BÀI tập kĩ THUẬT CHẾ tạo 2 đại học bách khoa hồ chí minh

24.14 Một vài hướng dẫn được trình bày trong chương này cho các hoạt động cắt khác nhau.Thảo luận về lý do đằng sau những hướng dẫn này.. Ví dụ, nó được cho rằng dao phay tiêu chuẩn được

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HỒ CHÍ MINH

24.11/ Tại sao kết thúc một quá trình phay đa năng quan trọng như vậy? Giải thích với các ví dụ

Trả lời

Lưu ý khả năng của các tỷ lệ tương đối cao dài đến đường kính cuối máy phay cókhả năng loại bỏ các vật liệu từ hốc nhỏ và sâu trong phôi (xem bảng 21.1d trên p 557

và 24.2 trên p 661 ) Để biết chi tiết , xem phần 24.2.3 trên p 667

24.12 / Danh sách và giải thích các yếu tố góp phần tạo nên bề mặt kém trong quá trình được mô tả trong chương này

Trả lời

Lưu ý , ví dụ ,( 21.24 ) trên p 582, trong đó tạo ra các mặt gồ ghề trong một quátrình như vận chuyển và xay xát , rõ ràng cho thấy rằng khi vật liệu trên số lượng răngtăng hoặc như bán kính công cụ giảm, độ nhám tăng Các yếu tố khác góp phần tạo nên bềmặt thô là độ kém sắc bén của cạnh dao, công cụ sứt mẻ hoặc vết nứt , và tiếng của máy

bị rơ Mỗi nhân tố có thể ảnh hưởng bất lợi đến bất kỳ quá trình được mô tả trong chươngnày ( Xem thêm Vấn đề 24.19 )

24.13 Hãy giải thích tại sao gia công trục khuỷa bằng phương pháp chuốt lại hiệu quả so với một số phương pháp gia công khác.

Trả lời.

Chuốt (Mục 24.4 trên p 675) có lợi thế nhất

định như khả năng loại bỏ môt lượng lớn vật liệu trong

một bước với bề mặt sản phẩm tốt Chuốt gia công

được nhiều bề mặt giống nhau cùng lúc cho hiệu suất

cao Ví dụ, các bức ảnh dưới đây là hình 23.25 của

các ấn bản thứ 4 của văn bản này, và cho thấy một số

dao chuốt đồng thời trên các bề mặt chịu lực của một

trục khuỷu ô tô

24.14 Một vài hướng dẫn được trình bày trong

chương này cho các hoạt động cắt khác nhau.Thảo

luận về lý do đằng sau những hướng dẫn này.

Trả lời.

Hướng dẫn thiết kế điển hình đã được thảo luận trong chương này cho một số máymóc Ví dụ, nó được cho rằng dao phay tiêu chuẩn được sử dụng và tốn kém đặc biệttránh cắt; này là hợp lý vì nhiều máy phay CNC có tự động đổi công cụ (xem chương 25)

và có thể nhanh chóng đổi dao Những nguyên tắc chung phôi được cứng nhắc để chốnglệch từ lực kẹp và lực cắt được định để tối đa hóa tính chính xác của các hoạt động cắt.Đối bào, nên hoạt động được thiết kế sao cho tất cả các bên của phôi có thể được gia công

mà không cần phải vị trí kẹp phôi Điều này là quan trọng để giảm thiểu thời gian chếttrong khi các bộ phận đang được thay đổi vị trí

24.15 Nêu những ưu điểm của dao phay răng xoắn so với dao phay răng thẳng?

Ưu điểm của dao phay răng xoắn là luôn luôn có nhiều răng tiếp xúc, và sự chuyểntiếp liên tục từ răng này sang răng khác một cách trơn tru Điều này có tác dụng làm giảmtải trọng tác động và chu kỳ lực (những rung động liên quan) từ hoạt động cắt

24.16 Giải thích tại sao lưỡi cưa cầm tay không sản xuất như lưỡi cưa máy.

Trả lời.

