CHƯƠNG 2 NHỮNG CƠ SỞ VẬT LÝ CỦA QUÁ TRÌNH CẮT
4. Các biện pháp giảm rung động
Trong quá trình cắt đều có rung động ở các mức độ khác nhau, vì độ cứng vững của HTCN không là tuyệt đối, lực cắt không là hằng số.
Tăng độ cứng vững của HTCN
Giảm sự biến thiên và độ lớn của lực cắt.Sử dụng dao cụ có thông số hình học tối - u, nên áp dụng chế độ cắt hợp lý.
Sử dụng phôi có độ chính xác hình học phù hợp và cơ lý tính đồng nhất.
Sử dụng máy- dao -đồ gá có các cơ cấu chuyển động ổn định không mất cân bằng g©y lùc ly t©m lín.
Sử dụng các biện pháp chống rung cho máy-dao-đồ gá. Chống sự lan truyền rung
động từ các nguồn phát rung lân cận.
Rung động đợc coi là phơng tiện cải thiện điều kiện tiếp xúc giữa dao cụ và vật liệu gia công, nâng cao hiệu quả làm nguội, bôi trơn, tăng cờng điều kiện thoát phoi ⇒ Rung động góp phần nâng cao năng suất và chất lợng gia công.
2.5 Mài mòn và tuổi bền dụng cụ cắt 2.5.1 Hiện tợng
Khi cắt vật liệu, do ma sát giữa mặt sau của dao và bề mặt gia công, ma sát giữa phoi và mặt trớc dao, tất cả đều diễn ra trong điều kiện rất khốc liệt, nhiệt cắt cao, áp lực lớn, bôi trơn hạn chế...do đó dao bị mòn khốc liệt. Tùy thuộc vào
điều kiện cắt vật liệu gia công và vật liệu làm dao mà dao có thể mòn theo các dạng nh hình 2.14.
a) Mòn theo mặt sau chính th- ờng xảy ra khi cắt với phoi mỏng, cắt vật liệu giòn nh gang.
b) Mòn cả mặt trớc và mặt sau: Gặp khi gia công vật liệu dẻo với chiều dày cắt trung b×nh (a≈0,1-0,5mm).
c) Mòn theo mặt trớc xảy ra khi gia công với chiều dày cắt a>0,6mm và cắt vật liệu thÐp.
d) Dạng cùn, lỡi cắt bị vê tròn gặp khi gia công tinh vật liệu dẫn nhiệt kém nh thép hợp kim, chất dẻo...
Mòn theo mặt sau hay gặp và dễ đo, do đó h đợc dùng là chuẩn mòn, độ mòn cho phép ký hiệu là hs.
2.5.2 Cơ chế mòn
Bản chất vật lý của mài mòn dao rất phức tạp và cha đợc nghiên cứu đầy đủ.
Có nhiều giả thuyết về vấn đề này, xong có thể đa ra đây một vài giả thuyết giải thích cơ chế mòn nh sau:
1. Mòn do cào xớc: ở mức độ thấp, mòn chủ yếu do ma sát ở dạng cào xớc giữa mặt sau và mặt trớc dao với các đối tợng nó tiếp xúc. Vật liệu gia công thờng có những phần tử tạp chất dạng tế vi, có độ cứng cao hơn của vật liệu dao nên khi tiếp xúc nó sẽ cào xớc bề mặt của dao gây mòn.
2. Mòn vì dính: Dới áp lực và nhiệt độ cao, phoi thoát ra trợt trên mặt trớc với tốc độ cắt lớn, những phần tử phoi dính vào mặt trớc khi chuyển động sẽ cà đi từng phần tử nhỏ của vật liệu dao. Dần dần mặt trớc xuất hiện vết lõm dạng lỡi liềm.
3.Mòn vì nhiệt: ở nhiệt độ cao, cấu trúc vật liệu dao ( nhất là nhóm thép dụng cụ) bị giảm Hình 2.14 Các dạng mòn của dụng cụ cắt
4. Mòn vì ôxy hóa: Nhiệt cắt cao làm lớp bề mặt vật liệu dao bị ôxy hóa trở nên giòn, do
đó dễ bị phá hủy do lực ma sát giữa các bề mặt tiếp xúc.
