các phương pháp gia công kim loại 1

Các bề mặt ñược hình thành trên chi tiết trong quá trình cắt... ðịnh nghĩa về cắt gọt kim loại và các hệ thốngcông nghệ trong gia công cắt gọt Quá trình cắt kim loại là quá trình con ngư

Trang 1

GV: Ngô Quang Trọng

Dð: 0986.791991

Email: tronghaduy@ymail.com

Trang 2

1 ðịnh nghĩa về cắt gọt kim loại và các hệ thống công nghệ trong gia công cắt gọt

2 Các bề mặt ñược hình thành trên chi tiết trong quá trình cắt

Trang 3

1 ðịnh nghĩa về cắt gọt kim loại và các hệ thống

công nghệ trong gia công cắt gọt

Quá trình cắt kim loại là quá trình con người sửdụng dụng cụ cắt ñể hớt bỏ lớp kim loại thừa khỏi chi tiết, nhằm ñạt ñược những yêu cầu cho trước về hìnhdáng, kích thước, vị trí tương quan giữa các bề mặt vàchất lượng bề mặt của chi tiết gia công

Lớp kim loại thừa trên chi tiết cần hớt bỏ ñi gọi là

lượng dư gia công cơ

Lớp kim loại ñã bị cắt bỏ khỏi chi tiết gọi là phoicắt

Trang 4

Hệ thống thiết bị dùng ñể hoàn thành nhiệm vụcắt gọt ñược gọi là hệ thống công nghệ

Hệ thống công nghệ bao gồm: máy, dao, ñồ gá

và chi tiết gia công

Máy: có nhiệm vụ cung cấp năng lượng và cácchuyển ñộng cần thiết cho quá trình cắt gọt

Dao: có nhiệm vụ trực tiếp cắt bỏ lớp lượng dư

ra khỏi chi tiết nhờ năng lượng của máy cung cấpthông qua các chuyển ñộng tương ñối

Trang 5

ðồ gá có nhiệm vụ xác ñịnh và giữ vị trí tươngquan chính xác giữa dao và chi tiết gia công trong suốtquá trình gia công chi tiết

Chi tiết gia công là ñối tượng của quá trình cắtgọt

Trang 6

2 Các bề mặt ñược hình thành trên chi tiết trong

quá trình cắt

Trang 7

2 Cỏc bề mặt ủược hỡnh thành trờn chi tiết trong

quỏ trỡnh cắt

Vùng cắt

Mặt đã gia công Mặt đang gia công

Mặt sẽ gia công

n

t s

Trang 8

2 Các bề mặt ñược hình thành trên chi tiết trong

Mặt ñã gia công là bề mặt trên chi tiết mà dao

ñã cắt qua

Vùng cắt là phần kim loại của chi tiết vừa ñượctách ra sát mũi dao và lưỡi cắt của dao nhưng chưathoát ra ngoài ðây là vùng ñang xảy ra các quá trìnhcơ-lý phức tạp

Trang 9

3 ðộng học trong quá trình cắt

Trang 10

3.1 Các chuyển ñộng trong quá trình cắt

Chuyển ñộng cắt gọt: là những chuyển ñộngtương ñối nhằm hình thành bề mặt gia công

Những chuyển ñộng cắt gọt ñược phân làm hailoại chuyển ñộng:

- Chuyển ñộng chính

- Các chuyển ñộng phụ

Trang 11

Chuyển ñộng chính là chuyển ñộng tạo ra phoi

và tiêu hao năng lượng cắt lớn nhất

Chuyển ñộng chính có thể là chuyển ñộng quay tròn như tiện, khoan, phay, mài;

Cũng có thể là chuyển ñộng tịnh tiến như bào, xọc, chuốt

Chuyển ñộng phụ là những chuyển ñộng tiếptục tạo phoi

Trang 12

3.2 Các yếu tố của chế ñộ cắt

a Tốc ñộ cắt VTốc ñộ cắt v là lượng dịch chuyển tương ñối giữadao và chi tiết theo phương vận tốc cắt ứng với mộtñơn vị thời gian (ph)

Nếu chuyển ñộng chính là chuyển ñộng quay

v =

Trang 13

b Chiều sâu cắt t

Là chiều sâu lớp kim loại ñược cắt ñi sau một lầnchạy dao, ño theo phương thẳng góc với bề mặt giacông

c Lượng chạy dao S

Là lượng dịch chuyển tương ñối giữa dao và chi tiết theo phương chạy dao sau một vòng quay của chi tiết gia công

