Nghiên cứu, tính toán và lựa chọn chế độ cắt khi gia công hợp kim nhôm trên máy tiện CNC

LỜI CAM ĐOAN
Tên tôi là: Phạm Ngọc Thƣởng

MSHV: CB130522;

Học viên cao học lớp: CĐT-13B;
Chuyên ngành: Kỹ thuật Cơ điện tử
Viện Cơ khí - Đại học Bách Khoa Hà Nội.
Sau hai năm học tập nghiên cứu, đƣợc sự giúp đỡ của các thầy cô giáo và
đặc biệt là sự giúp đỡ của PGS.TS Hoàng Vĩnh Sinh, thầy giáo hƣớng dẫn tốt
nghiệp của tôi, tôi đã đi đến cuối chặng đƣờng để kết thúc khóa học.
Tôi đã quyết định chọn đề tài ―Nghiên
ắt khi gi

u t nh to n và

h n h

ông hợp kim nhôm trên m y tiện CNC “

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi dƣới sự hƣớng
dẫn của PGS.TS Hoàng Vĩnh Sinh, các tài liệu tham khảo đều có nguồn gốc xuất
xứ rõ ràng, không sao chép dƣới mọi hình thức. Nếu có vấn đề gì trong nội dung
luận văn tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm.
Hà Nội, ngày ..... tháng ..... năm 2015
Ngƣời cam đoan

Phạm Ngọc Thƣởng

-

1


MỤC LỤC
Lời cam đoan ..................................................................................................... 1
Mục lục.............................................................................................................. 2
Các ký hiệu và chữ viết tắt ................................................................................ 5
Danh mục các bảng biểu ................................................................................... 7
Danh mục các hình vẽ và đồ thị ........................................................................ 8
MỞ ĐẦU ......................................................................................................... 10
Chƣơng 1 TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH CẮT ......................................... 12
1.1. Các loại vật liệu dụng cụ thƣờng dùng trong ngành chế tạo máy. ................12
1.1.1. Yêu cầu- Các đặc tính cơ bản chung của vật liệu dụng cụ .....................12
1.1.1.1. Độ cứng. ..........................................................................................12
1.1.1.2. Độ bền cơ học. ................................................................................12
1.1.1.3. Tính chịu mòn. ................................................................................12
1.1.1.4. Tính chịu nhiệt. ...............................................................................13
1.1.1.5. Tính công nghệ. ...............................................................................13
1.1.2. Các loại vật liệu dụng cụ. .......................................................................13
1.1.2.1. Thép cacbon dụng cụ. .....................................................................13
1.1.2.2. Thép hợp kim dụng cụ. ...................................................................13
1.1.2.3. Thép gió. .........................................................................................14
1.1.2.4. Hợp kim cứng. .................................................................................17
1.1.2.5. Vật liệu sứ. ......................................................................................19
1.1.2.6. Vật liệu tổng hợp. ............................................................................19
1.2. Cơ sở vật lý quá trình cắt kim loại. ................................................................20
1.2.1. Quá trình cắt và tạo phoi. .......................................................................20
1.2.2. Các dạng phoi. ........................................................................................23
1.2.2.1. Phoi xếp. ..........................................................................................24
1.2.2.2. Phoi dây ...........................................................................................24

1.2.2.3. Phoi vụn. .........................................................................................24
1.2.3. Nhiệt cắt ..................................................................................................25

2


1.2.3.1. Nhiệt lƣợng sinh ra khi cắt ..............................................................25
1.2.3.2. Nhiệt độ khi cắt ...............................................................................26
1.2.3.3. Ảnh hƣởng của các nhân tố đến nhiệt cắt .......................................26
1.2.4. Sự co rút phoi và các yếu tố ảnh hƣởng đến hệ số co rút phoi. ..............30
1.2.4.1. Ảnh hƣởng của vật liệu gia công. ...................................................30
1.2.4.2. Ảnh hƣởng của góc cắt δ. ................................................................31
1.2.4.3. Ảnh hƣởng của góc nghiêng chính υ. .............................................32
1.2.4.4. Ảnh hƣởng của chế độ cắt. ..............................................................33
1.2.5. Hiện tƣợng lẹo dao. ................................................................................34
1.2.6. Kết luận ..................................................................................................39

Chƣơng 2: TỔNG QUAN VỀ ĐỘ NHÁM BỀ MẶT GIA CÔNG CƠ KHÍ . 40
2.1. Tổng quan về các công trình nghiên cứu xác lập quan hệ giữa độ nhám bề
mặt với thông số công nghệ. .................................................................................40
2.2. Khái niệm về độ nhám bề mặt. ......................................................................41
2.3. Các yếu tố ảnh hƣởng đến độ nhám bề mặt. ..................................................43
2.3.1. Ảnh hƣởng của thông số hình học dụng cụ cắt và chế độ cắt tới độ nhám
bề mặt. ..............................................................................................................43
2.3.2. Các yếu tố phụ thuộc biến dạng dẻo lớp bề mặt.....................................45
2.3.3. Ảnh hƣởng do rung động của hệ thống công nghệ đến chất lƣợng của bề
mặt gia công. ....................................................................................................47
2.4. Ảnh hƣởng của nhám bề mặt tới khả năng làm việc của chi tiết máy. ..........48
2.4.1. Ảnh hƣởng của độ nhám bề mặt đến tính chống mòn. ...........................48
2.4.2.Ảnh hƣởng của nhám bề mặt đến độ bền mỏi của chi tiết máy. .............50

2.4.3.Ảnh hƣởng của nhám bề mặt tới tính chống ăn mòn hóa học của lớp bề
mặt chi tiết. .......................................................................................................50
2.4.4: Ảnh hƣởng của nhám bề mặt đến độ chính xác mối lắp ghép ...............51

Chƣơng 3: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM VỀ ẢNH HƢỞNG CỦA CHẾ
ĐỘ CẮT ĐẾN ĐỘ NHẤP NHÔ BỀ MẶT VÀ ĐỘ MÒN ........................... 53
3.1. Thiết bị thực nghiệm ......................................................................................53
3.1.1. Máy tiện CNC CK6240ZX .....................................................................53

