Nguyên lý cắt và dụng cụ cắt - Chương 4

1
1
Chương 4: GIA CÔNG LỖ
Chương 4: GIA CÔNG LỖ


(Machining of Holes)
(Machining of Holes)
NỘI DUNG
NỘI DUNG
(Contents)
(Contents)
§4.1. Khoan (Drilling)
§4.1. Khoan (Drilling)
§4.2. Doa (Reaming)
§4.2. Doa (Reaming)
§4.1. Chuốt (Broaching)
§4.1. Chuốt (Broaching)
2
§4.1. Khoan (Drilling)
4.1.1. Kết cấu & thông số hình học của mũi khoan
(Structure and Geometrical Parameters of Drills)
3
3
Đ4.1. Khoan (Drilling)
Đ4.1. Khoan (Drilling)
4.1.1. Kt cu & thụng s hỡnh hc ca mi khoan
4.1.1. Kt cu & thụng s hỡnh hc ca mi khoan


(Structure and Geometrical Parameters of Drills)

(Structure and Geometrical Parameters of Drills)
1/KT CU:
1/KT CU:
A/Chuôi:
A/Chuôi:
(Shank)
(Shank)


Dùng để định vị mũi khoan vào trục chính của máy, truyền chuyển động và
Dùng để định vị mũi khoan vào trục chính của máy, truyền chuyển động và
mômen cắt. Có hai dạng chuôi:
mômen cắt. Có hai dạng chuôi:
-
Chuôi dạng trụ:
Chuôi dạng trụ:
(Straight Shank)
(Straight Shank)
Dùng cho mũi khoan có đường kính nhỏ hơn 12mm.
Dùng cho mũi khoan có đường kính nhỏ hơn 12mm.
Ưu điểm: đơn giản, dễ chế tạo.
Ưu điểm: đơn giản, dễ chế tạo.
Nhược điểm: khả n ng định tâm kém, truyền được momen xoắn nhỏ.
Nhược điểm: khả n ng định tâm kém, truyền được momen xoắn nhỏ.
-
Chuôi dạng côn mooc:
Chuôi dạng côn mooc:
(Taper Shank)
(Taper Shank)
Dùng cho mũi khoan có đưòng kính lớn hơn 12mm.

Dùng cho mũi khoan có đưòng kính lớn hơn 12mm.
Ưu điểm: khả n ng định tâm cao, truyền được mômen xoắn lớn hơn so với chuôi trụ,
Ưu điểm: khả n ng định tâm cao, truyền được mômen xoắn lớn hơn so với chuôi trụ,
dễ đảm bảo độ đồng trục gi a phần cán và phần làm việc.
dễ đảm bảo độ đồng trục gi a phần cán và phần làm việc.
Nhược điểm: khó chế tạo hơn so với chuôi trụ.
Nhược điểm: khó chế tạo hơn so với chuôi trụ.
Trên phần chuôi côn có
Trên phần chuôi côn có
chuôi dẹt
chuôi dẹt
(Tang)
(Tang)
4
4
Đ4.1. Khoan (Drilling)
Đ4.1. Khoan (Drilling)
4.1.1. Kt cu & thụng s hỡnh hc ca mi khoan
4.1.1. Kt cu & thụng s hỡnh hc ca mi khoan


(Structure and Geometrical Parameters of Drills)
(Structure and Geometrical Parameters of Drills)
B) Cổ dao :
B) Cổ dao :
(Neck)
(Neck)


