Home / Công nghệ CNC / Dụng cụ cắt / 4.7 Hiện Tượng Nhiệt Khi Cắt

4.7 Hiện Tượng Nhiệt Khi Cắt

  1.  Bộ tài liệu vận hành máy CNC Fanuc
  2. DVD sử dụng máy Plasma với Sheetcam
  3. DVD hướng dẫn sử dụng máy khắc gỗ
  4. Bộ 400Gb file mẫu 3D Jdpaint -Artcam
  5. Khóa học vận hành máy tiện CNC
  6. 2 DVD thực hành gia công Siemens NX11
  1.  Bộ Video phay tiện Mastercam X9
  2. Tài liệu gia công khuôn Powermill
  3. Khóa học vận hành máy Phay CNC
  4. Khóa học sử dụng máy điêu khắc gỗ
  5. Khóa học lập trình CNC với Mastercam
  6. 4DVD thiết kế sản phẩm 3D Solidworks

4.7.1 Nhiệt lượng sinh ra khi cắt

Nhiệt lượng Q sinh ra trong quá trình cắt là do kết quả của:

–   Công ma sát trong giữa các phân tử của vật liệu trong quá trình biến dạng – nhiệt biến dạng: QM.

–   Công ma sát ngoài giữa phoi và mặt trước dao: Qmst.

–   Công ma sát ngoài giữa chi tiết và mặt sau dao: Qmss

Do phương trình cân bằng nhiệt:

Q = Qhd + Qmst + Qmss

Nếu cho rằng toàn bộ công cơ học khi cắt biến thành nhiệt thì có thể viết:

nhiet-khi-cat

Q – lượng nhiệt sinh ra (kcalo)

А – công cắt (kG.m/ph)

B – lực cắt (kG)

V  – tốc độ cắt (m/ph)

E – đương lượng cơ nhiệt. E = 427

Trong thực tế không phải toàn bộ công tiêu hao trong quá trình cắt biến thành nhiệt, nhưng trong tính toán thông thường có thể bỏ qua.

Trong quá trình cát có the giá thiết rằng nhiệt cát sinh ra ở tại các vùng sau (hình 4.21).

nhiet-khi-cat1

–    (I) Vùng các lớp kim loại trượt và tạo thành phoi. Vùng các lớp kim loại bị biến dạng dẻo lớn và trượt dứt theo mặt đó: Qhd.Trong quá trình cắt có the giá thiếrằng nhiệt cắt sinh ra ở tại các vùng sau (hình 4.21).

–    (II) Vùng tiếp xúc giữa phoi và mặt trước dao: Qest

–    (III) Vùng tiếp xúc giữa mặt sau dụng cụ với chi tiết gia cônu: Qmss.

Mỗi nguồn sinh nhiệt có một phạm vi xác định nhất định. Phần lớn nhiệt sinh ra do biến dạng truvền vào phoi, một phần nhỏ truyền sang chi tiết gia công. Nhiệt sinh ra ớ vùng ma sát giữa mặt trước dụng cụ và phoi phần lớn truyền vào phoi, một phần nhỏ truyền vào dụng cụ (3 ÷ 5%). Nhiệt sinh ra do ma sát giữa mặt sau và chi tiết được truyền vào chi tiết và dao.

Lượng nhiệt sinh ra trong quá trình cát ở 3 vùng sinh nhiệt được truyền vào phoi Qr, truyền vào chi tiết Qct  truyền vào dao Qd và một phần nhỏ truyền vào không khí Qkk. Từ đó ta cỏ thể viết phương trình cân bằng nhiệt khi cắt:

nhiet-khi-cat2

Lượng nhiệt truyền vào phoi, chi tiẽt và dao trong quá trình cắt luôn thay đổi phụ thuộc vào điều kiện gia công, chế độ cát v.v… (hình 4.22).

nhiet-khi-cat3

Ví dụ, khi gia công thép Cr40 với tốc độ cắt khoảng  V = 20 ÷ 50m/ph thì lượng nhiệt truyền vào phoi Qf = 45%, truyền vào chi tiết Qct = 47%, vào dao Qd =  4,7%, nhưng với tốc độ cắt V = 100 ÷ 200 m/ph thì Qf = 75%,
Qct = 22%.Qd = 1.6%

4.7.2.     Nhiệt độ khi cắt

4.7.2.1.            Nhiệt cắt θ°c

Nhiệt lượng sinh ra khi cắt làm nung nóng các bộ phận ở vùng cắt (phoi, chi tiết và dao).

