Bài Giảng Cắt Kim Loại

Để ph ơng pháp gia công gia công cắt gọt đạt năng suất cao, giá thành hạ và chất l ợng đạt yêu cầu cần phải hiểu biết sâu sắc những quy luật cơ bản của quá trình cắt gọt, trên cơ sở đó

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

BÀI GIẢNG

CẮT KIM LOẠI

Mở ĐầU

 Cắt kim loại là vừa là học phần Cơ sở vừa là học phần chuyên môn trong ngành Công nghệ kỹ thuật Cơ khí Để ph ơng pháp gia công gia công cắt gọt đạt năng suất cao, giá thành hạ

và chất l ợng đạt yêu cầu cần phải hiểu biết sâu sắc những quy luật cơ bản của quá trình cắt gọt, trên cơ sở đó có thể điều khiển đ ợc những hiện t ợng xảy ra trong vùng cắt và lựa chọn đ

ợc thông số công nghệ tối u

 Bài giảng này đ ợc biên soạn cùng với ''Ngân hàng đề thi Cắt kim loại để giúp cho các giảng viên và sinh viên Khoa Cơ ”

khí - động lực của Tr ờng Đại học Kinh tế kỹ thuật công nghiệp

có đủ tài liệu để giảng dạy, học tập, ôn luyện và kiểm tra nhằm đạt chất l ợng cao



 Th.S Nguyễn ích Thông

N ỘI DUNG HỌC PHẦN C ẮT KIM LOẠI

 TÀI LIỆU CHÍNH:

1 Bài giảng: Cắt kim loại - Trường ĐH KT KT CN

Th.S NguyÔn Ých Th«ng- NguyÔn TiÕn Dòng -

 TÀI LIỆU THAM KHẢO:

1 Nguyên lý Cắt kim loại - ĐH Bách khoa Hà Nội

2 Bài giảng Cắt kim loại - Trường ĐH KT Thái nguyên

3 Thiết kế dụng cụ Cắt kim loại - ĐH Bách khoa Hà Nội

TÀI LI U H C T P Ệ Ọ Ậ

 Mục đích :

 Trình bày các khái niệm cơ bản về dụng cụ cắt

kim loại để làm cơ sở cho các ch ơng sau

 Nắm đ ợc các khái niệm cơ bản về chuyển động

cắt, về phôi, về các thông số hình học chủ yếu của dao và lớp cắt

Chươngư1.ưTHÔNGưSốưHèNHưưHọCưCủAưdaoư&ưLớPưCắT

1.1 NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN

a, Chuyển động cắt chính: Là chuyển động cơ bản để tạo ra phoi trong quá trình cắt

Chuyển động cắt chính có thể là chuyển động quay tròn ( nh trong tr ờng hợp tiện, phay, khoan, mài .) hoặc chuyển

động thẳng ( nh ở bào, xọc )

1.1.1.Các chuyển động trong quá trình cắt

b, Chuyển động chạy dao: Là chuyển động nhằm duy trì quá trình cắt

Chuyển động chạy dao có thể là chuyển động liên tục (nh tiện, khoan, doa.) hay gián đoạn (bào, xọc) cũng có thể là chuyển

động quay tròn hoặc chuyển động thẳng

SLIDE 5

- Chuyển động cắt chính kết hợp với chuyển động chạy dao tạo

ra quỹ đạo chuyển động của dụng cụ cắt Ví dụ: đ ờng xoắn ốc

nh khi tiện ngoài

c, Các chuyển động phụ: Đó là các chuyển động tiến, lùi

dao, chuyển động vi sai, bao hình, phân độ

 a, Bề mặt ch a gia công (1): Là bề mặt của phôi mà trên đó một

lớp kim loại sẽ đ ợc cắt đi

 b, Bề mặt đã gia công (3) : Là bề mặt của phôi mà trên đó một lớp kim loại đã đ ợc cắt đi tạo thành phoi

 c, Bề mặt đang gia công (2): Là bề mặt của phôi nối tiếp giữa bề mặt ch a gia công và bề mặt đã gia công Nh vậy trong quá trình gia công bề mặt đang gia công luôn luôn tiếp xúc với l ỡi cắt của

dao

SLIDE 7

1.1.2.Các bề mặt hình thành trên phôi

Hình 1.2 Tiện ngoài

Chó ý: - Dao c¾t kim lo¹i cã thÓ cã mét hoÆc nhiÒu l ìi c¾t phô

- L ìi c¾t chÝnh vµ l ìi c¾t phô c¾t nhau t¹o thµnh mòi dao Mòi dao vÒ lý thuyÕt lµ mét ®iÓm nh ng thùc tÕ th êng lµ mét

®o¹n cong.

