Chương 4: GIA CÔNG LỖ (Machining of Holes) NỘI DUNG (Contents) §4.1 Khoan (Drilling) §4.2 Doa (Reaming) §4.1 Chuốt (Broaching) §4.1 Khoan (Drilling) 4.1.1 Kết cấu & thơng số hình học mũi khoan (Structure and Geometrical Parameters of Drills) §4.1 Khoan (Drilling) 4.1.1 Kết cấu & thơng số hình học mũi khoan (Structure and Geometrical Parameters of Drills) 1/KT CU: A/Chuôi: (Shank) Dùng để định vị mũi khoan vào trục máy, truyền chuyển động mômen cắt Có hai dạng chuôi: - Chuôi dạng trơ: (Straight Shank) Dïng cho mòi khoan cã ®êng kÝnh nhỏ 12mm Ưu điểm: đơn giản, dễ chế tạo Nhợc điểm: khả nng định tâm kém, truyền đợc momen xoắn nhỏ - Chuôi dạng côn mooc: (Taper Shank) Dùng cho mũi khoan có đòng kính lớn 12mm Ưu điểm: khả nng định tâm cao, truyền đợc mômen xoắn lớn so với chuôi trụ, dễ đảm bảo độ đồng trục gia phần cán phần làm việc Nhợc điểm: khó chế tạo so với chuôi trụ §4.1 Khoan (Drilling) 4.1.1 Kết cấu & thơng số hình học mũi khoan (Structure and Geometrical Parameters of Drills) B) Cổ dao : (Neck) Là phần nối tiếp gia chuôi dao với phần làm việc, có tác dụng thoát đá mài phần cán dao phần làm việc Cũng nơi thờng dùng để ghi nhãn hiệu mũi khoan (đờng kính, vật liệu nhà máy sản xt…), kÝch thíc tra theo sỉ tay phơ thc vµo đờng kính mũi khoan C) Phần làm việc: (Body) Gồm phần cắt phần định hớng ( Cutting and Orientation parts) *Phần cắt: trực tiếp thực nhiệm vụ bóc tách phoi Gm lỡi cắt: hai lỡi cắt chính, lỡi cắt phụ lỡi cắt ngang Lỡi cắt chính: giao mặt trớc mặt sau Mặt trớc mũi khoan có dạng mặt xoắn mặt sau tuỳ theo ph ơng pháp mài mà mặt côn, mặt xoắn, mặt phẳng Thông thờng với mũi khoan tiêu chuẩn thờng sử dụng mặt sau mặt côn Lỡi cắt phụ: giao tuyến mặt sau với cạnh viền nằm phần trụ hai me cắt Đ4.1 Khoan (Drilling) 4.1.1 Kt cấu & thơng số hình học mũi khoan (Structure and Geometrical Parameters of Drills) C ) Phần làm việc: (Body) Phần cắt: (Cutting Part) lỡi cắt: hai lỡi cắt chính, lỡi cắt phụ lỡi cắt ngang Rã nh xoắn Lữơi cắt Mặt sau Cạ nh viền Lữơi cắt Lữơi cắt phụ Lữơi cắt ngang Đ4.1 Khoan (Drilling) 4.1.1 Kt cấu & thơng số hình học mũi khoan (Structure and Geometrical Parameters of Drills) C) Phần làm việc: (Body) Phần định hớng: (Orientation part) - Có tác dụng định hớng cho mũi khoan trỡnh cắt phần dự tr mài lại phần cắt bị mòn + Phần định hớng có dạng côn ngợc, đờng kính giảm dần từ phần cắt phía cán dao tạo thành góc nghiêng phụ Lợng giảm thờng lấy từ 0,030,1mm/100mm chiều dài +Trên phần định hớng có hai rãnh xoắn (Two flutes) để thoát phoi v hai me ct (Two lands).Dọc theo rãnh xoắn ứng với đòng kính có hai dải cạnh viền (Margins) làm nhiệm vụ định hớng cho mũi khoan làm việc ể giảm ma sát với bề mặt gia công, phải hớt lng suốt chiều dài hai me cắt để lại cạnh viền với f=0,3-2,6mm chiều cao h=0,1-1,2mm §4.1 Khoan (Drilling) 4.1.1 Kết cấu & thơng