Chương IX: Nguyên lý cắt gọt kim loại | Bài giảng Cơ khí đại cương

Bộ môn CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG Biên soạn: HÀN & CNKL ThS. Vũ Đình Toại
Chương IX: Nguyên lý cắt gọt kim loại
I. Những khái niệm cơ bản về quá trình cắt gọt kim loại: Bào ngang giường
1. Các chuyển động để thực hiện việc cắt gọt:
Chuyển động cơ bản
Chuyển động phụ
Chuyển động chính
Chuyển động chạy dao Bộ môn CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG Biên soạn: HÀN & CNKL ThS. Vũ Đình Toại
1.1. Chuyển động chính: là chuyển động cơ bản có tốc độ lớn hơn tất cả các chuyển động khác
1.2. Chuyển động chạy dao (chuyển động bước tiến): là chuyển động cơ bản có tốc độ nhỏ hơn
chuyển động chính
2. Các thông số cơ bản của chế độ cắt gọt:
Những thông số cơ bản của chế độ cắt gọt là: vận tốc cắt, lượng chạy dao (bước tiến), chiều sâu
cắt, diện tích lớp cắt (chiều rộng cắt và chiều dày cắt), thời gian để gia công một chi tiết và thời gian máy
2.1. Vận tốc cắt - v: là đoạn đường đi trong một đơn vị thời gian của một điểm trên bề mặt gia
công hoặc một điểm trên lưỡi dụng cụ cắt
Đối với máy có phôi hoặc dụng cụ cắt quay tròn (ví dụ: tiện) vận tốc cắt tính theo công thức: πDn
D: Đường kính của phôi (mm); v = m/ph
n: Số vòng quay của phôi hoặc của dụng cụ cắt trong một phút 1000
Đối với máy có dụng cụ cắt hoặc phôi chuyển động thẳng (ví dụ: bào), vận tốc cắt tính theo công thức: L
L: Chiều dài hành trình (mm); v = m/ph
t: Thời gian của một hành trình (phút) 1000 t. Bộ môn CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG Biên soạn: HÀN & CNKL ThS. Vũ Đình Toại
2.2. Lîng ch¹y dao - S: Lîng ch¹y dao (bíc tiÕn) S khi tiÖn lµ kho¶ng di ®éng cña dông cô
c¾t theo chiÒu däc khi ph«i quay mét vßng [mm/vßng]
Lîng ch¹y dao khi phay lµ sù di chuyÓn cña ph«i (tÝnh b»ng mm) khi dao phay quay mét
vßng (So) hoÆc khi dao phay quay mét r¨ng (Sz), hoÆc lµ sù di chuyÓn cña ph«i (tÝnh b»ng
mm) trong mét phót (Sm) So = Sz . Z
Z: sè r¨ng cña dao phay
Sm = So . n = Sz . Z . n
n: sè vßng quay cña dao phay trong mét phót
Lîng ch¹y dao khi khoan lµ kho¶ng di ®éng cña mòi khoan däc theo trôc trong 1 vßng quay cña mòi khoan
2.3. ChiÒu s©u c¾t - lµ kho¶ng c¸ch gi÷a mÆt cÇn ®îc gia c«ng vµ mÆt ®· gia c«ng sau mét t:
lÇn dông cô c¾t ch¹y qua (lît c¾t)
Khi tiÖn ngoµi, chiÒu s©u c¾t ®o theo ®êng vu«ng gãc víi trôc ph«i vµ tÝnh theo c«ng thøc: D − d t = mm 2
D: ®êng kÝnh cña mÆt cÇn ®îc gia c«ng (mm)
