Giáo trình nguyên lý cắt kim loại

aa

imu

`

BỘ CƠNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP.HƠ CHÍ MINH

"`

TRUNG TAM CONG NGHỆ CƠ KHÍ

GLÁO TRÌNH:

NGUN LÝ CẮT KIM LOẠI

ga
2,

BIÊN SOẠN:
Thạc sĩ NGUYÊN THỊ NIÊN

Lưu hành nội bộ


LỜI NĨI ĐẦU
Giáo trình này được soạn theo chương trình môn *'Nguyên lý cắt gọt kim loại"

của ngành Chế tạo máy trong các trường đại học kỹ thuật,
Giáo trình này nghiên

cứu

phương pháp gia cơng kim

loại có phoi như:

tiện,

phay, khoan, kht, doa,...

Như đã biết quá trình cắt là một quá trình tương đối phức tạp, gồm nhiều yếu tố

đồng thời tác động và nhiều hiện tượng xảy ra. Vì thế lý thuyết cắt gọt kim loại có

phoi nghiên cứu các quy luật chung của những yếu tố tác động và những hiện tượng

kèm theo đó như sau:
— Q trình tạo thành phoi.

= Lực tác dụng và những ảnh hưởng của nó đến q trình gia cơng.
— Mai mon xảy ra trong q trình cắt,

~ Ảnh hưởng của thơng số hình học của đao đến quá trình cắt,
- Ảnh hưởng của việc chọn chế độ cắt đến lực cắt, tuổi bền của dao và năng
suất cắt, đảm bảo tính kinh tế, giảm giá thành sản phẩm.
¬ Ảnh hưởng của từng vật liệu gia cơng đến q trình cắt.
— Cách lựa chọn vật liệu làm dao cắt thích hợp.

Ngồi ra cịn có những biện tượng vật lý kèm theo như biến dạng, tỏa nhiệt, biến

cứng, lẹo dao,...tìm hiểu về bản chất của những hiện tượng đó có một ý nghĩa quan
trọng về mặt kinh tế. Từ đó chứng ta có thê điều khiển quá trình cắt gọt để đạt năng
suất cao, chất lượng tốt khi gia cơng.

Để hồn thành tập giáo trình này ngồi sự cổ găng của tác giả cịn có sự gop y

của đồng nghiệp sao cho phù hợp với mục tiêu đào tạo của trường Đại học cơng
nghiệp Tp.HCM.

Ngồi giáo trình này, trong q trình học tập sinh viên cịn có thé tham khảo các
tài liệu sau:

Nguyên lý cắt gọt kim loại
+ Nhà xuất bản Đại học và trung học chuyên nghiệp.

+ Tác giả: Nguyễn Đuy - Trần Sỹ Túy — Trịnh Văn Tự.
— Giáo trình nguyên lý cắt gọt kim loại của trường Đại học sư phạm kỹ thuật
Tp.HCM.


~ Bảng tra các hệ số.

,

Chắc chắn trong quá trình soạn tác giả khơng tránh được những thiếu sót. Vì vậy

cdc the gid rat mong sự đóng góp tận tình của các thầy cô đồng nghiệp và sinh viên.
Tác giả

Thac si: NGUYEN THỊ NIÊN


Chương 1: THƠNG SĨ HÌNH HỌC PHẢN CÁT CỦA DAO
1.1. Khái niệm về quá trình cắt gọt

1.1.1. Khái niệm
Cắt gọt là phương pháp tạo nên những bề mặt mới bằng cách làm biến dạng, sau
đó tách ra những lớp vật liệu bề mặt khỏi chỉ tiết gia cơng để có chỉ tiết đạt hình

dạng, kích thước và độ bóng bề mặt theo u cầu.
Các dạng, gìa cơng truyền thống là: tiện, phay, bào, xọc, mài, cà...
1.1.2. Chuyến động cắt gọt

Để thực hiện một q trình cắt nào đó, cần thiết phải có 2 chuyển động: chuyển
động chính và chuyển động chạy dao.
|

Chuyển động chính là chuyên động tạo ra vận tốc cắt để thực hiện quá trình cắt
gọt. Chuyển động chính trên máy tiện là chuyển động quay vịng do chỉ tiết gia
công thực hiện.

