Nghiên cứu mòn và tuổi bền của dao tiện thép gió sản xuất tại việt nam

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------

CHU THÚC ĐỘ

NGHIÊN CỨU
MÒN VÀ TUỔI BỀN CỦA DAO TIỆN THÉP GIÓ
SẢN XUẤT TẠI VIỆT NAM
Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS.TS TRẦN THẾ LỤC

HÀ NỘI – 2010


LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan toàn bộ luận văn này do chính bản thân tôi thực hiện dưới
sự hướng dẫn của PGS.TS. Trần Thế Lục.
Nếu sai tôi xin chịu mọi hình thức kỷ luật theo quy định.
Người thực hiện

Chu Thúc Độ

-1-

MỤC LỤC
Trang
Lời cam đoan

1

Mục lục

2

Danh mục các bảng

6

Danh mục các hình vẽ, đồ thị

7

Phần mở đầu

10

Chương 1: Khái quát về lý thuyết cắt gọt kim loại

12

1.1. Những khái niệm và định nghĩa cơ bản
1.1.1. Các chuyển động khi cắt

12

1.1.2. Các bề mặt hình thành trên phôi

13

1.1.3. Các bề mặt hình thành trên phần cắt của dao

13

1.1.3.1. Các bề mặt hình thành trên phần cắt của dao

13

1.1.3.2. Các mặt toạ độ

14

1.1.4. Thông số hình học phần cắt của dao

15

1.1.5. Các yếu tố cắt

19

1.1.5.1. Các yếu tố của chế độ cắt

19

1.1.5.2. Thông số hình học của lớp cắt

22

1.2. Cơ sở vật lý của quá trình cắt

22

1.2.1. Sự biến dạng của kim loại, quá trình hình thành phoi và các

22

12

loại phoi
1.2.1.1. Sự biến dạng của kim loại

22

1.2.1.2. Bản chất của quá trình hình thành phoi

23

1.2.1.3. Khái niệm về biến dạng bình quân và biến dạng tộng cộng

24

1.2.1.4. Các nhân tố ảnh hưởng đến biến dạng

24

1.2.1.5. Các loại phoi

25

1.2.2. Các biểu hiện của biến dạng

27

1.2.2.1. Hiện tượng co phoi

27

1.2.2.2. Hiện tượng phoi bám (lẹo dao)

28

-2-


1.2.2.3. Hiện tượng hoá cứng

32

1.2.2.4. Chất lượng của bề mặt gia công

33

1.2.3. Nhiệt cắt và sự mòn dao

33

1.2.3.1. Nhiệt cắt

33

1.2.3.2. Các nhân tố ảnh hưởng đến nhiệt cắt

34

1.2.3.3. Dung dịch tưới nguội

36

1.2.4. Rung động trong quá trình cắt

38

1.2.4.1. Khái niệm

38

1.2.4.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến rung động

39

1.2.4.3. Các biện pháp giảm rung

40

1.3. Kết luận chương 1

40

Chương 2. Tổng quan về nghiên mòn và tuổi bền

41

2.1. Tổng quan về một số vật liệu dụng cụ cắt

41

2.1.1. Những đặc tính cơ bản chung của vật liệu dụng cụ cắt

41

2.1.1.1. Tính năng cắt gọt

41

2.1.1.2. Tính công nghệ

42

2.1.1.3. Tính kinh tế

42

2.1.2. Các loại vật liệu dụng cụ cắt

42

2.1.2.1. Thép các bon dụng cụ

43

2.1.2.2. Thép hợp kim dụng cụ

44

2.1.2.3. Thép gió

45

2.1.2.4. Hợp kim cứng

49

2.1.2.5. Gốm (sứ)

52

2.1.2.6. Kim cương

53

2.1.2.7. Nitơrit – Bo lập phương (CBN (CBN=Cubic Boron Nitride)

54

2.1.2.7. Vật liệu dụng cụ cắt có lớp phủ

56

2.2. Mòn dụng cụ cắt

58

2.2.1. Khái niệm chung về mòn

58

2.2.2. Các cơ chế mòn của dụng cụ cắt

59

-3-


2.2.2.1. Mòn do dính

60

2.2.2.2. Mòn do hạt mài

60

2.2.2.3. Mòn do khuếch tán

60

2.2.2.4. Mòn do ôxy hoá

61

2.2.3. Mòn dụng cụ và cách xác định

