tay vặn

phải dùng bàn dao hoặc thanh thép gá trên ổ dao

- Không được rời khỏi vị trí gia công khi máy đang chạy Phải dừng máy

và ngắt động cơ điện khi rời khỏi vị trí làm việc, ngừng việc cung cấp điện khi quét dọn và lau sạch máy

2 K ết thúc công việc:

- Dừng máy và điều chỉnh các cần gạt về vị trí an toàn, ngắt điện khỏi máy, dùng chổi quét sạch phoi ở ổ dao và băng máy, dùng dẻ lau sạch dụng cụ

đo và dụng cụ cắt cho vào tủ, sắp xếp gọn gàng các chi tiết đã gia công

- Bôi trơn các bề mặt làm việc ở bàn dao và băng máy

- Bàn dao máy nêu rõ tình trạng của máy trong thời gian làm việc

Bài 2: S Ử DỤNG CÁC LOẠI ĐỒ GÁ THÔNG DỤNG

Th ời gian: (LT:3h;TH:8h)

I KHÁI NI ỆM, PHÂN LOẠI ĐỒ GÁ

1 Khái ni ệm

a Cấu tạo tổng quát của đồ gá

Đồ gá được cấu tạo bỡi các bộ phận chính sau:

- Bộ phận định vị

- Bộ phận kẹp chặt

- Các truyền lực từ nơi tác động đến vị trí kẹp chặt

- Cơ cấu hướng dẫn dụng cụ cắt như: Phiến dẫn, bạc dẫn…

- Các cơ cấu quay và phân độ

- Thân đồ gá và đế đồ gá để lắp các bộ phận trên tạo thành bộ đồ gá hoàng chỉnh

- Cơ cấu định vị và kẹp chặt đồ gá vào máy cắt kim loại

b Tác dụng của đồ gá

- Nâng cao năng suất và độ chính xác gia công vì vị trí chi tiết so với máy, dao được xác định bằng các đồ gá định vị Độ chính xác gia công được đảm bảo, không phụ thuộc vào tay nghề công nhân, vị trí dao so với đồ định vị được điều chỉnh sẵn

- Mở rộng khả năng công nghệ của thiết bị

- Giúp cho việc gia công các nguyên công khó mà nếu không có đồ gá thì không gia công được

-Giảm nhẹ sự căng thẳng và cải thiện điều kiện làm việc của công nhân

c Yêu cầu đối với đồ gá

- Kết cấu đồ gá phải phù hợp với công dụng

- Đảm bảo độ chính xác gia công đã cho

- Sử dụng thuận tiện và an toàn khi làm việc

2 Phân lo ại đồ gá

a Phân loại theo nhóm máy

- Đồ gá trên máy tiện

- Đồ gá trên máy phay

- Đồ gá trên máy bào

- Đồ gá trên máy mài

- Đồ gá trên máy khoan

- Đồ gá trên máy doa

- Đồ gá trên máy chuốt

b Phân loại theo mức độ chuyên môn hoá

- Đồ gá vạn năng thông dụng: Khi sử dụng cần phải lắp bổ sung thêm các chi tiết và bộ phận khác vào đồ gá Loại đồ gá này dùng để định vị và kẹp chặt các chi tiết có kích thước và hình dáng khác nhau trong sản xuất đơn chiếc

- Đồ gá vạn năng điều chỉnh: Gồm có bộ phận cố định và bộ phận thay đổi Bộ phận cố định là phần cơ sở dùng chung cho mọi chi tiết gia công khác nhau Bộ phận thay đổi là những chi tiết của đồ gá được sử dụng tùy theo hình

dạng và kích thước của chi tiết gia công

- Đồ gá chuyên môn hóa điều chỉnh: Dùng để định vị và kẹp chặt nhóm các chi tiết có kích thước, có kết cấu công nghệ gần như nhau, phương pháp gia công và đặc tính các bề mặt định vị tương tự nhau

- Đồ gá chuyên dùng: Loại đồ gá này chỉ thực hiện một nguyên công của

một chi tiết cụ thể nào đó, khi thay đổi đối tượng sản xuất loại này không dùng được Nó có ưu điểm một lần điều chỉnh máy có thể gia công tất cả các chi tiết trong lô sản phẩm đạt độ chính xác đã cho, do đó nâng cao năng suất Tuy nhiên trong sản xuất nhỏ sẽ không kinh tế do chi phí cho thiết kế, chế tạo đồ gá

- Đồ gá tổ hợp: Là đồ gá được tổ hợp lại từ những chi tiết và bộ phận tiêu chuẩn hóa đã được chế tạo sẵn và được dùng lại nhiều lần để gá đặt nhiều loại chi tiết khác nhau Dùng trong sản xuất

đơn chiếc và hàng loạt, nó có hiệu quả

kinh tế cao

II ĐỊNH VỊ VÀ KẸP CHẶT

CHI TI ẾT GIA CÔNG

Bậc tự do theo một phương nào

đó của một vật rắn tuyệt đối là khả

năng di chuyển của vật rắn theo

phương đó mà không bị bỡi bất kỳ một

cản trở nào trong phạm vi ta đang xét

Một vật rắn tuyệt đối trong

không gian có 6 bậc tự do chuyển

động Khi ta đặt nó vào trong hệ tọa độ

đề các, 6 bậc tự do đó là: 3 bậc tịnh tiến

dọc trục T(Ox), T(Oy), T(Oz) và 3 bậc

quay quanh trục Q(Ox), Q(Oy), Q(Oz)

- Điểm 3 khống chế bậc quay quanh Ox

- Điểm 4 khống chế bậc tịnh tiến theo Ox

- Điểm 5 khống chế bậc quay quanh Oz

- Điểm 6 khống chế bậc tịnh tiến theo Oy

III PHÂN TÍCH ĐỊNH VỊ TRONG MỘT SỐ TRƯỜNG HỢP GÁ

L ẮP THÔNG THƯỜNG

- Mỗi mặt phẳng bất kỳ đều có khả năng khống chế 3 bậc tự do nhưng không thể sử dụng trong một chi tiết có hai mặt phẳng cùng khống chê ba bậc tự

do

- Trong quá trình gia công, chi tiết được định vị không cần thiết phải luôn

đủ 6 bậc tự do mà chỉ cần những bậc tự do cần thiết theo yêu cầu của nguyên công đó

- Số bậc tự do khống chế không lớn hơn 6, nếu có một bậc tự do nào đó được khống chế quá một lần thì gọi là siêu định vị Siêu định vị sẽ làm cho phôi gia công bị kênh hoặc lệch, không đảm bảo được vị trí chính xác, gây ra sai số

gá đặt phôi, ảnh hưởng đến độ chính xác gia công Do đó trong quá trình gia công không được để xảy ra hiện tượng siêu định vị

- Không được khống chế thiếu bậc tự do cần thiết, nhưng cho phép khống

chế lớn hơn số bậc tự do cần thiết để có thể dễ dàng hơn cho quá trình định vị gá đặt