số hình học mũi khoan (Structure and Geometrical Parameters of Drills) ) Th«ng sè hình häc cđa mòi khoan: (Geometrical Parameters of Drills) Xét trạng thái tĩnh: + Mặt đáy điểm lỡi cắt mặt phẳng tạo thành điểm với trục mũi khoan + Mặt cắt điểm lỡi cắt mặt phẳng chứa tip tuyn vi li cắt vộc t tc ct Đ4.1 Khoan (Drilling) 4.1.1 Kết cấu & thơng số hình học mũi khoan ) Th«ng sè hình häc cđa mòi khoan: (Geometrical Parameters of Drills) Góc trớc: đo tiết diện điểm A lỡi cắt ( coi nh lỡi cắt ngang lỡi cắt qua tâm mũi khoan) đợc xác định theo công thức sau: tg AN D A tg  D sin  Trong ®ã: DA - ®êng kÝnh cđa mòi khoan xÐt t¹i ®iĨm A, mm D - đờng kính mũi khoan, mm - góc xoắn rãnh phoi, độ - góc nghiêng chính, độ Đ4.1 Khoan (Drilling) 4.1.1 Kt cu & thơng số hình học mũi khoan ) Th«ng sè hình häc cđa mòi khoan: (Geometrical Parameters of Drills) * Góc sau: §4.1 Khoan (Drilling) 4.1.1 Kết cấu & thơng số hình học mũi khoan ) Th«ng sè hình häc cđa mòi khoan: (Geometrical Parameters of Drills) Gúc nghiờng chớnh: ể đảm bảo cho hai lỡi cắt đối xứng qua trục mũi khoan, góc đỉnh thờng xác định góc Khi giảm góc , cho phép mũi khoan dễ n sâu vào vật liệu, lỡi cắt dài ra, nhiệt dễ thoát Tuy nhiên độ bền giảm xuống Góc đợc chọn theo độ bền độ cứng vật liệu gia công Với mũi khoan tiêu chuẩn thêng chän 2 = 1160  1200 • Góc nghiêng ph: Góc nghiêng phụ mũi khoan đợc hinh thành độ côn ngợc phần định hớng Thờng lấy: = Khi khoan lỗ sâu vật liệu cứng, khoan lỗ không cần chÝnh x¸c, gãc 1 cã thĨ chän tăng gÊp lần so với góc tiêu chuẩn Gúc nghiờng ca rónh xon: D Góc nghiêng rãnh xoắn góc hợp gia đờng thẳng tiếp tg Atuyến 10A với đờng xoắn H điểm với trục mũi khoan; có hớng xoắn phải xoắn Đ4.2 DOA (Reaming) 4.2.1 Kt cu dao doa trụ: ( Structure of a cylinder reamer) Sè răng: the number of teeth of the reamer Dao doa làm việc cắt lợng d bé ®ã cã thĨ chän sè Ýt Tuy nhiªn, ®Ĩ nhận đợc lỗ có độ xác độ nhẵn cao, cần chọn số rng lớn Số rng nên chọn chẵn để kiểm tra thuận lợi Dao doa rng chắp nên chọn số rng nhỏ dao nguyên Các gãc cđa răng: geometrical parameters + Gãc tríc cđa mòi doa thờng lấy = nghĩa mặt trớc nằm theo phơng hớng kính Mũi doa không dïng gãc tríc ©m dƠ sinh lĐo dao, phoi dính chặt vào mặt trớc cạnh viền làm giảm chất lợng bề mặt gia công + Góc sau mũi doa đợc chọn nhỏ để tng độ bền rng dao, tng điều kiện dẫn nhiệt tng tuổi thọ dao 18 + Trên phần sửa đúng, rng dao đợc mài tạo cạnh viền trụ với chiều Đ4.2 DOA (Reaming) 4.2.1 Kết cấu dao doa trụ: ( Structure of a cylinder reamer) Bíc răng: the cycle step of the reamer Bớc rng mũi doa đợc bố trí không nhằm loại trừ nhng vạch dọc tơng ứng với bớc rng xuất bề mặt lỗ gia công Bớc rng phân bố không thực đợc nhiều cách Trong phổ biến phân bố không rng theo nửa đờng tròn Dạng rãnh: the form of chip slots ể tránh nứt nhiệt luyện, đáy rãnh cần