Lực Cắt Và Ảnh Hưởng Của Nó Đến Quá Trình Gia Công Kim Loại

Lực cắt là một trong những hiện tượng vật lý quan trọng xảy ra trong quá trình cắt gọt kim loại, ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng và hiệu quả gia công. Bài viết này sẽ đi sâu vào các thành phần lực cắt, ảnh hưởng của chúng đến quá trình gia công và các biện pháp kiểm soát lực cắt.

Lực cắt

1. Các thành phần lực cắt

  • Lực cắt chính (Pz):
    • Là lực tác động theo hướng chuyển động cắt, có giá trị lớn nhất.
    • Gây ra uốn cong thân dao và ảnh hưởng đến công suất máy.
    • Được sử dụng để tính toán công suất máy và kiểm tra độ bền dao.
  • Lực chạy dao (Px):
    • Là lực tác động theo hướng chạy dao, có giá trị nhỏ hơn Pz.
    • Gây ra lực cản lên bàn xe dao.
    • Ảnh hưởng đến độ chính xác kích thước và độ nhám bề mặt.
  • Lực hướng kính (Py):
    • Là lực tác động theo hướng vuông góc với mặt phẳng cắt, có giá trị trung bình.
    • Gây ra sự mất ổn định của phôi và tác động lên cơ cấu kẹp dao.
    • Ảnh hưởng đến độ chính xác của chi tiết.
  • Lực tổng hợp (P):
    • Là tổng hợp của ba thành phần lực trên, được tính theo công thức: P = √(Pz² + Py² + Px²).
    • Giá trị lực tổng hợp gần đúng là P ≈ 1.11Pz.

2. Ảnh hưởng của lực cắt đến quá trình gia công

  • Độ chính xác kích thước:
    • Lực cắt lớn gây ra biến dạng đàn hồi của phôi và dao, ảnh hưởng đến độ chính xác kích thước.
  • Độ bóng bề mặt:
    • Lực cắt lớn gây ra rung động và biến dạng dẻo, ảnh hưởng đến độ bóng bề mặt.
  • Tuổi bền dao:
    • Lực cắt lớn gây ra mài mòn dao nhanh.
  • Năng suất gia công:
    • Lực cắt lớn giới hạn tốc độ cắt và lượng chạy dao, ảnh hưởng đến năng suất gia công.
  • Độ ổn định của quá trình gia công:
    • Lực cắt quá lớn gây ra sự mất ổn định của quá trình gia công, dẫn đến rung động và sai số.

3. Các biện pháp kiểm soát lực cắt

  • Lựa chọn dụng cụ cắt phù hợp:
    • Sử dụng dao cắt có hình dạng và góc cắt phù hợp với vật liệu phôi và chế độ cắt.
    • Sử dụng dao cắt có độ cứng và độ bền cao.
  • Điều chỉnh chế độ cắt:
    • Giảm tốc độ cắt, lượng chạy dao và chiều sâu cắt để giảm lực cắt.
    • Sử dụng chế độ cắt phù hợp với vật liệu phôi và dụng cụ cắt.
  • Sử dụng dung dịch làm mát:
    • Dung dịch làm mát giúp giảm ma sát và nhiệt độ, giảm lực cắt.
  • Sử dụng máy công cụ có độ cứng vững cao:
    • Máy công cụ có độ cứng vững cao giúp giảm rung động và biến dạng, giảm lực cắt.
  • Sử dụng các phương pháp gia công tiên tiến:
    • Gia công tốc độ cao (HSM) và gia công bằng tia lửa điện (EDM) giúp giảm lực cắt.
  • Kiểm soát rung động:
    • Sử dụng các biện pháp giảm rung động để ổn định quá trình gia công.

4. Các yếu tố ảnh hưởng đến lực cắt

  • Vật liệu phôi:
    • Vật liệu cứng và khó gia công tạo ra lực cắt lớn.
    • Vật liệu dẻo và dễ gia công tạo ra lực cắt nhỏ.
  • Dụng cụ cắt:
    • Hình dạng và góc cắt của dao ảnh hưởng đến lực cắt.
    • Dao cắt có bán kính mũi dao lớn tạo ra lực cắt lớn.
  • Chế độ cắt:
    • Tốc độ cắt, lượng chạy dao và chiều sâu cắt ảnh hưởng đến lực cắt.
    • Chế độ cắt thô tạo ra lực cắt lớn hơn chế độ cắt tinh.
  • Dung dịch làm mát:
    • Dung dịch làm mát giúp giảm ma sát và lực cắt.

Lực cắt là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến quá trình gia công kim loại. Việc kiểm soát lực cắt là rất quan trọng để đạt được chất lượng và hiệu quả gia công cao nhất.