Nhiệt độ khi cất θ°C do nhiệt lượng gây ra đồng thời phụ thuộc vào thể tích vàt thể chứa nhiệt và khả năng truyền nhiệt của chúng. Trong quá trình cắt nhiệt lượng sinh ra khi cắt (Q) sẽ nung nóng phoi dao và chi tiết với tình trạng nhiệt độ khác nhau. Trường nhiệt độ trên dao. phoi và chi tiết được trinh bày trên hình 4.23.

nhiet-khi-cat4

Qua sơ đồ kết quả phân bố nhiệt khi cắt trên hình 4.23 cho ta thay nhiệt độ không giống nhau ở các điểm khác nhau trên dao, phoi và chi tiết. Đường đắng nhiệt trong phoi nằm song song với mặt trượt còn trong dao hầu như tập trung ở xung quanh lưỡi cắt. Đường truyền nhiệt theo hướng vuông góc vói đường đẳng nhiệt (các đường mũi tên đậm trên hình 4.23).

Các kết quả nghiên cứu thực nghiệm chứng tỏ rằng nhiệt độ cao nhất ở vùng cắt nằm ỡ giữa khu vực tiếp xúc của phoi và dao (trung tâm áp lực), tại điểm cách lưỡi cắt một khoảng bằng 0.3 ÷ 0.5 chiều dài tiếp xúc của phoi trên mặt trước  (:(0.3 ÷0.5)(.

4.7.2.2.Các phương pháp đo nhiệt độ khi cắt

Đè nghiên cứu nhiệt độ khi cắt người ta dùng nhiều phương pháp khác nhau.

–     Phương pháp quang học và bức xạ. phương pháp này gặp một số khó khăn. Khi quá trình cắt xảy ra nhanh và xung quanh vùng cắt thường bị che khuất bởi các vật thể phoi dao và chi tiết mà nhiệt độ cần đo ở vùng cắt (tiếp xúc dao chi tiết và phoi).

–     Phương pháp ngẫu nhiệt nhân tạo phức tạp trong nghiên cứu và không do được nơi cần đo mà chỉ đo được trường nhiệt độ.

Hiện nay đơn giản và thuận tiện, nhiệt ngẫu tự nhiên được dùng để đo nhiệt độ ở chỗ tiếp xúc của dao, phoi và chi tiết… Nhiệt ngẫu tự nhiên là nhiệt ngẫu gồm chi tiết gia công và dụng cụ cắt (hình 4.24).

nhiet-khi-cat5

Trong quá trình cắt, nơi tiếp xúc giữa dao và phoi (tiếp xúc của hai vật liệu khác nhau) (ví dụ thép gió và thép 45) bị nung nóng sẽ phát sinh dòng nhiệt điện trong mạch chi tiết . vành đồng 2 và chậu thủy ngân 3 qua điện kế 4 (dây dẫn 1) mặt khác qua dao (dây dẩn 2) – nối với điện kế 4… Sức điện động của dòng nhiệt điện được đo bởi điện kế (4). Từ đó có thể xác định được nhiệt độ θ°C ớ chỗ tiếp xúc dao và chi tiết.

4.7.2.3.Ảnh hưởng của các nhân tố đến nhiệt cắt

– Ảnh hưởng của tốc độ cắt V

–  Tăng tốc độ cắt V nhiệt cắt sinh ra θ°C tăng nhưng tăng, chậm hơn tốc độ cắt V (hình 4.25)

nhiet-khi-cat6

– Khi tăng tốc độ cắt nhiệt cắt sinh ra do biến dạng giảm nhưng do ma sát lại tăng nên nhiệt cắt tăng nhưng tăng chậm hơn tốc độ V.

