GIÁO TRÌNH NGUYÊN LÝ CẮT, CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP

1.1.2: Các bề mặt hình thành trên phôi Quá trình cắt là quá trình hớt đi từ phôi một lớp kim loại thừa ở dạng phoidưới tác dụng của một khối hình chêm gọi là dụng cụ cắt để đạt được chi

LỜI NÓI ĐẦUNguyên lý cắt là một trong những môn học chuyên ngành(Học phần bắt buộc), được dùng làm tài liệu giảng dạy cho sinh viên chuyên ngành Kỹ thuật cơ khí, trong chương trình đào tạo 110 tín chỉ của trường Cao đẳng Kỹ thuật Công nghiệp.

Môn học này cung cấp những kiến thức cơ bản về nguyên lý gia công có phoi, thông số hình học phần cắt, vật liệu dụng cụ cắt và phạm vi sử dụng của chúng,nguyên tắc kết cấu dụng cụ cắt thông thường

Nhóm biên soạn xin trân trọng cảm ơn sự đóng góp ý kiến , phản biện của giảng viên và các đồng nghiệp Do thời gian và các hạn chế của lần biên soạn đầu tiên,chắc chắn sẽ không tránh khỏi các sai sót Nhóm biên soạn rất mong nhận được các ý kiến đóng góp của các bạn đồng nghiệp và các em sinh viên để chúng tôi tiếp tục chỉnh sữa, bổ sung nội dung cần thiết cho những lần tái bản Mọi ý kiến

đóng góp xin gửi tới người biên tập:Chu Việt Khánh

email:khanhcv@bcit.edu.vn

Xin trân trọng cảm ơn!

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: THÔNG SỐ HÌNH HỌC CỦA DỤNG CỤ 4

1.1: Những khái niệm và định nghĩa cơ bản 4

1.1.1: Các chuyển động khi cắt 4

1.1.2: Các bề mặt hình thành trên phôi 5

1.1.3: Các bề mặt trên phần cắt dụng cụ cắt 5

1.2: Thông số hình học phần cắt xét trong trạng thái tĩnh 11

1.2.1: Xác định trong tiết diện chính và phụ 11

1.2.2: Xác định trong tiết diện dọc và ngang 15

1.3 Thông số hình học phần cắt khi dụng cụ cắt làm việc 17

1.3.1 Ảnh hưởng của việc gá dao 17

1.3.2 Ảnh hưởng của chuyển động chạy dao 19

1.4 Thông số hình học của lớp cắt 20

1.4.1 Chiều dày cắt a 21

1.4.2 Chiều rộng lớp cắt b 22

1.4.3 Diện tích lớp cắt 22

1.5 Vật liệu dụng cụ cắt 24

1.5.1 Yêu cầu chung đối với vật liệu làm phần cắt của dao 24

1.5.2 Các loại vật liệu dụng cụ cắt thường dùng: 26

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ VẬT LÝ CỦA QUÁ TRÌNH CẮT 36

2.1 Quá trình hình thành và biến dạng phoi 36

2.1.1 Quá trình hình thành phoi 36

2.2 Các hiện tượng xảy ra trong quá trình cắt 37

2.3 Lực cắt và các thành phần lực cắt khi tiện: 47

2.3.1 Lực cắt 47

2.3.2 Các thành phần lực cắt: 49

2.4 Quá trình mòn và tuổi bền dụng cụ cắt 49

2.4.1 Khái niệm về mòn dụng cụ cắt 49

2.4.2 Quan hệ giữa mòn và thời gian làm việc của dụng cụ cắt 49

2.4.3 Các dạng mòn dụng cụ cắt 50

2.5 Dung dịch trơn nguội 51

2.5.1 Tác dụng và yêu cầu chung của dung dịch trơn nguội 51

2.5.2 Các loại dung dịch trơn nguội thường dùng 51

CHƯƠNG 3: CHẾ ĐỘ CẮT GIA CÔNG CƠ KHÍ 52

3.1 Chế độ cắt gia công tiện: 52

3.1.1 Chiều sâu cắt 52

3.1.2 Lượng chạy dao 59

3.1.3 Vận tốc cắt 59

3.1.4 Lực cắt 59

3.1.5 Công suất cắt 59

3.2 Chế độ gia công khoan khoét doa 61

3.2.1 Chiều sâu cắt 61

3.2.2 Lượng chạy dao 66

3.2.3 Vận tốc cắt 66

3.2 4 Công suất cắt: 66

3.3 Chế độ cắt khi phay: 74

3.3.1 Phương pháp phay thuận và phay nghịch: 74

3.3 2 Chiều sâu cắt 87

3.3.3 Lượng chạy dao 87

3.3.4 Vận tốc cắt 88

3.4 Chế độ cắt gia công mài: 100

3.4.1 Các phương pháp mài: 100

3.4.2 Chiều sâu cắt: 112

3.4.3 Chọn lượng chạy dao dọc 112

3.4 4 Chọn tốc độ cắt khi mài 113

3.4 5 Công suất cắt 113

TÀI LIỆU THAM KHẢO 114

CHƯƠNG 1: THÔNG SỐ HÌNH HỌC CỦA DỤNG CỤ

* Chuyển động cắt chính:

- Là chuyển động cơ bản tạo ra phoi

- Xác định tốc độ bóc tách phoi và tiêu thụ chủ yếu công suất cắt

- Có thể là chuyển động tịnh tiến hoặc quay tròn, do dao hoặc phôi thựchiện

Ví dụ: Khi tiện, chuyển động quay tròn của phôi là chuyển động cắt chính.;Khi bào, chuyển động tịnh tiến khứ hồi của dao bào là chuyển động cắt chính;Khi khoan, chuyển động quay tròn của mũi khoan là chuyển động cắt chính; …

* Chuyển động chạy dao: là chuyển động cần thiết để duy trì quá trình cắt

Ví dụ: Khi tiện, chuyển động tịnh tiến của dao sau một vòng quay của phôi làchuyển động chạy dao Khi phay, chuyển động tịnh tiến của bàn máy mang phôi làchuyển động chạy dao Khi bào hay khi phay răng bằng dao phay đĩa môđun,chuyển động chạy dao là gián đoạn; Khi tiện, chuyển động chạy dao là liên tục.Hợp của chuyển động cắt chính và chuyển động chạy dao tạo nên quỹ đạochuyển động cắt tương đối của các điểm trên lưỡi cắt chính so với chi tiết gia công

Ví dụ khi tiện ngoài, quỹ đạo chuyển động cắt tương đối là đường xoắn vít; khi tiệnmặt đầu, quỹ đạo chuyển động cắt tương đối là đường xoắn Acsimet; khi phay quỹ

đạo chuyển động cắt tương đối là đường Xycloit; khi bào là đường thẳng …

* Chuyển động phụ: là các chuyển động để chuẩn bị và kết thúc quá trình cắt

Ví dụ: chuyển động điều chỉnh cho dao chạm vào chi tiết trước khi giacông hoặc chuyển động rút dao ra khi đã cắt xong lớp cắt

1.1.2: Các bề mặt hình thành trên phôi

Quá trình cắt là quá trình hớt đi từ phôi một lớp kim loại thừa ở dạng phoidưới tác dụng của một khối hình chêm gọi là dụng cụ cắt để đạt được chi tiết cóhình dáng, kích thước và độ chính xác theo yêu cầu

