Nghiên cứu và lựa chọn chế độ cắt tối ưu khi phay mặt phẳng bằng dao phay mặt đầu đối với gang cầu có bôi trơn tối thiểu.DOC

A2: công sinh ra để thắng lực ma sát ở mặt trước daoA3: công sinh ra để thắng lực ma sát ở mặt sau dao V: vận tốc cắt Ps: lực trong mặt phẳng trượt Q: nhiệt lượng tỏa ra trong quá trình

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ

Chuyên nghành: Chế tạo máy

HD khoa học: PGS.TS Nguyễn Đăng Bình

Thái nguyên - 2009

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐHKT CÔNG NGHIỆP CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ BÔI TRƠN

1 Tổng quan về công nghệ bôi trơn truyền thống

2 Tổng quan về công nghệ bôi trơn tối thiểu

2.2.1 Cơ sở lý thuyết của lực cắt

2.2.2 Ảnh hưởng của dung dịch trơn nguội đến lực cắt

2.3 HIỆN TƯỢNG NHIỆT TRONG QUÁ TRÌNH CẮT

2.3.1 Nhiệt cắt

2.3.2 Ảnh hưởng của dung dịch trơn nguội đến nhiệt cắt

2.4 SỰ MÀI MÒN DAO

2.4.1 Biểu hiện ngoài của sự mài mòn dao

2.4.2 Bản chất vật lý của sự mài mòn dao

2.4.3 Quy luật mòn của dụng cụ cắt

2.5 GIA CÔNG CẮT GỌT KHI PHAY

2.5.1 Khái niệm chung

2.5.2 Phân loại dao phay

2.5.3 Vật liệu chế tạo dao phay

2.5.4 Các thông số hình học của dao phay

2.5.5 Các yếu tố của lớp cắt

2.5.6 Lực cắt khi phay

2.5.7 Độ mòn và tuổi bền của dao phay

2.6 BÔI TRƠN LÀM NGUỘI KHI PHAY MẶT PHẲNG

111111

1414141516161718181921212022242527282828303334

2.6.1 Các phương pháp bôi trơn làm nguội trong gia công cắt gọt

2.6.2 Bôi trơn làm nguội khi phay mặt phẳng bằng dao phay mặt đầu

1 Phay mặt phẳng bằng dao phay mặt đầu

2 Bôi trơn làm nguội khi phay mặt phẳng gang cÇu bằng dao phay

4.1 Mô hình hoá quá trình cắt khi phay

4.2 Mô hình hoá toán học tối ưu hoá quá trình cắt khi phay

4.3 Giới hạn vấn đề tối ưu

Chương 5

PHÂN TÍCH KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM

5.1 Mòn và cơ chế mòn dao

5.1.1 Mòn và cơ chế mòn mặt trước dao

5.1.2 Mòn và cơ chế mòn mặt sau dao

5.1.3 Mòn và tuổi bền dao

5 2 Độ nhám bề mặt chi tiết Ra

5 3 Kết luận

PHẦN KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO

I KẾT LUẬN CỦA LUẬN VĂN

II HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO

TÀI LIỆU THAM KHẢO

3435

353737

3737383840404042

424346

46464549525355565658

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

a1: chiều dầy phoi thực tế

a: chiều dầy phoi lý thuyết

R: tổng hợp lực tác dụng lên dao

R0: lực tổng hợp pháp tuyến

R1: tổng hợp lực tác dụng lên mặt sau

N: lực pháp tuyến tác dụng lên mặt trước

F0: lực ma sát của phoi lên mặt trước

N’: lực pháp tuyến tác dụng lên mặt sau

F0: lực ma sát của phoi lên mặt sau

A2: công sinh ra để thắng lực ma sát ở mặt trước dao

A3: công sinh ra để thắng lực ma sát ở mặt sau dao

V: vận tốc cắt

Ps: lực trong mặt phẳng trượt

Q: nhiệt lượng tỏa ra trong quá trình cắt

0: độ mòn dao

: thời gian làm việc của dao

: góc nghiêng chính của dao

: góc sau

: góc tiếp xúc

f: tiết diện ngang của lớp cắt

B: chiều rộng cắt

Sz: lượng tiến dao răng

a0: chiều dầy cắt trung bình

