Bài giảng: Nguyên lý gia công vật liệu nguyên lý và dụng cụ gia công pot

Nguyễn Tiến Đông – Bm Gia công vật liệu & Dụng cụ công nghiệp - Viện Cơ khí – Đại học Bách khoa Hà nội -14-Máy tiện Một số máy gia công cắt gọt TS.. Nguyễn Tiến Đông – Bm Gia công vật l

Trang 1

Bài giảng: Nguyên lý gia công vật liệu nguyên lý và

dụng cụ gia công

Trang 2

NGUYÊN LÝ

GIA CÔNG VẬT LIỆU

Nguyên lý và Dụng cụ gia công

-1-Giới thiệu chung

dongnt-fme@mail.hut.edu.vn

Bộ môn: Gia công vật liệu & Dụng cụ công nghiệp

M aterial C utting & I ndustrial I nstruments

Tel: 043.869.2007 / 093.692.4111 Đc: C1 – 226 Đại học Bách khoa Hà nội

1997-2002 : Khoa Cơ khí – Đại học Bách khoa HN

Ngành Công nghệ chế tạo máy

2002-2004 : Thạc sỹ – Bm GCVL&DCCN – ĐHBK

Ngành Máy và Dụng cụ cắt

2004-2009 : Tiến sỹ – Đại học Nagaoka - Nhật bản

Ngành Vật liệu tiên tiến

TS Nguyễn Tiến Đông – Bm Gia công vật liệu & Dụng cụ công nghiệp - Viện Cơ khí – Đại học Bách khoa Hà nội

-4-Yêu cầu trong quá trình học

LÀM VIỆC NHÓM

Sắp xếp tổ chức lớp thành các nhóm làm việc

-5-Yêu cầu trong quá trình học

Đọc hiểu tài liệu chuyên ngành tiếng Anh

-8-Yêu cầu trong quá trình học THẢO LUẬN

Tăng cường việc thảo luận theo nhóm và giữa các nhóm

Trang 3

diện nhỏ

Vuốt tạo hình từ tiết diện lớn

2, Chồn hoặc vuốt

(biến dạng tạo hình)

1, Đúc tạo phôi

ban đầu

3, Tiện (bóc tách vật liệu) 4, Hàn (nối vật liệu)

Giới thiệu tổng quan môn học

-13-Phương pháp chế tạo

Tạo hình chi tiết bằng cách hớt đi các lớp vật liệu không cần thiết để tạo ra hình dạng chi tiết mới

-14-Máy tiện

Một số máy gia công cắt gọt

-15-Máy doa

-16-Máy bào

-17-Máy Khoan

Trang 4

Đối tượng nghiên cứu

-22- Công nghệ nano - nanotechnology

-25-TÀI LIỆU THAM KHẢO

Trang 5

-29-CHƯƠNG 1 VẬT LIỆU DỤNG CỤ CẮT

1.1 Những đặc nh cơ bản của vật liệu làm dụng cụ cắt 1.2 Các loại vật liệu làm dụng cụ cắt

(Thép cacbon dụng cụ, thép hợp kim dụng cụ, thép gió, hợp kim cứng, vật liệu gốm sứ, kim cương nhân tạo, Elbo, vật liệu tổng hợp…)

- Chống biến dạng dẻo lớn, dễ gẫy vỡ.

- Chịu mài mòn tốt hơn.

easy to mac hine

steels file hard

cutting toolsnitrided steels diamond

Vật liệu cắt cần có độ cứng khoảng 59 ÷ 61 HRC

Giá trị độ cứng của vật liệu có thể được cải thiện

bằng các phương pháp xứ lý nhiệt (tôi, ram…)

-31-TS Nguyễn Tiến Đông – Bm Gia công vật liệu & Dụng cụ công nghiệp - Viện Cơ khí – Đại học Bách khoa Hà nội

Độ cứng Brinell, Vikers và Knoop

Các yêu cầu của vật liệu DCC

Độ bền kéo - Tensile Strength

Là khả năng của vật liệu chống lại lực kéo từ hai phía

2 Độ bền cơ học – Toughness

Độ bền nén – Compressive Strength

Là khả năng chịu nén của vật liệu dưới tác dụng của tải trọng

2 Độ bền cơ học – Toughness

Trang 6

Độ bền trượt - Shear Strength

Là khả năng của vật liệu chống lại việc bị phá huỷ gây ra bởi

2 lực đối nhau không cùng nằm trên một đường thẳng.

