ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP: DỤNG CỤ CẮT GỌT KIM LOẠI

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP: DỤNG CỤ CẮT GỌT KIM LOẠI

Trêng §¹i häc b¸ch khoa Hµ Néi

Khoa C¬ KhÝ

=====o0o=====

§å ¸N tèt nghiÖp

§Ò TµI: T×M HIÓU DôNG Cô C¾T GäT C¬ KHÝ.

Gi¸o viªn híng dÉn : ts TR¦¥NG HåNG MINH Sinh viªn thùc hiÖn : NGUYÔN QUANG TRUNG

NGUYÔN TµI TíI.

Líp : CTk6 – §HBK.

Hµ Néi 1 – 2006.

Mục Lục 2

1 Dụng cụ cắt gọt, gia công cắt gọt

5

1.1.Cắt gọt là gì ?

5

1.1.1.Tại sao lại bóc tách kim loại bằng dụng cụ cắt ? 5

1.1.2.Hiện tợng gì xảy ra với dụng cụ cắt khi bóc táchvật liệu

6

1.2 Lịch sử vật liệu và dụng cụ cắt

7

1.2.1.Quá trình hình thành dụng cụ 7

1.2.2 Sự ra đời của thép dụng cụ tốc độ cao và sau đó 8

1.3 Các loại máy công cụ

9

1.4 Chñng lo¹i dông cô c¾t gät

10

1.4.1 Chñng lo¹i dông cô c¾t gät 10

1.4.2.Gia c«ng tiÖn 13

1.4.3 Gia c«ng phay 14

1.4.4 Gia c«ng khoan 15

1.4.5 Gia c«ng b»ng tay 15

1.5 Tõ chuyªn m«n trong gia c«ng c¾t gät

15

1.6 T¸c dông cu¶ lìi c¾t

19

2 VËt liÖu

20

2.1 Chñng lo¹i vËt liÖu c¾t gät

20

2.1.1.S¾t

2.1.2.ThÐp

21

2.1.3.Gang

24

2.1.4.Phi thÐp ( kim lo¹i mÇu)

25

2.2.§é cøng vËt liÖu c¾t gät

27

2.3.TÝnh c¾t gät

29

2.3.1.§Æc tÝnh vËt liÖu c¾t gät

29

2.3.2.Lùa chän dông cô c¾t thÝch hîp

( thuyÕt minh, kÝ hiÖu, ph©n lo¹i sö dông )

31

2.4.VËt liÖu dông cô c¾t

31

2.5.Xö lý bÒ mÆt vËt liÖu dông cô c¾t

35

2.5.1.Xö lý t¹o mµng

35

2.5.2 Xö lý thÊm 38

2.6 Chän vËt liÖu dông cô

39

3 Insert (m¶ng dao ghÐp)

41

3.1.H×nh d¹ng vµ øng dông

42

3.1.1 H×nh d¹ng Insert 42

3.1.2.Tªn c¸c lo¹i Insert 43

3.1.3 ThÝch hîp cña hinh d¸ng 45

3.2 Ký hiÖu ISO cña Insert dïng cho TiÖn

49

3.3 Ký hiÖu ISO cña Insert dïng cho Phay

56

4.Gia c«ng TiÖn

63

4.1 Gia c«ng TiÖn

63

4.2 H×nh th¸i gia c«ng

65

4.2.1 Gia c«ng TiÖn ngoµi 65

4.2.2 Gia c«ng TiÖn trong 66

4.2.3 C¸c lo¹i gia c«ng kh¸c 68

4.3 H×nh d¸ng dông cô

69

4.4 KÝ hiÖu vµ tªn gäi chu«i dao tiÖn

71

4.5 M¸y c«ng cô sö dông ph¬ng ph¸p tiÖn

76

4.5.1 G¸ kÑp vËt gia c«ng 77

Giới thiệu chung.