vê tròn theo bán kính r = 0,3 0,8mm Lu ý: Vỡ bớc rng mũi doa không nên chiều sâu rãnh phoi khác để bảo đảm chiều rộng cạnh viền f nh PhÇn kĐp dao Víi mòi doa tay, phÇn kĐp dao bao gồm cổ ngắn, cán hỡnh trụ đầu vuông Với 19 mũi doa máy, phần kẹp dao có dạng: - Cán hỡnh trụ, dùng cho mũi doa nhỏ có đờng kính D 12mm Đ4.2 DOA (Reaming) 4.2.1 Kết cấu dao doa trụ: ( Structure of a cylinder reamer) Dung sai ®êng kÝnh mòi doa: Tolerance of the reamer’s diameter Pmax Khi nghiªn cøu hƯ thống dung sai mũi doa cần xuất phát từ nhng điều kiện sau: - Mũi doa cần cho phép số lần mài lại lớn nghĩa cần có lợng dự tr định cho độ mòn - Trong phạm vi lợng dự tr đó, lỗ gia công phải đáp ứng đợc yêu cầu độ xác kích thớc độ nhẵn bề mặt màisắc mài bóng - Mũi doa cần có dung sai chế tạo cho không gặp khó khn N KÝch thuí c danh nghÜ a Pmin N+J J D C 20 Đ4.3 CHUT (Broaching) 4.3.1 Sơ đồ cắt chuèt: (Chip moving plan for broaching) Chuèt theo líp: 2- Chuốt n dần: 3Chuốt theo mảnh: Chut t hp 21 Đ4.3 CHUT (Broaching) 4.3.2 Kết cấu dao chuốt lỗ trơ: (Structure of an internal cylinder broach) PhÇn tiÕp Bao h gồm 2.nối Phần định ớng đầu dao, cổ dao, côn chuyển tiếp 2.1 Phần định hớng tr ớc Phần làm 2.2 Phần định hớng việc: sau 3.1 Phần cắt: 3.2 Phần sửa 22 Đ4.3 CHUT (Broaching) 4.3.2 Kết cấu dao chuốt lỗ trụ: (Structure of an internal cylinder broach) 2 l l1 lh lm lb L l l lc Sơ đồ xác định chiều dài cổ dao chuèt 23 §4.3 CHUỐT (Broaching) 4.3.2 KÕt cÊu dao chuốt lỗ trụ (Structure of antạointernal + Phần cắt: - Làm nhiệm vụ cắt gn: hết lợng d để hỡnhcylinder dáng kích broach) thớc bề mặt gia công Phần cắt gồm nhiều rng cắt thô mt s rng cắt tinh Các rng cắt có chiều cao chiều rộng tng dần để tạo lợng nâng rng Khi cắt vật liệu dẻo, rng bố trí rãnh chia phoi + Phần sửa đúng: - Làm nhiệm vụ sửa hỡnh dáng kích thớc để nâng cao độ xác độ nhẵn bề mặt gia công Phần sửa gồm số rng sửa có đờng kính kích thớc lỗ + Lợng nâng rng dao chuốt rng sửaSz rãnh phoi Trị Trên số lợng nâng ảnh hkhông ởng lớn có đến độchia nhẵn bề mặt gia công, lực chuốt chiều dài dao chuốt Rng cắt thô có nhiệm vụ sửa biên dạng lỗ phôi nên thờng bố trí l ợng nâng Các rng cắt thô lại có lợng nâng Khi chuốt lỗ trụ, lỗ then hoa, thêng lÊy Sz = 0,02  0,08mm Khi chuèt r·nh then, thêng lÊy Sz = 0,05  0,12mm C¸c sửa có lợng nâng ể tránh giảm lực cắt đột ngột, gia rng cắt thô rng sửa đợc bố trí từ rng cắt tinh với lợng nâng giảm dần phân bố nh sau: Lợng nâng rng cắt tinh thứ nhất: Szt1 = 0,8 Sz Lợng nâng rng cắt tinh thứ hai: Szt2 = 0,6 Sz Lợng nâng rng cắt tinh thứ ba: Szt3 = 0,4 Sz Lợng nâng rng cắt tinh cuối không nên nhỏ 0,004mm để tránh 24 tợng không cắt mà trợt miết bề mặt gia công Đ4.3 CHUT (Broaching) 4.3.2 Kết cấu dao chuốt lỗ trụ: (Structure of an internal cylinder broach) Thơng số hình học dao: + Gãc tríc  : Gãc tríc cđa c¸c dao