Quá trình hớt đi lượng kim loại thừa đó tạo nên các bề mặt trên phôi, đó làcác bề mặt

Hình 1.2: Các bề mặt hình thành trong quá trình cắt(1: Bề mặt chưa gia công; 2: Bề mặt đang gia công; 3: Bề mặt đã gia

1.1.3: Các bề mặt trên phần cắt dụng cụ cắt

Quá trình cắt kim loại là quá trình biến dạng dẻo cưỡng bức và tách ramột lớp kim loại dưới tác dụng của vật thể cứng có dạng chêm gọi là dụng cụcắt”

Như vậy, dù có kết cấu bên ngoài khác nhau, các dụng cụ đều có kết cấugiống phần cắt tương tự nhau có dạng chêm

Mặt khác, trong gia công bằng cắt thì gia công bằng dao cắt đơn chiếmmột vị trí quan trọng: tiện, bào, xọc…v.v Dao tiện được sử dụng trên máy tiệnchiếm tỷ lệ lớn 30-40% tổng số máy cắt kim loại Vì vậy, dao tiện là một dạngphổ biến và có cấu tạo đơn giản nhất của dụng cụ cắt mà lại có đầy đủ các yếu tốkết cấu của dụng cụ cắt” Chính vì vậy dao tiện ngoài được lấy làm cơ sở đểnghiên cứu thống số hình học phần cắt của dao.

Một dụng cụ cắt thông thường gồm hai phần đó là phần thân và phần cắt

Hình 1.3: Quan hệ giữa phần cắt của dao tiện ngoài với một số loại dao khác

1 Phần thân

Phần thân của dụng cụ là phần nối giữa phần cắt của dụng cụ với máy Nó

có nhiệm vụ:

- Định vị và kẹp chặt phần cắt của dụng cụ so với máy

- Truyền chuyển động và công suất cắt từ máy tới phần cắt của dụng cụ.Phần thân của dụng cụ có thể là khối trụ tròn, lăng trụ hay côn

Phần thân thường làm bằng các loại vật liệu có cơ tính trung bình, khácvới vật liệu phần cắt, ví dụ như thép 45, 50, 40X, …

2 Phần cắt

Phần cắt của dụng cụ là phần trực tiếp tham gia quá trình cắt

Phần cắt thường được chế tạo bằng các loại vật liệu có tính cắt tốt nhưthép gió, hợp kim cứng, gốm, kim cương,… Chất lượng và độ chính xác củaphần cắt ảnh hưởng quyết định đến chất lượng của dụng cụ cắt

Phần cắt của dụng cụ bao gồm các lưỡi cắt và các bề mặt sẽ nghiên cứu dướiđây

Hình 1.4: Các yếu tố trên phần cắt của dao tiện ngoài

a Các bề mặt hình thành trên phần cắt của dụng cụ trong quá trình cắt

cắt phoi được hình thành và thoát ra trên mặt trước

công của phôi

phôi

sau phụ Mặt chuyển tiếp có thể là mặt phẳng hoặc là mặt cong tuỳ theo kết cấuphần cắt của dụng cụ cắt

Các bề mặt trên phần cắt của dụng cụ có thể là mặt phẳng, cũng có khi làmặt cong Giao tuyến giữa chúng tạo nên các lưỡi cắt

Lưỡi cắt chính tham gia cắt chủ yếu trong suốt quá trình cắt

Trong quá trình cắt chỉ một phần nhỏ của lưỡi cắt phụ tham gia cắt

Trên phần cắt có thể có một hoặc nhiều lưỡi cắt chính và lưỡi cắt phụ

Ví dụ: dao tiện ngoài có một lưỡi cắt chính và một lưỡi cắt phụ; dao tiện cắt đứt có một lưỡi cắt chính và hai lưỡi cắt phụ; mũi khoan có hai lưỡi cắt chính và hai lưỡi cắt phụ;

Hình 1.5: Dao tiện cắt đứt và dao tiện ngoài

phụ Mũi dao có thể nhọn hoặc có dạng cung tròn với bán kính  Thực tế mũi

dao không nhọn tuyệt đối mà bao giờ cũng tồn tại một bán kính cong  nào đó Trị số của bán kính cong mũi dao  phụ thuộc vào vật liệu chế tạo dụng cụ và cách mài dao

Chế độ cắt có ảnh hưởng quan trọng và nhiều khi mang tính quyết định tới

cả năng suất gia công và chất lượng lớp bề mặt gia công Các yếu tố của chế độcắt bao gồm tốc độ cắt V, lượng chạy dao S, chiều sâu cắt t

Hình 1.6: Các yếu tố của quá trình cắt

a Tiện với lượng chạy dao dọc; b Tiện với lượng chạy dao ngang

 Tốc độ cắt: là lượng dịch chuyển tương đối của một điểm trênlưỡi cắt chính so với bề mặt đang gia công Đo theo phương chuyển động cắttương đối trong một đơn vị thời gian

S - vectơ tốc độ chạy dao

Trị số tốc độ chạy dao S thường rất nhỏ so với tốc độ cắt chính Vo Do đó,

tốc độ cắt V và tốc độ cắt chính Vo có trị số xấp xỉ bằng nhau Để đơn giản choviệc tính toán, trị số tốc độ cắt chính tại một điểm trên lưỡi cắt được coi là trị sốtốc độ cắt tại điểm đó, tốc độ cắt được tính gần đúng: VV

Khi tiện ngoài, tốc độ cắt thay đổi theo quy luật giảm dần ứng với các điểmcàng gần mũi dao Khi tiện cắt đứt hoặc xén mặt đầu, tốc độ cắt giảm dần khimũi dao tiến gần tới tâm phôi Vì vậy, trị số tốc độ cắt được qui ước tính trongđiều kiện làm việc nặng nề nhất tức là tính ứng với đường kính lớn nhất củaphôi khi gia công bề mặt ngoài hoặc đường kính lớn nhất của chi tiết khi giacông bề mặt trong Ví dụ khi tiện ngoài, tiện cắt đứt, xén mặt đầu thì tính theođường kính của bề mặt chưa gia công Khi tiện lỗ thì tính theo đường kính của

bề mặt đã gia công

Khi tiện phôi có đường kính D [mm], tốc độ quay của trục chính là n [v/p]thì tốc độ cắt được tính bằng:

] / [ 1000

.

p m n D

V 

Khi gia công, tốc độ cắt V đã xác định được (bằng cách tính hoặc tra các

sổ tay), muốn đạt được tốc độ cắt ấy ta phải tính ra tốc độ quay trục chính, sau

đó đối chiếu với cấp tốc độ của máy Tốc độ quay trục chính tính theo côngthức:

] / [

1000

p v D

V n





trong đó n: tốc độ vòng quay trục chính [v/p]

D: đường kính phôi gia công tại điểm đang xét [mm]

Tốc độ cắt có ảnh hưởng quan trọng tới chất lượng bề mặt gia công, năngsuất gia công, tuổi bền của dụng cụ, … Tuỳ theo vật liệu gia công, vật liệu dụng

cụ cắt, tính chất gia công, … mà chọn trị số vận tốc cắt V thích hợp

Lượng chạy dao: là lượng dịch chuyển của lưỡi cắt so với bề mặt đã gia công

trong một đơn vị quy ước đo theo phương chuyển động chạy dao Đơn vị quyước đó có thể là một phút, một giây, một vòng, một răng hay một hành trình képLượng chạy dao ảnh hưởng quyết định đến độ nhẵn bóng của bề mặt giacông, tuổi bền của dụng cụ, năng suất gia công, … Chọn được trị số của lượngchạy dao S hợp lý có ý nghĩa thực tiễn to lớn

Tuỳ theo phương chạy dao hoặc tuỳ theo từng đơn vị quy ước mà ta có cácloại lượng chạy dao khác nhau

Khi phương chạy dao song song với đường tâm chi tiết thì ta có chạy daodọc

Khi phương chạy dao vuông góc với đường tâm chi tiết thì ta có chạy daongang.

