Nguyên lý và dụng cụ gia công cắt gọt

Những Khái Niệm Cơ Bản Về Nguyên Lý Và Dụng Cụ Gia Công Cắt Gọt

Sự tạo hình bề mặt gia công trên máy cắt kim loại.

Các bề mặt của chi tiết gia công thường gặp trong ngành chế tạo máy rất đa dạng về kích thước và phong phú về hình dạng. Nhưng phần lớn chúng đều thuộc các dạng bề mặt cơ bản như sau: dạng các bề mặt có đường chuẩn là đường tròn, dạng các bề mặt có đường chuẩn là đường thẳng, dạng các bề mặt đặc biệt.

Dạng các bề mặt có đường chuẩn là đường tròn

Bề mặt có đường chuẩn là đường tròn là các bề mặt được tạo thành khi cho đường sinh chuyển động tương đối xung quanh đường chuẩn tròn (hình 1.3) với đặc trưng cơ bản là có trục đối xứng, hoặc tâm đối xứng.

 

  • Bề mặt trụ là bề mặt tròn xoay có đường sinh thẳng song song với đường tâm khối trụ và đường chuẩn là đường tròn (hình 1.1 a).
  • Bề mặt côn cũng là bề mặt tròn xoay có đường sinh thẳng giao với đường tâm khối côn và đường chuẩn là các đường tròn (hình 1.1 b).
  • Nếu đường sinh là đường cong (hình 1.2 a) sẽ tạo thành bề mặt tròn xoay có hình tang trống. Bề mặt hình dạng ren là bề mặt đặc thù của ngành chế tạo máy có đường sinh là đường gẫy khúc, đường chuẩn là đường tròn và đường thẳng song song với đường tâm khối ren (hình 1.2 b).
Các bề mặt gia công đường sinh hoặc gãy khúc
Các bề mặt gia công đường sinh hoặc gãy khúc

Dạng bề mặt có đường chuẩn là đường thẳng

Các bề mặt có đường chuẩn là đường thẳng gồm những bề mặt được qui ước tạo thành bởi đường sinh là đường thẳng, đường cong hoặc đường gấp khúc chuyển động trượt trên đường chuẩn là đường thẳng được trình bày trên hình 1.3 (a).

Các dạng mặt có đường chuẩn thẳng
Hình 1.3 Các dạng mặt có đường chuẩn thẳng

 

Dạng bề mặt đặc biệt (cam, cánh tuoocbin, răng thân khai ..)

Các dạng bề mặt đặc biệt là các bề mặt không gian phức tạp có đường chuẩn là đường cong hoặc đường thẳng, đường sinh là các đường thẳng hoặc đường thân khai.. Tuy nhiên việc phân biệt đường sinh và đường chuẩn chỉ có tính chất tương đối. Tùy thuộc vào độ phức tạp của bề mặt gia công, lựa chọn đường sinh và đường chuẩn sẽ đưa đến sơ đồ động của máy có độ phức tạp khác nhau. Các bề mặt đặc biệt này được trình bày trên hình 1.4.

Hình 1.4 Các dạng bề mặt đặc biệt

 

Để hình thành các dạng bề mặt khác nhau của chi tiết gia công, trong ngành chế tạo máy cần thiết phải tạo ra các đường sinh và đường chuẩn tương ứng.

Nếu các bề mặt gia công được tạo thành từ đường sinh là đường thẳng, đường tròn, đường xoắn acsimet hoặc đường thân khai… thì máy cắt kim loại chỉ cần phối hợp hai chuyển động đơn giản đó là: thẳng và quay tròn đều.

Để tạo thành đường sinh là đường hypecbon, đường elip, đường xoắn log,.. máy cắt kim loại cần phải phối hợp hai chuyển động phức tạp đó là: thẳng và quay tròn không.

Các mặt trên vật gia công

Bất kỳ phương pháp gia công nào, quá trình hớt bỏ dần lớp lượng dư 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 được phân biệt như sau:

  • 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 tượng cơ lý trong quá trình cắt.
  • Mặt đang gia công: là bề mặt trên chi tiết mà lưỡi 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 tượng phức tạp.
  • Vùng cắt : Là phần kim loại cuả chi tiết vừa được tách ra ở gần mũi dao và lưỡi cắt nhưng chưa thoát ra ngoài. Đây là vùng đang xảy ra các quá trình cơ lý phức tạp.
Hình 1.5 Các mặt trên vật gia công

 

Những yêu cầu cơ bản đối với vật liệu làm phần cắt của dao.

a. Độ cứng:

Thường vật liệu cần gia công trong chế tạo cơ khí là thép, gang… có độ cứng cao, do đó để có thể cắt được, vật liệu làm dao phần cắt dụng cụ phải có độ cứng cao hơn độ cứng của vật liệu gia công (60 – 65HRC)

b. Độ bền cơ học:

Dụng cụ cắt thường phải làm việc trong điều kiện rất khắc nghiệt : tải trọng lớn không ổn định, nhiệt độ cao, ma sát lớn, rung động…. Dễ làm lưỡi cắt của dụng cụ sứt mẻ. Do đó vật liệu làm phần cắt dụng cụ cần có độ bền cơ học (sức bền uốn, kéo, nén, va đập…) càng cao càng tốt.

c. Tính chịu nóng:

Ở vùng cắt, nơi tiếp xúc giữa dụng cụ và chi tiết gia công dụng cụ và chi tiết gia công, do kim loại bị biến dạng, ma sát…nên nhiệt độ rất cao (700 – 800oC), có khi đạt đến hàng ngàn độ (khi mài). Ở nhiệt độ này vật liệu làm dụng cụ cắt có thể bị thay đổi cấu trúc do chuyển biến pha làm cho các tính năng cắt giảm xuống. Vì vậy vật liệu phần cắt dụng cụ cần có tính chịu nóng cao nghĩa là vẫn giữ được tính cắt ở nhiệt độ cao trong một thời gian dài.

d. Tính chịu mài mòn:

Làm việc trong điều kiện nhiệt độ cao, ma sát lớn thì sự mòn dao là điều thường xảy ra. Thông thường vật liệu càng cứng thì tính chống mài mòn càng cao. Tuy nhiên ở điều kiện nhiệt độ cao khi cắt (700 – 8000C) thì hiện tuợng mài mòn cơ học không còn là chủ yếu nữa, mà ở đây sự mài mòn chủ yếu do hiện tượng chảy dính (bám dính giữa vật liệu gia công và vật liệu làm dụng cụ cắt) là cơ bản. Ngoài ra do việc giảm độ cứng ở phần cắt do nhiệt độ cao khiến cho lúc này hiện tượng mòn xảy ra càng khốc liệt.Vì vậy, vật liệu làm phần cắt dụng cụ phải có tính chịu mòn cao.

e. Tính công nghệ:

Vật liệu làm dụng cụ cắt phải dễ chế tạo: dễ rèn, cán, dễ tạo hình bằng cắt gọt, có tính thấm tôi cao, dễ nhiệt luyện…
Ngoài các yêu cầu chủ yếu nêu trên, vật liệu làm phần cắt dụng cụ phải có tính dẫn nhiệt tốt, độ dai chống va đập cao và giá thành rẻ.

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

Mọi chi tiết xin vui lòng liên hệ

CÔNG TY TNHH MỘT THÀNH VIÊN INOX BÌNH MINH