62

2.2.3.1. Mòn dụng cụ

62

2.2.3.2. Chỉ tiêu đánh giá sự mòn dụng cụ cắt

66

2.2.3.3. Cách xác định

69

2.2.3.4. Ảnh hưởng của mòn dụng cụ đến chất lượng bề mặt gia

69

công
2.3. Tuổi bền của dụng cụ cắt

69

2.3.1. Khái niệm chung về tuổi bền của dụng cụ cắt

69

2.3.2. Các nhân tố ảnh hưởng đến tuổi bền của dụng cụ cắt

71

2.3.2.1. Ảnh hưởng của chế độ cắt đến tuổi bền của dụng cụ cắt

71

2.3.2.2. Ảnh hưởng của thông số hình học đến tuổi bền của dụng cụ

73

cắt
2.4. Kết luận chương 2

74

Chương 3. Những nghiên cứu về mòn và tuổi bền của dụng cụ cắt

75

3.1. Các nghiên cứu lý thuyết

75

3.1.1. Các nghiên cứu về mòn và tuổi bền của dụng cụ cắt

75

3.1.2. Tuổi bền của dụng cụ cắt

81

3.1.2.1. Khái niệm về tuổi bền dụng cụ.

81

3.1.2.2 Xác định tuổi bền của dụng cụ khi cắt

81

3.1.3. Mòn và tuổi bền của dao tiện

85

3.2. Nghiên cứu thực nghiệm mòn và tuổi bền của dao tiện thép gió

86

sản xuất tại Việt Nam
3.2.1. Xây dựng mô hình thực nghiệm.

86

3.2.1.1. Máy gia công

86

3.2.1.2. Dao tiện ngoài

87

-4-


3.2.1.3. Thiết bị đo, kiểm tra

88

3.2.2. Quá trình thực nghiệm

89

3.2.2.1. Mô tả thí nghiệm

90

3.2.2.2. Phương pháp đo độ mòn dao tiện.

92

3.2.3. Kết quả thí nghiệm

92

3.2.3.1. Kết quả đo lượng mòn hướng kính ∆(µm).

93

3.2.3.2. Xác tuổi bền của dao tiện.

95

Chương 4. Kết luận và kiến nghị

99
101

Tài liệu tham khảo

-5-


DANH MỤC CÁC BẢNG
Trang
Bảng 2.1. Thành phần, tính chất cơ lý và phạm vi sử dụng của 1 số
mác thép cac bon dụng cụ.

44

Bảng 2.2. Tính chất cơ lý và phạm vi sử dụng của một số mác thép
hợp kim dụng cụ.

45

Bảng 2.3. Thành phần hoá học của một số loại thép gió.

47

Bảng 2.4. Phạm vi sử dụng của một số loại thép gió ký hiệu ISO và 1 số
nước tương ứng.

48

Bảng 2.5. Bảng phân loại hợp kim cứng theo ISO và Liên xô cũ

51

Bảng 2.6. Thành phần hoá học, tính chất cơ lý và phạm vi sử dụng
của một số mác hợp kim cứng.

52

Bảng 2.7. Các thông số chế độ cắt khác nhau của Dawson và
Thomas

71

Bảng 3.1. Tuổi bền của dụng cụ cắt

79

Bảng 3-2. Thành phần hoá học của thép gió P18

87

Bảng 3-3. Thành phần hoá học của thép S53C

89

Bảng 3.4. Các chế độ gia công khi thí nghiệm

91

Bảng 3.5. Kết quả đo mòn dao tiện

93

Bảng 3.6. Tuổi bền của dụng cụ cắt

96

-6-


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Trang
Hình 1-1. Các chuyển động cắt khi tiện và phay

12

Hình 1-2. Các bề mặt hình thành trong quá trình cắt

13

Hình 1-3. Các yếu tố trên phần cắt của dao tiện ngoài

14

Hình 1-4. Các mặt tọa độ

15

Hình 1-5. Các góc của dao tiện

16

Hình 1-6. Góc nghiêng của lưỡi cắt chính

17

Hình 1-7. Góc λ ảnh hưởng đến hướng thoát phoi: a) Góc l>0; b)
l=0; c) l<0

17

Hình 1-8. Dạng thực tế của lưỡi cắt

19

Hình 1-8. Dạng thực tế của lưỡi cắt

20

Hình 1-10. Các hướng chạy dao

21

Hình 1-11. Tốc độ cắt khi tiện: a) Khi tiện ngoài, b) Khi tiện cắt

21

Hình 1-12. Thông số hình học lớp cắt.

