bài tập chế tạo 2 chương 24

Trả lời Các loại nguyên công gia công cơ khí được thực hiện trên máy tiện là: Tiện thẳng tiện trụ, tiện côn, tiện có định hình tiện profile, tiện rãnh, tiện mặt đầu, tiện rãnh mặt đầu,

BÀI TẬP LỚN

KỸ THUẬT CHẾ TẠO 2

Nhóm 4

23.1 Miêu tả các loại nguyên công gia công cơ được thực hiện trên máy tiện

Trả lời

Các loại nguyên công gia công cơ khí được thực hiện trên máy tiện là:

Tiện thẳng (tiện trụ), tiện côn, tiện có định hình (tiện profile), tiện rãnh, tiện mặt đầu, tiện rãnh mặt đầu, tiện với dao định hình sẵn, tiện lỗ và gia công rãnh, khoan, cắt đứt, tiện ren, khía nhám

23.2 Describe the operations that can be performed on a drill press?

Although simple and versatile, an engine lathe requires a skilled machinist,

because all controls are manipulated by hand Consequently, lathes are

inefficientfor repetitive operations and for large production runs The rest of this section will describe the various types of automation that usually are added to improve efficiency

23.3 Giải thích lý do tại sao những thao tác thông thường trên máy tiện

thường bấm rất là khó khăn

Trả lời

Mặc dù đơn giản và linh hoạt, một máy tiện cơ đòi hỏi một người thợ máy lành nghề, bởi vì tất cả các điều khiển được chế tác bằng tay Do đó, máy tiện là không hiệu quả cho các hoạt động lặp đi lặp lại và cho chạy sản xuất lớn Phần còn lại của phần này sẽ mô tả các loại khác nhau của tự động hóa thường được bổ sung để nâng cao hiệu quả

23.4 Explain why operations such as boring on a lathe and tapping are

difficult

Solve

Boring on a lathe is similar to turning It is performed inside hollow workpieces or

in a hole made previously by drilling or other means Out of shape holes can be straightened by boring The workpiece is held in a chuck or in some other suitable work-holding device Boring large workpieces is described in Section

23.4 Giải thích lý do tại sao các hoạt động như khoan trên máy tiện khó khai thác

Trả lời

Khi khoan trên máy tiện dùng để khoan những chi tiết rỗng bên trong phôi khi khoan thẳng đứng ra ngoài bề mặt rỗng thì cần dùng những công cụ phù hợp chỉ khoan với từng mũi khoan 1 chứ không thể khoan nhiều mũi khoan cùng lúc khó đảm bảo độ đồng tâm

23.5 Why are turret lathes typically equipped with more than one turret?

Solve

Because these machiine tools are capable of performing multiple cutting

operations, such as turning, boring, drilling, thread cutting, and facing

23.5 Tại sao máy tiện vô tâm thường được trang bị nhiều hơn một một mâm tiện?

Trả lời

Vì máy công cụ này có khả năng thực hiện nhiều chức năng cắt, như tiện, bo đầu, khoan, cắt, và tiện mặt

23.6 Describe the differences between boring a workpiece on a lathe and boring it on a horizontal boring mill

This can be determined experimentally by clamping a block of material on a

suitable dynamometer or force transducer and drilling a numble of holes while recording the torque or thrust force during each successive operation Drill life is defined as the number of holes drilled until the transition begins Other techniques such as monitoring vibration and acoustic emissions also may be used to

determined drill life

23.7 Tuổi thọ của mũi khoan được xác định như thế nào?

Trả lời

Ta có thể xác định theo kinh nghiệm bằng cách kẹp một khối vật liệu vào một lực

kế hoặc đầu dò lực thích hợp và khoan một số lỗ và ghi lại moment xoắn hoặc lực đẩy trong suốt mỗi quá trình Tuổi thọ mũi khoan được định nghĩa là số lỗ khoan được tới khi sự biến đổi

xảy ra Các phương pháp khác như máy giám sát rung động và máy đo độ ồn cũng

có thể sử dụng để xác định tuổi thọ mũi khoan

23.8 Why are reaming operation performed ?

Solve

Reaming is an operation used to make an existing hole dimensionally more

accurate than can be achieved by drilling alone, and improve its surface finish

23.8 Tại sao quá trình khoét lỗ được thực hiện ?

Trả lời

Khoét lỗ là quá tình dùng để lỗ có sẵn thêm chính xác hơn so với chỉ sử dụng khoan và cải thiện bề mặt hoàn thành

23.9 Explain the functions of the saddle on a lathe

Solve

The main turret is installed directly on the saddle, which slides along the bed The length of the stroke is limited only by the length of the bed This type of lathe is constructed more heavily and is used to machine large workpieces Because of the heavy weight of the components, saddle-type lathe operations are slower than ramtype operations

23.9 Giải thích các chức năng của vật hình yên ngựa trên máy tiện

Trả lời

Tháp pháo chính được cài trực tiếp trên vật hình yên ngựa ,để trược dọc theo

rãnh.chiều dài này được giới hạn bởi chiều dài của rãnh.Đây là loại máy tiện dùng cho những loại phôi lớn.Bởi vì sự nặng của phôi nên máy hoạt động rất chậm chạm

