Kỹ thuật cơ khí - Khoan lổ ,khoét lỗ và doa lỗ

- L†ìi ngang qu¸ dμi khiÕn mòi khoan ®Þnh t©m kÐm, lùc h†íng trôc lín.[r]

Ch‡ơng 4: KHOAN Lỗ, KHOéT Lỗ Vệ DOA Lỗ

A Lý thuyết

4.1 Khoan lỗ

- Khoan lỗ lμ ph†ơng pháp gia công lỗ tại một vị trí xác định trên vật liệu đặc biệt của chi tiết gia công, bằng dụng cụ lμ mũi khoan

- Khoan lỗ th†ờng dùng trong công việc nguội để khoan các lỗ lắp bulông, vít

để kẹp các chi tiết với nhau, khoan lỗ tr†ớc khi cắt ren lỗ (ta rô), khoan các lỗ dùng

đóng chốt định vị, khoan để cắt đứt tấm kim loại

2 Các bộ phận vμ công dụng của mũi khoan

Cấu tạo của mũi khoan xoắn gồm 3 bộ phận :

- Cán mũi khoan: Dùng để lắp vμo đầu khoan, đồng thời dùng truyền lực (lực h†ớng trục vμ mô men xoắn )

- Cổ khoan: Lμ rãnh lùi dao của bánh mμi khi chế tạo mũi khoan

- Thân mũi khoan còn gọi lμ bộ phận lμm việc, đầu nhọn lμm bộ phận cắt, bộ phận dẫn h†ớng cho mũi khoan

4.1.2.Các yếu tố kết cấu của bộ phận cắt mũi khoan xoắn phổ thông

Bộ phận cắt của mũi khoan xoắn phổ thông bao gồm các yếu tố kết cấu sau:

- Bộ phận chủ yếu của mũi khoan chủ yếu do mặt tr†ớc vμ mặt dao sau tạo thμnh

- Mặt dao tr†ớc lμ mặt dao mμ phôi cắt đi, mặt đối diện với bề mặt cắt gọi

lμ mặt dao sau, mặt đối diện với bề mặt gia công gọi lμ mặt dao sau phụ L†ỡi cắt tạo thμnh bởi mặt dao tr†ớc vμ sau giao nhau, l†ỡi cắt do mặt dao tr†ớc vμ mặt dao sau chỉnh giao nhau tạo thμnh l†ỡi cắt chính, l†ỡi cắt do hai mặt dao sau chính phụ giao nhau tạo thμnh l†ỡi cắt ngang, giao điểm của hai l†ỡi cắt lμ điểm uốn chuyển

4.1.3.Hệ cơ chuẩn kết cấu của mũi khoan gồm những mặt cơ chuẩn nμo

- Mặt cơ sở kết cấu Prc lμ mặt phẳng song song với đ†ờng nối liền điểm uốn chuyển mép ngoμi của hai l†ỡi chính với điểm uốn l†ỡi cắt ngang

- Mặt phẳng đầu Ptc lμ mặt phẳng đầu vuông góc với đ†ờng mũi khoan

- Mặt phẳng tâm Pc lμ mặt phẳng đi qua trục mũi khoan, vuông góc với mặt cơ

sở vμ mặt đầu

4.1.4.Các góc kết cấu của mũi khoan xoắn phổ thông

Mũi khoan xoắn phổ thông bao gồm những góc kết cấu sau:

1.Góc sắc nguyên thuỷ

(a) Góc sắc sử dụng 2 Ɏ < 2Ɏ o;

(b) Góc sắc nguyên thuỷ2 Ɏ o;

(c) Góc sắc sử dụng 2 Ɏ > 2Ɏ o;

(a) (b) (c)

-Góc sắc nguyên thủy 2 Ɏ olμ góc kẹp của hai l†ỡi cắt chính mũi khoan xoắn chiếu trên mặt cơ sở kết cấu

- L†ỡi cắt chính của mũi khoan xoắn phổ thông lμ đ†ờng thẳng thì góc sắc

nguyên thủy lμ 2 Ɏ o=116o

ữ 120o

- Hình (a)vμ (c) sử dụng lμ góc kẹp của đ†ờng nối giữa điểm mép ngoμi l†ỡi cắt chính với điểm uốn chuyển l†ỡi cắt ngang chiếu trên mặt cơ sở

-Trong quá trình gia công mμi l†ỡi cắt cho phù hợp sử dụng 2Ɏo phù hợp với yêu cầu gia công

+ Khi 2 Ɏ > 2Ɏ o thì l†ỡi cằt chính lμ đ†ờng cong lõm

+ Khi 2 Ɏ < 2Ɏ o thì l†ỡi cằt chính lμ đ†ờng cong lồi

2.Góc xoắn.

