Bài 17: Công nghệ cắt gọt kim loại

Tóm tắt lý thuyết

I. Nguyên lý cắt và dao cắt

1, Bản chất của gia công kim loại bằng cắt gọt

• Lấy đi một phần kim loại của phôi dưới dạng phoi nhờ các dụng cụ cắt (dao cắt, máy cắt…) để tạo ra chi tiết có hình dạng, kích thước theo yêu cầu.

• Kết luận
  • Phương pháp gia công kim loại bằng cắt gọt là phương pháp gia công phổ biến trong ngành chế tạo cơ khí.
  • Phương pháp này tạo ra các chi tiết có độ chính xác và độ bóng bề mặt cao.

2, Nguyên lý cắt

• Phôi: Là vật liệu ban đầu dùng trong gia công
  • Ví dụ: Các phôi đúc, phôi rèn, phôi dập….
• Phoi:  Là vật liệu dư thừa trong quá trình gia công
  • Ví dụ : Phoi bào khi bào gỗ, mùn cưa khi cưa, mạt thép khi mài và dũa thép, …

a, Quá trình hình thành phoi

• Giả sử phôi cố định, dao chuyển động tịnh tiến.
• Dưới tác dụng của lực, dao tiến vào phôi làm cho lớp kim loại phía trước dịch chuyển theo các mặt trượt tạo thành phoi

• Các loại phoi:
  • Phoi vụn: Gia công vật liệu giòn như gang
  • Phoi xếp: gia công vật liệu dẻo như thép cácbon
  • Phoi dây: gia công vật liệu dẻo như đồng, nhôm

b, Chuyển động cắt

• Để dao cắt được kim loại giữa dao và phôi phải có sự chuyển động tương đối với nhau.
  • Ví dụ khi tiện: Phôi quay tròn tạo ra chuyển động cắt, còn dao chuyển động tịnh tiến
  • Ví dụ khi khoan: Phôi cố định, còn mũi khoan vừa chuyển động tịnh tiến vừa chuyển động quay

3, Dao cắt

a, Các mặt của dao

Dao tiện cắt đứt

• Mặt trước là mặt tiếp xúc với phoi.
• Mặt sau là mặt đối diện với bề mặt đang gia công của phôi.
• Lưỡi cắt là giao tuyến giữa mặt trước và mặt sau của giao tiện.
• Mặt đáy là mặt phẳng tì của dao trên đài gá dao.

b, Góc của dao

Các góc của dao

• Góc trước \((\gamma)\) là góc tạo bởi mặt trước với mặt phẳng song song với mặt đáy của dao. Góc \((\gamma)\) càng lớn thì phôi thoát càng dễ.
• Góc sau \((\alpha)\) là góc tạo bởi mặt sau với tiếp tuyến của phôi đi qua mũi dao với mặt đáy của dao. Góc  \((\alpha)\) càng lớn thì ma sát giữa  phôi với mặt sau của dao càng nhỏ.
• Góc sác \((\beta)\) là góc tạo bởi mặt sau với  mặt trước của dao. Góc \((\beta)\) càng nhỏ thì dao càng sắc nhưng dao yếu và chóng mòn.

4, Vật liệu làm dao

a, Thân dao

• Làm bằng thép 45.
• Hình trụ chữ nhật hoặc vuông.

b, Bộ phận cắt

• Điều kiện làm việc: chịu ma sát mài mòn, nhiệt độ cao, áp lực lớn.
• Vật liệu: Thép gió, thép hợp kim
• Chú ý: Vật liệu chế tạo bộ phận cắt phải có độ cứng cứng hơn độ cứng của phôi

II. Gia công trên máy tiện

1, Máy tiện

• Tiện là phương pháp gia công: phôi quay tròn và dụng cụ cắt chuyển động tịnh tiến để tạo hình chi tiết.
• Máy tiện hoạt đông được là nhờ có động cơ diện 3 pha hoặc 1 pha nối với trục chính của máy tiện qua hệ thống puli đai truyền và bộ phận diều chỉnh tốc độ, chế độ làm việc của máy tiện
• Máy tiện gồm có các bộ phận chính sau.

