Bài giảng nguyên lý và dụng cụ cắt chương 4

Chương 4: GIA CÔNG LỖ
(Machining of Holes)
NỘI DUNG
(Contents)
§4.1. Khoan (Drilling)
§4.2. Doa (Reaming)
§4.1. Chuốt (Broaching)

1


§4.1. Khoan (Drilling)
4.1.1. Kết cấu & thông số hình học của mũi khoan
(Structure and Geometrical Parameters of Drills)

2


Đ4.1. Khoan (Drilling)
4.1.1. Kt cu & thụng s hỡnh hc ca mi khoan
(Structure and Geometrical Parameters of Drills)

1/KT CU:
A/Chuôi: (Shank)
Dùng để định vị mũi khoan vào trục chính của máy,
truyền chuyển động và mômen cắt. Có hai dạng chuôi:
- Chuôi dạng trụ: (Straight Shank)
Dùng cho mũi khoan có đờng kính nhỏ hơn 12mm.
Ưu điểm: đơn giản, dễ chế tạo.
Nhợc điểm: khả nng định tâm kém, truyền đợc momen xoắn
nhỏ.

- Chuôi dạng côn mooc: (Taper Shank)
Dùng cho mũi khoan có đòng kính lớn hơn 12mm.
Ưu điểm: khả nng định tâm cao, truyền đợc mômen xoắn lớn
hơn so với chuôi trụ, dễ đảm bảo độ đồng trục gia phần
cán và phần làm việc.
3
Nhợc điểm: khó chế tạo hơn so với chuôi trụ.


Đ4.1. Khoan (Drilling)
4.1.1. Kt cu & thụng s hỡnh hc ca mi khoan
(Structure and Geometrical Parameters of Drills)
B) Cổ dao : (Neck)
Là phần nối tiếp gia chuôi dao với phần làm việc, có tác
dụng thoát đá khi mài phần cán dao và phần làm việc. Cũng
là nơi thờng dùng để ghi nhãn hiệu mũi khoan (đờng kính,
vật liệu và nhà máy sản xuất), kích thớc tra theo sổ tay
phụ thuộc vào đờng kính của mũi khoan.
C) Phần làm việc: (Body)
Gồm phần cắt và phần định hớng ( Cutting and Orientation
parts)
*Phần cắt: trực tiếp thực hiện nhiệm vụ bóc tách phoi.
Gm 5 lỡi cắt: hai lỡi cắt chính, 2 lỡi cắt phụ và một lỡi cắt ngang.
Lỡi cắt chính: là giao của mặt trớc và mặt sau. Mặt trớc
của mũi khoan có dạng mặt xoắn còn mặt sau tuỳ theo ph
ơng pháp mài mà có thể là mặt côn, mặt xoắn, mặt
phẳng Thông thờng với mũi khoan tiêu chuẩn thờng sử dụng
mặt sau là mặt côn.
Lỡi cắt phụ: là giao tuyến của mặt sau với cạnh viền nằm
trên phần trụ ở hai me cắt.

4


§4.1.

Khoan (Drilling)

4.1.1. Kết cấu & thông số hình học của mũi khoan
(Structure and Geometrical Parameters of Drills)
C ) PhÇn lµm viÖc: (Body)
PhÇn c¾t: (Cutting Part)
5 lìi c¾t: hai lìi c¾t chÝnh, 2 lìi c¾t phô vµ mét lìi c¾t ngang.
2
R· nh xo¾n
L÷¬i c¾t chÝnh
MÆt sau
C¹ nh viÒn


L÷¬i c¾t chÝnh



L÷¬i c¾t phô

L÷¬i c¾t ngang

5

Đ4.1. Khoan (Drilling)