5. Mòn do khuyếch tán: Khi cắt dao bằng hợp kim cứng ở tốc độ cao, nhiệt cắt thờng cao
≈ 900-10000C. ở nhiệt độ này vật liệu dao dễ khuyếch tán sang đối tợng nó tiếp xúc. (phoi và bề mặt gia công).
Khi gia công thép hợp kim, mòn khuyếch tán có thể xảy ra ở khoảng nhiệt độ 500-6000C. Lý do là do giữa vật iệu dao hợp kim cứng và thép hợp kim có sự tơng tác hóa học.
Có nhiều cách xác định lợng mòn dao. Song cách thờng dùng nhất là đo trực tiếp diện tích và kích thớc vết mòn.
Để đơn giản cho việc đo lờng,
đồng thời cũng phù hợp với thực tế là
độ mòn mặt sau dao ảnh hởng có tính
quyết định đến chất lợng bề mặt gia công nh nhiệt cắt, rung động...Ngời ta quy ớc lấy hs
làm tiêu chuẩn đánh giá và độ mòn cho phép là [hs].
2.5.3 Quy luật mài mòn.
Theo quy ớc vừa nêu trên, khi nói độ mòn của dao là hiểu ngay rằng đó là độ mòn mặt sau hs.
Nhiều thí nghiệm đã đợc tiến hành để đo lợng hs, đối với những loại hình gia công khác nhau nh tiện, khoan, phay, tarô...với những chế độ cắt khác nhau. Mối quan hệ giữa sự lớn lên của độ mòn hs và thời gian làm việc của dao, đều có một tính quy luật nh nhau.
Khi thí nghiệm trên vật liệu đen (thép, gang) bằng dao thép gió hoặc dao hợp kim cứng, mối quan hệ trên đợc đồ thị hóa trên hình 2.15.
Từ hình 2.15 thấy đờng mòn chia làm 3 khu vực.
+ Đoạn OA, đờng cong dốc cao. Đoạn này ứng với lúc ban đầu làm việc. Nguyên nhân vì dao còn mới nên diện tích tiếp xúc giữa bề mặt gia công và mặt sau nhỏ nên mòn nhanh gọi là giai đoạn mòn ban đầu.
+ Đoạn AB giai đoạn mòn ổn định, độ dốc thấp và gần nh tuyến tính. Lý do là ở thời kỳ này diện tích mòn đã tăng lên đến mức nào đó, cho nên cùng một chế độ cắt lực pháp tuyến đơn vị trên mặt sau nhỏ đi, lực ma sát đơn vị cũng nhỏ theo. Kết quả mòn tăng lên chậm hơn và thời kỳ này kéo dài hơn. (t lớn hơn) đến tận điểm B. Đoạn CB’ =T ( T- tuổi bền của dao).
+ Đoạn sau điểm B: độ dốc tăng vọt thể hiện mòn khốc liệt đến đây phải thôi làm việc vì nếu không thì mặt sau sẽ mòn quá mức, mài lại mặt sau sẽ lâu hơn. Số lần mài lại
Hình 2.15 Đường cong mòn diễn đạt mối quan hệ giữa độ mòn hs và thời gian làm việc t.
dao sẽ giảm đi. Kết quả là tuổi thọ của dao thấp. Do đó sử dụng dao hợp lý không đợc kéo dài thời gian quá B, hơn nữa chất lợng bề mặt gia công không đảm bảo.
Với tốc độ cắt bình thờng thì thời gian mòn ổn định chiếm khoảng 85-90% tuổi bền của dao. Nếu tăng tốc độ cắt thì đoạn AB sẽ ngắn lại. Nếu V vợt quá giới hạn cho phép (ví dụ dao thép gió cắt ở V lớn hơn 40-50m/ph, không tới làm mát) thì điểm B sẽ lùi tới A. Nghĩa là không có đoạn AB nữa.
2.5.4 Tiêu chuẩn đánh giá mài mòn
Độ mòn của dao mà tại đó dao không tiếp tục cắt gọt đợc nữa, phảI mài lại gọi là
độ mòn giới hạn. Mỗi loại dao độ mòn đợc quy định khác nhau. Độ mòn đã đợc quy
định gọi là độ mòn tiêu chuẩn.