Tìm hiểu về dao tiện, dao phay

 

https://www.youtube.com/watch?v=Zj8THFEtgZ8

Mô tả đồ án: Gồm các file như ảnh trên bao gồm tất cả các file 3D, xuất bản vẽ ra PDF, CAD, video mô phỏng cấu tạo + nguyên lý hoạt động+ THuyết minh

Giá:650.000vnđ – Mã số: doantotnghiep.me_CTM0000043
Tải đồ án

CHƯƠNG I THÔNG SỐ HÌNH HỌC CỦA DỤNG CỤ CẮT VÀ LỚP CẮT

1.1. Những khái niệm và định nghĩa cơ bản

1.1.1. Các chuyển động trong quá trình cắt

Chuyển động cắt chính:

– Là chuyển động cơ bản tạo ra phoi.

– Xác định tốc độ bóc tách phoi và tiêu thụ chủ yếu công suất cắt.

– Có thể là chuyển động tịnh tiến hoặc quay tròn, do dao hoặc phôi thực hiện.

Chuyển động chạy dao:

– Là chuyển động cần thiết để duy trì quá trình cắt. Chuyển động chạy dao có thể gián đoạn hoặc liên tục.

– Chuyển động chạy dao cần thiết để có thể cắt hết chiều dài chi tiết.

Chuyển động phụ:

– Là các chuyển động để chuẩn bị và kết thúc quá trình cắt.

 

Hình 1: Quá trình tạo hình bởi đ­ờng sinh và đ­ờng chuẩn cắt

 

Hình 2: Các chuyển động trong quá trình cắt

a: quá trình tiện; b: quá trình phay

V: chuyển động cắt chính; S: chuyển động chạy dao

1.1.2 Các bề mặt hình thành trên phôi

• Bề mặt ch­ưa gia công:

– Là bề mặt trên phôi sẽ được hớt đi một lớp vật liệu.

• Bề mặt đang gia công:

– Là bề mặt chuyển tiếp giữa mặt đã và ch­a gia công. Hay có thể định nghĩa chính xác hơn: là tập hợp quỹ đạo chuyển động cắt t­ương đối của các điểm trên đoạn l­ưỡi cắt chính đang tham gia cắt. Bề mặt đang gia công tiếp xúc với đoạn l­ưỡi cắt chính đang tham gia cắt.

• Bề mặt đã gia công:

– Là bề mặt trên phôi đã đ­ợc hớt đi một lớp vật liệu d­ưới dạng phoi.

Hình 3: Các bề mặt hình thành trong quá trình cắt

(1: Bề mặt ch­ưa gia công, 2: Bề mặt đang gia công, 3: Bề mặt đã gia công)

1.1.3. Các bề mặt trên phần cắt của dụng cụ

1.1.3.1. Phần thân:

Phần thân của dụng cụ là phần nối giữa phần cắt của dụng cụ với máy. Nó có nhiệm vụ:

– Định vị và kẹp chặt phần cắt của dụng cụ so với máy.

– Truyền chuyển động và công suất cắt từ máy tới phần cắt của dụng cụ.

1.1.3.2. Phần cắt:

– Phần cắt của dụng cụ là phần trực tiếp tham gia quá trình cắt.

– Phần cắt th­ường đ­ược chế tạo bằng các loại vật liệu có tính cắt tốt như:­ Thép gió, Hợp kim cứng, Gốm, Kim cương nhân tạo. Chất l­ượng và độ chính xác của phần cắt ảnh h­ưởng quyết định đến chất l­ượng của dụng cụ cắt.

– Phần cắt của dụng cụ bao gồm các l­ưỡi cắt và các bề mặt sẽ được trình bày dư­ới đây.

Hình 4: Quan hệ giữa phần cắt của dao tiện ngoài với một số loại dao khác

Hình 5: Các yếu tố trên phần cắt của dao tiện ngoài

1. Các bề mặt hình thành trên phần cắt của dụng cụ trong quá trình cắt

*( Mặt tr­ước:

– Là bề mặt của dao tiếp xúc với phoi. Trong quá trình cắt phoi được hình thành và thoát ra trên mặt tr­ước.