Chuyên động chạy dao là chuyển động đảm bảo cho quá trình cắt được thực hiện
liên tục. Chuyên động chạy dao trên máy tiện gồm có chuyển dộng chạy dao theo
phương dọc và chuyên động chạy dao theo phương ngang (Hình 1.1).
a)

Hình 1.1. Các chuyển động khi cắt
1.1.3. Các bề mặt trên chỉ tiết gia công

- Bề mặt chưa gia công: Là bề mặt của chỉ tiết gia cơng mà từ đó cần cắt đi

một lớp kim loại.

- Bề mặt đã gia công: là bề mặt được hình thành trên chỉ tiết sau khi đã cắt đi

một lớp kim loại.

- Bề mặt đang gia công: là bề mặt do lưỡi đao trực tiếp tạo thành.

1.1.4. Kết cấu của đao

Gồm 2 phân chính: phần cắt và phần cán dao
1.1.4.1. Phần cắt (phần làm việc)
Gồm các bề mặt sau (Hình 1.2):


— Mặt trước (mặt thoát): là bề mặt mà theo đó phoi được thốt ra trong q
trình căt.

— Mặt sau chính (mặt sát): là mặt dao đối điện với bề mặt đang gia công của

chi tiết.
— Mặt sau phụ: là mặt đao đối diện với bề mặt đã gia công của chỉ tiết.

— Lưỡi cắt chính: là giao tuyến giữa mặt trước và mặt sau chính của dao.
— Lưỡi cắt phụ: là giao tuyến giữa mặt trước và mặt sau phụ của dao.
— Mũi dao: là giao điểm của lưỡi cắt chính và lưỡi cắt phụ.
Đầu
đao __

âuđạo

Lưỡi

cất chính

Lưỡi

Mặt

cất

Mặt

trước
N

phụ

Mũi

đao.-

sau

chính
Mãi

sau

phụ

Hình

1.2

1.1.4.2. Phần thân đao

Dùng để gá lắp dao vào bàn máy hoặc trên trục dao. Thân dao có thê có tiết diện

vng, trụ trịn, trụ cơn,...

1.2. Các thơng số hình học của đao ở trạng thái tĩnh
1.2.1. Các mặt phẳng tọa độ

- Mặt phẳng cắt gọt: là mặt phẳng tạo thành bởi lưỡi cắt chính và vecto tốc độ
cắt v, tại điểm đang xét trên lưỡi cắt chính, cịn khi lưỡi cắt chính cong, mặt phẳng

cắt gọt được tạo thành bởi đường tiếp tuyến của lưỡi cắt chính tại diém đang xét và
vecto tốc độ cắt tại chính điểm đó (Hình 1.3).

- Mặt phẳng đáy (mặt phẳng cơ bản): là mặt phẳng vuông góc với vectơ tốc độ
cắt v„ (tại điểm đang xét) và do đó mặt phẳng đáy ln vng góc với mặt phẳng
cat.

- Tiết diện chính (mặt cắt chính): là mặt phẳng thẳng góc với hình chiếu của

lưỡi căt chính trên mặt phăng đáy.

__— Tiết diện phụ (mặt cắt phụ): là mặt phẳng thẳng góc với hình chiếu của lưỡi

cắt phụ trên mặt phăng đáy.
Mặt

pháng

Mặt

chính

cất gạt “đã

Các

tiến

Bước

phẳng

mặt

phẳng

Nghiền

cứu

CMS)

quy ước
hình

đáng

Bước

tiến ngang

Mặt phẳng
đửng dé
hình

học

đọc

co bin

của

dao

Hình 1.3

1.2.2. Các thơng số hình học của dao ở trạng thái tĩnh
Trạng thái tĩnh hay còn gọi là trạng thái thiết kế. Lúc này không kể đến ảnh

hưởng của chuyên động chạy dao vì vậy vectơ tốc độ cắt v. có phương trùng với

vectơ tốc độ vòng, v,.