D: đường kính dao phay

Bảng 1 Số liệu độ nhám Ra, Rz sau 2 lượt cắt 67

Bảng 2 Số liệu độ nhám Ra, Rz sau 4 lượt cắt 67

Bảng 3 Số liệu độ nhám Ra, Rz sau 6 lượt cắt 67

Bảng 4 Số liệu độ mòn mặt sau dao sau sau 2 lượt cắt 68

Bảng 5 Số liệu độ mòn mặt sau dao sau sau 4 lượt cắt 68

Bảng 6 Số liệu độ mòn mặt sau dao sau sau 6 lượt cắt 68

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ

TrangHình 2.1: Sơ đồ quá trình hình thành phoi khi cắt vật liệu dẻo 14

Hình 2.4: Sơ đồ xác định hệ số co rút phoi 16Hình 2.5: Sơ đồ tác dụng của lực khi cắt tự do 17Hình 2.6: Sơ đồ hình thành và lan tỏa nhiệt 20Hình 2.7: Các dạng mòn của dụng cụ cắt 22Hình 2.8: Mòn của dụng cụ cắt dọc theo lưỡi cắt 22Hình 2.9: Quy luật mòn của dụng cụ cắt 23

Hình 2.12: Quan hệ giữa độ mòn và thời gian làm việc của dao 25

Hình 2.14: Các thông số hình học phần cắt của dao phay mặt đầu 29Hình 2.15: Sơ đồ cắt phoi của răng dao phay 30

Hình 2.17: Sơ đồ xác định chiều dày cắt và diện tích lớp cắt của răng

dao phay khi chúng đồng thời tham gia vào quá trình cắt

32

Hình 2.18: Sơ đồ lực cắt tác dụng lên dao phay 32Hình 2.19: Các dạng mài mòn của răng dao phay 33Hình 3.1: Sơ đồ nguyên lý phun MQL dạng sương mù 37

PHẦN MỞ ĐẦU1.Tính cấp thiết của đề t i ài

Trong thời kỳ CNH v HĐH à HĐH đất nước, ng nh Cà HĐH ơ khí có vai trò rất lớn trongviệc chế tạo các sản phẩm công nghiệp Để nâng cao chất lượng sản phẩm, đảm bảoyêu cầu về tính công nghệ v kinh tà HĐH ế, đặc biệt l khi gia công các sà HĐH ản phẩm có độcứng cao, cấu trúc vật liệu phức tạp người ta đã ứng dụng rất nhiều phương pháp côngnghệ từ truyền thống đến không truyền thống

Đóng vai trò rất quan trọng trong quá trình gia công cắt gọt chi tiết chính l bôià HĐH trơn - l m nguà HĐH ội vì bôi trơn - l m nguà HĐH ội có tác dụng l m già HĐH ảm lực cắt, giảm nhiệt cắt,giảm ma sát, mòn dao, giảm hệ số co rút phoi, đặc biệt l m tà HĐH ăng chất lượng bề mặt giacông, nâng cao năng suất v hià HĐH ệu quả kinh tế Theo công nghệ truyền thống, khi giacông vật liệu Gang, thông thường người ta không sử dụng bôi trơn (gia công khô) vì :

Đặc điểm biến dạng phần lớn Gang kết cấu dạng ferit hoặc peclit và từ 3- 5% graphit ởdạng bông hoặc tấm, hay graphit phiến hoặc dạng cầu Chính vì có graphit lên tính dẻocủa gang giảm, làm phoi dễ gẫy và hoạt động nh một loại chất bôi trơn tự nhiên, lực cắttơng đối nhỏ và phoi vụn Do vậy gang đợc xếp vào nhóm vật liệu dễ gia công cắt gọt,tuy nhiên khi gia công cắt gọt Gang thờng gặp một số vấn đề nh:

- Mòn dao do tạp chất cứng lẫn trong gang gây ra

- Có hiện tợng phoi chảy dẻo và dính bám lên mặt sau (Gang cầu)

- Lực cắt rất lớn, nhiệt độ cao, chất lợng gia công giảm (Gang cầu)

Để khắc phục các nhược điểm kể trên tác giả đề xuất ứng dụng công nghệ bôitrơn tối thiểu khi gia công vật liệu Gang với chế độ cắt tối u đợc chọn trớc vì những u

điểm nổi bật của công nghệ này nh:

- Giảm lực cắt v mòn daoà HĐH

- Nâng cao tuổi bền của dụng cụ cắt

- Giảm chi phí dọn phế thải v l m sà HĐH à HĐH ạch môi trường.