23.10 Describe the relative advantages of (a) self-opening and (b) solid-die heads for threading

Slove

The production rate in cutting screw threads can be increased with tools called head chasers (Figs 23.16a and b) These tools typically have four cutters

die-withmultiple teeth and can be adjusted radially After the threads are cut, the

cutters open automatically (thus the alternative name self-opening die heads) by rotating around their axes to allow the part to be removed Solid-threading dies (Fig 23.16c) also are available for cutting straight or tapered screw threads These dies are used mostly to thread the ends of pipes and tubing and are not suitable for production work

23.10 Mô tả các lợi thế tương đối của (a) tự mở và (b) khuôn liền cho sự cắt ren

Trả lời

Tỷ lệ sản xuất trong việc cắt giảm đề vít có thể được tăng lên với các công cụ gọi

là khuôn liền (Hình 23.16a và b) Những công cụ này thường có bốn máy cắt với nhiều răng và có thể được điều chỉnh toả tròn Sau khi các sợi dây được cắt giảm, các dụng cụ cắt mở tự động (do đó tên thay thế tự mở) bằng cách xoay quanh trục của họ để cho phép các phần phải được loại bỏ Khuôn cắt ren (Hình 23.16c.) cũng

là có sẵn để cắt bài vít thẳng hoặc nhọn Những khuôn được sử dụng chủ yếu để cắt ren hai đầu của đường ống và đường ống và không thích hợp cho việc sản xuất

23.11 Explain how external threads are cut on a lathe

Solve

External threads also may be cut with a die or by milling A typical thread-cutting operation on a lathe is shown in Fig 23.15a The cutting tool, the shape of which depends on the type of thread to be cut, is mounted on a holder and moved along the length of the workpiece by the lead screw on the lathe This movement is

achieved by the engagement of a split nut (also called a laalf nut) inside the apron

of the lathe (see Fig 232)

23.11/ Giải thích cắt ren ngoài như thế nào trên máy tiện

Trả lời

Ren ngoài có thể được cắt bằng bàn ren hoặc phay Một loại máy ren điển hình trên máy tiện được thể hiện trong hình 23.15a Các dao cắt, hình dạng của nó phụ thuộc vào các loại ren được cắt được dặt trên 1 giá đỡ và di chuyển dọc theo chiều dài của phôi bằng vít me trên máy tiện Được thực hiện bởi sự tham gia của vít tách bên trong tấm chắn bảo vệ của máy tiện

23.12 What is the difference between a blind hole and a through hole? What is the significance of that difference?

Solve

- Through holes are preferred over blind holes If holes with large diameters are required, the workpiece should have a pre existing hole, preferably made during fabrication of the part (such as by casting, powder metallurgy, or forming)

23.12 Sự khác biệt giữa một lỗ mù và một lỗ thông qua là gì? Ý nghĩa của sự khác biệt đó là gì?

Trả lời

- Lỗ thông qua là lỗ xuyên qua vật liệu gia công khi tiến hành khoan, lỗ thông qua thường được ưu chuộng hơn lỗ mù, nếu lỗ khoan yêu cầu đường kính lớn, các phôi nên tạo một lỗ từ trước, tốt nhất thực hiện trong chế tạo các phần (chẳng hạn như đúc, luyện kim…)

21C

21.14 Are the locations of maximum temperature and crater wear related? If

so, explain? Why?

Slove

Although various factors can affect crater wear, the most significant factors in crater wear are diffusion (a mechanism whereby material is removed from the rake face of the tool) and the degree of chemical affinity between the tool and the chip Thus, the higher the temperature, the higher the wear Referring collectively to all the figures on pp 625 and 633, we note that temperature and crater wear indeed are related

21.14 Các điểm có nhiệt độ cao nhất và bề mặt mài mòn có liên quan đến nhau hay không? Nếu có,giải thích vì sao?

Bài làm

Mặc dù các yếu tố khác nhau có thể liên quan đến bề mặt mài mòn, nhưng yếu tố quan trọng nhất trong bề mặt mài mòn khuếch tán và mức độ quan hệ hóa học giữa công cụ và phoi là nhiệt độ.Vậy nhiệt đọ cao hơn, độ mài mòn cao hơn Đề cập chung cho tất cả số liệu trang 625 va 633, chúng tôi lưu ý rằng nhiệt độ và bề mặt mài mòn thật sự có liên quan

21.15 Is material ductility important for machinability? Explain

Slove

Let’s first note that the general definition of machinability (Section 21.7 on p 583) involves workpiece surface finish and integrity, tool life, force and power required, and chip control Ductility directly affects the type of chip produced which, in turn, affects surface finish, the nature of forces involved (less ductile materials may lead

to tool chatter), and more ductile materials produce continues chips which may not

dễ kiểm soát được

21.16 Explain why studying the types of chips produced is important in

understanding cutting operations

sovle

It is important to study the types of chips produced (see Section 21.2.1 on p 562) because they

significantly influence the surface finish produced, cutting forces, as well as the overall cutting operation Note, for example, that continuous chips are generally associated with good surface finish and steady cutting forces Built-up edge chips usually result in poor surface finish; serrated chips can have similar effects