* Mặt sau chính:

– Là bề mặt của dao đối diện với mặt đang gia công của phôi.

* Mặt sau phụ:

– Là bề mặt của dao đối diện với mặt đã gia công của phôi.

* Mặt chuyển tiếp:

– Là bề mặt nối tiếp giữa mặt sau chính và mặt sau phụ. Mặt chuyển tiếp có thể là mặt phẳng hoặc là mặt cong tuỳ theo kết cấu phần cắt của dụng cụ cắt.

– Các bề mặt trên phần cắt của dụng cụ có thể là mặt phẳng, cũng có khi là mặt cong. Giao tuyến giữa chúng tạo nên các lư­ỡi cắt.

* L­ưỡi cắt chính:

– Là giao tuyến giữa mặt tr­ước và mặt sau chính. L­ưỡi cắt chính tham gia cắt chủ yếu trong suốt quá trình cắt.

Lư­ỡi cắt phụ:

– Là giao tuyến giữa mặt trư­ớc và mặt sau phụ. Trong quá trình cắt chỉ một phần nhỏ của l­ưỡi cắt phụ tham gia cắt.

Trên phần cắt có thể có một hoặc nhiều l­ưỡi cắt chính và l­ưỡi cắt phụ.

* Mũi dao:

– Là phần chuyển tiếp giữa l­ưỡi cắt chính và l­ưỡi cắt phụ. Mũi dao có thể nhọn hoặc có dạng cung tròn với bán kính r.

1.1.4. Các mặt toạ độ

Các mặt toạ độ đ­ược quy ­ước, nhằm xác định chính xác và thống nhất các góc trên phần cắt của dao, chúng gồm:

– Mặt cắt

– Mặt đáy

– Tiết diện chính

– Tiết diện phụ

– Tiết diện dọc

– Tiết diện ngang

Hình10:Biểu diễn vị trí t­ương quan giữa dụng cụ cắt với chi tiết gia công và các mặt tọa độ.

• Mặt cắt:

Mặt cắt tại một điểm trên l­ưỡi cắt chính là mặt phẳng đựơc hình thành bởi vectơ tốc độ cắt và tiếp tuyến của l­ưỡi cắt chính tại điểm đó.

• Mặt đáy:

Mặt đáy tại một điểm trên l­ưỡi cắt chính là mặt phẳng vuông góc với vectơ tốc độ cắt tại điểm đó.

• Hệ quả: Mặt cắt và mặt đáy vuông góc với nhau tại cùng một điểm trên lưỡi cắt chính.

Khi bỏ qua ảnh h­ưởng của l­ượng chạy dao trong thành phần của vectơ tốc độ cắt thì mặt đáy được định nghĩa “Mặt đáy tại một điểm trên l­ưỡi cắt chính của dao là mặt phẳng song song với ph­ương chạy dao dọc và phương chạy dao ngang”.

Hình 11: Tiết diện chính (N-N), tiết diện phụ (N₁-N₁), tiết diện dọc (Y-Y) và ngang (X-X)

* Tiết diện chính: ký hiệu N – N

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.

* Tiết diện phụ: ký hiệu N1 – N1

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.

* Tiết diện ngang (X-X) tại một điểm trên l­ưỡi cắt là mặt phẳng chứa phư­ơng chạy dao và vuông góc với mặt đáy tại điểm đó.

* Tiết diện dọc (Y-Y) tại một điểm trên l­ưỡi cắt là mặt phẳng đồng thời vuông góc với mặt đáy và tiết diện ngang tại điểm đó.

1.2.Thông số hình học phần cắt

2.2.1 Xét trong trạng thái tĩnh:

Trạng thái tĩnh:

* Dao đư­ợc xét như­ một vật thể hình học đứng yên coi như­ không có chuyển động chạy dao (S = 0).

* Dao đư­ợc gá đúng (mũi dao gá ngang tâm chi tiết, trục dao thẳng góc với đ­ường tâm chi tiết).

