thiết kế quy trình công nghệ chế tạo dụng cụ gia công bán tinh nòng 76 mm

Yêu cầu kỹ thuật của nòng Không phụ thuộc vào kiểu loại, đối với nòng súng pháo có các yêu cầusau đặt ra cho chúng: - Có độ bền cao: Nòng không đợc biến dạng d dới tác dụng của phát bắn,

Lời nói đầu 2

Chơng I: phân tích sản phẩm 4

1.1.1 Công dụng, điều kiện làm việc và tính năng chiến đấu của nòng 76mm .4

1.1.2 Yêu cầu kỹ thuật của nòng 5

1.1.3 Đặc điểm vật liệu chế tạo nòng pháo 76 mm 6

1.2.ảnh hởng của dụng cụ cắt đến độ chính xác gia công 7

Chơng II: thiết kế quá trình công nghệ 10

2.1.Đặc trng phơng pháp gia công lỗ sâu 10

2.1.1 Đặc điểm và yêu cầu kỹ thuật của lỗ sâu chính xác 10

2.1.2 Các phơng pháp gia công lỗ sâu 11

2.1.3 Các nguyên công cơ bản khi gia công lỗ sâu chính xác 11

2.2.Vật liệu dụng cụ 16

2.3 Dụng cụ gia công bán tinh nòng 76 mm 23

2.3.1 Cơ sở vật lý của quá trình cắt 23

2.3.2 Thiết kế dao xoáy gia công bán tinh lỗ nòng 76mm 33

2.3.3 Thiết kế quy trình công nghệ gia công dao xoáy 42

2.3.4.Tính thiết kế phôi 46

Chơng III: Tính toán thiết kế cho các nguyên công 48

1 Nguyên công 1: Tiện xén mặt đầu, khoan tâm 48

2.Nguyên công 2: Tiện kích thớc 66-0.046Ф 50

3 Nguyên công 3: Tiện mặt trụ ngoài bậc φ50-0.025, φ48,5+0,16, φ40-0.025 .54

4 Nguyên công 4: Tiện rãnh thoát dao 56

5 Nguyên công 5: Tiện ren mặt ngoài bậc trục V48,5 57

6 Nguyên công 6: Khoan công lỗ 20+0,13 58

7 Nguyên công 7: Phay rãnh dẫn hớng 59

8 Nguyên công 8: Khoan, ta rô ren lỗ M4 60

9 Nguyên công 9: Phay rãnh lắp răng dao 61

10 Nguyên công 10: Phay rãnh nghiêng 60 62

11 Nguyên công 11: Phay mặt dới rãnh lắp răng dao 62

12 Nguyên công 12: Phay rãnh thoát phoi 63

13 Nguyên công 13: Phay mặt trớc để khoan lỗ 64

14 Nguyên công 14: Khoan lỗ nớc 64

15 Nguyên công 15: Sửa ba via, đóng ký hiệu 65

Sửa bavia bằng dũa tay 65

16 Nguyên công 16: Nhiệt luyện đạt 38 – 40 HRC 65

17 Nguyên công 17: Hiệu chỉnh hai lỗ tâm 66

18 Nguyên công 18: Mài tròn ngoài cổ dao 66

19 Nguyên công 19: Lắp răng dao 67

20 Nguyên công 20: Mài tròn ngoài thân dao 67

21 Nguyên công 21: Mài mặt sau răng dao 68

22 Nguyên công 22: Mài sắc góc nghiêng dao 68

Chơng iv: thiết kế trang bị công nghệ 69

4.1 Thiết kế đồ gá chuyên dùng cho nguyên công 12: Phay rãnh thoát phoi 69 4.1.1 Công dụng của đồ gá 69

4.1.2.Phân loại đồ gá: 70

4.1.3 Phân tích sơ đồ gá đặt chi tiết: 70

4.1.4 Xác định lực cắt: 71

Lời nói đầuHiện nay, để gia công kim loại có rất nhiều phơng pháp, ngoài gia côngkim loại bằng cắt còn có đúc, rèn, hàn, cán, luyện kim bột Các phơng pháp

kể trên tuy hiện nay sử dụng khá rộng rãi trong sản xuất nhng nói chung chủyếu nhằm chế tạo phôi hoặc tạo những sản phẩm thô sơ, còn phần lớn nhữngchi tiết có yêu cầu cao về hình dạng, kích thớc độ chính xác và độ bóng đềuphải qua gia công bằng cắt gọt

Dụng cụ cắt gọt cùng với máy công cụ là những công cụ chủ yếu trongphân xởng gia công cơ khí của nhà máy chế tạo máy Chi phí cho dụng cụ cắtthờng khá lớn, chiếm khoảng 5% - 17% vốn lu động của nhà máy cắt gọt Do

vậy việc sử dụng hợp lý dụng cụ cắt có ý nghĩa rất lớn đối với nền kinh tế nóichung và hiệu quả kinh tế đối với từng nhà máy nói riêng Nhiệm vụ của ngờicán bộ kỹ thuật khi thiết kế công nghệ gia công cần phải chọn loại dụng cụhợp lý, chọn phơng án kết cấu và các thông số hình học hợp lý thích ứng với

điều kiện cụ thể xảy ra trong cắt gọt Xác định hình dáng, kích thớc của dụng

cụ, quy định các điều kiện kỹ thuật và chất lợng chế tạo chúng để gia công chitiết theo yêu cầu đã định trớc là nhiệm vụ hết sức quan trọng

Xuất phát từ những yêu cầu thực tế đó, rồi thực hiện “Đồ án tốt nghiệp”với nộ dung: “ Thiết kế quy trình công nghệ chế tạo dụng cụ gia công bán tinhnòng 76 mm” trong điều kiện nhà máy Z125

Đồ án đợc thực hiện với nội dung sau:

1 Tìm hiểu về các phơng pháp gia công lỗ sâu

2 Thiết kế dụng cụ gia công bán tinh nòng 76 mm

3 Thiết kế quy trình công nghệ chế tạo dụng cụ

4 Tính toán các chỉ tiêu kỹ thuật

5 Kết luận

Trong quá trình thực hiện đồ án tôi đã bám sát điều kiện thực tế của nhàmáy, áp dụng các kiến thức đã học và tham khảo tài liệu dới sự hớng dẫn củathầy giáo Nguyễn Đức Phơng Tuy nhiên do còn nhiều hạn chế về kinhnghiệm thực tế và trình độ bản thân nên đồ án không tránh khỏi những thiếuxót Tôi rất mong nhận đợc ý kiến đóng góp, chỉ bảo của các thầy giáo để đồ

án đợc hoàn thiện tốt hơn

Tôi xin chân thành cảm ơn thầy giáo Đại tá,Tiến sĩ Nguyễn Đức Phơng

đã tận tình chỉ bảo, hớng dẫn để tôi hoàn thành nhiệm vụ đồ án đợc giao

Hà nội, Ngày 20 tháng 6 năm 2005

Học viên

Nguyễn Thanh Tùng

- Định hớng cho đầu đạn trong không gian để bay đến mục tiêu

- Tạo tốc độ quay quanh trục dọc cần thiết cho đầu đạn để ổn định baytrên quỹ đạo ( với pháo có rãnh xoắn)

Khi bắn nòng súng pháo làm việc trong những điều kiện rất khắcnghiệt, đó là:

- áp suất khí thuốc rất lớn (3000 – 4000 kG/cm2)

Pháo chống tăng 76,2mm do Liên Xô sản xuất với kết cấu

* Thống số cấu tạo :

- Chiều dài thân pháo (41,6d) 3169 mm

- Chiều dài phần rãnh xoắn 2587 mm

- Góc xoắn đều và hớng phải 70945

- Chiều rộng rãnh xoắn 5,28 mm

- Chiều rộng đờng xoắn 2,10 mm

- Chiều dài buồng đạn 398 mm

* Đặc điểm cấu tạo nòng pháo 76

Nòng pháo có cấu tạo theo kiểu nòng trơn, đầu nòng có ren trái để lắploa hãm lùi, miệng nòng có khắc 2 vạch dấu để căng chỉ chữ thập để kiểm tra

Đuôi nòng có vòng gờ để lắp hộp khóa nòng

Lòng nòng chia làm 2 phần: phần rãnh xoắn và phần buồng đạn Phầnrãnh xoắn có 32 rãnh phải và đều với góc 709’45’’ Sau rãnh xoắn là phầnbuồng đạn, nó là một đoạn con Hình dạng bên ngoài nòng đợc quy định bởicách liên kết giữa nó với các bộ phận khác và quy luật biến thiên của áp suấttrong lòng nòng

1.1.2 Yêu cầu kỹ thuật của nòng

Không phụ thuộc vào kiểu loại, đối với nòng súng pháo có các yêu cầusau đặt ra cho chúng:

- Có độ bền cao: Nòng không đợc biến dạng d dới tác dụng của phát bắn,không bị phá vỡ trong quá trình bắn

Để đảm bảo đợc yêu cầu này khi thiết kế chế tạo nòng pháo phải chọnthép làm nòng có cấp bền phù hợp và ấn định đúng đắn hệ số dự trữ bền chotừng phần của nòng

- Có độ cứng cần thiết: Nòng không đợc uốn cong quá mức và rung độngmạnh dới tác dụng của trọng lợng bản thân và các va đập làm ảnh hởng xấu

đến độ chính xác bắn

- Đảm bảo độ bắn chụm tốt: Muốn vậy các rãnh xoắn ở phần miệng nòngcần có độ cong xác định, lòng nòng phải có độ bóng và có độ chính xác giacông cao để dẫn động đầu đạn một cách đơn điệu từ phát bắn này sang phátbắn khác

- Có tuổi thọ lớn

Để có tuổi thọ lớn nòng phải có khả năng chống mài mòn cơ học và ănmòn hoá học trong điều kiện áp suất và nhiệt độ cao Điều này có thể đợc bảo

đảm bằng cách chọn các thông số kết cấu lòng nòng và các phần dẫn động của

đạn một cách hợp lý, đa vào thành phần thuốc phóng chất trợ gia có tác dụng

ngăn nhiệt với lòng nòng Ngoài ra có thể nâng cao tuổi thọ của nòng cần tuân

thủ chế độ bắn, các biện pháp làm nguội nòng khi bắn, chọn vật liệu làm nòng

có độ dai cần thiết, chất lợng bề mặt gia công lòng nòng cao,

- Tháo lắp dễ dàng và nhanh chóng

- Có giá thành sản xuất rẻ

Yêu cầu này đợc bảo đảm bởi tính đơn giản của quá trình công nghệ,

nhiệt luyện và gia công cơ khí, thép nòng đợc chọn với cấp bền tối u Thép có

giới hạn đàn hồi càng cao thì càng khó gia công và giá thành càng đắt Vì vậy

chọn vật liệu làm nòng là vô cùng phức tạp, đòi hỏi có sự phân tích toàn diện

rất nhiều tham số của súng pháo

Qua phân tích các yêu cầu trên ta thấy chúng phần lớn có liên quan tới

chất lợng của vật liệu để chế tạo nòng súng pháo Thép để làm nòng súng hay

nòng pháo cần phải có các tính chất đàn hồi cao, độ dai cao, độ cứng lớn để

đảm bảo độ bền vững với mài mòn cơ học do các va đập khi nạp đạn và khi

chuyển động trong lòng nòng; có độ bền hoá học dới tác dụng của các sản

phẩm phân huỷ nổ của thuốc phóng; có khả năng bảo toàn các đặc trng cơ học

ở các nhiệt độ cao và nhiệt độ thấp ( -50 ữ+4000C)

