Bài giảng kỹ thuật chế tạo máy chương 3 trương quốc thanh

CHƯƠNG 3:
CƠ SỞ VẬT LÝ QUÁ TRÌNH CẮT, THÔNG SỐ HÌNH
HỌC DỤNG CỤ CẮT, THÔNG SỐ QUÁ TRÌNH GIA
CÔNG

GV: TRƯƠNG QUỐC THANH

1.

Lý thuyết biến dạng lớp phoi cắt và cơ
chế quá trình tạo phoi

2.

Thông số hình học và vật liệu dung cụ cắt

3.

Các thông số quá trình cắt

1


1. Lý thuyết biến dạng lớp phôi cắt và cơ chế
quá trình tạo phoi
1.1 Lý thuyết biến dạng kim loại
Biểu đồ kéo kim loại

Vùng OA (P < Ptl): là vùng biến dạng
đàn hồi. Khi ngoại lực thôi tác dụng, kích
thước chi tiết trở lại hình dáng ban đầu

(theo đònh luật Hooke).

∆l

Vùng AB (Ptl ≤ P ≤ Pch): là vùng
biến dạng dẻo. Khi ngoại lực thôi tác
dụng, kích thước chi tiết không trở lại
như ban đầu mà sẽ giữ luôn kích thước
đó. Tức chi tiết bò dài ra thêm một đoạn
OB’.
Vùng BC (P ≥ Pb): là phá hủy. Mẫu
hình thành cổ thắt và chi tiết bò đứt.

GV: TRƯƠNG QUỐC THANH

2


1. Lý thuyết biến dạng lớp phôi cắt và cơ chế
quá trình tạo phoi
1.2 Quá trình tạo phôi
γ

(a) 2m/min, (b) 7 m/min, (c) 20 m/min, (d) 40 m/min

K f = K bd + K ms
Mức độ biến dạng của phoi trong miền tạo phoi

Mức độ biến dạng của phoi do ma sát với mặt trước của dao

Giai đoạn biến dạng: giai đoạn này xảy ra trong khu vực nhất đònh gọi là miền tạo phoi AOE. Trong miền này sẽ tập
trung các mặt trượt, trong đó, OA là mặt trượt đầu tiên và OE là mặt trượt kết thúc. Trong quá trình gia công, miền tạo
phoi AOE di chuyển cùng với dao.
Giai đoạn biến dạng phụ do ma sát với mặt trước của dao, mà trong đó, lớp kim loại nằm sát với mặt trước của dao
(vùng 1) chòu ảnh hưởng nhiều nhất.
Lực cắt P tạo ra ứng suất trên vùng gia công cần lớn hơn sức bền của vật liệu gia công.
Quá trình cắt vật liệu diễn ra: trước khi biến dạng thành phoi, vật liệu gia công bò nén
biến dạng đàn hồi
dẻo và một lớp phoi có chiều dày a bò cắt chuyển thành phoi có chiều dày a1 và trượt theo mặt trước của dao.
GV: TRƯƠNG QUỐC THANH

biến dạng

3


1. Lý thuyết biến dạng lớp phôi cắt và cơ chế
quá trình tạo phoi
Chiều rộng miền tạo phoi phụ thuộc vào tính chất của vật liệu
gia công và chế độ cắt .
Ở tốc độ cắt thấp, miền tạo phôi là miền AOE. Tốc độ cắt càng
cao thì bề rộng miền tạo phoi bò co hẹp lại và quay đi một góc theo
chiều kim đồng hồ, đồng thời, bề dày cắt cũng giảm.

Công thức tính tỉ số cắt:

r=

a
OC . sin φ

sin φ
=
=
a1 OC .cos( φ − γ ) cos( φ − γ )

GV: TRƯƠNG QUỐC THANH

4


1. Lý thuyết biến dạng lớp phôi cắt và cơ chế
quá trình tạo phoi
1.3

Các dạng phoi

Chia làm 3 dạng phoi
Phoi dây
Phoi xếp
Phoi vụn

GV: TRƯƠNG QUỐC THANH

5


1. Lý thuyết biến dạng lớp phôi cắt và cơ chế
quá trình tạo phoi
Theo nghiên cứu thực nghiệm quá trình tạo phoi:
– Chiều dài lớp phoi cắt Lf ngắn hơn quãng đường đi được L (Lf < L).

– Bề dày lớp phoi cắt af lớn hơn chiều dày cắt a (af>a).
– Bề rộng lớp phoi cắt bf thay đổi không đáng kể so với bề rộng lớp
cắt b (bf ≈ b) khi góc λ <30o.
Dựa trên đònh luật bảo toàn thể tích Vf = V, người ta đưa ra hệ
số co rút phoi K (thường K = 1 – 8):

L af
=
K=
Lf
a
Để đo hệ số co rút phoi, ta có 2 phương pháp:
– Đo trực tiếp / Đo theo phương pháp trọng lượng

GV: TRƯƠNG QUỐC THANH

6


1. Lý thuyết biến dạng lớp phôi cắt và cơ chế
quá trình tạo phoi
Ý nghóa của hệ số co rút phoi:
– Thay đổi hệ số co rút phoi sẽ làm thay đổi lực cắt, chất
lượng bề mặt gia công,…
– Đặt trưng cho mức độ BDD (trong chừng mực nào đó). Tuy
nhiên không dùng làm tiêu chuẩn để đònh lượng chính xác, vì
khi K = 1 vẫn có BDD.
– Hệ số co rút phoi không bằng độ trượt tương đối, khi tăng hệ
số co rút phoi thì độ trượt tương đối tăng.