Discontinuous chips usually result in poor surface finish and dimensional accuracy, and involve cutting forces that fluctuate Thus, the type of chip is a good indicator

of the overall quality of the cutting operation

21.16 Giải thích tại sao nghiên cứu các loại phoi được sinh ra trong gia công cắt rất quan trọng

Bài làm

Nghiên cứu phoi được sinh ra rất quan trọng vì nó ảnh hưởng đến độ bóng của bề mặt, khung cắt, tổng hiệu suất của quá trình cắt.Ví dụ, phoi được tạo ra liên tục được thì phôi có bề mặt tốt và lực cắt của dao ổn định.Lưỡi dao được sử dụng tạo phoi bề mặt xấu phoi rãnh chịu ảnh hưởng tương tự.Phoi gãy thường có bề mặt xấu

và độ chính xác thấp.Khung cắt bị dao động.Loại phoi có chỉ số tốt có chất lượng tổng thể của quá trình gia công tốt

21.17 Why do you think the maximum temperature in orthogonal cutting is located at about the middle of the tool–chip interface? (Hint: Note that the two sources ofheat are (a) shearing in the primary shear plane and (b) friction at the tool–chip interface.)

solve

It is reasonable that the maximum temperature in orthogonal cutting is located at about the middle of the tool-chip interface (see, for example, Fig 21.12 on p 572) The chip reaches high temperatures in the primary shear plane, and the temperature would decrease from then on If no frictional heat was involved, we would expect the highest temperature to occur at the shear plane After the chip is formed, it slides up the rake face of the tool The friction at the tool-chip interface is a heat source and thus increases the temperature, and hence the temperature due only to frictional heating would be highest at the end of the tool-chip contact length These two opposing effects are additive and, as a result, we find that the temperature is highest somewhere in between the tool tip and the end of the tool-chip contact zone

21.17.Vì sao nhiệt độ lớn nhất ở gia công cắt thẳng góc tạo ra sức ép cục bộ giữa dao và bề mặt phoi (chú ý nhiệt sinh ra ban đầu do lực ma sát giữa dao và

bề mặt phoi)

Bài làm

Nhiệt được sinh ra lớn nhất ở gia công cắt thẳng góc tạo lực giữa dao và bề mặt phoi.Phoi đạt nhiệt độ cao sẽ giảm ở đó.Nếu không có lực ma sát tham gia, nhiệt sinh ra lớn nhất ở mặt phẳng cắt Sauk hi phoi được cắt sẽ trượt trên bề mặt dao nhiệt tạo ra giữa dao và bề mặt phoi tăng dần và do đó nguồn nhiệt do ma sát sẽ lớn nhất ở điểm cuối của hành trinh dao và bề mặt phoi

21.18 Tool life can be almost infinite at low cutting speeds Would you then recommend

that all machining be done at low speeds? Explain

Solve

Tool life can be almost infinite at very low cutting speeds (see Fig 21.16 on p 576) but this reason alone would not necessarily justify using low cutting speeds Most obviously, low cutting speeds remove less material in a given time which, unless otherwise justified, would be economically undesirable Lower cutting

speeds also often also lead to the formation of a built up edge and discontinuous chips, thus affecting surface finish (See also Example 21.2 on p 577.)

21.18 Tuổi thọ của dao có thể vô hạn nếu tốc độ cắt thấp Tại sao máy nên hoạt động ở tốc độ thấp?

By the student There are several consequences of allowing temperatures to rise

to high levels in cutting (see also pp 571-573), such as: (a) Tool wear will be

accelerated due to high temperatures (b) High temperatures will cause

dimensional changes in the workpiece, thus reducing dimensional accuracy (c) Excessively high temperatures in the cutting zone can induce thermal damage and metallurgical changes to the machined surface

21.19.Giải thích sự tăng lên quá mức cho phép của nhiệt độ trong gia công cắt

Bài làm

Một số hậu quả của việc cho phép nhiệt độ tăng lên đến mức cao trong quá trình cắt như :

(a) lưỡi dao có nhiệt độ cao khi tăng tốc

(b) Nhiệt độ cao sẽ làm thay đổi chiều trong phôi, do đó làm giảm độ chính xác chiều

(c) nhiệt độ quá mức cao trong khu vực cắt có thể gây ra tổn thương và thay đổi tổ chức bề mặt kim loại

21.20 The cutting force increases with the depth of cut and decreasing rake angle.Explain why

solve

It is logical that the cutting force increases as the depth of cut increases and rake angle decreases Deeper cuts remove more material, thus requiring a higher cutting force As the rake angle, _, decreases, the shear angle, _ , decreases [see Eqs (21.3) and (21.4) on p 561], and hence shear energy dissipation and cutting forces increase

21.20.Lực cắt tăng khi chiều sâu vết cắt tăng và góc cắt giảm.Tại sao?

Bài làm

Đó là điều hợp lí khi lực cắt tăng và góc cắt giảm khi chiều sâu tăng sẽ cắt bỏ nhiều vật liệu hơn và đòi hỏi lực cắt lớn nên góc α và góc ∅ giảm và do đó năng lượng cắt cho quá trình cắt tăng

21.21 Why is it not always advisable to increase the cutting speed in order to increase the production rate?

Solve

Because:

perature

Note: that there has to be an optimum cutting speed

21.21 Tại sao không nên tăng tốc độ cắt nhằm để tăng tốc độ sản xuất ?

Bài làm

Vì:

ảm tuổi thọ của dụng cụ cắt

ỏng dụng cụ cắt

ỏng chi tiết gia công

ệt độ dụng cụ cắt và chi tiết gia công tăng cao

Lưu ý: phải có một tốc độ cắt tối ưu

21.22 What are the consequences if a cutting tool chips?

Solve

Tool chipping has various effects, such as poor surface finish and dimensional control of the part being machined; possible temperature rise; and cutting force fluctuations and increases Chipping is indicative of a harmful condition for the cutting tool material, and often is followed by more extreme failure

21.22 Hậu quả của việc công cụ cắt bị sứt mẻ?

21.23 What are the effects of performing a cutting operation with a dull tool?

A very sharp tool?

