Nhiệt lượng Q sinh ra trong quá trình cắt là kết quả của: - Công ma sát trong giữa các phân tử của vật liệu gia công trong quátrình biến dạng: Q1 - Công ma sát giữa phoi và mặt trước của
Trang 1ĐÁP ÁN NGÂN HÀNG ĐỀ THI
- Học phần ( Môn học): CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY - Mã học phần:
- Số ĐVHT: 4 ĐVHT - Trình độ đào tạo: Đại học
* Khi tiện bước tiến là (mm/vòng)
* Khi phay: Là sự dịch chuyển của phôi (mm) khi dao quay một vòng (S0) hoặc khi dao quay một răng (SZ), hoặc (Sph): S0 = SZ Z
( Z: Số răng dao phay) Sph = S0.n = SZ Z n (n: số vòng quay của dao sau 1 phút)
t
* Khi tiện trong: ( )
D d
1đ
Trang 2Góc trước tại một điểm trên lưỡi cắt chính là góc hợp bởi mặt trước
và mặt đáy xét trong tiết diện chính tại điểm đó Góc trước được quy ước
có giá trị dương khi mặt trước thấp hơn mặt đáy, Bằng không khi mặttrước trùng với mặt đáy và âm khi mặt trước cao hơn mặt đáy
c) Góc sắc : Tại một điểm trên lưỡi cắt chính là góc hợp bởi mặt trước và
mặt sau chính xét trong tiết diện chính tại điểm đó
Ta có: + + = 90 0,25đ
d) Góc cắt Góc cắt tại một điểm trên lưỡi cắt chính là góc hợp bởi mặt
trước và mặt cắt xét trong tiết diện chính tại điểm đó
ta có: + =
+ = 90
0,25đ
e) - Góc trước phụ 1.
Góc trước phụ 1 tại một điểm trên lưỡi cắt phụ là góc tạo bởi mặt trước
và mặt đáy xét trong tiết diện phụ tại điểm đó 0,25đf) - Góc sau phụ 1.
Góc sau phụ 1 tại một điêm trên lưỡi cắt phụ là góc hợp bởi mặt sau phụ
và mặt cắt xét trong tiết diện phụ tại điểm đó
0,25đ
Các yếu tố cắt khi tiện ngoài
Trang 31,0đ
h) - Góc nghiêng chính .
Góc nghiêng chính tại một điểm trên lưỡi cắt chính là góc hợp bởi
hình chiếu của lưỡi chính trên mặt đáy và phương chạy dao 0,25đ
i) - Góc nghiêng phụ 1.
Góc nghiêng phụ 1 tại một điểm trên lưỡi cắt phụ là góc tạo bởi hình
chiếu của lưỡi cắt phụ trên mặt đáy và phương chạy dao
0,25đ
k) - Góc mũi dao
Góc mũi dao là góc hợp bởi hình chiếu của lưỡi cắt chính và hình chiếu
của lưỡi cắt phụ trên mặt đáy
0
Trang 41.3 Phoi được hình thành trong quá trình cắt gọt kim loại bao gồm các
dạng nào? Ý nghĩa của việc nghiên cứu sự hình thành các dạng phoi Σ4đ
Tuỳ theo vật liệu gia công, thông số hình học của dao và chế độ cắt, màphoi cắt ra có nhiều hình dạng khác nhau và được phân ra các dạng sau:
0,25đ
a- Phoi xếp Phoi thu được sau khi gia công vật liệu giẻo với tốc độ cắt
thấp ( đồng, thép, Hình a) Chiều dày cắt lớn và góc cắt của dao có giá trịdương tương đối lớn Phoi kéo thành từng từng đoạn Mặt đối diện vớimặt trước của dao rất bóng Mặt kia có nhiều gợn nẻ Nhìn chung phoi códạng đốt xếp lại
0,25đ
b- Phoi dây Phoi thu được khi gia công vật liệu dẻo với tốc độ cao,
chiều dày cắt bé Phoi kéo dài liên tục, mặt phoi kề với mặt trước của daorất bóng, còn mặt đối diện hơi bị gợn ( Hình-b)
0,25đ
c- Phoi vụn Thu được khi gia công vật liệu giòn ( gang, đồng thau
cứng) ta thu được loại phoi này Trong quá trình cắt dao không làm chocác yếu tố phoi trượt mà dường như dứt nó lên.Như vậy khi cắt khôngqua giai đoạn biến dạng dẻo
- Phoi xếp chịu biến dạng rất lớn, làm biến cứng bề mặt gia công
- Mức độ biến dạng dẻo khi tạo thành phoi dây ít hơn so với khi hình thành phoi xếp, quá trình cắt xẩy ra dễ dàng hơn, lực cắt đơn vị bé
và ít biến đổi, độ bóng bề mặt đạt được cao hơn khi huình thành phoi xếp
- Độ bóng bề mặt chi tiết khi cắt ra phoi vụn không cao Bề mặt kim loại gia công giống như mặt kim loại bị phá huỷ giòn
2,0đ
Trang 51.4 Nguyên nhân sinh nhiệt tại vùng cắt khi cắt gọt kim loại Để khắc
phục hiện tượng nhiệt trong quá trình cắt, ta dùng các biện pháp nào?