Trong thời đại hiện nay trên toàn thế giới khi mà cô ng cuộc sản xuất củacải vật chất phải đợc gắn liền với chất lợng và số lợng, và cuộc sống của conngời dần phụ thuộc vào máy móc thì việc tạo ra những cỗ máy hiện đại đachức năng là rất quan trọng Để làm ra những công cụ phục vụ cuộc sống nhthế ít nhiều cũng phải nhờ đến lĩnh vực Cơ khí chế tạo Cho nên có thể nói cơkhí là một ngành hết sức quan trọng trong đời sống của con ng ời

Trong lĩnh vực Cơ khí lại bao hàm nhiều lĩnh vực khác nhau, trong đó cómột lĩnh vực hết sức quan trọng là Dụng Cụ Cắt Nó đợc ví nh là những cánhtay của các cỗ máy Các phơng cắt gọt dù lầ thủ công hay dùng máy, từ x a tớinay đều phải dùng đến dao và l ỡi cắt vì vậy Dụng Cụ Cắt là không thể thiếutrong gia công cơ khí

Ngời ta có thể chế tạo ra những cỗ má y vạn năng, gia công đợc nhiều loạichi tiết khác nhau nhng Dụng Cụ Cắt thì không thể nh thế đợc mỗi Dụng CụCắt lại có những tính năng khác nhau, dùng để gia công những sản phẩm khácnhau, dùng để cắt những vật liệu khác nhau và cũng đ ợc chế tạo từ những vậtliệu khác nhau và tất nhiên vật liệu Dụng Cụ Cắt phải có độ cứng tốt hơn vậtliệu đợc cắt (ít nhất là ba lần)

Trong cuốn sách này giới thiệu về các loại Dụng Cụ Cắt, lịch sử hình thành

và phát triển của Dụng Cụ Cắt , sự ra đời của các loại v ật liệu tiêu biểu nh Sắt,Thép, Gang, Phi Thép … và giới thiệu các phơng pháp gia công nh Tiện, Phay,Khoan… cùng các hình ảnh minh hoạ cụ thể để cho bài làm thêm sinh động

và một số hình ảnh tham khảo khác Chúng Em đã cố gắng tìm hiểu và chắtlọc những kiến thức thu thập đợc để hoàn thành bài làm một cách tốt nhấtnhng do lĩnh vực nghiên cứu là rất rộng nên chắc chắn vẫn còn nhiều thiếusót rất mong đợc sự chỉ dạy thêm của các Thầy, Cô để chúng Em có đ ợc kiếnthức hoàn chỉnh hơn

Chúng Em xin chân thành cảm ơn!

Nhóm Sinh viên thực hiện: Nguyễn Quang

Nguyễn Tài Tới.

Hà Nội 1-2006

1 Dụng cụ cắt gọt và gia công cắt gọt

Có rất nhiều vật dụng xung quanh chúng ta bằng kim loại Các sản phẩmnày đợc gia công bằng phơng pháp nào ?

Gia công kim loại có nhiều ph ơng pháp trong đó có một phơng pháp phổbiến hay dùng nhất là “gia công cắt gọt”

Trớc hết ta định nghĩa thế nào là dụng cụ cắt và gia công cắt gọt

1.1 cắt gọt

1.1.1Tại sao lại có thể bóc tách kim loại bằng dụng cụ cắt gọt là gì ?

Để có thể hiểu tờng tận, trớc tiên ta hãy tởng tợng khi gọt một quả táo tadùng dao gọt nó, lớp vỏ sẽ đợc dần tách ra nh vậy có thể định nghĩa là Ph-

ơng pháp gia công dùng lỡi dao cắt vào vật hiện làm cho vật gia công thay đổidần

Khi này luôn luôn có sự tồn tại Vật gia công và Dụng cụ cắt

Để cắt gọt tốt ,dụng cụ cắt cần phải có độ cứng hơn vật gia công với ví dụtrên thì độ cứng của dao cứng hơn nhiều lần so với quả táo giống nh thế vớitrờng hợp cắt gọt kim loại thì độ cứng dụng cụ cắt gọt luôn pghải cứng hơnkim loại cắt gọt do thông thờng độ cứng của dụng cụ cắt phải cứng hơn 3 làntrở lên so với vật liệu vật cắt gọt