3


3.1.2. Máy đo độ nhám Mitutoyo, ký hiệu 178–954-3E ..................................55
3.1.3. Vật liệu làm dao......................................................................................56
3.1.4.Vật liệu gia công. .....................................................................................56
3.2. Thiết kế thí nghiệm ........................................................................................57
3.3. Tiến hành thực nghiệm chọn dao cắt .............................................................57
3.4. Thực nghiệm tính toán lựa chọn chế độ cắt. .................................................59
3.4.1. Mô hình toán học xác định mối quan hệ giữa độ nhám bề mặt với chế
độ cắt ................................................................................................................60
3.4.2 Tiến hành thực nghiệm ...........................................................................62
3.4.3 Kiểm tra tính đồng nhất của thí nghiệm cần xác định tỷ số giữa phƣơng
sai lớn nhất và tổng phƣơng sai. .......................................................................63
3.4.4 Tính các hệ số của phƣơng pháp hồi quy. ...............................................64
3.5. Thực nghiệm tính toán độ mòn của dao. ......................................................67
3.5.1. Mô hình toán học xác định mối quan hệ giữa độ mòn với chế độ cắt . 67
3.5.2 Tiến hành thực nghiệm ...........................................................................67
3.5.3 Kiểm tra tính đồng nhất của thí nghiệm cần xác định tỷ số giữa phƣơng
sai lớn nhất và tổng phƣơng sai. .......................................................................68
3.5.4 Tính các hệ số của phƣơng pháp hồi quy. ...............................................69

3.6. Xây dựng đồ thị : ...........................................................................................72
3.6.1. Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa Ra với V và t khi S= 0,1 mm/vg ......72
3.6.2. Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa Ra với V và S khi t= 0,5 mm ...........73
3.6.3. Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa Ra với S và t khi V= 60 m/ph .........73
3.7. Kết luận chƣơng 3 ..........................................................................................74

Chƣơng4 : KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...................................................... 75
4.1. Kết luận ..........................................................................................................75
4.2. Kiến nghị........................................................................................................75

TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 76

4


CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
Thống số hình học của dụng cụ cắt
:

góc trƣớc

:

góc sau



góc nghiêng chính

i

góc nghiêng phụ



góc mũi dao



góc sắc



góc cắt



góc trƣợt

r

bán kính mũi dao (mm)

Chế độ cắt
v:

vận tốc cắt (m/ph)

s:

lƣợng chạy dao (mm/vg)

t:

chiều sâu cắt (mm)

ap :

chiều dày phoi (mm)

b:

chiều rộng phoi (mm)

hmin: chiều dày phoi min (mm)
hi :

chiều cao nhấp nhô tế vi (m)

:

góc trƣợt phoi

Lực cắt và thông số khác
Px:

lực chiều trục khi tiện (Kg)

Py:

lực hƣớng kính khi tiện (Kg)

Pz

lực tiếp tuyến khi tiện (Kg)

kf:

mức độ biến dạng phoi

kbd:

mức độ biến dạng của phoi trong miền tạo phoi

kms:

mức độ biến dạng của phoi do ma sát với mặt sau của dao

K:

hệ số co rút phoi

Ra, Rz: độ nhám bề mặt (m)
T:

tuổi thọ của dao (ph)

hs:

độ mòn tới hạn (m)

c:

nhiệt dung riêng

5


A:

biên độ dao động (m)

Hv:

độ biến cứng bề mặt

Hm : độ mòn dụng cụ cắt

6


DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 1. Thành phần hóa học của một số loại thép gió (%) ............................ 15
Bảng 2. Công dụng của thép gió theo ký hiệu ISO và một số nƣớc tƣơng ứng
......................................................................................................................... 17
Bảng 3. Giá trị của hệ số co rút phoi ............................................................... 31
Bảng 4: Các giá trị Ra, Rz và chiều dài chuẩn l ứng với các cấp độ nhám bề
mặt ................................................................................................................... 43
Bảng 5: Thông số máy tiện CNC CK6240ZX ................................................ 54
Bảng 6: Thông số máy đo độ nhám ................................................................ 56

Bảng 7: Thành phần hóa học dao cắt. ............................................................. 56
Bảng 8: Thành phần hóa học hợp kim nhôm ADC12 .................................... 56
Bảng 9 .Bảng thông số độ mòn dao trên cơ sở tiến hành thực nghiệm .......... 59
Bảng 10 .Bảng tính toán các thông số công nghệ ........................................... 59
Bảng 11 .Bảng thông số công nghệ đầu vào ................................................... 61
Bảng 12 .Kết quả đo độ nhám với mẫu thực nghiệm nhôm ADC12 .............. 62
Bảng 13. Bảng kiểm tra tính đồng nhất của thực nghiệm nhôm ADC12 ....... 63
Bảng 14. Hệ số của phƣơng trình hồi quy mẫu nhôm ADC12 ....................... 64
Bảng 15. Giá trị hàm số của vật liệu nhôm ADC12 ...................................... 66
Bảng 16. Kết quả đo độ mòn với mẫu thực nghiệm nhôm ADC12................ 68
Bảng 17. Bảng kiểm tra tính đồng nhất của thực nghiệm ............................... 68
Bảng 18. Hệ số của phƣơng trình hồi quy mẫu nhôm ADC12 ....................... 69
Bảng 19. Giá trị hàm số.................................................................................. 71

7


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ
Hình 1.1 Sơ đồ tôi và ram thép gió ................................................................. 16
Hình 1.2. Sơ đồ hóa miền tạo phoi.................................................................. 20
Hình 1.3. Miền tạo phoi ứng với tốc độ cắt khác nhau ................................... 22
Hình 1.4. Tính góc trƣợt.................................................................................. 22
Hình 1.5. Các dạng phoi.................................................................................. 23
Hình 1.6. Các vùng sinh nhiệt ......................................................................... 26
Hình 1.7. Ảnh hƣởng của tốc độ cắt v đến θ 0C ............................................. 27
Hình 1.8. Ảnh hƣởng của chiều sâu cắt t ........................................................ 27
Hình1. 9. Ảnh hƣởng của chiều rộng cắt b đến nhiệt cắt ................................ 28
Hình 1.10. Ảnh hƣởng của góc cắt δ đến nhiệt cắt ......................................... 28
Hình1 .11. Ảnh hƣởng của góc  đến nhiệt cắt , v= 100 m/ph, S= 0,5
mm/vòng.......................................................................................................... 29

Hình 1.12. Sơ đồ tính toán sự co rút phoi ....................................................... 32
Hình 1.13. a) Ảnh hƣởng của góc υ đến hệ số co rút phoi ............................. 32
Hình1. 13. b) Phƣơng thoát phoi khi lƣỡi cắt cong......................................... 33
Hình 1.14. Quan hệ giữa chế độ cắt và hệ số co rút phoi. ............................. 34
Hình 1.15. Dạng lẹo dao ................................................................................. 35
Hình 1.16. Quan hệ giữa tốc độ cắt và chiều cao lẹo dao. .............................. 36
Hình 1.17. Quan hệ giữa độ dẻo của vật liệu gia công với chiều cao lẹo dao.
......................................................................................................................... 36
Hình1. 20. Điều kiện hình thành lẹo dao ........................................................ 38
Hình 2.1:Độ nhám bề mặt ............................................................................... 41
Hình 2.2. Quan hệ giữa chiều cao nhấp nhô tế vi và lƣợng tiến dao khi tiện. 44
Hình 2.3. Biểu thị ảnh hƣởng của hình dạng hình học và chế độ cắt tới độ
nhám ................................................................................................................ 45