- C¸c bÒ mÆt trªn ph¼ng th× c¸c l ìi c¾t th¼ng C¸c bÒ mÆt trªn cong th× c¸c l ìi c¾t còng cong

1.1.4.Các mặt toạ độ:

SLIDE 10

Hình 1.4: Các mặt toạ độ

a, Mặt cắt - P : Mặt cắt của một điểm tại l ỡi cắt chính là mặt phẳng đ ợc tạo thành bởi l ỡi cắt chính và véc- tơ tốc độ cắt tại

điểm mà ta đang xét

b, Mặt đáy : Mặt đáy là mặt phẳng vuông góc với vec-tơ tốc độ cắt tại điểm đang xét ( do đó mặt đáy luôn luôn vuông góc với mặt phẳng cắt )

c, Tiết diện chính: Là hình thu đ ợc khi dùng một mặt phẳng vuông góc với hình chiếu của l ỡi cắt chính trên mặt đáy cắt qua dao tại một điểm bất kỳ của l ỡi cắt chính.

d, Tiết diện phụ: Là hình thu đ ợc khi dùng một mặt phẳng vuông góc với hình chiếu của l ỡi cắt phụ trên mặt đáy cắt qua dao tại một điểm bất kỳ của l ỡi cắt phụ.

Các góc của dao đ ợc đo trong hai tiết diện nói trên Trong tiết diện chính ta có các góc chính, trong tiết diện phụ ta có các góc phụ.

1.1.5.C¸c th«ng sè h×nh häc cña dao ë tr¹ng th¸i tÜnh :

c, Gãc s¾c β cña mét ®iÓm cña l ìi c¾t chÝnh lµ gãc gåm gi÷a mÆt

tr íc vµ mÆt sau chÝnh ®o trong tiÕt diÖn chÝnh t¹i ®iÓm mµ ta

®ang xÐt

d, Gãc c¾t δ cña mét ®iÓm cña l ìi c¾t chÝnh lµ gãc gåm gi÷a mÆt

tr íc vµ mÆt c¾t ®o trong tiÕt diÖn chÝnh t¹i ®iÓm mµ ta ®ang xÐt

Ta cã quan hÖ sau :

α + β + γ = 900

δ + γ = 900

H×nh 1.5: C¸c th«ng sè h×nh häc cña dao ë tr¹ng th¸i tÜnh

 e, Góc nghiêng chính ϕ là góc hợp bởi hình chiếu của l ỡi cắt chính trên mặt đáy và h ớng chạy dao.

 f, Góc nghiêng phụ ϕ1 là góc hợp bởi hình chiếu của l ỡi cắt phụ trên mặt đáy và h ớng chạy dao.

H×nh 1.6: C¸c lo¹i gãc λ

1.1.6 C¸c th«ng sè h×nh häc cña dao ë tiÕt diÖn däc vµ ngang:

y

γ

H×nh 1.7: C¸c gãc cña dao trong tiÕt diÖn XX vµ tiÕt diÖn YY

a, Quan hÖ gi÷a c¸c gãc trong tiÕt diÖn däc vµ tiÕt diÖn chÝnh:

y

γ

1.1.Thông số hình học của dao trong quá trình cắt

 1.2.1.Do gá dao không thẳng góc với đ ờng tâm máy :

Khi đ ờng trục của dao lệch một góc τ so với đ ờng vuông góc với đ ờng tâm máy ( hay đ ờng tâm chi tiết gia công ) thì các góc nghiêng chính ϕ và góc nghiêng phụ ϕ1 sẽ biến đổi một góc có trị

số bằng ± θ

Hình 1.8: Gá dao không thẳng góc với đ ờng tâm máy

1.2.2 ảnh h ởng của việc gá dao có mũi dao không ngang tâm máy:

 - Tr ờng hợp dao tiện ngoài :

 + Khi gá dao nếu mũi dao cao hơn đ ờng tâm máy thì:

 Góc tr ớc sẽ tăng lên: γyc = γy + τ

 Góc sau sẽ giảm xuống: αyc = αy - τ

 + Khi gá dao có mũi dao thấp hơn đ ờng tâm máy thì:

 Góc tr ớc sẽ giảm xuống: γyc = γy - τ

 Góc sau sẽ tăng lên: αyc = αy + τ

 Trong cả hai tr ờng hợp các góc dao sẽ biến đổi một góc τ

 Trị số của τ đ ợc tính: sin τ = ∆h / R

 Trong đó : ∆ h độ cao ( hay thấp) của mũi dao so với đ ờng tâm máy

R là bán kính của chi tiết gia công

 - Tr ờng hợp dao tiện trong: T ơng tự nh vậy các góc tr ớc và góc sau thay đổi ng ợc lại so với tr ờng hợp tiện ngoài.

