Tìm hiểu về dao tiện, dao phay
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:600.000vnđ – 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
- 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 ỏx, gx, v.v….
+ Tiết diện dọc kớ hiệu Y-Y, các góc ỏy, gy, 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:
gcy = gy ± ty
acy = ay ± ty
Trong đó: ay, gy – góc tĩnh (góc mài sắc)
acy – 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.
ty – 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.
jc = j ± t
j1c = 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: my – 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 Sd¹ 0 thì aNc, axc đều giảm.
– Khi tiện trơn, lượng chạy dao Sd thường nhỏ nên góc mx không lớn lắm. Khi tiện ren đường kính nhỏ hoặc ren bước lớn cũng như khi tiện trục vít thì góc mx có thể lớn. Lúc này phải tính toán góc axc trong tiết diện X-X, và góc aNc 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:
- Độ cứng đâm xuyên cao ở nhiệt độ cao để tăng tính chống mòn do cào xước;
- 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;
- 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);
- 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;
- Tính dẫn nhiệt cao để giảm nhiệt cắt gần lưỡi cắt;
- Độ bền mỏi cao, đặc biệt với các dụng cụ được sử dụng cắt không liên tục;
- Độ bền mỏi nhiệt cao (thermal shock resistance) để bảo vệ dụng cụ không bị vỡ khi cắt không liên tục;
- Độ bền hình dạng cao (high stiffness) để đảm bảo độ chính xác gia công; và
- 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. 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