Khi phương chạy dao hợp với đường tâm chi tiết một góc nào đó thì ta cóchạy dao đường chéo

Khi lượng chạy dao được tính bằng lượng dịch chuyển của lưỡi cắt so với

bề mặt đã gia công đo theo phương chạy dao trong thời gian một phút thì ta cólượng chạy dao phút: Sp [mm/p]

Khi lượng chạy dao được tính bằng lượng dịch chuyển của lưỡi cắt so với

bề mặt đã gia công trong khi phôi hoặc dao quay được một vòng thì ta có lượngchạy dao vòng: Sv [mm/v]

Khi lượng chạy dao được tính bằng lượng dịch chuyển của lưỡi cắt so với

bề mặt đã gia công đo theo phương chuyển động chạy dao trong thời gian daoquay được một góc bằng góc giữa hai răng, ta có lượng chạy dao răng: Sr [mm/r]Khi lượng chạy dao được tính bằng lượng dịch chuyển của lưỡi cắt so với

bề mặt đã gia công đo theo phương chạy dao trong khi dao hoặc phôi thực hiệnđược một hành trình kép thì ta có lượng chạy dao hành trình kép: Shtk [mm/htk]Khi phay với số răng của dao phay là Z thì khi dao quay được một vòngcũng chính là Z răng, lượng chạy dao vòng được tính bằng: Sv = Z.Sr

 Chiều sâu cắt: là khoảng cách giữa bề mặt đã gia công và bề

mặt chưa gia công, đo theo phương vuông góc với bề mặt đã gia công

Kí hiệu: t [mm]

Chiều sâu cắt t có ý nghĩa rất quan trọng, nó ảnh hưởng tới chất lượng chitiết gia công, tuổi bền của dụng cụ, năng suất gia công, … Khi chọn trị số chiềusâu cắt lớn thì năng suất gia công cao nhưng chất lượng bề mặt gia công lạithấp

Chiều sâu cắt khi tiện ngoài được tính theo công thức:

[ ]

2 mm

D Do

trong đó D0: đường kính chi tiết trước khi gia công

D: đường kính chi tiết sau khi gia công

Hình 1.8: Chiều sâu cắt khi tiện trong và tiện ngoài

1.2: Thông số hình học phần cắt xét trong trạng thái tĩnh

1.2.1: Xác định trong tiết diện chính và phụ

Khi nghiên cứu các thông số hình học của dụng cụ cắt, chúng ta phải đặtdụng cụ trong các mặt phẳng toạ độ Các mặt toạ độ được quy ước, nhằm xácđịnh chính xác và thống nhất các góc trên phần cắt của dao, chúng gồm: mặt cắt,mặt đáy, tiết diện chính, tiết diện phụ, tiết diện dọc, tiết diện ngang,

Hình 1.9: Mặt đáy và mặt cắt Khi nghiên cứu sự ảnh hưởng của các thông số hình học phần cắt dụng

cụ tới quá trình cắt, người ta phải xét trị số các thông số hình học ở tiết diện chính và tiết diện phụ Nhưng đồ gá mài sắc dụng cụ chỉ quay được theo 3 phương vuông góc, nên để đạt được trị số chính xác của các thông số hình học dụng cụ ở tiết diện chính và phụ thì người ta phải nghiên cứu thông số hình học của dụng cụ ở tiết diện dọc và ngang, phải nghiên cứu mối quan hệ của các thông số hình học dụng cụ ở tiết diện chính và phụ với thông số hình học của dụng cụ ở tiết diện dọc và ngang

Mặt cắt tại một điểm trên lưỡi cắt chính là mặt phẳng chứa véc tơ tốc độ

cắt tại điểm đó và toàn bộ lưỡi cắt chính (nếu lưỡi cắt thẳng) hoặc chứa đường thẳng tiếp tuyến với lưỡi cắt tại điểm đó (nếu lưỡi cắt cong)

Mặt đáy tại một điểm trên lưỡi cắt chính là mặt phẳng vuông góc với véctơ

tốc độ cắt tại điểm đó Mặt đáy tại một điểm trên lưỡi cắt luôn vuông góc

với mặt cắt tại điểm đó

vuông góc với hình chiếu của lưỡi cắt chính trên mặt đáy

góc với hình chiếu của lưỡi cắt phụ trên mặt đáy

chứa phương chạy dao và thẳng góc với mặt đáy tại điểm đó

thời thẳng góc với mặt đáy và tiết diện ngang tại điểm đó

Các góc của dao xét ở trạng thái tĩnh được gọi là góc tĩnh, góc tĩnh rất cầnthiết cho việc thiết kế, chế tạo và kiểm tra hình dáng hình học của dụng cụ Nógồm các góc sau:

Hình 1.11: Các góc của dao tiện trong tiết diện chính và phụ

Góc trước  có thể âm, dương hoặc bằng không Tuỳ từng điều kiện cắt (gia công tinh hay thô, cắt có va đập hoặc không), tuỳ từng loại vật liệu gia công cụ thể mà chọn giá trị của  cho hợp lý.

Góc trước nhỏ thì thể tích mũi dao nhỏ, khả năng đâm sâu vào vật liệu gia công dễ dàng hơn, do vậy biến dạng của vật liệu gia công giảm, lực cắt và nhiệt cắt giảm, thuận lợi cho quá trình cắt; tuy nhiên thể tích mũi dao nhỏ làm cho độ bền cơ học giảm, mũi dao và lưỡi cắt dễ bị sứt mẻ.

Góc trước với giá trị dương thường được sử dụng

Góc sau chính tại một điểm trên lưỡi cắt chính là góc hợp bởi mặt sau chính

và mặt cắt xét trong tiết diện chính tại điểm đó

Góc sau làm giảm ma sát giữa bề mặt sau của dao với bề mặt đang và đã

gia công của phôi Việc tăng góc sau để giảm ma sát, lực cắt giảm, nhiệt cắt giảm Tuy nhiên việc tăng góc sau lớn làm thể tích vật liệu đầu dao giảm, độ bền

cơ học lưỡi cắt giảm, lưỡi cắt dễ bị sứt mẻ

" /AppData/Documents%20and%20Settings/GhostViet/My%20Documents/New%20Folder/01-CI%20Cac%20KN&DN%20cb/data/tiet%202/C.%20tie4.gif" \

tham gia cắt càng lớn, độ nhẵn bề mặt gia công càng tăng nhưng biến dạng và lực cắt cũng tăng.