1.1.3 Đặc điểm vật liệu chế tạo nòng pháo 76 mm

Nòng pháo là chi tiết quan trọng nhất của pháo, trong quá trình làm việc

chịu tải trọng động, chịu mài mòn cao đồng thời chịu nhiệt độ cao ( nhiệt độ

của khí thuốc có thể lên đến 2300 ữ30000C Bởi vậy vật liệu chế tạo các chi

tiết này cần có độ dẻo, dai cao đồng thời phải có tính chịu nóng, tính chống ăn

mòn do tác dụng của khí thuốc ở nhiệt độ cao tốt

- Giới hạn chảy của thép nòng nói chung phải vào khoảng 70ữ90 KG/mm

- Độ dai va chạm aK tối thiểu phải đạt 2,3ữ3 KG/cm2

- Độ dẻo Ψ% nằm trong khoảng 20ữ23% Thờng sử dụng nhất là nhóm

thép hợp kim Cr-Ni có bổ sung nguyên tố Mo với hàm lợng ~ 0,15% nhằm

giảm thiểu khả năng gây dòn ram

Thép dùng để chế tạo nòng pháo 76mm là loại thép OXN1M Thành

phần và tính chất cơ học của loại thép này nh sau:

σ MN/

~0,70

1,3

~1,7

0,15

~0,30

Loại thép này có thể tôi trong nớc để tăng độ thấm tôi Thép này có tính

giòn ram ở nhiệt độ 300~3500C Ram cao ở 500~6500C không thấy giòn ram

1.2.ảnh hởng của dụng cụ cắt đến độ chính xác gia công

Nh đã phân tích đặc điểm và yêu cầu kỹ thuật của nòng, ta thấy rằng để

đảm bảo tính năng chiến đấu của nòng pháo, ngoài đặc điểm về vật liệu thì

chất lợng gia công nòng pháo cũng đóng vai trò hết sức quan trọng để nâng

cao độ chính xác bắn của nòng Độ chính xác gia công là một trong những chỉ

tiêu để đánh giá chất lợng gia công nòng Sau đây ta nghiên cứu những

nguyên nhân gây ra sai số gia công, ảnh hởng đến độ chính xác gia công

Trong quá trình gia công có rất nhiều nguyên nhân sinh ra sai số gia

công, sai số do dụng cụ cắt gây ra là một trong những nguyên nhân cơ bản tạo

nên sự sai lệch độ chính xác gia công Để có thể nâng cao chất lợng gia công

để đạt độ chính xác cần thiết, chúng ta hãy phân tích ảnh hởng của các nguyên

nhân gây tới độ chính xác gia công

* ảnh hởng do biến dạng đàn hồi của hệ thống công nghệ

Hệ thống công nghệ ( máy, đồ gá, dao, chi tiết gia công) không phải là

một hệ thống tuyệt đối cứng vững mà ngợc lại khi chịu tác dụng của ngoại lực

nó sẽ bị biến dạng đàn hồi và biến dạng tiếp xúc Trong quá trình cắt gọt các

biến dạng này gây ra sai số kích thớc và sai số hình dạng hình học của chi tiết

gia công

Trong thực tế, một mặt lực cắt tác dụng lên chi tiết gia công, sau đóthông qua đồ gá truyền đến bàn máy, thân máy; mặt khác lực cắt cũng tácdụng lên dao cắt và thông qua cán dao, bàn dao truyền đến thân máy Bất kỳmột chi tiết nào của các cơ cấu máy, đồ gá, dụng cụ hoặc chi tiết gia công khichịu tác dụng của lực cắt ít nhiều đều bị biến dạng Vị trí xuất hiện biến dạngtuy không giống nhau nhng các biến dạng đều trực tiếp hoặc gián tiếp làm chodao cắt rời khỏi vị trí tơng đối so với mặt cần gia công đã đợc điều chỉnh sẵngây ra sai số gia công

Trong quá trình gia công lực cắt là ngoại lực chủ yếu làm cho hệ thốngcông nghệ biến dạng và gây ra sai số gia công Nếu lực cắt không đổi thì sai

số gia công trong cả loạt chi tiết đều bằng nhau, nhng trong thực tế lực cắtluôn luôn thay đổi phụ thuộc vào tình trạng của lỡi cắt( dao cùn), lợng dkhông đều ( do có sai số hình học của phôi), tính chất cơ lý của phôi không

đều ( nh độ cứng không đều) nên gây ra sai số khác nhau đối với từng chi tiếttrong cả loạt phôi

*ảnh hởng của dao cùn Dao mòn làm cho lỡi cắt bị cùn đi, hiện tợng

đó ngoài việc làm cho kích thớc gia công thay đổi một cách trực quan còn làmcho lực cắt thay đổi tỷ lệ thuận với diện tích mòn Ngoài ra các thông số hìnhhọc của dao cũng có ảnh hởng đến lợng thay đổi lực cắt pháp tuyến, khi xuấthiện lợng tăng của thành phần lực này dẫn đến lợng chuyển vị tăng lên và do

đó sai số gia công tăng lên

Độ chính xác chế tạo dụng cụ cắt, mức độ mài mòn của nó và sai số gá

đặt dụng cụ trên máy cũng ảnh hởng đáng kể đến độ chính xác gia công

Ngoài sai số chế tạo, trong quá trình cắt dao sẽ bị mài mòn và làm ảnhhởng rất lớn đến độ chính xác gia công Tuỳ theo mức độ mòn, dao có thể thay

đổi cả hình dạng lẫn kích thớc và sinh ra sai số trên chi tiết gia công dới dạngsai số hệ thống thay đổi

Khi gia công chi tiết nhỏ, ngắn độ mòn dao ảnh hởng đến kích thớc giacông của một chi tiết rất khó thấy mà chỉ thấy đợc ở những chi tiết gia côngsau nếu đem so sánh kích thớc của nó với các kích thớc gia công của chi tiếttrớc Nhng khi gia công các chi tiết có đờng kính ngoài lớn, dài thì chỉ cầntrong một lần chạy dao, dụng cụ đã có thể bị mòn nhiều làm cho đờng kínhcủa chi tiết gia công tăng dần và đờng kính ở đầu kết thúc lần chạy dao đó tohơn hẳn kích thớc ở phần đầu của quá trình cắt Ngoài ra, việc gá đặt dao

không chính xác cũng gây ra sai số kích thớc và hình dạng hình học của chitiết gia công

Trong quá trình gia công, dao cũng bị nóng lên do ma sát, do nhiệt cắttruyền vào và do ảnh hởng của nhiệt độ môi trờng xung quanh Mặc dù códung dịch trơn nguội tới vào vùng đang gia công và các bộ phận truyền động

đợc ngâm trong dầu với mục đích làm giảm nhiệt độ nhng bản thân các dungdịch đó cũng nóng lên Tại vùng cắt, hầu hết công cơ học cần thiết cho quátrình cắt đều chuyển biến thành nhiệt Tuỳ theo chế độ cắt, vật liệu làm dao vàvật liệu gia công mà tỷ lệ phần nhiệt phân bố vào phoi, chi tiết gia công, dụng

cụ cắt và một phần toả ra môi trờng xung quanh sẽ khác nhau Khi nhiệt cắttruyền vào dao, dao bị nở dài, mũi dao vơn thêm về phía trớc làm cho đờngkính ngoài giảm đi còn đờng kính lỗ thì tăng lên Cho đến khi dao ở vào trạngthái cân bằng nhiệt thì dao không nở dài thêm nữa và nếu không có sự mòndao thì kích thớc gia công sẽ không đổi

Từ sự phân tích những ảnh hởng của dụng cụ cắt đến độ chính xác giacông, việc nghiên cứu và chế tạo dao là hết sức cần thiết đối với một ngời kỹ

s công nghệ Để khắc phục những ảnh hởng trên, cần nâng cao độ chính xácchế tạo dao, chọn vật liệu làm dao tốt, nhiệt luyện và mài dao tốt để nâng caotuổi thọ của dao Chọn chế độ cắt hợp lý sao cho không ảnh hởng đến năngsuất nhng quá trình mài mòn của dao chậm

Chơng II: thiết kế quá trình công nghệ

2.1.Đặc trng phơng pháp gia công lỗ sâu

Trong công nghiệp quốc phòng, chi tiết có lỗ sâu phổ biến nhất là ởsúng pháo Khi nói đến chế tạo, sửa chữa vũ khí, việc gia công nòng súng,nòng pháo, các thiết bị hãm lùi và nhiều loại trang thiết bị khác, không thểkhông nói đến công nghệ gia công lỗ sâu Các lỗ sâu trong súng pháo có hìnhdáng phức tạp và những yêu cầu kỹ thuật khá cao Công nghệ gia công lỗ sâu

là một công nghệ khó, nó có hàng loạt những đặc điểm riêng và sự khác biệt

đáng kể với gia công lỗ thờng Nó cần có thiết bị, dụng cụ chuyên dùng,cần có chế độ gia công, chế độ tới dung dịch trơn nguội riêng, cần trình độchuyên môn và kinh nghiệm của nhà công nghệ sâu sắc

2.1.1 Đặc điểm và yêu cầu kỹ thuật của lỗ sâu chính xác

Những lỗ có tỷ lệ giữa chiều sâu L và đờng kính lỗ D lớn hơn 5( L/D>5) đợc gọi là lỗ sâu Lỗ sâu chính xác thờng có những yêu cầu kỹ thuậtsau đây:

+ Độ bóng bề mặt bên trong của lỗ cần đạt cấp Ra = 1,25ữ0,08 , cấpchính xác 8ữ5, không cho phép có những vết xớc dọc

+ Độ đảo mặt đầu của lỗ so với trục dọc không lớn hơn 0,05

Những khó khăn trong việc gia công lỗ sâu chính xác là:

+ Khó tạo phoi khi cắt

+ Khó thoát phoi ra khỏi vùng cắt và ra khỏi lỗ

+ Khó bôi trơn, làm nguội dụng cụ khi cắt

+ Khó đảm bảo độ cứng vững, tránh rung động của hệ thống côngnghệ (MGDC) dẫn đến khó đảm bảo độ thẳng yêu cầu và vị trí đúng đắn củatâm lỗ gia công

+ Khó theo dõi chất lợng bề mặt gia công và sự làm việc của dụng cụ,

đặc biệt là đảm bảo độ bền mòn của dụng cụ cắt trong suốt quá trình làm việccủa nó v v

Hiện nay trên thế giới, để gia công lỗ sâu, ngời ta sử dụng hai phơngpháp: gia công không phoi và gia công có phoi để tạo lỗ Sử dụng phơng pháptuỳ vào điều kiện từng nớc Còn để tạo nên độ chính xác ( đặc biệt là độ nhám

bề mặt) và tăng cơ tính bề mặt lỗ có thể dùng phơng pháp khác nh doa, chuốt,gia công điện hoá, gia công bằng biến dạng dẻo, mài

1.Gia công không phoi để tạo lỗ

Quá trình gia công trên cơ sở biến dạng dẻo của kim loại, kim loại đợcgia nhiệt đến nhiệt độ rèn, sau đó dàn đều kim loại trên lõi bằng rèn đạt yêucầu kỹ thuật cao, biến dạng phức tạp Thực chất đây là công nghệ rèn khuôn

Sử dụng phơng pháp này đòi hỏi phải có hệ thống công nghệ phức tạp, chínhxác, đắt tiền, cha phù hợp với điều kiện kinh tế nớc ta hiện nay

2.Phơng pháp gia công có phoi ( cắt gọt)

Lỗ sâu đợc tạo từ phôi thanh bằng phơng pháp khoan sâu Đây là phơngpháp đợc sử dụng để gia công có từ xa xa và còn đợc sử dụng rộng rãi cho đếnnay Dựa vào phơng pháp bôi trơn, làm mát và đẩy phoi ra khỏi khu vực giacông

Để gia công lỗ sâu chính xác, tuỳ theo phôi có dạng trục đặc hay rỗng

mà những nguyên công cơ bản phải tiến hành là: Khoan, khoét thô, khoét tinh

và các nguyên công gia công lần cuối cùng nh: Khoét mỏng, doa, mài khôn,

- Phơng pháp dùng mũi khoan đặc

- Phơng pháp dùng mũi khoan vòng ( mũi khoan rỗng)