Cắt máy và cắt tay đều có răng như nhau để cắt phôi, tuy nhiên cắt tay chỉ cắt trongkhoảng thời gian đầu khi lui về không cắt phôi, còn cắt máy lưỡi cắt chuyển động tới liêntục nên cắt phôi liên tục

24.17 Sự giống và khác nhau trong quá trình tạo rãnh của máy phay và máy cưa?

Trả lời

Máy phay sử dung dao quay với nhiều răng để thực hiện quá trình tạo rãnh, việccắt vật liệu với chiều rộng nhỏ Vì dao cắt cứng và quá trình được điều khiển tốt, độ chínhxác theo các chiều tốt Dao cắt trong máy cưa thì mỏng hơn, nên có thể cắt các rãnh hẹp.Tuy nhiên dao cắt mêm hơn (vì vừa mỏng vừa dài) và việc kiểm soát kích thước có thểgây khó khăn Nên chú ý có nhiều loại cưa và cưa tròn đã được cải tiến để tăng độ chínhxác và điều khiển độ dày( xem trang 680)

24.18 Tại sao việc gia công bánh răng phải được thực hiện cuối cùng ? Quá trình kêt thúc nào không phù hợp để tăng độ cứng răng của bánh răng ? Tại sao?

Trả lời

Việc gia công bánh răng có thể được thực hiện cuối cùng vì một số lý do ( xemmục 24.7.4 trang 685) Vì bánh răng được dự kiến để làm việc lâu dài, và làm việc vớichu kỳ mỏi cao, bề mặt là rất quan trọng Lớp vỏ bề mặt tốt hơn có thể thu được nhờnhiều quá trình hoàn thiện khác nhau, bao gồm cả bề mặt chịu ứng suất dư để tăng tuổithọ Ngoài ra các lỗi ở dạng bánh răng cũng được sửa, do đó bề mặt nhỏ hơn và độ khớpbánh răng tốt hơn, và vì thế ít rung động và tiếng ồn ở bánh răng

24.19 Việc giảm độ nhám bề mặt được thực hiên như thế nào được trình bày ở hình

24.6 ? Giải thích.

Trả lời

Theo sinh viên, ta có thể dễ dàng thấy trên hình 24.6 trang 665 rằng độ nhám bềmặt có thể cải thiên bằng nhiều cách như (a) giảm lượng ăn dao, (b) tăng góc cạnh vào, và(c) định vị chính xác vị trí lưỡi gạt phoi

24.20 Tại sao nhưng loại máy được trình bày ở hình 24.17 lại có ích ?

24.21 Nhận xét của bạn về sự quan sát đến việc thiết kế minh họa trong hình 24.20b và về tính hữu ích của các hoạt động chuốt.

Trả lời

Sự hữu ích của chuốt không chỉ nằm ở sự phức tạp của các bộ phận, đó có thểđược sản xuất kinh tế, mà còn ở chất lượng bề mặt cao Các bộ phận này sẽ là tương đốikhó khăn để sản xuất và kinh tế ở mức cao bởi các quá trình gia công khác

24.22 Giải thích cách cắt đồng mức có thể được bắt đầu trong máy cưa đai, như thể hiện trong hình 24.25d.

Trả lời

Cắt đường viền, như thể hiện trong hình 24.25d vào p 679, tốt nhất sẽ được bắtđầu bằng cách khoan một lỗ trong phôi và sau đó chèn lưỡi dao vào lỗ Lưu ý các vòngtròn trong một phần, chỉ ra vị trí của lỗ khoan (Một tình huống tương tự tồn tại trong máycắt dây EDM, mô tả tại mục 27.5.1 trên p 772.) Tùy thuộc vào các phần, nó cũng có thểchỉ đơn giản là bắt đầu cắt tại một trong các cạnh của dao

24.23 Trong hình 24.27a, lưới cắt bằng thép gió được hàn vào một thân thép Tại sao không làm toàn bộ dao cắt bằng thép gió?

Trả lời

Thép gió là vật liệu cứng, chống mài mòn để cắt góc, thân dao để dẫn phần lớn nhiệt cho phần lưỡi dao Đây là một phương pháp kinh tế của sản xuất dao, và để làm cho toàn bộ lưỡi từ HSS sẽ là không cần thiết và tốn kém.