Góc mũi dao là góc tạo bởi hình chiếu của lưỡi cắt chính và lưỡi cắt phụ trênmặt đáy

Góc  càng lớn thì độ bền cơ học của mũi dao càng lớn nhưng khi cắt biến dạng của vật liệu gia công và lực cắt tăng.

Ta có quan hệ:  +  + 1 = 1800

Góc nâng tại một điểm trên lưỡi cắt chính là góc hợp bởi lưỡi cắt chính và hìnhchiếu của nó trên mặt đáy

 > 0 khi mũi dao là điểm thấp nhất (so với mặt đáy đi qua mũi dao) trêntoàn bộ lưỡi cắt chính

 < 0 khi mũi dao là điểm cao nhất (so với mặt đáy đi qua mũi dao)trên toàn

bộ lưỡi cắt chính

 = 0 khi mặt đáy chứa lưỡi cắt chính

Góc nâng của lưỡi cắt chính có ảnh hưởng đến phương thoát phoi, đến sức bền của phần lưỡi cắt và điều kiện cắt vào vật liệu của từng điểm trên lưỡi cắt.

1.2.2: Xác định trong tiết diện dọc và ngang

Khi nghiên cứu người ta sử dụng các góc xét trong tiết diện chính và phụ,nhưng để nhận được các góc ấy thì phải qua quá trình mài Trên máy mài sắc đồ

gá mài chỉ quay được theo 3 trục toạ độ vuông góc với nhau, để thuận lợi cho việcmài sắc dụng cụ, đồng thời dễ dàng cho việc gá đặt, đo, kiểm tra giá trị các góc, taphải xác định các góc trong tiết diện dọc và tiết diện ngang

Hình 1.15: Các góc trong tiết diện dọc và ngang

Trong tiết diện ngang X-X có góc x, x

Trong tiết diện dọc Y-Y có góc y, y

Quan hệ giữa các góc trong tiết diện chính với các góc trong tiết diện dọc

và ngang như sau:

tgx = tg.sin tg.cos

tgy = tg.cos  tg.sin

cotgx = cotgsin  tg.cos

cotgy = cotg.cos  tg.sin

Dấu trên ứng với  < 0

Dấu dưới ứng với  > 0

Khi  = 0 thì : tgx = tg.sin

tgy = tg.cos

cotgx = cotg.sin

cotgy = cotg.cos

1.3 Thông số hình học phần cắt khi dụng cụ cắt làm việc

1.3.1 Ảnh hưởng của việc gá dao

1.Sự thay đổi giá trị các góc  và 1 khi gá trục dụng cụ cắt không thẳng gócvới đường tâm chi tiết:

Hình 1.16 Ảnh hưởng của việc gá dao

Dụng cụ sau khi mài sắc có các góc nghiêng chính và góc nghiêng phụ Nếu khi gá dao, trục dao không vuông góc với đường tâm thì:

+ Nếu gá dao nghiêng về bên trái:

*Góc nghiêng chính khi làm việc c =  - (900 -)

*Góc nghiêng phụ khi làm việc 1c = 1 + (900 -)

+Nếu gá dao nghiêng về bên phải:

*Góc nghiêng chính khi làm việc c =  + (900 -)

*Góc nghiêng phụ khi làm việc 1c = 1 - (900 -)

2 Sự thay đổi giá trị các góc khi mũi dao gá không ngang tâm máy :

* Trường hợp tiện ngoài

* Trường hợp tiện trong

- Khi tiện ngoài, nếu mũi dao gá cao hơn đường tâm của máy thì góctrước của dụng cụ khi làm việc tt sẽ tăng lên, góc sau tt sẽ giảm đi ; còn khi

gá dao thấp hơn đường tâm của máy thì góc trước khi làm việc tt sẽ gảm đi,còn góc sau khi làm việc tt sẽ tăng lên

- Khi tiện trong kết quả sẽ ngược lại

Ơ cả hai trường hợp trên, giá trị của các góc sẽ thay đổi một giá trị bằnggóc Góc đó được tính theo công thức :

Trong đó:

H : là độ cao (thấp) của mũi dao so với tâm máy

R : là bán kính của bề mặt được gia công ( hay bán kính chi tiết )

 = arcSinH/R

1.3.2 Ảnh hưởng của chuyển động chạy dao

Chuyển động chạy dao ngang và chuyển động chay dao dọc

+ Chuyển động chạy dao ngang (khi xén mặt đầu, cắt đứt )

Khi có chuyển động chạy dao ngang thì quỹ đạo của chuyển động cắttương đối là đường acsimét

Do có lượng chạy dao ngang nên hướng của vectơ tốc độ cắt tổng hợpluôn luôn thay đổi, làm thay đổi góc độ của dụng cụ cắt

Sn : lượng chay dao ngang sau một vòng quay của chi tiết (mm/vg)

D : là đường kính của chi tiết ở điểm khảo sát (mm)

+ Chuyển động chạy dao dọc

D

Sn V

Vs tg



0 1

Khi có chuyển động chạy dao dọc thì quỹ đạo của chuyển động cắt tươngđối là đường xoắn ốc, do đó véctơ tốc độ cắt tổng hợp sẽ nghiêng với véctơ tốc

độ cắt ở trạng thái tĩnh một góc2

Ta có:

xc = x - x

xc = x + x

Giá trị của 2 được tính từ biểu thức:

Trong đó: Sd: là lượng chạy dao dọc sau một vòng quay chi tiết (mm/vg)

D : là đường kính chi tiết tại điểm khảo sát

Lượng chạy dao dọc càng lớn, đường kính chi tiết gia công càng bé thìgóc 2 càng lớn Do đó khi cắt với lượng chạy dao lớn như khi cắt ren bước lớnnhư ren nhiều đầu mối, thì khi mài dao cần phải chú ý đến góc 2 để đảm bảogóc sau khi cắt không âm

1.4 Thông số hình học của lớp cắt

Trong quá trình cắt, luôn có những lớp kim loại được tách ra khỏi bề mặtphôi để tạo thành phoi Những lớp kim loại này được gọi là lớp cắt Tiết diệnngang lớp cắt được quy ước đo trên mặt trước của dao sau khi mũi dao dịchchuyển một lượng bằng lượng chạy dao S Quá trình biến dạng của kim loại khicắt, sự hình thành và biến thiên của lực cắt không những phụ thuộc vào diệntích tiết diện ngang lớp cắt mà còn phụ thuộc vào các thông số khác của lớp cắtnhư chiều dày cắt, chiều rộng cắt

Thông số hình học của lớp cắt bao gồm chiều dài lớp cắt a và chiều rộnglớp cắt b

Chiều sâu cắt và lượng chạy dao chủ yếu đặc trưng cho quá trình cắt về mặtnăng suất chứ chưa giải thích được cơ sở vật lý của quá trình cắt Để làm rõ cơ

sở vật lý của quá trình cắt, người ta dùng khái niệm chiều rộng và chiều dày củalớp cắt

Hình 1.17: Thông số hình học lớp cắt

1.4.1 Chiều dày cắt a

Chiều dày cắt a là khoảng cách giữa hai vị trí liên tiếp của lưỡi cắt khi daodịch chuyển được một lượng đúng bằng lượng chạy dao S, đo trên mặt trướctheo phương vuông góc với lưỡi cắt