* Không kể đến các hiện t­ượng vật lý xảy ra trong quá trình cắt (rung động, nhiệt, biến dạng v.v…)

– Xác định trong tiết diện chính và phụ

Thông số hình học phần cắt của dụng cụ cắt xét trong tiết diện chính và phụ gồm:

* Góc tr­ước g

* Góc sau chính a

* Góc tr­ước phụ g₁

* Góc sau phụ a₁

* Góc sắc b

* Góc cắt d

Hình 12: Các góc của dao tiện trong tiết diện chính và phụ

* Góc tr­ước g:

Góc tr­ước tại một điểm trên l­ưỡi cắt chính là góc hợp bởi mặt tr­ớc và mặt đáy xét trong tiết diện chính tại điểm đó.

Quy ­ước:

+ g > 0 : khi mặt tr­ước của dao nằm thấp hơn mặt đáy đi qua điểm đang xét.

+ g < 0 : khi mặt tr­ước của dao nằm cao hơn mặt đáy đi qua điểm đang xét.

+ g = 0: khi mặt tr­ước của dao trùng với mặt đáy.

* Góc sau chính a:

Góc sau tại một điểm trên l­ưỡi cắt chính là góc giữa mặt sau chính và mặt cắt xét trong tiết diện chính tại điểm đó.

* Góc tr­ước phụ g₁:

Góc tr­ước phụ tại một điểm trên l­ưỡi cắt phụ là góc hợp bởi giữa mặt tr­ước và mặt đáy xét trong tiết diện phụ tại điểm đó.

* Góc sau phụ a₁:

Góc sau phụ tại một điểm trên l­ưỡi cắt phụ là góc hợp bởi mặt sau phụ và mặt cắt xét trong tiết diện phụ tại điểm đó.

* Góc sắc b:

Góc sắc tại một điểm trên l­ưỡi cắt chính là góc hợp bởi mặt tr­ước và mặt sau chính xét trong tiết diện chính tại điểm đó.

* Góc cắt d:

Góc cắt tại một điểm trên l­ưỡi cắt chính là góc hợp bởi giữa mặt tr­ước và mặt cắt xét trong tiết diện chính tại điểm đó.

Hệ quả:

g + a + b = 90⁰

g + d = 90⁰

a + b = d

Hình 13: Góc j, j, e của dao tiện ngoài

 

* Góc nghiêng chính j:    

Góc nghiêng chính j là góc nhỏ nhất tạo bởi hình chiếu của l­ưỡi cắt chính trên mặt đáy và ph­ương chạy dao

* Góc nghiêng phụ j₁:        

Góc nghiêng phụ là góc nhỏ nhất tạo bởi ph­ương chạy dao và hình chiếu của l­ưỡi cắt phụ trên mặt đáy.

* Góc mũi dao e:

Góc mũi dao là góc tạo bởi hình chiếu của l­ưỡi cắt chính và l­ưỡi cắt phụ trên mặt đáy. Góc e càng lớn thì độ bền cơ học của mũi dao càng lớn nh­ng khi cắt biến dạng của vật liệu gia công và lực cắt tăng.

Hệ quả:

j + e + j₁ = 180⁰

* Góc nâng của l­ưỡi cắt chính l:

Góc nâng tại một điểm trên l­ưỡi cắt chính là góc hợp bởi l­ưỡi cắt chính và hình chiếu của chính nó trên mặt đáy đi qua điểm mũi dao.

Quy ­ước:

– Góc l > 0: Khi mũi dao là điểm thấp nhất (so với mặt đáy đi qua mũi dao) trên toàn bộ l­ưỡi cắt chính.

– Góc l < 0: Khi mũi dao là điểm cao nhất (so với mặt đáy đi qua mũi dao) trên toàn bộ lư­ỡi cắt chính.

– Góc l = 0: Khi mặt đáy chứa l­ưỡi cắt chính.

Hình 14: Góc nâng của l­ưỡi cắt chính

2.1.2. Xét trong tiết diện dọc và ngang:

Khi nghiên cứu quá trình cắt thường xét thông số hình học phần cắt của dao trong tiết diện chính và phụ.