- Không gian l m vià HĐH ệc sạch, góp phần giảm ô nhiễm môi trường

Trên thế giới công nghệ bôi trơn tối thiểu đã được áp dụng khá phổ biến tạinhững nước có nền công nghiệp phát triển như: Anh, Đức, Mỹ, H n quà HĐH ốc…

ở Việt nam hiện nay những nghiên cứu v à HĐH ứng dụng về bôi trơn tối thiểu cònnhiều hạn chế Do phơng pháp này có nhiều u điểm, đặc biệt là thân thiện với môi tr-ờng nên rất cần có những nghiên cứu và ứng dụng công nghệ này vào thực tế sản xuất ởnớc ta, vì vậy tác giả đề xuất chọn đề tài:

Nghiên c“Nghiên c ứu v l à l ựa chọn chế độ cắt tối ưu khi phay mặt phẳng bằng dao phay mặt

đầu đối với gang cầu có bôi trơn tối thiểu”

2 Mục đích, đối tượng v ph ài ương pháp nghiên cứu.

2.1.Mục đích của đề t i à l

- Nghiên cứu, đánh giá khả năng bôi trơn- làm nguội của công nghệ bôi trơn tốithiểu qua đó chỉ ra tính u việt của phơng pháp này

- Nghiên cứu tìm đợc ra những ảnh hởng của chế độ công nghệ bôi trơn- làm

nguội tối thiểu bằng dầu thực vật đến mòn, tuổi bền của dao khi gia công gangCầu( bằng phơng pháp phay bề mặt)

- Nghiên cứu đa ra đợc chỉ dẫn cụ thể nh: áp suất dòng khí, lu lợng tới phù hợpkhi gia công mặt phẳng gang Cầu bằng dao phay mặt đầu có gắn mảnh hợp kim cứng

- Nghiên cứu để lựa chọn đợc chế độ cắt tối u trong quá trình gia công mặt

phẳng( Gang cầu)có bôi trơn(bôi trơn tối thiểu bằng dầu thực vật)

2.2 Đối tượng nghiên cứu

- Dao phay mặt đầu gắn mảnh HKC (BK8)

- Gang cầu có độ cứng từ 170-220HB (Bàn Máp 2 rãnh)

- Chế độ bôi trơn tối thiểu bằng dầu thực vật( áp suất dòng khí )

- Chế độ cắt (lựa chọn bộ thông số S,V,t tối u) trong quá trình gia công gang cầu bằngdao phay mặt đầu gắn mảnh BK8

- Các chỉ tiêu công nghệ trong quá trình gia công: Cơ chế mòn và tuổi bền của dao

2.3.Phương pháp nghiên cứu

- Nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực nghiệm (chủ yếu là thực nghiệm)

3 ý nghĩa khoa học v th ài ực tiễn của đề t i ài

3.1.ý nghĩa khoa học

- Kết quả nghiên cứu sẽ đánh giá khả năng cũng như cho thấy được các ảnh hưởngcủa việc lựa chọn chế độ cắt tối ưu khi phay mặt phẳng bằng dao phay mặt đầu đối vớiGang cầu có bôi trơn tối thiểu Qua đó đánh giá được mòn, tuổi bền của dao của Gangcầu nói riêng v các loà HĐH ại Gang nói chung

3.2 í nghĩa thực tiễn

- Chọn ra được chế độ cắt tối ưu, loại dầu bôi trơn v nhà HĐH ững chỉ dẫn cụ thể về chế độbôi trơn tối thiểu khi phay mặt phẳng bằng dao phay mặt đầu đối với Gang cầu nóiriêng v các loà HĐH ại Gang nói chung

- Các kết quả nghiên cứu sẽ được ứng dụng trong thực tiễn v dà HĐH ần thay thế công nghệtruyền thống

- Kết quả nghiên cứu đạt được sẽ ứng dụng v o Phay bàn Máp 2 rãnh bà HĐH ằng Gang cầutại nh máy à HĐH Điêzen Sông công – Thái nguyên

Chương 1

TỔNG QUAN VỀ CễNG NGHỆ BễI TRƠN

1 Tổng quan về cụng nghệ bụi trơn truyền thống

- Bụi trơn làm nguội kiểu tưới tràn: là phương phỏp được dựng phổ biến nhấthiện nay, dung dịch trơn nguội được dẫn tự do vào vựng cắt thụng qua hiện tượng maodẫn và cỏc thiết bị cần thiết như bơm nước, sự chờnh lệch độ cao, bỡnh thụng nhau

