Bài 2 CHUỐT I. Đặc điểm và khả năng cơng nghệ của chuốt: Xét về các chuyển động trong q trình cắt của chuốt thì tương tự như bào va xọc, tuy nhiên một số trường hợp chuyển động chạy dao là chuyển động quay tròn và được thực hiện đồng thời với chuyển động chính. Điều khác biệt nhất của chuốt so với bào và xọc là kết cấu của dao chuốt. Dao chuốt có rất nhiều lưỡi cắt. Trên một dao có thể có một số lưỡi cắt gia cơng thơ và phần lưỡi cắt để thực hiện gia cơng tinh và sửa đúng. Chuốt có thể gia cơng mặt phẳng ngồi các lổ tròn các lỗ có rãnh thẳng hoặc rãnh xoắn, lỗ then, lỗ then hoa và các dạng lỗ định hình khác Ưu điểm của phương pháp chuốt là : Độ chính xác có thể đạt cấp 7, độ bóng bề mặt đạt Ra = 0.6 – 0.8m, chất lượng bề mặt gia cơng tốt vì vận tốc cắt nhỏ, biến dạng dẽo khơng lớn. Năng suất cao vì số lưỡi cắt nhiều Một lần cắt có thể vừa là gia cơng thơ vừa là gia cơng tinh Có thể gia cơng được nhiều dạng lỗ khàc nhau Có thể gia cơng được các lỗ có đường kính đến 320mm, then hoa có đường kính đến 420mm, chiều rộng của rãnh đến 100mm, chiều đài của lỗ đến 10 000mm Nhược điểm của dao chuốt: Dao chuốt khó chế tạo, đắt tiền Chỉ gia cơng được các lỗ thơng suốt, thẳng và có đường kính khơng thay đổi Đòi hỏi máy phải có cơng suất lớn vì lực chuốt lớn Chuốt khơng sửa được các sai lệch về vị trí tương quan Khi chuốt các lỗ có chiều dầy thành lỗ khơng đồng đều thì lỗ dễ bị biến dạng. Các dạng lỗ có thể chuốt II.Kết cấu của dao chuốt : Ở đây ta lấy dao chuốt lỗ để nghiên cứu cấu tạo của dao. Dao chuốt gồm 7 phần: đầu dao, cổ dao l 2 , côn chuyển tiếp l 3 , định hướng phía trước l 4 , phần cắt l 5 , phần sửa đúng l 6 , phần định hướng phía sau l 7. Phần đẩu dao l 1 dùng để kẹp dao và truyền lực. Phần cổ dao l 2 và côn chuyể tiếp l 3 . Phần l 4 : định hướng phía trước dùng định tâm chi tiết trước khi cắt đồng thời để bảo vệ dao khỏi bị quá tải do lượng dư ban đầu lớn. Phần l 5 là phần cắt. Làm nhiệm vụ cắt hết lượng dư. Các răng cắt ở phần này có đường kính tăng dần giữa các răng cắt, một lượng là 2S Z . S Z gọi là lượng nâng của răng dao chuốt. Trên răng cắt có các rãnh chia phoi ( rãnh chia chia phoi ở răng sau và răng trước bố trí xen kẽ nhau) để chia phoi thành những đoạn nhỏ, do đó giảm biến dạng và lực cắt. Phần l 6 là phần sửa đúng. Nó có tấc dụng sửa đúng kích thước lỗ và tăng độ bóng bề mặt. Trên đó có khoảng 18 răng, kích thước đường kính các răng sửa đúng đều bằng nhau và bằng kích thước lỗ muốn gia công. Trên rằn sửa đúng không có rãnh chia phôi. Phần l 7 phần định hướng sau, làm nhiện vụ định hướng chi tiết khi răng cuối cùng cuả dao chưa ra khỏi mặt lỗ. Mục đích là trành hư hỏng, bề mặt lỗ và gãy rãnh dao do chia tiết bị lệch. Trên toàn bộ dao chuối, phần cắt và phần sửa đúng là quan trọng nhất. Độ chính xác và độ bóng của lỗ gia công chủ yếu là do kết cấu và hình dáng hình học của răng dao quyết định.   