22

Hình 1-13. Dạng đặc trưng của biểu đồ kéo kim loại

23

Hình 1-14. Sơ đồ hóa miền tạo phoi

23

Hình 1-15. Biến dạng của kim loại

24

Hình 1-16. Các loại phoi

26

Hình 1-17. Hiện tượng co phoi

27

Hình 1-18. Hiện tượng lẹo dao

29

Hình 1-19. Điều kiện hình thành lẹo dao

29

Hình 1-20. Quan hệ giữa tốc độ cắt và chiều cao lẹo dao

30

Hình 1-21. Lẹo dao ảnh hưởng đến độ chính xác gia công

31

Hình 1-22. Độ cứng của các điểm trên chi tiết và phoi khi cắt thép
Y10A. Đơn vị độ cứng đo bằng KG/mm2

32

Hình 1-23. Nguồn sinh nhiệt trong quá trình cắt

33

Hình 1-24. Các phương pháp tưới dung dịch trơn nguội

38

Hình 2.1. Sơ đồ tôi và ram thép gió

49

-7-


Hình 2.2: Ảnh hưởng của vận tốc cắt đến cơ chế mòn khi cắt liên tục
(a) và khi cắt gián đoạn (b)

60

Hình 2.3. Các dạng mòn phẩn cắt của dao

64

Hình 2.4. Quan hệ giữa lượng mòn và thời gian gia công

65

Hình 2.5. Các chỉ tiêu đánh giá lượng mòn của dao

67

Hình 2.6: Quan hệ giữa một số dạng mòn của dụng cụ hợp kim cứng
với thể tích Vc .t 10,6 , trong đó V tính bằng m/ph; t1 tính bằng mm/vg

68

Hình 2.7: Các thông số đặc trưng cho mòn mặt trước và mặt sau –
ISO3685

69

Hình 2.8: Ảnh hưởng của vận tốc cắt đến mòn mặt trước và mặt sau
của dao thép gió S 12-1-4-5 dùng tiện thép AISI C1050

71

Hình 2.9: Tuổi bền dụng cụ tính theo thể tích phoi được bóc tách

72

Hình 2.10: Tuổi bền dụng cụ tính bằng phút

73

Hình 2.11: Quan hệ giữa lượng mòn mặt sau và tuổi bền mảnh
PCBN với góc trước γn

74

Hình 3.1. Mô hình mòn dụng cụ cắt

75

Hình 3.2. Đồ thị mòn theo thời gian

76

Hình 3.3. Quan hệ giữa tuổi bền T và vận tốc cắt V

77

Hình 3.4. Phạm vi sử dụng của mô hình tuổi bền T = Cv.Vk

78

Hình 3.5. Quá trình mòn theo thời gian

78

Hình 3.6. Ảnh hưởng V tới tuổi bền T

79

Hình 3.7. Ảnh hưởng S tới tuổi bền T

79

Hình 3.8. Mài mòn do khuếch tán

80

Hình 3.9. Mài mòn do chảy dẻo

80

Hình 3.10. Sự hình thành các vết nứt mảnh dao

80

Hình 3.11. Quan hệ giữa tuổi bền và vận tốc cắt: a) Quan hệ hàm mũ;
b) Quan hệ hàm loga (tuyến tính hoá quan hệ T-V)