Để khoan lỗ sâu, thờng phải dùng các thiết bị, dụng cụ, đồ gá chuyên dùng

Nó là một trong những nguyên công khó khăn và phức tạp nhất

Để nhận đợc những lỗ sâu có đờng kính <100 mm thờng sử dụng phơngpháp khoan đặc, đây là phơng pháp biến đổi thành phoi toàn bộ kim loại nằm

ở khu vực khoan để tạo nên lỗ có kích thớc cho trớc

Với những lỗ có đờng kính >100 mm thờng sử dụng phơng pháp khoanvòng Khi khoan đặc, do phải biến đổi toàn bộ kim loại cần cắt thành phoi nêngiảm năng suất của quá trình khoan Với phơng pháp khoan vòng thì chỉ cóphần kim loại nằm trong hình vành khăn tạo nên khi các lỡi cắt chuyển độngtơng đối với phôi là bị biến đổi thành phoi, nên năng suất hơn và tiết kiệm kimloại hơn

Tiến hành khoan có hai cách:

- Khoan từ một mặt đầu

- Khoan từ hai mặt đầuPhơng pháp khoan từ hai mặt đầu vào tiết kiệm đợc thời gian gia công xongkhông dễ gì đạt đợc sự đồng trục giữa hai lỗ khoan hoặc cũng có thể nh hiện t-ợng (b), đồng trục xong bị cong vẹo Vì vậy việc khoan nòng pháo vẫn thờng

sử dụng phơng pháp khoan từ một mặt đầu vào, mà bắt đầu từ phía đầu nòngvào, vì phía đầu nòng bao giờ cũng mỏng hơn

Việc khoan các lỗ sâu đợc tiến hành trên các máy khoan ngang chuyêndùng Quá trình khoan, vị trí tơng quan của chi tiết với dụng cụ trên máy đợcthực hiện theo các sơ đồ sau:

+ Sản phẩm chuyển động quay, còn dụng cụ có chuyển động tịnh tiến.Sơ đồ này thờng dùng khi khoan các lỗ sâu có đờng kính < 50 mm

+ Sản phẩm có chuyển động quay, còn dụng cụ cắt có đồng thời cảchuyển động quay và chuyển động tịnh tiến Sơ đồ này dùng để khoan với tốc

Trong thực tế để đạt đợc giá trị của độ lệch tâm nhỏ nhất, tuỳ theo các

lỗ khoan, có thể sử dụng phơng pháp khoan suốt từ một đầu hoặc khoan từ hai

đầu trở lại Thông thờng khoan từ hai đầu trở lại với những lỗ có chiều sâu lớn( L>8 m) Để khoan từ hai đầu, ngời ta đã chế tạo máy khoan ngang hai phíachuyên dùng, cho phép tiến hành khoan đồng thời từ hai đầu Tuy nhiên cũng

có thể sử dụng máy khoan ngang một phía để khoan những lỗ sâu tới 8 mbằng cách khoan đến giữa rồi lại quay sản phẩm để khoan nốt đầu còn lại

* Dung dịch bôi trơn, làm nguội

Khi khoan các lỗ sâu thờng phải đa vào vùng cắt một khối lợng khá lớndung dịch bôi trơn làm nguội với áp suất đủ lớn để giảm nhẹ quá trình cắt,thoát đợc phoi và nâng cao năng suất Thành phần, khối lợng và áp suất củadung dịch đợc đa vào phải đảm bảo thực hiện đợc các điều kiện sau:

+ Đẩy đợc phoi ra khỏi vùng cắt ra khỏi lỗ

+ Thoát đợc nhiệt, do quá trình cắt kim loại và do ma sát của nhữngphần dẫn hớng của dụng cụ với lỗ tạo ra

+ Giảm đợc lực cắt khi tạo phoi

+ Giảm đợc tổn thất năng lợng do mát sát của dụng cụ với lỗ

Nh vậy dung dịch trơn nguội phải có những tính chất bôi trơn và làm mát.Thực tế ngời ta sử dụng một số loại dung dịch sau:

+ 90% Sunfoferejon, 10% dầu hoả

+ 7 – 10% Emunxi, 0,2% Natricacbonat còn lại là nớc

Tuỳ theo kích thớc của lỗ, kết cấu của dụng cụ và phơng pháp khoan,sửdụng các phơng pháp khác nhau để đa dung dịch trơn nguội vào và dẫn phoi ra

nh sau:

+ Dẫn dung dịch bôi trơn làm nguội qua khe hở hình vành khuyên giữamặt ngoài của cán dao và bề mặt thành của lỗ đợc khoan Còn việc thoát dungdịch và phoi ra ngoài qua bề mặt lỗ bên trong của mũi khoan và cán Phơngpháp này đợc sử dụng nhiều trong trờng hợp khoan đặc các lỗ có đờng kính 20– 100 mm

+ Dẫn dung dịch bôi trơn, làm nguội qua bề mặt lỗ bên trong của mũikhoan và cán Còn việc thoát dung dịch và phoi ra ngoài qua khe hở hình vànhkhuyên giữa mặt ngoài của cán dao và bề mặt thành của lỗ đợc khoan Phơngpháp này đợc sử dụng khi khoan vòng những lỗ có đờng kính lớn hơn 100 mm

và khi khoan những lỗ sâu có đờng kính < 20 mm

* Dụng cụ khi khoan lỗ sâu

Dụng cụ khoan lỗ sâu có rất nhiều dạng với kết cấu khác nhau Những yêu cầucơ bản về kết cấu của dụng cụ khi khoan sâu là:

+ Có khả năng dẫn vào đủ khối lợng dung dịch bôi trơn và làm nguội+ Thoát đợc phoi tốt bằng cách bẻ vụn và tạo thành đờng thoát ra chonó

+ Loại trừ khả năng lệch lỗ khoan hoặc giảm sự lệch lỗ khoan đến mứcthấp nhất

+ Có năng suất cao

+ Giá thành chế tạo thấp

+ Đơn giản và đảm bảo độ tin cậy trong quá trình sử dụng

Trong thực tế sản xuất thờng gặp các kiểu kết cấu mũi khoan nh sau:

- Mũi khoan kiểu cánh quạt

Những mũi khoan này làm việc theo nguyên tắc chiều rộng cắt và đợc dùng đểkhoan đặc các lỗ sâu có đờng kính từ 20 – 85 mm Loại mũi khoan này làmviệc theo phơng pháp dẫn dung dịch bôi trơn, làm nguội vào từ bên ngoài vàthoát phoi ra ở bên trong mũi khoan và cán khoan

- Mũi khoan kiểu xoắn ruột gà

Về kết cấu nó gần giống mũi khoan xoắn ruột gà, đợc dùng để gia công các lỗsâu với sự thoát phoi ra ở bên trong và truyền dẫn dung dịch bôi trơn làmnguội vào từ bên ngoài của cán khoan và mũi khoan Mũi khoan này có khảnăng cho năng suất cao

- Mũi khoan có lỡi cắt đợc mài theo kiểu chữ M

Với mũi khoan này có khả năng làm giảm độ lệch đờng tâm của lỗ, nên hay

đ-ợc sử dụng để khoan các loại lỗ sâu có đờng kính từ 20 – 90 mm

2 Khoét các lỗ sâu

a Đặc điểm của quá trình khoét các lỗ sâu

Tuỳ theo độ phức tạp về công nghệ của việc chế tạo các lỗ sâu và cácyêu cầu về độ chính xác kích thớc cũng nh độ bóng bề mặt cần gia công mà lỗsâu hình trụ cần đợc chia thành hai nhóm:

Nhóm 1: Gồm những lỗ sâu hình trụ đợc chế tạo với cấp chính xác 1- 5

và độ bóng bề mặt tơng ứng với cấp Ra = 0,16 không có bậc trên suốt chiềudài lỗ, độ sai lệch chiều dài thành chi tiết nhỏ, tỷ lệ chiều dài và đờng kính chitiết lớn ( L/d>40)

Nhóm 2: Gồm những lỗ sâu hình trụ đợc chế tạo với cấp chính xác 6- 7

và độ bóng bề mặt tơng ứng với cấp Ra = 1,25- 0,63 có thể có những bậc đồngtâm, tỷ lệ chiều dài và đờng kính lỗ nhỏ

Nguyên công khoét lỗ sâu đợc dùng để sửa thẳng đờng trục tâm của lỗ

và khoét đi một phần lớn kim loại còn lại sau khi khoan tạo cho lỗ có độ chínhxác kích thớc, độ chính xác hình dáng hình học và độ bóng bề mặt theo yêucầu

Những nòng sau khi khoan mà không nhiệt luyện thì chỉ khoét một lần

là đợc, xong còn những nòng sau khi khoan mà nhiệt luyện thì lợng d gia côngcòn nhiều nên không thể khoét một lần mà thờng phải hai lần, một lần thô vàmột lần tinh

Tuỳ theo công dụng, nguyên công khoét đợc chia thành 2 dạng:

Nguyên công khoét thô và nguyên công khoét tinh ( xoáy)

- Nguyên công khoét thô đợc dùng để sửa lại trục tâm và khoét đi mộtphần lớn lợng d còn lại sau khi khoan lỗ Đối với khoét thô thì độ chính xác đ-ờng kính và độ bóng bề mặt của lỗ là vấn đề thứ yếu Khi khoét thô độ chínhxác kích thớc đờng kính thờng nằm trong khoảng cấp chính xác từ 13 – 11còn độ bóng bề mặt sau khi khoét thô, tuỳ theo kết cấu của đầu khoét đợc sửdụng và vật liệu của các then dẫn hớng mà dao động trong khoảng từ cấp Ra =6,3 – 0,2

- Nguyên công khoét tinh đảm bảo đạt đợc hình dáng hình học đúng, độchính xác kích thớc cho trớc và độ bóng bề mặt lỗ, yêu cầu với điều kiện giữ

đợc độ thẳng của lỗ nhận đợc sau khi khoét thô Khi khoét tinh thờng đạt đợc

độ chính xác kích thớc đờng kính cấp 9 – 7 và độ bóng bề mặt cấp chính xác

- Phơng pháp khoét kéo: Với phơng pháp này dới tác dụng của thànhphần lực cắt theo chiều trục thì cán đợc kéo Với phơng pháp này đảm bảo độcứng vững của dụng cụ tốt

Khoét đẩy là phơng pháp dùng phổ biến hơn vì rằng phoi không thông qua

lỗ trên dao để ra ngoài nên không vì thoát phoi mà gây nên trục trặc Nhợc

điểm của phơng pháp này là cán dao bị đẩy thành dễ bị uốn cong ảnh hởng

đến chất lợng gia công

Khoét kéo không có ảnh hởng này xong phải dùng máy có trục chính rỗng

để luồn cán dao

* Các kiểu kết cấu của dụng cụ khoét lỗ sâu:

Dao khoét có 3 thành phần tạo thành Yêu cầu chủ yếu với dao khoét:

- Chất lợng gia công tốt

- Hiệu suất cắt gọt cao

- Tuổi thọ cao

- Bôi trơn và dẫn phoi tốt

- Cấu tạo đơn giản, mài dao dễ dàng

Dụng cụ để khoét lỗ sâu gọi là đầu khoét bao gồm: Một thân bằng théptrong đó có kẹp các dao hoặc lắp các tấm tuỳ động và then dẫn hớng Tuỳ theo

sự phân bố các cạnh cắt của dao tơng ứng với thân của đầu khoét và phơngpháp kẹp các dao vào thân dao, có thể phân đầu khoét thành các nhóm sau

đây:

+ Đầu khoét có các dao phân bố ở một phía

+ Đầu khoét có các dao phân bố ở hai phía

+ Đầu khoét có các dao phân bố theo vòng tròn

+ Đầu khoét có các tấm dao tuỳ động

Dao khoét thờng dùng những loại dao khoét:

- Dao khoét đơn: Thờng dùng để gia công nòng pháo 80 – 90 mm, lỡicắt là hợp kim cứng, hiệu suất sản xuất không cao

- Dao khoét nhiều dao cắt: Là dao khoét có 3- 4 dao cắt, để đợc chất ợng gia công bề mặt cao, các dao cắt có độ ăn dao khác nhau Mặt dao đầu cắt

l-60 – 70%, dao cắt thứ hai ăn dao 25 – 30%, dao cắt cuối cùng để làm bóng,lợng ăn dao 0,2 – 0,4mm Trên dao có những thanh gỗ dẫn hớng

2.2.Vật liệu dụng cụ

Năng suất công tác của một loại dụng cụ phụ thuộc rất nhiều vào khảnăng giữ đợc tính cắt trong một khoảng thời gian dài của vật liệu làm dao.Trong quá trình cắt, ngoài các điều kiện chịu áp lực và nhiệt độ cao, dụng cụcắt còn chịu rung động, mài mòn khiến cho tính cắt gọt của dụng cụ làmdao chóng bị thay đổi

Do đó muốn làm việc đợc, vật liệu làm dao phải đảm bảo đợc các yêucầu sau đây:

1 Độ cứng: Muốn cắt đợc kim loại, vật liệu làm dao phải có độ cứnglớn hơn vật liệu cần gia công Yêu cầu về độ cứng của vật liệu làm dao phụthuộc vào độ cứng của vật liệu gia công Thông thờng kim loại đợc gia công

có độ cứng vào khoảng 200 – 400 HB, do đó độ cứng của phần cắt dụng cụtrung bình phải lớn hơn 60 HRC Khi cần gia công các kim loại thép chịunóng, thép không rỉ vật liệu làm dao phải có độ cứng không thấp hơn 65HRC

2 Độ bền cơ học: Trong khi cắt dụng cụ thờng chịu những lực và xunglực rất lớn Kinh nghiệm sử dụng cho thấy rằng một số lớn dụng cụ bị cắthỏng và bị gẫy vỡ ngay trong quá trình làm việc, do đó vật liệu làm dao nào có

độ bền cơ học nào càng cao thì tính năng sử dụng của nó càng tốt

3 Tính chịu nóng: Nh ta đã biết, vật liệu bị nung nóng thì độ cứng của

nó giảm đi, tuy nhiên trong quá trình nung nóng đó vật liệu không biến đổi về

tổ chức thì sau khi làm nguội, độ cứng của vật liệu sẽ đợc phục hồi Tính chịunóng là khả năng giữ đợc độ cứng cao và tính cắt kim loại ở nhiệt độ cao( không có chuyển biến về tổ chức) Trong thời gian làm việc dụng cụ cắt th-ờng chịu nhiệt độ rất cao ( có khi đạt đến trên 10000), do đó tính chịu nóng làmột trong những tính chất rất quan trọng của vật liệu làm dụng cụ

4 Tính chịu mài mòn: Khi vật liệu làm dao đã có đủ độ bền cơ học thìdạng hỏng chủ yếu của dụng cụ là bị mài mòn Ngời ta thấy rằng khi độ cứngcàng cao thì tính chịu mòn của dụng cụ tỷ lệ với độ cứng

Một trong những nguyên nhân chủ yếu làm cho dao chóng bị mài mòn

là hiện tợng dính giữa hai loại vật liệu tiếp xúc nhau Loại vật liệu làm dao tốt

là loại vật liệu có nhiệt độ chảy dính cao

5 Tính công nghệ: Tính công nghệ của vật liệu làm dao đợc thể hiện ởnhiều mặt: Tính tôi đợc, độ thấm tôi, mức thoát cácbon khi nhiệt luyện, độdẻo ở trạng thái nguội và nóng, tính dễ gia công bằng cắt gọt Một số loạivật liệu dụng cụ tuy có tính cắt tốt nhng không đợc sử dụng làm dụng cụ cắtmột phần vì tính công nghệ của nó không cao

Ngoài những yêu cầu nói trên, vật liệu làm dao còn phải có những tínhnăng quan trọng khác nh độ dẫn nhiệt cao, sức chịu va chạm và giá thànhtốt

Để làm phần cắt của dụng cụ cắt, ngời ta thờng dùng những nhóm vậtliệu sau: Thép cácbon dụng cụ, thép hợp kim dụng cụ, thép gió, hợp kim cứng,vật liệu sứ, các loại vật liệu dụng tổng hợp và vật liệu mài

* Thép các bon dụng cụ:

Để đảm bảo cho thép các bon dụng cụ có độ cứng và có tính chịu màimòn cao, lợng các bon trong thép các bon dụng cụ không thấp hơn 0,7%

Một số nhãn hiệu, thành phần cơ lý của thép Các bon dụng cụ thờngdùng từ Y7 đến Y13, ngoài ra ngời ta còn dùng các loại thép Các bon dụng cụ

đã đợc làm tốt nh Y7A; Y8A; Y13A có lợng P, S thấp ( P<0,03% và S

<0,025%)

Thép các bon dụng cụ có những đặc tính sau:

- Độ cứng sau khi tôi, ram đạt khoảng 60- 65 HRC Sau khi ủ có độcứng 107 – 217 HB

- Độ thấm tôi tốt

- Tính chịu nóng thấp Vì không đợc hợp kim hoá nên Mác ten xít củathép dễ bị phân tích khi bị nung nóng, làm cho độ cứng của dụng cụ bị giảmnhanh

Dụng cụ bằng thép các bon dụng cụ chỉ làm việc ở tốc độ cắt thờng (

4-5 m/ph) ứng với nhiệt độ cắt khoảng 200- 24-500C

Một số công dụng của các loại thép Các bon dụng cụ nh sau:

Y7: Dùng làm dụng cụ chịu va đập, cần có độ dẻo cao và có độ cứngvừa phải nh đục, các dụng cụ nguội, rèn

Y8: Dùng để làm dụng cụ chịu va đập và có độ cứng cao nh dao, kéo,dụng cụ mộc, khuôn dập

Y9, Y10: Đợc dùng làm dụng cụ ít chịu va đập nh tarô, bàn ren

Y12,Y13: Dùng làm các dụng cụ có độ cứng và tính chịu mòn cao nh:dũa, dụng cụ đo, dụng cụ khắc, khuôn kéo dập

* Thép hợp kim dụng cụ

Thép hợp kim dụng cụ là thép có hàm lợng các bon cao và hàm lợngmột số nguyên tố hợp kim vào khoảng 0,5 – 3%

Các nguyên tố hợp kim trong thép có tác dụng làm tăng tính chịu nóng,

đảm bảo tính cắt ở nhiệt độ cao hơn của dụng cụ cắt

Thép hợp kim so với thép các bon có u điểm hơn về độ dai và ít biếndạng khi nhiệt luyện

Tính cắt gọt của thép hợp kim ( thép hợp kim dụng cụ) và của thép cácbon ( thép các bon dụng cụ) gần giống nhau vì chúng có tuổi bền nhiệt thấp( 200 – 2500C)

Thép hợp kim đợc dùng rộng rãi để chế tạo dụng cụ và các trang bịcông nghệ ( đồ gá và dụng cụ phụ)

Thép hợp kim dụng cụ nhóm I có thành phần hợp kim nhỏ hơn 1% và

đợc hợp kim hoá chủ yếu bằng Cr( 0,1 – 0,7%) Với lợng Cr ít nh vậy tínhchất của thép cơ bản vẫn giống thép các bon dụng cụ Tuy nhiên do có Crôm

và Vanađi nên tránh đợc khuynh hớng Gra phít hoá và có cấu tạo hạt nhỏ

Thép X05 có độ cứng HRC >65 và tính chống mài mòn cao, chủ yếu

đ-ợc dùng làm dao cạo Thép 85XФ có độ cứng cao và tính chống mài mòn vừaphải, cấu tạo hạt nhỏ đợc dùng làm dụng cụ gia công gỗ

Các loại thép 7XФ, 8XФ và 9XФ đợc dùng để chế tạo lỡi ca tròn và lỡi

ca dai, chế tạo kéo để cắt nguội, chế tạo các chày đột và các dụng cụ chịu va

đập

Thép hợp kim dụng cụ nhóm II có hàm lợng Cr từ 1 – 1,5%, và một tỉ

lệ Sillic Cr và Si làm tăng nhanh độ thấm tôi, cản trở quá trình ram do đó đảmbảo tính cắt gọt tốt hơn

Thép X chịu nóng đợc đến 2200C, còn thép 9XC chịu nóng đến 3000CThép 9XC dễ thoát các bon khi nhiệt luyện, độ cứng sau khi ủ cao vìvậy khó gia công bằng cắt gọt Tính mài của thép 9XC kém so với thép chỉ cóhợp kim Cr, tuy nhiên do hợp kim hoá bằng hợp kim rẻ và có tính cắt tốt nên

Độ cứng của XB5 cao là do trong thép có chứa một lợng lớn Cácbít vônphơ ram nhỏ mịn XB5 đợc dùng để làm các dụng cụ gia công các vật liệu rấtcứng hoặc các loại dụng cụ cần sắc trong thời gian dài

Các loại thép gió sau khi tôi cải thiện có độ cứng, độ bền, độ chống màimòn và tuổi bền nhiệt cao, giữ đợc tính cắt gọt ở nhiệt độ 600 – 6500C Điềunày cho phép tăng tốc độ cắt của dao thép gió lên 2- 4 lần so với dao bằngthép cácbon hoặc thép hợp kim

Ưu điểm chủ yếu của thép gió là có khả năng cắt với tốc độ cao khi giacông các loại thép có độ bền và độ cứng cao (σB=100 kG/mm2 và HB = 200– 250) Thép gió có thể làm việc đợc ở nhiệt độ 500- 6000C với tốc độ cắttrung bình 25- 35m/ph

Thép gió đợc chia ra: thép gió có tuổi bền nhiệt trung bình ( P18, P12,P6M5) và thép gió có tuổi bền nhiệt cao ( P18Ф2, P14Ф4, P9Ф5 ) để giacông các loại thép kết cấu có độ cứng HB 260 – 280 và các loại gang ngời ta

sử dụng thép gió có tuổi bền trung bình Khi gia công các loại thép kết cấu có

độ bền cao cần sử dụng các loại thép gió có tuổi bền nhiệt cao

Thép gió P18 đợc dùng để chế tạo các loại dao tiện, dao khoan, daophay, dao xọc, dao doa, dao khoét, tarô, dao chuốt và bàn ren

Théo gió P9 đợc dùng để chế tạo các loại dao tiện, dao khoan, daokhoét, tarô, bàn ren và lỡi ca Không dùng thép P9 chế tạo dao chuốt và daoxọc

Vônfram là nguyên tố hợp kim quan trọng nhất trong thép gió của liênxô Cùng với Crôm và Vanađi ( nhng chủ yếu là Vônfram) chúng kết hợp vớicác bon thành những cácbít hợp kim phức tạp Các bít này có đặc điểm là chỉtiết ra khỏi Mác ten xít và kết tụ lại ở nhiệt độ cao ( cao hơn Các bít sắt Fe3Cnhiều), khoảng 550 – 6000C Do đó tính chịu nóng của thép gió cao

Tác dụng chủ yếu của Crôm trong thép gió làm tăng độ thấm tôi, với ợng Crôm và các nguyên tố hợp kim lớn nh vậy, thép gió có độ thấm tôi bất kỳ

l-Vanađi tạo thành cácbít vanađi rất cứng nên các loại thép gió ( P9Ф5,P18Ф2 ) có tính chịu mòn rất cao và năng suất cắt rất cao nhng khó mài

