Chương IV: THIẾT KẾ DỤNG CỤ CẮT Design for Cutting Tools

4.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT THIẾT KẾ DỤNG CỤ CẮTNội dung 1 Cơ sở lý thuyết tạo hình bề mặt 2 Mặt khởi thủy K của dụng cụ cắt Chương IV: THIẾT KẾ DỤNG CỤ CẮT... Cơ sở lý thuyết tạo hình bề mặt ch

Trang 1

Chương IV: THIẾT KẾ DỤNG CỤ CẮT

Design for Cutting Tools

THIẾT KẾ DỤNG CỤ GIA CÔNG RĂNG

6

Trang 2

4.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT THIẾT KẾ DỤNG CỤ CẮT

Nội dung

1 Cơ sở lý thuyết tạo hình bề mặt

2 Mặt khởi thủy K của dụng cụ cắt

Trang 3

1 Cơ sở lý thuyết tạo hình bề mặt chi tiết

1

11

Trang 4

 Khi cắt, hình dạng chi tiết là yếu tố quyết định hình dạng

và kích thước phần cắt của dụng cụ cũng như cácchuyển động tương đối giữa dụng cụ và chi tiết

 Dụng cụ luôn nằm trên mặt tiếp tuyến và luôn luôn tiếpxúc với bề mặt chi tiết trong suốt quá trình gia công Mặttiếp xúc được gọi là mặt khởi thủy của dụng cụ

 Quỹ đạo chuyển động tương đối của mỗi điểm của lưỡicắt so với phôi là kết quả chuyển động tổng hợp dodụng cụ và chi tiết thực hiện trên máy công cụ

 Các chuyển động được truyền cho dụng cụ và chi tiếttrong quá trình cắt chính là sơ đồ động học tạo hình củaquá trình cắt

Trang 5

Sơ đồ tập hợp tất cả các chuyển động của bề mặt định trướcđối với vật thể cần tạo hình mà các chuyện động đó cần đểxác định bề mặt khởi thủy của vật thể tạo hình gọi là sơ đồđộng học tạo hình.

a, Động học tạo hình bề mặt chi tiết

Trang 6

b Sơ đồ động học cắt và sơ đồ tạo phoi

* Sơ đồ động học cắt:

Kinetic Diagrams of Cutting

 Quá trình cắt gọt là quá trình bóc đi từ phôi một lớp vật liệu

Trang 7

2 Sơ đồ động học cắt và sơ đồ tạo phoi

Trang 8

Tổ hợp của một, hai hay ba chuyển động tương đối giữa dụng

cụ và phôi hình thành các sơ đồ động học cắt khác nhau

Hai chuyển động

3 4 5

2 chuyển động thẳng

2 chuyển động quay

1 c.đ quay +1 c.đ thẳng

Bào chép hình Mài phẳng bàn quay Tiện, phay, khoan, doa v.v

Ba chuyển động

6 7 8

2 c.đ thẳng +1 c.đ quay

2 c.đ quay +1 c.đ thẳng

3 chuyển động quay

Phay chép hình Phay lăn răng Mài hành tinh

Trang 9

Để NC sơ đồ ĐHC, quá trình cắt được khảo sát trong những điều kiện sau:

1 Không kể đến các hiện tượng VL xảy ra khi cắt;

2 Luôn có sự tiếp xúc giữa DCC & phôi;

3 Không kể đến các chuyển động khi DCC & phôi không

có sự tiếp xúc

Trang 10

* Sơ đồ Động học cắt:

(Kinetic Diagrams of Cutting)

• Việc NC SĐ ĐHC có ý nghĩa lớn về khi thiết kế DCC:

1.Từ các sơ đồ ĐHC khác nhau sẽ có các PP gia côngkhác nhau; do đó, cũng sẽ có các DCC khác nhau;

2 Hiểu được quĩ đạo chuyển động cắt tương đối của 1điểm (và toàn bộ LC DCC) so với phôi; khi đó sẽ nắm bắtđược sự thay đổi thông số HH của DCC khi quá trình cắtđang thực hiện; từ đó sẽ đề ra các phương hướng thiết

kế DCC phù hợp;

3.Hiểu được nguyên lý hình thành chất lượng hình học BMsau gia công

Trang 11

* Sơ đồ tạo phoi (Sơ đồ cắt)

(Diagrams of Chip Forming)

 DCC ngoài nhiệm vụ tạo hình, còn có nhiệm vụ tạo phoi

và đây là một nhiệm vụ khó khăn Việc bóc phoi xảy ranhư thế nào – khi sơ đồ động học cắt đã xác định- đượcquyết định bởi sơ đồ cắt

 Sơ đồ cắt cho biết:

• Sự phân bố tải trọng trên từng lưỡi cắt hay từng răngdao

• Kế hoạch hớt đi lượng dư gia công

• Có nhiều ảnh hưởng đến độ bền răng dao, toàn dao,chất lương bề mặt sau cắt, năng xuất cắt, giá thànhchế tạo dao, tuổi bền răng dao và toàn dao

Trang 12

* Sơ đồ tạo phoi (Sơ đồ cắt)

(Diagrams of Chip Forming)

Hiện có 03 sơ đồ cắt:

B

C A

Trang 13

Sự thay đổi kết cấu răng dao khi thay đổi sơ đồ cắt

Khi thay đổi sơ đồ cắt:

 răng dao dụng cụ cũng thay đổi

 kết cấu răng dao cũng thay đổi theo

 phân bố tải trọng trên từng lƣỡi

Trang 14

 Để các lưỡi cắt tạo hình bề mặt gia công, chúng cần đượcphân bố trên mặt T, tiếp tuyến với bề mặt chi tiết trong quátrình gia công và T được gọi là bề mặt khởi thuỷ dụng cụ

 Bề mặt khởi thuỷ của dụng cụ là bề mặt tiếp tuyến lần lượtvới các vị trí, mà các vị trí đó do bề mặt chi tiết tạo nên, vớigiả thiết dụng cụ đứng im và tất cả các chuyển động cần thiết

để gia công bề mặt đều do chi tiết thực hiện

 Dụng cụ cắt được xem như một vật thể giới hạn bởi một bề mặt được gọi là bề mặt khởi thuỷ T mà trên đó prôfin răng dao được bố trí, nó trực tiếp tạo hình bề mặt chi tiết khi gia công cắt gọt.

Trang 15

Phương pháp xác định

Phương pháp 1:

 Bề mặt khởi thuỷ được xem

như là bề mặt bao của bề

mặt chi tiết khi chi tiết

chuyển động tương đối với

Trang 16

Phương pháp 2:

Tạo ra bề mặt dẫn phụ, rồi tìm mặt bao của các mặt dẫn phụ,

sẽ xác định được bề mặt khởi thuỷ dụng cụ.

Trên (hình b, c, d) tiến hành dịch chuyển hệ toạ độ OXYZ bằng chuyển động và xác định được mặt dẫn phụ P là hình bao các vị trí liên tiếp của bề mặt chi tiết D, khi nó chuyển động tương đối so với

hệ OXYZ Trong quá trình gia công mặt P luôn tiếp xúc với bề mặt dụng cụ, do vậy mặt khởi thuỷ được coi như mặt bao của các vị trí mặt dẫn phụ P.

Trang 17

4.2 THIẾT KẾ DỤNG CỤ CẮT TIÊU CHUẨN

Design for standard cutting tools

4.2.1 Tầm quan trọng của việc sử dụng DC tiêu chuẩn

DCC cần được tiêu chuẩn hoá để nâng cao:

 Hiệu quả của việc sử dụng cụ cắt,

 Năng suất và chất lượng của quá trình gia công

 Thuận tiện cho QT tự động hoá,

 Giảm số lượng dụng cụ,

 Giảm thời gian phụ đối với việc chỉnh dao và thay dao

 Giảm giá thành sản phẩm

 Được thể hiện ở kết cấu, các kích thước phần cắt và phầnkẹp

Trang 18

4.2.2 THIẾT KẾ DỤNG CỤ CẮT TIÊU CHUẨN

Trang 19

 chọn các loại VLDCC có tính năng cắt tốt; VL mới.

 Đảm bảo yêu cầu chung của VLDCC:

Tính năng cắt; Tính công nghê; Tính kinh tế

Trang 20

b, Phần thân:

Chỉ làm VL phần thân khác với phần cắt khi:

 Do yêu cầu KT bắt buộc

 Khi sản lượng DCC đủ lớn

 Khả năng công nghệ cho phép

Thường chọn từ các VL có tính công nghệ tốt như thépcác bon trung bình và độ cứng của bề mặt phần này saunhiệt luyện đạt HRC 30 -40

1 Lựa chọn vật liệu

(Cutting tool materials)

Trang 21

 Các thông số hình học khác: Bước răng (pháp, vòng, dọctrục); sai lệch tích lũy bước răng; góc dạng răng; đườngkính ngoài, đường kính lỗ gá dao, đường kính chân răng(chiều cao răng);

Cơ sở để lựa chọn thông số hình học:

 Hiểu sơ đồ động học cắt

 Nắm chắc cơ sở vật lý quá trình cắt

 Nắm chắc các đặc tính cơ học của các loại VLDCC

Trang 22

3 Thiết kế kết cấu, hình dáng & kích thước chung DCC:

(Design for general dimensions, forms and structures of cutting tools)

Các yếu tố kết cấu cơ bản trên phần làm việc của DCC gồm: + Răng dao

+ Rãnh chứa phoi

+ Cơ cấu bẻ và dẫn phoi

+ Rãnh đưa DDTN

+ Phần định vị và kẹp chặt

Trong đó: răng dao là yếu tố quan trọng nhất; được tạo thành

do giới hạn của các mặt trước, mặt sau và mặt nối tiếp trên phần cắt DCC.

