Bài giảng nguyên lý cắt gọt gỗ : Lực và hình thái phoi trong cắt gọt cơ bản part 4 potx

Tương quan giữa chất lượng gia công và tỷ trọng gỗ.
1, 1
,
– h =1.25mm
2, 2
,
– h = 1 mm
1, 2 – do vết công cụ
1
,
, 2
,
- do phá huỷ thớ gỗ
Lo¹i gç HÖ sè lo¹i gç a
s
Lo¹i gç HÖ sè lo¹i gç a
s
Th«ng 1.0 S¬n d¬ng 1.05
Bå ®Ò 0.8 Giæi 1.6
GiÎ,b¹ch l¹p 1.7 Sau sau 2.0
V©n sam 0.95 Lim 3.5
Såi 1.4
Hệ số hiệu chỉnh loại gỗ a
s
Quan hệ giữa độ ẩm phôi
và lực cản cắt gọt
A. Cắt ngang B. Cắt dọc
C. Cắt bên t. Độ dày cắt gọt
b. Độ ẩm của gỗ
Khi độ ẩm của gỗ thay đổi thì trị số các ứng suất của gỗ và hệ số ma sát giữa gỗ và dao
thay đổi do đó lực cắt thay đổi.

Khi cắt hở: Khi cắt kín:
Khi tăng độ ẩm gỗ thì độ đàn hồi của gỗ
tăng, làm tăng áp lực lên các mặt bên của công
cụ, điều này làm tăng lực cắt.
Đối với loại gỗ rất cứng thì do hệ số nở của
gỗ khi độ ẩm thấp và cao không khác nhau mấy,
nên khi cắt kín với loại gỗ này không phù hợp
với qui luật chung.
Trạng thái gỗ Độ ẩm (%)
a
w
Cưa Phay
Gỗ ướt >70 1,15 0,85
Gỗ mới chặt hạ 50~70 1,10 0,90
Gỗ tươi 25~30 1,05 0,95
Gỗ khô 10~15 1,0 1,0
Gỗ khô kiệt 5~8 0,9 1,10
Hệ số hiệu chỉnh độ ẩm gỗ a
w
Để xét ảnh hưởng của độ ẩm gỗ đến tỷ suất lực người ta dùng hệ số độ ẩm aw.
Hệ số hiệu chỉnh độ ẩm gỗ a
w
Tr¹ng th¸i cña gç
C¾t hë C¾t kÝn
§é Èm w% HÖ sè a
w
§é Èm w% HÖ sè a
w
RÊt kh« 5-8 1.1 5-8 0.9
Kh« 10-15 1.0 10-15 1.0

Kh« võa 25-30 0.95 25-30 1.05
T¬i 50-70 0.9 50-70 1.1
Ng©m níc Trªn 70 0.85 Trªn 70 1.15
c. Nhiệt độ của gỗ.
ở những nhiệt độ khác nhau, tính chất cơ
học và vật lý của gỗ cũng khác nhau, như vậy
khi cắt gọt ở những nhiệt độ khác nhau thì lực
và chất lượng của quá trình cắt là khác nhau.
Kết quả nghiên cứu cho thấy: khi nhiệt độ
tăng thì tỷ suất lực cắt giảm xuống.
Để xét ảnh hưởng của nhiệt độ gỗ tới tỷ suất
lực cắt ta dùng hệ số nhiệt độ a
t
.
t
0
C 10 20 30 40 50 60
a
t
1.1 1.0 0.9 0.8 0.7 0.6
Về chất lượng gia công, khi nhiệt độ tăng ( độ ẩm không đổi) thì phoi và bề mặt
gia công ít bị nhăn và rạn nứt, chất lượng gia công tốt
d. ảnh hưởng của chiều rộng phoi.
Trong trường hợp cắt hở thì lực cắt tỷ lệ thuận với chiều rộng phoi
Tương quan giữa lực cắt với chiều rộng phoi
Trong trường hợp cắt kín, sự phụ
thuộc giữa tỷ suất lực với chiều rộng
phoi có khác hơn và xét ở phần sau.
Về chất lượng phoi và bề mặt gia
công: Chiều rộng phoi không ảnh

hưởng nhiều tới chất lượng gia công.
2.4.2. ảnh hưởng của tham số công cụ cắt.
a. ảnh hưởng của góc sau .
Tương quan giữa lực cắt với góc sau
Hình. Quan hệ giữa góc sau và lực
cản cắt gọt (góc trước 35
o
)
A. Cắt ngang
B. Cắt dọc
C. Cắt bên
R1. Phân lực phương ngang
R2. Phân lực vuông góc
t. Độ dày cắt
Khi góc sau (clearance angle) quá nhỏ, do sự đàn hồi của thớ gỗ làm cho bề mặt cắt
gọt và mặt sau của lưỡi cắt sinh ra ma sát, dẫn đến lực cản cắt gọt tăng lên (hình). Đặc biệt
là khi tạo ra phoi dạng nén ép, lưỡi cắt trở nên cùn, khi cắt gọt ngược thớ lực cản cắt gọt
tăng rõ rệt. Mặt khác, góc sau quá lớn, góc mài nhỏ, độ cứng của công cụ cắt giảm, lực cản
cắt gọt tăng lên. Góc sau tồn tại một giá trị thích đáng, khi lưỡi bào thẳng góc góc sau
khoảng 5o, khi gia công cưa và khoan góc sau thông thường khoảng 5 ~ 8
o
.
b. ảnh hưởng của góc cắt
Quan hệ giữa góc cắt với lực cản cắt gọt trong cắt ngang và cắt dọc như hình
Quan hệ giữa góc cắt và lực cản cắt gọt (gỗ Thông đỏ)
Khi góc cắt tăng, phoi khi cắt dọc biến đổi
từ dạng liên tục sang dạng nén ép, phoi
khi cắt ngang biến đổi từ dạng cắt đứt
sang dạng bị xé rách, cho dù xuất hiện bất
cứ hiện tượng nào, lực cản cắt gọt đều