Hình 1.18: Chiều dày lớp cắt a với lưỡi cắt thẳng và lưỡi cắt cong

Với dao có lưỡi cắt thẳng, chiều dày cắt không thay đổi ứng với mọi điểmtrên lưỡi cắt Với dao có lưỡi cắt cong, chiều dày cắt thay đổi theo từng điểmtrên lưỡi cắt Chiều dày cắt tại một điểm trên lưỡi cắt cong là đoạn giới hạn giữahai vị trí liên tiếp của lưỡi cắt đo theo phương vuông góc với lưỡi cắt tại điểmđó

1.4.2 Chiều rộng lớp cắt b

Chiều rộng lớp cắt là khoảng cách giữa bề mặt chưa gia công với bề mặt

đã gia công đo dọc theo lưỡi cắt

Chiều rộng cắt chính là chiều dài của đoạn lưỡi cắt tham gia cắt hoặc làchiều dài đoạn tiếp xúc giữa lưỡi cắt với bề mặt đang gia công

Mối quan hệ giữa chiều dày cắt a và lượng chạy dao S , giữa chiều rộngcắt b và chiều sâu cắt t được xác định theo công thức :

a = S.sin

- Khi  0: a = cosa Scos.sin



1

- Khi  = 0: b = sin t

- Khi 0: b = cosb cos sint Chiều dày lớp cắt tăng thì tải trọng đơn vị trên chiều dài lưỡi cắt tăng,nhiệt cắt và lực cắt tăng làm cho lưỡi cắt nhanh bị mài mòn Do vậy có thể nóichiều dày lớp cắt đặc trưng cho tải trọng đơn vị của lưỡi cắt Giữ nguyên chiềudày và tăng chiều rộng của lớp cắt thì lớp phoi bị biến dạng nhiều hơn, tải trọngđơn vị không thay đổi trên suốt chiều dài lưỡi cắt

Diện tích danh nghĩa trùng với diện tích thực khi mà chiều dài lưỡi cắt phụtham gia cắt lớn hơn lượng chạy dao S và khi góc nghiêng phụ 1 = 0 (không kểđến biến dạng dẻo và biến dạng đàn hồi của lớp kim loại sau khi gia công) Trongquá trình cắt, do chuyển động tương đối giữa dao với phôi nên trên bề mặt đã giacông bao giờ cũng còn dư lại những giải kim loại hình xoắn vít có tiết diện ngangABC Chiều cao CD = h của chúng tạo ra độ nhấp nhô bề mặt và ảnh hưởng trựctiếp đến độ nhẵn bề mặt gia công Như vậy, diện tích cắt thực tế F0 bao giờ cũngnhỏ hơn diện tích cắt danh nghĩa một lượng SABC

Ta có: Fo = F - SABC

Trong đó: Fo - diện tích tiết diện lớp cắt thực



1

F - diện tích tiết diện lớp cắt danh nghĩa.

SABC - diện tích tiết diện nhấp nhô còn lại

Xét ảnh hưởng của các thông số đến chiều cao nhấp nhô h (và do đó ảnhhưởng đến độ nhẵn của bề mặt gia công):

 Trường hợp bán kính mũi dao r = 0



 tg tg h S



1

1 1



tg

S h

2h  r S2 hay

r

S h

8

2



Tóm lại, ở hai trường hợp bán kính mũi dao r = 0 và r  0 thì chiều caonhấp nhô được tính theo các công thức:

- Khi r = 0:

1

1 1



tg

S h

8

tế cho thấy: chiều cao của lớp nhấp nhô bề mặt lớn hơn nhiều và được tính bằngcác công thức thực nghiệm

b.Độ bền cơ học:

Dụng cụ cắt thường phải làm việc trong điều kiện rất khắc nghiệt : tảitrọng lớn không ổn định, nhiệt độ cao, ma sát lớn, rung động… Dễ làm lưỡi cắtcủa dụng cụ sứt mẻ Do đó vật liệu làm phần cắt dụng cụ cần có độ bền cơ học(sức bền uốn, kéo, nén, va đập…) càng cao càng tốt

c.Tính chịu nóng:

Ở vùng cắt, nơi tiếp xúc giữa dụng cụ và chi tiết gia công dụng cụ và chitiết gia công, do kim loại bị biến dạng, ma sát…nên nhiệt độ rất cao (700 –

800oC), có khi đạt đến hàng ngàn độ (khi mài) Ở nhiệt độ này vật liệu làm dụng

cụ cắt có thể bị thay đổi cấu trúc do chuyển biến pha làm cho các tính năng cắtgiảm xuống Vì vậy vật liệu phần cắt dụng cụ cần có tính chịu nóng cao nghĩa làvẫn giữ được tính cắt ở nhiệt độ cao trong một thời gian dài

d.Tính chịu mài mòn:

Làm việc trong điều kiện nhiệt độ cao, ma sát lớn thì sự mòn dao là điềuthường xảy ra Thông thường vật liệu càng cứng thì tính chống mài mòn càngcao Tuy nhiên ở điều kiện nhiệt độ cao khi cắt (700 – 8000C) thì hiện tuợng màimòn cơ học không còn là chủ yếu nữa, mà ở đây sự mài mòn chủ yếu do hiệntượng chảy dính (bám dính giữa vật liệu gia công và vật liệu làm dụng cụ cắt) là

cơ bản Ngoài ra do việc giảm độ cứng ở phần cắt do nhiệt độ cao khiến cho lúcnày hiện tượng mòn xảy ra càng khốc liệt

Vì vậy, vật liệu làm phần cắt dụng cụ phải có tính chịu mòn cao

Một cách lí tưởng, vật liệu dụng cụ cắt cần phải đảm bảo các yêu cầu sau đây:

+ Độ cứng đâm xuyên cao ở nhiệt độ cao để tăng tính chống mòn do càosước;

+ Độ bền biến dạng cao để bảo toàn hình dáng lưỡi cắt khỏi sự biến dạnghoặc cong oàn dưới tác động của ứng suất phát sinh khi tạo phoi;

+ Tính dẻo dai và chịu va đập để chống lại sự mẻ vỡ lưỡi cắt, đặc biệt khicắt không liên tục (có va đập);

+ Tính trơ hóa học (ái lực hóa học thấp) với vật liệu gia công để chống lạimòn oxy hóa, mòn hóa học và mòn khuyếch tán;

+ Tính dẫn nhiệt cao để giảm nhiệt cắt gần lưỡi cắt;

+ Độ bền mỏi cao, đặc biệt với các dụng cụ được sử dụng cắt không liêntục;

+ Độ bền mỏi nhiệt cao để bảo vệ dụng cụ không bị vỡ khi cắt không liêntục;

+ Độ bền hình dạng cao để đảm bảo độ chính xác gia công; và

+ Tính trơn trượt thỏa đáng ma sát nhỏ với vật liệu gia công để hạn chếviệc hình thành lẹo dao, đặc biệt khi gia công vật liệu mềm dẻo

1.5.2 Các loại vật liệu dụng cụ cắt thường dùng:

Để làm phần cắt dụng cụ, người ta có thể dùng các loại dụng cụ khác nhautuỳ thuộc váo tính cơ lý của vật liệu cần gia công và diều kiện sản xuất cụ thể