1.2.2.1. Xét trên tiết diện chính và tiết điện phụ

Hình 1.4


— Góc trước (y, y¡): (Hình 1.4)

+ Góc trước chính Y là góc tạo bởi mat trude va mat phang, day do trong
det dién chinh. Góc trước có trị sơ dương khi mặt trước thap hon mat day, trị sô âm
khi ngược lại và bằng không khi mặt trước trùng với mặt đáy (hình 1.5).

Hình 1.5

diện phụ.

+ Góc trước phụ y¡ là góc tạo bởi mặt trước và mặt phẳng đáy đo trong tiết

— Góc sau (œ, œ\)

+ Góc sau chính œ là góc hợp bởi mặt sau chính và mặt phẳng cắt gọt khi
đo trong tiết điện chính.

Góc œ có tác dụng đảm bảo cho phoi thốt ra dễ dàng, tức là giảm sự bién dang

của phoi và giảm ma sát giữa phoi và mặt trước của dao. Khi góc trước nhỏ, phoi

thốt ra khó khăn và bị uến cong nhiều làm tăng lực cản cắt gọt.

Bảng 1-1: Cách chọn giá trị góc y và œ dựa vào vật liệu gia công

._

y°

Vật liệu gia công

20

Nhôm

0
10-12

__Đồng cứng _
Thép mém

' Thép cứng vừa và gang mêm

¬

Gang cung

Thép cứng

khung

__-

a?

_..ãN
5
8

8

12

5

5

9

15

+ Góc sau phụ œ; là góc hợp bởi mặt sau chính và mặt phẳng cắt gọt khi đo

trong tiết diện phụ.
—

Góc

sắc

(B,

8;)

+ Góc sắc chính B 1a géc duge tao giữa mặt trước và mặt sau chính đo

trong tiết diện chính.

+ Góc sắc phụ 1

tiết điện phụ.
— Góc

cắt (6, 5)):

+ Góc
trong tiết điện
+ Góc
trong tiết diện

là góc được tạo giữa mặt trước và mặt sau phụ đo trong

cắt chinh 6 la géc duge tạo giữa mặt trước và mặt phẳng cắt gọt đo
chính.
cắt phụ ồ1 là góc được tạo giữa mặt trước và mặt phẳng cắt gọt đo
phụ.


œ + /+>y
= 90°
ở +ỡ=90?

1.2.2.2. Xét trên mặt đáy

- Góc nghiêng chính @: Là góc hợp giữa hình chiếu của lưỡi cắt chính trên mặt
phẳng đáy và phương chạy dao.
Khi chiều sâu cắt khơng thay đổi, nếu ( có giá trị nhỏ thì chiều dài lưỡi cắt trực
tiếp tham gia cắt gọt tăng, làm tăng khả năng truyền nhiệt nên làm tăng ti bền của
đao (Hình 1.6). Ngồi ra góc @ con ảnh hưởng đến độ cứng vững của chỉ tiết gia
cong. Khi chi tiết có độ cứng vững kém cần chọn BĨC nghiêng @ có giá trị lớn dé
giam lực đây chỉ tiết gia cơng theo phương vng góc với đường tâm của chỉ tiết
gia cơng, cịn chỉ tiết gia cơng có độ cứng cứng, vững cao thì nên chọn góc nghiêng
( có giá trị nhỏ (Hình 1.7 và 1.8).

Hình 1.7


Ảnh hưởng

lực hướng

trục

của góc lệch chỉnh @ đền

7, vá lực hướng

Hình

kinh

/2,.

1.8

Chiều đài của lưỡi cắt chính trực tiếp tham gia cắt gọt phụ thuộc vào góc nghiêng
chính ‹p và chiêu sâu cắt t.
Bảng 1-2: Quan hệ giữa chiều dài của lưỡi cắt chính và góc ~

Góc

nghigng |]

| chính ?

“ZT

Chiều

90°
75°

|
1,1

2
2,1

45°
30°

1,4
2,0

2,9
4,0

609 |

12|

2,3

“3T”

Chiêu sâu cắtt(mm)

4 |_—

§ |

6

3
3,1

4
4,2

5
5,2|

6
6,2

4,3
6,0

5,7
8,0

7,1 |
10

|

_

7

§

dài của lưỡi cắt trực tiếp tham gia cắt gọt (mm)

3,5

4,7

5.8

7,0]
8,5
12

7

7
73 |.