81

Hình 3.12 Quan hệ giữa thời gian, tốc độ và độ mòn của dao

83

Hình 3.13. Máy tiện EMCOMAT-17D

87

-8-


Hình 3.14. Dao tiện ngoài đầu thẳng

88

Hình 3.15. Máy đo toạ độ 3 chiều CMM – C454

89

Hình 3.16. Phôi dùng để thí nghiệm

90

Hình 3.17. Đồ thị mòn ∆ của dao tiện theo thời gian

95

Hình 3.18. Mối quan hệ giữa vận tốc cắt V và tuổi bền T của dao

96

Hình 3.19. Phạm vi tuổi bền cho phép ứng với vận tốc V

97

Hình 3.20. Quan hệ logarit giữa tuổi bền T và vận tốc V

98

-9-


PHẦN MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Ngày nay với sự phát triển nhanh chóng của khoa học kỹ thuật thì đối với
quá trình gia công cơ khí chế tạo ra các sản phẩm có chất lượng, độ chính xác và
đặc biệt là năng suất cao để hạ giá thành sản phẩm.
Tiện là một phương pháp gia công phổ biến nhất. Nó có thể gia công được
rất nhiều loại sản phẩm như Trục, bánh răng, bánh vít, tiện ren, mặt côn, mặt đầu,
cắt đứt, tiện rãnh.... Dụng cụ gia công thường có nhiều nguồn gốc khác nhau và chề
độ gia công cắt gọt của đối với các loại dao vẫn chưa được nghiên cứu đầy đủ, đặc
biệt là nghiên cứu mòn và tuổi bền của dụng cụ cắt.
Vì vậy sau khi được sự hướng dẫn tận tình của PGS. TS Trần Thế Lục tác giả
đã chọn đề tài "Nghiên cứu mòn và tuổi bền của dao tiện thép gió sản suất tại
Việt nam" là rất cấp thiết nhằm nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm khi ứng

dụng vào thực tế sản xuất.
2. Mục đích nghiên cứu
- Nghiên cứu mòn và cơ chế mòn của dụng cụ. Xác định được mối quan hệ giữa
mòn, chế độ cắt và tuổi bền của dụng cụ
- Xác định chế độ cắt hợp lý nhằm nâng cao tuổi bền của dụng cụ
- Ứng dụng và tham khảo trong thực tế sản xuất.
3. Đối tượng nghiên cứu
Xác định mối quan hệ giữa chế độ cắt và tuổi bền của dao dao tiện thép gió khi
gia công vật liệu thép S53C
Dụng cụ cắt là dao tiện ngoài đầu thẳng
Bề mặt gia công là mặt trụ ngoài
4. Phương pháp nghiên cứu
Nghiên cứu lý thuyết kết hợp nghiên cứu bằng thực nghiệm.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
5.1. Ý nghĩa khoa học của đề tài

-10-


Nghiên cứu lý thuyết về ảnh hưởng của các các thông số và chế độ cắt đến
quá trình mòn và tuổi bền của dao tiện. Từ kết quả nghiên cứu và thực nghiệm có
thể đánh giá được tuổi bền của dao tiện thép gió sản xuất tại Việt nam.
5.2. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài
Đề tài mang tính ứng dụng cao, kết quả của đề tài sẽ góp phần phát triển
ngành công nghiệp chế tạo dụng cụ cắt tại Việt nam, nâng cao năng suất, chất lượng
và hạ giá thành sản phẩm.

-11-

CHƯƠNG 1
KHÁI QUÁT VỀ LÝ THUYẾT CẮT GỌT KIM LOẠI
1.1. Những khái niệm và định nghĩa cơ bản

Hình 1-1. Các chuyển động cắt khi tiện và phay
1.1.1. Các chuyển động khi cắt.
Khi gia công kim loại bằng cắt và nhận được từ đó các bề mặt đã gia công trên
chi tiết, phôi và dụng cụ cắt cần có các chuyển động xác định. Các chuyển động này
được chia thành chuyển động cơ bản (để thực hiện quá trình cắt) và chuyển động
phụ (để chuẩn bị và kết thúc quá trình cắt).
a. Chuyển động cắt chính:
Là chuyển động cơ bản để tạo ra phoi. Chuyển động chính có thể là chuyển động
quay tròn hoặc là chuyển động tịnh tiến của phôi hoặc là của dụng cụ cắt. Chuyển
động này tiêu thụ chủ yếu công suất của máy.
b. Chuyển động chạy dao:
Là chuyển động cần thiết để duy trì quá trình cắt, nó có thể là liên tục (tiện, phay,
khoan) hoặc gián đoạn (bào, sọc).
Ví dụ:
Tiện:

+ Chuyển động cắt chính: là chuyển động quay tròn của phôi

-12-


+ Chuyển động chạy dao: là chuyển động của bàn xe dao
Phay:

+ Chuyển động cắt chính: là chuyển động quay tròn của dao
+ Chuyển động chạy dao: là chuyển động tịnh tiến của phôi

c. Chuyển động phụ:
Là chuyển động cần thiết để chuẩn bị hoặc kết thúc quá trình cắt (đưa dao vào,
rút dao ra, chuyển động để điều chỉnh máy trước khi cắt).
1.1.2. Các bề mặt hình thành trên phôi.
Trong quá trình cắt, trên phôi hình thành ba loại bề mặt (hình 1-2):
1. Bề mặt đã gia công: là bề mặt được hình thành khi đã cắt đi 1 lớp kim loại.
2. Bề mặt chưa gia công: là bề mặt của phôi đang chuẩn bị cắt đi 1 lớp kim loại.
3. Bề mặt đang gia công: là bề mặt nối tiếp giữa bề mặt chưa gia công và bề mặt
đã gia công, nó luôn tiếp xúc với lưỡi cắt chính của dao.

Hình 1-2. Các bề mặt hình thành trong quá trình cắt
1.1.3. Các bề mặt hình thành trên phần cắt
1.1.3.1. Các bề mặt hình thành trên phần cắt của dao
Có nhiều loại dụng cụ cắt, kết cấu của chúng phức tạp, nhưng phần đầu dao vẫn
được coi như những dao tiện ngoài ghép lại.

-13-


Do vậy lấy dao tiện ngoài làm cơ sở để nghiên cứu thông số hình học và
những quy luật cơ bản về phần
cắt của dao (hình 1-3).
Phần cắt của dao được hình
thành bởi các bề mặt và các lưỡi
cắt:
- Mặt trước: là bề mặt tiếp xúc
với phoi. Trong quá trình cắt phoi
được hình thành trên đó và thoát
Hình 1-3. Các yếu tố trên phần cắt

của dao tiện ngoài

ra ngoài.
- Mặt sau chính: là mặt đối
diện với mặt đang gia công

- Mặt sau phụ: là mặt đối diện với mặt đã gia công
- Lưỡi cắt chính: là giao tuyến giữa mặt trước và mặt chính
- Lưỡi cắt phụ: là giao tuyến giữa mặt trước và mặt sau phụ
- Mũi dao: là phần nối tiếp giữa lưỡi cắt chính với lưỡi cắt phụ. Lưỡi dao có thể
là điểm, đoạn thẳng, hoặc là cung tròn r=1÷2 mm.
1.1.3.2. Các mặt toạ độ:
Dùng để xác định thống nhất các góc trên phần cắt của dao. Gồm: mặt cắt, mặt
đáy, tiết diện chính, tiết diện phụ (hình 1-4).
a. Mặt cắt (mặt phẳng cắt gọt):
Tại một điểm trên lưỡi cắt chính là mặt phẳng được hình thành bởi véc tơ vận tốc
cắt và tiếp tuyến với lưỡi cắt chính tại điểm đó.
Với lưỡi cắt thẳng: Mặt cắt chứa lưỡi cắt và không thay đổi trên mọi điểm của
lưỡi cắt.
Với lưỡi cắt cong thì mặt cắt thay đổi phụ thuộc vào điểm khảo sát.

-14-


V
n
Mặt cắt
Tiết diện chính
Mặt đáy

S
Hình 1-4. Các mặt tọa độ
b. Mặt đáy (mặt phẳng cơ bản):
Tại một điểm trên lưỡi cắt chính là mặt phẳng vuông góc với véc tơ vận tốc cắt
tại điểm đó.
Tại 1 điểm trên lưỡi cắt chính mặt cắt và mặt đáy vuông góc với nhau.
c. Tiết diện chính.
Tại một điểm trên lưỡi cắt chính là mặt phẳng đi qua điểm đó và vuông góc với
hình chiếu của lưỡi cắt chính trên mặt đáy.
d. Tiết diện phụ.
Tại một điểm trên lưỡi cắt phụ là mặt phẳng đi qua điểm đó và vuông góc với
hình chiếu của lưỡi cắt phụ trên mặt đáy.
1.1.4. Thông số hình học phần cắt của dao
* Xét ở trạng thái tĩnh.