8


bề mặt khi tiện. ................................................................................................ 45
Hình 2.4. Ảnh hƣởng của tốc độ cắt đến chiều cao nhấp nhô tế vi Rz. .......... 46
Hình 2.6. Quá trình mài mòn của một cặp chi tiết ma sát(tiếp xúc) với nhau.48
Hình 2.7. Quan hệ giữa lƣợng mòn ban đầu (U) và sai lệch profin trung bình
Ra. ................................................................................................................... 49
Hình 2.8. Quá trình ăn mòn hóa học trên lớp bề mặt chi tiết máy. ................. 51
Hình 3.1.Máy tiện CNC CK6240ZX. ............................................................. 53
Hình 3.2.Máy đo độ nhám SJ301. ................................................................... 55
Hình 3.3.Sơ đồ gá đặt phôi trên máy tiện CNC. ............................................. 58
Hình 3.4.Quy ƣớc các chiều dài của dao tiện. ................................................ 58
Hình 3.5 . Đồ thị quan hệ giữa Ra – V – t khi gia công nhôm bằng dao thép
gió. ................................................................................................................... 72
Hình 3.6 . Đồ thị quan hệ giữa Ra – S – V khi gia công nhôm bằng dao thép

gió. ................................................................................................................... 73
Hình 3.7 . Đồ thị quan hệ giữa Ra – S – t khi gia công nhôm bằng dao thép
gió. ................................................................................................................... 73

9


MỞ ĐẦU
I. T nh ấp thi t ủ

ề tài

Chất lƣợng bề mặt trong gia công chủ yếu phụ thuộc vào chế độ cắt. Khi
công nghệ càng phát triển thì chất lƣợng bề mặt càng đƣợc coi là yếu tố chủ chốt
của công nghệ gia công. Chính lẽ đó mà ngay nay, các thiết bị đo hiện đại lần lƣợt
ra đời nhằm đáp ứng nhu cầu về kiểm tra chất lƣợng bề mặt chi tiết sau gia công.
Chất lƣợng bề mặt gia công là một hàm đa biến của các yếu tố công nghệ
(chế độ cắt, thông số hình học dụng cụ, vật liệu...) vì vậy chất lƣợng bề mặt là
nghiên cứu các yếu tố liên quan ảnh hƣởng trực tiếp tới chúng.
Chính vì tính cấp thiết của yếu tố này nên tôi chọn đề tài “Nghiên
to n và

h n h

ắt khi gi

u t nh

ông hợp kim nhôm trên m y tiện CNC” làm

đề tài nghiên cứu.
II. N i dung nghiên

u.

Xuất phát từ đề tài nghiên cứu, luận văn này có nội dung như sau:
- Nghiên cứu lý thuyết về chế độ cắt và ảnh hƣởng của chế độ cắt tới chất
lƣợng bề mặt.
- Tổng quan về các nghiên cứu độ nhám bề mặt.
- Nghiên cứu thực nghiệm ở chế độ cắt (v, s, t) để chọn dao tiện về mặt hình
dáng hình học ( góc cắt α, γ ).
- Nghiên cứu thực nghiệm ở các chế độ cắt (v, s, t) độc lập khác nhau, lần
lƣợt thay đổi từng thông số chế độ cắt.
- Ghi chép kết quả, phân tích, tổng hợp và đánh giá chế độ cắt phù hợp nhất
III. Đối tượng và phạm vi nghiên

u:

Đối tƣợng nghiên cứu là tìm hiểu sự ảnh hƣởng của chế độ cắt đối với độ
nhám bề mặt. Việc nghiên cứu thực nghiệm đƣợc tiến hành với các điều kiện sau:
- Máy thực nghiệm: Máy tiện CNCCK6240ZX
- Vật liệu gia công là Hợp kim nhôm ADC12.
- Vật liệu làm dao làthép gió sản xuất tại CHLB Đức
- Đối tƣợng gia công là mặt trụ ngoài.
- Thiết bị đo độ nhấp nhô tế vi bề mặt của hãng Mitutoyo, ký hiệu 178–9544E.
IV. Phương ph p nghiên

u

Dùng phƣơng pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực nghiệm.

10


- Nghiên cứu lý thuyết về chế độ cắt và ảnh hƣởng của chế độ cắt tới chất
lƣợng bề mặt.
- Tổng quan về các nghiên cứu độ nhám bề mặt.
- Nghiên cứu thực nghiệm ở chế độ cắt (v, s, t) để chọn dao tiện về mặt hình
dáng hình học ( góc cắt α, γ ).
- Nghiên cứu thực nghiệm ở các chế độ cắt (v, s, t) độc lập khác nhau, lần
lƣợt thay đổi từng thông số chế độ cắt.
- Ghi chép kết quả, phân tích, tổng hợp và đánh giá chế độ cắt phù hợp nhất
V. Ý nghĩ kho h

và th

tiễn ủ

ề tài.

1. Ý nghĩ kho h .
Bằng cách nghiên cứu cơ sở lý thuyết kết hợp với thực nghiệm, luận áncần
đƣa đƣợc hàm toán học mô tả mối quan hệ giữa độ nhám bề mặt với chế độ cắt làm
cơ sở cho việc tối ƣu hóa quá trình cắt cũng nhƣ cho các nghiên cứu khác của chế
độ cắt.
2. Ý nghĩ th

tiễn.

Kết quả nghiên cứu của đề tài có thể làm cơ sở cho việc lựa chọn chế độ cắt

hợp lý khi gia công hợp kim nhôm bằng dao thép gió để giảm chi phí gia công và
tăng năng suất, chất lƣợng của sảnphẩm.

11


CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH CẮT
1.1. Các loại vật liệu dụng cụ thường dùng trong ngành ch tạo máy.
Dụng cụ làm việc trong điều kiện cắt khó khăn không những phải chịu áp lực
lớn, nhiệt độ cao mà còn bị mài mòn và rung động trong quá trình cắt.
Việc nghiên cứu vật liệu dụng cụ (phần cắt) sẽ góp phần quan trọng trong
việc lựa chọn dụng cụ khi sử dụng nó, góp phần giảm chi phí dụng cụ, tăng năng
suất và đảm bảo chất lƣợng gia công.
1.1.1. Yêu cầu- C

ặ t nh ơ bản chung của vật liệu dụng cụ

Vật liệu dụng cụ phải đảm bảo các yêu cầu cơ bản sau:
1.1.1.1. Đ

ng.