Là phần nối tiếp gi a chuôi dao với phần làm việc, có tác dụng thoát đá khi

Là phần nối tiếp gi a chuôi dao với phần làm việc, có tác dụng thoát đá khi
mài phần cán dao và phần làm việc. Cũng là nơi thường dùng để ghi nhãn hiệu
mài phần cán dao và phần làm việc. Cũng là nơi thường dùng để ghi nhãn hiệu
mũi khoan (đường kính, vật liệu và nhà máy sản xuất ), kích thước tra theo sổ
mũi khoan (đường kính, vật liệu và nhà máy sản xuất ), kích thước tra theo sổ
tay phụ thuộc vào đường kính của mũi khoan.
tay phụ thuộc vào đường kính của mũi khoan.
C) Phần làm việc:
C) Phần làm việc:
(Body)
(Body)
Gồm phần cắt và phần định hướng ( Cutting and Orientation parts)
Gồm phần cắt và phần định hướng ( Cutting and Orientation parts)
*Phần cắt:
*Phần cắt:
trực tiếp thực hiện nhiệm vụ bóc tách phoi.
trực tiếp thực hiện nhiệm vụ bóc tách phoi.
Gm
Gm
5 lưỡi cắt: hai lưỡi cắt chính, 2 lưỡi cắt phụ và một lưỡi cắt ngang.
5 lưỡi cắt: hai lưỡi cắt chính, 2 lưỡi cắt phụ và một lưỡi cắt ngang.
- Lưỡi cắt chính: là giao của mặt trước và mặt sau. Mặt trước của mũi khoan
- Lưỡi cắt chính: là giao của mặt trước và mặt sau. Mặt trước của mũi khoan
có dạng mặt xoắn còn mặt sau tuỳ theo phương pháp mài mà có thể là mặt côn,
có dạng mặt xoắn còn mặt sau tuỳ theo phương pháp mài mà có thể là mặt côn,
mặt xoắn, mặt phẳng Thông thường với mũi khoan tiêu chuẩn thường sử dụng
mặt xoắn, mặt phẳng Thông thường với mũi khoan tiêu chuẩn thường sử dụng
mặt sau là mặt côn.
mặt sau là mặt côn.
- Lưỡi cắt phụ: là giao tuyến của mặt sau với cạnh viền nằm trên phần trụ ở hai

- Lưỡi cắt phụ: là giao tuyến của mặt sau với cạnh viền nằm trên phần trụ ở hai
me cắt.
me cắt.
- Lưỡi cắt ngang: là giao của hai mặt sau, có dạng đường cong không gian, như
- Lưỡi cắt ngang: là giao của hai mặt sau, có dạng đường cong không gian, như
ng
ng
h
h
ỡnh
ỡnh


chiếu của nó quy ước là đường thẳng
chiếu của nó quy ước là đường thẳng
.
.
5
§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.

R·nh xo¾n
MÆt sau
2
ϕ
ω

ψ
L÷¬i c¾t ngang
L÷¬i c¾t chÝnh
L÷¬i c¾t phô
L÷¬i c¾t chÝnh
C¹nh viÒn
6
6
Đ
Đ
4.1. Khoan (Drilling)
4.1. Khoan (Drilling)
4.1.1. Kt cu & thụng s hỡnh hc ca mi khoan
4.1.1. Kt cu & thụng s hỡnh hc ca mi khoan


(Structure and Geometrical Parameters of Drills)
(Structure and Geometrical Parameters of Drills)
C
C
) Phần làm việc:
) Phần làm việc:
(Body)
(Body)
Phần định hướng:
Phần định hướng:
(Orientation part)
(Orientation part)

- Có tác dụng định hướng cho mũi khoan trong quá
- Có tác dụng định hướng cho mũi khoan trong quá
trỡnh
trỡnh
cắt và là phần dự tr
cắt và là phần dự tr


mài lại
mài lại
phần cắt khi bị mòn.
phần cắt khi bị mòn.