Côban không tạo thành cácbít mà hoà tan hoàn toàn vào Fe Chỉ khithép có lợng Côban lớn hơn 5% thì tính chịu nóng mới đợc nâng cao Tuynhiên Côban làm xấu cơ tính và tăng khuynh hớng thoát cácbon của thép

Chất lợng của thép gió phụ thuộc rất nhiều vào chế độ nhiệt luyện Khinhiệt luyện thép gió cần chú ý:

Vì thép gió có độ dẫn nhiệt kém nên không đợc đa đột ngột thép giónguội vào lò có nhiệt độ cao ( gần 13000C), để nung nóng khi tôi cần phảinung sơ bộ trớc để tránh nứt Tốt nhất là nung thép gió lần lợt qua ba lò cónhiệt độ theo thứ tự 6500C, 8500C và 13000C

Ram nhiều lần và mỗi lần ram trong 1 giờ Không nên tiến hành ram 1lần với số giờ nhiều hơn vì cách ram này làm giảm hiệu quả tăng độ cứng Saumỗi lần ram phải để nguội hẳn đến nhiệt độ thờng

Thép gió khi tôi có thể tiến hành gia công lạnh (-800C) và sau đó chỉcần ram một lần ở nhiệt độ 5600C

Để nâng cao tính cắt của thép gió có thể tiến hành thấm Xianua, sau đótôi ram và mài Nhiệt độ thấm là 520 – 5800C trong khoảng 30 phút Kết quả

là trên bề mặt dụng cụ có một lớp bão hoà Cácbon và Nitơ làm tăng tính chịumòn của dụng cụ

* Hợp kim cứng

Khác với các loại thép dụng cụ, hợp kim cứng đợc chế tạo bằng phơngpháp luyện kim bột, nghĩa là luyện kim không qua nấu chảy mà vẫn ở trạngthái rắn, hợp kim cứng đợc chế tạo bằng cách ép và thiêu kết do đó về kết cấucũng nh tính chất cơ lý có những khác biệt so với thép gió

Trong các loại vật liệu làm dụng cụ thông dụng, hợp kim cứng là loại cónhiệt độ làm việc cao hơn cả

Thành phần chủ yếu của các loại hợp kim cứng Liên Xô là CácbítVônfram (WC); Cácbít Titan (TiC) và Cácbít Tantan (TAC) ở dạng hạt mịn

Có thể phân nhãn hiệu hợp kim cứng thành 3 nhóm:

- Nhóm 1 Các bít ( Các bít Vônfram): Tổ chức của nó gồm WC + Co

Ký hiệu là BK

- Nhóm 2 Các bít ( Các bít Vônfram và các bít Titan): Tổ chức gồm WC+ TiC + Co, ký hiệu là TK

- Nhóm 3 Các bít ( Các bít Vônfram, Các bít Tantan và Các bít Titan):

Tổ chức gồm WC + TiC + TaC + Co, ký hiệu là TTK

Chất lợng của hợp kim cứng không chỉ phụ thuộc vào thành phần hoáhọc mà còn phụ thuộc vào cấu trúc của nó ( kích thớc hạt) Độ hạt có ảnh h-ởng đáng kể đến độ bền và độ chống mòn của hợp kim cứng Khi kích thớccủa các hạt của các Cácbít Vônfram tăng thì độ bền của hợp kim cứng tănglên, còn độ chống mòn giảm xuống và ngợc lại

Tuỳ thuộc vào kích thớc của hạt Cácbít, hợp kim cứng đợc phân thành 3loại là hợp kim cứng có độ hạt nhỏ, trung bình và lớn

Hợp kim cứng có tính chất cắt gọt tốt nhờ vào độ cứng, tuổi bền nhiệt

và độ chống mòn cao

* Vật liệu sứ

Nhờ có tính cắt tốt, tính chịu nóng và tính chịu mòn cao loại vật liệulàm dao mới: Sứ ( Ô xít nhôm Al2O3) ngày càng đợc chú ý nhiều

Vật liệu để làm sứ là đất sét kỹ thuật ( hỗn hợp giữa γ Al2O3và α Al2O3)

Để hoàn chuyển γ Al2O3 sang α Al2O3 ngời ta mang nung nóng đất sét

kỹ thuật ở nhiệt độ 1400 – 16000C Sản phẩm thu đợc đem nghiền nhỏ đạtkích thớc hạt vào khoảng 1àm ( hạt lớn nhất không lớn quá 2àm) Bột αAl2O3 này đợc ép thành những mảnh dao có kích thớc thích hợp và mang đithiêu kết

Loại vật liệu này của Liên Xô có ký hiệu UM332 và có tính năng cơ lícao nh sau: Độ cứng HRA = 92- 93 độ chịu nhiệt 12000C giới hạn bền uốn

350 – 400 MN/mm2, giới hạn bền nén khoảng gần 1000 MN/mm2, độ dẫnnhiệt 0,042 Cal/cm-sec-0C

Khi gia công thép 45 dao có lỡi gắn vật liệu sứ nhãn hiệu UM332 đạttốc độ cao gấp 8 lần so với hợp kim cứng Khi gia công thép tôi cứng, tốc độcắt đạt đợc cao gấp 2,5 – 3 lần so với hợp kim cứng Về sức bền kém 4 lần sovới hợp kim cứng và 10 lần so với thép gió Mài dao hợp kim gốm đòi hỏi phải

có kỹ thuật cao, rất dễ nứt rạn và mẻ Vì những đặc tính nh vậy nên hợp kimgốm thờng đợc dùng để chế tạo những dụng cụ gia công tinh hay bán tinhnhững chi tiết không có va đập và rung động nhiều

2.3 Dụng cụ gia công bán tinh nòng 76 mm

2.3.1 Cơ sở vật lý của quá trình cắt

1 Quá trình cắt và việc tạo phoi

Khi cắt, để có thể cắt đợc ra phoi, lực tác dụng vào dao cần phải đủ lớn

để tạo ra trong lớp kim loại bị cắt một ứng suất lớn hơn sức bền của vật liệu bigia công

Hình dạng, độ cứng, mức độ biến dạng và cấu tạo của phoi chứng tỏrằng lớp kim loại bị cắt thành phoi đã chịu một ứng suất nh vậy

Khi cắt, do tác dụng của lực P, dao bắt đầu nén vật liệu gia công theomặt trớc Khi dao tiếp tục chuyển động trong vật liệu gia công phát sinh biếndạng đàn hồi, biến dạng này nhanh chóng chuyển sang biến dạng dẻo và mộtlớp phoi đợc hình thành từ lớp kim loại bị cắt, di chuyển dọc theo mặt trớc củadao

Việc nghiên cứu kim tơng ở khu vực tạo phoi chứng tỏ rằng trớc khibiến thành phoi, lớp kim loại bị cắt đã trải qua một giai đoạn biến dạng nhất

định, nghĩa là giữa lớp kim loại bị cắt và phoi có một khu vực biến dạng Khuvực này có thể gọi là miền tạo phoi

Ngoài ra lớp kim loại bị cắt, sau khi đã bị biến dạng trong miền tạophoi, khi chuyển thành phoi còn chịu thêm biến dạng phụ do ma sát với mặttrớc của dao

Những lớp kim loại phía dới của phoi, kề với mặt trớc của dao chịu biếndạng phụ thêm nhiều hơn các lớp phía trên Mức độ biến dạng của chúng lớn

đến mức là các hạt tinh thể trong chúng bị kéo dài ra theo một hớng nhất định,tạo thành tếch tua

Nh vậy, phoi cắt ra chịu biến dạng không đều, mức độ biến dạng của

ở đây Kbd - mức độ biến dạng của phoi trong miền tạo phoi

Kms – mức độ biến dạng của phoi do ma sát với mặt trớc của dao

Vì biến dạng dẻo của phoi có tính lan truyền, do đó lớp kim loại nằmphía dới đờng cắt sẽ chịu biến dạng dẻo

Chiều rộng của miền tạo phoi phụ thuộc vào tính chất vật liệu gia công

và điều kiện cắt ( thông số hình học của dao, chế độ cắt )

* Các dạng phoi

Tuỳ theo vật liệu gia công, thông số hình học của dao và chế độ cắt,phoi cắt ra có thể có nhiều hình dạng khác nhau

Ngời ta phân biệt các dạng phoi chủ yếu sau đây:

Phoi xếp: phoi thu đợc khi gia công vật liệu dẻo ( thép, đồng thau ) ở

tốc độ cắt thấp, chiều dày cắt lớn và góc cắt của dao có giá trị tơng đối lớn.Phoi kéo dài thành từng đoạn ngắn, mặt đối diện với mặt trớc của dao rấtbóng, mặt kia có nhiều gợn nẻ Nhìn chung phoi có dạng từng đốt xếp lạiPhoi xếp thu đợc khi gia công thép, có độ cứng cao hơn độ cứng của vật liệugia công từ 2- 3 lần Điều đó chứng tỏ vật liệu đợc hoá bền ở mức độ cao

Phoi dây Phoi thu đợc khi gia công vật liệu dẻo với tốc độ cắt cao,

chiều dày cắt bé Phoi kéo dài liên tục, mặt kề với mặt trớc của dao rất bóng,còn mặt đối diện hơi bị gợn ở phoi dây ta khó quan sát thấy mặt trớc nh ởphoi xếp Điều đó chứng tỏ mức độ biến dạng dẻo khi thành phoi dây ít hơn sovới khi hình thành phoi xếp Nói một cách khác, khi cắt ra phoi dây quá trìnhcắt dễ dàng hơn

Nh vậy dạng phoi thu đợc khi gia công kim loại dẻo có thể dùng làmtiêu chuẩn để đánh giá điều kiện cắt Khi tạo thành phoi dây, lực cắt đơn vị bé

và ít biến đổi, độ bóng bề mặt cao hơn so với khi hình thành phoi xếp

Phoi vụn Khi gia công vật liệu dòn ( gang, đầu thau cứng ) ta thu

đ-ợc loại phoi này Trong quá trình cắt dao không làm cho các yếu tố phoi trợt

mà nh dứt nó lên

Độ bóng đạt đợc khi cắt ra phoi vụn không cao, bề mặt có cấu tạo gần giống

nh bề mặt kim loại khi bị phá huỷ dòn

Khi cắt ra phoi xếp và phoi dây, phoi tiếp xúc với mặt trớc của dao một

đoạn l trớc khi rời khỏi dao Sau đoạn tiếp xúc đó phoi tách ra khỏi mặt trớc vàcuộn lại theo hình xoắn ốc Sở dĩ nh vậy vì phoi, ở phần tiếp xúc với dao dàythêm, làm cho các yếu tố của phoi có dạng hình thang

Nếu giữ nguyên điều kiện cắt và tăng tốc độ cắt thì sự biến dạng củaphoi giảm đi, khiến cho bán kính của cuộn phoi tăng lên

Góc cắt càng lớn, chiều dày cắt càng bé thì biến dạng của phoi càng lớnnên bán kính của cuộn phoi càng nhỏ

Dạng mặt trớc của dao cũng ảnh hởng rất lớn đến bán kính của cuộnphoi Khi dao bị mòn theo mặt trớc, tạo ra một rãnh cong thì độ cong của rãnh

đó trực tiếp ảnh hởng đến bán kính của cuộn phoi

Diện tích tiếp xúc của phoi với mặt trớc của dao phụ thuộc vào tính chấtvật liệu gia công, tốc độ cắt và các điều kiện cắt khác Nếu diện tích tiếp xúc

đó giảm đi thì cùng một giá trị lực cắt, tải trọng đơn vị trên dao sẽ tăng

2 Hiện tợng lẹo dao

Trong quá trình cắt, khi cắt ra phoi dây, trên mặt trớc của dao kề ngay

l-ỡi cắt thờng xuất hiện những lớp kim loại có cấu trúc kim tơng khác hẳn vớivật liệu gia công và vật liệu dao Nếu lớp kim loại này bám chắc vào lỡi cắtcủa dụng cụ thì đợc gọi là lẹo dao