tăng theo sự gia tăng của góc cắt. Đặc biệt
là khi góc cắt trong khoảng 50 ~ 60
o
lực
cản cắt gọt lúc này tăng nhanh, khi độ dày
cắt gọt lớn thì khoảng gia tăng của lực cản
cắt gọt rất rõ ràng. Trong đó, góc cắt khi
cắt ngang trong khoảng 30 ~ 40o, lực cản
cắt gọt có giá trị nhỏ nhất. Điều này là do
góc cắt quá nhỏ, độ cứng và cường độ của
công cụ cắt giảm xuống, dẫn đến góc cắt
thực tế và độ dày cắt gọt tăng lên. Góc cắt
tới hạn thông thường 50
o
Chất lượng của phoi chịu ảnh hưởng rất lớn của sự thay đổi góc trước , điều này chúng ta
thấy rõ trong khi xét các quá trình tạo phoi. Góc cắt lớn dễ làm cho phoi bị biến dạng, phá
huỷ và ngược lại. Trong gia công mà phoi là thành phẩm thì góc cắt có thể giảm xuống 18
0
-
20
0
, và khi đó cần lưu ý độ cứng vững của dao
Để tính ảnh hưởng góc cắt đến lực cắt, ta dùng hệ số a, hệ số a

chỉ nhân với lực ở mặt trước.
Gãc 
0
HÖ sè a

víi c¸c gãc c¾t 

0
Ghi chó
50 55 60 65 70 75 80 85 KÕt qua
nghiªn cøu
cña Manr«t
G.F
0 0.76 0.83 1 1.15 1.37 1.62 1.94 2.18
30 0.74 0.82 1 1.18 1.40 1.67 1.93 2.32
60 0.71 0.87 1 1.22 1.45 1.73 2.07 2.44
90 0.69 0.81 1 1.25 1.50 1.82 2.10 1.66
Về độ nhẵn bề mặt, Hmax nhỏ nhất khi góc cắt  =70 - 75
o
- Lực tác dụng lên mặt sau:
Ps= B. 
2
- Lực tác dụng lên mặt trước của dao không phụ thuộc vào độ tù , có thể biểu thị
bằng một hằng số C.
Từ nhận xét trên, ta có công thức tổng quát là: P = A.  + B. 
2
+ C
Pm = A. 
Thời gian làm việc (h) 0 1 2 3 4 5 6
Bán kính đỉnh răng dao
(độ tù) (m)
2~20 21~3
5
36~40 41~45 46~50 51~55 56~60
a

1~1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7

c. ảnh hưởng của độ tù mũi dao
- lực tác dụng lên mũi cắt phụ thuộc vào độ tù :
Để tính ảnh hưởng độ tù đến lực cắt,
ta dùng hệ số a
.
ảnh hưởng của độ tù  đến công suất
Về mặt chất lượng, độ tù  cũng ảnh hưởng rất rõ, khi còn sắc ( <15 k), độ nhấp nhô bề
mặt gia công Hmax  240 k thì ở độ tù  = 40k có độ nhấp nhô bề mặt gia công Hmax 
640 k. Độ tù  càng lớn thì lượng đàn hồi gỗ càng lớn, phoi càng dễ biến dạng. Vì vậy
cần tìm biện pháp để độ tù  nhỏ nhất trong khi gia công.
d. Góc nghiêng dao
Cắt gọt lưỡi cắt nghiêng có 3 loại góc trước
sau (hình):
(1) góc trước pháp tuyến (
n
) được xác định
trong mặt phẳng pháp tuyến với lưỡi cắt
(normal rake angle).
(2) Góc trước (
v
) được xác định trong mặt
phẳng vuông góc với mặt phẳng gia công
có phương song song với vận tốc cắt
(velocity rake angle).
(3) góc trước làm việc (
e
) được xác định
trong mặt phẳng chứa phương vận tốc cắt
và hướng thoát phoi (effective angle).
Góc thoát phoi và góc trước khi cắt gọt 3 chiều

ON. Phương vuông góc canh cắt
OB. Hướng vận tốc cắt
OE. Hướng thoát phoi
Quan hệ của góc trước làm việc và góc trước
pháp tuyến:
sin
e
= cos
c
sin
n
cos + sin
c
sin
Trong đó: – góc nghiêng dao;
c – góc thoát phoi (chip flow angle).
Khi cắt gọt lưỡi cắt nghiêng, 
c
  được Stabler thành lập trong cắt gọt kim loại, đối với
cắt gọt gỗ nguyên tắc này cũng được xác nhận.
sin
e
= sin2 + cos2sin
n