-Góc xoắn ȕ lμ góc kẹp sắc giữa tiếp tuyến l†ỡi cắt phụ vμ đ†ờng trục mũi khoan chiếu trên mặt cơ sở kết cấu

- Góc xoắn ốc ở chỗ bán kính đ†ợc tính theo công thức:

o tg R

r

Trong đó: R lμ bán kính mũi khoan (mm)

r lμ bán kính vị trí điểm chọn trên l†ỡi cắt chính (mm)

Eolμ góc xoắn mũi khoan(độ)

E lμ góc xoắn rãnh l†ỡi cắt tại điểm xác định (độ)

xoắn các điểm trên l†ỡi cắt với bán kính

3.Góc sau kết cấu

- Góc sau kết cấu lμ góc kẹp giữa mặt dao sau nơi l†ỡi cắt chính lân cận điểm chuyển mép ngoμi với mặt phẳng đầu mũi khoan

- Tuỳ theo sự khác nhau của mặt phẳng đo mμ góc sau lại chia ra:

+ Góc sau kết cấu h†ớng trụcDclμ góc sau đo đ†ợc mặt phẳng song song với trục mũi khoan vμ vuông góc mặt cơ sở kết cấu

+ Góc sau ph†ơng pháp kết cấuDnclμ góc đo đ†ợc trong mặt phẳng song song với trục mũi khoan vμ vuông góc với mặt phẳng bán kính

+Góc sau chu vi kết cấu Dfclμ góc đo đ†ợc trong mặt phẳng (hoặc mặt trụ song) song song với trục mũi khoan đồng thời vuông góc với mặt phẳng bán kính Trong tiêu chuẩn mũi khoan xoắn phổ thông th†ờng lμ o o

4.Góc xiên lỡi ngang

- Góc xiên l†ỡi ngang \lμ góc kẹp sắc giữa đ†ờng nối điểm uốn chuyển l†ỡi ngang vμ điểm mép ngoμi l†ỡi cắt chính với l†ỡi ngang trên hình mặt đầu mũi khoan .Góc xiên l†ỡi ngang của mũi khoan xoắn phổ thông o o

55

47 y

4.1.5 Mặt cơ chuẩn của hệ thống cơ chuẩn lý thuyết mũi khoan xoắn

Hệ thống mặt cơ chuẩn lý thuyết xác định góc lý thuyết cuả đầu mũi khoan gồm 3 mặt chuẩn sau:

- Mặt cơ sở Pro lμ mặt phẳng vuông góc với tốc độ cắt gọt

- Do hai l†ỡi cắt chính không đi qua tâm mũi khoan cho nên ph†ơng tốc độ cắt

Hình 4.8 Sự thay đổi mặt cơ sở mặt phẳng cắt gọt trên l†ỡi cắt

chính của mũi khoan xoắn

- Mặt phẳng cắt gọt P SA lμ mặt phẳng qua tiếp tuyến với l†ỡi cắt tại điểm xác

định vμ chứa ph†ơng tốc độ cắt gọt của các điểm đó Mặt phẳng cắt gọt của điểm trên l†ỡi cắt vuông góc với mặt cơ sở của điểm đó

- Ph†ơng tốc độ cắt trên l†ỡi cắt chính không giống nhau nên ph†ơng cắt của các điểm không trùng nhau

Hình 4.9 Hệ cơ chuẩn lý thuyết của mũi khoan

- Mặt phẳng đo lμ mặt phẳng qua điểm xác định trên l†ỡi cắt chính đầu mũi khoan nh† hình vẽ 4.9

- Mặt cắt chính Po lμ mặt phẳng qua điểm xác định của l†ỡi cắt vμ vuông với Pr

vμ mặt phẳng Ps

- Mặt cắt pháp tuyến Pn lμ mặt phẳng vuông góc với l†ỡi cắt

- Mặt phẳng tiến động giả định Pf lμ mặt phẳng đi qua điểm xác định, vuông góc mặt cơ sở vμ song song h†ớng tiến động giả định

4.1.6 Góc lý thuyết cuả mũi khoan xoắn

Góc lý thuyết của mũi khoan xoắn bao gồm những gó sau:

- Góc tr†ớc chính kí hiệu Jo lμ góc kẹp nằm trong mặt cắt chính Po của điểm chọn trên l†ỡi cắt gọt giữa mặt cơ sở Pr của điểm đó vμ mặt dao tr†ớc AJ

- Góc tr†ớc của các điểm trên l†ỡi cắt chính khoan xoắn phổ thông thay đổi rất lớn, từ mép ngoμi đến ruột khoan góc tr†ớc giảm từ 30o

ữ -30o

2.Góc sau chính

- Góc sau chính kí hiệuDolμ góc kẹp nằm trong mặt cắt chính Po của điểm chọn trên l†ỡi cắt gọt giữa mặt phẳng cắt gọt Ps của điểm đó vμ mặt dao sauAD

- Góc sau của các điểm trên

l†ỡi cắt chính mũi khoan xoắn phổ

thông tăng dần từ điểm mép ngoμi

đến chỗ tâm mũi khoan, khoảng từ

10oữ26o

3.Góc lệch l ỡi.