 (Sinh viên tự vẽ hình)

Hinh 1.9 G¸ dao cã mòi dao kh«ng ngang t©m m¸y

1.2.3.ảnh h ởng của l ợng chạy dao :

a, ảnh h ởng của l ợng chạy dao ngang ( nh khi tiện xén mặt đầu hoặc tiện cắt đứt)

Khi có chuyển động chạy dao ngang thì quỹ đạo cắt t ơng

đối là đ ờng Ac- xi mét, lúc đó h ớng của véc-tơ tốc độ cắt thay

đổi, do đó làm thay đổi góc độ của dao

Ta có : γ đ = γ y + à

α đ = α y - à

Gía trị của à đ ợc tính :

tg à = πS.D n

Hinh 1.10: Anh h ëng cña l îng ch¹y dao ngang

và làm tăng thêm một nguyên công mài lại, có khi dẫn tới phế phẩm Ng ườ i ta kh c ph c nh ắ ụ ượ đ ể đ c i m ú b ng cỏch m i dao ằ à

 b, ảnh h ởng của l ợng chạy dao dọc

 Khi có chuyển động chạy dao dọc thì quỹ đạo của chuyển động cắt t ơng đối là đ ờng xoắn ốc, vì vậy h ớng của véc-tơ tốc độ cắt thay đổi và nghiêng với véc-tơ tốc độ cắt tĩnh một góc , do đó làm thay đổi góc độ của dao.

 Ta có :

 γ đ = γ x + τ

 α đ = α x - τ

 Gía trị của τ đ ợc tính nh sau : tg τ =

 Trong đó S d là l ợng chạy dao dọc sau một vòng quay của chi tiết ( mm/ vòng)

 Chú ý :

 Khi cắt thông th ờng góc τ không v ợt quá 1 0 - 2 0 nên có thể dùng ngay các góc tiêu chuẩn để mài dao Nh ng l ợng chạy dao dọc càng lớn, đ ờng kính của chi tiết gia công càng bé thì góc τ càng lớn, thì α đ càng nhỏ Vì vậy ban đầu phải chọn α

đủ lớn Ví dụ khi cắt ren nhiều đầu mối thì τ có thể đạt đến ( 5 0 - 8 0 ) thậm chí lớn hơn

D

S d

.

π

 1.3.Các yếu tố của chế độ cắt và lớp cắt

 1.3.1 Tốc độ cắt khi tiện V

Hinh 1.12: Các yếu tố của chế độ cắt và lớp cắt khi tiện

 Tốc độ cắt khi tiện V là khoảng dịch chuyển của l ỡi cắt đối với

bề mặt chi tiết gia công trong một đơn vị thời gian

 Chú ý: Đúng ra Tốc độ cắt khi tiện V phải là tổng hợp của của tốc độ chuyển động của chi tiết gia công và tốc độ chuyển

động của dao

 Nh ng thực tế tốc độ chuyển động của dao th ờng rất bé so với tốc độ chuyển động của chi tiết gia công nên ng ời ta th ờng bỏ qua tốc độ chuyển động của dao Vì vậy tốc độ cắt đ ợc tính :

 1.3.2 L ợng chạy dao S ( Feed rate ):

 - Tiện: L ợng chạy dao S do bàn xe dao thực hiện ( mm/vg)

 + L ợng chạy dao S dọc ( Cross feed ) : Khi dao chuyển động dọc theo đ ờng tâm chi tiết gia công

 + L ợng chạy dao S ngang (Longitudinal feed ) : Khi dao chuyển

động vuông góc với đ ờng tâm chi tiết gia công

 + L ợng chạy dao S nghiêng : Khi ph ơng chuyển động của dao nghiêng một góc ( khác 90 0 ) so với đ ờng tâm chi tiết gia công

 + L ợng chạy dao S vòng(mm/vg): Là khoảng dịch chuyển của bàn máy sau một vòng quay của dao quay S = S Z Z ( mm/ vg )

 + L ợng chạy dao S phút : Là khoảng dịch chuyển của bàn máy sau thời gian một phút S ph = S Z Z n ( mm/ ph )

 1.3.3 Chiều sâu cắt t

 Là khoảng cách giữa bề mặt chi tiết đã gia công và bề mặt chi tiết ch a gia công ( sau một lần cắt).

 Khi tiện ngoài t đ ợc tính : t = ( mm)

 Tập hợp V, S, t gọi là các yếu tố của chế độ cắt2

d

D −

 1.4 Các thông số hình học của lớp cắt

 1.4.1 Chiều dầy lớp cắt a : Là khoảng cách giữa hai vị trí liên tiếp của l ỡi cắt sau một vòng quay của chi tiết gia công đo theo ph ơng thẳng góc với l ỡi cắt chính.

 1.4.2 Chiều rộng lớp cắt b : Là khoảng cách giữa bề mặt đã gia công và bề mặt ch a gia công đo dọc theo l ỡi cắt.

 Giữa a, b và S, t có quan hệ sau:

 Khi tÝnh fd ta ph©n biÖt c¸c tr êng hîp sau:

 a, Mòi dao nhän ( b¸n kÝnh mòi dao r = 0 )

n

Hinh 1.13: DiÖn tÝch líp c¾t khi r = 0

.CD S H AB

1

1

. ϕϕ

ϕ

φ

tg tg

ϕ

ϕ

tg tg

tg tg

S

+

 b, Mòi dao cã b¸n kÝnh r ( b¸n kÝnh mòi dao r ≠ 0 )

S

H N

K M

MN

4

2

2

2 s r

s r

S

2

arcsin 4

2

2

2 2

4

2

2 S

r −