d: ®êng kÝnh cña mÆt ®· gia c«ng (mm) Bộ môn CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG Biên soạn: HÀN & CNKL ThS. Vũ Đình Toại
ChiÒu s©u c¾t khi phay ®o trong mÆt ph¼ng vu«ng gãc víi trôc dao phay vµ b»ng chiÒu dµy
cña líp kim lo¹i bÞ hít ®i sau mét lÇn ch¹y dao
ChiÒu s©u c¾t khi khoan b»ng nöa ®êng kÝnh cña mòi khoan: D t =
mm D: ®êng kÝnh cña mòi khoan [mm] 2
2.4. DiÖn tÝch líp c¾t - f: lµ tÝch sè gi÷a bíc tiÕn S vµ chiÒu s©u c¾t hoÆc lµ tÝch sè gi÷a chiÒu
dµy c¾t a vµ chiÒu réng c¾t b f = s. t = a. b
2.5. Thêi gian ®Ó gia c«ng mét chi tiÕt trªn m¸y gåm thêi gian m¸y, thêi gian phô, thêi gian
phôc vô vµ thêi gian nghØ ng¬i Bộ môn CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG Biên soạn: HÀN & CNKL ThS. Vũ Đình Toại
2.5.1. Thêi gian m¸y (cßn gäi lµ thêi gian chÝnh) lµ thêi gian trùc tiÕp dïng ®Ó c¾t gät kim lo¹i
Thêi gian m¸y Tm dïng ®Ó tiÖn mét chi tiÕt víi nhiÒu lÇn ch¹y dao ®îc tÝnh theo c«ng thøc:
L: ChiÒu dµi hµnh tr×nh cña dao theo híng ch¹y dao (mm) L i . T = [phót]
i: sè lÇn ch¹y dao (số lượt cắt) m S n .
S: lîng ch¹y dao cña dao (mm/vßng)
n: sè vßng quay cña ph«i trong mét phót
2.5.2. Thêi gian phô T lµ thêi gian mµ ngêi thî dïng ®Ó b¶o ®¶m hoµn thµnh nhiÖm vô P
c«ng nghÖ c¬ b¶n nh thêi gian ®Æt, kÑp vµ th¸o chi tiÕt, thêi gian ®iÒu khiÓn c¸c c¬ cÊu cña
m¸y, thêi gian di chuyÓn dông cô vµ thêi gian ®o chi tiÕt
2.5.3. Thêi gian phôc vô chç lµm viÖc T
lµ thêi gian ®Ó ngêi thî dïng ®Ó chuÈn bÞ chç pv
lµm viÖc (m¸y, dông cô, ®å g¸) trong vßng mét ca
2.5.4. Thêi gian nghØ ng¬i T gåm thêi gian h¹n ®Þnh bëi c¸c ®iÒu kiÖn lµm viÖc cña m¸y vµ n cña s¶n xuÊt
 Thêi gian ®Ó gia c«ng mét chi tiÕt trªn m¸y (møc thêi gian cho mét s¶n phÈm) ®îc tÝnh theo c«ng thøc:
Tc = Tm + Tp + Tpv + Tn [phót ]
 N¨ng suÊt trong mét phót cña m¸y cã thÓ tÝnh theo c«ng 1 = [c¸i/phót] thøc: N Tc Bộ môn CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG Biên soạn: HÀN & CNKL ThS. Vũ Đình Toại
II. H×nh d¸ng h×nh häc vµ c¸c th«ng sè cña dông cô c¾t 1. :
CÊu t¹o cña dông cô c¾t: Dao tiÖn Bộ môn CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG Biên soạn: HÀN & CNKL ThS. Vũ Đình Toại
II. H×nh d¸ng h×nh häc vµ c¸c th«ng sè cña dông cô c¾t 1. :
CÊu t¹o cña dông cô c¾t: Dao tiÖn
C¸c h×nh d¹ng lìi c¾t b»ng m¶nh HK cøng Bộ môn CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG Biên soạn: HÀN & CNKL ThS. Vũ Đình Toại
II. H×nh d¸ng h×nh häc vµ c¸c th«ng sè cña dông cô c¾t 1. :
CÊu t¹o cña dông cô c¾t: Dao tiÖn