Ưu điểm của phương phỏp tưới tràn là tải được nhiệt ra khỏi vựng cắt, hạn chế đượcảnh hưởng xấu của nhiệt độ đối với dụng cụ cắt Đảm bảo được nhiệt độ trong mụitrường thấp và ổn định Giỳp việc vận chuyển phoi ra khỏi vựng cắt dễ dàng Giảm masỏt giữa phoi và mặt trước, giữa phụi và mặt sau dụng cụ cắt Nhược điểm của phươngphỏp là gõy ụ nhiễm mụi trường làm việc, đất đai và nguồn nước

- Theo công nghệ truyền thống, khi gia công vật liệu Gang, thông thường người

ta không sử dụng bôi trơn (gia công khô) vì có graphit lên tính dẻo của gang giảm, làmphoi dễ gẫy và hoạt động nh một loại chất bôi trơn tự nhiên, lực cắt tơng đối nhỏ vàphoi vụn Do vậy gang đợc xếp vào nhóm vật liệu dễ gia công cắt gọt, tuy nhiên khi giacông cắt gọt Gang thờng gặp một số vấn đề nh:

- Mòn dao do tạp chất cứng lẫn trong gang gây ra

- Có hiện tợng phoi chảy dẻo và dính bám lên mặt sau (Gang cầu)

- Lực cắt rất lớn, nhiệt độ cao, chất lợng gia công giảm (Gang cầu)

2 Tổng quan về cụng nghệ bụi trơn tối thiểu

Bụi trơn làm nguội tối thiểu (MQL): là phương phỏp sử dụng dũng khớ nộn cú

ỏp suất cao để phun dung dịch trơn nguội vào vựng cắt dưới dạng sương mự để bụitrơn, làm nguội và đẩy phoi ra khỏi vựng gia cụng

Bụi trơn làm nguội tối thiểu (MQL) cú những u điểm nổi bật nh:

- Giảm lực cắt v mòn daoà HĐH

- N©ng cao tuổi bền của dụng cụ c¾t

- Giảm chi phÝ dọn phế thải v l m sà H§H à H§H ạch m«i trường

- Kh«ng gian l m vià H§H ệc sạch, gãp phần giảm « nhiễm m«i trường

Những năm 90 của thế kỷ XX, các nước công nghiệp phát triển CHLB Đức,Thụy Điển đã nghiên cứu và ứng dụng công nghệ bôi trơn làm nguội tối thiểu(MQL) Hướng nghiên cứu về MQL tập trung vào: tìm ra các loại dung dịch cắt gọtmới đáp ứng được yêu cầu của MQL hoặc tìm các chất phụ gia làm tăng tính cắt củadung dịch cắt gọt Nghiên cứu xác định áp suất và lưu lượng tối ưu Cải tiến kết cấucủa dụng cụ để thích hợp với MQL Cải tiến kết cấu đầu phun và hệ thống bôi trơn.Nghiên cứu ứng dụng MQL trong gia công cứng và gia công tốc độ cao [3]

Ở Việt Nam, công nghệ MQL mới chỉ mới tiếp cận vài năm gần đây Hiện đã

có một số nghiên cứu áp dụng MQL trong gia công cắt gọt đã công bố như: tác giả

Trần Minh Đức đã Nghiên cứu ứng dụng công nghệ bôi trơn làm nguội tối thiểu trong

gia công cắt gọt, tác giả đã xây dựng được hệ thống MQL đáp ứng yêu cầu nghiên cứu

và rất thuận lợi cho việc chuyển giao công nghệ MQL trong tiện cắt đứt, phay rãnhbằng dao phay ngón, phay lăn răng, khoan [3] Như vậy, theo các tài liệu đã công bố

về MQL trong gia công cắt gọt thì nghiên cứu ứng dụng MQL trong phay mặt phẳnggang cầu bằng dao phay mặt đầu cácbít chưa được nghiên cứu Trong khi đó nhu cầuphay gang (đặc biệt là gang cầu) được đặt ra để tránh hoặc giảm bớt được nguyên côngmài Chính vì vậy tác giả đã đề xuất chọn đề tài:

Nghiên cứu và lựa chọn chế độ cắt tối ưu khi phay mặt phẳng bằng

dao phay mặt đầu đối với gang cầu có bôi trơn tối thiểu

Chương 2

NGHIÊN CỨU VỀ CHẾ ĐỘ CẮT KHI PHAY 2.1 QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH PHOI

2.1.1 Khái niệm và phân loại phoi

Khi dao dịch chuyển các phân tử kim loại lúc đầu bị nén đàn hồi (hình 2.1a),sau đó bị biến dạng dẻo, quá trình biến dạng dẻo tăng dần cho đến khi bị lực liên kếtbên trong của các phân tử chặn lại Ở thời điểm này xảy ra sự xếp lớp của các phần tửphoi và sự trượt của chúng trên mặt phẳng BC (hình 2.1b) Hiện tượng tương tự cũngxảy ra đối với các phần tử tiếp theo từ 1  5 (hình 2.1c)