Dưới đây lần lượt giới thiệu làm phần cắt dụng cụ theo sự phát triển và sựhoàn thiện về khả năng làm việc của chúng

1 Thép Cacbon dụng cụ:

Để đạt được độ cứng, tính chịu nhiệt và chịu mài mòn, lượng C trong thépCacbon dụng cụ không thể được dưới 0,7% (thường từ 0,7- 1,3%)và lượng P, Sthấp (P< 0,035%, S < 0,025%)

Độ cứng sau khi tôi và ram đạt HRC = 58-62

-Sau khi ủ độ cứng đạt đượckhoảng HB = 107-217 nên dễ gia công cắt vàgia công bằng áp lực

-Độthấm tôi nên thường tôi trong nước do đó dễ gây ra nứt vỡ nhất lànhững dụng cụ có kích thước lớn

-Tính chịu nóng kém, độ cứng giảm nhanh khi nhiệt độ đạt đến 200o –

Dưới đây là bản nêu thành phần hóa học, cơ lý tính và phạm vi ứng dụng củamột số mác thép Cácbon dụng cụ thường gặp

Giả sử ta có nhãn hiệuY10A

-Chữ Y: kí hiệu của Cácbon.

-Chữ A:kí hiệu của chất lượng tốt(hàm lượng P,S <0,03%)

-Số10: giá trị trung bình của cácbon trong thép(0,95- 1,09%)

Ngoài ra còn có các nhãn hiệu khác như Y7,Y8…Y10,Y12 nhưng chất lượng kém hơn(không có chữ A) nên hiện nay ít dùng

2.Thép hợp kim dụng cụ:

Đưa thêm một số ngtố HK như: W, Va, Si, Mn, Cr vào trong thép làmtăng độ dẻo ở trạng thái tôi, tăng chiều sâu lớp thấm tôi, giảm khuynh hướngbiến dạng và nứt khi NL

- Độ cứng sau NL đạt HRC 63-67

+ Ưu điểm:

- Tăng độ dẻo ở trạng thái tôi

- Tăng chiều sâu lớp thấm tôi

- Giảm khuynh hướng biến dạng và nứt khi NL

- tốc độ cắt cao hơn thép cacbon dụng cụ khoảng 20%

Chú thích: C – cacbon, Mn – mangan, Si – silic, Cr – crôm, W – vonram,

V – vanadi

Ký hiệu của liên xô cũ: X – Crôm, T – mangan, B – vôngam Thép hợp kim dụng

cụ nhóm I thường dùng chủ yếu để chế tạo các loại dụng cụ dùng để gia công gỗ

Thép hợp kim dụng cụ nhóm II do có lượng Crôm lớn ( 1 – 1.5 %) nên có tính thấm tôi và cắt gọt tốt hơn Loại này chịu nhiệt khoảng 220 – 300oC

Thép hợp kim dụng cụ nhóm III có độ thám tôi cao, iýt thay đổi kíchthước khi nhiệt luyện, nên thường chế tạo các loại dụng cụ cắt có độ chính xáccao và hình dáng phức tạp: mũi doa, ta rô, dao chuốt và các loại dụng cụ đo…

Thép hợp kim dụng cụ nhóm IV có hàm lượng Vonfram lớn, hạt mịnnênđộ cứng cao, tuy nhiên độ độ thâm tôi thấp dùng để chế tạop6 các loại dụng

cụ cắt cần có lưỡi cắt sắc bén Tuổi bền cao và để gia công các loại vật liệucứng

3 Thép gió: (HSS – High Speed Steel – thép cao tốc)

- Thép gió là thép HK dụng cụ có chứa hàm lượng W từ 6-19% và Cr từ3-4.6% Được phát minh năm 1902 tại Vương Quốc Anh Ngày nay vẫn được sửdụng rất rộng rãi để chế tạo DCC

Khối lượng riêng thay đổi trong phạm vi rộng: 7.9-8.75 kg/dm3

- Khó gia công bằng biến dạng dẻo.Tính mài kém

- Dễ gây ra sự không đồng đều MeC trong thép làm giảm tính cắt

- Đắt tiền

- Độ dẫn nhiệt thấp: λ = 16.75 – 25.12 W/m.0K

+ Thép gió được chia thành 3 nhóm chính:

- Thép gió năng xuất thường: gồm các ngtố HK chủ yếu W, Mo & Cr

- Thép gió năng xuất cao: thêm các ngtố Va, Co

- Thép gió phủ.(sẽ giới thiệu kĩ hơn ở phần vật liệu phun phủ)

+ Phạm vi sử dụng:

Thích hợp với rất nhiều loại DCC, đặc biệt với DC gia công định hìnhhoặc dụng cụ có hình dáng phức tạp khi mà việc sử dụng HKC và các vật liệusiêu cứng tổng hợp khác gặp nhiều khó khăn.

Phải ram sau khi tôi nhiều lần (3 lần) mổi lần trong 1 giờ ( nhiệt độ ram

560oC ) Sau mỗi lần ram phải để nguội đến nhiệt độ thường

So sánh giữa P18 và P9:

-Năng suất gia công khác nhau không đáng kể

-P9 rẻ hơn P18 (vì hàm lượng W chỉ bằng một nửa)

-P18 chịu mòn tốt hơn, dể mài sắc, mài bóng hơn và có tính bền cao hơnP9

-Chịu nén tốt hơn chịu uốn (hàm lượng Coban càng lớn thì sức bền uốncàng cao).

Hợp kim cứng được chế tạo qua các giai đoạn sau:

-Tạo bột Vonfram, Titan và Tantan nguyên chất

- Tạo ra các Cácbit tương ứng từ các bột nguyên chất W, Ti, Ta

-Trộn bột Cácbit vời bột Coban theo thành phần tương ứng với các loạihợp kim cứng

-Ép hỗn hợp dưới áp suất lớn (100-140MN/mm2) nung sơ bộ đến 900oCtrong khoảng 1 giờ

-Tạo hình theo các dạng yêu cầu

-Thêu kết lần cuối ở nhiệt độ cao1400- 15000C trong 1 đến 3 giờ tạo thànhHKC

Sau khi thêu kết, HKC có độ cứng cao nên chỉ có thể gia công bằngphương pháp mài hoặc bằng các phương pháp đặc biệt (điện hoá, tia lửa điện…)

Hợp kim cứng là loại kim loại bột nên có độ xốp (khoảng 5%)

Hạt cácbit càng mịn, phân bố càng đều thì tính năng thì tính năng của hợpkim cứng càng cao, chủ yếu là độ cứng và tính chịu mài mòn Độ cứng của hợpkim cứng phụ thuộc vào lượng Cácbit Vonfram, Cácbit Titan và Cácbit Tantan.Lượng Cácbit càng lớn thì độ cứng càng cao

Lượng coban càng nhiều thì độ cứng càng giãm, tuy nhiên độ bền và tínhdẽo càng tăng Có ba nhóm hợp kim cứng thường gặp như sau:

a Nhóm một Cácbit – kí hiệu K (ISO) hoặc BK (Nga) thành phần gồm:Cácbitvonfram (WC) và Coban (Co) nhóm này chủ yếu để gia công vật liệu giòn:gang, kim loại màu…

b.Nhóm hai cácbit – kí hiệu là P (ISO) hoặc TK (Nga) thành phần gồm:Cácbit Vonfram (WC), Cácbit Titan (TiC) và Coban (Co)