Σ4đ
Những quy luật về phát sinh và truyền nhiệt nhiệt cho phép ta giải thích
nhiều hiện tượng vật lý trong quá trình cắt Sự mài mòn, tuổi bền củadao, chất lượng bề mặt gia công Để sử dụng dụng cụ cắt một cách hợp lýcần nắm vững các quy luật về nhiệt
Nhiệt lượng Q sinh ra trong quá trình cắt là kết quả của:
- Công ma sát trong giữa các phân tử của vật liệu gia công trong quátrình biến dạng: Q1
- Công ma sát giữa phoi và mặt trước của dao: Q2
- Công ma sát giữa mặt sau dao và bề mặt chi tiết đã gia công: Q3
- Công bứt phoi (Để tạo ra bề mặt mới) Q4đ Khi đó phương trình cân bằng nhiệt sẽ là:
Q= Q1+ Q2+ Q3+ Q4đ (1)Nếu cho toàn bộ công cơ học biến đổi thành nhiệt thì:
Q= P V Kcal ph
E
V P E
/ 4đ27
.
Trong đó:
Q: Nhiệt lượng (kcal) A: Công suất cắt (KG m/p) E: Tương đương giữa nhiệt và công (E= 4đ27KGm/Kcal
• Q: Tổng nhiệt lượng sinh ra
• Qc: Lượng nhiệt truyền vào chi tiết ( 4đ% )
• Qd: Lượng nhiệt truyền vào dao (15 - 20%)
• Qp: Lượng nhiệt truyền vào phoi (75 - 80%)
• Qkk: Lượng nhiệt truyền vào không khí (1%)
• Qdn : Lượng nhiệt truyền vào chất làm nguội
1,0đ
Trang 6- Để khắc phục hiện tượng nhiệt:
+ Vật liệu làm dao phải có khả năng truyền nhiệt tốt
+ Tạo điều kiện cho phoi thoát ra ngoài vùng cắt
+ Chổ làm việc phải thoáng mát, thông gió
+ Sử dụng chất làm nguội đúng chức năng, thường xuyên
+ Do hệ thống truyền động của máy có sự va đập tuần hoàn.
+ Do phôi cắt không cân bằng động, lượng dư không đồng đều.
+ Do gá dao không cân bằng.
0,5đ
* Khắc phục: - Tăng độ cứng vững của hệ thống công nghệ Bằngcách tìm các phương pháp gá lắp dao, gá lắp chi tiết hợp lý Cân bằngđộng tốt các chi tiết chuyển động vừa và nhanh
0,5đ
Trang 7- Ngoài ra cần giảm rung bằng các dụng cụ giảm rung chuyêndùng.
- Rung động tự rung động Sinh ra bởi qúa trình cắt và nó được duy
trì bởi lực cắt Khi ngừng cắt thì hiện tượng tự rung cũng kết thúc)
Là những rung động mà lực gây ra và duy trì nó được tạo thành và điều
khiển bởi chính các rung động đó Có nhiều cách giải thích nguyênnhân
+ Do sự thay đổi của lực ma sát ở mặt trước và mặt sau của dao
trong quá trình cắt
+ Do sự thay đổi tính dẻo của vật liệu gia công trong quá trình cắt,
khiến cho lực ma sát thay đổi
+ Do sự phát sinh và mất đi của lẹo dao.
+ Do sự biến dạng đàn hồi của dao, chi tiết gia công.