Để gia công đƣợc vật liệu thì vật liệu phải có độ cứng cao hơn vật liệu gia
công. Lựa chọn độ cứng vật liệu dụng cụ phụ thuộc vào độ cứng của vật liệu gia
công.
Thông thƣờng khi gia công vật liệu có độ cứng khoảng 160 ’ 220 HB vật
liệu phần cắt dụng cụ phải có độ cứng lớn hơn 60 HRC.
1.1.1.2. Đ bền ơ h .
Trong quá trình gia công phần cắt dụng cụ chịu tải trọng cơ học và dung

động lớn, vì vậy vật liệu dụng cụ phải có sức bền cơ học tốt để tránh gãy vỡ trong
quá trình gia công. Vật liệu dụng cụ có sức bền cơ học càng cao thì tính năng sử
dụng của nó càng tốt.
1.1.1.3. T nh hịu mòn.
Trong quá trình cắt, mặt trƣớc dụng cụ tiếp xúc với phoi, mặt sau tiếp xúc với mặt
đang gia công của chi tiết, với tốc độ trƣợt lớn, nên vật liệu dụng cụ phải có tính
chống mòn cao.
Phần cắt dụng cụ khi đủ độ bền cơ học, thì dạng hỏng chủ yếu của là dụng cụ
bị mài mòn. Tính chịu mòn của vật liệu tỷ lệ thuận với độ cứng.
Một trong những nguyên nhân chủ yếu gây ra mòn dao là hiện tƣợng chảy
dính của vật liệu làm dao. Tính chảy dính của vật liệu làm dao đƣợc đặc trƣng bởi
nhiệt độ chảy dính giữa hai vật liệu tiếp xúc với nhau, …

12


Vật liệu làm dao tốt là loại vật liệu có nhiệt độ chảy dính cao.Qua các nghiên
cứu thực nghiệm, nhiệt độ chảy dính của các loại hợp kim cứng có cacbit confram
(WC), cacbit titan (TiC) với thép (11000C) cao hơn các hợp kim coban với thép
(6750C).
1.1.1.4. T nh hịu nhiệt.
Tính chịu nhiệt là một đặc tính quan trọng nhất quyết định chất lƣợng của loại vật
kiệu dụng cụ. Trong quá trình cắt nhiệt cắt lớn, phần cắt dụng cụ ngoài chịu tải
trọng cơ học lớn còn chịu tải trọng nhiệt cao.
Tính chịu nhiệt của vật liệu dụng cụ là khả năng giữ đƣợc đặc tính cắt (độ
cứng, độ bền cơ học, …) ở nhiệt độ cao trong thời gian dài.
Nhiệt cắt thƣờng rất lớn có thể lên đến hàng ngàn độ C, do vậy tính chịu
nhiệt là một trong những đặc tính quan trọng nhất của vật liệu dụng cụ.
1.1.1.5. T nh ông nghệ.
Tính công nghệ của vật liệu làm dao đƣợc đặc trƣng bởi tính khó hay dễ

trong quá trình gia công để tạo hình dụng cụ cắt.
Tính công nghệ đƣợc thể hiện ở nhiều mặt: tính khó hay dễ khi gia công
bằng cắt gọt, nhiệt luyện, độ dẻo ở trạng thái nguội và nóng, …
Ngoài những đặc tính chủ yếu trên vật liệu dụng cụ cần phải có một số đặc tính
khác nhƣ tính dẫn nhiệt cao, giá thành thấp, …
1.1.2. C

oại vật iệu dụng ụ.

Hiện nay, vật liệu phần cắt dụng cụ đƣợc sử dụng gồm các loại sau: thép
cacbon dụng cụ, thép hợp kim dụng cụ, thép gió, hợp kim cứng, vật liệu sành sứ,
vật liệu tổng hợp và vật liệu mài.
1.1.2.1. Thép

bon dụng ụ.

Thép cacbon dụng cụ phải có đủ độ cứng, tính chịu nhiệt và chịu mài mòn
nên lƣợng cacbon trong thép không nhỏ hơn 0,7%, thƣờng tử 0,7 ÷ 1,3% và hàm
lƣợng P, S thấp (P < 0,035%, S < 0,025%). Độ cứng sau khi tôi và ram đạt 60 ’ 62
HRC. Sau khi ủ độ cứng khoảng 107 ’ 217 HB nên dễ gia công bằng cắt gọt và gia
công bằng áp lực.
Nhiệt độ làm việc khoảng 2000C ÷ 2500C , vận tốc cắt tối đa 25 m/phút.
Thép cacbon dụng cụ có độ thấm tôi thấp nên đƣợc tôi trong nƣớc. Vì vậy nó
thƣờng đƣợc dùng làm các dụng cụ gia công bằng tay nhƣ dũa, đục,…
1.1.2.2. Thép hợp kim dụng ụ.

13


Thép hợp kim dụng cụ là loại thép có hàm lƣợng cacbon cao và với một số

nguyên tố hợp kim khoảng 0,5 ’ 3%.
Các nguyên tố hợp kim Cr, W, Co, V có tác dụng tăng khả năng chịu nhiệt
và tính thấm tôi của thép hợp kim dụng cụ. Nó đƣợc tôi trong dầu và chịu đƣợc
nhiệt độ đến 3000C ÷ 4000C .
Các loại thép hợp kim dụng cụ hiện nay đƣợc dùng chủ yếu để chế tạo các
loại dụng cụ cầm tay và gia công ở tốc độ thấp v < 25 m/phút.
1.1.2.3. Thép gió.
Thép gió là loại thép hợp kim có hàm lƣợng vonfram rất cao. Ngoài ra còn
có các thành phần hợp kim khác nhƣ vanadi, coban, crom để tạo nên thép gió với
những tính năng đặc biệt.
Thép gió là loại vật liệu dụng cụ đƣợc dùng rộng rãi. Thép gió có thể cắt với
tốc độ gấp 2 ’ 4 lần các loại thép cacbon dụng cụ và hợp kim dụng cụ. Thép gió
làm việc đƣợc ở nhiệt độ 550 ’ 6500C , vận tốc cắt đạt từ 20 m/phút ÷ 50 m/phút
.Thành phần vonfram là nguyên tố hợp kim quan trọng nhất trong thép gió. Cùng
với crom, vanadi chúng tạo thành với cacbon những cacbit hợp kim phức tạp. Các
cacbit này có đặc điểm là nâng cao tính chịu nhiệt của thép gió.
Tác dụng chủ yếu của Cr là tăng độ thấm tôi, vanadi tạo thành cacbit vanadi
có độ cứng cao, tính chịu mòn cao. Coban không tạo thành cacbit mà hòa tan vào
sắt. Khi thép gió có hàm lƣợng coban > 5% thì nhiệt độ làm việc của thép gió đƣợc
nâng cao.