Nhóm hai Cácbit có tính chóng dính cao hơn nên được dùng để gia côngkim loại dẽo như thép,…(thường hình thành phoi dây khi cắt và có nhiệt độ cătcao ở mặt trước).

c Nhóm ba cácbit – kí hiệu M (ISO) hoặc TTK ( Nga) thành phần gồm:Cácbit Vonfram (WC), Cácbit Titan (TiC) và Coban (Co) và Cácbit Tantan(TaC)

Loại này thường được dùng để gia công các loại vật liệu khó gia công

Ở nước ta, cũng đã từng sản xuất thử nghiệm hợp kim cứng Tuy nhiên dochất lượng chưa ổn định, mặt khác giá thành cao

ISO phân hợp kim cứng theo ba nhóm chính khi tạo phoi:

- Nhóm kí hiệu P cho các vật liệu cắt ra phoi dây

- Nhóm kí hiệu M là loại vạn năng dùng gia công các loại vật liệu cắt raphoi dây và phoi xếp

- Nhóm loại K dùng gia công các loại vật liệu cho phoi hạt và phoi vụn.Đặt tính chung của hợp kim cứng khi tăng độ cứng và tính chịu mài mònthì sẽ giảm tính dẻo Khi tăng tính dẻo (tăng lượng Coban) sẽ làm giảm tính màimòn và tính chịu nhiệt

Sự phát triển của hợp kim cứng xuất phát từ các nhóm công cụ (ví dụ: loạiP10, P20, P30) theo hai hướng Một hướng là tăng thành phần Cácbít Titan (ví

dụ P03) làm tăng tính chịu mòn và cắt được ở tốc độ cao Hướng thứ hai là tạođược hợp kim cứng có độ dẻo cao dùng để cắt các loại vật liệu có độ cứng và vađập mạnh (ví dụ, bào và tiện thô) với tốc độ cắt thấp, diện tích và lực cắt lớnhơn Các loại hợp kim cứng P40, P50 để gia công thép có thành phần Coban(Co) tương đối lớn

Hợp kim cứng được chế tạo thành các dạng theo tiêu chuẩn (các mảnhhợp kim cứng) Các mảnh đó được hàn, kẹp lên thân dụng cụ tiêu chuẩn Ngàynay, các mảnh hợp kim cứng được phủ lên một lớp mỏng vài mirômet bằng cácloại cácbít cứng như TiC, TiC/ TiN (Cácbít Titan, Nitrít Titan) Các lớp phủ làm

tăng độ cứng, tính chịu mài mòn và chịu nhiệt của hợp kim cứng (độ cứng > 91HRA, chịu được nhiệt độ khoảng1000 độ C, ứng với tốc độ cắt V>300m/ph.

Để sử dụng hợp lí và có hiệu quả hợp kim cứng cần chú ý các điều kiện sau:

- Không dùng dung dich trơn nguội (gia côngkhô) hoặc phải tưới mạnh vànhiều

*Đối với dụng cụ:

- Xác định thông số hình học theo điều kiện gia công

- Đảm bảo kích thước thân dụng cụ để khi gia công không có rung động

- Mài sắc hợp lý và từ từ bằng đá mài sẳn Cácbít Silíc hoặc đá mài kim cương

* Đối với máy công cụ:

-Máy có độ cứng vững tốt không rung động ở tốc độ cắt cao và lực cắt lớn đảo bảo kẹp chặt tốt dụng cụ và chi tiết

-Kiểm tra công suất cắt và công suất máy để tránh quá tải

5 Vật liệu gốm:

Vật liệu gốm được nghiên cứu từ nhưng năn1930 và đưa vào sử dụng sau 1950.Thành phần chính của gốm là “đất sét kỷ thuật”(Al2O3) gồm hai pha của oxít nhôm: Al2O3 có  =3,65g/cm3 và  Ai2O3 với =3,96g/cm3

*Các tính năng chủ yếu của vật liệu gốm:

+ Độ cứng và tính giòn cao

+ Chịu mòn và chịu nhiệt cao nên thường dùng để cắt ở tốc độ cao

+ Tính dẫn nhiệt kém nên khi cắt không dùng dung dịch trơn nguội

+ Tính dẽo kém do sức bền uống kém, vì vậy không dùng để gia công khi có rung động, va đập và lực cắt lớn

+ Mài sắc bằng đá mài kim cương

*Phạm vi sử dụng của vật liệu gốm:

- Tốc độ cắt không nhỏ hơn 100m/ph

- Khi gia công thép, tốc độ cắt: V=1 – 2 lần so với khi cắt bằng HKC

- Khi gia công gang, tốc độ cắt V = 2 – 3 lần so với HKC

- Tốc độ cắt tinh lớn nhất khi gia công thép xây dựng có thể đạt đến 600m/ph, khi gia công gang, V = 800m/ph

- Vì chịu rung rộng và va đập kém nên chủ yếu được dùng để gia công tinh chiều sâu cắt và lượng chạy dao bé

-Vì tính dẫn nhiệt kém nên không dùng dung dịch trơng nguội khi cắt Riêng đốivới Nitritsilic (Si3N4) có sức bền và tính dẫn nhiệt cao hơn Oxit nhôm khoảng bốn lần nên có thể dùng dung dịch trơn nguội

- Nhờ có tính mòn cao nên thường dùng để gia công lần cuối để đạt độ chính xáckích thước và độ nhẵn bề mặt cao

- Các mảnh dao gốm thường được kẹp cơ khí vào thân dao và không mài sắc lại

6 Vật liệu tổng hợp (nhân tạo) siêu cứng:

Sau vật liệu gốm, người ta tiếp tục nghiên cứu và chế tạo một loại vật liệu làm dụng cụ mới Đó là vật liệu tổng hợp siêu cứng Có hai loại thường gặp là: kim cương tổng hợp và Nitrit Bo lập phương (còn gọi là El bo)

a Kim cương nhân tạo:

+ Nhận được từ việc nén grafit ở nhiệt độ 27000C với áp suất đến 100,000 at + Ưu điểm:

Độ cứng rất cao: HV = 100,000 MPa; độ bền mòn lớn

Hoạt tính hóa học kém nên chịu được tác dụng của axit và bazơ

Hệ số ma sát & khả năng hàn dính với kim loại kém ( trừ kim loại & HKđen)

Hệ số dẫn nhiệt cao: λ = (138.2 – 146.5) W/m.0K

b Nitrit Bo lập phương (còn gọi là El bo):

Là hợp chất giữa Nitơ và nguyên tố Bo Tính cắt của nó tương tự như kim

- Giới hạn bền uốn thấp:σn = σu = 4000MPau = 1,000 MPa

+ Phạm vi sử dụng:

Thường được chế tạo ở dạng bột mài, hạt mài; có thể chế tạo dưới dạngmảnh để làm mảnh dao tiện khi gia công cao tốc trên các máy công cụ có độchính xác & độ cứng vững cao

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ VẬT LÝ CỦA QUÁ TRÌNH CẮT2.1 Quá trình hình thành và biến dạng phoi