P a)

b)

P 2

Hình 2.1 Sơ đồ quá trình hình thành phoi khi cắt vật liệu dẻo

Hình 2.2 là các loại phoi được hình thành trong quá trình gia công các loại vậtliệu khác nhau

Phoi dây (hình 2.2a) được hình thành khi gia công vật liệu dẻo với chiều sâu cắtnhỏ, tốc độ cắt và góc trước  lớn [7]

Phoi xếp lớp (hình 2.2b) được hình thành khi gia công các vật liệu dẻo vớichiều sâu cắt lớn, tốc độ cắt và góc trước  nhỏ [7]

Phoi vụn (hình 2.2c) được hình thành khi gia công các vật liệu dẻo với chiềusâu cắt lớn, tốc độ cắt và góc trước  nhỏ [7]

Khi gia công các vật liệu giòn (gang) với chiều sâu cắt và góc trước  lớn thìphoi vụn (hình 2.2d) có hình dạng không giống nhau được hình thành

b)

d)

Hình 2.2 Các loại phoi

2.1.2 Sự co rút phoi

Biến dạng dẻo khi cắt kim loại được thể hiện ở chỗ chiều dày phoi a1 lớn hơnchiều dày cắt a (hình 2.3) Nhưng trong trường hợp này có sự thay đổi về hình dáng,còn thể tích vẫn được giữ nguyên, cho nên chiều dài phoi L sẽ ngắn hơn quãng đường

mà dao đi qua L0 (chiều dài cắt) Hiện tượng phoi bị ngắn lại theo chiều dài và lớn lêntheo bề dày được gọi là sự co rút phoi K:

 0  1  1

a

a L

L K

Hệ số co rút phoi là chỉ tiêu gián tiếp đánh giá cường độ biến dạng dẻo khi cắtkim loại

1

0 0

sin

) cos(

sin

) 90

Trong thực tế, K = 1,5  4

Sử dụng dung dịch trơn nguội cho phép giảm sự co rút của phoi [7]

2.2 LỰC CẮT GỌT

2.2.1 Cơ sở lý thuyết của lực cắt

Trong quá trình cắt, dụng cụ cắt chịu tác dụng của các lực Các lực này tác dụnglên phôi và lưỡi cắt Hình 2.5a là sơ đồ lực tác động lên phôi khi cắt tự do

0 0

Hình 2.5 Sơ đồ tác dụng của lực khi cắt tự do

Mặt trước của dao chịu tác dụng của lực R0, lực R0 là tổng hợp lực pháp tuyến

N và lực ma sát của phoi lên mặt trước F0, có nghĩa là: R0 NF0 Mặt sau của dao(gần lưỡi cắt) chịu tác dụng của lực pháp tuyến N’ và lực ma sát lên mặt sau của dao

F0’ Tổng của hai lực N’ và F0’ là R1 Vì góc sau  nhỏ và có độ mòn ở mặt sau củadao, cho nên ta có thể tính lực như trên hình 2.5b, có nghĩa là phương của lực F0’ngược với phương tốc độ cắt V Để thực hiện được quá trình cắt hoặc để giữ trạng tháicân bằng của dao thì từ ngoài phải có một lực tác dụng lên dao RR0 R1 (hình 2.5c)

Tương quan của các thành phần lực này trong điều kiện gia công bình thường

có thể được tính như sau [7]:

Px = (0,2  0,3)Pz

Py = (0,3  0,4)Pz

2.2.2 Ảnh hưởng của dung dịch trơn nguội đến lực cắt

Nhiều nghiên cứu cho thấy sử dụng dung dịch trơn nguội cho phép giảm lực cắtxuống 30%, thậm chí xuống 45% khi cắt ren bằng tarô [7]

Khi sử dụng dung dịch trơn nguội thì lực cắt phải càng giảm rõ rệt nếu vật liệugia công càng có độ dẻo cao Điều này được giải thích như sau: trong trường hợp nàylực ma sát giữa dao và phoi tăng, do đó hiệu quả của việc sử dụng dung dịch trơnnguội càng phải cao [7]