14


Nhãn hiệu

C

Cr

W

V

Co

1.Thép gió có năng suất thường
P18

0,7 ÷ 0,8

3,8 ÷ 4,4

17,5 ÷ 19,0

1,0 ÷ 1,4

—

P9

0,85 ÷ 0,95

3,8 ÷ 4,4

8,5 ÷ 10,0

2,0 ÷ 2,6

—

2.Thép gió có năng suất cao
P95

1,4 ÷ 1,5

3,8 ÷ 4,4

0,9 ÷ 10,5

4,3 ÷ 5,1

—

P14 4

1,2 ÷ 1,3

4,0 ÷ 4,6

13,0 ÷ 14,5

3,4 ÷ 4,1

—

P18 2

0,85 ÷ 0,95

3,8 ÷ 4,4

17,5 ÷ 19,0

1,8 ÷ 2,4

—

P9K5

0,9 ÷ 1,0

3,8 ÷ 4,4

0,9 ÷ 10,5

2,0 ÷ 2,6

5,0 ÷ 6,0

P9K10

0,9 ÷ 1,0

3,8 ÷ 4,4

0,9 ÷ 10,5

2,0 ÷ 2,6

9,5 ÷ 10,5

P10K5 5

1,45 ÷ 1,55

4,0 ÷ 4,6

10,0 ÷ 11,5

4,3 ÷ 5,1

5,0 ÷ 6,0

P18K5 2

0,85 ÷ 0,95

3,8 ÷ 4,4

17,5 ÷ 19,0

1,8 ÷ 2,4

5,0 ÷ 6,0

Tất cả các nhãn hiệu thép nói trên đều có hàm lƣợng tạp chất hạn chế:
Mn < 0,4%, Si < 0,4%, Mo < 0,5%, Ni < 0,4%, P < 0,03%, S < 0,03%
Bảng 1. Thành phần hóa học của một số loại thép gió (%)
Ngoài ra, chất lƣợng thép gió phụ thuộc rất nhiều vào nhiệt luyện. Vì vậy khi

nhiệt luyện thép gió cần chú ý một số điểm sau :
- Không nung nóng thép gió đột ngột đến nhiệt độ cao (nhiệt độ tôi bằng
0

1300 C) mà phải tăng nhiệt dần dần từ 6500C , vì thép gió có độ dẫn nhiệt kém.
Thông thƣờng thép gió đƣợc nung nóng qua 3 lò với nhiệt độ lần lƣợt là 650 0C,
8500C và 13000C.
- Phải ram sau khi tôi nhiều lần (3 lần) mỗi lần trong 1 giờ. Sau mỗi lần ram
phải để nguội đến nhiệt độ thƣờng để làm mất ứng suất bên trong, khử Otennit dƣ
và tăng độ cứng ( độ cứng tăng từ 2 – 3 HRC, hiện tƣợng này gọi là độ cứng thứ 2 ).

15


oC

T«i 1300
1200

Ram
850

900
600

550

LÇn 1

LÇn 2

LÇn 3

560

560

560

300

% ¤d-

50

15

5

2

HRC

62

64

64,5

65

Hình 1.1 Sơ đồ tôi và ram thép gió

Thêi gian

[ 1]

- Phạm vi sử dụng thép gió đƣợc trình bày trong bảng 2.
Ký hiệu các loại thép gió thông dụng
ISO

TCVN

JIS

AISI

OCT

(Vịêt Nam)

(Nhật)

(Mỹ)

(Nga)

Phạm vi sử dụng
Dùng cho tất cả các
loại dụng cụ cắt để

1.3353

80W18Cr4V

SKH2

T1

P18

gia
cacbon,

công
thép

thép
hợp

kim
—

1.3302

T7

P12

Dùng nhƣ loại trên

Dùng để chế tạo các

—

—

P9

loại dụng cụ đơn
giản, gia công các
loại thép kết cấu
Dùng nhƣ loại trên,

1.3343

85W6Mo5Cr4V
2

đặc biệt để chế tạo
SKH51

M2

P6M5

các loiaj dụng cụ cắt
ren và dụng cụ cắt
chịu va đập
Dùng chế tạo các

SG-5-3

M3

PGM53

dụng cụ gia công
tinh (dao tiện định

16


hình, mũi doa, dao
chuốt, dao phay), gia
công các loại thép
kết cấu hợp kim và
không hợp kim
Dùng chế tạo các
1.3318

P12 3

S12-1-4

dụng cụ gia công
tinh, gia công các
loại thép ostenit dẻo.
Dùng chế tạo các
dụng cụ gia công thô

M4

P18K52

và bán tinh khi cắt
các loại thép và hợp
kim nóng, không rỉ
và sức bền cao.
Dùng chế tạo các
dụng cụ gia công thô

1.3243

S6-5-2-5

M35

P6M5K5

và bán tinh, gia công
các loại thép không
rỉ, thép hợp kim.

Bảng 2. Công dụng của thép gió theo ký hiệu ISO và một số nước tương ứng
1.1.2.4. Hợp kim

ng.

Hợp kim cứng là loại vật liệu dụng cụ đƣợc chế tạo bằng phƣơng pháp luyện
kim bột (hợp kim bột) nghĩa là loại hợp kim không qua nấu chảy. Hợp kim cứng

đƣợc chế tạo từ các loại cacbit hợp kim và bột hợp kim. Các loại bột đƣợc trộn theo
các tỷ lệ, sau đó đƣợc ép thành các dạng khác nhau và thiêu kết. Hiện nay HKC
đƣợc dùng nhiều và phổ biến trong công nghiệp.
So với các loại vật liệu dụng cụ thông thƣờng thì HKC là loại vật liệu có độ
cứng cao (80 ’ 90 HRA) và chịu đƣợc nhiệt độ cao ( 800 ’ 10000C). Do đó dụng cụ
cắt bằng HKC có thể cắt đến tốc độ Vc> 100m/ph.