-15-


Hình 1-5. Các góc của dao tiện

a. Các góc xét trên tiết diện chính (N-N):
- Góc trước γ: tại 1 điểm trên lưỡi cắt chính là góc hợp bởi mặt trước và mặt đáy
xét trong tiết diện chính tại điểm đó.
Trị số của g có thể âm, dương hoặc bằng 0.
γ = 0 mặt trước trùng với mặt đáy
γ > 0 mặt trước ở dưới mặt đáy
γ < 0 mặt trước ở trên mặt đáy

-16-

- Góc sau α: tại 1 điểm trên lưỡi cắt chính là góc hợp bởi mặt sau chính và mặt
cắt xét trong tiết diện chính tại điểm đó.
Góc α luôn dương.
- Góc sắc β: tại 1 điểm trên lưỡi cắt chính là góc hợp bởi mặt trước và mặt sau
chính của dao xét trong tiết diện chính tại điểm đó.
Ta có: α+α+γ=900
- Góc cắt δ: tại 1 điểm trên lưỡi cắt chính là góc hợp bởi mặt trước và mặt cắt xét
trong tiết diện chính tại điểm đó.
Ta có α+β=δ; δ+γ=900
b. Các góc xét trên tiết diện phụ (N1-N1):
Các góc xét trên tiết diện phụ cũng được xác định tương tự như trên tiết diện
chính. Tuy nhiên ở sau ký hiệu các góc có thêm chỉ số 1 để phân biệt với các góc
trên tiết diện chính.
- Góc trước phụ γ1: tại 1 điểm trên lưỡi cắt phụ là góc hợp bởi mặt trước và mặt
đáy xét trong tiết diện phụ tại điểm đó.
Góc sau phụ α1: tại 1 điểm trên lưỡi cắt phụ là góc hợp bởi mặt sau phụ và mặt
cắt xét trong tiết diện phụ tại điểm đó.
c. Các góc xét trên mặt đáy:
Góc nghiêng chính ϕ: tại 1 điểm trên lưỡi cắt chính là góc hợp bởi hình chiếu của
lưỡi cắt chính trên mặt đáy và phương chạy dao.
- Góc nghiêng phụ ϕ1: tại 1 điểm trên lưỡi cắt phụ là góc hợp bởi hình chiếu của
lưỡi cắt phụ trên mặt đáy và phương chạy dao.
- Góc mũi dao ε: là góc hợp bởi hình chiếu của lưỡi cắt chính và hình chiếu của
lưỡi cắt phụ trên mặt đáy.
Ta có: ϕ + ϕ1 + ε = 1800

-17-

Hình 1-6. Góc nghiêng của lưỡi cắt chính
c. Góc độ của dao xét trên mặt cắt:
Góc nghiêng của lưỡi cắt chính λ (còn gọi là góc nâng): tại 1 điểm trên lưỡi cắt
chính là góc hợp bởi hình chiếu của lưỡi cắt chính và mặt đáy trên mặt cắt (hình 16).
Góc λ ảnh hưởng đến độ cứng vững của dao và hướng thoát phoi (hình 1-7).

Hình 1-7. Góc λ ảnh hưởng đến hướng thoát phoi
a) Góc l>0; b) l=0; c) l<0
* Cần lưu ý:

-18-


Với lưỡi cắt của dao, ngay cả khi mài và mài bóng thật cẩn thận cũng không bao
giờ sắc lý tưởng. Thực tế chúng có dạng mặt trụ tròn có bán kính ρ (hình 1-8). Trị
số của ρ phụ thuộc vào loại vật liệu làm dao và công nghệ chế tạo dụng cụ cắt.
Ví dụ: Dao tiện có góc sắc β=700 lần
lượt có trị số ρ như sau:
Dao thép gió: ρ=(12÷15).10-3 mm
Dao hợp kim cứng: ρ=(18÷24).103

mm
Nếu dao tiện là hợp kim cứng

được mài bóng bằng đá kim cương thì ρ
có thể giảm đến (5÷8).10-3 mm.