24.24 Mô tả các bộ phận và các điều kiện theo đó chuốt sẽ được chọn là phương pháp gia công ưa thích?

Trả lời

Chuốt rất hấp dẫn đối với sản xuất khác nhau bên ngoài và bên trong hình học nó

là một quá trình sản xuất tốc độ cao và có thể được tự động hóa cao Mặc dù chiều rộngchỏm nhọn thường được giới hạn (xem hình 24,22 trên p 676), điển hình là một số lượngphoi được thực hiện để loại bỏ khỏi vật liệu, chẳng hạn như trên mặt trên của khối động

cơ Bậc sản xuất, khe, hoặc rãnh chữ V là ứng dụng phổ biến của chuốt

24.25 Với các bản vẽ phù hợp.hãy chỉ ra sự giống nhau và khác nhau giữa các máy bào,chuốt và máy chuốt xoay.

Trả lời

Qua nguyên cứu.Các loại máy tương đồng nhau ở cơ chế cắt,phoi có kích thướchữu hạn và vuông góc với dao.Sự khác biệt bao gồm cụ thể của thiết kế dụng cụ, máymóc sử dụng, và hình dạng phôi

24.26.Giải thích lí do khó dùng máy cưa kiểu ma sát cho kim loại màu.

Các rãnh then nên được gia công trước khi gia công bánh răng vì trong quá trìnhgia công bào hình và các quá trình liên quan.Các phôi bánh răng được cố định.Các rãnhthen sẽ giúp phôi bánh răng cố định trên hướng đã định sẵn.

BÀI TẬP PHẦN C

CHƯƠNG 21

Question 21.40: Let n = 0.5 and C = 90 in the Taylor equation for tool wear

What is the percent increase in tool life if the cutting speed is reduced by (a) 50% and (b) 75%?

Answer: Công thức Taylor áp dụng tính tuổi thọ của dao là: C=VT n (*)

Thay vào công thức (*) ta có: T2/T1= 4, nên tuổi thọ dao tăng lên 300%

(b) Nếu tốc độ cắt giảm xuống 75% thì ta có V2= 0,25V1, nên:

2

0, 25V T V T

Thay vào công thức thì: T2/T1= 16, do đó tuổi thọ dao tăng lên 1500%

Question 21.41: Giả sử rằng, cắt trực giao, góc trước là 25◦ và hệ số ma sát là 0,2 Sử

dụng phương trình (21.3), xác định tỷ lệ tăng độ dày phoi khi ma sát được tăng gấp đôi?

Answer:

Với phương trình (21.1b) trên trang 560 trong đó cho thấy mối quan hệ giữa độ dày phoi và biến cắt Giả sử rằng độ sâu cắt (tc) và góc trước (α) là không đổi, chúng ta có) là không đổi, chúng ta cóthể so sánh hai trường hợp bằng cách viết lại phương trình này là :

Do đó, độ dày phoi đã tăng lên 13%

Question 21.42: Derive Eq (21.11)

- Rút ra công thức (21.11)

Answer:

Từ sơ đồ lực thể hiện trong hình 21.11trang 569, Ta có các điều sau:

F = (Ft + Fc tan α) là không đổi, chúng ta có) cos α) là không đổi, chúng ta có and

N = (Fc – Ft tan α) là không đổi, chúng ta có) cos α) là không đổi, chúng ta có

Vì vậy, theo định nghĩa µ =

Question 21.43: Xác định có bao nhiêu lượng ăn dao nên giảm để giữ không đổi khi

nhiệt độ trung bìnhtốc độ cắt được tăng gấp đôi

Answer:

Chúng tôi bắt đầu với phương trình (21.19b) trên trang 572 đó, đối với trường hợp này,

có thể được viết lại như sau

Đối với các công cụ carbide, giá trị gần đúng được đưa ra p 572 là a = 0,2 và b = 0,125 Thay thế này, chúng ta có được

Vì vậy, nên giảm lượng ăn dao (1-0,33) = 0,67, hoặc 67%

Question 21.44: Sử dụng mối quan hệ lượng giác, hãy trình bày công thức xác định tỉ lệ

năng lượng ứng suất cắt với năng lượng ma sát qua các đại lượng α) là không đổi, chúng ta có, β, và φ

Và từ Fig 21.11 on p 569

Fs = Rcos(φ + β − α) là không đổi, chúng ta có)

Tuy nhiên, do độ lớn α) là không đổi, chúng ta có và φ gần bằng nhau nên ta có thể lấy giá tri gần đúng của chúng bằng công thức

Question 21.4621.46 Giải thích cách bạn ước tính giá trị C và n cho bốn loại vật liệu

làm dao cắt ở hình 21.17

Answer:

Từ công thức 21.20a trang 575 ta chú ý rằng giá trị C ứng với tốc độ cắt khi tuổi thọ dao

là 1 phút Từ hình 21.16 trang 576 và bằng phép ngoại suy đường cong tuổi thọ dao tới một phút, chúng ta tính được các giá trị C gần đúng ( từ ceramic tới HSS) tương ứng