- Số bậc tự do cần hạn chế phụ thuộc vào yêu cầu gia công ở từng bước công nghệ, kích thước bề mặt chuẩn, mối ghép giữa bề mặt chuẩn của phôi với

bề mặt làm việc của cơ cấu định vị phôi

M ộsố trường hợp định vị thường gặp

a Siêu định vị

b Định vị đúng

Ví dụ minh họa về khả năng khống chế của các chi tiết định vị thường gặp

Khối V dài khống chế 4 bậc tự Khối V ngăn khống chế 2 bậc tự

IV CHU ẨN VÀ CHỌN CHUẨN

xác định chuẩn cho nguyên công đầu tiên v

c đích của việc chọn chuẩn là để bảo đảm:

guyên công đầu tiên trong quá trình gia công

ọn chuẩn thô phải chú ý hai yêu cầu:

ông

quan giữa các bề mặt không

ưa ra 5 nguyên tắc khi chọn chuẩn thô:

a Nếu chi tiết gia công có một bề mặt không gia công thì nên chọn bề

mặt đó

ụ: Hình bên là chi tiết có các bề mặt

B, C,

Nếu có một số bề mặt không gia công

thì nên ầu độ chính xác về vị trí tương

n mặt nào có lượng dư

Khi chọn chuẩn để gia công, ta phải

à chuẩn cho nguyên công tiếp theo Thông thường, chuẩn dùng cho nguyên công đầu tiên là chuẩn thô, còn dùng trong các nguyên công tiếp theo là chuẩn tinh

1 M ụ

- Chất lượng của chi tiết trong quá trình gia công

- Nâng cao năng suất và giảm giá thành

2 Nguyên t ắc chọn chuẩn thô:

Chuẩn thô thường được dùng ở n

cơ Việc chọn chuẩn thô có ý nghĩa quyết định đối với quá trình công nghệ, nó có ảnh hưởng đến các nguyên công tiếp theo và độ chính xác gia công

của chi tiết

Khi ch

- Phân phối đủ lượng dư cho các bề mặt gia c

- Bảo đảm độ chính xác cần thiết về vị trí tương

gia công và các bề mặt sắp gia công

Dựa vào các yêu cầu trên, người ta đ

làm chuẩn thô, vì như vậy sẽ làm cho sự thay đổi vị trí tương quan giữa

bề mặt gia công và bề mặt không gia công là

nhỏ nhất

Ví d

D được gia công, duy nhất chỉ có bề mặt

A là không gia công Ta chọn bề mặt A để gia

công các mặt B, C, D để đảm bảo độ đồng tâm

với A

b

chọn bề mặt không gia công nào có yêu c

quan cao nhất đôi với các bề mặt gia công là chuẩn thô

c Nếu tất cả các bề mặt phải gia công, nên chọ

ều làm chuẩn thô

d Cố gắng chọn b

đầu ngót, đầu rót hoặc quá gồ ghề

g Chuẩn thô chỉ dùng một lần trong

V C ẤU TẠO, CÔNG DỤNG VÀ CÁCH SỬ DỤNG M

CH

Thường là loại mâm cặp tự định tâm thường dùng để kẹp chặt chi tiết gia công dạng tròn xoay Mâm cặp tự định tâm các chấu dịch chuyển đồng thời ra vào tâm để định tâm chi tiết gia công trùng với tâm của trục chính

- Bu lông để lắp chặt giữa mâm

phẳng, mâm trung gian và mặt bích

với nhau

2 Công d ụng

Mâm cặp tự định tâm thường có hai bộ chấu thuận và ngược Chấu thuận dùng để định vị và kẹp chặt chi tiết gia công có đường kính không qúa lớn, để

bảo đảm phần nhô ra của chấu cặp không quá một nửa chiều dài của chấu Khi

phần nhô ra của chấu cặp quá một nửa chiều dài của chấu chỉ ăn khớp với đĩa

răng từ 2-3 răng, khi kẹp chặt dễ làm sứt vỡ răng của chấu kẹp Trường hợp chi

tiết gia công có đường kính lớn cần sử dụng bộ chấu ngược để định vị và kẹp

chặt, trường hợp này các bậc của chấu là mặt chặn chắc chắn cho chi tiết gia công

3 Cách s ử dụng

Cắm chìa vặn mâm cặp vào lỗ vuông của bánh răng côn để quay bánh

răng côn sẽ làm cho đĩa răng côn quay, các chấu kẹp sẽ đồng thời trượt dọc trong rãnh của mâm phẳng đi ra xa hoặc đi gần vào tâm mâm cặp để kẹp chặt

hoặc tháo lỏng chi tiết gia công

VI C ẤU TẠO, CÔNG DỤNG VÀ CÁCH SỬ DỤNG MÂM CẶP 4

CH ẤU

1 C ấu tạo

Mâm cặp 4 chấu có 4 chấu dịch

chuyển hướng tâm độc lập với nhau

trong rãnh của mâm phẳng Ở mỗi chấu

có nửa đai ốc ăn khớp với vít me, một

đầu của vít me có lỗ vuông để cắm chìa

vặn Khi vặn vít me thì chấu cặp tương

ứng sẽ dịch chuyển vào tâm Chấu cặp

có 2 bộ phận: Bộ phận có ren ăn khớp

với vít me được lắp trong rãnh của

mâm phẳng, bộ phận thứ hai được lắp ở phía ngoài rãnh làm nhiệm vụ kẹp chặt chi tiết gia công phần này có thể xoay xung quanh chốt lắp ở phần có ren để chuyển từ chấu thuận thành chấu ngược hoặc ngược lại Hai bộ phận này được

cặp chặt với nhau bằng hai bu lông chìm

2 Công d ụng

Dùng để kẹp chặt những chi tiết gia công có hình dạng không đối xứng

hoặc cần gia công những chi tiết lệch tâm

3 Cách s ử dụng

Ở mặt đầu của mâm phẳng có nhiều đường tròn đồng tâm, các đường tròn đồng tâm này dùng để điều chỉnh sơ bộ chi tiết gia công Ngoài trên mặt đầu của mâm phẳng còn có nhiều rãnh hướng tâm, các rãnh này dùng để lắp các bu lông

kẹp chặt đồ gá lên mâm phẳng để gia công những chi tiết có hình dáng đặc biệt

VII C ẤU TẠO, CÔNG DỤNG CỦA MŨI TÂM, LỖ TÂM, TỐC

K ẸP

A Lỗ tâm

1 C ấu tạo

Lỗ tâm có nhiều loại nhưng thường dùng các loại sau đây:

- Kiểu (a) là kiểu đơn giản nhất, góc côn của mặt tỳ thường là 600

, chỉ trong trường hợp chi tiết lớn mới dùng loại có góc côn lớn hơn (750

2 Công d ụng:

Lỗ tâm là loại chuẩn tinh phụ thống nhất, dùng để định vị những chi tiết

dạng trục trong nhiều lần gá hoặc nhiều nguyên công khác nhau Nó không

những làm chuẩn trong quá trình gia công mà còn dùng cả trong quá trình kiểm tra và sửa chữa sau này

B M ũi tâm

1 M ũi tâm cố định:

Thường được sử dụng lắp ở đầu trục chính Khi gia công với tốc độ cắt

thấp, mũi tâm cố định được dùng cho ụ động

Mũi tâm cố định có bề mặt làm việc là mặt côn với góc côn bằng 600

, chuôi côn thường được chế tạo theo côn tiêu chuẩn: Côn Morse 2, 3, 4, 5, 6 với góc côn bằng 10