4.1.1. Kt cu & thụng s hỡnh hc ca mi khoan
(Structure and Geometrical Parameters of Drills)
C) Phần làm việc: (Body)
Phần định hớng: (Orientation part)
- Có tác dụng định hớng cho mũi khoan trong quá trỡnh cắt và là
phần dự tr mài lại
phần cắt khi bị mòn.
+ Phần định hớng có dạng côn ngợc, đờng kính giảm dần từ phần
cắt về phía cán
dao tạo thành góc nghiêng phụ 1. Lợng giảm thờng lấy từ 0,030,1mm/100mm chiều
dài.
+Trên phần định hớng có hai rãnh xoắn (Two flutes) để thoát phoi
v hai me ct
(Two lands).Dọc theo rãnh xoắn ứng với đòng kính ngoài có hai dải
cạnh viền
(Margins) làm nhiệm vụ định hớng cho mũi khoan khi làm việc. ể
giảm ma sát với bề
mặt đã gia công, phải hớt lng trên suốt chiều dài hai me cắt chỉ để
lại cạnh viền với
6
f=0,3-2,6mm và chiều cao h=0,1-1,2mm.


Đ4.1.

Khoan (Drilling)

4.1.1. Kt cu & thụng s hỡnh hc ca mi khoan

(Structure and Geometrical Parameters of Drills)
2 ) Thông số hỡnh học của mũi khoan:
(Geometrical Parameters of Drills)

Xét ở trạng thái tĩnh:
+ Mặt đáy tại một điểm trên lỡi cắt chính
là mặt phẳng tạo thành bởi điểm đó
với trục mũi khoan.
+ Mặt cắt tại một điểm trên lỡi cắt chính
là mặt phẳng chứa tip tuyn vi li cắt
chính và vộc t vn tc ct .

7


Đ4.1.

Khoan (Drilling)

4.1.1. Kt cu & thụng s hỡnh hc ca mi khoan
2 ) Thông số hỡnh học của mũi khoan:
(Geometrical Parameters of Drills)


Góc trớc: đo ở tiết diện chính tại một điểm A bất

kỳ trên lỡi cắt chính ( coi nh không có lỡi cắt ngang
và lỡi cắt chính đi qua tâm mũi khoan) đợc xác định
theo công thức sau:

tg AN

D A .tg

D. sin

Trong đó: DA - đờng kính của mũi khoan xét tại điểm A, mm.
D - đờng kính ngoài của mũi khoan, mm.
- góc xoắn của rãnh phoi, độ.
- góc nghiêng chính, độ.

8


§4.1. Khoan (Drilling)
4.1.1. Kết cấu & thông số hình học của mũi khoan
2 ) Th«ng sè hình häc cña mòi khoan:
(Geometrical Parameters of Drills)
* Góc sau:

9


Đ4.1. Khoan (Drilling)
4.1.1. Kt cu & thụng s hỡnh hc ca mi khoan
2 ) Thông số hỡnh học của mũi khoan:
(Geometrical Parameters of Drills)

Gúc nghiờng chớnh:
ể đảm bảo cho hai lỡi cắt đối xứng nhau qua trục mũi

khoan, góc ở đỉnh thờng xác định góc 2.
Khi giảm góc , cho phép mũi khoan dễ n sâu vào vật liệu,
lỡi cắt dài ra, nhiệt dễ thoát hơn.
Tuy nhiên khi đó độ bền của nó giảm xuống.
Góc đợc chọn theo độ bền và độ cứng của vật liệu gia công.
Với mũi khoan tiêu chuẩn thờng chọn 2 = 1160 1200.



Gúc nghiờng ph:

Góc nghiêng phụ 1 ở mũi khoan đợc hinh thành bởi độ côn ngợc của
phần định hớng.
Thờng lấy: 1 = 1 2. Khi khoan lỗ sâu trên vật liệu cứng, hoặc khi
khoan lỗ không cần
chính xác, góc 1 có thể chọn tng gấp 2 lần so với góc 1 tiêu chuẩn.