Solve

There are many effects of performing a cutting operation with a dull tool Note that

a dull tool has an increased tip radius (see Fig 21.22 on p 582); as the tip radius increases (the tool dulls), the cutting force increases due to the fact that the

effective rake angle is decreased In addition, we can see that shallow depths of cut may not be possible because the tool may simply ride over the surface without producing chips Another effect is inducing surface residual stresses, tearing, and cracking of the machined surface due to the heat generated by the dull tool tip rubbing against this surface Dull tools also increase the tendency for BUE

formation, which leads to poor surface finish

21.23 Những tác động của việc gia công cắt với một công cụ cùn là gì? Một công cụ rất sắc?

Bài làm

Có rất nhiều tác động của việc gia công cắt với một công cụ cùn Lưu ý rằng một công cụ cùn có bán kính đỉnh tăng (xem hình trên 21.22 Trang 582 ); như tăng bán kính đỉnh (công cụ cùn ), lực cắt tăng do góc trước của dao cắt giảm Ngoài ra, chúng ta có thể thấy rằng độ sâu cắt giảm gây hậu quả không tốt vì công cụ cắt chỉ cắt trên bề mặt phôi mà không tạo ra phôi Tác dụng khác là gây bề mặt dụng cụ các có ứng suất dư, làm nứt công cụ cắt, và nứt bề mặt gia công do sức nóng tạo ra bởi ma sát giữa công cụ cắt và bề mặt cần gia công Công cụ cùn cũng làm tăng xu hướng BUE hình thành, dẫn đến bề mặt kém

21.24 To what factors do you attribute the difference in the specific energies

in machining the materials shown in Table 21.2? Why is there a range of

energies for each group of materials?

thermal conductivity and specific heat, both of which increase cutting temperatures

as they decrease [see Eq (21.19a) on p 572], also could be responsible for such differences in practice These points are confirmed when one closely examines Table 21.2 and observes that the ranges for materials such as steels, refractory alloys, and high-temperature alloys are large, in agreement with our knowledge of the large variety of materials which fall under these categories

21.24 Những yếu tố nào bạn cho được sự khác biệt về năng lượng cụ thể trong gia công các vật liệu thể hiện trong Bảng 21.2? Tại sao lại có một phạm

vi nguồn năng lượng cho từng nhóm vật liệu?

Bài làm

Sự khác biệt về năng lượng cụ thể quan sát thấy trong Bảng 21.2 trang 571 dù các vật liệu khác nhau hoặc trong cùng một loại vật liệu, có thể là do sự khác biệt về tính chất cơ học và vật lý của các vật liệu này, mà ảnh hưởng đến các hoạt động cắt Ví dụ, như là sức bền vật liệu tăng lên, do đó, thể hiện tổng số năng lượng riêng Sự khác biệt về đặc điểm ma sát của các công cụ và phôi nguyên liệu cũng

sẽ đóng một vai trò quang trọng Tính chất vật lý như độ dẫn nhiệt và nhiệt dung riêng, cả hai đều làm tăng nhiệt độ khi gia công cắt [xem Eq (21.19a) trên trang 572], cũng có thể tạo nên sự khác biệt này trong thực tế Những điểm này được khẳng định khi chúng ta khảo sát chặt chẽ Bảng 21.2 và nhận xét rằng các phạm vi cho các vật liệu như thép, hợp kim chịu nhiệt và hợp kim chịu nhiệt độ cao là rất lớn, trong liên hệ với kiến thức của chúng ta về sự đa dạng lớn các vật liệu thuộc các loại này

21.25 Explain why it is possible to remove more material between tool

resharpenings by lowering the cutting speed

Solve

The main consideration here is that as the cutting speed increases, tool life

decreases See Example 21.4 on p 577 As the example states, there is, of course,

an optimum cutting speed, as also discussed in Section 25.8 on p 713

21.25 Giải thích lý do tại sao người ta có thể loại bỏ các vật liệu tốt hơn và các công cụ được mài sắc lại bằng cách giảm tốc độ cắt

Bài làm

Vấn đề chính ở đây là khi tốc độ cắt tăng, tuổi thị của công cụ giảm Xem Ví dụ 21.4 trên trang 577 Theo các nhóm, tất nhiên ta có được một tốc độ cắt tối ưu, như được đề cập trong mục 25.8 trên trang 713

21.26 Noting that the dimension din Fig 21 4a is very small, explain why the shear strain rate in metal cutting is so high

Solve

The shear strain rate in metal cutting is high even though the dimension d is very

small Referring to Fig 21.4 on p 560, we note that shear-strain rate is defined as

the ratio of shear velocity, Vs, to the dimension d in the shear plane Since Vs is on the same order of magnitude as the cutting speed, V, and the dimension d is very small (on the order of 10 − 2 to 10 − 3 in.), the shear strain rate is very high