821

J0|
14

8
8,3

—

9,3

12
16

Góc nghiêng phụ @¡: Là góc tạo bởi hình chiếu của lưỡi cắt phụ trên mặt
phẳng đáy và phương chạy dao.
lac dung chủ yếu của góc nghiêng phụ là giảm ma sát giữa lưỡi cắt phụ với bề
mặt đã gia cơng.
- Góc mỗi dao e: Là góc tạo bởi hình chiếu của lưỡi cắt chính và lưỡi cắt phụ

trên mặt phăng đáy.

1.2.2.3. Góc nâng của lưỡi cắt chính ^.
Khi lưỡi cắt chính thắng là góc tạo bởi lưỡi cắt chính và hình chiều của nó trên

mặt phẳng đáy (hình 1.10). Khi lưỡi cắt chính cong là góc giữa tiếp tuyến tại một
điểm bất kỳ trên lưỡi cắt chính và hình chiếu của nó trên mặt phẳng đáy (hình 1.9 ).
Tác dụng của góc nâng 2. là thay đổi hướng thoát phoi và tăng độ bền của mũi dao.


Hình 1.9
+ Khi À = 0: lưỡi cắt chính song song với mặt phẳng đáy (Hình 1.10)
cắt chính.

+ Khi À > 0: mũi đao là điểm cao nhất so với tất cả các điểm khác trên lưỡi

+ Khi À < 0: mũi dao là điểm thấp nhất so với tất cả các điểm khác trên

lưỡi căt chính.

Góc nghiêng của lưỡi cất chính 2.
Hình 1.10

1.3. Các thơng số của đao ở trạng thái động

Trong q trình cắt, các thơng số hình học của đao có thể thay đổi so với các

thơng số ở trạng thái tĩnh. Sự thay đổi này bắt nguồn từ các nguyên nhân: Khi gá
dao không đảm bảo vị trí tương quan với chỉ tiết, gá dao khơng đúng tâm chỉ tiết,
ảnh hưởng của chuyển động chạy đao.
1.3.1. Khi gá hướng đao khơng đảm bảo vị trí tương quan với chỉ tiết
_Xét trường hợp tiện trụ trơn, nếu trục đao được gá khơng vng góc với trục chỉ

tiết gia cơng mà xoay đi một góc / so với trục chỉ tiệt thì ø,ø, sẽ biên đổi như sau:

— Gá dao nghiêng phải (Hình 1.1 l):

)_

~=ø+/t
Q=-P-#H

x
?
L4
Hình 1.11

,

vs.

X
—~ Gá dao nghiêng trái,
tương tự ta có:

„=ø-#

oa

+ fl

1.3.2. Do mii dao gá khơng ngang tâm máy
Các góc trước y và góc sau œ sẽ thay đổi nếu gá dao không đúng tâm của máy.

Khi gá dao lệch so với tâm máy một khoảng h thì mặt phẳng cắt gọt và mặt phăng

đáy thay đổi dẫn đến góc œ và y thay đổi.
— Tiện trụ ngoài :

+ Nêu gá dao cao hơn tâm máy (Hình 1.12a)
ϡ=
Œ~ +

_

7 =7y+MH.

+ Nêu gá đao thâp hơn tâm máy (Hình 1.12b)
œ'=
đ +

7'=yr-M

10


Hình

1.12

- Tiện lỗ

Với
G)

+ Nếu gá dao cao hơn tâm máy (Hình 1.12c) :

. “are

+ Nếu gá thấp hơn tâm máy (Hình 1.124):

z=a-“

y=}y7-/

y=Ƒ+/

= aresin( 7), R- Bán kính chỉ tiết gia cơng tại điểm đang xét.
'

Muar

+

whan

cất

*

got

d)

Hình 1.12

1.3.3. Do trong q trình cắt có kế đến ănh hưởng của chuyền động chạy dao
II


Nếu kế đến ảnh hưởng của chuyển động chạy dao thì quỹ đạo chuyển động cắt là
một đường xoắn ốc (với chuyên động chạy dao doc) hoặc đường xoăn acsimet (với

chuyển động chạy dao ngang), do đó vectơ tốc độ cắt v. luc này lệch đi một góc pb
so với trạng thái tĩnh (Hình 1.13).