Trong cắt gọt kim loại người ta gọi các ñại lượngñặc trưng của chuyển ñộng chính và các chuyển ñộngphụ (v,s,t) là chế ñộ cắt khi gia công cơ

Trang 14

Lớp kim loại bị hớt bỏ ñi ứng với một vòng quay hay một hành trình kép của chuyển ñộng chính gọi làlớp cắt

γ

ao

n s

aot s

Trang 15

α

Trang 16

- a là chiều dày lớp cắt là một kích thước của tiếtdiện lớp cắt ñược ño theo phương vuông góc với lưỡicắt chính - tính bằng mm

- b là chiều rộng lớp cắt là một kích thước kháccủa tiết diện lớp cắt, b chính là chiều dài cắt thực tếcủa lưỡi cắt - tính bằng mm

Trang 17

KẾT THÚC

Trang 18

Dð: 0986.791991

Trang 19

1 ðịnh nghĩa, kết cấu dụng cụ cắt

2 Thông số hình học của dụng cụ cắt ở trạng thái tĩnh

3 Thông số hình học của dụng cụ cắt khi làm việc

3.1 Trục thân dao không thẳng góc với ñường tâm máy

3.2 ðỉnh dao gá cao hoặc thấp hơn tâm chi tiết

3.3 Ảnh hưởng của chuyển ñộng phụ

4 Vật liệu chế tạo dao

4.1 ðặc ñiểm, yêu cầu ñối với vật liệu chế tạo dao

4.2 Các vật liệu chế tạo dao

a- Thép cacbon dụng cụ b- Thép gió

c- Hợp kim cứng d- Gốm

e- Vật liệu tổng hợp siêu cứng

Trang 20

1 ðịnh nghĩa: Dụng cụ cắt hay còn gọi là dao là

bộ phận của hệ thống công nghệ có nhiệm vụ trực tiếptách phoi ñể hình thành bề mặt gia công

- Dao có ảnh hưởng rất lớn ñến quá trình cắt gọt

- Ảnh hưởng trực tiếp tới chất lượng chi tiết, tớinăng suất và giá thành chế tạo sản phẩm

Trang 21

2 Kết cấu:

Dao cắt kim loại ñược cấu tạo bởi 2 phần: phầnlàm việc còn gọi là phần cắt và phần thân dao

Phần thân dao: ñể gá dao vào bàn dao

Phần làm việc của dao: trực tiếp tiếp xúc với chi tiết gia công ñể làm nhiệm vụ tách phoi, ñồng thời còn

là phần dự trữ mài dao lại khi dao ñã bị mòn

Trang 24

2 Thông số hình học của dao ở trạng thái tĩnh

Trang 25

Góc trước γγγγ: tạo bởi mặt trước dao và mặt ñáy

do trên tiết diện chính N - N

Góc sau ααα: tạo bởi mặt sau chính của dao vàmặt cắt, ño trên tiết diện chính N - N

Góc sắc βββ: tạo bởi mặt trước và mặt sau chínhcủa dao, ño trong tiết diện chính N - N

Góc cắt δδδ: tạo bởi mặt trước dao và mặt cắt ñotrong tiết diện chính N - N

Trang 26

Góc nghiêng chính ϕϕϕ: là góc tạo bởi lưỡi cắtchính của dao và phương chạy dao trên mặt ñáy

Góc nghiêng phụ ϕϕϕ1: là góc tạo bởi lưỡi cắt phụcủa dao và phương chạy dao, ño trên mặt ñáy

Góc mũi dao εεεε: là góc tạo bởi lưỡi cắt chính vàlưỡi cắt phụ, ño trên mặt ñáy

Góc trước phụ γγγγ1: là góc tạo bởi mặt trước củadao và mặt ñáy ño trên tiết diện phụ N1 - N1

Góc sau phụ ααα1: là góc tạo bởi mặt sau phụ củadao và mặt cắt ño trên tiết diện phụ N1 - N1

Góc nâng của lưỡi cắt λλλ: là góc tạo bởi lưỡi cắtchính của dao và mặt ñáy, ño trên mặt cắt