21.26 Cần lưu ý rằng kích thước trong hình 21 4a là rất nhỏ, giải thích tại sao

tỷ lệ biến dạng trượt trong cắt kim loại là quá cao

Bài làm

Tỷ lệ biến dạng trượt trong cắt kim loại là rất cao mặc dù kích thước d là rất nhỏ Việc này được nhắc đến trong hình 21.4 trang 560, chúng ta lưu ý rằng tốc độ cắt của nhóm này được định nghĩa là tỉ số của vận tốc cắt Vs và kích thước d trong mặt phẳng cắt Từ Vs ở trên cùng độ lớn như tốc độ cắt V, và kích thước d là rất nhỏ (vào thứ tự của 10-2 đến 10 - 3 in), nên tỷ lệ biến dạng trượt là rất cao

21.27 Explain the significance of Eq (21.7)

21.28 Comment on your observations regarding Figs 21.12 and 21.13

Solve

By the student General observations are as follows:

(a) The maximum temperature, both on flank and rake faces, are at a location approximately halfway along the tool-workpiece contact surfaces

(b) Temperatures and their gradients can be very high

(c) Cutting speed has a major effect on temperature

(d) Chip temperatures are much higher than workpiece temperatures

21.28 Nhận xét số liệu 21.12 và 21.13

Bài làm

Là một sinh viên, ta quan sát thấy như sau:

(a)Nhiệt độ tối đa,ở cả hai bên hông và mặt nghiêng, tập trung ở khoảng giữa bề mặt tiếp xúc với dụng cụ phôi

(b)Nhiệt độ và độ chệnh lệch nhiệt độ là rất lớn

(c) Tốc độ cắt là nguyên nhân chủ yếu sinh nhiệt

(d)Nhiệt độ phoi cao nhơn rất nhiêu nhiệt độ phôi

21.29 Describe the consequences of exceeding the allowable wear land (Table 21.4) for various cutting-tool materials

Solve

The major consequences would be:

(a) As the wear land increases, the wear flat will rub against the machined surface and thus temperature will increase due to friction

(b) Dimensional control will become difficult and surface damage may result (c) Some burnishing may also take place on the machined surface, leading to

residual stresses and temperature rise

(d) Cutting forces will increase because of the increased land, requiring greater power for the same machining operation

21.29 Mô tả hậu quả của việc vượt quá vùng môn cho phép( Bảng 21.4) cho nhiều loại vật liệu dung làm dụng cụ cắt

21.30 Comment on your observations regarding the hardness variations

shown in Fig 21.6a

Solve

By the student What is obvious in Fig 21.6a on p 564 is that the chip undergoes a very high degree of strain hardening, as evidenced by the hardness distribution in the chip Also,there is clearly and not surprisingly an even higher level of cold work in the built-up edge, to as much as three times the workpiece hardness

21.30 Nhận xét về nhưng biến thể độ cứng trong hình 21.6a

Bài làm

Điều dễ dàng nhìn thấy ở hình 21.6a ở trang 564 là các phoi đã trải qua một mức

độ căng cứng rất ao,như bằng chừng về sự phân bố độ cứng bên trong phoi Ngoài

ra, việc làm việc ở môi trường lạnh hơn sẽ tăng ba lần độ cứng phôi

21.31 Why does the temperature in cutting depend on the cutting speed, feed, and depth of cut? Explain in terms of the relevant process variables

Solve

Refer to Eq (21.19a) on p 572 As cutting speed increases, there is less time for the heat generated to be dissipated, hence temperature increases As feed increases (such as in turning; see Fig 21.2 on p 557) or as the depth of cut increases (such

as in orthogonal cutting), the chip is thicker With larger thickness-to-surface area

of the chip, there is less opportunity for the heat to be dissipated, hence

21.32 You will note that the values of a and b in Eq (21.19b) are higher for high-speed steels than for carbides Why is this so?

in other words, the temperature is less sensitive to speed and feed

21.32 Bạn nhận thấy các giá trị của a và b trong phương trình 21.19b cao với thép gió hơn hợp kim Tại sao?

Bài làm

Như đã nêu ở trang 572, độ lớn của a và b phụ thuộc vào kiểu dụng cụ cắt cũng như là vật liệu phôi Các yếu tố cần được xem xét bao gồm tính dẫn nhiệt và ma sát tại bề mặt phoi và phôi Hợp kim có tính dẫn nhiệt cao hơn thép gió( xem bảng 22.1 trang 593) và ma sát thấp hơn Do đó, các hằng số này thấp hơn cho hợp

kim,nói cách khác, nhiệt độ ít ảnh hưởng bới tốc độ cắt và độ ăn dao

21.33 As shown in Fig 21.14, the percentage of the total cutting energy carried away by the chip increases with increasing cutting speed Why?

ra sẽ tốn nhiều thời gian để tiêu tán vào trong phôi

21.34 Describe the effects that a dull tool can have on cutting operations

Solve

By the student There are many effects of performing a cutting operation with a dull tool Note that a dull tool has an increased tip radius (see Fig 21.22 on p 582); as the tip radius increases (the tool dulls), the cutting force increases due to the fact that the effective rake angle is decreased In addition, we can see that

shallow depths of cut may not be possible because the tool may simply ride over the surface without producing chips Another effect is inducing surface residual stresses, tearing, and cracking of the machined surface due to the heat generated by the dull tool tip rubbing against this surface Dull tools also increase the tendency for BUE formation, which leads to poor surface finish