1,0đ
* khắc phục: Ngoài ra biên độ dao động không những phụ thuộc vàokhối lượng và độ cứng vững của hệ thống công nghệ mà còn phụ thuộcvào hình dạng hình học của dao cắt, chế độ cắt, tính cơ lý của vật liệu giacông
- Tăng tốc độ cắt thì biên độ dao động tăng, Sau khi biên độ đạt tớigiá trị cực đại nào đó thì tốc độ cắt càng tăng, biên độ dao động cànggiảm
- Không cắt ở vùng tốc độ sịnh lẹo dao (20 ÷4đ0) m/ph
- Tăng chiều sâu cắt t và chiều rộng cắt b thì biên độ dao động giảm
- Góc càng lớn biên độ dao động càng giảm
- Góc trước càng giảm biên độ dao động càng tăng
- Góc sau khi lớn hơn 3 ít ảnh hưởng tới biên độ và tần số rung động
- Tăng bán kính mũi dao sẽ làm tăng biên độ dao động
1,0đ
1.6 Trình bày tác dụng của việc sử dụng dung dịch trơn nguội trong quá
trình gia công cắt gọt Khi sử dụng dung dịch trơn nguội cần chú ý tới các yêu cầu gì?
Σ4đ
Tác dụng:
- Làm giảm nhiệt tại vùng cắt Giảm ma sát giữa phoi và dao, giữa dao
và chi tiết gia công
- Bôi trơn được các bề mặt gia công
- Làm cho quá trình biến dạng dẻo diễn ra dễ dàng hơn Nên giảmcông tiêu hao trong quá trình gia công
- Làm nguội dụng cụ cắt và chi tiết gia công, nâng cao tuổi bền củadao
- Cuốn được phoi ra khỏi vùng cắt
Trang 8Cách sử dụng: Việc chọn dung dịch trơn nguội hoàn toàn phụ thuộc
vào điều kiện làm việc Khi gia công thô nên chọn dung dịch trơnnguội có tính chất làm nguội là chủ yếu Khi gia công tinh chọn dungdịch chủ yếu có tính bôi trơn, vì trong điều kiện này cần độ bóng bềmặt chi tiết cao
Tác dụng lớn của dung dịch trơn nguội còn phụ thuộc vào việc đưadung dịch trơn nguội vào vùng cắt
Tưới dung dịch trơn nguội vào Tưới dung dịch trơn nguội từ vùng cắt dưới lên
1.7 Chất lượng bề mặt chi tiêt máy được đặc trưng các yếu tố nào ?
Trình bày nội dung về tính chất hình học của bề mặt gia công ? Σ4đ
a) * Chất lượng chế tạo chi tiết máy được đánh giá bằng các thông số cơ
b) * Tính chất hình học của bề mặt gia công
Tính chất hình học của bề mặt gia công được đánh giá bằng độ nhấpnhô tế vi và độ sóng của bề mặt
a Độ nhấp nhô tế vi:
Độ nhấp nhô tế vi được đánh giá bằng chiều cao nhấp nhô Rz là trị
số trung bình của 5 khoảng cách từ 5 đỉnh cao nhất đến 5 đáy thấp nhất
2,0đ
Trang 9của nhấp nhô bề mặt tế vi tính trong chiều dài chuẩn L
Sai lệch trung bình cộng ( Ra) là trị số trung bình của khoảng cách
từ các đỉnh trên đường nhấp nhô tế vi tới đường trục tọa độ 0X
Theo TCVN độ nhẵn bề mặt được chia làm 14đ cấp ứng với giá trị
Ra, Rz Độ nhẵn bề mặt cao nhất ứng với cấp 14đ ( Ra ≤ 0.01μm ; Rm ; RZ ≤
0.01μm ; Rm ) trên bản vẽ chi tiết máy, yêu cầu độ nhám bề mặt được cho
theo giá trị của Ra hoặc Rz Tri số Ra cho khi yêu cầu độ nhám bề mặt
cần đạt từ cấp 6 đến cấp 12 ( Ra = 2.5÷0.04đ μm ; Rm ) trị số RZ được ghi trênbản vẽ nếu yêu cầu độ nhám bề mặt đạt trong phạm vi từ cấp 1 đến cấp 5
là ( RZ = 320÷20 μm ; Rm ) hoặc từ cấp 13 đến cấp 14đ là ( RZ = 0.08÷0.05 μm ; Rm )
Độ sóng bề mặt là chu kỳ không bằng phẳng của bề mặt chi tiết được
quan sát trong phạm vi lớn hơn độ nhám bề mặt (từ 1 đến 10 mm) Dựa
vào tỷ lệ gần đúng giữa chiều cao nhấp nhô và bước sóng để phân biệtgiữa chiều cao nhấp nhô tế vi (Độ nhám) bề mặt và độ sóng bề mặt
-Ứng với tỷ lệ l/h = 0 ÷50 gọi là độ nhám bề mặt
- Ứng với tỷ lệ L/H = 50 ÷1000 gọi là độ sóng bề mặt
Hình 2.1 Khái quát về độ nhám và độ sóng bề mặt chi tiết máy
h: chiều cao nhấp nhô tế vi.
l: khoảng cách giữa hai đỉnh náp nhô tế vi.
H: chiều cao của sóng.
L:khoảng cách giữa hai đỉnh sóng.
2,0đ
1.8 1 Chất lượng bề mặt chi tiêt máy được đặc trưng các yếu tố nào?
Trình bày nội dung về tính chất cơ lý của bề mặt gia công ? Σ4đ
Trang 10* Chất lượng chế tạo chi tiết máy được đánh giá bằng các chỉ tiêu cơ bảnsau:
và dấu của ứng suất trong lớp bề mặt, chiều sâu của lớp biến cứng bềmặt
a Hiện tượng biến cứng của lớp bề mặt.
Trong quá trình gia công ,tác dụng của lực cắt làm xô lệch mạngtinh thể của kim loại lớp bề mặt, gây biến dạng dẻo ở vùng trước và saulưỡi cắt làm cho kim loại của lớp bề mặt bị cứng nguội, chắc lại và có độcứng tế vi cao
Mức độ biến cứng, chiều sâu lớp biến cứng phụ thuộc vào tác dụng củalực cắt, mức độ biến dạng dẻo của kim loại và ảnh hưởng nhiệt trongvùng cắt
2,0đ
b Ứng suất dư trong lớp bề mặt:
Khi gia công trong lớp kim loại phần vỏ chi tiết xuất hiện ứng suất
dư Trị số, dấu chiều sâu phân bố của nó phụ thuộc vào điều kiện giacông cụ thể
Nhiệt sinh ra tại vùng cắt nóng cục bộ lớp bề mặt, làm giảm môđunđàn hồi của vật liệu Sau khi cắt lớp bề mặt nguội nhanh, co lại gây raứng suất dư kéo, để cân bằng lớp bên trong gây ra ứng suất dư nén
Kim loại chuyển pha và nhiệt cắt làm thay đổi cấu trúc lớp bề mặt vàgây ra ứng suất dư nén nếu có xu hướng tăng thể tích
2,0đ
1.9 1 Chất lượng bề mặt ảnh hưởng đến những khả năng làm việc nào của
chi tiết? Hãy trình bày sự ảnh hưởng đó đến tính chống mài mòn của chi tiết.
Σ4đ
Trang 11a) Chất lượng bề mặt có ảnh hưởng nhiều đến khả năng làm viêc của chi
tiết máy là, đến mối ghép của chúng trong kết cấu tổng thể của chi tiết
máy:
- Ảnh hưởng đến tính chống mài mòn của chi tiết
- Ảnh hưởng đến độ bền mỏi của chi tiết
- Ảnh hưởng đến tính chống ăn mòn hóa học của lớp bề mặt
- Ảnh hưởng đến độ chính xác của mối lắp ghép
1,0đ
b) Ảnh hưởng đến tính chống mài mòn của chi tiết.
a Ảnh hưởng của nhấp nhô tế vi: (độ nhám bề mặt)
Do bề mặt hai chi tiết tiếp xúc với nhau có nhấp nhô tế vi nên ở giai
đoạn đầu, hai bề mặt này chỉ tiếp xúc với nhau trên một số đỉnh nhấp nhô cao, diện tích tiếp xúc chỉ bằng một phần diện tích tính toán và tại đó áp
suất rất lớn, thường vượt quá giới hạn chảy, có khi vượt quá giới hạn bền
của vật liệu, làm cho các điểm tiếp xúc bị nén đàn hồi
Khi hai bề mặt có chuyển động tương đối với nhau sẽ xảy ra hiện
tượng chảy dẻo ở các đỉnh nhấp nhô làm chúng bị mòn nhanh và khe hở
tăng lên Đó là hiện tượng mòn ban đầu Khi chiều cao nhấp nhô tế vi
giảm, diện tích tiếp xúc ở các đỉnh nhấp nhô tăng lên, áp suất trên chúng
sẽ giảm đi và lượng mòn ban đầu sẽ giảm đi nhiều Giai đoạn mòn ban
đầu ứng với thời gian chạy rà các kết cấu cơ khí
(Trên hình 2-2 biểu thị quá trình mòn của các cặp vật liệu khi Rz tăngdần (từ đường a đến đường c), theo đó nếu Rz tối ưu để có lượng mònban đầu nhỏ nhất sẽ còn phụ điều kiện làm việc nặng hay nhẹ Trên hình
2- 3 là quan hệ giữa lượng mòn ban đầu và Rz tối ưu.)