Trang 27

λ

ε ϕ

ϕ1

Trang 28

3 Thông số hình học của dao khi làm việc

Trang 29

1 Gá mũi dao không ngang tâm chi tiếtðối với trường hợp a, ta có:

R

τ =

Trang 30

2 Trục dao không thẳng góc với ñường tâm máy

Trang 31

3 Ảnh hưởng của chuyển ñộng chạy dao

Trang 32

Trang 33

4.1 ðặc ñiểm, yêu cầu ñối với vật liệu chế tạo dao

Trang 34

3 Khi cắt giữa các bề mặt tiếp xúc của dao với phoi

và chi tiết gia công xảy ra quá trình ma sát rấtkhốc liệt

4 Khi cắt dao phải làm việc trong ñiều kiện va ñập

và sự dao ñộng ñột ngột về nhiệt ñộ Sự daoñộng về tải trọng lực và nhiệt có ảnh hưởng rấtxấu ñến khả năng làm việc của dao

5 Ở một số phương pháp gia công thì ñiều kiệnthoát phoi, thoát nhiệt khi cắt rất hạn chế ðiều ñócàng làm tăng nhiệt ñộ trên dao khi cắt và dễ gây

ra hiện tượng kẹt dao

Trang 35

b Yêu cầu:

ðộ cứng

Dao muốn tách ñược phoi phải có ñộ cứng caohơn ñộ cứng của chi tiết gia công, và ñộ cứng ñóphải duy trì ñược ở nhiệt ñộ cắt Cụ thể theo thựcnghiệm, ñộ cứng ở nhiệt ñộ bình thường phải ñạtñược từ 61 HRC trở lên Khi cắt ở nhiệt ñộ cao, ñộcứng ñó phải duy trì trên 55 HRC

ðộ bền cơ học

Vật liệu chế tạo dao phải có ñộ bền và ñộ dẻocần thiết Có như vậy mới chịu ñược áp lực lớn và vañập lớn

Trang 36

Tính chịu nóng

Vật liệu chế tạo dao phải chịu nhiệt tốt - có nghĩa

là khi cắt ở nhiệt ñộ cao thì cơ - lý tính của vật liệuthay ñổi trong một phạm vi cho phép

Tính chịu mài mòn

Thông thường vật liệu càng cứng thì tính chốngmòn càng cao Tại vùng cắt, do nhiệt ñộ cao nênxảy ra hiện tượng mòn càng khốc liệt

Trang 37

4.2 Các vật liệu chế tạo dao

a- Thép cacbon dụng cụ

- Là loại vật liệu ñược sử dụng sớm nhất vào lĩnhvực cắt gọt

- Thành phần hoá học cơ bản là Fe và C Trong

ñó hàm lượng cacbon chiếm khoảng 0,6-1,5%

- ðộ cứng sau khi nhiệt luyện ñạt cao (61-65 HRC) và dễ mài sắc, mài bóng

- Nhược ñiểm cơ bản là khi nhiệt ñộ cắt lên tới200-250oC ñộ cứng của thép giảm rất nhanh; biến dạngsau khi nhiệt luyện rất ñáng kể

- Thép cacbon dụng cụ thường dùng hiện nay gồm các dạng sau: Y7A, Y8A, Y9A, Y10A, Y12A, Y13A

Trang 38

b- Thép gió

- Khi nấu luyện thép, nếu thêm vào một lượngthích hợp các nguyên tố hợp kim như Crôm (Cr), Mangan (Mn), Silic (Si), Môlypden (Mo), Wolfram (W) ,

sẽ thu ñược sản phẩm là thép hợp kim

- Những loại thép hợp kim dùng ñể chế tạo dụng

Trang 39

SKH7 SKH2

SKH4 ILS Japan

M2 -

T1 T4

T5 Aisi USA

EJ276 R5

R3 R2

R1 Hungaria

P9 P18

PK10 Liên Xô

Trang 40

c- Hợp kim cứng

- Hợp kim cứng ñược chế tạo bằng cách trộn mộthoặc nhiều loại bột carbit với bột Koban, sau ñó ñemthiêu kết lại

- Các loại và hàm lượng carbit quyết ñịnh tínhnăng cắt gọt của hợp kim cứng; bột Koban có tác dụngdính kết và làm tăng ñộ dẻo của hợp kim cứng

- ðộ cứng cao 62 - 65 HRC hoặc cao hơn và ñộcứng ñó không giảm mấy trong ñiều kiện cắt cao tốc

- Khả năng chịu bền cao, do ñó tuổi bền cao

- Tuy vậy HKC cũng có nhược ñiểm lớn là dòn, khả năng chịu uốn và chịu va ñập kém

Trang 41

d- Gốm

- Thành phần chủ yếu là oxyt Nhôm (Al2O3)

- Có ñộ cứng rất cao ở nhiệt ñộ bình thườngkhoảng 90 HRA ðộ cứng ấy hầu như không thay ñổikhi nhiệt ñộ lên tới 1000oC