26/

Mũi tâm ở trục chính thường quay cùng chi tiết gia công, còn mũi tâm ở

ụ động đứng yên, do đó bề mặt làm việc của mũi tâm ma sát với bề mặt lỗ tâm

của chi tiết gia công làm cho bề mặt làm việc của mũi tâm mòn Để tăng khả

năng chịu mài mòn, bề mặt làm việc của mũi tâm được tôi cứng, hoặc gắng

Mũi tâm cố định để gá đặt chi tiết gia công đảm bảo độ vững chắc nhưng

chỉ dùng trong trường hợp tiện với tốc độ thấp, tải trọng nhỏ

2 M ũi tâm quay:

Có bề mặt làm việc và phần chuôi như mũi tâm cố định Cấu tạo mũi tâm quay gồm: Thân, trục chính quay trong ổ bi đỡ chặn hoặc trong ổ đũa đỡ chặn

và ổ kim được lắp ở phía sau, nắp cùng với đệm kín che cho ổ lăn không bị bụi

bẩn và không cho dầu bôi trơn chảy ra ngoài, được lắp vào thân mũi tâm quay

Nắp tựa vào mặt nút của vòng ngoài, đồng thời dùng để che kín khe hở bên trong ổ lăn

3 M ũi tâm ngược:

Thuộc dạng mũi tâm không tiêu chuẩn dùng để gá đặt các chi tiết gia công có kích thước nhỏ có đầu tâm ngoài với góc côn bằng 600

hoặc được vác ở hai đầu với góc côn 600

Mũi tâm ngược cũng có mũi tâm cố định và mũi tâm quay Để truyền chuyển động cho chi tiết gia công thường sử dụng mũi tâm ở ụ động ép chặc chi tiết gia công vào mặt côn ngược để tạo ra lực ma sát giữa mũi tâm và mặt vác chhi tiết gia công

4 M ũi tâm hình nón cụt:

Bề mặt làm việc là mặt côn với góc côn 600

, phần chuôi được chế tạo theo côn Morse Chủ yếu dùng để gá đặt các chi tiết dạng ống hoặc trụ rỗng

Chủ yếu được lấp ở ụ động, trường hợp yêu cầu độ đồng tâm của các mặt gia công không cao và tiện với chiều sâu cắt nhỏ thì có thể sử dụng mũi tâm hình nón cụt cho cả nòng trục chính và ụ động không dùng tới tốc kẹp

5 M ũi tâm có khía nhám:

Gia công các chi tiết dạng ống hoặc trụ rỗng Để tăng khả năng truyền mô men quay cho chi tiết gia công, từ đó tăng chiều sâu cắt Mũi tâm hình nón cụt ở

trục chính được thay bằng mũi tâm có răng trên bề mặt làm việc Chi tiết gia công được định vị trên mũi tâm răng và được ép chặc bằng mũi tâm quay hình nón cụt Các răng của mũi tâm tựa vào bề mặt làm việc của chi tiết gia công làm cho chi tiết quay theo Sự tựa của các răng làm tăng khả năng truyền mô men quay Nhưng do hình thành các vết lõm trên bề mặt định vị của chi tiết gia công

mà dạng mũi tâm này chỉ được sử dụng khi định vị lỗ trên chi tiết gia công không sử dụng để định vị tiếp cho các nguyên công sau

6 M ũi tâm tùy động:

Được dùng trong sản xuất hàng loạt chẳng hạn các chi tiết dạng trụ bậc

có chiều sâu lỗ tâm khác nhau Để đảm bảo chính xác về chiều dài của các bậc trong quá trình tiện, cần sử dụng mũi tâm tùy động Khi ép các chi tiết định vị

bằng mũi tâm sau, mũi tâm trước thắng được lực cản của lò xo và chuyển động

về phía sau cho tới mặt đầu của chi tiết gia công chạm vào mặt đầu của ống kẹp, ống kẹp này là cử chặn chiều trục đối với chi tiết gia công, đồng thời còn là ổ

tựa cho mũi tâm Nắp chặn dùng để đỡ và dẫn hướng cho mũi tâm Khi tiếp tục

ép chi tiết gia công ống kẹp được bóp lại trong lỗ côn của bạc và mũi tâm hãm

chặc lại, mũi tâm có thân được lắp vào lỗ côn của trục chính, lò xo luôn luôn đẩy mũi tâm dịch chuyển về phía trước bảo đảo mũi tâm luôn luôn tiếp xúc với

lỗ tâm của chi tiết gia công

Dùng để kẹp chặt và truyền chuyển động quay cho chi tiết gia công được

gá trên hai mũi chống tâm thông qua mâm đẩy tốc

VIII C ẤU TẠO, CÔNG DỤNG VÀ CÁCH SỬ DỤNG CÁC LOẠI GIÁ ĐỠ

1 Công d ụng:

Giá đỡ (luynét) dùng để đỡ những chi tiết gia công kém cứng vững,

thường có tỷ số giữa chiều dài và đường kính lớn hơn hoặc bằng 12, và dùng để

đỡ những chi tiết đặc biệt nặng Giá đỡ dùng trên máy tiện điện năng thường có

2 loại giá đỡ cố định và giá đỡ di động

2 C ấu tạo và cách sử dụng:

a.Giá đỡ cố định:

Giá đỡ cố định dùng để đỡ những chi tiết gia công có kích thước tương đối lớn hoặc những chi tiết cần gia công ở mặt đầu như: Vạt mặt, khoan, móc lỗ Giá đỡ cố định cũng giống như ụ động được bắt chặt xuống băng máy bằng bu lông đai ốc ở vị trí thích hợp để đỡ chi tiết gia công bỡi 3 vấu, các vấu được làm

bằng vật liệu dễ mài mòn để đảm bảo bề mặt chi tiết không bị phá hỏng, các vấu

đỡ thường xuyên được bôi trơn Khi gia công với tốc độ cắt lớn, để giảm ma sát các vấu đỡ được thay bằng con lăn Nắp của giá đỡ có thể xoay quanh một chốt

để đặt chi tiết gia công vào giá đỡ sau đó đậy lại và được bắt chặt với thân giá

Giá đỡ di động dùng để đỡ những chi tiết gia công có kích thước nhỏ hơn

so với giá đỡ cố định và thường gia công với chiều sâu cắt nhỏ Giá đỡ di động

có hai loại: Giá đỡ di động có 2 vấu và giá đỡ di động có 3 vấu, cả 2 loại giá đỡ

di động đều bắt chặt trên bàn xe dao bằng hai bu lông đai ốc và cùng trượt với bàn xe dao dọc, các vấu đỡ làm bằng vật liệu dễ mài mòn và cũng được điều

chỉnh giống như giá đỡ cố định Vị trí của dao tiện được điều chỉnh bằng bàn xe dao dọc trên có thể đối diện với vấu đỡ hoặc gần sát với phía trái hoặc phải vấu

đỡ

Bài 3: ĐẶC ĐIỂM CỦA QUÁ TRÌNH CẮT KHI TIỆN

Th ời gian: (LT:3h;TH:0h)