Trang 23

Kết cấu của răng dao khi tính toán thiết kế phải đảm bảo:

- Thông số hình học hợp lý

- Đủ độ bền cơ học khi làm việc

- Hình dáng răng dao và TSHH ít thay đổi khi mài lại

- Mài lại đơn giản

- Có tính công nghệ cao

- Tuỳ thuộc vào trường hợp cụ thể mà lựa chọn hình dáng

kích thước răng dao cho phù hợp

Trang 24

Các kiểu răng dao cho DCC tiêu chuẩn:

Khi mài lại chiều cao răng và chiều sâu

rãnh răng giảm, đồng thời tăng chiều rộng

răng Để tăng tuổi thọ cho dao nên tăng

chiều cao răng H đến trị số lớn nhất cho

phép Để tránh nứt khi nhiệt luyện, đáy

rãnh được vê tròn theo cung r

r = 0,52 mm  = 60 65; f = 0,5 2mm;

 = 4752

f

Trang 25

- Chế tạo khá đơn giản

- Đảm bảo độ bền cho răng dao

Được sử dụng phổ biến hơn cả

f

Trang 26

+ (1015) để khi mài lại chiềurộng f = const

 Ưu điểm :

- Đảm bảo độ bền đều cho răng dao

- Kết cấu rãnh phoi nhỏ gọn mà vẫn đủ không gian chứa phoi

- Điều kiện cắt ít thay đổi khi mài lại

 Nhược điểm:

- Chế tạo phức tạp

- Chỉ sử dụng trong trường hợp cần thiết (ở dao phay ngón )

Trang 27

+ Rãnh chứa phoi

Các yêu cầu đối với rãnh chứa phoi:

+ Đủ không gian chứa phoi

+ Không làm giảm độ bền cơ học của răng dao và toàn dao

+ Đảm bảo chứa thoát phoi dễ dàng

+ Không làm giảm tính công nghệ khi gia công cơ và gia công nhiệt

+ Không làm giảm tuổi thọ của DCC do việc làm giảm số lần mài lại

Tính hệ số điền đầy phoi K:

Fr - Diện tích của rãnh chứa phoi

Ff - Diện tích của thiết diện phoi theo

phương thoát phoi[K] >1 - Hệ số điền đầy phoi cho phép

Trang 28

Nhiều trường hợp DCC bị phá hủy không phải vì răng dao và toàn bộ DCC không đủ bền mà do việc thoát phoi không được quan tâm đúng mức.

Tăng khả năng chứa phoi thường làm giảm độ bền DCC nên cần có tính toán cân bằng độ bền cơ học, độ dẫn nhiệt ra khỏi răng dao và khả năng chứa phoi đảm bảo cho quá trình cắt thực hiện tốt là một trong những nhiệm vụ quan trọng khi thiết

kế DCC.

Trang 29

Rãnh dạng không

gian hở

Rãnh dạng không gian nửa kín

Rãnh dạng không

gian kín

Các dạng không gian chứa phoi

Trang 30

Cơ cấu bẻ phoi:

?

Tại sao phải bẻ phoi?

Khi tiện vật liệu dẻo , tạo thành phoi dây ,

đầu tiên phoi có cạnh sắc thoát ra d-ới dạng dải thẳng, sau đó xoắn liên tục tạo thành cuộn

gây nguy hiểm cho công nhân, gây khó khăn cho việc thoát phoi , ảnh h-ởng xấu đến chất l-ợng bề mặt đã gia công Do vậy phải cuốn

và bẻ phoi.

Trang 31

Mục đích: Giảm chiều dài phoi và để quá trình gia công an toàn và hiệu quả hơn.

Việc cuốn và bẻ phoi có ý nghĩa đặc biệt khi tiện kim loại có phoi dây với dao tiện gắn

mảnh hợp kim cứng với tốc độ cắt cao.

Độ dẻo của vật liệu gia công và tiết diện lớp cắt là những nhân tố quan trọng ảnh h-ởng

đến việc cuốn, bẻ phoi.

Trang 32

Trong thực tế, sử dụng những cơ cấu bẻ phoi sau:

 Dùng thông số hình học đặc biệt phần cắt của dao.

 Dùng gờ nổi, rãnh lõm trên mặt trước.

 Dùng cơ cấu bẻ phoi.

 .

Trang 33

1- Dùng dạng hình học đặc biệt phần cắt của dao:

 Ưu điểm:

 Không cần cơ cấu phụ và dễ thực hiện.

 Việc mài sắc và mài bóng hoàn toàn thuận lợi.