Tuy nhiên, để nhận được các góc độ của dao trên tiết diện chính & phụ thì dao cần được mài sắc trên các máy mài sắc dụng cụ, mà vị trí của dao trên các máy này lại được xác định theo hệ tọa độ đề các OXYZ. Nên cần thiết lập quan hệ giữa góc độ của dao xét trong tiết diện chính-phụ với tiết diện dọc ( theo trục thân dao hay vuông góc với trục phôi) và tiết diện ngang (vuông góc với trục thân dao hay song song với trục phôi).

+ Tiết diện ngang kớ hiệu X-X, các góc ỏ_x, g_x, v.v….

+ Tiết diện dọc kớ hiệu Y-Y, các góc ỏ_y, g_y, v.v….

• Mặt khác, trong một số trường hợp, đặc biệt do ảnh hưởng của lượng chạy dao dọc hoặc chạy dao ngang, cần xác định giá trị các góc độ của dao tại các tiết diện này để đảm bảo quá trỡnh cắt được thực hiện tốt.


• Do đó, thiết lập quan hệ góc độ của dao giữa tiết diện chính-phụ với tiết diện dọc và ngang là quan trọng và cần thiết.

Công thức xác định quan hệ góc độ của dao giữa tiết diện chính phụ với tiết diện dọc và ngang:

Dấu trên ứng với ở <0

Dấu dưới ứng với ở >0

2.2. Thông số hình học phần cắt của dụng cụ cắt khi làm việc

Ở phần trên đã xét thông số hình học của dụng cụ trong trạng thái tĩnh. Trong quá trình cắt, dụng cụ cắt chịu ảnh h­ưởng của nhiều yếu tố nh­ư:

– Gá đặt mũi dao không ngang tâm, trục dao không thẳng góc với trục chi tiết.

– Ảnh hư­ởng của chuyển động chạy dao.

– Ảnh h­ưởng của các hiện t­ợng vật lí xảy ra trong quá trình cắt.

Do đó, giá trị của các thông số hình học phần cắt khác với khi xét trong trạng thái tĩnh. Để đảm bảo dao có thể làm việc tốt, cần phải xét tới sự thay đổi này.

2.2.1. Ảnh h­ưởng của việc gá dao không ngang tâm

2.2.1.1. Sự thay đổi của góc tr­ước và góc sau:

Hình 16: Sự thay đổi góc g và a khi gá dao không ngang tâm

khi gá dao không ngang tâm, góc tr­ước và sau sẽ thay đổi. Chúng đ­ược tính theo công thức sau:

g_cy = g_y ± t_y

a_cy = a_y ± t_y

Trong đó:   a_y, g_y – góc tĩnh (góc mài sắc)

a_cy – góc động (góc trong quá trình cắt)

– Dấu trên ứng với tiện ngoài gá cao hơn tâm và tiện lỗ mũi dao gá thấp hơn tâm. Dấu d­ới với tiện ngoài gá thấp hơn tâm và tiện lỗ gá cao hơn tâm.

t_y – góc giữa vị trí I và II của mặt cắt (và do đó là góc giữa hai vị trí I và II của mặt đáy), về trị số:

 

 

 

 

2.2.1.2. Sự thay đổi của góc nghiêng chính j và góc nghiêng phụ j₁:

+ Khi tiện bề mặt ngoài : – gá cao hơn tâm j và j₁ tăng

– gá thấp hơn tâm j và j₁ giảm

+ Khi tiện bề mặt trong : – gá cao hơn tâm j và j₁ giảm

– gá thấp hơn tâm j và j₁ tăng .

2.2.2. Ảnh h­ưởng của việc gá trục dao không vuông góc với đ­ường tâm chi tiết

Khi trục dao gá không vuông góc với đ­ường tâm của máy thì góc nghiêng chính và góc nghiêng phụ thay đổi đúng bằng góc xoay t của thân dao.

j_c = j   ± t

j_1c = j₁ ± t

– Dấu trên ứng với dao nghiêng sang phải

– Dấu d­ưới ứng với dao nghiêng sang trái .