11000, 3000, 400 và 200 Tương tự, các giá trị n được nghịch đảo từ các đường và có kết quả tương ứng 0.73(360), 0.47(250), 0.14(80), và 0.11(60) Chú ý các giá trị n phải so sánh với các giá trị cho ở bảng 21.3 trang 575

Question 21.47: Derive Eqs (21.1)

Rút ra công thức 21.1

Answer:

Xem chiều dài mặt phẳng ứng suất cắt là l,ta có:

= l sin φ Độ dày phoi: = l cos(φ − α) là không đổi, chúng ta có) Từ đây ta có tỉ số cắt:

Question 21.48: Giả sử rằng, trong cắt trực giao, góc trước là 200 và góc ma sát là 350 tại mặt phân cách dao và phoi Xác định phần trăm thay đổi độ dày phoi khi góc ma sát là

500

Answer:

Ta sẽ dùng giá trị thí nghiệm để giải vấn đề về mặt phẳng cắt

Từ biểu đồ, ta có thể ước tính được = 350, xấp xỉ 250, và = 500, =

150 Chúng ta sử dụng công thức 21.1b và giả sử độ sâu cắt và góc trước không đổi Ta có thể viết lại công thức như sau

Vậy độ dày phôi tăng lên 63%

Question 21.49: Chứng minh rằng, với các góc giống nhau thì có 2 góc có cùng tỉ lệ cắt

Answer:

Xét phương trình 21.1b trang 560, ta có thể thấy rằng mẫu số luôn đưa ra 1 giá trịgiống nhau cho dù góc (φ - α) là không đổi, chúng ta có) có thể âm hoặc dương

Question 21.50: Với sơ đồ thích hợp, hãy cho thấy cách sử dụng chất lỏng ảnh hưởng tới

độ lớn lực cắt như thế nào trong hình 21.11

Answer:

Lưu ý trong hình 21.11 trang 569, việc sử dụng 1 chất lỏng cắt sẽ làm giảm lực ma sát cắt, F, tại vị trí tiếp xúc giữa dao với phoi Điều này lần lượt ảnh hưởng tới sự thay đổibiểu đồ lực, do đó cũng ảnh hưởng tới độ lớn của lực đẩy, Ft

Xét các ký hiệu bên dưới Hình bên trái, cho ta thấy qua trình cắt mà không sử dụng dung dịch cắt nên lực ma sát F lớn hơn so với lực N Hình bên phải, tác dụng của lực ma sát nhỏ hơn một phần so với lực N vì có dung dịch cắt Như có thể thấy, lực cắt sẽ

giảm khi có dung dịch cắt ảnh hưởng lớn nhất đó chính là tác đọng lên lực đẩy Nhưng một phần cũng ảnh hưởng đáng kể đến lực cắt Tác động này sẽ lớn hơn khi tăng mặt trước

Question 21.51: ( Khi sử dụng dao bằng phi kim để tiện, nếu tốc độ cắt tăng thêm

50% , vậy lượng tiến dao sẽ thay đổi ra sao?)

Question 21.53: Sử dụng bài 21.24, chọn bước tiến dao thích hợp với R=1 và độ nhám

là 1 µm Điều chỉnh bước tiến dao như thế nào để cho phép mũi dao mòn trong quá trìnhcắt ? Giải thích lý do

Answer:

Nếu Ra = 1 µm, và R = 1 mm, thì f2 = (1 µm)(8)(1 mm) = 8×10−9

m2 → f = 0.089 mm/rev

Nếu quá trình mòn mũi dao, thì bán kính sẽ tăng Tương tự bước tiến dao phải tăng

Question 21.54Với công cụ hợp kim cacbon, nhiệt độ trong quá trình cắt là 6500C với vận tốc là 90m/min và tốc tốc độ chạy dao là 0,05mm/rev Chọn nhiệt độ thích hợp nếu tốc độ tăng gấp đội ? Tốc độ yêu cầu cho phép tốc độ cắt tối đa ở nhiệt độ 4800C?