4 Chịu mài mòn – Wear Resistance

Dụng cụ chịu nhiều tiếp xúc với phoi, chi tiết gia công…

• 1 Thép cacbon dụng cụ – Cacbon steel

• 2 Thép hợp kim dụng cụ - Medium alloy steel

• 3 Thép gió – High speed steel

• 4 Hợp kim cứng – Hard alloys steel

• 5 Vật liệu gốm sứ – Ceramic

• 6 Vật liệu tổng hợp nhân tạo

Các loại vật liệu làm DCC

1 Thép cacbon dụng cụ – Cacbon steel

- Hàm lượng C từ 0,6 ÷ 1,4%

- Độ cứng sau tôi, ram: HRC 58 ÷ 64, sau ủ HB 187 ÷ 217

- Ưu: Rẻ tiền, dễ mài sắc

- Nhược: độ bền nhiệt thấp 200÷250 0 C, tốc độ cắt 4 ÷ 5 m/ph

- Tính thấm tôi kém

- Ký hiệu: chữ Y theo tiêu chuẩn Nga (chỉ % C)

- Ứng dụng: dùng để làm các dụng cụ như đục, giũa, cưa,

dụng cụ đo… hoặc dụng cụ cắt vật liệu mềm ở tốc độ thấp

2 Thép hợp kim dụng cụ – Medium alloy steel

- Thành phần: C với hàm lượng cao hơn + một số nguyên tố hợp kim: Cr, Mn, W, V nhằm cải thiện khả năng gia công so với thép cacbon gốc.

- Độ cứng HRC 58 ÷ 64 sau tôi, ram,

- Độ dẻo, độ thấm tôi, chịu nóng hơn thép cacbon dụng cụ.

- Tốc độ cắt cao hơn khoảng 20%

- Ký hiệu: XC, XBT, XB4…

- Dùng để làm dụng cụ cắt, hoặc dùng làm khuôn (9XC)

3 Thép gió – High speed steel

- Thành phần: C hàm lượng cao và hàm lượng đáng kể W, ngoài ra có thêm Cr, Co, V hợp với C thành cacbit kim loại.

Trang 7

Hiện ở Việt nam phổ biến loại P18 và P9, tương ứng 18% và

9% Vonfram (theo ký hiệu của Nga)

-46-+ HSS – thép gió thông thường: được sử dụng rộng rãi do độ cứng, độ bền cơ học, chịu nhiệt và mài mòn tốt (P9, P18) + HSSV – tăng thêm Vanadium để tăng độ cứng và khả năng chịu mài mòn

+ HSCo – tăng thêm Coban để tăng độ bền nóng, khả năng cắt gọt

và mài mòn + HSS XS1 – luyện kim bột không Coban để tăng tuổi bền, mài mòn

+ HSCoXP – phương pháp thiêu kết bột Coban: siêu bền cơ học + CS – thép Cr (Chromium Steel) dùng làm dụng cụ gia công ren

+ Hợp kim dạng bột của một số kim loại khó nóng chảy như:

WC (Tungsten), TaC (Tantalum), TiC (Titanium), NbC (Niobium)

2 Ép bột trong khuôn dưới áp suất đủ lớn

3 Nung sơ bộ ở nhiệt độ 900 – 1000 0C khoảng 1h để đạt độ cứng gia công cơ

4 Gia công tạo hình lần cuối

5 Thiêu kết ở nhiệt độ 1400 – 1500 0C từ 1 đến 3h để Co nóng chảy

4 Hợp kim cứng – Hard alloy steels Các loại vật liệu làm DCC

- Thành phần: “đất sét kỹ thuật” hỗn hợp của oxyt nhôm g-Al2O3

và a-Al2O3có khối lượng riêng lần lượt là r = 3,65 và 3,96 g/cm3

+ Nung ở nhiệt độ 1400 – 1600 0C để chuyển hoàn toàn g-Al2O3

- Có 2 loại chính: Kim cương tổng hợp

và Nitrit bo lập phương

- Kim cương nhân tạo:

+ Độ cứng tế vi cao hơn kim cương tự nhiên từ 5-6 lần

+ Dẫn nhiệt gấp 2 kim cương thường + Chịu nhiệt kém đến 800 0C + Giòn, chịu va đập kém + Dẫn nhiệt tốt nên vẫn gia công được

và gang, gia công hợp kim cứng

6 Vật liệu tổng hợp nhân tạo – Synthesis materials

Trang 8

Vật liệu sợi có cốt – Whisker reinforced

& Nanocrystalline tool materials

Là loại vật liệu mới đang được nghiên cứu

nhằm nâng cao các đặc tính của vật liệu về:

- Độ bền gẫy – Fracture toughness

- Tính bền nhiệt - Thermal shock resistance

- Độ bền lưỡi cắt – Cutting edge strength

- Dùng cho thép dụng cụ hoặc thép hợp kim cứng ít

- Công nghệ thấm: chất thấm là Nito, tiến hành thấm sau khi tôi trong môi trường amoniac phân ly.

+ Nhiệt độ thấm: 500 – 600 0 C Kết quả:

+ Chiều sâu lớp thấm: 0,075 – 1 mm + Độ cứng tăng 5 – 7 HRC + Tăng khả năng chống mòn của DCC

Nâng cao khả năng cắt của DCC

-57 Phủ lên bề mặt của dụng cụ một lớp mỏng các chất cần thiết

- Công nghệ phủ: CVD (Chemical Vapour Deposition) – bốc bay hoá

học và PVD (Physical Vapour Deposition) – bốc bay vật lý.

+ Chất liệu phủ: Nitrit Titan (TiN), Cacbit Titan (TiC), Nitrit Molipden

(MoN) hay oxyt nhôm (Al2O3)

- Kết quả:

+ Tăng sức bền tĩnh và va đập

+ Giảm quá trình oxy hoá ở nhiệt độ cao

+ Giảm ma sát với bề mặt tiếp xúc

- Ứng dụng vật liệu: Thép gió, vật liệu hợp kim

2 Phủ bề mặt

Phủ nhiều lớp trên nền vật liệu là tungsten-carbide Ba lớp phủ liên ếp aluminum oxide được phân biệt bởi các lớp phủ titanium nitride rất mỏng

Mảnh dao với nhiều lớp phủ như vậy chỉ có chiều dầy từ 2 to 10 µm.

Trang 9

-66-2.1 Thành phần kết cấu và thông số hình học của dao tiện

2.2 Thành phần kết cấu và thông số hình học mũi khoan,

mũi khoét, mũi doa

2.3 Kết cấu và thông số hình học dao phay

2.4 Kết cấu và thông số hình học răng dao chuốt

-68 Dụng cụ cắt có một lưỡi cắt thì gọi là dụng cụ cắt đơn (1

lưỡi cắt) như dao bào, tiện, xọc ( single point cutting tool )

- Dụng cụ có từ 2 lưỡi cắt trở lên gọi là dụng cụ nhiều lưỡi cắt

như khoan, phay, chuốt…( multipoint cutting tools ).

- Dụng cụ cắt đơn có 2 loại: dao phải và dao trái

Lưỡi cắt

Dao phải Dao trái

Dụng cụ gia công cắt gọt

-69 Bề mặt chi tiết đã gia công (mặt E)

- Bề mặt đang gia công (mặt C)

- Bề mặt chưa gia công (đợi gia công) (mặt F)

Mặt đang gia công C

Mặt đã gia công E Vùng cắt Mặt chưa gia công F

Các bề mặt trên chi ết gia công

(3) Mặt trước dao là mặt của dao để phoi trượt lên

đó thoát ra khỏi vùng cắt trong quá trình gia công.

(4) Mặt sau chính là mặt của dao đối diện với bề mặt chi ết đang gia công Vị trí tương quan của mặt này với mặt đang gia công của chi tiết quyết định mức độ ma sát giữa mặt sau chính dao và mặt đang gia công trên chi tiết.

(5) Mặt sau phụ là mặt trên phần cắt dao đối diện với bề mặt đã gia công trên chi tiết ý nghĩa của nó tương tự như mặt sau chính.