2.1.1 Quá trình hình thành phoi

Thực chất của quá trình cắt gọt kim loại là hớt đi trên bề mặt của phôi 1lớp kim loại gọi là phoi để đạt được kích thước, hình dáng và độ bóng theo yêucầu gia công của chi tiết

Hình 2.1: Quá trình cắt gọt

Khi cắt gọt dưới tác dụng của ngoại lực lưỡi dao nén vào phôi tạo biếndạng đàn hồi qua biến dạng dẻo tới biến dạng phá huỷ để tách ra một lớp kimloại gọi là phoi

2.1.2 Các dạng phoi

Tuỳ theo tính chất của vật liệu (dẻo hay dòn), chế độ cắt, các thông số hìnhhọc của dao mà phoi có các dạng khác nhau:

* Phoi vụn: Được tạo nên khi gia công vật liệu giòn hoặc vật liệu có tính

dẻo thấp như gang Khi cắt phoi vụn nhiệt cắt tập trung ở mũi dao, lực cắt thayđổi liên tục gây rung động do vậy độ bóng bề mặt không cao

Hình 2.2 : Phoi vụn

- Phoi xếp: Tạo thành khi gia công kim loại có độ cứng trung bình và tốc độ

cắt nhỏ Dạng phoi này thường là những mảnh ngắn mặt phoi tiếp xúc với mặt trước của dao rất bóng, mặt sau gợn mẻ, không bằng phẳng

Hình 2.3 : Phoi xếp

- Phoi dây: Tạo nên khi gia công thép có độ cứng thấp với tốc độ cắt lớn Phoi

tạo thành dây dài hay dây xoắn khi tạo phoi dây năng lượng tiêu hao khi giacông ít, lực cắt ít thay đổi và độ bóng bề mặt gia công cao

Căn cứ vào dạng phoi ta đánh giá được chất lượng của dụng cụ, độ bóng,

sự tiêu hao năng lượng trong quá trình gia công

Hình 2.4 Phoi dây

2.2 Các hiện tượng xảy ra trong quá trình cắt

2.2.1 Hiện tượng lẹo dao

Trong quá trình cắt ra phoi dây, trên mặt trước của dao kề ngay lưỡi cắt thường

xuất hiện những lớp kim loại có cấu trúc kim tượng khác hẳn với vật liệu gia công

và vật liệu làm dao Nếu lớp kim loại này bám chắc vào lưỡi cắt của dụng cụ thìđược gọi là lẹo dao

Cơ chế của quá trình hình thành lẹo dao có thể giải thích thêm như sau: do

chịu áp lực lơn và nhiệt độ cao, mặt khác vì mặt trước của dao không tuyệt đốinhẵn nên các lớp kim loại bị cắt nằm kề sát với mặt trước của dao có tốc độ dichuyển chậm và trong những điều kiện nhất định lực cản thắng được lực ma sáttrong nội bộ kim loại thì lớp kim loại sẽ nằm lại ở mặt trước tạo thành lẹo dao Vì

biến dạng rất lớn nên độ cứng của lẹo dao lớn hơn độ cứng của vật liệu gia công

từ 2,5-3,5 lần và do đó có thể thay thế vật liệu làm dao đề thực hiện quá trình cắt

Nhiều công trình nghiên cứu đã chứng tỏ rằng có 2 loại lẹo dao:

Lẹo dao ổn định nằm dọc theo lưỡi cắt trong suất quá trình cắt Loại nàygồm một số lớp gần như song song với mặt trước và thường hình thành khicắt thép với chiều dày cắt nhỏ

Lẹo dao chu kỳ: Loại này gồm 2 phần: phần nền nằm sát với mặt trước củadao, về cơ bản gọi là lẹo dao loại 1 Trên nền đó hình thành phần thứ 2,phần này sinh ra lớn lên và mất đi nhiều lần trong một đơn vị thời gian Sựxuất hiện và mất đi của lẹo dao làm cho các góc cắt của dao trong quá trìnhcắt luôn luôn biến đổi

- Trong quá trình cắt trên mặt trước của dao xuất hiện một lớp kim loại, có

dạng hùnh chêm và có cấu trúc dạng kim tượng, có thể thay thế lưới cắt Hiện tượng đó được gọi là hiện tượng lẹo dao

Thông số quan trọng đặc trưng cho kích thước của lẹo dao là chiều cao củalẹo dao.(H)

Khi tiện thép 45 không có dung dịch trơn nguội chiều cao của lẹo dao cóthể biểu diễn bằng công thức thực nghiệm sau:

195 , 0 8 , 1

7 90

s v

Hình 2.5 Hiện tượng lẹo dao

38

a.Nguyên nhân và điều kiện hình thành lẹo dao

Nguyên nhân của lẹo dao là do hiện tượng “chảy chem.” của kim loại phoi trongquá trình tạo phoi

Do áp lực và nhiệt độ cao làm cho một phần của phân tố phoi tách khỏi dải phoi,

di chuyển chậm lại và bám dính vào mặt trước của dao hình thành nên lẹo dao

* Điều kiện tạo lẹo dao là dưới một điều kiện nội ma sát yếu hơn ngoại ma sát

Hình 2.6 Hiện tượng lẹo dao

Trong quá trình tạo phoi (hình 2-11) dưới một điều kiện phù hợp về chế độ cắt(v, s, t) và góc trước  của dao, phoi được hình thành sau khi biến dạng khốc liệt

ở vùng biến dạng I rồi tiếp tục chuyển động theo mặt trước của dao dưới một áplực lớn, ma sát lớn và nhiệt độ cao, làm lớp kim loại sát mặt trước dao (2) bịbiến dạng thêm ở vùng II Lớp phoi bị biến dạng khốc liệt này bị chuyển độngchậm lại với Vf <V và hiện tượng này gọi là hiện tượng chảy chậm của vật liệu.Khuynh hướng của nó là những phần tử vật liệu mà liên kết yếu với cục phoi(do nhiệt độ cao) sẽ bám dính vòa mặt trước và tích tụ dần thành một khối u kimloại ở mũi dao được gọi là lẹo dao

Xét một phân tố phoi trên dải phoi, phân tố phoi này chịu tác động củacác lực sau:

dao

Hình 2.7 Điều kiện hình thành lẹo dao

S : Lực thoát phoi

Q: Lực liên kết trong nội bộ dải phoi

T : Lực ma sát giữa phân tố phoi với bề mặt trước của dao

Lực S và Q có xu hướng đẩy phân tố phoi ra ngoài theo bề mặttrước của dao T có xu hướng cản trở chuyển động này

S Q

T   (1) – phân tố phoi vẫn được giữ lại trên dải phoi và cùng với nóthoát ra ngoài

S Q

T   (2) thì phân tố phoi bị bứt ra khỏi dải phoi và do chịu áp lực lớnlên bị hàn dính vào mũi dao, tạo thành lẹo dao

o Nếu điều kiện (2) được duy trì trong thời gian dài thì lẹo dao được hìnhthành ổn định Gọi là lẹo dao ổn định

o Nếu điều kiện (1) xảy ra tại một thời điểm nào đó thì lập tức lẹo dao bịphoi cuốn đi một phần hay toàn bộ Như vậy gọi là lẹo dao không ổn định

b Các nhân tố ảnh hưởng đến chiều cao lẹo dao

* Tốc độ cắt