Hình 1-8. Dạng thực tế của lưỡi cắt

Trị số của ρ quyết định độ sắc của

lưỡi cắt. Chiều dày cắt phụ thuộc vào độ sắc của lưỡi cắt, nghĩa là nó phụ thuộc vào
ρ. Nếu chiều dày cắt quá bé so với ρ thì quá trình cắt không thực hiện được, dao sẽ
nén kim loại và có hiện tượng trượt. Các công trình thí nghiệm đã chứng tỏ, nếu
chiều dày cắt lớn hơn hoặc bằng 1 nửa trị số của ρ thì quá trình cắt mới thực hiện
được.
1.1.5. Các yếu tố cắt.
1.1.5.1. Các yếu tố của chế độ cắt.
a. Chiều sâu cắt t:
Là khoảng cách giữa bề mặt chưa gia công với bề mặt đã gia công sau 1 lát cắt và
đo theo phương vuông góc với bề mặt đã gia công.
Khi tiện ngoài: t =

D−d
(mm)
2

Khi tiện trong (lỗ): t =

(1-14)

d−D
(mm)
2

Trong đó: D - đường kính của phôi
d - đường kính chi tiết gia công sau 1 lát cắt
b. Lượng chạy dao (tốc độ chạy dao):

-19-

(1-15)


Là lượng dịch chuyển của 1 điểm trên lưỡi cắt chính so với bề mặt đã gia công,
đo theo phương chuyển động chạy dao trong 1 đơn vị quy ước (vòng quay, thời
gian, hành trình kép...).
Ví dụ: Tiện: (mm/vòng), phay: (mm/ph), bào: (mm/HTK).
Người ta phân biệt lượng chạy dao:
* Theo hướng chạy dao:
- Lượng chạy dao dọc: Là lượng chạy dao đo theo phương chuyển động chạy dao
dọc (song song với trục của phôi).
- Lượng chạy dao ngang: Là lượng chạy dao đo theo phương chuyển động chạy
dao ngang (vuông góc với trục phôi).
- Lượng chạy dao nghiêng: Là lượng chạy dao đo theo phương chuyển động chạy
dao nghiêng (hợp trục phôi một góc).

Hình 1-9. Các yếu tố cắt khi tiện ngoài
c. Tốc độ cắt: V (m/ph): Là lượng dịch chuyển tương đối của 1 điểm trên lưỡi cắt
của dao so với phôi đo theo phương chuyển động cắt trong 1 đơn vị thời gian.

ur

uur uur

V = Vn + Vs
Trong đó:

ur

V - véc tơ tốc độ cắt

uur

Vn - véc tơ tốc độ cắt chính

-20-


Hình 1-10. Các hướng chạy dao

uur

Vs - véc tơ tốc độ chạy dao
Về trị số :

V = V02 + Vs2

Thực tế: S rất nhỏ so với V0 nên bỏ qua trong quá trình tính toán
=> V ≈ Vn nên tốc độ cắt tính bằng công thức:
V=

π .D.n
1000

(m/ph)

Khi tiện tốc độ cắt giảm từ ngoài vào tâm phôi do đường kính D thay đổi.

n

Hình 1-11. Tốc độ cắt khi tiện
a) Khi tiện ngoài, b) Khi tiện cắt

-21-


1.1.5.2. Thông số hình học lớp cắt.

Hình 1-12. Thông số hình học lớp cắt.
a. Chiều dày cắt a:
Là khoảng cách giữa 2 vị trí liên tiếp của lưỡi cắt ứng với 1 vòng quay của phôi
hoặc 1 hành trình kép của dao và đo theo phương vuông góc với lưỡi cắt.
a = S.sinϕ (mm)
- Với dao lưỡi cắt thẳng a = const
- Với lưỡi cắt cong thì a tại 1 điểm là khoảng cách liên tiếp giữa 2 lưỡi cắt của
điểm đó (a thay đổi).
- a phụ thuộc vào góc ϕ khi cắt với cùng bước tiến
b. Chiều rộng cắt b:
Là khoảng cách giữa bề mặt chưa gia công với bề mặt đã gia công đo dọc theo
lưỡi cắt (độ dài lưỡi cắt chính tham gia cắt gọt).
b =

t
(mm)
sin ϕ

c. Diện tích lớp cắt:
Diện tích danh nghĩa: F = a.b
1.2. Cơ sở vật lý của quá trình cắt
1.2.1. Sự biến dạng của kim loại, quá trình hình thành phoi và các loại phoi