Hình 1.13

Các góc bị thay đổi:

Œ`=
Π~ yu

y=y+ự

Giá trị ¡ được tính theo cơng thức:
Trong đó:

,¿= aver

*) = arete{
ụ

|

s - Lượng chạy dao (mm/vg).
D - Đường kính chi tiêt (mm).

12


Chuong 2. VAT LIEU LAM DAO
2.1. Nhing yêu cầu co bản của vật liệu làm đao
Năng suất cắt gọt của dụng cụ cắt phụ thuộc rất nhiều vào khả năng bên cắt trong

khoảng thời gian dài của dao. Trong quá trình cắt, ngồi việc chịu các điều kiện áp
lực và nhiệt độ cao, vật liệu làm đao còn chịu sự rung

động, mài mịn

... khiến cho

tính cắt gọt của vật liệu làm dao bị giảm. Do đó để đảm bảo khả năng làm việc
trong khoảng thời gian mong muốn, vật liệu làm đao phải đảm bảo những yêu cầu
Sau:
2.1.1. Độ cứng

Muốn cắt được kim loại thì vật liệu làm dao phải cứng hơn hơn vật liệu cần gia

công. Thông thường kim loại có độ cứng từ 200 — 240HB, do đó vật liệu làm đao

phải có độ cứng lớn hơn 60HRC. Khi gia cơng các loại thép cứng thì độ cứng phải

lớn hon 65HRC,

2.1.2. DO bén co hoc
Khi cắt vật liệu, dụng cụ cắt chịu áp lực, xung lực rất lớn, một số dụng cụ cắt có
thể bị vỡ ngay khi làm việc nên vật liệu làm dao phải càng có độ bền cơ học càng

cao thì tính năng sử dụng càng tốt.
2.1.3. Tính chịu nóng
Vật liệu cảng bị nung nóng

thì độ cứng càng giảm. Nếu trong q trình nung

nóng, vật liệu không bị biến đối về câu trúc kim loại thì sau khi làm nguội độ cứng

của vật liệu sẽ được phục hồi. Tính chịu nóng là khả năng giữ được độ cứng cao và
các tính năng cắt gọt khác ở nhiệt độ cao trong một thời gian dài.
7
2.1.4. Tính chịu mài mịn

Khi độ cứng càng cao thì tính chịu mịn càng tốt. Ngun nhân dao chóng bị mài

mịn là do hiện tượng dính giữa vật liệu làm dao và vật liệu gia cơng. Tính dính
được đặc trưng băng nhiệt độ chảy dính giữa hai vật liệu tiếp xúc nhau. Vật liệu làm

đao càng tốt thì nhiệt độ chảy dính càng cao
2.1.5. Tính cơng nghệ
Gồm

nhiều mặt: Tính tơi được, độ thấm tơi cao, mức

thốt Cacbon

luyện cao, độ đẻo ở trạng thái nguội và nóng, tính đễ gia cơng bằng cắt gọt.

khi nhiệt

2.2. Các loại vật liệu làm dao cắt
2.2.1, Thép cacbon dụng cụ
Là thép có hàm

lượng %° € từ 0,75 + 1,5%.

Ký hiệu CD... (tiêu chuẩn Việt nam).

Y... (tiêu chuẩn Liên xơ).

— Đặc tính

+ Độ cứng sau khi tơi, ram: HRC = 60 +62.

13


+ Độ thấm tôi thấp: do phải tôi trong, nước nên dụng

cụ cắt giịn, dễ vỡ...

do tính thấm tơi thấp nên phần lõi dẻo.Vì vậy có thể dùng để chế tạo dụng cụ đục,
giũa.

+ Tính chịu nóng thấp: độ cứng giảm nhanh khi nhiệt độ tăng.

|

- Công dụng

+ Ché tao dụng cụ chịu va đập (do có độ dẻo cao): đục, các dụng cụ nguội,

dao, kéo, khuôn dập ...