2.3 HIỆN TƯỢNG NHIỆT TRONG QUÁ TRÌNH CẮT

2.3.1 Nhiệt cắt

Hiện tượng nhiệt trong quá trình cắt đóng vai trò rất quan trọng, bởi vì nó ảnhhưởng đến quá trình tạo phoi, lẹo dao, co rút phoi, lực cắt và cấu trúc lớp bề mặt.Ngoài ra, nhiệt cắt còn ảnh hưởng rất lớn đến cường độ mòn và tuổi bền dao [7]

Sự tỏa nhiệt khi cắt là do một công A (kGm) sinh ra trong quá trình hớt phoi.Công A được xác định theo công thức:

A = A1 + A2 + A3 (1)

Ở đây:

A1: công sinh ra biến dạng đàn hồi và biến dạng dẻo;

A2: công sinh ra để thắng lực ma sát ở mặt trước của dao;

A3: công sinh ra để thắng lực ma sát ở mặt sau của dao

Mặt khác, công A được tính theo công thức:

A = Pz.L

Ở đây:

Pz: lực cắt tác dụng theo phương tốc độ cắt (kG);

L: quãng đường mà dụng cụ đi qua hay chiều dài cắt (m)

Các công thành phần trong công thức (1) có tỉ lệ như sau: A1 = 55%,A2 = 35%, A3 =10%

Nhiệt trong quá trình cắt lan tỏa từ điểm có nhiệt độ cao nhất đến điểm có nhiệt

độ thấp nhất Nhiệt trong quá trình cắt chủ yếu tập trung ở phoi và một phần ở dụng

cụ Nhiệt do ma sát ở mặt trước và mặt sau sẽ tập trung ở mặt trước III và mặt sau IV,

ở phoi II và chi tiết gia công I (hình 2.6) Có một phần nhỏ nhiệt tỏa ra vào môi trườngxung quanh

Hình 2.6 Sơ đồ hình thành và lan tỏa nhiệt

Khi biết lượng nhiệt sinh ra trong quá trình cắt lan tỏa giữa phoi, chi tiết giacông và dụng cụ, có thể viết phương trình nhiệt như sau:

Q = Q1 + Q2 + Q3 = Qp + Qd + Qc + Qm

Ở đây:

Q1, Q2, Q3: nhiệt ứng với các công ở công thức 1;

Qp, Qd, Qc, Qm: nhiệt ở phoi, ở dụng cụ, ở chi tiết và ở môi trường xungquanh

Kết quả nghiên cứu thực nghiệm cho thấy khi gia công với tốc độ cắt không lớn(30 ÷ 40 m/phút) tỉ lệ nhiệt như sau: Qp  60  70%; Qd  3%; Qc  30  40%; Qm

 1  2% Khi tốc độ cắt tăng, tỉ lệ nhiệt vào phoi tăng Ví dụ, khi tốc độ cắt V = 400

 500 m/phút, nhiệt vào phoi Qp  97  98%; Qd  1% Thực nghiệm cũng đã khẳngđịnh rằng tính dẫn nhiệt của chi tiết gia công càng nhỏ thì nhiệt tỏa vào dụng cụ cànglớn [7]

2.3.2 Ảnh hưởng của dung dịch trơn nguội đến nhiệt cắt

Dung dịch trơn nguội xâm nhập vào vùng cắt có tác dụng làm mát và tải nhiệt

ra khỏi vùng cắt, do đó làm nhiệt độ vùng cắt giảm xuống [7]

2.4 SỰ MÀI MÒN DAO

2.4.1 Biểu hiện ngoài của sự mài mòn dao

Do áp lực, nhiệt độ và tốc độ cắt, các bề mặt tiếp xúc của dao trong quá trình sửdụng bị mài mòn Tất cả các loại dụng cụ đều bị mài mòn: theo mặt sau (dạng màimòn thứ nhất) hoặc theo mặt sau và mặt trước (dạng mòn thứ hai) Cả hai loại mòn nàyđều tồn tại khi gia công với mọi chế độ cắt được dùng trong sản xuất

Hình 2.8 Mòn của dụng cụ cắt dọc theo lưỡi cắt

Dạng mòn của dụng cụ cắt phụ thuộc vào vật liệu gia công, chiều dày cắt a vàtốc độ cắt v Khi gia công các vật liệu dẻo (thép) mòn dao xảy ra theo dạng thứ nhất vàdạng thứ hai Khi gia công các vật liệu giòn (gang) mòn dao xảy ra theo dạng thứ nhấtnhiều hơn dạng thứ hai [7]