1.1.2 Hiện tợng gì sẩy ra với dụng cắt khi cắt vật liệu

Hình 1.2 Vật gia công và dụng cụ cắt trong trạng thái cắt gọt

Với tốc độ chuyển động nhanh giữa dụng cụ cắt gọt và vật liệu cắtgọt ở trạng thái nh hính vẽ , từ vật đợc cắt đợc bóc ra một lớp kim loại mỏngtại nơi dụng cụ cắt lớp kim loại này gọi là phoi

Khi cắt gọt kim loại, tại lỡi cắt của dụng cụ cắt xảy ra xung đột rất lớn

đồng thời phát sinh nhiệt

Tốc độ càng lớn xung đột cáng lớn nhiệt độ vùng cắt gọt có thể lên tới

8000C

Dụng cụ cắt cần phải chịu đ ợc va đập bền vối nhiệt độ cao, giữ đ ợc độcứng do vậy thép dụng cụ tốc độ cao và hợp kim siêu cứng hay đ ợc dùng làmDụng cụ cắt Trong đó thép hợp kim siêu cứng là vật liệu chủ yếu để sản xuấtcác loại dụng cụ cắt chất lợng cao

 Dụng cụ cắt ( lỡi cắt ) cần có độ cứng gấp trên 3 lần vật liệu cắt gọt

 Lỡi cắt khi làm việc chịu va đập xung đột và nhiệt độ cao

 Thép dụng cụ tốc độ cao và thép hợp kim siêu cứng th ờng đợc dùng làmdụng cụ cắt

1.2 Lịch sử vật liệu gia công và dụng cụ cắt

Những công cụ đầu tiên mà con ng ời sử dụng là các cây gậy và đá để tạo

ra các công cụ đó cần dụng cụ ( dụng cụ cắt ) dụng cụ cắt đầu tiên tiên là Đá.tuy nhiên vật liệu công cụ cần cứng dần đò i hỏi dụng cụ cắt cứng phải là các

loại vật liệu cứng hơn nên dụng cụ cắt từ Đá chuyển sang Đòng hay tiếp theo

đó là Sắt nh vậy lịch sử của vật liệu sản xuất công cụ (vật liệu cắt) đi đôi vớilịch sử vật liệu làm dụng cụ cắt

1.2.1 Tiến trình tiến hoá của công cụ

Kim loại đợc con ngời làm đầu tiên sử dụng làm dụng cụ là Đồng tựnhiên và Vàng tự nhiên, chúng đ ợc tách ra từ Đá cuội bằng cách nung chảy.Tuy nhiên đồng nóng chảy ở nhiệt độ thấp l ại mềm, để khác phục nhợc điểm

đó Thiếc đợc pha thêm vào tạo ra Hợp kim đồng thanh Khi đó đồng thanh đ

-ợc ứng dụng làm ra các mũi dao cứng dùng vào rất nhiều việc

Sau đó Sắt đợc phát hiện ra cùng với các kỹ thuật tinh luyện thép,các dụng cụ bằng Đồng thanh dần đợc chuyển sang thành dụng cụ thép

Thời kỳ đồsắtVật liệu tự

1.2.2 Sự phát sinh ra thép dụng cụ tốc độ cao

Trong lích sử tiến hoá của dụng cụ cắt, từ khi phát hiện ra Sắt mộtthời gian dài không tìm ra đợc loại vật liệu nào cứng hơn sắt để gia công nó

Đến năm 1898 ngời ta mới phát sinh ra loại vật liệu cứng hơn sắt đó là Thépdụng cụ tốc độ cao ( thép gió_HSS )