21.34 Mô tả những ảnh hưởng của một dao cùn có thể gây ra khi cắt

Bài làm

Có nhiều ảnh hưởng khi thực hiện gia công cắt bằng dao cùn Lưu ý, dao cùn có bán kính đầu dao (xem hình trên 21.22 trang 582 ); khi bán kính đầu dao tăng, lực cắt tăng do góc trước có ích giảm Ngoài ra, chúng ta có thể thấy rằng độ nông cắt

là không thể vì dao có thể lướt qua trên bề mặt mà không sinh ra phoi ảnh hưởng khác là gây ra ứng suất dư bề mặt, xé rách và nứt bề mặt gia công do nhiệt tạo ra bởi đầu dao cùn cọ xát vào bề mặt này Dao cùn cũng làm tăng hình thành xu

hướng BUE , dẫn đến lớp vỏ bề xù xì

21.35 Explain whether it is desirable to have a high or low (a) n value and (b)

C value in the Taylor tool-life equation

sensitive to cutting speed These trends can also be seen by inspecting Eq (21.20a)

on p 575 As for the value of C, note that its magnitude is the same as the cutting

speed at T = 1 Consequently, it is desirable to have high C values because we can cut at higher speeds, as can also be seen in Fig 21.17

21.35 Giải thích để có một giá trị n cao hay thấp và giá trị C trong phương trình tuổi thọ công cụ của Taylor

Bài làm

Như chúng ta có thể nhìn thấy trong hình 21.17 trang 576, giá trị n cao là điều mong muốn bởi vì khi cùng một tuổi thọ dao, chúng ta có thể cắt với tốc độ cao hơn, do đó làm tăng năng suất Ngược lại, chúng ta cũng có thể thấy rằng với cùng tốc độ cắt, giá trị n cao thì tuổi thọ dao dài hơn Lưu ý khi n tiến tới bằng không, tuổi thọ dao trở nên cực kỳ nhạy cảm với tốc độ cắt Xu hướng này cũng có thể được nhìn thấy bằng cách kiểm tra phương trình (21.20a) trang 575 Đối với giá trị của C, lưu ý độ lớn của nó cũng giống như tốc độ cắt tại T = 1 Do đó, để có giá trị

C cao chúng ta có thể cắt với tốc độ cao hơn, như có thể được nhìn thấy trong hình 21.17

21.36 The tool-life curve for ceramic tools in Fig 21.17 is to the right of those for other tool materials Why?

Solve

Ceramic tools are harder and have higher resistance to temperature; consequently, they resist wear better than other tool materials shown in the figure Ceramics are also chemically inert even at the elevated temperatures of machining The high hardness leads to abrasive wear resistance, and the chemical inertness leads to adhesive wear resistance

21.36 Các đường cong tuổi thọ dao của các dao bằng gốm trong hình 21,17 là đường chuẩn cho dao làm bằng vật liệu khác Tại sao?

Bài làm

Công cụ bằng gốm thì cứng hơn và có sức đề kháng cao hơn với nhiệt độ; do đó, chúng chống lại mài mòn tốt hơn so với các vật liệu dao khác trong hình Gốm sứ cũng trơ về mặt hóa học, ngay cả ở nhiệt độ cao của gia công Độ cứng cao dẫn đến chống mài mòn, và các tính trơ hóa học dẫn đến tính chịu mài mòn

21.37 Why are tool temperatures low at low cutting speeds and high at high cutting speeds?

Solve

At very low cutting speeds, as energy is dissipated in the shear plane and at tool interface, it is conducted through the workpiece and/or tool and eventually to the environment At higher speeds, conduction cannot take place quickly enough to prevent temperatures from rising significantly At even higher speeds, however, the heat will be taken away by the chip, hence the workpiece will stay cool This is one

chip-of the major advantages chip-of high speed machining (see Section 25.5 on p 709)

21.37 Tại sao nhiệt độ dao thấp ở tốc độ cắt thấp và cao ở tốc độ cắt cao?

21.38 Can high-speed machining be performed without the use of a cutting fluid?

by flooding the tool and workpiece by the fluid In high speed machining, most of the heat is

conveyed from the cutting zone through the chip, so the need for a cutting fluid is less (see

also Fig 21.14 on p 573)

21.38 có thể gia công với tốc độ cao mà không dung dung dịch chuyên dung cắt được không?

Bài làm

“Được, gia công công tốc độ cao được thực hiện mà không cần dung dịch cắt (xem

phần trên 22,12 p 607) Mục đích của dinh dịch cắt đung để bôi trơn và hạ nhiệt

độ, thường cho chảy liên tục tại vung cắt giữa phôi và dao Trong gia công hầu hết nhiệt là chuyển từ vung cắt sang phoi Vì vậy cần cho một ít dung dịch là đủ(xem thêm hình 21.14 trên p 573).”

21.39 Given your understanding of the basic metal-cutting process, what are the important physical and chemical properties of a cutting tool?

Solve

Physically, the important properties are hardness (especially hot hardness),

toughness, thermal conductivity and thermal expansion coefficient Chemically, it must be inert to the workpiece material at the cutting temperatures

21.39 Với sự hiểu biết về các quá trình cắt kim loại cơ bản, các tính chất vật

lý và hóa học quan trọng của một công cụ cắt là gì?