C¸c h×nh d¹ng lìi c¾t b»ng m¶nh HK cøng Bộ môn CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG Biên soạn: HÀN & CNKL ThS. Vũ Đình Toại Bộ môn CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG Biên soạn: HÀN & CNKL ThS. Vũ Đình Toại Mòi khoan Bộ môn CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG Biên soạn: HÀN & CNKL ThS. Vũ Đình Toại Dao phay Ta r« ren Phay Phay nghÞch thuËn Bộ môn CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG Biên soạn: HÀN & CNKL ThS. Vũ Đình Toại
Dao phay mÆt ph¼ng
Phay ®Þnh h×nh S¬ ®å chuèt Dao chuèt Bộ môn CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG Biên soạn: HÀN & CNKL ThS. Vũ Đình Toại Lìi ca
Dao phay b¸nh r¨ng
Dao tiện bằng mảnh HK cứng Bộ môn CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG Biên soạn: HÀN & CNKL ThS. Vũ Đình Toại
2. C¸c mÆt trªn ph«i :
Cã ba lo¹i bÒ mÆt khi gia c«ng chi tiÕt:
- BÒ mÆt cÇn gia c«ng lµ bÒ mÆt cÇn hít phoi - 1
- BÒ mÆt ®· gia c«ng lµ bÒ mÆt cã ®îc sau khi hít phoi - 3
- BÒ mÆt ®ang gia c«ng lµ bÒ mÆt do lìi c¾t chÝnh t¹o nªn - 2
3. C¸c th«ng sè h×nh häc cña ®Çu dao:
- MÆt ph¼ng c¾t gät lµ mÆt ph¼ng tiÕp tuyÕn víi bÒ mÆt
®ang gia c«ng vµ ®i qua lìi c¾t chÝnh.
- MÆt ph¼ng c¬ së lµ mÆt ph¼ng song song víi híng ch¹y
ch¹y dao däc vµ híng ch¹y dao ngang Bộ môn CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG Biên soạn: HÀN & CNKL ThS. Vũ Đình Toại
- Gãc sau chÝnh : lµ gãc hîp thµnh bëi mÆt ph¼ng c¾t gät và
mặt sau chính. Gãc sau chính có tác dụng gi¶m ma s¸t gi÷a bÒ
mÆt ®ang gia c«ng vµ mÆt sau cña dao.
- Gãc tríc chÝnh  :(góc thoát phoi) lµ gãc hîp thµnh bëi mÆt
tríc cña dao vµ mÆt ph¼ng vu«ng gãc víi mÆt ph¼ng c¾t gät vµ
®i qua lìi c¾t chÝnh. Gãc tríc chÝnh lµm cho qu¸ tr×nh c¾t ®îc dÔ dµng, phoi dễ thoát.
- Gãc s¾c : lµ gãc hîp bëi mÆt tríc vµ mÆt sau chÝnh. Gãc
nµy cã ¶nh hëng ®Õn ®é s¾c khi c¾t vµ quan hÖ víi gãc tríc ,
gãc sau  theo c«ng thøc sau:  +  +  = 900
- Gãc c¾t : lµ gãc hîp bëi mÆt tríc vµ mÆt ph¼ng c¾t. Gãc nµy
x¸c ®Þnh vÞ trÝ cña ®iÓm c¾t vµ cã quan hÖ víi gãc  theo cong
thc sau:  +  = 900 hoÆc  =  + 
- Gãc nghiªng chÝnh  - lµ gãc gi÷a h×nh chiÕu cña lìi c¾t
chÝnh lªn mÆt ph¼ng c¬ së vµ híng ch¹y dao
- Gãc nghiªng phô  - lµ gãc gi÷a h×nh chiÕu cña lìi c¾t phô 1
lªn mÆt ph¼ng c¬ së c¬ së vµ híng ch¹y dao
- Gãc ®Ønh dao  - lµ gãc tạo bởi: h×nh chiÕu cña lìi c¾t chÝnh
vµ phô lên mặt phẳng cơ sở. Cïng víi hai gãc nghiªng  vµ 1
, gãc ®Ønh  cã quan hÖ sau:  +  +  = 1800
- Gãc n©ng : ¶nh hëng ®Õn hướng cuộn phoi và tho¸t phoi Bộ môn CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG Biên soạn: HÀN & CNKL ThS. Vũ Đình Toại