Gúc nghiờng ca rónh xon:

D
Góc nghiêng của rãnh xoắn là góc hợp bởi gia đờng thẳng tiếp
tg Atuyến
10A
với đờng xoắn tại
H
điểm nào đó với trục mũi khoan; có thể có hớng xoắn phải hoặc xoắn

Đ4.1. Khoan (Drilling)
4.1.1. Kt cu & thụng s hỡnh hc ca mi khoan
2 ) Thông số hỡnh học của mũi khoan:
(Geometrical Parameters of Drills)



Góc nghiêng của lỡi cắt ngang :

Góc nghiêng của lỡi cắt ngang là góc hợp bởi hỡnh chiếu của lỡi cắt
ngang và hỡnh
chiếu của lỡi cắt chính trên mặt phẳng vuông góc với trục mũi khoan (lỡi
cắt ngang hỡnh
thành do mài sắc- mi mt sau mũi khoan).
Mũi khoan tiêu chuẩn có thờng lấy = 55o 500 .



Góc nâng :

d . sin
Góc nâng là góc hợp bởi lỡi cắt chính và hinh chiếu
sin A của
0 nó trên
mặt đáy.
DA
Góc nâng tại một điểm A bất kỳ trên lỡi cắt chính đợc tính bằng
công thức:
11

Đ4.1. Khoan (Drilling)
4.1.2. Lực và mômen khoan
( Cutting Forces & Moment when drilling)
+ Lc khoan:

Px

P'y

Py

Py

Px

P'x

- Lực hớng kính Py: Phân bố đối xứng trên các lỡi cắt.
Chúng có trị số bằng nhau, cùng phơng nhng ngợc chiều
Pz
Pnz
nên tự triệt tiêu trong quá trinh cắt.
-Lực chiều trục Px: Có xu hớng chống lại lực chạy dao,
Pnz
Pz
P'z
lực Px bằng tổng các lực chiều trục tác dụng lên lỡi cắt chính,
tác dụng lên lỡi cắt phụ và tác dụng lên lỡi cắt ngang.
Các thành phần lực Px tác dụng lên lỡi cắt ngang chiếm khoảng 57%

lực Px.
Các thành phần lực Px tác dụng lên lỡi cắt chính chiếm khoảng 40%
lực Px.
Các thành phần lực Px tác dụng lên lỡi cắt phụ chiếm khoảng 3% lực
Px.
- Lực tiếp tuyến Pz : Phân bố trên các lỡi cắt và hỡnh thành các
ngẫu lực. Tập hợp các
ngẫu lực này tạo ra mômen xoắn có xu hớng cản trở chuyển động
12
cắt chính.

P'y
P'x

P'z

n


Đ4.1. Khoan (Drilling)
4.1.3 Sự mài mòn và tuổi bền của mũi khoan

( Tool Wear and Tool Life of Drill)
1. S mi mũn:
Mũi khoan thờng hay bị mòn ở các bộ phận sau:
Mòn theo mặt sau và mặt trớc: Xy ra khi gia công thép.
Mòn theo cạnh viền: Xy ra khi gia công vật liệu dẻo hoặc thép có độ
bền và độ dai lớn. Cạnh viền bị mòn làm tng mômen xoắn M.
Mòn theo góc nối tiếp gia lỡi cắt chính với cạnh viền: Xy ra khi gia
công vật liệu giòn, vật liệu kém dẻo. Dẫn tới cả P X và MX đều tng.

Mòn ở lỡi cắt ngang: Xy ra khi lỡi cắt ngang quá dài và nhiệt luyện
mũi khoan không đạt yêu cầu. Lỡi cắt ngang bị mòn dẫn tới lực chiều
trục PX tng lên rất nhanh.