17


Thành phần chủ yếu của các loại HKC là các loại bột mịn: cacbit vonfram
(WC), cacbit titan (TiC), cacbit tantan (TaC) và thành phần coban (Co) làm nhiệm
vụ liên kết.
Hợp kim cứng đƣợc chế tạo qua các giai đoạn chủ yếu sau:
- Tạo bột vonfram, titan, tantan nguyên chất.
- Tạo ra các cacbit tƣơng ứng từ các bột nguyên chất W, Ti, Ta là WC, TiC,
TaC.
- Trộn bột cacbit với bột coban theo thành phần tƣơng ứng với các loại HKC.
- Ép hỗn hợp dƣới áp suất lớn ( 100 ’ 140 MN/mm2 ), nung sơ bộ ở nhiệt độ
9000C trong khoảng 1 giờ.
- Tạo hình theo các dạng yêu cầu.
- Thiêu kết lần cuối ở nhiệt độ cao 1400 ’ 15000C trong 1 đến 3 giờ tạo
thành HKC.
Ở nhiệt độ cao coban nóng chảy tạo thành chất dính kết liên kết các hạt
cacbit thành HKC. Sau khi thiêu kết, HKC có độ cứng cao lớn hơn 85 HRC, nên chỉ
có thể gia công bằng hạt mài hoặc bằng các phƣơng pháp đặc biệt ( điện hóa, tia lửa
điện..)
Độ cứng của HKC phụ thuộc vào lƣợng cacbit TiC, TaC và coban. Coban
càng nhiều thì độ cứng càng giảm, độ bền và tính dẻo càng lớn. TiC, TaC càng
nhiều thì độ cứng càng cao.

ISO phân hợp kim cứng theo 3 nhóm chính :
- Nhóm ký hiệu P cho các loại vật liệu cắt ra phoi dây.
- Nhóm ký hiệu M là loại vạn năng dùng gia công các loại vật liệu cắt ra phoi
dây và phoi xếp.
- Nhóm ký hiệu K dùng gia công các loại vật liệu cắt ra phoi hạt và phoi vụn.
Hợp kim cứng đƣợc chế tạo thành các dạng theo tiêu chuẩn (các mảnh HKC).
Các mảnh đó đƣợc hàn hoặc kẹp lên thân dụng cụ tiêu chuẩn. Ngày nay các mảnh
HKC đƣợc phủ lên một lớp mỏng vài micromet ( µm) bằng các loại cacbit cứng nhƣ
TiC, TiC/TiN (cacbit titan, nitrit titan ). Các lớp phủ làm tăng độ cứng, tính chịu
mài mòn và tính chịu nhiệt của HKC ( độ cứng > 90 HRA, chịu đƣợc nhiệt độ
khoảng 10000C , ứng với tốc độ cắt Vc> 300 m/ph ).

18


1.1.2.5. Vật iệu s .
Vật liệu sứ đã đƣợc nghiên cứu từ những năm 1930 và phát triển sau những
năm 1950. Quá trình chế tạo giống nhƣ HKC. Đất sét kỹ thuật ( oxit nhôm AL 2O3 )
đƣợc nung nóng đến nhiệt độ khoảng 1400 ’ 16000C. Sau đó nghiền nhỏ thành bột
mịn. Bột mịn AL2O3 đƣợc ép thành các mảnh dao tiêu chuẩn và đƣợc thiêu kết.
Hiện nay có 3 loại vật liệu sứ đƣợc sử dụng:
- Loại oxit nhôm thuần khiết, loại này hầu nhƣ chỉ có oxit nhôm.
- Loại vật liệu sứ trộn. Thành phần cơ bản của loại này vẫn là oxit nhôm
ngoài ra còn trộn thêm các cacbit: TiC, TaC, WC, TiN
- Loại vật liệu sứ không có oxit. Loại này đƣợc chế tạo từ nitrit silic
( Si3N4 ) có sức bền uốn cao hơn nhiều hai loại trên.
Đặc tính chủ yếu của các loại vật liệu sứ là:
- Độ cứng và tính dòn cao do đó tính chịu mòn cao, tính chịu nhiệt cao đƣợc
dùng cắt ở tốc độ cao.
- Tính dẫn nhiệt kém nên không dùng dung dịch trơn nguội. Nếu tới dung

dịch trơn nguội dễ gây nứt các mảnh sứ.
- Tính dẻo kém do đó sức bền uốn thấp vì vậy vật liệu sứ không chịu đƣợc
rung động, va đập cũng nhƣ lực cắt lớn.
- Mài sắc mảnh sứ rất khó và chỉ có thể mài bằng đá mài kim cƣơng.
1.1.2.6. Vật iệu tổng hợp.
Các loại vật liệu tổng hợp dùng làm vật liệu dụng cụ là kim cƣơng và nitrit
Bo. Các loại vật liệu này thƣờng đƣợc gọi là vật liệu siêu cứng: Độ cứng Vicker lớn
hơn 50000 N/mm2 ( tức lớn hơn 50 GPa ).
Kim cƣơng tự nhiên HVm ≈ 100 GPa
Kim cƣơng tổng hợp

HVm ≈ 90 ’ 100 GPa

Nitrit Bo

HVm ≈ 50 ’90 GPa

Kim cƣơng tự nhiên và kim cƣơng tổng hợp đƣợc sử dụng cho các dụng cụ
gia công tinh để gia công các bề mặt chất lƣợng cao ( độ bóng và độ chính xác cao )
nhƣ dao tiện kim cƣơng, bút sửa đá mài, …
Kim cƣơng nhân tạo đƣợc tổng hợp từ graphit ở áp suất và nhiệt độ cao (
khoảng 100000 atm và 25000C ).
Đối với loại vật liệu dụng cụ nền là nitrit Bo có độ cứng thấp hơn kim cƣơng
một ít nhƣng sức bền nhiệt cao ( khoảng 1200 ’ 14000C ). Vật liệu dụng cụ nitrit Bo

19


đƣợc dùng để gia công các loại thép tôi với năng suất cao hơn các loại vật liệu dụng
cụ khác.

1.2. Cơ sở vật lý quá trình cắt kim loại.
Đối tƣợng khảo sát của quá trình cắt là nghiên cứu sự biến dạng đàn hồi và
biến dạng dẻo của vật liệu gia công và dụng cụ cắt, lực, ứng suất, công tiêu hao khi
cắt, … Từ đó, xác định các quy luật ảnh hƣởng của điều kiện cắt đến những đặc tính
cơ học của quá trình cắt.
Nghiên cứu sự biến dạng dẻo của vật liệu gia công trong quá trình cắt là một
trong những hƣớng nghiên cứu chủ yếu. Nhƣ đã biết sự biến dạng dẻo của vật liệu
gia công đồng thời rảy ra trong miền tạo phoi, ở phần phoi tiếp xúc với mặt trƣớc
của dụng cụ cũng nhƣ ở miền tiếp xúc của bề mặt gia công với mặt sau dụng cụ.
Trạng thái ứng suất và biến dạng giữa các vùng kể trên ở một mức nào đó ( tùy điều
kiện cắt cụ thể) có quan hệ tƣơng hỗ, do đó xác lập đƣợc mối quan hệ đó giúp ta
hiểu đƣợc sâu hơn về các quy luật phức tạp của quá trình cắt.