Answer:

Phương trình 21.19 a trang 572 là cần để giải quyết bài này, được viết như sau:

Chú ý rằng dòng chữ lưu ý cần thiết được sử dụng Nó hợp lý trong trường hợp sử dụng

◦F thay thế ◦R, bởi vì, rõ rành, tốc độ cắt gần về 0 không dẫn đến nhiệt độ dưới nhiệt độ trong phòng Vì vậy, sử dụng Tmean = 650◦C and V = 90 m/min

Vấn đề đầu tiên, ta l y V = 180 m/min

Hoặc Tmean = 819◦C Nếu nhiệt độ tối đa dưới 4800C, ta có

Giải ra được V = 36 m/min

CHƯƠNG 22

Question 22.37 (Có được dữ liệu trên các tính chất nhiệt của chất lỏng cắt thường được

sử dụng khác nhau Xác định những đâu là chất làm mát cơ bản (như chất lỏng là nước)

và đâu là chất bôi trơn cơ bản hiệu quả (như dầu)

Trả lời

Tùy thuộc vào hoạt động của từng loại máy mà việc dùng dung dịch cắt để làm mát, bôi trơn, hoặc cả hai

Hiệu quả của dung dịch cắt phụ thuộc vào một số yếu tố, chẳng hạn như việc hoạt động gia công, công cụ và phôi, tốc độ cắt, các phương pháp ứng dụng Nước là một chất làm mát tuyệt vời và hiệu quả, có thể làm giảm nhiệt độ cao phát triển trong vùng cắt Tuy nhiên, nước không phải là một chất bôi trơn hiệu quả; do đó, nó không làm giảm ma sát Hơn nữa, nó có thể gây ra quá trình oxy hóa ( gỉ ) của phôi và các thành phần máy công

cụ

Tác dùng bôi trơn của dung dịch cắt:

• Ma sát giữa mặt tiếp xúc của phôi và dao sẽ tăng

• Góc cắt sẽ giảm theo

• Các biến dạng trượt sẽ tăng

• Phôi này sẽ trở nên dày hơn

• Lưỡi dao định hình tốt

•

Question 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 thuộc tính Mô tả các quan sát của bạn, bao gồm mọi dữ liệu 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 chống sốc Tốc độ cắt phụ thuộc vào nguyên liệu phôi và điều kiện của mình, cũng như chất lượng của bề mặt mong muốn Tuy nhiên, các ví dụ về các câu trả lời có thể chấp nhận được:

CHƯƠNG 23

Question 23.34 (tính toán giống như ví dụ 23.1 cho hợp kim titanium có độ bền cao và

tốc độ quay của phôi là 700 vòng/ phút)

Answer:

Solution The cutting speed is the tangential speed of the workpiece The maximum cutting speed is at the outer diameter; D O, and is obtained from the equation

Thus,

12.5 700

27.49( / min) 1000

Since W = 60 Nm/min, the power dissipated is 7680 Nm/min

The cutting force, Fc is the tangential force exerted by the tool Power is the product of torque, T and rotational speed in radians per unit time, hence

Question 23.35 (Ước lượng thời gian cần thiết để gia công lần lượt thô một thanh hợp

kim đồng tròn dài 0.50 ủ từ một đường kính 60 mm còn lại 58 mm, sử dụng một lưỡi daothép gó (Xem Bảng 23.4) Ước tính thời gian cần thiết cho một lưỡi dao hợp kim không tráng)

Chú ý rằng Dave = 198.75 mm Trong khi máy tiện có động cơ 12 kW và hiệu suất làm việc 80%, ta có (12)(0.8) = 9.6 kW có thể sử dụng trong quá trình cắt Đối với gang công suất yêu cầu được lấy từ bảng 21.2 trang 571 giữa 1.1 và 5.4 Ws/mm3 Ta có thể sử dụng giá trị trung bình để có được con số đặc trưng cho công suất điện là 3.3 Ws/mm3 Vì vậy, tốc độ căt bỏ kim loại tối đa là

MRR = = 2909 mm3/s

Tốc độ cắt bỏ kim loại cũng được cho bởi phương trình (23.1) trang 620 MRR = πDDavedfN

Vì vậy, lượng ăn dao tối đa, f, là

f = = 0.45 mm/rev

Question 23.37Một mũi khoan có đường kính 7.5 mm được sử dụng trên một máy ép

khoan hoạt động 300rpm Nếu lượng ăn dao là 0.125 mm/rev, MRR là bao nhiêu ? MRR

sẽ như thế nào nếu đường kính mũi khoan tăng gấp đôi ?

Answer :