- ðộ bền uốn rất nhỏ (σu = 30 - 40 kg/mm2)

- Rất khó mài sắc

Trang 42

e- Kim cương nhân tạo

- ðược tổng hợp từ than chì ở áp lực cao vànhiệt ñộ lớn

- Có ñộ cứng cao hơn hợp kim cứng từ 5-6 lần

- Chịu nhiệt kém, chỉ khoảng 8000C

- Hệ số dẫn nhiệt cao

f- Nitrit Bo lập phương

- Tính cắt tương tự như kim cương

- Chịu nhiệt khoảng 1500-20000C

- Chống mòn tốt

Trang 43

KẾT THÚC

Trang 44

Dð: 0986.791991

Trang 45

1 Quá trình hình thành phoi cắt

2 Các dạng phoi cắt

3 Hiện tượng lẹo dao

3.1 Hiện tượng và ñiều kiện hình thành

3.2 Các nhân tố tác ñộng ñến quá trình hình thành lẹo dao

3.3 Ưu nhược của lẹo dao

4 Hiện tượng cứng nguội

5 Rung ñộng khi cắt

Trang 46

- Một lớp phoi có chiều dày a ñược hình thành.Miền tạo phoi: giữa phoi và lớp kim loại bị cắt cóvùng ñược gọi là miền tạo phoi Trong ñó có tồn tại cácmặt trượt, vật liệu gia công sẽ trượt theo các mặt trượtñó.

Trang 47

F

FR

R r

Trang 48

Trang 49

Vì tùy theo loại vật liệu gia công, hình dáng củadao và chế ñộ cắt mà ta có thể thu ñược các hình dángphoi cắt khác nhau Chính vì vậy khi nhìn vào phoi cắt

sẽ cho ta biết dụng cụ cắt tốt hay xấu, sự tiêu hao nănglượng nhiều hay ít…

Phoi vụn: gồm nhiều hạt to, nhỏ khác nhau Thường gặp khi gia công các vật liệu giòn như gang…

Phoi xếp: bề mặt của phoi tiếp xúc với dao thìtrơn láng, bề mặt còn lại thì gồ ghề, có nhiều ñốt xếplên nhau Khi gia công vật liệu dẻo với tốc ñộ thấp vàchiều dày phoi nhiều

Trang 51

Trang 52

3.1 Hiện tượng và ñiều kiện hình thành:

- Trong quá trình cắt, ở ñầu mũi dao luôn hìnhthành lớp mỏng kim loại bám vào, quá trình này xảy raliên tục Lớp kim loại ñó chính là lẹo dao

- Khi cắt gọt, nhiệt sinh ra ñủ làm nóng chảy kimloại từ phoi và bám dính vào mặt trước lưỡi dao hìnhthành lẹo dao

- ðộ cứng của lớp lẹo dao lớn gấp 2,5-3 lần vậtliệu gia công nên có khả năng ñảm nhiệm việc cắt gọt

Trang 53

3.2 Nhân tố ảnh hưởng ñến lẹo daoa- Vận tốc cắt

- Khu vực I: vận tốc thấp, nhiệt cắt thấp nênkhông có lẹo dao

- Khu vực II: vận tốc ñủ ñể có lẹo dao

- Khu vực III: Vận tốc cao, nhiệt lớn nên kim loạigần như chảy lỏng nên không có lẹo dao

b- Chiều dày cắt: chiều dày cắt lớn khả nănghình thành lẹo dao thấp

Trang 54

c- Vật liệu gia công: vật liệu dẻo dễ dàng hìnhthành lẹo dao hơn

d- Góc trước: góc trước lớn thì khả năng hìnhthành lẹo dao càng cao

Trang 55

3.3 Tác dụng của lẹo daoTác dụng tốt:

- Bảo vệ mũi dao, chống mòn mũi dao

- Làm tăng góc trước nên giảm lực cắt

Trang 56

Trang 57

Khi cắt gọt kim loại sẽ xuất hiện hiện tượng biếncứng

Khi dao di chuyển, lớp kim loại bị nén xuống cónguy cơ chảy trượt mạnh Bề mặt ma sát với mặt saucủa dao cũng gây ra hiện tượng biến dạng mạnh Kếthợp các yếu tố trên làm cho bề mặt gia công bị biếndạng mức ựộ mạnh, làm tăng ựộ cứng và giảm ựộ dẻodai của lớp bề mặt đó là hiện tượng cứng nguội