1.2.1. Qu trình ắt và tạo phoi.
Khi cắt, để có thể tạo ra phoi, lực tác dụng vào dao cần phải đủ lớn để tạo ra
trong kim loại bị cắt một ứng suất lớn hơn sức bền của vật liệu bị gia công.
Hình dạng, độ cứng, mức độ biến dạng và cấu tạo phoi chứng tỏ rằng lớp
kim loại biến thành phoi chịu một ứng suất nhƣ vậy.
Việc nghiên cứu quá trình tạo phoi có một ý nghĩa rất quan trọng vì trị số của
công cắt, độ mòn của dao và chất lƣợng bề mặt gia công phụ thuộc lớn vào quá
trình tạo phoi.
b1


E

B

b1
b1

b2

b3

I

b

P
b1





D
C

P
c

d

A

aI

II

0
a2

(a)

a1

(b)

Hình 1.2. Sơ đồ hóa miền tạo phoi.

20

a0


Khi cắt do tác dụng của lực P ( hình 2.a ), dao bắt đầu nén vật liệu gia công
theo mặt trƣớc. Khi dao tiếp tục chuyển động trong vật liệu gia công phát sinh biến
dạng đàn hồi, biến dạng này nhanh chóng chuyển sang biến dạng dẻo và một lớp
phoi - có chiều dày aP - đƣợc hình thành từ lớp kim loại bị cắt có chiều dày a, di
chuyển dọc theo mặt trƣớc của dao.Có thể nói, quá trình cắt là quá trình nén dẻo
kim loại rồi đứt ra tạo thành phoi.
Việc nghiên cứu kim tƣơng khu vực tạo phoi chứng tỏ rằng trƣớc khi biến
thành phoi, lớp kim loại bị cắt đã trải qua một giai đoạn biến dạng nhất định, nghĩa
là giữa lớp kim loại bị cắt và phoi có một khu vực biến dạng. Khu vực này gọi là
miền tạo phoi.
Trong miền tạo phoi – nhƣ đã sơ đồ hóa ở hình 2 – có những mặt trƣợt OA, OB,
OC, OD, OE. Vật liệu gia công trƣợt theo những mặt đó
( những mặt trên đó ứng suất tiếp có giá trị cực đại ).
Miền tạo phoi đƣợc giới hạn bởi đƣờng OA – dọc theo đƣờng đó phát sinh

những biến dạng dẻo đầu tiên, và đƣơng OE - đƣờng kết thúc biến dạng dẻo và
đƣờng AE - đƣờng nối liền khu vực chƣa biến dạng của kim loại và phoi.
Trong quá trình cắt miền tạo phoi AOE di chuyển cùng với dao.
Ngoài ra lớp kim loại bị cắt, sau khi đã bị biến dạng trong miền tạo phoi, khi
chuyển thành phoi còn chịu thêm biến dạng phụ do ma sát với mặt trƣớc của dao.
Những lớp kim loại phái trƣớc của phoi, kề với mặt trƣớc của dao ( hình 2 )
chịu biến dạng phụ thêm nhiều hơn các lớp phía trên. Mức độ biến dạng của chúng
lớn đến mức là các hạt tinh thể trong chúng bị kéo dài ra theo một hƣớng nhất định,
tạo thành techtua.
Nhƣ vậy phoi cắt ra chịu biến dạng không đều.
Mức độ biến dạng của phoi:
Kf = Kbd + Kms
Trong đó :
Kf : mức độ biến dạng của phoi trong miền tạo phoi.
Kms : mức độ biến dạng của phoi do ma sát với mặt trƣớc của
dao.
Vì biến dạng dẻo của phoi có tính lan truyền, do đó lớp kim loại nằm phía
dƣới đƣờng cắt ON ( hình 2. khu II ) cũng chịu biến dạng dẻo.

21


Chiều rộng của miền tạo phoi phụ thuộc vào tính chất vật liệu gia công và
điều kiện cắt ( thông số hình học của dao, chế độ cắt, …).
Tốc độ cắt có ảnh hƣởng lớn nhất đến chiều rộng miền tạo phoi. Tăng tốc độ
cắt miền tạo phoi sẽ thu hẹp lại. Có thể giải thích hiện tƣợng đó nhƣ sau:



a1

a1

E
E
A



a

A

D
F

0

Hình1.3. Miền tạo phoi ứng với tốc độ cắt khác nhau


B

a1





a

C

0

A

Hình 1.4. Tính góc trượt
Khi tăng tốc độ, vật liệu gia công sẽ chuyển qua miền tạo phoi với tốc độ
nhanh hơn. Khi di chuyển với tốc độ lớn nhƣ vậy vật liệu gia công sẽ đi ngang qua
đƣờng OA nhanh đến mức mà sự biến dạng dẻo không kịp xảy ra theo đƣờng OA
mà chậm đi một thời gian – theo đƣờng OA‘ ( hình 4 ). Tƣơng tự nhƣ vậy, nơi kết
thúc quá trình biến dạng trong miền tạo phoi sẽ là đƣờng OE‘ chậm hơn so với OE.
Nhƣ vậy ở tốc độ cắt cao miền tạo phoi sẽ là A‘OE‘ . A‘OE‘ quay đi một
góc theo chiều quay của kim đồng hồ và có chiều dày cắt giảm đi so với trƣớc ( a 1‘<
a1 ) vì biến dạng dẻo giảm đi.
Khi tốc độ cắt rất lớn miền tạo phoi co hẹp đến mức mà chiều rộng của nó
chỉ vào khoảng vài phần trăm mm. Trong trƣờng hợp đó sự biến dạng của vật liệu

22


gia công có thể xem nhƣ nằm lân cận mặt OF. Do đó để đơn giản, ta có thể xem
một cách gần đúng quá trình biến dạng dẻo khi cắt xảy ra ngay trên mặt phẳng OF
đi qua lƣỡi cắt và làm với phƣơng chuyển động của dao một góc bằng θ.
Mặt OF đƣợc gọi là mặt trƣợt quy ƣớc còn góc θ là góc trƣợt.
Góc trƣợt là một thông số đặc trƣng cho hƣớng và giá trị của biến dạng dẻo
trong miền tạo phoi.
Theo (hình 4), nếu chiều dày kim loại bị cắt là a, chiều dày phoi là a1 ta có:
r

a
OC .Sin

a1 OC .Cos(   )

và do đó có thể tính theo công thức :
tg 

r.Cos
1  r.Sin

và nếu đặt : K = 1/r thì có công thức sau :
tg 

1.2.2. C

Cos
K  Sin

dạng phoi.