III. C¸c hiÖn tîng vËt lý trong qu¸ tr×nh c¾t gät:
Trong qu¸ tr×nh c¾t gät x¶y ra nhiÒu hiÖn tîng vËt lÝ vµ c¬ häc trong vïng c¾t nh: qu¸ tr×nh
h×nh thµnh phoi, lùc c¾t; sù t¹o thµnh nhiÖt c¾t; sù mµi mßn dao v.v…
1. Qu¸ tr×nh t¹o thµnh phoi: t¹o phoi phoi vôn phoi d©y phoi vôn 1- ph«i 2- c¸c phÇn tö cña phoi
3- dao (dông cô) c¾t Bộ môn CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG Biên soạn: HÀN & CNKL ThS. Vũ Đình Toại
C¸c d¹ng phoi tuú thuéc tính dẻo VL ®îc c¾t: a- phoi xÕp b- phoi bËc c- phoi d©y xo¾n
d- phoi d©y h×nh d¶i ®- phoi vôn Bộ môn CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG Biên soạn: HÀN & CNKL ThS. Vũ Đình Toại
2. NhiÖt khi c¾t kim lo¹i vµ ¶nh hëng cña nhiÖt ®Õn qu¸ tr×nh c¾t: Q = Qc + Qp + Qd + Qkk
 NhiÖt sinh ra ë vïng c¾t do biÕn d¹ng dÎo cña kim lo¹i vïng ®ã vµ mét phÇn do ma s¸t
gi÷a dao vµ ph«i hoÆc dao vµ phoi
 Lîng nhiÖt sinh ra phô thuéc vµo vËt liÖu ph«i; dao c¾t; chÕ ®é c¾t (v, t, s); c¸c yÕu tè h×nh häc cña dao
Qc - lîng nhiÖt truyÒn vµo chi tiÕt ( 4%)
Qd - lîng nhiÖt truyÒn vµo dao ( 15  20%)
Qp - lîng nhiÖt truyÒn vµo phoi ( 75  80%)
Qkk - lîng nhiÖt truyÒn vµo kh«ng khÝ (kho¶ng 1%) Bộ môn CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG Biên soạn: HÀN & CNKL ThS. Vũ Đình Toại
3. Sù mµi mßn cña dông cô c¾t:
§é mµi mßn dao theo thêi gian a- mµi mßn mÆt sau b- mµi mßn mÆt tríc
c- mµi mßn c¶ hai mÆt Bộ môn CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG Biên soạn: HÀN & CNKL ThS. Vũ Đình Toại 4. Lùc c¾t:
Trong qu¸ tr×nh c¾t, dao c¸t chÞu t¸c dông cña mét sè thµnh phÇn lùc c¾t nh lùc ma s¸t
gi÷a ph«i vµ dao; lùc sinh do biÕn d¹ng dÎo, biÕn d¹ng ®µn håi, …
- Lùc cắt chính P (có tác dụng hớt phoi) Z
P cã xu híng uèn cong th©n dao hoÆc lµm g·y dao. Ngêi Z
ta dïng lùc Pz ®Ó tÝnh c«ng suÊt ®éng c¬ chÝnh cña m¸y vµ
kiÓm nghiÖm ®é bÒn th©n dao
- Lùc ch¹y dao P - có chiều ngược víi chiÒu chạy dao X
BÒ mÆt ®ang gia c«ng c¶n trở sù tiÕn dao, g©y ra P , t¸c dông X
lªn bµn xe dao. Gi¸ trÞ cña P so víi lùc c¾t chÝnh P rÊt nhá X Z
- Lùc híng kÝnh P - lµ ph¶n lùc cña ph«i, ngîc chiÒu s©u c¾t Y
cña dao vµ däc theo th©n dao
P g©y mÊt æn ®Þnh, làm uốn cong ph«i vµ t¸c dông lªn c¬ cÊu kÑp dao, bµn xe dao. Y
Gi¸ trÞ P kh«ng lín l¾m, nhưng ảnh hưởng trực tiếp đến độ bóng và độ chính xác gia công Y 2 2 2
Tổng hợp lực P được tính: P = P + P + P Z Y X
Gi¸ trÞ c¸c lùc thµnh phÇn thêng theo tØ lÖ sau:
P : P : P = 1 : 0,4 : 0,25 Z Y X
Tính gần đúng P :
P  1,11 PZ