2. Tui bn:

Cũng nh tiện, quan hệ gia tuổi bền và tốc độ cắt khi khoan đợc biểu thị
bởi biểu thức sau:
Với mũi khoan thép gió, chỉ số tuổi bền lấy bằng : m = 0,125 0,2
m
Với mũi khoan gắn mảnh hợp kim cứng :
m = 0,25 0,4
Nói chung, tuổi bền T đợc chọn theo đờng kính mũi khoan.
HSS:
T = (1 1,5) D [ph]
13
HKC:
T = (1,5 2) D [ph]
-

A
V
T


Đ4.1. Khoan (Drilling)
4.1.4 Các yếu tố của lớp cắt và chế độ cắt khi khoan:
1- Chiều dày lớp cắt
D
Chiều dày lớp cắt đợc đo theo phơng vuông góc

D
t
với lỡi cắt chính. Khi khoan lỗ đặc hoặc
lỗ rỗng, chiều dày cắt đợc tính theo công
thức:
D/2
S
a S z . sin sin [mm]
2
2- Chiều rộng lớp cắt
t d
D
b
[mm]
+ Khi khoan lỗ đặc:
2. sin

n

Sz

Sz

Sz

n

0

D d

b

[mm]
+Khi khoan lỗ rỗng:
2. sin
3. Diện tích lớp cắt:

S .D
2
f

2
a
.
b

[
mm
]
+ Khi khoan lỗ đặc:
2
SD d
2
f

2
a
.
b

[
mm
]
+Khi khoan lỗ rỗng:
2
14


Đ4.1. Khoan (Drilling)
4.1.4 Các yếu tố của lớp cắt và chế độ cắt khi khoan:
4. Chiều sâu cắt:
D
t

[mm]
+ Khi khoan lỗ đặc:
2
+ Khi khoan lỗ rỗng:

t

D d
[mm]
2

5. Lợng chạy dao:

Lợng chạy dao khi khoan là lợng dịch chuyển của một điểm trên lỡi
cắt chính theo
phơng chuyển động chạy dao sau một vòng quay của mũi khoan.

Ký hiệu: S [mm/vg].
Vỡ mũi khoan có hai lỡi cắt chính, nên lợng chạy dao rng đợc tính
bằng:
SZ = S/2 [mm/rng]
1000V
Lợng chạy dao phút đợc tính bằng:
n
[rev. / min]
Sph = S . n [mm/ph]
D

.D.nk
6. Tốc độ cắt:
V
[m / min]
+ Tớnh vn tc ct theo cụng thc & tớnh s vũng
quay:
1000
+ Tớnh li vn tc ct thc:
7. Kiểm nghiệm chế độ cắt
Chế độ cắt xác định trên phải bảo đảm

15


§4.2 DOA (Reaming)
4.2.1 Kết cấu dao doa trụ:
( Structure of a cylinder reamer)

16

Đ4.2 DOA (Reaming)
4.2.1 Kt cu dao doa tr:
( Structure of a cylinder reamer)
1. Phần cắt ( Cutting part):
ặc trng của phần cắt là góc nghiêng . Nó quyết định hỡnh
dáng, kích thớc phoi,
tỷ lệ gia các thành phần lực cắt, ảnh hởng đến điều kiện thoát
phoi, tới độ mòn của
mũi doa, từ đó ảnh hởng tới chất lợng và độ chính xác gia công.
Với mũi doa máy khi gia công vật liệu dẻo (thép), chọn = 8o 150.
Khi gia công
vật liệu giòn (gang), chọn = 3o 5o.
Mũi doa tay cần có đoạn dẫn hớng lớn khi đi vào lỗ gia công. Do đó
lỡi cắt cần làm
dài hơn nhiều so với mũi doa máy và thờng chọn = 30 1,5o.
Mũi doa thép tấm dùng trên máy khoan tay, thờng có = 1,5o 3o.

2.

Phần sửa đúng: (Adjustment / correcting part)

Phần sửa đúng dùng để định hớng mũi doa trong quá trỡnh cắt,
sửa đúng hỡnh dáng,
kích thớc, bảo đảm độ chính xác và độ nhẵn bề mặt lỗ gia công.
Ngoài ra, phần sửa
17
đúng còn là phần dự tr khi mài lại.