I B ẢN CHẤT CỦA QUÁ TRÌNH CẮT GỌT KIM LOẠI

1 Quá trình hình thành phoi khi c ắt kim loại

Lúc đầu người ta cho rằng: cắt kim loại cũng tương tự như quá trình chẻ tre, chẻ nứa Tức là phoi được tách ra theo thớ của kim loại

Quan sát cắt gọt thực tế, ta dễ dàng phát hiện hai nhận xét quan trọng: + Phoi được tánh ra khỏi chi tiết khi cắt không theo phương của vận tốc

Trọng một thời gian dài, bằng con đường lý thuyết người ta không tìm

nổi lời giải đáp đúng đắn Do vậy nhiều nhà nghiên cứu đã tiến hành hàng loạt thí nghiệm Để đơn giản, các thí nghiệm được tiến hành trên mẫu bào và tiện tự

do theo những phương pháp khái quát sau:

+ Bằng cách chú ý quan sát mặt bên của vật gia công

+ Bằng cách chụp ảnh với độ phóng đại lớn vùng cắt

+ Bằng cách quan sát cấu trúc tế vi của vùng cắt, phoi và mặt đã gia công Sau đây chúng ta nghiên cứu một số thí nghiệm điển hình nhằm khám phá cơ chế cắt gọt

* Thí nghiệm so sánh mẫu nén và cắt:

Mô hình thí nghiệm được mô tả

+ Thí nghiệm cắt nén mẫu

+ Thí nghiệm cắt mẫu với dao có γ = 00

b/

a/

Khi quan sát thí nghiệm nén mẫu, người ta thấy rằng: các phân tử kim

loại dưới sức ép của đầu nén bị biến dạng, phương biến dạng là phương AB và

CD tạo với phương của ngoại lực tác dụng P một góc ψ xác định đối với từng

loại vật liệu (thép ψ = 450

)

Điều tương tự đó cũng xảy ra đối với mẫu cắt (hình.b.), nhưng phương

CD thì các phân tố kim loại đã bị phần kim loại trên mẫu chặn lại Do đó

phương biến dạng chỉ còn là AB

Kết quả trên đã cho ta kết luận quan trọng là: thực chất quá trình tách phoi ra khỏi chi tiết là quá trình biến dạng của các phần tử kim loại dưới sức ép

của đầu dao

2 Thí nghi ệm quan sát sự dịch chuyển của các phần tử kim loại khi

c ắt

V

P'

Dao Foi

P 1

2 3 3' 2' B

F

F R

R r

Aψ Dao V Foi F

ψ

d

Chi tiết 0

Để tiếp tục làm rõ bản chất của quá trình cắt kim loại, người ta tiến hành

một thí nghiệm khác ở thí nghiệm này, các phần tử kim loại trên mặt bên của

mẫu được đánh dấu Khi cắt ta quan sát sự dịch chuyển của các phần tử kim loại

đã được đánh dấu đó Ví dụ hình vẽ trên, mô tả quá trình dịch chuyển của phần

tử kim loại P khi cắt Từ P đến 1 phần tử kim loại dịch chuyển gần như song song với phương vận tốc cắt v Qua khỏi điểm 1, đáng lẽ phần tử kim loại chuyển đến điểm 2', nhưng thực tế thì nó dịch đến điểm 2 Đoạn 2 ' 2 gọi là lượng

trượt của phần tử kim loại P tại thời điểm 2 Điểm 1 là điểm bắt đầu trượt của

phần tử kim loại P khi cắt Tương tự như vậy ở thời điểm 3 lượng trượt là 3 ' 3

Tiếp tục cắt, sau khi qua khỏi điểm 3 phần tử kim loại P di chuyển đến điểm 4 Đoạn đường 34 song song với mặt trước của dao Điều đó có nghĩa là đến thời điểm 3 thì quá trình trượt của phần tử kim loại P đã kết thúc và nó đã chuyển thành phoi cắt Điểm 3 được gọi là điểm kết thúc trượt của phần tử kim loại P khi cắt Bằng cách đánh dấu như vậy ta xây dựng được đường dịch chuyển của phân tố kim loại P khi cắt là P 1234P' Trong đó đoạn 4P' là một cung cong về phía mặt tự do của phoi có bán kính R Điểm 4 được xác định bằng cách: từ điểm tách rời sự tiếp xúc giữa phoi và mặt trước dao (E) ta kẻ (EF) vuông góc

với mặt trước dao (EF ⊥ OE) EF sẽ cắt đường P 1234P' tại 4

Nếu quan sát vô số điểm trên mặt bên của mẫu cắt, ta sẽ nhận được vô số đường dịch chuyển của các phần tử kim loại tương ứng; đồng thời xác lập được

mặt cắt trượt OA và mặt kết thúc trượt OC

Vùng giới hạn bởi mặt bắt đầu trượt OA và mặt kết thúc trượt OC gọi là vùng trượt

Thí nghiệm trên được tiến hành với tốc độ cắt v = 0,002 m/ph Trong

thực tế, tốc độ cắt lớn hơn rất nhiều so với tốc độ đã thí nghiệm, do đó tốc độ

biến dạng trượt cũng rất lớn, Chính vì vậy mặt bắt đầu trượt OA và mặt kết thúc

trượt OC gần như trùng nhau Kinh nghiệm cho thấy khoảng cách giữa 2 mặt này rất nhỏ, trong khoảng 0,03 - 0,2 mm Để đơn giản cho việc nghiên cứu tính toán sau này, người ta coi 2 mặt A và OC trùng nhau, gọi là mặt trượt OM, tạo

với phương vận tốc cắt v một góc β1 gọi là góc trượt (hay góc tách phoi)

Nghiên cứu quá trình cắt kim loại, thường người ta để ý tới 3 trạng thái

biến dạng: biến dạng dẻo, biến dạng đàn hồi và sự gãy vỡ Những thí nghiệm đã

chứng tỏ rằng: phoi cắt và lớp kim loại dưới mặt sau dao (bề mặt đã gia công) bao giờ cũng phát sinh biến dạng dẻo Điều đó khẳng định rằng: dòn không phải

là bản chất của vật liệu mà chỉ là trạng thái của chúng mà thôi Từ quan điểm về

cắt gọt, giữa những vật liệu dòn và vật liệu dẻo không thể xác định rõ giới hạn,

bởi vì cùng một vật liệu có thể trở thành dòn hoặc dẻo tuỳ thuộc vào tải trọng tác dụng lên nó

Khi cắt kim loại, tác dụng nhiệt cũng gây nhiều khó khăn cho việc giải đáp các hiện tượng xảy ra trong quá trình cắt Theo các kết quả thí nghiệm cho

thấy: Khi tốc độ biến dạng tăng lên thì nhiệt trong vật thể biến dạng cũng tăng lên Tính dẻo của kim loại thay đổi theo nhiệt

Với những cản trở như vậy cho nên mãi đến nay việc giải thích cơ chế

của quá trình cắt gọt còn tồn tại nhiều mâu thuẫn Song trong đó, ý kiến giải thích khá tập trung là: Quá trình hình thành phoi cắt là quá trình trượt dần hay

trượt liên tục của các phần tử kim loại theo mặt trượt của chúng [2]