2.4.2 Bản chất vật lý của sự mài mòn dao

Mặc dù mài mòn của dụng cụ cắt là chỉ tiêu quan trọng của khả năng làm việccủa dụng cụ, nhưng bản chất vật lý của mài mòn vẫn chưa được nghiên cứu sâu do tínhphức tạp của quá trình tiếp xúc xảy ra ở mặt trước và mặt sau của dao Có nhiều giảthuyết giải thích bản chất vật lý của sự mài mòn dụng cụ

Các hiện tượng mòn xuất

Dưới đây ta phân tích từng trường hợp cụ thể:

- Mòn hạt mài: khi có ma sát của phôi với mặt sau và ma sát của phoi với mặttrước của dao, các hạt tinh thể cứng của vật liệu gia công làm xước vật liệu dao và dầndần phá hủy mặt dao

- Mòn tiếp xúc: bề mặt của phoi và mặt trước của dao không phải là các bề mặt

có độ nhẵn bóng tuyệt đối, vì vậy chúng chỉ tiếp xúc với nhau theo các đỉnh nhấp nhô.Điều này gây ra áp lực lớn phá vỡ các màng bị oxi hóa, do đó xảy ra hiện tượng hànnguội giữa vật liệu phoi và bề mặt dụng cụ ở các điểm tiếp xúc thực tế

- Mòn khuyếch tán: nhiệt độ và biến dạng dẻo ở bề mặt tiếp xúc gây ra quátrình khuyếch tán ở vật liệu dao và vật liệu gia công

- Mòn oxy hóa: giả thuyết về mòn oxy hóa được đưa ra trên cơ sở ăn mòn củacác hợp kim cứng khi chúng bị nung nóng trong môi trường Oxy và sự không thay đổitính chất của lớp bề mặt hợp kim cứng khi chúng bị nung nóng trong các loại khí nhưAcgôn, Nitơ và Gheli Theo giả thuyết này, khi nhiệt độ cắt 700  8000C Oxy củakhông khí tham gia vào phản ứng hóa học với pha của Côban trong hợp kim cứng vàCácbít Vônfram, Cácbít Titan

2.4.3 Quy luật mòn của dụng cụ cắt

Hình 2.12 Quan hệ giữa độ mòn và thời gian làm việc của dao

Hình 2.12 là quan hệ phụ thuộc giữa độ mòn  của dụng cụ cắt và thời gian làmviệc của nó  (gọi là đường cong mòn).

Đường cong mòn có thể chia làm ba phần:

- Phần 1: Mòn ban đầu với khoảng thời gian không lớn

- Phần 2: Mòn bình thường Giai đoạn này bắt đầu từ thời điểm khi mà chiềucao nhấp nhô có giá trị rất nhỏ

- Phần 3: mòn kịch liệt Ở giai đoạn này dao có thể bị xước lưỡi cắt hoặc bị gãyđầu dao

2.5 GIA CÔNG CẮT GỌT KHI PHAY

2.5.1 Khái niệm chung

Phay là phương pháp gia công kim loại được dùng phổ biến từ thế kỷ XIX Từ

đó đến nay nó đã trải qua một thời kỳ dài phát triển Phương pháp phay được nhiềuhọc giả quan tâm nghiên cứu

Phay cho độ chính xác kích thước và độ nhám không cao lắm (độ chính xáckích thước không cao hơn cấp 2  4 và độ nhám cấp (6  7) [7], [8]

Có thể gia công mặt phẳng, mặt định hình, rãnh then, then hoa, bánh răng bằng dao phay

Trải qua một thời gian dài phát triển, dao phay ngày càng được cải tiến, đã xuấthiện nhiều kiểu khác nhau như: dao phay mặt đầu, dao phay đĩa, dao phay đĩa cắt đứt,dao phay ngón, dao phay góc, dao phay định hình

Nói chung, dao phay là dụng cụ nhiều lưỡi cắt nên quá trình cắt ngoài nhữngđặc điểm của phương pháp tiện, còn có những đặc điểm sau đây:

- Năng suất phay cao hơn bào nhiều lần do có đồng thời nhiều lưỡi cắt

- Lưỡi cắt của dao phay không làm việc liên tục, mặt khác khối lượng thân daothường lớn nên khả năng truyền nhiệt tốt

- Diện tích cắt khi phay thay đổi do đó lực cắt thay đổi gây rung động trong quátrình cắt

- Khả năng tồn tại lẹo dao ít do lưỡi cắt làm việc gián đoạn gây va đập và rungđộng

2.5.2 Phân loại dao phay

Hình 2.13 Các loại dao phay

a- dao phay trụ; b- dao phay đĩa và dao phay rãnh; c- dao phay ngón; d,e- dao phay mặt đầu; g- dao phay định hình; h- dao phay cắt đứt