chuốt chủ yếu đợc chọn phụ thuộc vật liệu gia công Góc trớc ảnh hởng lớn đến lực cắt độ nhẵn bề mặt gia công, nhng ảnh hởng đến độ mòn tuổi bền dao ể chuốt vật liệu gang, đồng thanh, đồng thau mặt tr ớc rng cắt tinh rng sửa đợc tạo cạnh viền tng bền có f = 0,5  mm vµ  f = 5o  (-5o) + Gãc sau  : Khi cht, chiỊu dµy lớp cắt nhỏ nên rng dao bị mòn chủ u theo mỈt sau 25 Vì vËy gãc sau cã ¶nh hëng lín ti bỊn vµ ti thä cđa dao Đ4.3 CHUT (Broaching) 4.3.2 Kết cấu dao chuốt lỗ trụ: (Structure of an internal cylinder broach) + Bíc răng: Lµ khoảng cách gia đỉnh hai rng liên tiếp đo dọc theo trục dao chuốt Bớc rng ảnh hởng đến chiều dài dao, số rng đồng thời tham gia cắt, nng suất chất lợng bề mặt gia công Bớc rng dao chuốt đợc tiêu chuẩn hoá theo dãy trÞ sè sau: 4, 5, 6, 7, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 25mm L Bíc tÝnh phải bảo đảm điều kiện: Z max  Zmax  t6 Zmax - sè ®ång thời tham gia cắt lớn nhất, đợc tính theo công thức: 26 Bớc rng dao chuốt đợc thay đổi phạm vi t (0,2 1)mm Đ4.3 CHUT (Broaching) r h 4.3.2 Kết cấu dao chuốt lỗ trô: (Structure of an internal cylinder broach) + R·nh chøa phoi: Rãnh chứa phoi phải bảo đảm yêu cầu sau: t - Đđ kh«ng gian chøa phoi b - Phoi đợc hỡnh thành cuộn chặt chẽ, dễ dàng - Không làm yếu rng dao & ton b dao 45 - Không gây tập trung ứng suất nhiệt luyện - Số lần mài lại rng dao lớn  Dao chuèt cã ba d¹ng r·nh chøa phoi: R·nh phoi dạng lng thẳng t t b h h  b  R·nh chøa phoi d¹ng lng cong  Rãnh phoi đáy 27 §4.3 CHUỐT (Broaching) 4.3.2 KÕt cấu dao chuốt lỗ trụ: (Structure of an internal cylinder broach) + Rng dao chuốt: - Rng cắt thô: Làm nhiệm vụ cắt phần lớn lợng d gia công Số rng A A t cắt thô đợc xác Z th Z A A định phụ thuộc vào sơ đồ cắt Vớinhsơ đồt chuốt theo lớp, chuốt nS thdần: Z th Với sơ đồ chuốt nhóm: Sznh 0,5Z nh Trong đó: A - lợng d tỉng céng tÝnh theo mét phÝa, mm At - lỵng d tính theo phía rng cắt tinh, mm Sz - lợng nâng rng cắt thô theo sơ đồ cắt đơn (lớp ăn dần), mm Sz nh - lợng nâng rng nhóm, đợc tính bằng: S Z nh = Znh Sz Z nh - số rng nhóm - Rng cắt tinh: Làm nhiệm vụ cắt hết lợng d lại, nâng cao độ xác bề mặt gia công Mặt khác rng cắt tinh có tác dụng giảm rung động cắt phần dự tr mài 28 lại rng cắt thô Đ4.3 CHUT (Broaching) 4.3.2 Kết cấu dao chuốt lỗ trụ: (Structure of an internal cylinder broach) Ld  li + ChiỊu dµi tỉng céng cđa dao cht:  i 1 ChiỊu dµi tỉng céng cđa dao chuốt phải bảo đảm yêu cầu sau: - Không vợt hành trỡnh lớn máy chuốt - Phải phù hợp với trang thiết bị có xí nghiệp - Chiều dài dao hợp lý bảo đảm thuận tiện chế tạo, nhiệt luyện sử dụng Chiều dài dao chuốt cần đợc kiểm nghiệm theo điều kiƯn cøng vững cho phÐp Víi dao cht lỗ cÇn bảo đảm điều kiện: Ld (30 40) D4 Trong đó: D4- đờng kính phần định hớng sau, mm + KiĨm tra bỊn dao cht: max Mn gia công đợc, lực kéo Q máy chuốt