Trang 10

-72-Kết cấu dụng cụ cắt đơn

(6) Lưỡi cắt chính là giao tuyến giữa mặt trước và

mặt sau chính Phần lớn lưỡi cắt chính tham gia cắt

gọt Phần trực tiếp tham gia cắt gọt dài cắt thực tế

của lưỡi cắt - đó chính là chiều rộng cắt (b).

(7) Lưỡi cắt phụ là giao tuyến giữa mặt trước và

mặt sau phụ Khi cắt, một phần lưỡi cắt phụ tham

gia cắt.

(8) Mũi dao là giao điểm của lưỡi cắt chính và lưỡi

cắt phụ Mũi dao là vị trí của dao dùng để điều

-73-Khái niệm cơ bản về các góc của lưỡi cắt

Thông số hình học phần cắt DC

-74 Trong trạng thái tĩnh ( Tool in hand system ):

+ Không kể đến ảnh hưởng của chuyển động chạy dao

+ Sử dụng khi dùng để mài sắc, mài sắc lại

- Trong trạng thái động ( Tool in use system )

+ Kể đến ảnh hưởng của chuyển động

chạy dao + Sử dụng trong vận hành gia công cắt gọt

- Mặt đáy hay mặt phẳng quy chiếu ( Q ) : là mặt phẳng vuông góc với vecto vận tốc cắt V c - vuông góc với mặt phẳng cắt (P).

Các mặt phẳng chiếu

Thông số hình học - Trạng thái nh

-78-Trong tiết diện chính N_N

Tiết diện tạo bởi mặt phẳng vuông góc với hình chiếu

của lưỡi cắt chính trên mặt đáy

Zo Xo

Trong tiết diện chính N_N

Trang 11

-84-Là góc tạo bởi vết mặt trước với

vết của mặt sau đo trong tiết

diện khảo sát abg  9 

Là góc tạo bởi vết mặt trước với

vết của mặt cắt đo trong tiết diện

-86-Là góc tạo bởi lưỡi cắt chính và mặt đáy

7 Góc nâng của lưỡi cắt chính 

-88-Quan hệ của các góc trong ba tiết diện:

Chính (N_N), dọc (Y_Y) và ngang (X_X) như sau:



g   ) 90 (1

g  

) 90



g    ) 90 (1

Trang 12

-94-1 Kết cấu và thông số Mũi khoan

-95-1 Kết cấu và thông số Mũi khoan

g

1 Kết cấu và thông số Mũi khoan

-97-Trong trạng thái động

1 Kết cấu và thông số Mũi khoan

-98-2 Kết cấu và thông số Mũi khoét

Trang 13

-99-Giống mũi khoan, có nhiều lưỡi cắt hơn và không có lưỡi ngang

2 Kết cấu và thông số Mũi khoét

-102-3 Kết cấu và thông số Dao phay

1 Dao phay trụ răng xoắn

Tiết diện mặt đầu Dùng điều chỉnh trước và mặt sau

Tiết diện pháp tuyến Dùng nghiên cứu quá trình phay (lực, nhiệt, độ nhám…)

-103-3 Kết cấu và thông số Dao phay

2 Dao phay mặt đầu

-104 Một số loại dao chuốt và sản phẩm thông dụng

4 Kết cấu và thông số Dao chuốt

-105-Răng cắt

thô Răng cắt tinh Răng sửa đúng Dẫn hướng

trước

Các răng cắt

Đường kính lõi

Dẫn hướng sau

Đỡ Luynet

Tổng chiều dài dao chuốt

Phần

đầu dao

Phần cán

- Kết cấu của dao chuốt gồm có 7 phần

-106-4 Kết cấu và thông số Dao chuốt

-107 Kết cấu và thông số răng dao chuốt

- Bước răng t - Chiều rộng răng c

- Chiều cao răng h - Cạnh viền f

- Bán kính lưng R - Bán kính chân r

t c f

Trang 14

-108-3.1 Các chuyển động trong quá trình cắt

3.2 Thông số công nghệ điều khiển quá trình cắt

3.3 Thông số hình học lớp kim loại bị cắt

3.4 Thông số hình học của lớp vật liệu bị cắt

3.5 Yếu tố chế độ cắt khi Bào và Xọc

3.6 Yếu tố cắt khi Khoan khoét doa

3.7 Yếu tố chế độ cắt khi Phay

2 Chuyển động chạy dao: là chuyển động của dao hay

chi tiết gia công nó kết hợp với chuyển động chính tạo nê n gián đoạn Chuyển động này thường được thực hiện trong

xu hướng vuông góc với chuyển động chính

3 Chuyển động phụ: chuyển động không trực tiếp tạo ra

phoi như chuyển động tịnh tiến, lùi dao (không cắt vào phôi).