- Góc lệch l†ỡi kí hiệu Krlμ

góc kẹp nằm trong mặt cơ sở của

điểm chọn trên l†ỡi cắt gọt giữa

mặt phẳng tiến động giả định của

điểm đó vμ mặt phẳng cắt gọt Ps

- Góc lệch l†ỡi của các điểm

trên l†ỡi cắt chính của mũi khoan

xoắn phổ thông, giảm từ mép

ngoμi vμo tâm

ngoμi ®Çu mòi khoan

4.Gãc nghiªng lìi

- Gãc nghiªng l†ìi kÝ hiÖu Oslμ gãc kÑp n»m trong mÆt ph¼ng c¾t gät cña ®iÓm chän trªn l†ìi c¾t víi mÆt c¬ së

- Trong h×nh vÏ 4.13 gãc nghiªng l†ìi cña c¸c ®iÓm trªn l†ìi c¾t chÝnh cña mòi khoan xo¾n phæ th«ng sÏ t¨ng dÇn tõ ®iÓm ®†êng trßn ngoμi vμo t©m khoan

cña c¸c ®iÓm trªn l†ìi chÝnh mòi khoan xo¾n

40 30 20 10 0 -10 -20 -30 -40 -50 -60 -70

0.2 0.4 0.6 0.8

Điểm chọn trên luỡi cắt chính

Đuờng kính mũi khoan

d = 23 (mm) Góc sắc NoA I '

1$I '

NOA (phay)

Tính toán

- Trị số góc tr†ớc các điểm trên l†ỡi cắt chính thay đổi t†ơng đối lớn Quy luật thay đổi lμ góc tr†ớc giảm dần từ mép ngoμi vμo trong tâm biên độ thay đổi từ 30o

ữ

-30o, góc tr†ớc của l†ỡi cắt chính ở chỗ gần mép ngoμi rất lớn, tốc độ cắt ở chỗ đó cao nhất, c†ờng độ vμ tản nhiệt ở chỗ đó không đủ rễ lμm mòn l†ỡi cắt

Hình 4.16 Góc lý thuyết của l†ỡi ngang

- L†ỡi ngang quá dμi khiến mũi khoan định tâm kém, lực h†ớng trục lớn

- Do chiều dμi của l†ỡi cắt chính quá lớn, phoi cắt rộng, chênh lệch tốc độ đùn

ra của phoi cắt ở các điểm l†ỡi dao t†ơng đối lớn khiến phoi cắt cuộn cong lại thμnh cuộn xoắn ốc rộng, dẫn tới xả phoi khó khăn

thông để khoan vật liệu nhựa

- Độ dμy cắt gọt phân bố không đều theo l†ỡi cắt chính, độ dμy cắt gọt kí hiệu

aclμ chỉ khoảng cách giữa hai bề mặt cắt gọt gần nhau trong mặt cơ sở, đ†ợc tính theo công thức sau:

r

Điểm chọn trên luơĩ chính

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

0.50

0.45

0.40

0.35

0.30

xoắn phổ thông

- Mặt dao sau của l†ỡi cắt chính lại lμ mặt dao trr†ớc sau của l†ỡi ngang sau khi mμi ra, góc sau l†ỡi cắt chính đ†ợc xác định mμ góc sắc đầu mũi khoan, góc xiên l†ỡi ngang cũng theo đó đ†ợc xác định Do đó khó đảm bảo đ†ợc trị số hợp lý

- Mũi khoan xoắn phổ thông đ†ợc chế tạo bằng vật liệu thép gió, rất khó khăn gia công trên vật liệu có độ cứng cao, vật liệu chiệu nhiệt Thậm chí không thể gia công đ†ợc

4.1.8.Các phơng pháp mμi sửa mũi khoan xoắn phổ thông để giảm lực cắt khi khoan

Bảng 4.1: Sự phân phối lực khoan của mũi khoan xoắn phổ thông

trên lỡi cắt (%)

L†ỡi cắt Lực khoan cắt

L†ỡi cắt chính L†ỡi ngang Đai l†ỡi

Lực h†ớng trục

Mômen xoắn

40 80

51 8

3 12

- Qua bảng ta thấy lực h†ớng trục khi khoan lỗ chủ yếu từ l†ỡi ngang, còn mômen xoắn chủ yếu từ l†ỡi cắt chính Để giảm lực khoan cắt vμ mômen xoắn ta cần tiến