Cơ chế của quá trình hình thành lẹo dao có thể giải thích nh sau: Dochịu áp lực lớn và nhiệt độ cao, mặt khác vì mặt trớc của dao không tuyệt đốinhẵn nên các lớp kim loại bị cắt nằm kề sát mặt trớc của dao trong quá trìnhcắt có tốc độ di chuyển chậm và trong những điều kiện nhất định, khi lực cảnthắng đợc lực ma sát trong nội bộ kim loại thì lớp kim loại đó sẽ nằm lại ở mặttrớc hình thành lẹo dao Vì bị biến dạng rất lớn nên độ cứng của lẹo dao lớnhơn độ cứng của vật liệu gia công từ 2,5 – 3,5 lần và do đó có thể thay thếvật liệu làm dao để thực hiện quá trình cắt đợc

Những công trình đã chứng tỏ có 2 loại lẹo dao:

1- Loại lẹo dao ổn định nằm dọc theo lỡi cắt trong suốt quá trình cắt.Loại này gồm một số lớp gần nh song song với mặt trớc và hình thành khi cắtthép với chiều dày bé

2- Loại lẹo dao chu kỳ Loại này gồm hai phần: Phần nền nằm sát vớimặt trớc của dao, về cơ bản là loại lẹo dao 1 Trên nền đó hình thành phần thứhai Phần này sinh ra, lớn lên và mất đi nhiều lần trong một đơn vị thời gian

Sự xuất hiện và mất đi của lẹo dao làm cho các góc cắt của dao trong quá trìnhcắt luôn biến đổi

Thông số hình học đặc trng cho kích thớc của lẹo dao là chiều cao củalẹo dao

3 Độ bóng bề mặt gia công và hiện tợng cứng nguội khi cắt

Chất lợng của chi tiết đợc đánh giá bằng những tiêu chuẩn về hình dạnghình học thực tế của bề mặt gia công, độ chính xác kích thớc và các đặc tínhcơ lý của lớp bề mặt

Sai lệch so với bề mặt lý thuyết có hai loại: sai số đại quan ( độ elíp, độcôn ) và sai số tế vi ( độ nhấp nhô, độ sóng ) Độ nhấp nhô bề mặt là tậphợp những lồi lõm xét trên một diện tích hẹp của bề mặt và đợc đánh giá bằngchiều cao trung bình Rz hoặc sai số bình phơng trung bình Ra

Độ sóng bề mặt khác với độ nhấp nhô, là tập hợp những lồi lõm có dạnghình sin trên một khoảng cách lớn của bề mặt

Ta sẽ lần lợt xét ảnh hởng của các nhân tố đến độ nhấp nhô bề mặt vàtính chất cơ lý của lớp bề mặt gia công

Độ nhấp nhô bề mặt Hình dạng hình học tế vi của bề mặt gia công phụ

thuộc vào dạng hình học của dao, chế độ cắt và các nhân tố công nghệ khác:biến dạng đàn hồi, biến dạng dẻo, ma sát, lẹo dao, rung động

ảnh hởng của góc ϕ và bán kính mũi dao

Khi s >2,5 mm/vg và t >s nghĩa là khi những nhân tố hình học của dao

có ảnh hởng chủ yếu đến độ nhấp nhô bề mặt thì ta có thể dùng công thức đểtính chiều cao nhấp nhô

Còn trong những trờng hợp khác, khi mà các nhân tố công nghệ có ảnhhởng chủ yếu đến độ nhấp nhô bề mặt thì không thể dùng các công thức nóitrên đợc

- ảnh hởng của góc sau α Tăng góc sau của dao thì độ nhấp nhô bềmặt giảm vì diện tích tiếp xúc giữa dao và chi tiết giảm, do đó ma sát giảm

- ảnh hởng của góc cắt δ Khi giảm góc cắt thì điều kiện thoát phoi khicắt tốt hơn, phoi sẽ bị biến dạng ít hơn do đó làm cho chiều cao nhấp nhô khicắt giảm

Vật liệu gia công có ảnh hởng lớn đến độ nhấp nhô bề mặt khi cắt Khivật liệu gia công là vật liệu dẻo thì biến dạng dẻo là nhân tố chủ yếu ảnh hởng

đến độ nhấp nhô bề mặt

Dung dịch trơn nguội cũng là một trong những nhân tố ảnh hởng quantrọng đến độ nhấp nhô khi cắt Chọn đợc dung dịch trơn nguội thích hợp chophép trong cùng điều kiện gia công nâng cao độ bóng lên đợc một cấp

Trong các nhân tố của chế độ cắt thì tốc độ có ảnh hởng lớn nhất đến độbóng bề mặt đạt đợc sau khi gia công

Khi tăng tốc độ cắt ( ngoài vùng hình thành lẹo dao) thì biến dạng dẻokhi cắt giảm đi do đó độ bóng bề mặt tăng lên sau khi gia công

Để xác định chiều cao nhấp nhô thực, ngời ta dùng các công thức kinhnghiệm có tính đến ảnh hởng của tất cả các nhân tố Từ các công thức đó ngời

ta lập ra bảng và giản đồ để xác định độ bóng theo điều kiện cắt

Trong đó: Ha - độ cứng tế vi của lớp cứng nguội

Hu - độ cứng tế vi của vật liệu ban đầu

2- Chiều sâu cứng nguội

3- Trị số, chiều sâu và dấu của ứng suất d ở lớp bề mặt

Sau khi gia công, do kết quả lan truyền của biến dạng dẻo nên lớp bềmặt của chi tiết bị biến dạng cứng

Ngoài ra, khi gia công lớp bề mặt còn chịu biến dạng phụ thêm vìnhững nguyên nhân sau:

- Do lỡi cắt của dao bao giờ cũng có một bán kính cong nhất định nênkhi bắt đầu cắt, sự tiếp xúc của dao và chi tiết sẽ bắt đầu từ điểm A Dao càng

đi sầu vào chi tiết thì điểm có ứng suất lớn nhất càng hạ thấp và khi quá trìnhcắt đã ổn định thì chiếm vị trí nằm trên mặt trợt Do đó chỉ có một lớp kimloại có chiều dày a-a’ nằm trên đờng BC là đợc cắt thành phoi Lớp kim loạinằm dới đờng BC không bị cắt mà bị nén, do đó chịu biến dạng đàn hồi, biếndạng dẻo nghĩa là bị cứng nguội

- Sau khi mũi dao đi qua, lớp bề mặt do sự đàn hồi đợc nâng lên mộtchiều cao h, do đó gây ra áp lực pháp tuyến và ma sát với bề mặt sau của dao

Do kết quả của ma sát nên một lớp mỏng bề mặt lại chịu biến dạng thêm Nếubán kính cong của dao càng lớn, diện tích tiếp xúc giữa mặt sau của dao và chitiết càng tăng thì ma sát càng lớn và mức độ biến dạng của lớp bề mặt càngtăng

Kết quả của cứng nguội là các tinh thể kim loại bị nát vụn khiến cho lớp

bề mặt trở nên bền và cứng hơn

Bề mặt đã đợc gia công xong nếu nh không có khuyết tật gì thì hiện ợng cứng nguội có tác dụng tốt Trong trờng hợp ngợc lại thì giới hạn bền mỏicủa chi tiết sẽ giảm đi và tuổi thọ của chi tiết sẽ hạ thấp

t-Mặt khác, hiện tợng cứng nguội còn gây khó khăn cho các nguyên cônggia công tinh Thật vậy, nếu một lỗ sau khi khoan xong cần doa với lợng d rất

bé thì lúc đó lỡi cắt của dao doa phải làm việc trong giới hạn của lớp cứngnguội, vì thế dao doa chóng bị mòn và bề mặt gia công không thể đạt đợc độbóng cao Ngoài ra, lớp cứng nguội thu đợc khi gia công thô còn làm cho chitiết bị cong vênh nhiều hơn khi mang chi tiết đi nhiệt luyện

Tính chất vật liệu gia công, chế độ cắt, hình dạng hình học của dao vàcác thông số cắt khác đều ảnh hởng đến mức độ và chiều sâu cứng nguội theocùng một quy luật nh khi ảnh hởng đến biến dạng dẻo

Khi tăng tốc độ cắt thì mức độ và chiều sâu lớp cứng nguội giảm

Lợng chạy dao ảnh hởng đến cứng nguội nhiều hơn là chiều sâu cắt

Sự mài mòn của dao có ảnh hởng lớn nhất đến cứng nguội Dao càng bịmòn thì bán kính cong của lỡi cắt càng tăng, do đó biến dạng dẻo càng tăng,khiến cho mức độ và chiều sâu cứng nguội càng lớn

5 Hiện tợng rung động khi cắt

Muốn đạt đợc độ chính xác và độ bóng bề mặt cao, đồng thời nâng caotuổi bền của dụng cụ, điều quan trọng là hệ thống máy – dao – chi tiếttrong quá trình gia công không đợc rung động

Hiện nay có thể khẳng định đợc rằng trong quá trình cắt có hai loạirung động là: rung động cỡng bức và rung động tự rung

Rung động cỡng bức trong quá trình cắt gây ra do những nguyên nhânsau:

- Do sự không cân bằng của bộ phận máy – dao – chi tiết – đồ gá

- Do hệ thống truyền động của máy có sự va đập tuần hoàn

- Do vật cắt không tròn, lợng d gia công không đều

- Do dao chuyển động không cân bằng

Những nguyên nhân trên dễ thấy và do đó dễ tìm biện pháp khắc phục

Tự rung là những rung động mà lực gây ra và duy trì nó đợc tạo thành

và điều khiển bởi chính bản thân các rung động đó

Có nhiều cách để giải thích những nguyên nhân gây ra tự rung:

- Do sự thay đổi của lực ma sát ở mặt trớc và mặt sau của dao trong quátrình cắt

- Do sự thay đổi tính dẻo của vật liệu gia công trong quá trình cắt khiếncho lực cắt thay đổi

- Do sự phát sinh và mất đi của lẹo dao

Biên độ dao động phụ thuộc không những vào khối lợng và độ cứngvững của hệ thống mà còn phụ thuộc vào hình dạng hình học của dao, chế độcắt và tính chất cơ lý của vật liệu gia công

Tăng tốc độ cắt thì biên độ dao động tăng

Tăng chiều sâu cắt thì biên độ dao động tăng

Tăng chiều dày cắt thì biên độ dao động giảm

Góc trớc càng giảm biên độ dao động càng tăng

Góc nghiêng càng lớn thì biên độ dao động càng giảm

Góc sau khi lớn hơn 30 ít ảnh hởng đến biên độ và tần số rung động Tăng bán kính mũi dao sẽ làm tăng biên độ dao động

Một trong số những biện pháp quen thuộc và chủ yếu để giảm rung động làlàm tăng độ cứng vững của hệ thống máy – dao – chi tiết

6 Hiện tợng nhiệt khi cắt kim loại

Những quy luật về sự phát sinh và truyền nhiệt cho phép ta giải thíchnhiều hiện tợng vật lý trong quá trình cắt: sự mài mòn, tuổi bền của dao, chấtlợng bề mặt gia công Để có thể sử dụng dụng cụ cắt một cách hợp lý, cầnnắm những quy luật về nhiệt

Quá trình trao đổi nhiệt ở khu vực cắt có thể biểu diễn bằng hai phơngtrình: phơng trình cân bằng nhiệt và phơng trình truyền nhiệt

Nhiệt lợng sinh ra trong quá trình cắt là kết quả của:

- Ma sát giữa các phần tử của vật liệu gia công trong quá trình biếndạng

- Ma sát giữa phoi và mặt trớc của dao

- Ma sát giữa bề mặt gia công và mặt sau của dao

- Sự cắt đứt phoi

Trong quá trình cắt có thể giả thiết rằng nhiệt có thể tập trung ở 3 khu vực chủyếu sau:

- Khu vực trợt của các yếu tố phoi

- Khu vực tiếp xúc của phoi và mặt trớc của dao

- Khu vực tiếp xúc của mặt sau dụng cụ và chi tiết gia công

Kết quả nghiên cứu chứng tỏ rằng nhiệt độ cao nhất nằm ở giữa khu vực tiếpxúc của phoi và dao, nghĩa là tại điểm cách lỡi cắt vào khoảng (0,3 – 0,5)l,

trong đó l là chiều dài tiếp xúc của phoi với mặt trớc của dao

Khi tăng tốc độ cắt, nhiệt sinh ra do biến dạng giảm, nhng nhiệt cắt do

ma sát tăng, kết quả là nhiệt cắt tăng nhng là tăng với mức độ chậm hơn tốc

Vật liệu làm dao và vật liệu gia công cũng có ảnh hởng lớn đến nhiệt độcắt Nhiệt cắt phụ thuộc vào nhiệt dung, đặc biệt là phụ thuộc vào tính dẫnnhiệt của vật liệu làm dao và vật liệu làm chi tiết gia công Loại vật liệu làmdao nào có tính dẫn nhiệt tốt thì khi cắt nhiệt sẽ thấp

Kích thớc thân dao cũng có ảnh hởng tơng tự nh vậy đến nhiệt cắt vì nó

có ảnh hởng đến khả năng dẫn nhiệt của dao Kích thớc của dao càng lớnnhiệt sinh ra khi cắt càng thấp

Thông số hình học của dao cũng là nhân tố có ảnh hởng quan trọng đếnnhiệt sinh ra khi cắt kim loại

Tăng góc δ làm tăng lực cắt nên nhiệt lợng và do đó nhiệt cắt tăng lên.Tuy nhiên, tăng góc δ nên góc sắc β tăng, điều kiện truyền nhiệt tốt hơn ( nh-

ng với mức độ thấp hơn) do đó nhiệt cắt tăng nhng không tăng tỉ lệ thuận

Giảm góc ϕ tải trọng cắt tăng lên một ít, do đó lẽ ra nhiệt cắt tăng nhng

do giảm ϕ chiều dài lỡi cắt tham gia cắt tăng, góc mũi dao cũng tăng nên điềukiện truyền nhiệt tốt hơn, kết quả là khi ϕ giảm nhiệt độ cắt sẽ giảm

Dung dịch trơn nguội có ảnh hởng rõ rệt đến nhiệt độ cắt Khi dùngdung dịch trơn nguội nhiệt độ cắt giảm nhanh, vì dung dịch trơn nguội ngoàitác dụng làm nguội còn có tác dụng bôi trơn làm giảm ma sát trong quá trìnhcắt

Công thức thực nghiệm dới đây của Đa nhi en lan có thể dùng để tínhnhiệt cắt khi gia công thép bằng dao thép gió

θ(*C) = Cθ.υ0,4.s0,24.t0,125.(sinϕ)0,28/k0,086.r0,4.F0,058trong đó: k = t/s

r – bán kính mũi dao, mm

F - tiết diện thân dao

Cθ - Hằng số phụ thuộc vào vật liệu gia công và vật liệu làm dao

- Cuốn phoi ra khỏi khu vực cắt

Tác dụng bôi trơn của dung dịch trơn nguội thể hiện ở chỗ các phân tửcủa dung dịch trơn nguội bao quanh các phần tử của phoi làm cản trở sự dính,giúp phoi thoát ra ngoài khu vực cắt đợc dễ dàng

Dung dịch trơn nguội có thể chia ra các nhóm chủ yếu sau:

1 – Nhóm có tác dụng làm lạnh chủ yếu: dung dịch nớc điện ly

2 – Nhóm có tác dụng làm lạnh và phần nào có tác dụng bôi trơn:dung dịch nớc xà phòng, dung dịch ê mun xi

3 – Nhóm có tác dụng bôi trơn và phần nào có tác dụng làm lạnh: cácchất dầu

Việc lựa chọn dung dịch làm nguội hoàn toàn phụ thuộc vào điều kiệnlàm việc Khi gia công thô, dung dịch có tính chất làm nguội là chủ yếu, cònkhi gia công tinh nên chọn dung dịch chủ yếu có tính chất bôi trơn vì lúc nàycần đảm bảo độ bóng cao của chi tiết gia công

Khi gia công vật liệu dẻo, dung dịch trơn nguội mang lại hiệu quả caonhất vì khi đó nhiệt cắt rất cao, đồng thời dung dịch trơn nguội còn giúp đỡviệc phá huỷ các mạng tinh thể ở lớp cứng nguội

Khi cắt ở tốc độ cao, hiệu quả sử dụng của dung dịch trơn nguội giảm

Ngời ta còn sử dụng phơng pháp làm nguội bên trong bằng cách dùng

áp suất cao đa dung dịch trơn nguội đi theo các rãnh của dụng cụ vào khu vựccắt Phơng pháp này thờng sử dụng khi gia công lỗ sâu

8 Sự mài mòn của dao

Mài mòn dụng cụ cắt là một quá trình phức tạp xảy ra kèm theo nhữnghiện tợng lý hoá ở nơi tiếp xúc của dụng cụ cắt, phoi và vật liệu gia công Khi

bị mài mòn hình dạng của dao bị biến đổi, do đó trị số của biến dạng dẻo,nhiệt, lực cắt đều thay đổi

Sự mài mòn của dụng cụ cắt xảy ra trong điều kiện khốc liệt hơn nhiều

so với sự mài mòn của chi tiết máy Thật vậy, khi cắt áp lực lớn hơn áp lựcpháp tuyến ở các chi tiết máy làm việc từ 300 – 400 lần, nhiệt độ cao hơnnhiệt độ làm việc của các chi tiết máy từ 15 – 20 lần Khi dao bị mài mòntheo mặt sau, do các mặt làm việc tạo với nhau một góc nào đó khiến cho áplực và nhiệt độ tập trung vào một diện tích rất bé

Có nhiều hình thức mài mòn dụng cụ cắt Tuỳ theo điều kiện cắt, tính chất vậtliệu gia công và vật liệu làm dao, dụng cụ cắt có thể bị mài mòn theo các hìnhthức sau đây:

1 – Mài mòn theo mặt sau

ở mặt trớc cao hơn nhiệt độ ở mặt sau

Khi dao bị mài mòn đồng thời cả mặt trớc lẫn mặt sau, chiều rộng cạnhvát của mặt trớc đồng thời giảm dần từ cả hai phía và do đó độ bền của lỡi cắtgiảm nhanh Trờng hợp này thờng gặp khi gia công vật liệu dẻo có chiều dàycắt khoảng 0,1 – 0,5 mm

Trờng hợp mài mòn cuối cùng thờng gặp khi gia công tinh những vậtliệu có tính dẫn nhiệt kém, đặc biệt là các chất dẻo Do nhiệt độ cao lỡi cắt d-ờng nh bị mềm ra và cùn nhanh

Mài mòn theo mặt sau là dạng mài mòn chủ yếu và dễ đo nhất Do đóthờng dùng h – kích thớc chiều cao của diện tích bị mài mòn theo mặt saulàm tiêu chuẩn

Trị số h đợc gọi là độ mòn cho phép hoặc tiêu chuẩn mài mòn

Khi gia công tinh độ mòn cho phép tuỳ thuộc vào độ bóng và độ chínhxác gia công Đối với những dụng cụ gia công tinh ngời ta quy định một tiêuchuẩn mài mòn khác gọi là tiêu chuẩn mài mòn công nghệ ( nghĩa là tiêu

chuẩn mài mòn của dao cho phép đảm bảo độ bóng và độ chính xác gia công

đã cho)

Mức độ mài mòn của dao phụ thuộc rất nhiều vào các thông số hình họccủa dao Do đó góc độ của dao cần phải đợc lựa chọn sao cho trong quá trìnhlàm việc dao bị mài mòn ít nhất Thông số của dao đảm bảo cho dao ít bị màimòn nhất chính là thông số hình học hợp lý của dao

2.3.2 Thiết kế dao xoáy gia công bán tinh lỗ nòng 76mm

Khoét là quá trình gia công lỗ sau khi khoan lỗ Dụng cụ dùng để khoétgọi là mũi khoét Mục đích của khoét là tạo nên từ lỗ đã khoan sẵn, những lỗ

đã đúc hoặc rèn dập, lỗ có độ chính xác về hình dáng hình học và độ bóng caohơn Khoét có thể đạt độ bóng cấp ∇6 - ∇7 và độ chính xác cấp 4- 3.Khoét làmột nguyên công nằm giữa khoan và doa

Khi tính toán thiết kế dao khoét cần chú ý đến các yếu tố sau:

1 Loại dao khoét phụ thuộc vào đặc tính gia công, vị trí của lỗ gia công,vật liệu gia công và dạng sản xuất

ở đây, dạng sản xuất là hàng loạt nhỏ và đơn chiếc nên ta chọn dao khoét

Dao khoét đợc thiết kế là dao khoét bán tinh lỗ Ф72,8 mm của nòng pháo

76 mm với chiều dài gia công L/D ~ 39, là dao khoét gia công lỗ sâu, với yêu

cầu độ nhám cấp ∇6, cấp chính xác IT9 Độ chính xác của dao xao hơn độchính xác của lỗ gia công 1 cấp

3 Phơng pháp kẹp chặt dao khoét phụ thuộc vào kết cấu và chiều dài của

nó, đồng thời cũng phụ thuộc vào máy mà trên đo thực hiện quá trình cắt bằngdao khoét

Vì chiều dài của lỗ gia công lớn, độ cứng vững của hệ thống không cao,

do đó ta thiết kế dao khoét chuôi liền và lắp ghép với phơng pháp gia công làkhoét đẩy Đồng thời để khắc phục hiện tợng này ta thiết kế trên thân dao dẫnhớng trên suốt chiều dài thân dao làm tăng sự cứng vững, tránh bớt rung độngkhi gia công

Hình 2: Kết cấu thân dao với rãnh dẫn hớng

Cấu tạo mũi khoét rất giống mũi khoan, chỉ khác là chúng có nhiều mehơn, nhờ đó đảm bảo tốt việc định hớng khi làm việc và độ nhẵn bóng cao bềmặt gia công so với khoan.Mũi khoét không gia công vật liệu đặc, vì vậykhông cần làm đỉnh nhọn với lỡi cắt ngang, nh vậy sẽ đảm bảo cho mũi khoét

có điều kiện cắt tốt hơn trên suốt dọc lỡi cắt Dao khoét dùng để gia công bántinh lỗ Ф72,8 mm đợc thiết kế là loại dao khoét răng chắp có 4 răng cắt, bố trí

đối xứng nhau trên thân dao Việc kẹp chặt răng cắt trên thân dao đợc thựchiện nhờ những góc độ đợc tạo ra trên rãnh lắp răng dao Thiết kế những rãnhlắp răng dao nh vậy tạo điều kiện tốt hơn trong việc mài lại răng dao khi bịmòn và tạo thuận lợi, dễ dàng hơn trong quá trình chế tạo dao

Hình 3: Kết cấu rãnh lắp răng dao trên thân dao

Thành phần kết cấu chủ yếu của mũi khoét gồm: Số rãnh, phần cắt vàphần sửa đúng, các góc cắt, góc nghiêng của rãnh, góc nghiêng của lỡi cắtchính, prôphin rãnh, phần kẹp chặt