Vào những năm1920 ngời Đức phát minh ra ( Hợp kim siêu cứng )

có độ cứng còn cao hơn thép gió

Bảng 1.2 lịch sử phát minh

Năm Vật liệu

1898 Thép dụng cụ tốc độ cao ( thép gió )

1923 Hợp kim siêu cứng

1926 Công ty krupp sản xuất hợp kim siêu cứng th ơng phẩm

1928 Công ty GE- USA sản xuất thơng phẩm hợp kim siêu cứng

1947 Vật liệu Ceramic ( hệ Al2O3), (gốm)

1960 Vật liệu cermet (hệ TIC ), (gốm kim loại )

1969 Vật liệu Ceramic (hệ Al2O3 – TIC ) hợp kim siêu cứng đa lớp

1970 Bột thép gió gốm kim loại (hệ TIC – TIN )

Sau đó từ những năm 20 cho đến ngày nay một loạt nghiên cứu về pháttriển công nghệ COATING, CERAMI CERMET, thể thiêu kết siêu cao áp ra

đời Ngày nay kỹ thuật kết tinh Kim c ơng lên bề mặt hợp kim siêu cứng đ ợcphát minh vật liệu này ứng dụng làm dụng cụ cắt lại cho tốc độ cắt gọt đợc cảithiện tăng lên đáng kể

1.3 Các loại máy công cụ

Hình 1.4 dựa vào chuyển động cắt gọt để phân loại các loại máy công cụngày nay máy Trung Tâm Gia Công và máy Gia Công Phức hợp đ ợc sử dụngrộng rãi, chính vì thế cách phân loại nh thế này cũng không phải là phù hợplắm điều quan trọng là chúng cần nắm và hiểu đ ợc nguyên lý gia công quaphơng pháp phân loại này

Hình 1.4: Phân loại máy công cụ.

1 Vật g/c chuyển động quay 2.Dao cắt c/đ quay 3 Vật gia công c/đ thẳng

4 D/cụ cắt chuyển động thẳng 5.Cả dao cắt và d/c cắt chuyển động quay

H×nh 1.5: C¸c ph ¬ng ph¸p gia c«ng

1.4 C¸c lo¹i dông cô c¾t

1.4.1 C¸c lo¹i dông cô c¾t

1 C¸n dao tiÖn mãc

2 Dao phay ngãn g¾n lìi c¾t

3 Do phay ngãn

4 Chu«i dao tiÖn vïng

5 Dao phay mÆt ®Çu cã g¾n h×nh c¾t

6 Mòi khoan

7 C¸n dao tiÖn nhá

8 Trôc c¸n ren

Dao tiÖn lç

Dao phay g¾n m¶nh c¾t

Mòi khoan Dao phay mÆt ®Çu Dao tiÖn

H×nh 1.6: C¸c lo¹i dông cô c¾t (1).

Dông cô c¸n ren

Dao xäc r¨ng

H×nh 1.6: C¸c lo¹i dông cô c¾t gät (2)

1.4.2

Gia công tiện Hình 1.7 gia công tiện ngoài Gia công tiện (Tur ning) là vật gia công đ ợc tạo chuyuển động quay , đầudao kẹp chặt dụng cụ cắt nó đợc điều khiển tự động hoặc điều khiển bằng tay

để tạo ra quỹ đạo với vật gia công kết qủa sau khi cắt gọt sẽ tạo ra hình dạngchi tiết

Máy tiện là máy phổ biến dùng trong gia công cơ khí để tiện ngoài tadùng dao tiện ngoài (Bei Tel) dao tiện này đợc chia làm hai loại là: Dao hàmmũi cắt hợp kim và Dao cắt có thể thay l ỡi cắt loại thay đợc lỡi cắt đợc dùng

đến 90% Gia công tiện không chỉ tiện các vật tròn nó dùng gia côngren ,rãnh , cắt đứt, ngoài ra cũng có thể gắn mũi khoan lên máy tiện để giacông lỗ