phải lớn h¬nPlùc cht lín nhÊt      Pmax, tức F phải bảo đảm điều kiện: Pmax < Q ể bảo đảm độ bền kéo cho dao chuốt, cần thỏa mãn điều kiện: Trong đó: - F diƯn tÝch tiÕt diƯn nguy hiĨm ë phÇn kĐp cđa đầu dao chuốt 29 tiết diện ứng với đáy Đ4.3 CHUT (Broaching) Pmax 4.3.2 Kết cấu dao chuốt lỗ trụ: (Structure of an internal cylinder broach) + Dung sai dao chuèt: (Tolerance of the Broach)   - Đường kính sửa đúng: N  KÝch thuí c danh nghÜ a Pmin N+J J D - Sai Sai Sai Sai lÖch cho phÐp lÖch cho phÐp lÖch cho phÐp lƯch cho phÐp qu¸ 30' cđa cđa cđa cđa góc góc góc góc C trớc không vợt 2o sau rng cắt không vợt 30' sau rng sửa không vợt 15' nghiêng đáy rãnh chia phoi không vợt - Sai lệch cho phép chiều sâu rãnh chứa phoi không đợc vợt +0,3mm rãnh sâu đến 30 4mm, không vợt +0,5mm rãnh sâu 4mm - ộ đảo tâm theo đờng kính rng cắt tinh, rng sửa Đ4.3 CHUT (Broaching) 4.3.3 Lực chuốt, trỡnh mòn tuổi bỊn cđa dao cht: (Cutting Force, Tool Wear & Tool Life of the Broach) Lùc c¾t chuèt: - Lực cắt Pz đợc xác định theo công thức: Pz = p f Z max , [N] - Khi chuốt lỗ trụ: Pz = Cp Szx Dz Zmax Kp , [N] - Khi chuèt r·nh then lỗ then hoa: Pz = Cp Szx b n Z max Kp , [N] Quá trỡnh mòn tuổi bền dao chuốt: + Lợng mòn theo mặt sau đợc dùng làm tiêu chuẩn mài mòn cho phép Với bề mặt đòi hỏi độ nhẵn độ xác cao, thỡ hs = 0,05 0,2mm Với dao chuốt để gia công bề mặt thông thờng, hs = 0,15 0,2mm Với dao chuốt cắt theo mảnh: hs = 0,33mm + Tuổi bền dao chuốt đợc chọn phụ thuộc vào vật liệu gia công, vật liệu dao, độ xác gia c«ng Thêng lÊy: T = 120  480 (min) 31 Đ4.3 CHUT (Broaching) 4.3.3 Lực cắt, mài mòn & ti bỊn dao cht (Cutting Force, Tool Wear & Tool Life of the Broach) Lùc c¾t chuèt: - Lực cắt Pz đợc xác định theo công thøc: Pz = p f Z max , [N] - Khi chuốt lỗ trụ: Pz = Cp Szx Dz Zmax Kp , [N] - Khi chuèt rãnh then lỗ then hoa: Pz = Cp Szx b n Zmax Kp , [N] Quá trỡnh mòn tuổi bền dao chuốt: + Lợng mòn theo mặt sau đợc dùng làm tiêu chuẩn mài mòn cho phép Với bề mặt đòi hỏi độ nhẵn độ xác cao, thỡ hs = 0,05 0,2mm Với dao chuốt để gia công bề mặt thông thờng, hs = 0,15 0,2mm Với dao chuốt cắt theo mảnh: hs = 0,33mm + Tuổi bền dao chuốt đợc chọn phụ thuộc vào vật liệu gia công, vật liệu dao, độ xác gia c«ng Thêng lÊy: T = 120  480 (min) 32 ... trục tác dụng lên lỡi cắt chính, tác dụng lên lỡi cắt phụ tác dụng lên lỡi cắt ngang Các thành phần lực Px tác dụng lên lỡi cắt ngang chiếm khoảng 57% lực Px Các thành phần lực Px tác dụng lên... rng cắt tinh thứ ba: Szt3 = 0 ,4 Sz Lợng nâng rng cắt tinh cuối không nên nhỏ 0,004mm để tránh 24 tợng không cắt mà trợt miết bề mặt gia công  4. 3 CHUT (Broaching) 4. 3.2 Kết cấu dao chuốt lỗ trụ:... 4. 1 Khoan (Drilling) 4. 1.1 Kết cấu & thơng số hình học mũi khoan (Structure and Geometrical Parameters of Drills) 4. 1 Khoan (Drilling) 4. 1.1 Kết cấu & thơng số hình