Đ4.2 DOA (Reaming)
4.2.1 Kt cu dao doa tr:
( Structure of a cylinder reamer)
3. Số rng: the number of teeth of the reamer
Dao doa khi làm việc chỉ cắt đi một lợng d bé do đó có thể chọn
số rng ít. Tuy nhiên,
để nhận đợc lỗ có độ chính xác và độ nhẵn cao, cần chọn số rng
lớn.
Số rng nên chọn chẵn để kiểm tra thuận lợi.
Dao doa rng chắp nên chọn số rng nhỏ hơn dao nguyên.
4. Các góc của rng: geometrical parameters
+ Góc trớc của mũi doa thờng lấy bằng = 0 nghĩa là mặt trớc sẽ
nằm theo phơng
hớng kính. Mũi doa không dùng góc trớc âm vỡ dễ sinh lẹo dao, phoi
dính chặt vào mặt
trớc và cạnh viền làm giảm chất lợng bề mặt gia công.
+ Góc sau của mũi doa đợc chọn nhỏ để tng độ bền rng dao, tng
điều kiện dẫn nhiệt
và tng tuổi thọ của dao.
18
+ Trên phần sửa đúng, rng dao đợc mài tạo cạnh viền trụ với chiều


Đ4.2 DOA (Reaming)
4.2.1 Kt cu dao doa tr:
( Structure of a cylinder reamer)
5. Bớc rng: the cycle step of the reamer
Bớc rng của mũi doa đợc bố trí không đều nhằm loại
trừ nhng vạch dọc tơng ứng với bớc rng xuất hiện

trên bề mặt lỗ gia công. Bớc rng phân bố không đều
có thể thực hiện đợc bằng nhiều cách. Trong đó phổ biến
nhất là phân bố không đều của các rng theo nửa đờng tròn.
6. Dạng rãnh: the form of chip slots

6


ể tránh nứt khi nhiệt luyện, đáy rãnh cần
vê tròn theo bán kính r = 0,3 0,8mm.
Lu ý: Vỡ bớc rng mũi doa không đều
nên chiều sâu các rãnh phoi sẽ khác nhau để bảo đảm chiều rộng cạnh
viền f nh
nhau.

7. Phần kẹp dao
Với mũi doa tay, phần kẹp dao bao gồm một cổ ngắn, cán hỡnh trụ và đầu
vuông. Với
19
mũi doa máy, phần kẹp dao có 2 dạng:
- Cán hỡnh trụ, dùng cho mũi doa nhỏ có đờng kính D 12mm.


Đ4.2 DOA (Reaming)
4.2.1 Kt cu dao doa tr:
( Structure of a cylinder reamer)
8. Dung sai đờng kính mũi doa: Tolerance of the reamers
diameter.

Pmax

Khi nghiên cứu hệ thống dung sai của mũi doa cần xuất phát từ nhng điều
kiện cơ bản sau:
- Mũi doa cần cho phép số lần mài lại lớn nghĩa là cần có lợng dự tr nhất
định cho độ mòn.
- Trong phạm vi lợng dự tr đó, lỗ gia công phải đáp ứng đợc yêu cầu về độ
chính xác kích
thớc và độ nhẵn bề mặt.
khi màisắc hoặc mài bóng
- Mũi doa cần có dung sai chế tạo sao cho
không gặp khó khn.

N


Kích thuớ c
danh nghĩ
a

Pmin

N+J J
D

C

20


§4.3 CHUỐT (Broaching)

4.3.1 S¬ ®å c¾t khi chuèt: (Chip moving plan for broaching)

1. Chuèt theo líp:
2- Chuèt ăn dÇn:
3Chuèt
theo
m¶nh:

Chuốt tổ hợp

21


Đ4.3 CHUT (Broaching)
4.3.2 Kết cấu dao chuốt lỗ trụ: (Structure of an internal cylinder
broach)

Phần
tiếp
Bao h
gồm
2.nối
Phần
định
ớng đầu dao, cổ dao, côn chuyển tiếp.
2.1 Phần định hớng tr
ớc
3.
Phần
làm