Theo khả năng công nghệ:

- Dao phay mặt phẳng

- Dao phay rãnh

- Dao phay định hình

- Dao phay bánh răng và ren

- Dao phay các chi tiết tròn xoay

- Dao phay cắt đứt

2.5.3 Vật liệu chế tạo dao phay

Hợp kim cứng thường được sử dụng cho chế tạo dao phay mặt đầu, dao phay cókích thước lớn Ít khi được sử dụng để chế tạo dao phay ngón cắt rãnh

Hợp kim cứng có độ cứng cao, có thể đạt HRA = 86  92, chịu nhiệt độkhoảng 10000C, do đó có thể tăng vận tốc cắt lên gấp 2  3 lần thép gió Hợp kimcứng được chế tạo từ các bột cácbít vônfram (WC), cácbít titan (TiC), cácbít tantan(TaC), trộn với chất dính kết là bột côban, ép mảnh định hình rồi thiêu kết ở nhiệt độ ởkhoảng 20000C để côban chảy ra và liên kết các hạt cácbít lại với nhau Các hợp kimcứng thường dùng là BK, TK, TTK hoặc P01, P10, P20, P30, P40, P50, M10, M20,M30, M40, K01, K10, K20, K30

Theo tiêu chuẩn Nga (OCT) có thể phân thành bằng tay loại hợp kim cứng:Nhóm 1 cácbít BK

Nhóm 2 cácbít TK

Nhóm 3 cácbít TTK

2.5.4 Các thông số hình học của dao phay

Ở dao phay mặt đầu (hình 2.14) các lưỡi cắt được chế tạo giống như các daotiện có lưỡi cắt chuyển tiếp

Hình 2.14 Các thông số hình học phần cắt của dao phay mặt đầu

Định nghĩa các góc của dao phay mặt đầu cũng tương tự như định nghĩa cácgóc của dao tiện thường Ví dụ, góc  (góc nghiêng chính) là gócgiữa hình chiếu củalưỡi cắt chính lên mặt phẳng đáy (mặt phẳng đi qua tâm dao) và phương chạy dao.Góc 0 2



  là góc nghiêng của góc cắt chuyển tiếp

Đo góc  được thực hiện trong mặt phẳng N-N vuông góc với lưỡi cắt chính,còn góc sau  được đo trong mặt phẳng của hình chiếu của quỹ đạo chuyển động củamột điểm của lưỡi cắt, có nghĩa là trong mặt phẳng A-A vuông góc với trục của dao vàtrùng với phương chạy dao

Giữa góc sau N và  có quan hệ phụ thuộc sau:

tgN = tg.sin

2.5.5 Các yếu tố của lớp cắt

Hình 2.15 Sơ đồ cắt phoi của răng dao phay

Quá trình phay có những đặc điểm sau:

Mỗi răng của dao phay trong quá trình cắt sẽ hớt ra phoi có dạng một dấu phẩy(hình 2.15), còn chiều dày cắt thay đổi từ 0 đến amax

Chiều dày cắt a là khoảng cách giữa hai vị trí hình chiếu của hai răng kề nhauđược đo theo phương hướng kính (hình 2.17)

Công thức tổng quát của chiều dày cắt được tính như sau: a = SZ.sin

Lực P là lực cần quan tâm nhất bởi nó thực hiện công việc chính để cắt phoi.Dựa theo lực này mà người ta tính công suất cắt và tính các chi tiết của cơ cấu chuyểnđộng chính của máy.

Công thức tính lực vòng khi phay bằng dao phay bằng dao phay trụ răng thẳng:

Cấu trúc và dạng công thức trên cũng đúng cho cả dao phay mặt đầu [7]

2.5.7 Độ mòn và tuổi bền của dao phay

Tùy thuộc vào điều kiện cắt, răng dao phay có thể bị mài mòn tùy theo mặttrước (hình 2.19a) hoặc đồng thời bị mài mòn theo cả hai mặt trước và sau (hình2.19b) Chiều dày cắt càng nhỏ, độ mòn của mặt sau càng lớn

Hình 2.19 Các dạng mài mòn của răng dao phay

Dạng mài mòn như vậy đặc trưng cho các loại dao phay hình trụ, dao phayngón, dao phay then hoa, dao phay rãnh và dao phay định hình Các loại dao phay mặtđầu và dao phay đĩa khi gia công thép với chiều dày cắt amax > 0,08 mm thông thường

cả hai mặt trước và sau đều bị mài mòn [7]