Số rãnh Vì lợng d tính toán đợc cắt là nhỏ ( 0,4 mm), đờng kính mũi

khoét tơng đối lớn ( 72,8 mm) nên mũi khoét đợc chế tạo với 4 rãnh

Phần cắt Dùng để cắt toàn bộ lợng d, chiều dài phần cắt đợc chọn theo

công thức:

l1 = (t+a) ctg ϕTrong đó: ϕ là góc nghiêng chính, có ảnh hởng rất lớn đến hình dángphoi và sự thoát phoi Góc nghiêng này theo thực nghiệm đợc chọn 600 là tốtnhất khi gia công thép, do đó ta lấy ϕ = 600

t là chiều sâu cắt, t = 0,4 mm

a là đoạn phụ để cho mũi khoét dễ đa vào lỗ, thờng lấy bằng(0,5 – 1,0) t Ta lấy a = t = 0,4 mm

Chiều dài phần cắt là l1 = 0,8.ctg 600 =0,46 mm

Phần sửa đúng Nhằm đảm bảo đạt đợc kích thớc cần thiết của lỗ, định

hớng mũi khoét trong quá trình gia công và dùng để dự trữ khi mài lại phầncắt Để cắt đợc dễ dàng và tránh cho mũi khoét khỏi bị kẹt trong lỗ, phần sửa

đúng làm có độ côn, nghĩa là đờng kính phần làm việc của mũi khoét ở gầnchuôi d1 nhỏ hơn đờng kính d ở phần cắt khoảng 0,05 – 0,1 mm trên 100 mmchiều dài Độ côn đóng vai trò tơng tự nh góc nghiêng phụ ϕ1 ở dao tiện.Trong quá trình sử dụng cần chú ý sao cho phần sửa đúng không bị mất độcôn Khi độ côn bị mất phải mài lại mũi khoét theo phần trụ và mài sắc lạirăng

Mũi khoét đợc thiết kế có làm cạnh viền trên phần trụ của lỡi cắt Chiềurộng cạnh viền không đợc lớn quá vì sẽ gây ra hiện tợng dính phoi vào cạnhviền làm ảnh hởng xấu đến quá trình cắt Chiều rộng cạnh viền đợc thiết kếnằm trong khoảng 0,8 – 2,0 mm Tuy nhiên một hiện tợng thờng xảy ra khilàm việc là hiện tợng rung động khi cắt, đặc biệt khi gia công lỗ sâu với chiềusâu cắt lớn, để giảm bớt ảnh hởng của hiện tợng này, ta thiết kế dẫn hớng trênphần thân dao, khi làm việc, phần dẫn hớng này tỳ vào mặt gia công, giảm bớt

ảnh hởng của rung động.Cũng có thể làm cạnh viền lớn để tránh rung động,

tuy nhiên lại gây ra hiện tợng dính phoi trên cạnh viên gây ảnh hởng xấu đếnchất lợng gia công

Dẫn hớng Dẫn hớng có tác dụng định hớng lỡi cắt trong quá trình gia công Với loại dao khoét chuôi lắp gia công lỗ sâu, chiều sâu gia công lớn gây rung động, dẫn hớng còn có tác dụng tránh rung động khi thiết

kế dẫn hớng gần với lỡi cắt, dẫn hớng sẽ đợc tỳ vào mặt đã gia công làm giảm rung động trong quá trình lỡi cắt làm việc Với khoảng không gian ngoài rãnh lắp răng dao, ta thiết kế 4 rãnh để lắp dẫn hớng bằng gỗ, chiều

rộng rãnh dẫn hớng là 12 mm, sâu 5 mm, dài 70 mm Việc thiết kế dẫn hớngvới chiều dài nh vậy là hợp lý Loại gỗ làm rãnh dẫn hớng là loại gỗ phíp, đợcmài nhẵn trớc khi đợc lắp vào thân dao, để tránh làm xớc bề mặt đã gia công

Các góc cắt Quỹ đạo cắt của mỗi điểm trên mũi khoét là một đờng

xoắn vít, vì vậy khi xét các góc cắt đúng ra phải lu ý đến mặt phẳng cắt, tiếpxúc với mặt xoắn vít Tuy nhiên vì lợng chạy dao nhỏ, khoảng 0,4 – 1,2mm/vg và chiều dày cắt, khoảng 0,2 – 0,85 mm , góc giữa quỹ đạo thực ( đ-ờng xoắn vít) và quỹ đạo quy ớc ( vòng tròn) nhỏ đến mức có thể bỏ qua, và taxem mặt phẳng cắt nh là mặt tiếp tuyến tại một điểm đã cho của lỡi cắt vớimặt trụ tạo thành khi quay lỡi cắt quanh trục của dao ( nghĩa là không tính đếnlợng chạy dao)

Góc sau α ( trong mặt phẳng đo) là góc gồm giữa tiếp tuyến với vết củamặt sau tại một điểm đã cho trên lỡi cắt và đờng tiếp tuyến tại điểm đó vớivòng tròn, tạo thành khi quay lỡi cắt quanh trục của dao.Góc sau có ảnh hởnglớn đến tuổi bền của dụng cụ Góc sau lấy ở phần cắt là 100, ở phần sửa đúng

là 160 Khi mài sắc và mài bóng chỉ mài theo góc sau α Răng trên phần cắt cócạnh viền nhỏ, lấy khoảng từ 0,3 – 0,5 mm, nhằm mục đích kiểm tra độ đảocủa răng trên phần cắt đợc dễ dàng, độ đảo của mũi khoét bằng thép gió, đặcbiệt là với mũi khoét hợp kim cứng có ý nghĩa rất lớn đối với quá trình làmviệc của dao Độ đảo này, đo theo phơng thẳng góc với lỡi cắt chính, không đ-

ợc quá 0,5 – 0,6 mm Khi mài toàn bộ kích thớc của một hoặc vài dao có thể

bị giảm, vì vậy để dễ kiểm tra độ đảo, ta để lại cạnh viền nhỏ nhất

trong khoảng 0,03 – 0,05 mm

Góc trớc γ ( trong mặt phẳng đo) là góc gồm tiếp tuyến giữa với vết củamặt trớc tại điểm đã cho trên lỡi cắt và đờng pháp tuyến tại điểm đó với vòngtròn, tạo thành khi quay lỡi cắt quanh trục mũi khoét Góc trớc có ảnh hởngtới quá trình cắt Tăng góc trớc, lực cắt và mô men xoắn giảm Góc trớc đợcchọn tuỳ thuộc vào vật liệu gia công ở đây vật liệu gia công là thép OXH1M,

đầu khoét bán tinh, và để tránh làm yếu mũi khoét nên ta thiết kế góc trớc γ=

00 Trong trờng hợp cần có giá trị khác của góc trớc, ta sẽ mài sắc lại mũikhoét theo mặt trớc

Góc nghiêng của rãnh Mũi khoét chế tạo có các dạng rãnh thẳng,

nghiêng và xoắn

Mũi khoét răng thẳng có tính công nghệ tốt khi chế tạo và đảm bảo làmviệc tốt khi lựa chọn đúng những thông số hình học khác Rãnh thẳng dùng rấtphổ biến đối với mũi khoét gắn mảnh hợp kim cứng để gia công thép cứng, kểcả thép đã tôi

Do có dạng thẳng, trong kết cấu của mũi khoét lắp cán với răng chắp,các răng phải đặt vào thân theo rãnh nghiêng Trong trờng hợp này rãnh trênphần sửa đúng thờng có góc nghiêng lớn hơn so với góc đặt mảnh dao Tachọn góc nghiêng trên thân dao là 60 Đặt nghiêng mảnh dao làm cho việc chếtạo mũi khoét dễ dàng rất nhiều, đặc biệt về mặt gắn và mài sắc, cho phépchọn các thông số hình học phù hợp với việc làm tăng độ bền vững của lỡi cắtchính

Góc nghiêng của lỡi cắt chính Góc nghiêng của lỡi cắt chính λ ( trongmặt phẳng đo) là góc gồm giữa lỡi cắt chính và mặt phẳng đáy Góc λ đó trongmặt phẳng đi qua điểm đã cho, thẳng góc với mặt phẳng đáy Mặt phẳng đáy,

đi qua điểm đã cho đó và trục của mũi khoét, thẳng với mặt đầu của mũikhoét.

Góc nghiêng của lỡi cắt chính λ( góc λ1) là thông số quan trọng nhắt

đối với việc thoát phoi trong vùng cắt Cùng với góc trớc γN, nó xác định hớngthoát phoi, hớng này phụ thuộc ít hơn vào ít hơn vào trị số và hớng gócnghiêng của rãnh xoắn ω Thực nghiệm đã chỉ ra rằng : cùng với một góc ω,phoi có thể dịch chuyển theo hớng này hay hớng khác phụ thuộc vào sự thay

đổi của các góc λ và γN.

Khi góc λ1 có trị số âm, phoi hớng về phía mặt gia công, tức là theo ớng chạy dao Đối với lỗ thông, mũi khoét có góc âm là hợp lý, khi đó phoithoát ra phía trớc Lúc này ta không cần rãnh trên phần sửa đúng

h-Việc phoi thoát ra phía trớc của phần cắt, mặt gia công sẽ nhẵn vìkhông bị phoi làm xớc Ngoài ra trên phần sửa đúng không làm rãnh sẽ nângcao đợc độ bền của thân Đứng về mặt thoát phoi ra khỏi vùng cắt dùng góc λ1

âm ( trong khoảng 15- 250) với hớng rãnh trái và chiều quay phải của mũikhoét là hợp lý

Để có khả năng sử dụng rộng rãi, nên dùng mũi khoét thông dụng,nghĩa là đối với lỗ thông cũng nh lỗ không thông Mũi khoét đó có góc λ1 d-

ơng (khoảng 10-150) với hớng răng phải và chiều quay phải của mũi khoét

Nhằm mục đích tận dụng thân dao của mũi khoét lắp răng đối vớinhững vật liệu gia công khác nhau, việc bố trí các rãnh để đặt mảnh dao cần đ-

ợc tính toán sao cho những thông số hình học của phần cắt thoả mãn điều kiệngia công tới mức có thể đợc Trong trờng hợp đó, việc bố trí rãnh trong thândao phải đảm bảo thay đổi đợc các thông số hình học của phần cắt ( khác vớicác trị số đã cho) nhờ sự mài sắc thêm răng theo mặt trớc ( với dạng cạnh vát2-4 mm) Để phục vụ việc tính toán đó ta dùng những công thức xác định cácgóc γ1 và γ2, cũng nh góc đặt mảnh dao θ

tgλ = tgλ1 sinϕtgγ1 = tgγN.cosϕ - tgλ.sinϕtgγ2 = tgγN.cosϕ + tgλ.sinϕGóc đặt mảnh dao đợc tính theo công thức:

tgθ = tgγ2 cosγ1

Để đảm bảo đợc các trị số góc đã tính toán, cần xác định lợng dịchchuyển của rãnh gắn mảnh dao so với trục trong tiết diện mặt đầu của mũikhoét theo công thức

a = r.sinγ + lP.tgθtrong đó lP là chiều dài phần cắt

Prôfin rãnh Mũi khoét cắt một lợng phoi khá lớn, vì vậy prôfin rãnh

đóng vai trò rất căn bản Dạng rãnh cho mũi khoét 4 rãnh đối với đờng kính từ

10 – 80 mm, đợc đặc trng bởi những thông số:

- Chiều sâu rãnh h = (0,25 – 0,1)d Lấy h = 7mm

Để phoi thoát theo hớng chạy dao đợc tốt nên làm lng răng ở phần cắtnghiêng với trục một góc 300 và góc nghiêng của rãnh là 900

Dung sai đờng kính mũi khoét Mũi khoét đợc chế tạo thuộc loại N02dùng để gia công tinh lỗ, dung sai đờng kính mũi khoét đợc tính toán với điềukiện gia công lỗ theo cấp chính xác 4 Trị số sai lệch:

Với đờng kính từ 50 – 80 mm, sai lệch trên là +140 àm, dới +70àm

Hình 6: Sơ đồ bố trí dung sai theo đờng kính mũi khoét