TRƢỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ ĐỒNG THÁP KHOA CƠ KHÍ – XÂY DỰNG GIÁO TRÌNH MÔN HỌC: NGUYÊN LÝ CẮT NGHỀ: CẮT GỌT KIM LOẠI TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG/TRUNG CẤP (Ban hành kèm theo Quyết định số:……, ngày……, tháng……, năm 2017 của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Nghề Đồng Tháp) Đồng Tháp, năm 2017 1 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể đƣợc phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo. Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm. 2 LỜI GIỚI THIỆU Nguyên Lý Cắt là môn học bắt buộc trong chƣơng trình đào tạo nghề Cắt gọt kim loại trình độ cao đẳng nghề, trung cấp nghề nhằm trang bị cho sinh viên những kiến thức cơ bản nhất. Giáo trình đƣợc biên soạn phù hợp với các nghề mà nhà trƣờng đào tạo phục vụ theo yêu cầu của thực tế sản xuất công nghiệp hiện nay.
Trong quá trình biên soạn đã tham khảo nhiều tài liệu Nguyên Lý Cắt của các trƣờng dạy nghề và nhiều tài liệu khác Mặc dù đã có nhiều cố gắng, song không tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong đƣợc đồng nghiệp và bạn đọc góp ý kiến để tập tài liệu này ngày càng hoàn chỉnh hơn. Xin chân thành cảm ơn! Đồng Tháp, ngày ….tháng … năm 2017 Tham gia biên soạn Chủ biên: 3 MỤC LỤC TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN. 2 LỜI GIỚI THIỆU.
3 CHƢƠNG 1: NGUYÊN LÝ CẮT GỌT. Những khái niệm và định nghĩa cơ bản. Sự hình thành các bề mặt chi tiết trong quá trình cắt. Khái niệm về dao cắt,vật liệu làm dao.
Sự hình thành phoi và các loại phoi. Các hiện tƣợng xảy ra trong quá trình cắt. 37 CHƢƠNG 2: LỰC CẮT KHI TIỆN. Phân tích và tổng hợp lực.
Tác dụng của lực lên dao, máy, vật. Các nhân tố ảnh hƣởng đến lực. Công thức tính lực và thực hành tính lực. 55 CHƢƠNG 3: PHAY.
Các loại dao phay và công dụng. Cấu tạo dao phay mặt trụ và dao phay mặt đầu. Yếu tố cắt khi phay. Lực cắt khi phay.
Đƣờng lối chọn chế độ cắt khi phay bằng bảng số. 72 CHƢƠNG 4: BÀO VÀ XỌC. Cấu tạo dao bào và dao xọc. Yếu tố cắt khi bào và xọc.
Lựa chọn chế độ cắt. 78 CHƢƠNG 5: KHOAN. Công dụng và đặc điểm. 81 CHƢƠNG 6: MÀI.
Đặc điểm của quá trình mài. Tính chất chung của đá mài. Các phƣơng pháp mài. Chế độ cắt và thành phần lớp cắt.
Lực cắt và công suất cắt khi mài. Chọn chế độ cắt khi mài. 103 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 105 4 CHƢƠNG 1: NGUYÊN LÝ CẮT GỌT Mã chƣơng: CMH16 - 01 Mục tiêu: - Trình bày đƣợc tính năng, công dụng của các loại vật liệu làm dao.
- Chọn đƣợc vật liệu làm dao phù hợp điều kiện gia công (phần thân dao và lƣỡi cắt). - Rèn luyện tính kỷ luật, kiên trì, cẩn thận, nghiêm túc, chủ động và tích cực sáng tạo trong học tập. Những khái niệm và định nghĩa cơ bản - Cắt gọt kim loại là quá trình công nghệ tạo nên những sản phẩm cơ khí có hình dáng kích thƣớc độ bóng bề mặt … theo yêu cầu kỹ thuật từ một phôi liệu ban đầu nhờ sự cắt bỏ lớp kim loại dƣới dạng phoi. - Gia công cắt gọt đƣợc thực hiện ở nhiệt độ bình thƣờng của môi trƣờng (cả trƣớc và sau nguyên công nhiệt luyện ).