L 1 L2 L 3 L 4 L5 III- Sơ đồ cắt khi chuốt: tuỳ theo hình dáng, độ chính xác và kích thước chi tiết gia công cũng như trạng thái bề mặt của phôi mà người ta dùng các sơ đồ cắt khác nhau. sơ đồ cắt có ảnh hưởng lớn đến sự phân bố tải trọng trên mặt răng cắt, tuổi bền của dao và kết cấu dao. Hiện nay dùng 3 sơ đồ cắt cơ bản sau: - Chuốt theo lớp (hình a) - Chuốt ăn dần (hình b) - Chuốt theo mảnh (hình c) 1. Chuốt theo lớp: Lớp kim loại được cắt ra có prôfin đồng dạng với prồin của chi tiết gia công. Prôfin răng dao giống prôfin cuối cùng của bề mặt được cắt. Ví dụ: (hình a) chuối lỗ vuông. Răng dao là hình vuông. Chuốt theo cách này ta thấy chiều dầy cắt a rất mỏng, chiều rộng cắt b lại lớn, cắt như vậy độ bóng và độ chính xác cao. Nhưng lực cắt có thể quá lớn, vượt quá giới hạn bề của dao và lực kéo của máy và chế tạo dao phức tạp. 2-Chuốt ăn dần: Prôfin của lớp cắt và lưỡi cắt không giống prôfin của bề mặt gia công. Ví dụ: (hình b) Khi chuốt lỗ vuông thì chu vi của lưỡi cắt là tròn và khi chuốt bề mặt định hình thì lưỡi cắt là thẳng. Răng cuối cùng của răng dao có hình dáng của bề mặt gia công. Độ bóng và độ chính xác của các bề mặt gia công với sơ đồ chuốt này thấp hơn ở chuốt lớp vì bề mặt gia công ở chỗ chuyển tiếp từ lớp cắt nọ sang lớp cắt kia có những vết cắt có các răng riêng biệt tạo ra. Tuy vậy chúng có ưu điểm là chế tạo đơn giản. b a b3 b2 a b a a b c 3- Chuốt theo mảnh: Cũng như chuốt ăn dần prôfin khi dao chuốt theo mảnh không giống của các chi tiết. Mỗi lớp kim loại có chiều dày cắt là a, rộng là b được cắt bởi một nhóm răng (có từ 2-3 răng). Do đó còn gọi là sơ đồ cắt theo nhóm. Trong cùng một nhóm có các răng có chiều cao bằng nhau (s z =0 ). Ví dụ: (hình c) Một nhóm có ba răng. Răng thứ nhất cắt lớp kim loại có chiều dày cắt a, chiều rộng 2b 1 , răng thứ hai cắt lớp kim loại có chiều dày cắt a chiều rộng cắt b 2 , răng thứ ba cắt lớp kim loại dày là a, chiều rộng cắt 2b 3. Để tạo hình dáng chi tiết phải có nhiều nhóm răng cắt như vậy. Ưu điểm của nhóm cắt này là chiều rộng cắt mỗi răng nhỏ đi do đó có thể tăng chiều dày cắt a. nếu tăng a, biến dạng đơn vị của lớp kim loại cắt giảm do đó tác dụng lên răng dao giảm. Tuy vậy, vì a lớn nên răng dao dễ bị mòn mặt trước. Phương pháp này thường dùng khi gia công những chi tiết có lượng dư lớn, chi tiết có vỏ cứng (phôi đúc, rèn) và những chi tiết có thanh mỏng độ cứng vững kém. Nhược điểm: chế tạo dao phức tạp. IV- Thông số