+ Chế tạo dụng cụ ít va đập và có độ cứng: mũi khoan, taro, bàn ren, dao

tiện, dao phay ...
+ Chế tạo dụng cụ có độ cứng và tính mài mịn cao: đao tiện, dụng cụ đo,
...

dụng cụ khắc

2.2.2. Thép hợp kim dụng cụ
Thép

có

%4

€

cao

và

hàm

nguyên tố hợp kim có tác dụng:

lượng

một

số

nguyên

tố hợp

kim

(0,5+3%).

Cae

~ Làm tăng tính chịu nóng
— Làm tăng tính thấm tơi.
Thép hợp kim được phân loại thành 4 nhóm:

— Nhóm I: % hợp kim ít hơn 1%, chủ yếu là Crơm. Tính chất cơ bản giống

thép dụng cụ.

— Nhóm II: % Crôm từ 1+1,5%. Si và Cr trong thép làm tăng nhanh độ thấm

tơi. Có 2 loại mác thép:

Thép X: Chịu nhiệt đến 220°C.
Thép 9XC: Chịu nhiệt đến 330°C. Tính mài thấp hơn thép X, dùng làm những

dụng cụ có độ chính xác cao như mũi doa, tarơ, dụng cụ đo, ...

5 Nhóm
tơi thâp.

III: Độ cứng rất cao do chứa nhiều Cacbic vonfram nhé min, độ thắm

Tôi trong đầu: HIRC = 64 — 65.

Tôi trong

nước: HIRC = 67 — 68.

Dùng để làm dụng cụ gia công vật liệu rất cứng hoặc cần có lưỡi cắt sắc trong

thời gian dài.

2.2.3. Thép gió
~ Được sử dụng rộng rãi nhất.
= Trong thép gió, hàm lượng vonfram cao (tir 9% - 18%).
— Ký hiệu P9, PI0,..., P18 (ký hiệu Liên xơ).

~ Thép gió cắt lâu mịn, ít gỉ nên có thể cắt ở tốc độ cao,
- Thép gió có độ dẫn nhiệt kém.

Bảng 2-1 : Vận tốc cắt của một số loại thép gió
Vật liệu gia cơng

'Thép gió

thường

Thép mêm

Thép bán cứng.

Thép cứng_

26

Vật liệu làm dao.
Thép gió
Thép gió tơt

trung bình
33

17

22

27

17

22

27

35

45

55

10

Gang xám

Gang trang

13

8

Đơng thau
Nhơm

40

cứng

200

150

16

12

60

Hop kim

120

100

14

80

60_

_|

200

100

200

2.2.4. Hợp kim cứng

Hợp kim cứng được chế tạo bằng phương pháp luyện kim bột (khơng qua nóng

chảy).

Hop kim cứng có thê làm việc ở nhiệt độ từ 800 — 1000°C với tốc độ cắt cao.

Thành phần chủ yếu là Cacbit vonftam (WC), Cacbit titan (TiC), Cacbit tangtan
(TaC) dang hat min.

Có 3 nhóm hợp kim cứng:

= Nhóm

| Cacbic (Cacbic vonfam): ký hiệu BK. Thành phần gồm Cacbic

Vonfram + Coban. Dùng để gia công gang và kim loại màu.

— Nhém 2 Cacbic (Cacbic vonfram + Cacbic titan): ky hiéu T...K...
TiC + Co). Số sau chữ T chỉ lượng TiC, sé sau chit K chỉ lượng Coban.

(WC

+

WC

+

Vi du: T30K4 (30%TIC, 4%Co, 66%WC)

Độ cứng cao hơn BK và có tính chịu nóng cao, dùng gia cơng thép.

Nhóm 3 Cacbic (Cacbic vonfram, Cacbic Tian, Cacbic Tăngtan).

TiC + Tac + Co. Ky hiéu TT...K...