Nó cho độ bóng và độ chính xác cao hơn các phƣơng pháp gia công hàn, đúc, rèn, dập nóng… - Phƣơng pháp gia công bằng cắt gọt chiếm 30% khôi lƣợng công việc gia công cơ khí và trong tƣơng lai có thể nhiều hơn. Chuyển động trong quá trình cắt gọt: Mỗi một loại máy cắt kim loại có quỹ đạo chuyển động tƣơng đối giữa dao và chi tiết khác nhau. Ngƣời ta phân ra ba loại chuyển động: a. Chuyển động chính: (chuyển động cắt chính) là chuyển động cơ bản của máy cắt đƣợc thực hiên qua dụng cụ cắt hay chi tiết gia công.
Nó có thể là chuyển động quay, tịnh tiến khứ hồi hoặc ở dạng kết hợp … Ví dụ: Khi tiện chuyển động chính là chuyển động quay tròn của phôi gá trên mâm cặp; khi phay, khoan, mài chuyển động chính là chuyển động quay tròn của dao phay, khoan và đá mài; còn khi bào và xọc là chuyển động tịnh tiến khứ hồi qua lại và lên xuống của dao… b. Chuyển động chạy dao: là chuyển động của dao hay chi tiết gia công nó kết hợp với chuyển động chính tạo nên quá trình cắt gọt. Chuyển động chạy dao có thể liên tục hay gián đoạn. Chuyển động này thƣờng đƣợc thực hiện trong xu hƣớng vuông góc với chuyển động chính, cụ thể.
- Khi tiện, chuyển động chạy dao kà chuyển động ngang – dọc của bàn dao khi cắt. - Khi phay là chuyển động ngang - dọc - đứng của bàn máy mang phôi. 5 - Khi bào là chuyển động ngang (đứng) của bàn máy và chuyển động lên xuống của đầu dao. - Khi mài là chuyển đông tịnh tiến ngang (dọc) của bàn máy mang phôi hay trục của đá mài.
- Khi khoan là chuyển động ăn xuống của mũi khoan. Chuyển động phụ: là chuyển động không trực tiếp tạo ra phoi nhƣ chuyển động tịnh tiến, lùi dao ( không cắt vào phôi). Vận tốc cắt (⃗⃗⃗⃗ ) Là lƣợng dịch chuyển tƣơng đối giữa lƣỡi cắt và chi tiết gia công trong một đơn vị thời gian (hoặc lƣợng dịch chuyển tƣơng đối của một điểm trên bề mặt chi tiết gia công và lƣỡi cắt trong một đơn vị thời gian) ta có : ⃗⃗⃗⃗ ⃗ Đa số các trƣờng hợp trị số của vận tốc chuyển đông chay dao S rất nhỏ nên có thể coi vận tốc cắt là vận tốc chuyển động chính V Vc. Ví dụ khi tiện ngoài chi tiết đƣờng kính D (mm) số vòng quay trục chính n (vg/ph) thì trị số của tốc độ cắt có thể tính theo công thức: .n V , m / ph 1000 “Khi tiện lỗ thì D là đƣờng kính lỗ sau khi gia công, khi khoan D là đƣờng kính mũi khoan, khi phay D là đƣờng kính dao phay, khi mài D là đƣờng kính của đá mài“.
Nếu chuyển động chính là tịnh tiến (bào, xọc ) thì trị số vận tốc lấy theo , m / ph 2.n Vtb 1000 giá trị vận tốc trung bình: Trong đó: L: là chiều dài hành trình chạy dao (mm). n: là số hành trình kép trong một phút. Chiều sâu cắt (t) 6 Là chiều sâu lớp kim loại bị hớt đi sau một lần cắt (hoặc là khoảng cách giữa hai bề mặt đã và chƣa gia công kề nhau đo theo phƣơng vuông góc với phƣơng chạy dao). Ví dụ: Khi tiện thì chiều sâu cắt đƣợc tính: t = (D – d)/2 (khi tiện ngoài) mm t = (d – D)/2 (khi tiện trong) mm c.