Hình 17: ảnh h­ưởng do trục dao không thẳng góc đ­ường tâm chi tiết

2.2.2.1. Ảnh h­ưởng của chạy dao dọc và ngang

Hình 18: ảnh h­ưởng của chuyển động chạy dao ngang

Do ảnh h­ưởng của l­ượng chạy dao ngang nên quĩ đạo chuyển động cắt t­ương đối của một điểm trên l­ưỡi cắt chính của dao so với bề mặt đang gia công là đ­ường xoắn vít ácsimét, có phư­ơng trình trong toạ độ cực:

r = a . q

                        Trong đó:

r – bán kính cong của đ­ờng xoắn ác si mét.

q – góc quay (rad)

a – hệ số đặc tr­ưng của đ­ường xoắn.

            Tính a:

– Khi q = q₁ Þ r₁ = a . q₁

– Khi phôi quay đ­ợc 1 vòng, dao tiến vào một l­ượng Sn, lúc này bán kính cong giảm đi một lư­ợng đúng bằng l­ượng chạy dao Sn .

r₂ = r₁ – Sn hay r₁ – Sn = a( q₁ -2p )

Þ     r₁ – Sn = aq₁-2pa

Từ đây có:                                      (1)

Từ hình vẽ có:                                     (2)

Trong đó:       m_y – góc giữa vị trí I và vị trí II

Theo giải tích:                              (3)

h – góc hợp bởi giữa tiếp tuyến với đ­ờng xoắn ácsimét và bán kính véc tơ tại điểm đó.

Ta lại có: h + m = 90⁰ ®

Hay                                                (4)

 

Thay (1) vào (4) có:                                        (5)

 

Khi bắt đầu cắt vào:                        (R là bán kính phôi)

2.2.2.2. Ảnh h­ưởng của chuyển động chạy dao dọc

Khi cắt với chuyển động chạy dao dọc, quĩ đạo chuyển động cắt t­ương đối của 1 điểm trên l­ưỡi cắt chính của dao so với bề mặt đang gia công là đ­ường xoắn vít. Khi đó mặt cắt động II xoay đi một góc m ( mx ) so với mặt cắt tĩnh I (m, mx – góc nghiêng của đ­ường xoắn vít xét trong tiết diện chính và tiết diện ngang).

Hình 20: ảnh h­ưởng của chuyển động chạy dao dọc

Từ hình 20 có:

– Trong tiết diện chính N-N:                                      (8)

– Trong tiết diện ngang X-X:                                    (9)

Dấu trên ứng với trường hợp chạy dao từ phải sang trái & ngược lại.

Khai triển vòng xoắn vít qua điểm A sẽ có góc nâng của đ­ường xoắn tại A đ­ược xác định theo công thức:

(10)       &                                                    (11)

Dx – đư­ờng kính tại điểm x ; φ– góc nghiêng chính

Nhận xét:

Từ (8), (9) thấy rằng khi S_d¹ 0 thì a_Nc, a_xc đều giảm.

- Khi tiện trơn, l­ượng chạy dao S_d thư­ờng nhỏ nên góc m_xkhông lớn lắm. Khi tiện ren đ­ường kính nhỏ hoặc ren b­ước lớn cũng nh­ư khi tiện trục vít thì góc m_xcó thể lớn. Lúc này phải tính toán góc a_xc trong tiết diện X-X, và góc a_Nc trong N-N theo quan hệ đã tính ở phần trên.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CHƯƠNG II VẬT LIỆU DỤNG CỤ CẮT

 

2.1. Yêu cầu chung

• Quan điểm thứ nhất:

Gồm:

– Tính năng cắt

– Tính công nghệ

– Tính kinh tế

• Quan điểm thứ hai:

Gồm:

– Độ cứng

– Độ bền cơ học

– Độ bền nhiệt

– Độ bền mòn

– Độ dẫn nhiệt

– Tính công nghệ & kinh tế

• Quan điểm thứ ba:

Một cách lí tưởng, vật liệu dụng cụ cắt cần phải đảm bảo các yêu cầu sau đây:

1. Độ cứng đâm xuyên cao ở nhiệt độ cao để tăng tính chống mòn do cào xước;


2. Độ bền biến dạng cao để bảo toàn hình dáng lưỡi cắt khỏi sự biến dạng hoặc cong oàn dưới tác động của ứng suất phát sinh khi tạo phoi;