+ Phần định hướng có dạng côn ngược, đường kính giảm dần từ phần cắt về phía cán
+ Phần định hướng có dạng côn ngược, đường kính giảm dần từ phần cắt về phía cán
dao tạo thành góc nghiêng phụ
dao tạo thành góc nghiêng phụ


1
1
. Lượng giảm thường lấy từ 0,03-0,1mm/100mm chiều
. Lượng giảm thường lấy từ 0,03-0,1mm/100mm chiều
dài.
dài.
+Trên phần định hướng có hai rãnh xoắn
+Trên phần định hướng có hai rãnh xoắn
(Two flutes)
(Two flutes)

để thoát phoi v hai me c t
để thoát phoi v hai me c t
(Two lands).
(Two lands).
Dọc theo rãnh xoắn ứng với đưòng kính ngoài có hai dải cạnh viền
Dọc theo rãnh xoắn ứng với đưòng kính ngoài có hai dải cạnh viền
(Margins)
(Margins)
làm nhiệm vụ định hướng cho mũi khoan khi làm việc. ể giảm ma sát với bề
làm nhiệm vụ định hướng cho mũi khoan khi làm việc. ể giảm ma sát với bề
mặt đã gia công, phải hớt lưng trên suốt chiều dài hai me cắt chỉ để lại cạnh viền với
mặt đã gia công, phải hớt lưng trên suốt chiều dài hai me cắt chỉ để lại cạnh viền với
f=0,3-2,6mm và chiều cao h=0,1-1,2mm.
f=0,3-2,6mm và chiều cao h=0,1-1,2mm.
+ Phần kim loại gi a hai rãnh xoắn được gọi là lõi mũi khoan
+ Phần kim loại gi a hai rãnh xoắn được gọi là lõi mũi khoan
(Core of Drill).
(Core of Drill).
ường
ường
kính lõi được lấy lớn dần về phía cán. ường kính lõi được tính theo công thức:
kính lõi được lấy lớn dần về phía cán. ường kính lõi được tính theo công thức:


do = (0,125
do = (0,125
ữ
ữ
0,3) D
0,3) D

Trong đó: D - đường kính mũi khoan.
Trong đó: D - đường kính mũi khoan.
(Diameter of Drill)
(Diameter of Drill)
7
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 lưỡi cắt chính
là mặt phẳng tạo thành bởi điểm đó
với trục mũi khoan.
+ Mặt cắt tại một điểm trên lưỡi cắt chính
là mặt phẳng chứa tip tuyn vi li cắt
chính và vộc t vn tc ct .
8
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 trước: đo ở tiết diện chính tại một điểm A bất
kỳ trên lưỡi cắt chính ( coi như không có lưỡi cắt ngang
và lưỡi cắt chính đi qua tâm mũi khoan) được xác định
theo công thức sau:
Trong đó: D
A

- đường kính của mũi khoan xét tại điểm A, mm.
D - đường kính ngoài của mũi khoan, mm.
- góc xoắn của rãnh phoi, độ.
- góc nghiêng chính, độ.



sin.
.
D
tgD
tg
A
AN
=

9
§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:

10
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 lưỡi cắt đối xứng nhau qua trục mũi
khoan, góc ở đỉnh thường xác định góc 2

.
Khi giảm góc

, cho phép mũi khoan dễ n sâu vào vật liệu,
lưỡi cắt dài ra, nhiệt dễ thoát hơn.
Tuy nhiên khi đó độ bền của nó giảm xuống.
Góc

được chọn theo độ bền và độ cứng của vật liệu gia công.
Với mũi khoan tiêu chuẩn thường chọn 2

= 116
0

ữ
120
0
.

Gúc nghiờng ph:
Góc nghiêng phụ

1
ở mũi khoan được hinh thành bởi độ côn ngược của phần định hướng.
Thường lấy:

1

= 1
ữ
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:
Góc nghiêng của rãnh xoắn

là góc hợp bởi giưa đường thẳng tiếp tuyến với đường xoắn tại
điểm nào đó với trục mũi khoan; có thể có hướng xoắn phải hoặc xoắn trái.
Trong đó: D
A
- đường kính mũi khoan tại điểm A, mm.
H - bước xoắn của mũi khoan, mm.