H×nh 1.8 Gia c«ng tiÖn ngoµi H×nh 1.9 Gia c«ng tiÖn lç

1.4.3 Gia công phay

Gia công phay khác với gia công

tiện ở chỗ dụng cụ cắt đợc tạo

chuyển động quay, chuyển động

tơng đối giữa vật và dao tạo ra

hình dáng gia công so với gia

công Tiện, lỡi cắt của gia công

Phay khi cắt vào vật liệu liên tục

có va đập ma sát Khi cắt gọt tạo

ra nhiệt lớn, trong quá trinh gia

công nhiệt lỡi cắt liên tục tăng

một cách đột ngột, ngời ta gọi

Ngày nay cần cắt gọt nhiều loại Vật liệu cao cấp và đa dạng để nâng caonăng suất và hiệu quả vật liệu dụng cụ cắt và hình dáng l ỡi dao luôn đợc cảibiến

H×nh 1.11: Phay mÆt ®Çu H×nh 1.12: Phay ngãn.

Gia c«ng khoan (DLLING )

Gia c«ng hkoan thùc hiÖn theo 2 c¸ch Dông cô

quay c¾t gät vµo vËt gia c«ng hoÆc vËt gia c«ng

quay nh h×nh vÏ

Víi gia c«ng khoan, phoi ph¶i ® îc tho¸t tèt tõ

vïng gia c«ng qua r·nh mòi khoan Víi mòi

khoan gia c«ng lç nhá vµ s©u , mòi khoan kÐm

cøng v÷ngv× thÕ rÊt khã gia c«ng c¸c lç khoan

kiÓu nµy

H×nh 1.13 Khoan 1.4.5

1.5 C¸c thuËt ng÷ c¬ b¶n víi gia c«ng c¾t gät

MÆt tríc ©m ( Negative rake ) gãc tríc < 0 , gãc sau chÝnh = 0

MÆt tríc d¬ng (Positive rake ) ®©y lµ kiÓu th«ng th êng ,gãc tríc > 0, cã gãcsau chÝnh # 0

1 Tốc độ cắt: là tốc độ cắt vật liệu tính tại phần l ỡi cắt.

Vc=

  m/min

1000

n.Dor

Dm



Dm (mm):đờng kính vật gia công (tiện )

D (mm): đờng kính của dụng cụ (đờng kính lỡi cắt hoặc đờng kính mũikhoan)

n (min-1 ): Tốc độ quay của vật gia công (tiện) tốc độ quay trục chính mangdụng cụ cắt ( phay hoặc khoan )

TiÖn Phay Khoan.

2 Lîng tiÕn dao øng víi 1 vßng quay : lµ lîng di chuyÓn dông cô øng víi 1

vßng quay cña vËt gia c«ng (tiÖn ) hoÆc dông cô c¾t ( phay , khoan ) Ff= mm rev

n( min-1): tốc độ quay của phôi tiện hoặc tốc độ quay của dụng cụ (phaykhoan )

Tiện Phay Khoan.

3 Tốc độ tiến bàn máy ( phay )

Là lợng di chuyển vật gia công trong 1 phút

Vf=fz z n (mm/min)

fz (mm/tooth ):lợng chạy ứng với 1 lỡi cắt

z: số lơi cắt

n (min-1) tốc độ quay của trục chính

Lợng chạy ứng với 1 lỡi cắt : lá lợng di chuyển ứng với 1 lỡi cắt của dao phaynhiều lỡi cắt

fz = mm tooth

n z

Vf

/

Vf (mm/min)tốc độ tiến bàn máy trong 1 phút

Z số lỡi cắt

N (min-1) tốc độ quay trục chính

1 Thời gian cắt gọt thực :

là thời gian không kể thời gian thay dao và thời gian chuẩn bị gá lắp …

Thời gian không cắt gọt : là thời gian phụ nh thay dụng cụ gá lắp …vv

1 Cắt gọt liên tục : là loại hình cắt gọt mà phoi luôn luôn đ ợc tách ra ví dụ

nh tiện và khoan

2 Cắt gọt gián đoạn : Là loại hình cắt gọt mà trong 1chu kỳ (một vòng

quay của dụng cụ )có lúc lỡi cắt cắt vào vật liệu, có lúc không cắt ( phay, c

-a )