2.2
Phần
định hớng
việc:
sau
3.1 Phần cắt:
3.2 Phần sửa

22


Đ4.3 CHUT (Broaching)
4.3.2 Kết cấu dao chuốt lỗ trụ: (Structure of an internal cylinder
broach)
2
2
2

l

l1

lh lm lb
L

l

l

lc

Sơ đồ xác định chiều dài cổ dao chuốt

23


Đ4.3 CHUT (Broaching)
4.3.2
Kết
cấu
dao
chuốt
lỗ trụ
(Structure
of antạointernal
+ Phần
cắt:
- Làm
nhiệm
vụ cắt
gn: hết
lợng d để
ra hỡnhcylinder
dáng
kích broach)
thớc của bề mặt gia công. Phần cắt gồm nhiều rng cắt thô và mt
s rng cắt tinh. Các rng cắt có chiều cao hoặc chiều rộng tng dần để
tạo ra lợng nâng của rng. Khi cắt vật liệu dẻo, trên các rng có thể bố trí
các rãnh chia phoi.
+ Phần sửa đúng: - Làm nhiệm vụ sửa đúng hỡnh dáng kích thớc để

nâng cao độ chính xác và độ nhẵn bề mặt gia công. Phần sửa đúng
gồm một số rng sửa đúng có đờng kính bằng nhau và bằng kích thớc lỗ
+ Lợng nâng của rng dao
chuốt.
rng
sửaSz
đúng
rãnh
phoi.
Trị Trên
số lợng
nâng
ảnh hkhông
ởng lớn có
đến
độchia
nhẵn
bề mặt gia công, lực chuốt và
chiều dài dao chuốt.
Rng cắt thô đầu tiên có nhiệm vụ sửa đúng biên dạng lỗ phôi nên thờng bố trí l
ợng nâng bằng 0. Các rng cắt thô còn lại có lợng nâng bằng nhau.
Khi chuốt lỗ trụ, lỗ then hoa, thờng lấy Sz = 0,02 0,08mm
Khi chuốt rãnh then, thờng lấy Sz = 0,05 0,12mm.
Các rng sửa đúng có lợng nâng bằng 0. ể tránh giảm lực cắt đột ngột, gia rng
cắt thô và rng sửa đúng đợc bố trí từ 2 4 rng cắt tinh với lợng nâng giảm dần. có
thể phân bố nh sau:
Lợng nâng của rng cắt tinh thứ nhất:
Szt1 = 0,8 Sz
Lợng nâng của rng cắt tinh thứ hai:
Szt2 = 0,6 Sz

Lợng nâng của rng cắt tinh thứ ba:
Szt3 = 0,4 Sz
Lợng nâng của rng cắt tinh cuối cùng không nên nhỏ hơn 0,004mm để tránh
24
hiện tợng không cắt mà chỉ trợt miết trên bề mặt gia công.


Đ4.3 CHUT (Broaching)

4.3.2 Kết cấu dao chuốt lỗ trụ: (Structure of an internal cylinder broach)
Thụng s hỡnh hc rng dao:
+ Góc trớc :
Góc trớc của các rng dao chuốt chủ yếu đợc chọn phụ thuộc
vật liệu gia công.
Góc trớc ảnh hởng rất lớn đến lực cắt và độ nhẵn bề mặt
gia công, nhng ít
ảnh hởng đến độ mòn và tuổi bền của dao.
ể chuốt vật liệu gang, đồng thanh, đồng thau trên mặt tr
ớc rng cắt tinh và
rng sửa đúng đợc tạo ra cạnh viền tng bền có f = 0,5 1 mm
và f = 5o (-5o).

+ Góc sau :
Khi chuốt, chiều dày lớp cắt rất nhỏ nên rng dao bị mòn chủ
yếu theo mặt sau
25
Vỡ vậy góc sau có ảnh hởng lớn tuổi bền và tuổi thọ của
dao