H
D
tg
A
A


=
11

11
Đ
Đ
4.1. Khoan (Drilling)
4.1. Khoan (Drilling)
4.1.1. Kt cu & thụng s hỡnh hc ca mi khoan
4.1.1. Kt cu & thụng s hỡnh hc ca mi khoan


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

Góc nghiêng của lưỡi cắt ngang
Góc nghiêng của lưỡi cắt ngang


:
:
Góc nghiêng của lưỡi cắt ngang
Góc nghiêng của lưỡi cắt ngang

là góc hợp bởi
là góc hợp bởi
hỡnh
hỡnh
chiếu của lưỡi cắt ngang và
chiếu của lưỡi cắt ngang và
hỡnh
hỡnh
chiếu của lưỡi cắt chính trên mặt phẳng vuông góc với trục mũi khoan (lưỡi cắt ngang
chiếu của lưỡi cắt chính trên mặt phẳng vuông góc với trục mũi khoan (lưỡi cắt ngang
hỡnh
hỡnh
thành do mài sắc- m i m t sau mũi khoan).
thành do mài sắc- m i m t sau mũi khoan).
Mũi khoan tiêu chuẩn có thường lấy
Mũi khoan tiêu chuẩn có thường lấy


= 55
= 55
o
o


ữ
ữ
50
50
0
0

.
.

Góc nâng
Góc nâng


:
:
Góc nâng
Góc nâng


là góc hợp bởi lưỡi cắt chính và hinh chiếu của nó trên mặt đáy.
là góc hợp bởi lưỡi cắt chính và hinh chiếu của nó trên mặt đáy.
Góc nâng tại một điểm A bất kỳ trên lưỡi cắt chính được tính bằng công thức:
Góc nâng tại một điểm A bất kỳ trên lưỡi cắt chính được tính bằng công thức:




Trong đó: do - đường kính của lõi mũi khoan, mm.
Trong đó: do - đường kính của lõi mũi khoan, mm.




DA - đường kính tại điểm A của mũi khoan, mm.
DA - đường kính tại điểm A của mũi khoan, mm.

- góc nghiêng chính, độ.
- góc nghiêng chính, độ.

A
A
D
d


sin.
sin
0
=
12
Đ4.1. Khoan (Drilling)
4.1.2. Lực và mômen khoan
( Cutting Forces & Moment when drilling)
+ Lc khoan:
- Lực hướng kính Py: Phân bố đối xứng trên các lưỡi cắt.
Chúng có trị số bằng nhau, cùng phương nhưng ngược chiều
nên tự triệt tiêu trong quá trinh cắt.
-Lực chiều trục Px: Có xu hướng chống lại lực chạy dao,
lực Px bằng tổng các lực chiều trục tác dụng lên lưỡi cắt chính,

tác dụng lên lưỡi cắt phụ và tác dụng lên lưỡi cắt ngang.
Các thành phần lực Px tác dụng lên lưỡi cắt ngang chiếm khoảng 57% lực Px.
Các thành phần lực Px tác dụng lên lưỡi cắt chính chiếm khoảng 40% lực Px.
Các thành phần lực Px tác dụng lên lưỡi cắt phụ chiếm khoảng 3% lực Px.
- Lực tiếp tuyến Pz : Phân bố trên các lưỡi cắt và hỡnh thành các ngẫu lực. Tập hợp các
ngẫu lực này tạo ra mômen xoắn có xu hướng cản trở chuyển động cắt chính.

+ Mụ men khoan:
L tng hp mụ men do cỏc lc tip gõy P
Z
gõy ra: P
Z
tỏc dng lờn 2 LCC
(chim 80%); P

Z
tỏc dng lờn 2 LCP ( 12%); P
NZ
tỏc dng lờn LCN (8 %).


P'y
Py
P'x
Px
P'x
Py
Px
P'y
P'z

Pz
Pnz
Pnz
P'z
Pz
n