Bài làm

“Tính chất vật lý, thuộc tích quan trọng là độ cứng (độ cứng liên quan đến nóng),

độ dai, độ dẫn nhiệt, và hên số giãn nở vì nhiệt Về Hóa học, nó phải trơ so với nguyên liệu phôi pr nhiệt độ cắt.”

22C

22.36 Review the contents of Table 22.1 Plot several curves to show

relationships, if any, among parameters such as hardness, transverse rupture strength, and impact strength Comment on your observations

Solve

There are many variables that can be selected for study; some will give no apparent relationship but others will give some correlation For example, below is a plot of hardness compared to compressive strength and elastic modulus Note that the hardness of cubic boron nitride and diamond have been extrapolated from Fig 2.15

on p 73 and are only estimates for illustrative purposes It should be noted that the plot is restricted to the materials in Table 22.1 In general, there is no trend

between hardness and elastic modulus, but Table 22.1 has a small selection of materials suitable for cutting tools

22.36 Xét nội dung của Bảng 22.1 Các đường cong thể hiện mối quan hệ giữa các thông số như độ cứng, giới hạn bền kéo ngang, và độ bền chống va đập Trình bày về những gì bạn quan sát đươc

Trả lời

Có rất nhiều yếu tố có thể được lựa chọn để nghiên cứu, một số sẽ không cho biết mối quan hệ rõ ràng nhưng cùng với các yếu tố khác sẽ cho ta biết một số tương quan Ví dụ, dưới đây là một bảng thể hiện mối quan hệ của độ cứng so với cường

độ chịu nén và mô đun đàn hồi Lưu ý rằng độ cứng của khối boron nitride và kim cương đã được ngoại suy từ hình 2.15 trên p 73 và chỉ là ước tính cho mục đích minh họa Cần lưu ý rằng biểu đồ được giới hạn bởi các tài liệu trong Bảng 22.1 Nói chung, không có mối liên hệ giữa độ cứng và mô đun đàn hồi, nhưng Bảng 22.1 có thể cung cấp thong tin để lựa chọn vật liệu phù hợp cho các công cụ cắt

22.37 Obtain data on the thermal properties of various commonly used

cutting fluids Identify those which are basically effective coolants (such as water-based fluids) and those which are basically effective lubricants (such as oils)

Solve

Most cutting fluids are emulsions (water-based fluids), but they may be provided

as a base oil, and the supplier will report data for the base oil only The actual

emulsion produced from this base oil will have higher specific heat and superior thermal properties Properties such as thermal conductivity and specific heat can be linearly interpolated from the water concentration according to rules of mixtures This is a challenging problem because thermal properties are usually not readily available The most common practice for applying the lubricant is flooding (see p 609), so that most heat is removed by convection Predicting convection

coefficients using well-characterized fluids is extremely difficult

22.37 Các dữ liệu nhận được về tính chất nhiệt của chất lỏng thường được sử dụng trong quá trình cắt Xác định những chất về cơ bản là chất làm mát hiệu quả (như chất lỏng dựa trên nước) và những chất về cơ bản là chất bôi trơn hiệu quả (như dầu)

Trả lời

Hầu hết chất lỏng cắt là nhũ tương (chất lỏng dựa trên nước), họ có thể được cung cấp dầu nền, và các nhà cung cấp sẽ báo cáo số liệu cho các cơ sở dầu Các nhũ tương thực tế sản xuất từ dầu gốc này sẽ có nhiệt dung riêng cao hơn và tính chất nhiệt vượt trội Các

đặc tính như độ dẫn nhiệt và nhiệt dung riêng có thể được nội suy tuyến tính từ nồng độ nước theo quy định của hỗn hợp Đây là một vấn đề khó khăn do tính chất nhiệt thường không có sẵn Những thực tế phổ biến nhất cho việc áp dụng các chất bôi trơn toàn bộ (xem tr 609), do đó hầu hết nhiệt được lấy ra bởi sự đối lưu Dự đoán hệ số đối lưu sử dụng chất lỏng nổi đặc trưng là vô cùng khó khăn

22.38 The first column in Table 22.2 shows ten properties that are important

to cutting tools For each of the tool materials listed in the table, add

numerical data for each of these properties Describe your observations,

including any data that overlap

Solve

There are many acceptable answers since all of the tool materials in the table have

a wide range of values Also, some of the measures are qualitative, such as

chipping resistance and thermal-shock resistance Cutting speeds depend on the workpiece material and its condition, as well as the quality of surface desired

However, examples of acceptable answers are:

22.38 Cột đầu tiên trong Bảng 22.2 cho thấy mười đặc tính quan trọng đối với các công cụ cắt Đối với mỗi vật liệu công cụ được liệt kê trong bảng, thêm dữ liệu số cho từng đặc tính của nó Trình bày những gì bạn quan sát được, bao gồm bất kỳ dữ liệu có thể trùng nhau

Trả lời

Có rất nhiều câu trả lời chấp nhận được vì tất cả các nguyên vật liệu công cụ trong bảng có một loạt các giá trị Ngoài ra, một số các biện pháp này là chất lượng, chẳng hạn như sứt mẻ và kháng nhiệt sốc kháng Tốc độ cắt phụ thuộc vào nguyên liệu làm phôi và điều kiện làm việc, cũng như chất lượng của bề mặt mong muốn Tuy nhiên, các ví dụ về các câu trả lời có thể chấp nhận được

23C

22.34 What are the consequences of a coating on a tool having a different

coefficient of thermal expansion than the substrate material?