Lƣợng chạy dao (s) Hình 1.1a Lượng chạy dao Là quãng đƣờng tƣơng đối của lƣỡi cắt so với chi tiết theo phƣơng chuyển động chạy dao sau một đơn vị thời gian, sau một vòng quay của phôi hay sau một hành tình kép. Khi tiện, lƣợng chạy dao S là lƣợng dịch chuyển của dao theo phƣơng chạy dao dọc theo bề mặt gia công sao một vòng quay của phôi (mm/vg) Khi bào và xọc lƣợng chay dao S là lƣợng dịch chuyển của dao hay bàn máy sau một hành trình kép của bàn máy (hoặc dao) – mm/h. Đối với dao nhiều lƣỡi cắt nhƣ dao phay có thể tính lƣợng chạy dao sau một răng dao (mm/rg), lƣợng chạy dao sau một vòng quay của dao (mm/vg), lƣợng chạy dao sau một phút làm việc của dao (mm/ph). => Tập hợp các yếu tố vận tốc cắt V, chiều sâu cắt t, lƣợng chạy dao S gọi là chế độ cắt.
Một chế độ cắt đƣợc xác lập trên hệ thống công nghệ bao gồm : Máy – Dao – Đồ gá và Chi tiết gia công.2b Lượng chạy dao 3. Sự hình thành các bề mặt chi tiết trong quá trình cắt Bất kỳ phƣơng pháp gia công nào, quá trình hớt bỏ dần lớp lƣợng dƣ gia công cơ (quá trình cắt) đều hình thành trên chi tiết 3 bề mặt có đặc điểm khác nhau. Xét tại một thời điểm nào đó trong quá trình gia công (khi tiện), ba bề mặt trên đƣợc phân biệt nhƣ sau: Hình 1.2 các bề mặt chi tiết trong quá trình cắt Mặt sẽ gia công: là bề mặt của phôi mà dao sẽ cắt đến theo qui luật chuyển động. Tính chất của bề mặt này là tính chất bề mặt phôi.
Mặt đã gia công: là bề mặt trên chi tiết mà dao đã cắt qua. Tính chất của bề mặt này là phản ánh những kết quả của các hiện tƣợng cơ lý trong quá trình cắt. Mặt đang gia công: là bề mặt trên chi tiết mà lƣỡi dao đang trực tiếp thực hiện tách phoi. Cũng là mặt nối tiếp giữa mặt đã gia công và mặt sẽ gia công.
Trên bề mặt này đang diễn ra các hiện tƣợng phức tạp. 8 Vùng cắt : Là phần kim loại cuả chi tiết vừa đƣợc tách ra ở gần mũi dao và lƣỡi cắt nhƣng chƣa thoát ra ngoài. Đây là vùng đang xảy ra các quá trình cơ lý phức tạp. Khái niệm về dao cắt,vật liệu làm dao 4.
Các mặt phẳng cơ bản của dao cắt kim loại Để xác định các góc độ của dao và khảo sát về lực cắt, vận tốc cắt, nhiệt cắt… ngƣời ta qui định các mặt phẳng toạ độ của dao ( dao tiện). Hệ toạ độ đƣợc xác định trên cơ sở của ba phƣơng chuyển động cắt ( ⃗⃗⃗ ) Mặt phẳng cơ bản 1: Đƣợc tạo bởi vectơ tốc độ và vectơ chạy dao Mặt phẳng cơ bản 2: Đƣợc tạo bởi vectơ tốc độ cắt và vectơ chiều sâu cắt. Mặt phẳng cơ bản 3: (còn gọi là mặt đáy) Đƣợc tạo bởi vectơ chạy dao ⃗⃗ và vectơ chiều sâu cắt. Là mặt phẳng đi qua một điểm của lƣỡi cắt chính và vuông góc với vectơ vận tốc cắt tại điểm đó.
Đối với dao có tiết diện là hình lăng trụ thì mặt đáy song song với mặt tỳ của thân dao trên ổ gá dao. Mặt phẳng cắt là mặt phẳng đi qua một điểm của lƣỡi cắt chính và tiếp xúc với mặt đang gia công. Mặt cắt chứa vectơ vận tốc cắt. Hay mặt phẳng chứa lƣỡi cắt chính và vectơ vận tốc cắt mà nó vuông góc với mặt đáy (gọi là mặt phẳng cắt gọt.
Tiết diện chính N – N: là mặt phẳng đi qua một điểm của lƣỡi cắt chính và vuông góc với hình chiếu của lƣỡi cắt chính trên mặt đáy .