hình học của dao chuốt: 1- Góc trước  : Đo trong mặt phẳng thẳng góc với lưỡi cắt. Trị số góc cắt  chòn theo vật liệu gia công, chiều dày lớp chuốt, độ bóng và độ chính xác của bề mặt gia công. Thường lấy =0 0 18 0 . Góc trước ảnh hưởng lớn đến đến lực cắt và độ bóng bề mặt gia công trong khi đó ảnh hưởng đến độ mòn, tuổi bền của dao rất ít. b c a Thực nghiệm cho thấy rằng, nếu tăng góc trước 10 0 12 0 thì độ bóng tăng rất nhanh (với a z <0.03mm). nếu  tăng quá 12 0 thì ảnh hưởng của nó đến độ bóng kjhông đáng kể. Răng dao chuốt dù mài thật cẩn thận thì lưỡi cắt của nó vẫn có bán kính cong rất nhỏ =0.0080.01mm. Nếu a z <0.01mm thì lớp cắt bị nén chứ không tạo ra phoi được. Ta thấy ở đây vai trò góc trước  mất tác dụng đối với quá trình cắt. Do biến dạng của kim loại tăng khi cắt với s Z quá nhỏ làm giảm độ nóng và độ chính xác gia công. Vì vậy không nên chọn s Z <0.02mm. Để dễ dàng chế tạo người ta thường làm  phần cắt và phần sửa đúng như sau :=5 0 20 0 tuỳ thuộc vào tính chất của vật liệu gia công. Nhưng trong thực tế dao chuốt chỉ được mài sắc lại theo mặt trước. Do đó đối với răng sửa đúng không làm nhiện vụ cắt lượng dư thường làm =0 0  5 0 để đường kính của dao lâu bị giảm khi mài lại còn răng cắt thì  lớn hơn. 2 Góc sau : Góc sau  ảnh hưởng lớn đến tuổi bền và kích thước cuả dao chuốt. Vì vậy chiều dày lớp cắt khi chuốt rất nhỏ(0,020,2)mm do đó dao mòn chủ yếu ở mặt sau. Đáng lẽ phải chọn  lớn, nhưng như vậy thì đường kính dao chuốt giảm đi rất nhanh sau mỗi lần mại lại. Cho nên ở răng dao chuốt góc sau thường nhỏ. + Đối với răng cắt: =2 3 0 30 ’ + Đối với răng sửa đúng:=1 0 2 0 + Dao chuốt ngoài :=5 0 10 0 vì nó có thể điều chỉnh kính thước gia công. 3- Cạnh viền f:   Chi tieát Sz Raêng dao  P để tăng tuổi thọ của dao chuốt , trên răng sửa đúng người ta làm cạnh viền f<0.2mm, trên răng cắt f<0.05mm. phần cạnh viền mài bóng đến 10 để giảm ma sát với bề mặt gia công. 4-Các yếu tố cắt: a-Chiều dày cắt a: chiều dày cắt khi chuốt bằng lượng nâng mỗi răng(a=s Z ) như trên đã trình bày, chiều dày cắt a do mỗi răng cắt a không được nhỏ hơn 0.02mm. vì a càng nhỏ biến dạng kim loại càng tăng, đưa đến lực cắt đơ vị tăng, độ bóng giảm. Ngược lại a quá lớn làm phoi khó cuốn tròn và chứa đầy rãnh, dễ làm gãy dao dẫn đến làm giảm độ bóng gia công. A =0.02-0.03mm. tuỳ theo vật liệu gia công. Vật liệu dẻo kém bền chon a lớn và ngược lại. b- Chiều rộng b: Chiều dài lưỡi cắt tham gia cắt. Dao chuốt lỗ tròn b=.D Dao chuốt rãnh then b = B . B chiều rộng cắt . Dao chuốt lỗ then hoa b = n.B n số rãnh then . Để giảm biến dạng phôi, trên các răng làm rãnh chia phoi để phân phoi thành từng đoạn, lúc đó chiếu rộng