Gồm

Chỉ số sau TT chỉ lượng Tic + TaC, chữ số sau K chỉ lượng Co
Ví dụ: TT7K12 (7% TÍC + TaC, 12% Co, 81% WC)

Có độ bền cao, tính chóng mịn

cứng và độ bền cao.

cao. Thường

dùng gia công các vật liệu có độ

2.2.5. Vật liệu sứ (thành phần Al;O:)
Có tính chất cắt tốt, tính chịu nóng, tính chịu mịn cao. Do độ bền uốn thấp nên

vật liệu sứ chỉ được sử dụng để gia công ban tinh và gia công tinh khi khơng có va

chạm và rung động.

2.2.6. Vật liệu tơng hợp
Kim cương nhân tạo: dùng để chế tạo đá mài. Dao tiện kim cương dùng dé gia

công tỉnh hợp kim cứng kim loại màu ở

1000°C).

tốc độ cắt cao. Tính chịu nóng kém (800 —

Nitric Bo lap phương: tính năng tương tự như kim
việc đên 2000°C. Được dùng chế tạo đá mài.

cương

nhưng nhiệt độ làm

15


Bảng 2-2: Tính năng cắt gọt của một số loại vật của dao
Vật liệu làm đao
Thép cacbon dụng cụ

_ Thép hợp kim dụng cụ
Thép
Thép
Thép
Hop
Hop
Gơm

gió
gió
gid
kim
kim

thường
trung bình
tot (Co&WC)
cimg WC
cimgWC&TiC

Tốc độ cắt

Nhiệt độ giới

v(m/ph)
5

8

12
15-20
20-30
200
300
300-500

Độ

han (°C)

_|

cứng

(HRC)

200-300

60

_. 300-500

300-500
500-600
600-650
1000-1200
1000-1200
_ 1500

60

|
__

60 ~
60-64 |
60-64 |
$1
91-92
92-94

l6

Chương 3: CƠ SỞ VẬT LÝ CỦA QUÁ TRÌNH CẮT GỌT
3.1, Biến dạng của kim loại
Biến dạng là quá trình thay đổi hình dạng của lớp kim loại đưới tác dụng của các
hiện tượng vật lý từ bên ngồi

Bin dann”
Hình 3.1. Biểu đồ kéo kim loại
3.1.1. Biến dạng đàn hồi
Dưới tác dụng của tải trọng, một vật sẽ bị biến dạng. Nếu đỡ bỏ tải trọng mà hình

dạng ban đầu được phục hơi thì biến dạng này gọi là biến đạng đàn hồi. Biến dạng
đàn hồi ứng với đoạn ÓP (Hình 3.1).

3.1.2. Biến dạng dẻo
Nếu đỡ bỏ tải trọng mà hình dạng ban đầu vẫn bị thay đổi, biến đạng chỉ được

phục hồi một phần thì ta gọi biến dạng này là biến dạng đẻo, tức là kim loại không

trở về theo đường biến đạng ban đầu OP mà theo đường aa” song song với ỐP. Kết

quả mẫu bị kéo đài thêm mốt đoạn Oa',

Sau khi vật bị biến dạng dẻo, cơ tính của kim loại bị thay đổi. Độ bền và độ cứng,
tăng lên, còn độ dẻo và độ dai lại giảm đi.
3.1.3. Biến dạng vĩnh cửu (biến dạng phá hủy)

Là quá trình làm đứt liên kết giữa các liên kết trong mạng khiến cho các phần

kim loại bị rời ra nhau.

3.2. Quá trình tạo phoi
3.2.1. Quá trình cắt kim loại và việc tạo phoi
Thực chất quá trình cắt gọt kim loại là quá trình lấy đi khỏi bề mặt chỉ tiết gia

công một lớp kim loại để tạo thành một chỉ tiết có hình dạng, kích thước và chất

lượng bề mặt mong muốn. Lớp kim loại được lấy khỏi bề mặt chỉ tiết gia cơng được

gọi là phoi.

—,

¬

Đề có thể cắt được, lực tác dụng vào chỉ tiết cần phải đủ lớn để tạo ra trong lớp

kim loại bị cắt một ứng suất lớn hơn sức bền của vật liệu gia công.