Tùy theo vật liệu gia công, thông số hình học của dao và chế độ cắt, phoi cắt
ra có thể có nhiều hình dạng khác nhau.

a). Phoi xếp;

b). Phoi dây.
Hình 1.5. Các dạng phoi

23

1.2.2.1. Phoi x p.
Phoi thu đƣợc khi gia công vật liệu dẻo ( thép, đồng thau, …) ở tốc độ cắt
thấp, chiều dày cắt lớn và góc cắt của dao có giá trị tƣơng đối lớn. Phoi kéo dài
thành từng đoạn ngắn mặt đối diện với mặt trƣớc của dao rất bóng, mặ kia có nhiều
gợn nẻ. Nhìn chung phoi có dạng từng đốt xếp lại ( hình 5.a ).
Phoi xếp chịu biến dạng rất lớn, do đó vật liệu gia công bị mất tính dẻo và
đƣợc hóa bền đến mức là các phần tử của phoi đều bị trƣợt theo mặt OF. Phoi xếp
thu đƣợc khi gia công thép, có độ cứng cao hơn độ cứng của vật liệu gia công từ 2 ữ
3 lần. Điều đó chứng tỏ vật liệu bị hóa bền ở mức độ cao.
1.2.2.2. Phoi dây
Phoi thu đƣợc khi gia công vật liệu dẻo với tốc độ cắt cao, chiều dày nhỏ.
Phoi kéo dài liên tục, mặt kề với mặt trƣớc của dao rất bóng, còn mặt đối diện hơi
gợn ( hình 5.b ). ở phoi dây ta khó quan sát mặt trƣợt nhƣ phoi xếp. Điều đó chứng
tỏ mức độ biến dạng dẻo khi tạo thành phoi dây ít hơn khi hình thành phoi xếp.
1.2.2.3. Phoi vụn.
Khi gia công vật liệu giòn ( gang, đồng thau cứng, …) ta thƣờng thu đƣợc
loại phoi này. Trong quá trình cắt dao không làm cho các yếu tố phoi trƣợt mà
dƣờng nhƣ bứt nó lên. Có thể giải thích quá trình hình thành phoi vụn nhƣ sau :
Khi gia công, lớp kim loại bị cắt không qua giai đoạn biến dạng dẻo. Do tác
dụng của dao, trong vật liệu gia công phát sinh biến dạng đàn hồi và ứng suất nén
theo phƣơng chuyển động của dao, măt khác theo phƣơng thẳng góc với chuyển
động xuất hiện ứng suất kéo. Các yếu tố của phoi bị tách ra chủ yếu do tác dụng của
ứng suất kéo, bởi vì vật liệu giòn là loại vật liệu có ứng suất kéo kém hơn ứng suất
nén rất nhiều.
Độ bóng đạt đƣợc khi cắt ra phoi vụn không cao, bề mặt có cấu tạo gần
giống nhƣ bề mặt kim loại khi bị phá hủy giòn.
Khi cắt ra phoi xếp và phoi dây, phoi tiếp xúc với mặt trƣớc của dao một
đoạn L trƣớc khi rời khỏi dao. Sau đoạn tiếp xúc đó phoi tách ra khỏi mặt trƣớc và

cuộn lại theo hình xoắn ốc. Sở dĩ nhƣ vậy vì phoi ở phần tiếp xúc với dao dày thêm,
làm cho các yếu tố của phoi có dạng hình thang.
Nếu giữ nguyên các điều kiện cắt khác và tăng tốc độ cắt thì sự biến dạng
của phoi giảm đi, khiến cho bán kính của cuộn phoi tăng lên.

24


Góc cắt càng lớn, chiều dày cắt càng bé thì biến dạng của phoi càng lớn nên
bán kính của cuộn phoi càng nhỏ.
Dạng mặt trƣớc của dao cũng ảnh hƣởng rất lớn đến bán kính của cuộn phoi.
Khi dao bị mòn mặt trƣớc, tạo ra một rãnh cong thì độ cong của rãnh đó trực tiếp
ảnh hƣởng đến bán kính của cuộn phoi.
Diện tích tiếp xúc của phoi với mặt trƣớc của dao phụ thuộc vào tính chất vật
liệu gia công, tốc độ cắt, chiều dày cắt và các điều kiện khác. Nếu diện tích tiếp xúc
đó giảm đi thì khi cùng một giá trị lực cắt, tải trọng đơn vị lên dao sẽ tăng lên.
1.2.3. Nhiệt ắt
1.2.3.1. Nhiệt ượng sinh r khi ắt
Nhiệt lƣợng Q sinh ra trong quá trình cắt là do kết quả của :
- Công ma sát trong giữa các phần tử của vật liệu trong quá trình biến dạng
(Nhiệt biến dạn Qbd)
- Công giữa ma sát ngoài giữa phôi và mặt trƣớc của dao: Qmst
- Công ma sát ngoài giữa chi tiết và mặt sau của dao : Qmss
Do phƣơng trình cân bằng nhiệt:
Q = Qbd + Qmst + Qmss
Nếu cho rằng toàn bộ công cơ học khi cắt biến thành nhiệt thì có thể viết :
Q

A P.v


(kcalo/ ph)
E
E

Trong đó :
Q – lƣợng nhiệt sinh ra (kcalo)
A – công cắt (Kg.m/ph)
P – lực cắt (kG)
v – tốc độ cắt (m/ph)
E – đƣơng lƣợng nhiệt , E = 427
Trong thực tế không phải toàn bộ công tiêu hao trong quá trình cắt biến
thành nhiệt, nhƣng trong tính toán thông thƣờng có thể bỏ qua.
Trong quá trình cắt có thể giả thiết rằng nhiệt cắt sinh ra tại các vùng sau :
- Vùng I : các lớp kim loại trƣợt và tạo thành phoi. Vùng các lớp kim loại bị biến
dạng dẻo lớn và trƣợt đứt theo mặt đó : Qbd
- Vùng II : vùng tiếp xúc giữa phoi và mặt trƣớc của dao - Qmst
- Vùng III : vùng tiếp xúc giữa mặt sau của dụng cụ và chi tiết gia công - Qmss

25