cắt phải trừ đi một lượng bằng chiều rộng của rãnh chia phoi. c - Diện tích cắt: Diện tích cắt do mỗi răng cắt ra f = a.b mm 2 Tổng diện tích cắt do số răng đồng thời tham gia cắt gọt trong lỗ là F= f.z mm 2 Trong đó : z là số răng đồng thời tham gia cắt z = L/t L chiều dài mặt được chuốt T bước răng dao chuốt (t = s) Do đó diện tích thay đổi từ F min đến F max gây rung động trong quá trình cắt. Để tránh hượng tượng này, người ta làm dao chuốt có bước không đều nhau, như vậy khi cắt dao không bị va đập lưỡi cắt vào bề mặt gia công theo chu kỳ. Cũng có thể dùng dao chuốt răng nghiêng một góc  = 10 – 30 0 để giảm rung động. Chú ý rằng giữa răng cắt và răng sửa đúng cần có răng cắt tinh để đảm bảo chất lượng bề mặt gia công cũng như đảm bảo sự giảm dần tải trọng trên lưõi cắt của dao chuốt, vì thế chiều dày cắt giảm dần từ răng cắt thô đến răng cắt tinh và cuối cùng đến răng sửa đúng. Số răng cắt đựoc xác định bởi giá trị của lượng dư gia công và lưọng nâng mỗi răng a z . số răng cắt tinh lấy từ 2 đến 5 răng. Số răng sửa đúng lấy từ 4 đến 8 răng và tuỳ rthuộc vào độ chính xác gia công, độ chính xác càng cao thì số răng sửa đúng càng nhiều. Số răng đồng thời tham gia cắt thường lấy từ 4 đến 5 răng không vượt quá 8 răng. Vì số răng đồng thời tahm gia cắt quá lớn => diện tích cắt lớn máy không đủ công suất, đồng thời vật liệu chế tạo dụng cụ không đủ bền khi chị lực cắt quá lớn. Bước răng t của dao chuốt có thể xác định theo công thức thực nghiệm (trình bày sau). V. Lực cắt khi chuốt : Các thành phần lực cắt khi chuốt gồm : Lực chiều trục Pz hướng ngược với phương chạy dao Lực Py hướng vuông góc với bề mặt gia công hay hướng vào tâm. Px hướng vuông góc với Py và Pz. Đối với dao chuốt răng thẳng thì Px = 0 , khi cho\uốt các bề mặt lỗ tròn, lỗ vuông, then hoa, … thì Py triệt tiêu nhau. Lực chuốt Pz được tính Pz = p.b.a.z max. Trong đó p là lực cắt đơn vị (N/mm 2 ) b là chiều rộng cắt a là chiều dày cắt. z số răng đồng thời tham gia cắt lớn nhất. Cũng có thể xác định lực cắt khi chuốt theo công thức sau: +Chuốt lỗ trụ: +Chuốt rãnh then và then hoa: P yp Zp KDSZCPz max  P yp Z KnbDSZCpPz max  Px Py Pz Trong công thức trên : Cp – hằng số phụ thuộc vật liệu gia công Sz – lượng nâng của răng (mm) B – chiều rộng rảnh then (mm) N – số then Z – số răng đồng thời tham gia cắt lớn nhất K – hệ số hiệu chỉnh kể đến ảnh hưởng của góc trước, độ mòn mặt sau của răng, dung dịch trơn nguội … các số mũ tra trong sổ tay chế độ cắt khi gia công cơ. VI. Sự mài mòn, tuổi bền và tốc độ cắt khi chuốt: 1. Sự mài mòn: Khi chuốt thép  b  800N/mm 2 va 2gang có HB  180 với a  0 , thì mòn chủ yếu ở mặt sau, khi chuốt thép có độ bền cao và gang cứng với a = 0,05 – 0,1 lại thấy mòn đều trên mặt trước suốt cả chiều dài lưỡi cắt chính. Đối với tất cả các loại các vật liệu cắt với chiều dày cắt a>0,1 mm thì xảy ra mòn cả mặt trước và mặt sau. Nói chung, ở dao chuốt mòn theo mặt sau là quan trọng hơn cả vì nó ảnh hưởng lớn đến tuổi bền dao lượng dư cho mỗi lần mài lại ( ảnh hưởng đến tuổi thọ của dao) Độ mòn theo mặt sau chủ yếu phụ thuộc vào chiều dày cắt, góc sau , tính cơ lý của vật liệu gia công và vật liệu làm dao: h s = C 1 .  0,5 h s = C 2 .  0,33 Dao chuốt mòn thì độ bóng và độ chính xác bề mặt chi tiết giảm, lực cắt tăng. Đối với dao chuốt gia công bề mặt thông thường thì: h s = 0,15 – 0,2mm Dao chuốt cắt theo mảnh : h s = 0,33 2. Tuổi bền và tốc độ cắt: Dao chuốt là dụng cụ cắt chuuyên dùng khó cế tạo, đắt tiền, thường chỉ dùng ở các xí nghiệp chế tạo máy lớn. Do đó việc xác định tuổi bền hợp lý của dao chuốt có ảnh hưởng lớn đến năng suất gia công, độ chính xác và tuổi thọ của dao. Tuổi bền được chọn phụ thuột vào vật liệu gia công, vật liệu dao, độ chính xác gia công, thường người ta định tuổi bền dao chuốt : T = 120 – 480 phút Tốc độ cắt khi chuốt được tính :L m/ph Trong đó: C v – hằng số phụ thuộc vật liệu gia công. Yv Z m V ST C V .  T – tuổi bền dao chuốt (phút) Sz – lượng nâng mỗi răng hay chiều dày cắt Y V – số mũ nói lên mức độ ảnh hưởng của tuổi bền, chiều dai cắt với tốc độ cắt. Vì trong quá trình cắt, sát lớn, tưới dung dịch trơn nguội khó khăn, nên nhiệt sinh ra lớn. Vì vậy chọn vận tốc chuốt thường nhỏ. Dao chuốt làm bằng thép gió, thép hợp kim dụng cụ như P18, P9, XBT thì nên chọn tốc độ chuốt là 2 – 12m/phút. Do đó việc chọn tốc độ thấp chủ yếu là theo chất lượng bề mặt gia công yêu cầu chú không phải theo độ bền dao . Công suất cắt khi chuốt: Thời gian máy khi chuốt: L – chiều dài hành trình chuốt V – tốc độ cắt khi chuốt K – hệ số tính đến hành trình chạy không của máy K = 1,2 – 1,5 L = l 1 + l 2 + l 3 +  l 1 – chiều dài lỗ chuốt l 2 – chiều dài phần răng cắt l 3 – chiều dài phần răng sửa đúng  – chiều dài thoát dao 2 – 3 mm 3 10 . 60 Z C P N  V KL T . 10 . 3 0  . suất cắt khi chuốt: Thời gian máy khi chuốt: L – chiều dài hành trình chuốt V – tốc độ cắt khi chuốt K – hệ số tính đến hành trình chạy không của máy K = 1 ,2 – 1,5 L = l 1 + l 2 + l 3 . l 3 +  l 1 – chiều dài lỗ chuốt l 2 – chiều dài phần răng cắt l 3 – chiều dài phần răng sửa đúng  – chiều dài thoát dao 2 – 3 mm 3 10 . 60 Z C P N  V KL T . 10 . 3 0  . loại có chiều dày cắt a, chiều rộng 2b 1 , răng thứ hai cắt lớp kim loại có chiều dày cắt a chiều rộng cắt b 2 , răng thứ ba cắt lớp kim loại dày là a, chiều rộng cắt 2b 3. Để tạo hình dáng