Solution

Consider the situation where a cutting tool and the coating are stress-free at room temperature when the tool is inserted Then consider the situation when the tool is used in cutting and the temperatures are very high A mismatch in thermal

expansion coefficients will cause high thermal strains at the temperatures

developed during machining This can result in a separation (delamination) of the coating from the substrate

22.34 Hậu quả khi lớp phủ trên dụng cụ có hệ sộ giãn nở nhiệt khác với vật liệu nền là gì?

Trả lời

Xem xét tình huống mà dụng cụ cắt và lớp phủ không chịu lực ở nhiệt độ phòng khi công cụ được chèn vào Sau đó xem xét tình huống khi dụng cụ cắt làm việc ở nhiệt độ rất cao Sự mất cân đối trong hệ số giãn nở nhiệt sẽ gây ra dòng nhiệt cao khi nhiệt độ tăng lên trong quá trình làm việc Điều này có thể dẫn đến việc lớp phủ tách khỏi vật liệu nền

22.35 Discuss the relative advantages and limitations of near-dry machining Consider all relevant technical and economic aspects

Solution

Refer to Section 22.12.1 on p 611 The advantages are mostly environmental as there is no cutting fluid which would add to the manufacturing cost, or to dispose

of or treat before disposal This has other implications in that the workpiece

doesn’t have to be cleaned, so no additional cleaning fluids, such as solvents, have

to be used Also, lubricants are expensive and difficult to control However,

cutting-fluid residue provides a protective oil film on the machined part from the environment, especially with freshly machined metals that begin to rapidly oxidize

22.35 Thảo luận về lợi thế và hạn chế của gia công gần khô Xem xét tất cả các khía cạnh kỹ thuật và kinh tế có liên quan

Trả lời

Tham khảo mục 22.12.1 trang 611 Lợi thể chủ yếu là liên quan tới môi trường vì không có chất lỏng cắt mà nó sẽ thêm vào chi phí sản xuât, hoặc phải xử lý trước khi thải ra Điều này còn có nghĩa là phôi không phải làm sạch, vì thế không cần phải thêm chất tẩy rửa, như dung môi Ngoài ra chất bôi trơn rất đắt và khó kiểm soát Tuy nhiên, những chất lỏng trên sẽ cung cấp một màng dầu bảo vệ chi tiết gia công khỏi môi trường, đặc biệt là với các chi tiết kim loại mới được gia công sẽ bị oxy hóa nhanh chóng

23.36 A high-strength cast-iron bar 200 mm in diameter is being turned on a lathe at a depth of cut d = 1.25 mm The lathe is equipped with a 12-kW

electric motor and has a mechanical efficiency of 80% The spindle speed is

500 rpm Estimate the maximum feed that can be used before the lathe begins

to stall

Solve:

Note that Dave = 198.75 mm Since the lathe has a 12-kW motor and a mechanical efficiency of 80%, we have (12)(0.8)=9.6 kW available for the cutting operation For cast irons the specific power required is obtained from Table 21.2 on p 571 as between 1.1 and 5.4 W.s/mm3 We will use the average value to obtain a typical number so that the specific power will be taken as 3.3 W.s/mm3 Therefore, the maximum metal removal rate is:

23.36 Một thanh gang đúc độ bền cao có đường kính 200mm đang được cát bắng máy tiện độ sâu d = 1,25 mm Máy tiện được trang bị 1 động cơ điện với cống suất 12 kW và hiệu suất cơ học là 80% Tốc độ trục chính là 500 rpm Ước tính lượng ăn dao lớn nhất có thể được sử dụng trước khi máy tiện bắt đầu chững lại

Bài làm

Chú ý Dave = 198,75 mm Từ máy tiện có công suất 12 kW và hiệu suất cơ học là 80% , chúng ta có 12.0,8 = 9,6 kW công suất có ích Đối với sắt đúc có năng lượng yêu cầu được lấy từ bảng 21.2 trang 571 giữa 1,1 và 5,4 W.s/mm3 Chúng ta sử dụng giá trị trung bình Vì thế tỷ lệ loại bỏ kim loại tối đa la:

23.37 A 7.5-mm-diameter drill is used on a drill press operating at 300 rpm

If the feed is 0.125 mm/rev What is the MRR if the drill diameter is doubled?

Solve:

The metal removal rate in drilling is given by Eq (23.3) on p 647 Thus, for a

7.5-mm drill diameter, with the spindle rotating at 300 rpm and a feed of 0.125

Bài làm:

Tỷ lệ loại bỏ kim loại trong khoan được cho bởi phương trình (23.3) trên trang

647 Như vậy, đối với một đường kính khoan 7,5 mm, với các trục quay ở 300 rpm

và lượng ăn dao kaf 0.125 mm / rev, MRR là

Nếu đường kính khoan được tăng gấp đôi, tỷ lệ loại bỏ kim loại sẽ được tăng lên gấp bốn lần vì MRR phụ thuộc vào đường kính bình phương MRR sau đó sẽ là (1657) (4) = 6628 mm3 / phút

23.38 In Example 23.4, assume that the workpiece material is high-strength aluminum alloy and the spindle is running at N = 500 rpm Estimate the

torque required for this operation

Solve:

If the spindle is running at 500 rpm, the metal removal rate is