1.2.1.1. Sự biến dạng của kim loại.

-22-


Dưới tác dụng của tải trọng, trong phần
lớn kim loại xảy ra 3 quá trình nối tiếp nhau.

b

Biến dạng đàn hồi, biến dạng dẻo và phá

c

hủy. Các quá trình này được biểu diễn trên
biểu đồ kéo nén mẫu kim loại. (Hình 1-13)
a. Giai đoạn biến dạng đàn hồi: Khi tăng tải
trọng đặt vào, độ biến dạng ∆l tăng tỷ lệ bậc
nhất với nó (quan hệ này tuân theo định luật
Húc).
Biến dạng bị mất đi ngay sau khi bỏ tải
trọng, tải trọng ứng với điểm P (Pp).
b. Giai đoạn biến dạng dẻo: Là giai đoạn

Hình 1-13. Dạng đặc trưng của
biểu đồ kéo kim loại

tiếp theo giai đoạn biến dạng đàn hồi. Độ
biến dạng ∆l tăng theo tải trọng với tốc độ nhanh hơn. Sau khi bỏ tải trọng trong
kim loại vẫn còn biến dạng dư (đoạn oa’ trên biểu đồ).

c. Giai đoạn phá hủy: Khi tải trọng đạt đến giá trị lớn nhất (điểm b), trong kim loại
xuất hiện vết nứt, tại đó ứng suất thực tế tăng lên rất nhanh gây ra biến dạng tập
trung, kích thước vết nứt tăng lên nhanh chóng dẫn đến phá hủy kim loại (điểm c).

b)

a)

Hình 1-14. Sơ đồ hóa miền tạo phoi
1.2.1.2. Bản chất của quá trình hình thành phoi.

-23-


Khi lực cắt tác dụng vào kim loại cần cắt. Lực đó làm cho phần kim loại bị biến
dạng đàn hồi rồi xô lệch trượt lên nhau. Khi lực cắt đủ lớn thắng được lực liên kết
nội bộ của kim loại, trong vùng cắt gọt phát sinh kẽ nứt và tách ra thành phoi.
Quá trình cắt diễn ra giống như quá trình kéo sinh ra biến dạng đàn hồi, biến
dạng dẻo và phá hủy. Ở đây lớp kim loại vẫn còn dính vào lớp kim loại không cắt
nên còn gọi là quá trình cắt không tự do.
* Sự sắp xếp tinh thể kim loại trong vùng cắt (hình 1-14):
Vùng cắt gọt (miền tạo phoi): Các tinh thể kim loại bị méo đi, chúng trượt lên
nhau theo phương CB trượt hợp với hướng chạy dao 1 góc β1. Mặt CB gọi là mặt
trượt quy ước và góc β1 gọi là góc trượt. Miền MNB gọi là miền tạo phoi.
Vùng phoi: Giới hạn giữa vùng phoi và vùng cắt gọt là đường KB hợp với hướng
chạy dao 1 góc β2 trị số của β2=250÷500. β2 > b2 nên
CB gọi là đường rạn nứt. Do biến dạng mãnh liệt ở
vùng cắt và tách ra thành phoi. b2 còn gọi là góc đứt.
Vùng bề mặt gia công: Các tinh thể kim loại bị
kéo dài theo hướng chạy dao, do đó bề mặt gia công

có độ bóng và cơ tính cao hơn.
1.2.1.3. Khái niệm về biến dạng bình quân và biến

S

dạng tổng cộng.
Biến dạng của toàn bộ các hạt tinh thể trên diện

Hình 1-15

tích lớp cắt gọi là biến dạng tổng cộng.
Sự biến dạng trên diện tích lớp cắt không đều nhau, hàng tinh thể kim loại ở càng
gần lưỡi cắt thì biến dạng càng nhiều, càng xa lưỡi cắt thì biến dạng càng ít. Sự biến
dạng của hàng tinh thể ở cách lưỡi cắt chính 1 khoảng a/2 gọi là biến dạng bình
quân.
Vậy: BD tổng cộng = BD bình quân x Fcắt
1.2.1.4. Các nhân tố ảnh hưởng đến biến dạng.
a. Kim loại gia công:
Kim loại cứng ít biến dạng (khó biến dạng)

-24-