2,0đ
c) b Ảnh hưởng của lớp biến cứng tớichất lượng bề mặt:
Lớp biến cứng bề mặt của chi tiết máy có tác dụng nâng cao tính chống
Trang 12mòn vì nó hạn chế quá trình biến dạng dẻo toàn phần của chi tiết qua đóhạn chế hiện tượng chảy và mài mòn kim loại.
c Ứng suất dư bề mặt của chi tiết máy nói chung không ảnh
hưởng đáng kể đến tính chống mòn
0.5đ
1.10 Chất lượng bề mặt ảnh hưởng đến những khả năng làm việc nào của
chi tiết? Hãy trình bày sự ảnh hưởng đó đến tính chống ăn mòn hóa học của lớp bề mặt chi tiết máy
Σ4đ
a) Chất lượng bề mặt có ảnh hưởng đến các khả năng làm viêc của chi
tiết máy là:
- Đến mối ghép của chúng trong kết cấu tổng thể của chi tiết máy
- Ảnh hưởng đến tính chống mài mòn của chi tiết
- Ảnh hưởng đến độ bền mỏi của chi tiết
- Ảnh hưởng đến tính chống ăn mòn hóa học của lớp bề mặt
- Ảnh hưởng đến độ chính xác của mối lắp ghép
1.0đ
b) Ảnh hưởng đến tính chống ăn mòn hóa học của lớp bề mặt chi tiết
a Ảnh hưởng của độ nhám bề mặt Các chỗ lõm do nhấp nhô tế vi tạo ra là nơi chứa các chất ăn mòn Quátrình ăn mòn dọc theo thành dốc của các nhấp nhô và tạo thành các nhấpnhô mới như hình 2.4đ Như vậy chiều cao nhấp nhô càng thấp thì càng ít
bị ăn mòn Có thể chống ăn mòn bằng cách phủ lên bề mặt chi tiết mộtlớp bảo vệ như mạ Crôm, mạ Niken
Trang 13c) Kết quả của biến dạng dẻo tạo nên sự không đồng nhất tế vi của kim loại
nhiều tinh thể, trong đó sinh ra nhiều phần tử ăn mòn
Lớp biến cứng bề mặt còn hạn chế sự khuyếch tán ôxy trong không khívào lớp bề mặt chi tiết nên hạn chế được sự tạo thành oxy kim loại có tácdụng bảo vệ, chống ăn mòn
0.5đ
d) b Ảnh hưởng của lớp biến cứng bề mặt
Cấu trúc kim loại có hạt cứng (Peclit) và hạt mềm (Pe rrit) Các hạt mềm
bị biến dạng dẻo nhiều hơn, dẫn đến khả năng biến cứng cao hơn, nênmức năng lượng nâng cao không đồng đều Thế năng điện tích các hạtthay đổi khác nhau Pe rrit trở thành a nốt (+), Peclit trở thành Catôt (-)
0.5đ
e) c Ảnh hưởng ứng suất dư
Ứng suất dư hầu như không ảnh hưởng tới tính ăn mòn
0.5đ
1.11 Thế nào là độ chính xác gia công cơ Để đánh giá sai số gia công
người ta dùng các dạng sai số nào? Nội dung các dạng sai số Σ4đ
a) Định nghĩa về độ chính xác gia công: “Là mức độ giống nhau giữa chi
tiết lý tưởng trên bản vẽ thiết kế và chi tiết thực được gia công”
Nói chung, độ chính xác gia công là chỉ tiêu khó đạt nhất và gây tốn kém nhất kể cả trong quá trình xác lập cũng như trong quá trình chế tạo
1.5đ
b) Nội dung các dạng sai số để đánh giá sai số gia công:
Độ chính xác gia công gồm hai khái niệm: Độ chính xác của một chitiết và độ chính xác của loạt chi tiết:
Độ chính xác của một chi tiết bao gồm: Sai lệch kích thước và sailệch bề mặt
- Sai lệch kích thước bao gồm: Sai số kích thước và sai số vị trí
- Sai lệch bề mặt bao gồm: + Sai số hình dáng + Độ sóng
1.12 Thế nào là sai số hệ thống không đổi, sai số hệ thống thay đổi, sai số
ngẫu nhiên Các nguyên nhân gây các sai số trên trong quá trình gia Σ4đ