3. Tính dẻo dai và chịu va đập để chống lại sự mẻ vỡ lưỡi cắt, đặc biệt khi cắt không liên tục (có va đập);


4. Tính trơ hóa học (ái lực hóa học thấp) với vật liệu gia công để chống lại mòn oxy hóa, mòn hóa học và mòn khuyếch tán;


5. Tính dẫn nhiệt cao để giảm nhiệt cắt gần lưỡi cắt;


6. Độ bền mỏi cao, đặc biệt với các dụng cụ được sử dụng cắt không liên tục;


7. Độ bền mỏi nhiệt cao (thermal shock resistance) để bảo vệ dụng cụ không bị vỡ khi cắt không liên tục;


8. Độ bền hình dạng cao (high stiffness) để đảm bảo độ chính xác gia công; và


9. Tính trơn trượt thỏa đáng (adequate lubricity) – ma sát nhỏ với vật liệu gia công để hạn chế việc hình thành lẹo dao, đặc biệt khi gia công vật liệu mềm dẻo.

Ảnh hưởng của đặc tính vật liệu dụng cụ đến tối ưu hóa điều kiện cắt

• Ba đặc tính đầu được yêu cầu để tránh sự hỏng dụng cụ đột ngột, khốc liệt. Đặc tính 1,4 và 5 được yêu cầu cho dụng cụ chịu được nhiệt độ cao phát sinh trong quá trình biến dạng phoi.


• Các đặc tính 3, 6 và 7 được yêu cầu để tránh cho dụng cụ cắt bị mẻ, sứt, đặc biệt khi cắt không liên tục.


• Như đã thấy trên hình vẽ, các đặc tính 1, 4, và 5 thường xác định vận tốc cắt tối đa mà tại đó một dụng cụ cắt có thể đạt được, trong khi đặc tính 3 và 6 xác định lượng chạy dao và chiều sâu cắt ( depth of cut – D.O.C) cho phép.

2.2. Các loại vật liệu dụng cụ cắt

2.2.1 Thép các bon dụng cụ

– Hàm lượng C trong thép từ 0.6 -1.4%; hàm lượng S<0.02% & P<0.03%

– Độ cứng sau nhiệt luyện đạt HRC 58-64

+ Ưu điểm:

• Dễ gia công bằng cắt và dễ mài sắc


• Rẻ tiền


• Có độ dẻo dai cao

+ Nhược điểm:

• Độ bền nhiệt thấp ( từ 200-250⁰C)


• Tính tôi kém nên dễ gây cong vênh và phế phẩm khi NL

+ Phạm vi sử dụng:

– Dùng làm dụng cụ cắt có vận tốc cắt thấp; dụng cụ cầm tay; dụng cụ gia công hợp kim màu, dụng cụ cắt gỗ.

Bảng 1: Tính chất cơ lý và phạm vi sử dụng của một số mác thép Cácbon dụng cụ

2. 2.2. Thép hợp kim dụng cụ

– Đưa thêm một số ngtố HK như: W, Va, Si, Mn, Cr vào trong thép làm tăng độ dẻo ở trạng thái tôi, tăng chiều sâu lớp thấm tôi, giảm khuynh hướng biến dạng và nứt khi NL

– Độ cứng sau NL đạt HRC 63-67

+ Ưu điểm:

• Tăng độ dẻo ở trạng thái tôi


• Tăng chiều sâu lớp thấm tôi


• Giảm khuynh hướng biến dạng và nứt khi NL

+ Nhược điểm:

• Độ bền nhiệt thấp (250⁰C)


• Khó gia công bằng cắt hơn thép Các bon dụng cụ

+ Phạm vi sử dụng:

Dùng làm dụng cụ cắt có vận tốc cắt thấp; dụng cụ cầm tay; dụng cụ gia công hợp kim màu, dụng cụ cắt gỗ.

Bảng 2: Tính chất cơ lý và phạm vi sử dụng của một số mác thép hợp kim dụng cụ

2.2.3. Thép gió

Tìm hiểu về dao tiện, dao phay