1 Chuyển động trong quá trình cắt

1000 p

m Dn

vc

p

1000 2

p m Ln

Sz S mm p

2 Thông số công nghệ quá trình cắt

t = (D – d)/2 khi tiện ngoài

t = (d – D)/2 khi tiện trong

-112-1 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 lưỡi cắt trong một đơn vị thời gian)

3 Chiều sâu cắt (t): là chiều sâu lớp kim loại bị hớt đi sau một

công kề nhau đo theo phương vuông góc với phương chạy dao).

2 Lượng chạy dao (S): là quãng đường tương đối của lưỡi cắt so

thời gian, sau một vòng quay của phôi hay sau một hành tình kép

2 Thông số công nghệ quá trình cắt

-114-1 Chiều dày cắt (a): là khoảng cách giữa hai vị trí liên

tiếp của lưỡi cắt sau một vòng quay của phôi hay một

hành trình kép của dao (bàn máy) đo theo phương

thẳng góc với chiều rộng cắt

2 Chiều rộng cắt (b): là khoảng cách giữa hai bề mặt

chưa gia công và bề mặt đã gia công đo dọc theo lưỡi

của các phương pháp gia công

-116-a Yếu tố chế độ cắt khi Bào và Xọc

Trang 15

-117-a Yếu tố chế độ cắt khi Bào và Xọc

p m n D

S

=



 2 sin sin

D t

b   b  2 D . sin  d o

b Yếu tố chế độ cắt khi Khoan

-120-c Yếu tố chế độ cắt khi Phay

Máy phay đứng Máy phay ngang

-122-Khảo sát cho 2 trường hợp

A Khi phay bằng dao phay trụ

c Yếu tố chế độ cắt khi Phay

Phay thuận – Down-Milling Phay nghịch – Up-Milling

-123-B Khi phay bằng dao phay mặt đầu

Phay thuận – Dụng cụ hướng vào chi tiết

Phay nghịch – Dụng cụ hướng ra ngoài chi tiết

Phay đối xứng – Hở – Kín – Lệch tâm

Trang 16

-126-1 Chiều sâu phay t

Là kích thước lớp vật liệu được

cắt đo theo phương vuông góc

với trục dao phay

2 Chiều rộng phay B

Là kích thước lớp vật

liệu được cắt đo theo

phương trục dao phay

t

-128-3 Lượng chạy dao S

Khi phay, lượng chạy dao được phân thành 3 loại:

- Lượng chạy dao răng S z :

Lượng chạy dao xác định sau

khi dao quay được một góc

răng .

Ký hiệu: S z , mm/răng.

- Lượng chạy dao vòng S V : lượng chạy dao xác

định sau khi dao quay được một vòng.

-132-Góc tiếp xúc khi phay

a) Bằng dao phay trụ b và c) phay đối xứng và không

đối xứng bằng dao phay mặt đầu

5 Góc tiếp xúc : Là góc ở tâm của dao chắn

cung tiếp xúc giữa dao và chi tiết

-134-5 Góc tiếp xúc : Dao mặt đầu đối xứng

0 0

2 sin 2 2

t t



Trang 17

-135-5 Góc tiếp xúc : Dao mặt đầu không đối xứng

0

2 sin( 1) 2

t ar D

Chiều dầy cắt trung bình:

-137-6 Chiều dày cắt a khi phay bằng dao phay mặt đầu

-139-7 Chiều rộng cắt b:

Khi phay bằng dao phay mặt đầu:

Khi phay bằng dao phay trụ răng thẳng:

-140-8 Diện tích cắt f: bằng dao phay mặt đầu

Tức thời:

2sin cos sin cos

Dao phay trụ răng xoắn

Định dạng
Số trang	35
Dung lượng	6,08 MB

Bài giảng: Nguyên lý gia công vật liệu nguyên lý và dụng cụ gia công pot

Ảnh hưởng của dung dịch trơn nguội:

Công thức Taylor biến đổ