Hiện tượng phoi bị uốn cong về phía mặt tư do của chúng sau khi ra khỏi

mặt EF được giải thích như sau: Các phần tử kim loại sau khi ra khỏi vùng trượt thì quá trình trượt cơ bản đủ kết thúc Nhưng trong khi đó thì các phần tử kim

loại nằm sát và tiếp xúc với mặt trước dao vẫn bị mặt trước dao chèn ép ma sát,

do đó vẫn tiếp tục bị biến dạng

Kết quả của sự chèn ép này là các hạt kim loại ở vùng tiếp xúc bị ép dài

ra khi thành phoi Thể hiện sự kéo dài đó là OE > OF Mặt khác từ ở vùng OE bị

mặt trước dao ma sát, sau khi ra khỏi điểm E, các phần tử kim loại đột ngột được tự do Do tập hợp những nguyên nhân trên, sau khi ra khỏi mặt EF phoi bị

uốn cong về phía mặt tự do của chúng tức là r < R

II L ỰC CẮT VÀ CÔNG SUẤT CẮT GỌT

1 Khái ni ệm

Trong quá trình cắt kim loại, để tách được phoi và thắng được ma sát cần

phải có lực Lực sinh ra trong quá trình cắt là động lực cần thiết nhằm thực hiện quá trình biến dạng và ma sát

Việc nghiên cứu lực cắt trong quá trình cắt kim loại có ý nghĩa cả lý thuyết lẫn thực tiễn Trong thực tế, những hiểu biết về lực cắt rất quan trọng để thiết kế dụng cụ cắt, đồ gá, tính toán thiết kế máy móc thiết bị, Dưới tác dụng

của lực và nhiệt, dụng cụ sẽ bị mòn, bị phá huỷ Muồn hiểu được quy luật mài mòn và phá huỷ dao thì phải hiểu được quy luật tác động của lực cắt Muốn tính công tiêu hao khi cắt cần phải biết lực cắt Những hiểu biết lý thuyết về lực cắt

tạo khả năng chính xác hoá lý thuyết quá trình cắt Trong trạng thái cân bằng

năng lượng của quá trình cắt thì các mối quan hệ lực cắt cũng cân bằng

Lực cắt sinh ra khi cắt là một hiện tượng động lực học, tức là trong chu trình thời gian gia công thì lực cắt không phải là hằng số mà biến đổi theo quãng đường của dụng cụ

Theo cơ học, nghiên cứu về lực nói chung là xác định 3 yếu tố:

Điểm đặt của lực

Hướng (phương và chiều) tác dụng của lực

Giá trị (độ lớn) của lực

Trong cắt gọt kim loại, người ta gọi lực sinh ra trong quá trình cắt tác

dụng lên dao là lực cắt, ký hiệu là Pr ; còn lực có cùng độ lớn, cùng phương

nhưng ngược chiều với lực cắt gọi là phản lực cắt, ký hiệu là '

Pr

Quá trình cắt thực hiện được cần có lực để thắng biến dạng và ma sát, do

vậy lực cắt theo định nghĩa trên có thể hiểu rằng có nguồn gốc từ quá trình biến

dạng và ma sát Biến dạng khi cắt có biến dạng đàn hồi và biến dạng dẻo Do

vậy lực sinh ra do biến dạng cũng có lực biến dạng đàn hồi Prdh và lực biến dạng

dẻo Prd Những lực này cùng với lực ma sát tác dụng lên dao, cụ thể trên mặt

trước và mặt sau dao

Trên hình trong trường hợp cắt tự

Trên đây hệ lực được xét là hệ lực phẳng, nhưng nói chung trong cắt gọt

thực tế thì lực cắt là một hệ lực không gian Để tiện cho việc nghiên cứu, tính toán, đo đạc và kiểm tra, ta có thể nghiên cứu lực cắt thông qua các thành phần

của chúng

2 Phân tích các thành ph ần lực cắt

Tuỳ thuộc vào mục đích nghiên cứu, sử dụng người ta có thể phân tích

lực cắt thành các thành phần tương ứng qua nhiều phương pháp khác nhau

+Phân tích lực cắt theo các phương chuyển động

Hệ thống lực cắt khi tiện được mô tả ở hình Lực cắt tổng P được phân tích thành 3 thành phần theo 3 phương chuyển động v, s và t của chuyển động

cắt: tiếp tuyến, ngược với chuyển

động chạy dao và hướng kính

* Thành ph ần Pz hay P v: nằm theo

hướng chuyển động chính (hướng

tốc độ cắt), thành phần này gọi là

lực tiếp tuyến, lực cắt chính Giá trị

lực Pz cần thiết để tính toán công

ngược hướng chay dao, gọi là lực

chiều trục hay lực chạy dao Biết lực này

để tính độ bền của chi tiết trong chuyển

Hình - H ệ thống lực cắt khi tiện

động chạy dao, độ bền của dao và công suất tiêu hao của cơ cấu chạy dao

* Thành ph ần Py hay Pt: tác dụng trong mặt phẳng nằm ngang và vuông góc với đường tâm chi tiết (vuông góc với mặt phẳng sau khi gia công) Thành

phần này gọi là lực hướng kính có tác dụng làm cong chi tiết (biểu thị bằng độ võng), ảnh hưởng đến độ chính xác của chi tiết gia công, độ cứng vững của máy

+ Phân tích lực cắt theo các mặt chịu tải

Khi nghiên cứu bản chất động lực học của quá trình cắt kim loại, lực cắt còn được phân tích thành các thành phần theo các mặt chịu tải Khảo sát quá trình bào tự do, ta có sơ đồ trên hình vẽ

Dựa vào lực cắt chính Pv và lực chạy dao Ps trong mô hình cắt tự do trên đây xây dựng vòng tròn Thales, nhờ đó ta vẽ và xác định được các lực:

* Trên m ặt trước dao:

* Trên m1 ặt sau dao:

Lực ép trên mặt sau dao N

Lực ma sát trên mặt sau dao

Để xác định lực cắt ta có thể dùng nhiều phương pháp sau:

Phương pháp đo trực tiếp

Phương pháp xác định thông qua đo công suất cắt

Phương pháp bảng và biểu đồ

Phương pháp tính toán theo công thức

+ Phương pháp đo trực tiếp lực cắt

Việc đo lực cắt được tiến hành bằng cách dùng dụng cụ đo trực tiếp xác định giá trị các thành phần lực cắt theo các phương chuyển động cắt

Tuỳ thuộc vào cấu tạo của thiết bị đo lực ta có thể xác định lực cắt qua độ

lớn tức thời hay độ lớn cực đại của nó

Thiết bị đo lực cắt được chế tạo trên cơ sở nhiều nguyên lý khác nhau, đó là:

Theo nguyên lý cơ học,

Theo nguyên lý thuỷ khí,

Theo hiệu ứng về điện,

Theo nguyên lý biến dạng dẻo

+ Phương pháp đo lực cắt thông qua đo công suất

Lực cắt có thể xác định thông qua đo công suất cắt

Ta có mối quan hệ giữa lực P, tốc độ v và công suất N như sau:

60.1000

N= với N theo KW, P theo kG và v theo m/ph

Trong quá trình cắt gọt, ta đã biết lực cắt có thể được phân thành 3 thành

phần theo 3 phương chuyển động v, s, t Công suất tương ứng la:

Mặt khác, khi cắt công suất của động cơ sản sinh ra một phần để thực

hiện việc cắt gọt (Nc), một phần để thắng ma sát và lực cản quán tính trong động

cơ và máy (có thể gọi là công suất chạy không tải Nck, tương ứng với hiệu suất

của máy η)

Như vậy nếu mở máy nhưng không cắt thì công suất đo được từ động cơ

sản sinh ra sẽ là công suất tổn thất hay công suất chạy không Nck Khi thực hiện

việc cắt gọt thì công suất đo được từ động cơ sẽ bao gồm công suất cắt Nc và công suất chạy không Nck Ta có:

Nđc = Nc + Nck suy ra: N c =N dc−N ck =P v K v .