3 Up cut ( cắt ngợc ): lợng kim lopại cắt đi biến đổi từ 0 (nh hình vẽ )

Hớng chạy phôi

4 Down cut ( cắt thuận ): Lợng kim loại cắt bóc từ trị số lớn nhất đến 0

(hình vẽ)

Làm mát bằng khí: Thay dầu cắt gọt bằng cách phun khí l àm mát

Làm mát bằng khí lạnh: Làm mát bằng cách phun khí lạnh vào vùng gia côngLàm mát kiểu sơng mù : Dầu cắt gọt đợc cung cấp vào vùng cắt gọt dới dạngsơng mù

1.6 T¸c dông cña lìi c¾t

H×nh 1.5 vµ 1.6 thÓ hiÖn h×nh ¶nh l ìi c¾t khi lµm viÖc øng víi gia c«ng tiÖn vµphay

H×nh 1.15: T¸c dông cña lìi c¾t ( gia c«ng TiÖn )

Hình 1.16: Tác dụng của lỡi cắt ( gia công Phay )

2 Vật liệu

2.1 Các loại vật liệu

Vật liệu đợc phân chia ra thành vật liệu kim loại và phi kim loại Tronggia công cắt gọt vật liệu kim loại đ ợc dùng nhiều nhng gần đây các loại vậtliệu nh Gỗ , Nhựa Composite cũng đợc sử dụng tăng lên nhiều

Trong vật liệu kim loại lại đợc phân ra 2 loại là sắt và phi sắt

Thép là loại vật liệu chế ra từ sắt bằng cách cho vào sắt một l ợng nhỏnguyên tố các bon Nếu lợng các bon lớn ta sẽ đợc vật liệu gọi là Gang

2.1.1 Thép các bon thấp (sắt )

Là loại vật liệu thành phần chí nh là sắt đợc pha vào thêm 1 lợng C nhỏ

từ 0~0,04%

2.1.2 thép

Từ quặng sắt ngời ta chế tạo ra thỏi phôi sau đó phần lớn các nguyên tố

nh C ,Si , P, S, O , N để tạo ra thép Thép có nhiều loại là thép các bon , théphợp kim , thép dụng cụ và thép sử dụng đặc biệt

6 Thép các bon , thép hợp kim:

Thành phần chủ yếu của thép các bon là sắt và các bon Tuỳ theo mục đích

sử dụng ngời ta cho thêm vào các nguyên tố hợp kim khác sẽ tạo ra vật liệugọi là Thép hợp kim

7 Thép dụng cụ :

Thép dụng cụ đợc phân thành 3 loại là thép dụng cụ các bon, thép dụng cụhợp kim và thép dụng cụ tốc độ cao Thép dụng cụ th ờng có tổ chức cứng đểtạo đợc độ cứng ngời ta thờng tôi nó

Đặc điểm của thép dụng cụ các bon là không cứng ở nhiệt độ cao, khi sử

lý nhiệt hay bị biến dạng để có khả năng làm việc đ ợc cả ở nhiệt độcao ngơi ta cho thêm vào thép dụng cụ các bon một số kim loại khác tạo

ra thép hợp kim dụng cụ Để làm dụng cụ cắt cần có các loại vật liệu có

độ cứng cao, hơn thế nữa vật liệu đó cần bền ở nhiệt độ cao, chịu màimòn Để đạt đợc yêu cầu đó các nguyên tố kim loại còn bổ xung thêm

4 Các loại thép đặc thù

a)Thép không rỉ (Stailess).

Thép không rỉ có đặc tính bền với môi tr ờng

Bình thờng nó có tính dẻo , mềm nhng khi gia công dễ biến cứng

Thép không rỉ đợc phân làm 3 loại chính là thép không rỉ Cr13, thép không rỉCr18 và thép không rỉ 18-8

b) Thép có độ cứng cao.

Thép có độ cứng cao tạo ra bằng cách thấm C , thấm N, hoặc phơng pháp