Khi tăng lượng chạy dao thì s nhiệt cắt tăng nhưng không tăng tỉ lệ thuận (hình 42.6)

Chiều sâu cắt I ảnh hướng đến nhiệt cắt ít hơn so với lượng chạy dao (hình 4.27).

nhiet-khi-cat7

Khi tăng chiều sâu cắt 1, chiều dài phần làm việc của lưỡi cắt tăng (b tăng), truyền nhiệt tốt hơn, nên nhiệt cắt thay đổi ít.

Góc trước dao có anh hưởng đến nhiệt cắt. Tang góc căt δ giảm góc trước y thì nhiệt cất tăng (hình 4.28).

nhiet-khi-cat8

Tăng góc φ giảm b, giảm chiều dài lưỡi cắt tham gia cắt nên nhiệt cắt tăng (hình 4.29).

nhiet-khi-cat9

Vật liệu làm dao và vật liệu gia công có ánh hưởng đến nhiệt cắt. Khi cắt vật liệu giòn nhiệt cắt thấp hơn khi cắt vật liệu dẻo. Nhiệt cắt phụ thuộc chủ yếu vào nhiệt dung và tính dẫn nhiệt của vật liệu gia công và vật liệu làm dao.

Ví dụ, khi cắt thép chịu nóng do dẩn nhiệt kém nén nhiệt cắt cao hơn khoảng 2 lần khi cắt thép. Do dẫn nhiệt kim loại mầu lớn nên nhiệt cắt khi cắt kim loại màu thấp.

Vật liệu làm dao có tính dẫn nhiệt tốt, nhiệt cắt thấp hơn. Kích thước thân dao cũng có ảnh hướng dến nhiệt cắt do khá năng truyền nhiệt cúa thân dao. Kích thước thân dao càng lớn thì nhiệt cắt càng thấp.

Dung dịch trơn nguội có anh hưởng lớn đến nhiệt cắt. Khi dùng dung dịch trơn nguội thì nhiệt cắt giảm nhanh. Ngoài tác dụng làm nguội, dung dịch bôi trơn còn có tác dụng giảm ma sát ớ mặt trước và mặt sau dao. Làm giảm nhiệt cắt.

Trên cơ sở thực nghiệm có thể viết còng thức tổng quát tính nhiệt cắt như sau:

nhiet-khi-cat10

θ°C- Nhiệt độ khi cắt.

Cθ – Hệ số kể đến ảnh hưởng cùa phương pháp gia công và điều kiện gia công đến nhiệt cắt.

V. s – Tốc độ cắt (m/ph), lượng chạy (mm/vg)

t – Chiều sâu cắt (mm)

no, yo» Xo – Các số mũ chỉ ảnh hưởng của tốc độ cắt V, luợng chạy dao S và chiều sâu cắt t đến nhiệt cắt.

Ko – Hệ số kể đến ảnh hưởng của các điều kiện khác ngoài V. s, t như vặl liệu gia công, vật liêu làm dao. thông số hình học và kết cấu dụng cụ…

Trong SI còng thức thực nghiệm trên Хо<уо<n0(), có nghĩa là ành hướng lớn nhất đến nhiệt cắt là tốc độ cắt V, ảnh hưởng của chiều sâu cất t là nhỏ nhất.

Như vậy theo kết quà thực nghiệm khi muốn tăng năng suất tức là tãna V. S. t thì đứng về quan điểm nhiệt cắt nên tăng t vì t ánh hưởng đến nhiệt cắt là nhỏ nhất.

 ttadv2 Hơn 200 học viên thành thạo mỗi tháng, bạn cũng tham khảo xem thế nào nhé:

Biểu học phí và lịch khai giảng các khóa học CAD CAM tháng này lichkhaigiang