Do vậy từ việc đo công suất ta có:

Việc tính toán lực cắt nói chung được tiến hành theo 2 hướng:

Tính toán lực cắt bằng nghiên cứu lý thuyết

Tính toán lực cắt bằng những công thức thực nghiệm

* Tính toán lực cắt bằng nghiên cứu lý thuyết

Qua nghiên cứu lý thuyết về cơ học và biến dạng trong quá trính tách phoi và hình thành bề mặt gia công các nhà nghiên cứu đã thiết lập các công

thức tính toán lực cắt Các nghiên cứu này thực hiện theo 2 phương pháp phân tích:

a Ph ương pháp dựa trên cơ sở phân tích về cơ học quá trình cắt

Thực hiện nghiên cứu qui luật xuất hiện mặt trượt OM (thông qua góc tách phoi β), nghiên cứu ứng lực sinh ra khi tách phoi với diện tích thiết diện phoi cắt xác định và từ tính chất cơ học của vật liệu chi tiết gia công ngưới ta đã xác định được lực cần thiết để tách được một đơn vị diện tích phoi cắt (tính cho 1mm2), lực này được gọi là lực cắt đơn vị, ký hiệu là p, đơn vị tính là N/mm2

Kết quả nghiên cứu của phần lớn các nhà khoa học cho ta công thức tính

lực cắt đơn vị p như sau:

c

p= σ tgψ β − +ctgβ1 [N/mm2] Trong đó:

σc là ứng suất cắt sinh ra trong mặt trượt OM, [N/mm2

],

ψ là góc giữ phương trượt và phương lực tác dụng đối với một loại

vật liệu xác định, phụ thuộc vào vật liệu gia công,

Nghiên cứu quá trình tạo phoi

khi cắt, qua phân tích biến dạng lớp cắt

khi các phần tử kim loại phoi cắt di

chuyển theo mặt trước của dao thì trong

phương trượt xuất hiện ứng suất cắt và

ứng suất nén Tổng các ứng suất này tại

v

γ X

mặt trượt OM được thể hiện bằng các lực Pc và Pe trên hình bên

Trong quá trình phoi dịch chuyển trượt trên mặt trước dao sẽ chịu tác dụng của

N cos Fsin P sin P cos 0

N sin Fcos P cos P sin 0

Ta có trên mặt trước dao: F = μN

Từ quan điểm biến dạng kim loại trên mặt trượt, ta có thể xác định:

tb 1

* Tính toán lực cắt bằng công thức thực nghiệm

Dựa vào các kết quả thực nghiệm khi nghiên cứu về cắt gọt, ta xây dựng nên các công thức tính toán lực cắt Công thức thực nghiệm tính toán lực cắt

cũng được thiết lập theo 2 phương pháp

c Ph ương pháp dựa vào lực cắt đơn vị và diện tích tiết diện phoi cắt

Ta có lực cắt P theo lực cắt đơn vị và diện tích phoi cắt như sau:

P = p.q [N]

Trong đó: q là diện tích tiết diện phoi cắt

p là lực cắt đơn vị, là hằng số phụ thuộc vào vật liệu gia công

Theo các nhà nghiên cứu về cắt gọt thì lực cắt dơn vị p có thể biểu diễn

gần đúng trong mối quan hệ với độ bền σb của vật liệu (nếu là vật liệu dẻo) hoặc

độ cứng HB của vật liệu (nếu là vật liệu dòn)

Thực tế khi cắt với dao một lưỡi cắt, từ thực nghiệm ta có:

p = (2,5 – 4,5)σb đối với vật liệu dẻo

p = (0,5 – 1,0)HB đối với vật liệu dòn Trong đó giá trị hệ số nhỏ dùng khi cắt với chiều dày cắt a lớn và ngược

Để thuận tiện cho việc tra cứu khi tính toán lực cắt, trong các sổ tay cắt

gọt người ta thường cho lực cắt đơn vị dưới dạng các đồ thị quan hệ: p = f(atb)

Ph ương pháp thiết lập công thức thực nghiệm dạng hàm mũ

Công thức thực nghiệm tính toán lực cắt được xây dựng trên cơ sở khảo sát bằng thực nghiệm mức độ ảnh hưởng của các yếu tố cắt gọt đến lực cắt

Bằng các kết quả thực nghiệm thu được thông qua thống kê xử lý số liệu ta nhận được công thức thực nghiệm

Nhiều nhà nghiên cứu đã đề xuất công thức tính toán lực cắt dưới dạng hàm mũ đối với các yếu tố cắt gọt chính:

Nhóm yếu tố ảnh hưởng từ chi tiết gia công,

Nhóm yếu tố ảnh hưởng từ các điều kiện cắt,

Nhóm yếu tố ảnh hưởng từ dụng cụ cắt

III HI ỆN TƯỢNG RUNG ĐỘNG TRONG CẮT GỌT

1 Ả nh h ưở ng c ủ a chi ti ế t gia công đế n l ự c c ắ t

Bản chất biến dạng và ma sát của quá trình cắt kim loại cho ta thấy rằng: chi tiết gia công có ảnh hưởng lớn đến quá trính cắt, đặc biệt đến lực cắt

Thực nghiệm ghi nhận chi tiết gia công ảnh hưởng đến lực cắt bởi các

yếu tố sau:

2 Độ bền, độ cứng của vật liệu,

3 Thành ph ần hoá học,

4.C ấu trúc kim loại của vật liệu,

5 Ph ương pháp chế tạo phôi…

Thực tế nếu tiến hành khảo sát ảnh hưởng của từng yếu tố trên đến lực cắt thì rất phức tạp và khó khăn; do vậy trong các công thức thực nghiệm tính toán

lực cắt người ta biểu thị mức độ ảnh hưởng của vật liệu cụ thể đến lực cắt trong điều kiện cắt gọt xác định bằng độ lớn lực cần thiết để tách 1mm2

diện tích tiết

diện phoi cắt khỏi chi tiết gia công Theo phân tích trên đây chính là lực cắt đơn

vị p Tuy vậy đối với một loại vật liệu thì p còn phụ thuộc vào chiều dày cắt a

Vì vậy để phân biệt trong khảo sát trong công thức kinh nghiệm: Lực cắt đơn vị

p được định nghĩa là lực cần thiết để tách một lớp phoi tiết diện 1mm2

có chiều dày trung bình atb=1mm và chiều rộng b=1mm trong điều kiện dao tiêu chuẩn