GV: TRƯƠNG QUỐC THANH

7


2. Kết cấu, thông số hình học và vật liệu
dụng cụ cắtø
2.1 Kết cấu dụng cụ cắt: gồm 2 phần
– Phần làm việc
– Phần thân dao

GV: TRƯƠNG QUỐC THANH

8


2. Kết cấu, thông số hình học và vật liệu
dụng cụ cắtø

GV: TRƯƠNG QUỐC THANH

9


2. Kết cấu, thông số hình học và vật liệu
dụng cụ cắtø
2.2 Thông số hình học dao

GV: TRƯƠNG QUỐC THANH

10


2. Kết cấu, thông số hình học và vật liệu
dụng cụ cắtø
Các mặt phẳng toạ độ trên dao

1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.

GV: TRƯƠNG QUỐC THANH

Mặt trước
Mặt sau chính
Mặt sau phụ
Lưỡi cắt chính
Lưỡi cắt phụ
Mặt cắt
Mặt đáy
Tiết diện chính
Tiết diện phụ

11

2. Kết cấu, thông số hình học và vật liệu
dụng cụ cắtø
Các góc của dao ở trạng thái tónh

1. Góc trước γ

α1

γ1

β

γ

α

2. Góc sau chính α
δ

3. Góc sắc β

ϕ1

4. Góc cắt δ

ϕ

ε

5. Góc nâng λ
6. Góc nghiêng chính ϕ
7. Góc nghiêng phụ ϕ1
8. Góc mũi dao ε

GV: TRƯƠNG QUỐC THANH

λ

12


2. Kết cấu, thông số hình học và vật liệu
dụng cụ cắtø
2.3 Vật liệu dụng cụ cắt (tham khảo SGK)
Thép cacbon dụng cụ
Thép hợp kim dụng cụ
Thép gió
Hợp kim cứng
Vật liệu sứ
Vật liệu mài và các vật liệu tổng
hợp khác

GV: TRƯƠNG QUỐC THANH

13


3. Các thông số quá trình cắt

3.1 Lực cắt

R = N1 + F1 + N 2 + F2
=

Q1 +

Lực thực hiện quá trình
cắt
lực có lợi
GV: TRƯƠNG QUỐC THANH

Q2
Lực tạo ra ma sát, rung động, ảnh
hưởng đến độ cứng vững của hệ
thống công nghệ, chất lượng bề mặt
sau gia công
lực có hại
14


3. Các thông số quá trình cắt

Để thuận tiện trong việc nghiên
cứu, ta phân lực R thành Px, Py,
Pz.

3.1 Lực cắt

R=

Pz
tính độ bền
dao, máy và công
suất máy

Pz2 + Py2 + Px2 = (1,1 ÷ 1,18 ) Pz

Py
làm cong chi
tiết, ảnh hưởng độ
chính xác gia công.
Py= (0,4…0,5).Pz

Px
tính toán độ bền
của chi tiết trong
chuyển động phụ, độ
bền dao, công tiêu hao
của cơ cấu chạy dao.
Px= (0,3…0,4).Pz

GV: TRƯƠNG QUỐC THANH

15


3. Các thông số quá trình cắt
3.2 Công suất cắt
Nếu bỏ qua công suất chạy dao, công suất cắt:

P = Pz. v. 10-3
Công suất động cơ

N dc =

GV: TRƯƠNG QUỐC THANH

P

η

, kW

16


3. Các thông số quá trình cắt
3.3 Vận tốc cắt (m/ph)

v=

Cv
m xv

T .t
t
S
T
Kv
Cv,m,xv,yv

GV: TRƯƠNG QUỐC THANH

.S

yv

.K v

:
:
:
:

Chiều sâu cắt (mm)
Lượng chạy dao (mm/vg)
Tuổi bền của dao (ph).
Hệ số điều chỉnh đặt trưng cho các nhân tố bên ngoài
ảnh hưởng đến tốc độ cắt.
: Các hệ số phụ thuộc vào điều kiện gia công, có thể tra
trong các sổ tay công nghệ về chế độ cắt.

17


3. Các thông số quá trình cắt
3.4 Nhiệt cắt
Năng lượng của quá trình cắt
biến đổi thành nhiệt năng
Ảnh hưởng bất lợi đến độ bền, độ

cứng và độ mài mòn của dụng cụ cắt
Gây ra sự thay đổi về kích thước
của chi tiết gia công
Gây ra sự khó khăn trong quá trình
kiểm tra độ chính xác của chi tiết gia
công.

GV: TRƯƠNG QUỐC THANH

18