Trang 58

Ảnh hưởng của lớp biến cứng

- Tăng ñộ cứng bề mặt nên tăng ñộ chống mònnhưng xuất hiện các vết nứt tế vi nên ñộ bền mỏi giảm

- Lớp biến cứng làm khó khăn cho quá trình giacông bề mặt tiếp theo

Trang 59

5 Rung ñộ khi cắt

Trang 60

5 Rung ñộ khi cắt

Trong quá trình gia công có 2 loại rung ñộng: tựrung và cưỡng bức

Rung ñộng cưỡng bức:

- ðược sinh ra do các yếu tố bên ngoài

- Có thể có tính chu kỳ hoặc không có tính chukỳ

- Nguồn gốc tạo rung ñộng bao gồm: các chi tiếtmáy quay không cân bằng, lượng dư không ñều, sai sốcủa các mối ghép, rung ñộng từ các máy bên cạnh

Trang 61

- Do sự hình thành và biến mất của lẹo dao.

- Do biến dạng ñàn hồi của hệ thống công nghệ

Trang 62

KẾT THÚC

Trang 63

Dð: 0986.791991

Trang 64

1 Khái niệm nguồn nhiệt và sự truyền nhiệt

2 Các nhân tố ảnh hưởng ñến nhiệt cắt

2.1 Ảnh hưởng của V

2.2 Ảnh hưởng của s,t

2.3 Ảnh hưởng của các thông số khác

3 Ảnh hưởng của nhiệt cắt ñến quá trình cắt

3.1 Ảnh hưởng của nhiệt cắt ñến ñộ chính xác gia công

3.2 Ảnh hưởng của nhiệt cắt ñến chất lượng bề mặt 3.3 Ảnh hưởng của nhiệt cắt ñến khả năng làm việc của dao

Trang 65

1 Khái niệm về nguồn nhiệt và sự truyền nhiệt

1 Nguồn nhiệtNhiệt sinh ra trong quá trình cắt là một hiện tượng vật lý quan trọng, ảnh hưởng ñến tính chất cơ lý

bề mặt chi tiết gia công, làm hỏng dao và ảnh hưởng ñến năng suất gia công

Trong quá trình cắt, cần thiết có lực ñể tách phoi

và thắng lực ma sát, lực này tác ñộng vào chi tiết vàtạo ra công cắt gọt

Hầu hết công này bị chuyển biến thành nhiệt Vìvậy có thể nói rằng nhiệt cắt là do biến dạng và ma sát

Trang 66

Có thể tóm tắt 4 nguồn sinh ra nhiệt như sau:

a- Vùng tạo phoi: Nhiệt sinh ra do công ma sát giữa các phần tử của vật liệu gia công trong quá trình biến dạng

b- Vùng tiếp xúc của phoi và mặt trước dao:Nhiệt sinh ra do công biến dạng ñàn hồi và ma sát ngoài

c- Vùng tiếp xúc của mặt sau dao và mặt cắt của chi tiết gia công: Nhiệt sinh ra do sự chuyển ñổi công ma sát

d- Nhiệt sinh ra do công ñứt phoi

Trang 67

Trang 68

2 Sự truyền nhiệt

Nhiệt truyền vào phoi cắt: chiếm khoảng 75% tổng lượng nhiệt sinh ra khi cắt

Nhiệt truyền vào dụng cụ: chiếm khoảng 20%

Nhiệt truyền vào chi tiết gia công: chiếm khoảng 4%

Nhiệt truyền vào môi trường: Lượng nhiệt này phụthuộc vào nhiều yếu tố như lượng dung dịch trơn nguội tưới vào vùng cắt, tốc ñộ cắt, chiều dày lớp cắt

Trang 69

Trang 70

=

θ

Trang 71

2.2 Ảnh hưởng của s,t

- Khi tăng s thì biến dạng tăng, nhiệt cắt tăng

- Khi tăng t thì biến dạng tăng, nhiệt cắt tăng Tuy nhiên vì lượng tiếp xúc giữa dao và phoi tăng lên nên

có sự truyền nhiệt tốt hơn

2.3 Ảnh hưởng của các thông số khác

- Góc trước γ giảm dao khó tiến sâu vào kim loại, phoi khó thoát nên nhiệt cắt tăng Tuy nhiên tăng góc trước thì khả năng truyền nhiệt của dao tốt hơn

- Góc nghiêng chính tăng, chiều dài lưỡi cắt giảm, ñiều kiện truyền nhiệt xấu ñi

Định dạng
Số trang	273
Dung lượng	15,49 MB