Như vậy lực cắt đơn vị đặc trưng cho một loại vật liệu xác định được gọi

là hằng số lực cắt, thường ký hiệu là Cp

Xét thành phần lực Pv, ta có:

Cpv = Pv = p trong điều kiện a=1mm B=1mm và dao Tiêu chuẩn

Trong thực tế, hảng số lực cắt Cpđược xác định bằng thực nghiệm và cho

theo bảng trong các sổ tay cắt gọt

Bảng - Hằng số lực cắt C p khi c ắt vật liệu dẻo

Khi vật liệu có độ bền hoặc độ cứng càng cao thì lực cắt càng lớn bởi vì

công thực hiện biến dạng cũng như thắng ma sát càng phải lớn

Lực cắt cần thiết để cắt gang (vật liệu dòn) nhỏ hơn khi cắt thép (vật liệu

dẻo) bởi vì khi cắt gang công biến dạng nhỏ và hệ số ma sát của gang cũng nhỏ

hơn của thép

6 Ảnh hưởng của điều kiện cắt đến lực cắt

Điều kiện cắt gọt bao gồm nhiều yếu tố như chế độ cắt v, s, t; độ cứng

vững của hệ thống công nghệ; có hay không tưới dung dịch trơn nguội vào vùng

cắt…Ở đây ta chỉ khảo sát ảnh hưởng của chế độ cắt đến lực cắt

Khảo sát ảnh hưởng của các thông số v, s, t đến lực cắt trong quá trình

cắt Sử dụng nguyên lý cọng tác dụng, khi nghiên cứu ảnh hưởng của một thông

số nào đó, trong thí nghiệm ta cho tất cả các yếu tố khác không thay đổi và chỉ

cho yếu tố đang xét thay đổi, sau đó tổng hợp lại ta nhận được ảnh hưởng đồng

thời của các yếu tố xét đến lực cắt

7 Ảnh hưởng của chiều sâu cắt t đến lực cắt

Vì chiều rộng cắt b = t/sinϕ có ý nghĩa vật lý trong quá trình cắt nên ta sẽ

khảo sát ảnh hưởng của b đến lực cắt Pv

Thực hiện cắt thử nghiệm với các yếu tố khác không đổi, cho b thay đổi

các giá trị khác nhau, ta đo được các giá trị lực cắt Pv tương ứng như trên đồ thị

Từ đồ thị ta nhận thấy rằng khi tăng b thì lực cắt cũng tăng Nếu như cắt

với chiều dày cắt atb = 1mm thì lực cắt chính Pvđược tính bằng:

8 Ảnh hưởng của lượng chạy dao s đến lực cắt

Vì chiều dày cắt a = s.sinϕ có ý nghĩa vật lý trong quá trình cắt nên ta sẽ

khảo sát ảnh hưởng của a (qua atb) đến lực cắt Pv

Thực hiện cắt thử nghiệm với các yếu tố khác không đổi với b=1mm, cho

a thay đổi các giá trị khác nhau, ta đo được các giá trị lực cắt Pv tương ứng

Bằng cách xử lý các số liệu đo ta có thể biểu diễn mối quan hệ giữa lự cắt

Từ đồ thị ta nhận thấy rằng khi tăng chiều dày cắt a thì lực cắt cũng tăng,

nhưng không tăng nhiều như đối với b, vì rằng khi tăng a thì sẽ tăng độ lớn của góc tách phoi dẫn đến giảm lực cắt đơn vị, mặt khác khi tăng a thì không làm

tăng chiều dài làm việc thực tế của lưỡi cắt một cách tuyến tính như khi tăng chiều rộng cắt b

Qua thực nghiệm ta thấy rằng: ở tốc độ cắt thấp mối quan hệ giữa tốc độ

cắt v với lực cắt P rất phức tạp và khó xác định qui luật Tuy nhiên khi cắt với

tốc độ phổ biến ở phạm vi tốc độ cao như ngày nay đang sử dụng thì nhận thấy

rằng khi tăng tốc độ cắt v , lực cắt hầu như không thay đổi hoặc thay đổi không đáng kể Do vậy để đơn gian trong công thức tính lực cắt ta thường bỏ qua yếu

tố v

10 Ảnh hưởng của dụng cụ cắt đến lực cắt

Thực tế cho thấy vật liệu chế tạo dao và thông số hình học của dao có ảnh

hưởng trực tiếp đến lực cắt

Qua khảo sát bằng thực nghiệm ảnh hưởng của các yếu liên quan của

dụng cắt đến lực cắt được biểu thị qua các hệ số điều chỉnh trong công thức kinh nghiệm tính lực cắt

KPv= Kγ.Kϕ.KR.KΔ.Kl

với Kγ, Kϕ, KR, KΔ, Kl là các hệ số điều chỉnh liên quan đến góc trước, góc nghiêng chính lưỡi cắt, bán kính mũi dao, độ lớn mài mòn mặt sau dao và

việc tưới dung dịch trơn nguội vào khu vực cắt

Tổng hợp ta có thể lập được phương trình kinh nghiệm tính lực cắt như sau:

' p v p v

IV NHI ỆT PHÁT SINH TRONG QUÁ TRÌNH CẮT GỌT

1 Nhi ệt phát sinh khi cắt kim loại

Quá trình tạo phoi và thoát phoi khỏi vùng cắt trong quá trình cắt làm

xuất hiện một lượng nhiệt nhất định Lương nhiệt này sinh ra do sự chuyển đổi

từ công cắt gọt Thực nghiệm chứng tỏ rằng gần như tất cả công cần thiết trong quá trình cắt đều chuyển biến thành nhiệt trừ công biến dạng đàn hồi và công kín (công để biến dạng mạng tinh thể và các bề mặt lớn) Khoảng gần 98% công này chuyển hoá thành nhiệt tổng cọng phát sinh sau một phút gia công và có thể tính theo công thức sau:

427

z cg

có trên một đơn vị thể tích hay khối lượng của vật thể được cắt gọi là nhiệt

lượng đơn vị (Cal/cm3

; Cal/g)

Nhiệt lượng sinh ra khi cắt làm nóng chi tiết gia công, phoi và dụng cụ

cắt Nhiệt độ tại các điểm khác nhau có sự tác động của lượng nhiệt khác nhau

và gọi là nhiệt độ cắt tức thời của các điểm khối lượng khảo sát trong vùng cắt Trung bình cọng đại số của nhiệt độ các điểm khối lượng của phoi gọi là nhiệt

độ trung bình của phoi Tương tự ta có nhiệt độ trung bình của dụng cụ và chi

tiết gia công Nhiệt độ trung bình trên các bề mặt tiếp xúc của vật liệu gia côngvà vật liệu cắt gọi là nhiệt độ cắt, qui ước gọi tắt là nhiệt cắt

2 Ngu ồn gốc của nhiệt cắt

và s ự phân bố của chúng

phoi

dao

chi ti ết

a Nguồn gốc của nhiệt cắt

Như trên đã phân tích rõ

ràng để tách được phoi và thắng

được ma sát khi cắt ta cần có lực

cần thiết tác động vào chi tiết gia

công tạo ra công cắt gọt và gần

như hầu hết công này chuyển biến

thành nhiệt Công này chính là để

thực hiện quá trình biến dạng và

Khi gia công cắt gọt ta có thể phân định vùng cắt thành các vùng biến

dạng và ma sát Do vậy nhiệt sinh ra từ 4 nguồn:

* Vùng t ạo phoi Nhiệt sinh ra do công ma sát giữa các phần tử của vật

liệu gia công trong quá trình biến dạng: Qdh

Nếu xem vùng tạo phoi như là một mặt trượt duy nhất thì qua nghiên cứu

lượng nhiệt này có thể xác định qua biểu thức sau:

1

427

c c dh

Lượng nhiệt xuất hiện trên mặt trước dao là do 2 nguồn: do tác dụng của

lực ma sát trong ở lớp vật liệu phoi gần sát mặt trước kháng lại biến dạng đàn

hồi và lực ma sát ngoài trên mặt tiếp xúc

* Vùng ti ếp xúc của mặt sau dao và mặt cắt của chi tiết gia công Nhiệt

sinh ra do sự chuyển đổi công ma sát: Qms

* Nhi ệt sinh ra do công đứt phoi: Qdp

b Sự phân bố nhiệt cắt

Các lượng nhiệt sinh ra được truyền và phân tán vào phoi Qf, dụng cụ cắt

Qd, chi tiết gia công Qct và môi trường Qmt

Từ điều kiện cân bằng nhiệt ta có thể viết:

Qdh + Qdm + Qms + Qdp = Qf + Qd + Qct + Qmt

*Nhi ệt truyền vào phoi cắt

Lượng nhiệt phoi nhận được được truyền từ 2 nguồn nhiệt: nguồn Q5 của vùng biến dạng trượt (mặt tạo phoi) và nguồn Q6 trên mặt trước dao lượng nhiệt này chiếm khoảng 75% tổng lượng nhiệt sinh ra khi cắt Qcg

*Nhi ệt truyền vào dụng cụ

Một phần lượng nhiệt Q3 sinh ra trên bề mặt tiếp xúc của phoi với mặt

trước dao cùng với một phần lượng nhiệt Q4 khác sinh ra từ ma sát của bề mặt sau dao với bề mặt cắt truyền vào dụng cụ khi cắt Lượng nhiệt này chiếm khoảng 20% Qcg

*Nhi ệt truyền vào chi tiết gia công

Có hai dòng nhiệt hướng vào chi tiết gia công đó là: q1 và q2 Lượng nhiệt chi tiết nhận được Q1 từ dòng nhiệt sinh ra trong mặt trượt q1 và lượng nhiệt Q2

từ dòng nhiệt sinh ra từ mặt sau dao q2 Lượng nhiệt này chiếm khoảng 4% Qcg

*Nhi ệt truyền vào môi trường

Một phần nhiệt khác của quá trình cắt truyền từ bề mặt tự do của phoi,

dụng cụ và chi tiết gia công vào môi trường chung quanh Q7, Q8, Q9 Lượng nhiệt này phụ thuộc vào nhiều yếu tố như lượng dung dịch trơn nguội tưới vào vùng cắt, tốc độ cắt, chiều dày lớp cắt

Sự phân tích lý thuyết tóm tắt về sự thu phát nhiệt của quá trình cắt giúp đánh giá ảnh hưởng của các thông số cơ bản của cắt gọt đến sự xuất hiện và sự

dẫn nhiệt khi cắt Tuy nhiên việc xác định sự thu nhận nhiệt và truyền phát nhiệt

bằng tính toán là rất khó và không chính xác

Tóm lại mỗi nguồn nhiệt sinh ra có một phạm vi tác dụng nhất định Phần

lớn nhiệt lượng sinh ra do biến dạng trên mặt cắt (biến dạng trượt) nằm lại trong phoi nhưng phoi lại thoát ra ngoài, một phần nhỏ truyền sang dụng cụ cắt nhưng

dụng cụ lại luôn nằm trong vùng cắt

Các kết quả thực nghiệm nghiên cứu về nhiệt cắt cho ta một số nhận xét sau:

Khi tăng tốc độ cắt, lượng nhiệt truyền vào dao giảm Đó là do sự chậm

trễ của tốc độ truyền nhiệt so với tốc độ chuyển đọng của phoi Tức là vì thời gian để thoát phoi rất ngắn nên nhiệt chưa kịp truyền sang dao

Khi gia công thép chịu nhiệt, lượng nhiệt truyền vào dao tăng lên nhiều

hơn so với khi gia công thép kết cấu Điều đó là vì thép chịu nóng có sức bền và

độ dẻo cao hơn nên công cắt lớn và do đó lượng nhiệt sinh ra lớn, đồng thời các

loại thép chịu nhiệt đều có tính dẫn nhiệt kém

Tuy rằng lượng nhiệt truyền vào dao không nhiều nhưng do tính truyền nhiệt của vật liệu làm dao thấp và do dao liên tục tiếp xúc với vùng sinh nhiệt nên nhiệt độ trên dao thường cao hơn so với nhiệt độ trung bình của phoi và chi

tiết

3 Ảnh hưởng của nhiệt cắt đến quá trình cắt

Ảnh hưởng của nhiệt cắt đến quá trình cắt thường được nghiên cứu theo 3 quan điểm:

Theo độ chính xác gia công

Theo chất lượng bề mặt đã gia công

Theo khả năng cắt của dao

* Ảnh hưởng của nhiệt cắt đến độ chính xác gia công

Độ chính xác gia công khi cắt gọt được quyết định bởi vị trí tương quan

giữa dao và chi tiết gia công trong quá trình cắt Do vậy sự biến dạng về nhiệt

của dao và chi tiết gia công do ảnh hưởng của nhiệt khi cắt được quan tâm khảo sát

Về quá trình trao đổi nhiệt, ta biết rằng nếu cung cấp một lượng nhiệt Q cho một vật có thể tích V (cm3

Độ thay đổi chiều dài L theo phương nào đó của vật thể là:

Δ L = α.Δθ.L (mm)

Như vậy nếu ta xét trường hợp khi tiện một chi tiết có được đường kính

là D theo thiết kế trên bản vẽ , nếu nhiệt lượng truyền vào cho chi tiết là Qct thì nhiệt độ trên chi tiết sẽ tăng lên một lượng Δθ xác định và đường kính của chi

tiết sẽ thay đổi một lượng là ΔD:

ΔD = α.Δθ.D (mm)

Mặt khác, nhiệt lượng Qd truyền vào dụng cụ cũng sẽ làm cho dụng cụ

tăng chiều dài về phía tâm chi tiết Khác với chi tiết, vật liệu trên dao là không đồng nhất giữa phần cắt và phần cán dao, do vậy sự biến dạng của dao theo chiều dài dưới tác dụng của nhiệt cắt phức tạp hơn rất nhiều Ỏ đây ta phải khảo sát biến dạng dài của dao trong mối quan hệ phức hợp:

d

L = f(L,F, σ ,v,s,t ) Δ

* Ảnh hưởng của nhiệt cắt đến chất lượng bề mặt gia công

Chất lượng bề mặt đã gia công của chi tiết được đặc trưng bởi độ nhấp nhô bề mặt và tính chất cơ - lý lớp sát bề mặt Nhiệt cắt có ảnh hưởng chủ yếu đến sự thay đổi tính chất cơ - lý lớp bề mặt chi tiết gia công