 Nguyên tắc: dùng thông số hình học hợp lý phần cắt của dao, gây ra việc cuốn và hƣ-ớng phoi vào chi tiết gia công và làm cho nó bị gẫy

thành từng đoạn nhỏ.

Trang 34

 Thực nghiệm chứng tỏ rằng việc bẻ phoi chịu ảnh hưởng chủ yếu của góc nghiêng chính  và góc trư-ớc

Khi tăng  làm phoi dày và cứng hơn Khi cuộn lại, trên phoi xuất hiện các vết nứt và phoi sẽ gẫy thành từng đoạn nhỏ tại đó.

Th-ường chọn  = 45o90o Thực tế cho thấy khi tiện cắt đứt (  = 90o) phoi hầu như không hình thành dạng cuộn mà bị gẫy vụn.

* Góc nghiêng chính  :

Trang 35

 = -15o  -10o, gây cản trở cho sự thoát phoi, đồng thời dao nén lên phoi làm phoi gẫy

Chỉ sử dụng khi độ cứng vững của hệ thống công nghệ cho phép vì khi giảm góc tr-ớc thì biến dạng và lực cắt sẽ tăng.

Thực nghiệm với dao tiện thép trên máy có công suất trung bình, có thể dùng các thông số hình học phần cắt của dao sau đây để bẻ phoi.

 = 90o;  = 5  15o; f = (-3o )  (-5o); f = 1.5 - 2mm

Trang 36

Phƣ-¬ng ph¸p nµy kh«ng cã hiÖu qu¶ khi l-îng ch¹y dao bÐ vµ khi do yªu cÇu kü thuËt cña chi tiÕt nªn dao sÏ kh«ng cã c¸c th«ng sè h×nh häc hîp lý cho viÖc cuén vµ bÎ phoi.

Trang 37

2- Dùng gờ nổi và rãnh lõm trên mặt tr-ớc:

 Nguyên tắc: gây cản trở sự thoát ra tự do của phoi và vì thế làm cho nó cuộn lại hoặc bị gẫy

thành những đoạn ngắn.

 Dùng gờ nổi: Kích th-ƣớc đƣợc xác định bằng thực nghiệm và phụ thuộc vào chế độ cắt.

k 

R

Trang 38

ChiÒu réng cña gê k=1,5-6mm

ChiÒu cao gê næi h=0,3-1,5mm

Trang 39

3 Dïng r·nh lâm: T¹o thµnh b»ng c¸ch mµi

hoÆc gia c«ng tia löa ®iÖn.

t

g = -1° ¸ -1,5 °

Trang 40

Khi độ bền của mảnh dao cho phép thì cần phải

bố trí rãnh gần l-ỡi cắt nhất

Kích th-ớc rãnh đ-ợc chọn phụ thuộc vào chế độ cắt và vật liệu gia công.

Ph-ơng pháp này không vạn năng vì mỗi kích th-ớc xác định của rãnh chỉ đảm bảo bẻ phoi tốt tƣ-ơng ứng với một phạm vi nhất định của chế độ cắt , ngoài ra nó còn làm yếu l-ỡi cắt, làm giảm việc tận dụng hợp kim cứng

Trang 41

C¬ cÊu bÎ phoi mét sè kiÓu m¶nh dao cña h·ng

SUMITOMO

Trang 42

4 Dùng cơ cấu bẻ phoi

Cơ cấu bẻ phoi không điều chỉnh:[ ]

Góc  giữa mặt tr-ớc của dao và cơ

cấu bẻ phoi phụ thuộc vào góc

nghiêng của cơ cấu bẻ phoi v và góc

Khi đó:  = 135o - 

Trang 43

ChiÒu réng K = 3 - 8mm C¬ cÊu nµy cã nh-îc ®iÓm: chÕ t¹o vµ mµi l¹i khã kh¨n, tèn HKC.

Trang 44

Cơ cấu bẻ phoi có tấm điều chỉnh:

Có thể điều chỉnh vị trí của tấm đối với l-ỡi cắt chính trong phạm vi rộng

nên nó đ-ợc sử dụng có hiệu quả ở nhiều chế độ cắt khác nhau Thông

số giống cơ cấu không đ/c.

Tấm điều chỉnh đ-ợc ghép vào dao bằng kẹp cơ khí , th-ờng dùng trên các dao tiện kết cấu ghép.

Trang 45

3 Thiết kế kết cấu, hình dáng & kích thước chung dụng cụ cắt:

• Kết cấu phần định vị & kẹp chặt:

W

WW

W

c) b)

a)

Trang 46

W

W W

W

c) b)

a)

Trang 47

W

W W

W

c) b)

a)

Trang 48

Trang 49

Trang 50

V

P

P

Trang 51

Định dạng
Số trang	115
Dung lượng	5,1 MB