17


Khi cắt, dưới tác dụng của lực P, phần vật liệu gia công theo mặt trước bị nén lại.
Vật `" phát sinh ra biển dạng đàn hồi, sau đó dao tiếp tục ăn sâu vào thì biến dạng
đàn hơi nhanh chóng trở thành biến dạng dẻo và tiếp theo hình thành một lớp kim

loại bị tách ra. Các phần tử này dịch chuyển lên trên mặt trước của dao, bị mặt trước

của đao chèn ép, ma sát do đó tiếp tục bị biến dạng. Kết quả của sự chèn ép này là
các hạt kim loại ở vùng tiếp xúc bị ép đài ra khi tạo thành phoi (Hình 3.2).

Quá

I)Phới;

2)Cức

trình

phần

tạo

phoi

tử cửa phoi; 3)Dao

|

Hình 3.2
3.2.2. Cac dang phoi
Phoi là lớp kim loại bị biến dạng và bị tách ra khỏi chỉ tiết gia công. Người ta

phân bát các đạng phoi như: phoi xếp, phoi bậc, phoi xoăn, phoi dãi, phoi vụn. Tuy
nhiên đề đơn giản hơn ta xét ba dạng phoi cơ bản sau:

3.2.2.1. Phoi xếp

Phoi thu được khi gia công vật liệu dẻo (đồng thau, thép ...) ở tốc độ cắt thấp,

chiều đầy cắt lớn và góc cắt của dao có

giá trị tương đối lớn. Phoi xếp

chịu biên

dạng rất lớn do đó vật liệu gia cơng bị mắt tính dẻo và hóa bên. Phoi xếp thu được
khi gia cơng thép có độ cứng cao hơn độ cứng của vật liệu gia cơng từ 2 — 3 lân

(Hình 3.3a).
3.2.2.2. Phoi dây

Phoi thu được khi gia công vật liệu đẻo với tốc độ cắt cao, chiêu dây cắt bé. Phoi

kéo dài liên tục, mặt kề với mặt trước của dao rất bóng cịn mặt kia thì hơi bị gon.
Mức độ biến dạng dẻo khi tạo thành phoi dây ít hơn so với khi hình thành phoi xếp.
3.2.2.3. Phoi vụn

Phoi vụn thu được khi gia cơng vật liệu giịn (gang, đồng thau cứng ...)(Hình

3,3©).

18


Các

loại

phoi

tiện:

a)Phoi xếp; b)Phoi bậc; c)Phoi dây xoắn
đ)Phoi

đây

hình

đải;

e)Phoi

vụn

Hình 3.3

3.3. Độ bóng bề mặt.
3.3.1. Khái niệm
Chất lượng của chỉ tiết được đánh giá qua những tiêu chuẩn về:
— Hình dang hình học thực tế của bề mặt gia cơng.

—= Độ chính xác kích thước.

—_ Các đặc tính cơ lý của lớp bề mặt.
3.3.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến độ nhấp nhô bề mặt
3.3.2.1. Ảnh hưởng của thơng số hình học của dao :
- Anh hưởng của góc sau œ: tăng góc sau œ thì độ nhấp nhơ giảm vì diện tích
tiếp xúc giữa dao và chỉ tiết giảm nên ma sát giảm.

— Ảnh hưởng của góc cắt ỗ: giảm góc cắt ồ thì điều kiện thốt phoi khi cắt tốt
hơn, phoi ít bị biển dạng nên chiều cao nhấp nhô giảm.
— Ảnh hưởng của các góc nghiêng chính ọ, nghiêng phụ @¡ cũng như bán kính
mũi dao r: Góc (, @¡ càng giảm hoặc r càng lớn thì chiều cao nhấp nhơ bể mặt do
ảnh hưởng của bình đáng dao để lại giảm. Tuy nhiên góc
càng nhỏ hay r càng lớn

thì dễ gây ra rung động trong quá trình cắt, do thành phần lực đẩy chỉ tiết gia công

theo phương vuông góc với đường tâm chỉ tiết gia cơng càng lớn, nên độ bóng càng
giảm.

3.3.2.2. Ảnh hướng của vật liệu gia công
— Khi cắt thép, chiều cao độ nhấp nhô trung bình R„ được tính theo cơng thức:

R=

0,21,s*97

ng

(aan)

19