1- Ụ trước và hộp trục chính

2- Mâm cặp, kẹp chặt phôi khi tiện

3- Đài gá dao, lắp dao và điều chỉnh dao khi tiện.

4- Bàn dao dọc trên, tịnh tiến dao dọc trục chính khi tiện.

5- Ụ động, lắp mũi khoan hoặc cùng với mâm cặp cố định phôi khi tiện.

6- Bàn dao ngang, tịnh tiến dao theo chiều ngang.

7- Bàn xe dao, kết hợp tạo ra chuyển động tịnh tiến dao ngang của bàn dao ngang và chuyển động tịnh tiến dao dọc của bàn dao dọc, khi tiện mặt côn.

8- Thân máy, để gá lắp các bộ phận trên và gá lắp động cơ điện.

9- Hộp bước tiến dao, để gá lắp các công tắc điều khiển, hộp tốc độ, bộ phận điều chỉnh các chế độ làm việc của máy tiện.

2, Các chuyển động khi tiện

a, Chuyển động cắt

• Phôi quay tròn tạo ra chuyển động cắt V_c (m/phút).

b, Chuyển động tịnh tiến

• Chuyển động tịnh tiến dao ngang S_ng  : được tiến hành nhờ bàn dao 6 khi cần cắt đứt phôi hoặc gia công mặt đầu.
• Chuyển động tịnh tiến dao dọc S_d : được thực hiện nhờ bàn dao dọc trên 4 hoặc bàn xe dao 7 để gia công theo chiều dài chi tiết.
• Chuyển động tiến dao phối hợp S_chéo : Sự kết hợp đông thời hai chuyển động tiến dao dọc và tiến dao ngang tao ra chuyển động tiến dao chéo để gia công các mặt côn hoặc các mặt đã định hình.

S_chéo  = S_ng + S_d

3, Tìm hiểu khả năng gia công của máy tiện

• Tiện được
  • Các mặt tròn xoay bên ngoài và bên trong
  • Các mặt đầu , mặt côn ngoài và côn trong , các mặt tròn xoay định hình 
  • Các loại ren ngoài và ren trong
  • Các vật liệu kim loại và phi kim loại
• Độ chính xác của gia công tiện phụ thuộc:
  • Độ chính xác của máy tiện.
  • Độ cứng vững của hệ thống công nghệ.
  • Dụng cụ cắt.
  • Trình độ tay nghề của công nhân. 

Bài tập minh họa

Bài 1:

Hãy trình bày bản chất của gia công kim loại bằng cắt gọt.

Hướng dẫn giải

• Sau khi cắt gọt đi phần kim loại dư của phôi dưới dạng phoi người ta thu được sản phẩm có hình dạng và kích thước theo yêu cầu.
• Phương pháp gia công kim loại  bằng cắt gọt là phương pháp gia công phổ biến nhất trong ngành chế tạo cơ khí.
• Sản phẩm có độ chính xác cao, nhẵn bóng bề mặt cao

Bài 2:

Trình bày quá trình hình thành phoi.

Hướng dẫn giải

• Quá trình hình thành phoi: Dưới tác dụng của lực (do máy tạo ra) dao tiến vào phôi làm cho lớp kim loại  phía trước dao bị dịch chuyển theo các mặt trượt tao ra phoi.

Bài 3:

Tiện gia công được những loại bề mặt nào?

Hướng dẫn giải

• Tiện gia công được các mặt tròn xoay ngoài và trong, các mặt đầu, các mặt côn ngoài và trong, các mặt tròn xoay định hình, các loại ren ngoài và ren trong.

Lời kết

Sau khi học xong bài này các em cần nắm vững các nội dung trọng tâm sau:

• Biết bản chất và đặc điểm của gia công kim loại bằng cắt gọt.
• Biết được nguyên lí cắt.
• Biết được các chuyển động tịnh tiến, chuyển động quay khi tiện.