Quá trình cắt kim loại là một công đoạn quan trọng trong gia công cơ khí. Bài viết này sẽ cung cấp thông tin chi tiết về quá trình này, từ nguyên lý hoạt động đến các dạng phoi khác nhau được tạo ra trong quá trình cắt.
Mục Lục
Quá trình cắt kim loại là gì?
Quá trình cắt kim loại là quá trình loại bỏ một lớp vật liệu (phoi) khỏi bề mặt chi tiết để đạt được hình dạng, kích thước và độ nhẵn bề mặt mong muốn. Các phương pháp gia công phổ biến bao gồm tiện, bào, khoan, phay và mài. Tất cả các phương pháp này đều được thực hiện trên máy cắt kim loại với các dụng cụ cắt chuyên dụng như dao tiện, mũi khoan và dao phay.
Chuyển động cắt trong gia công kim loại
Để thực hiện quá trình cắt, cần có hai chuyển động chính:
- Chuyển động chính (chuyển động cắt): Tạo ra tốc độ cắt giữa dụng cụ và phôi. Ví dụ, trong tiện, chuyển động chính là chuyển động quay của phôi. Trong phay, chuyển động chính là chuyển động quay của dao phay.
- Chuyển động chạy dao: Đưa dụng cụ cắt vào tiếp xúc liên tục với vật liệu. Trong tiện, chuyển động chạy dao là chuyển động tịnh tiến của dao dọc hoặc ngang. Trong phay, chuyển động chạy dao là chuyển động tịnh tiến của phôi theo phương dọc, ngang hoặc thẳng đứng.
Tốc độ của chuyển động chính luôn lớn hơn tốc độ của chuyển động chạy dao. Trong quá trình cắt, bề mặt mới được hình thành do sự biến dạng của các lớp bề mặt vật liệu.
Hình 1, a: Chuyển động quay của chi tiết trong quá trình tiện
Quá trình hình thành phoi
Phoi được hình thành khi dao cắt tác động lên bề mặt vật liệu, gây ra biến dạng và tách lớp vật liệu này ra khỏi phôi. Quá trình này diễn ra theo các giai đoạn sau:
- Tiếp xúc ban đầu: Dao và phôi tiếp xúc với nhau.
- Dồn kim loại: Lưỡi dao ăn sâu vào kim loại, gây ra hiện tượng dồn vật liệu phía trước lưỡi cắt.
- Trượt phoi: Khi lực tác dụng của dao thắng lực liên kết giữa lớp kim loại bị cắt và phần còn lại của phôi, phoi bắt đầu trượt đi.
- Tách phoi: Dao tiếp tục chuyển động và tách các phần tử phoi tiếp theo khỏi phôi.
Hình 2: Sơ đồ quá trình hình thành phoi khi cắt kim loại
Các dạng phoi phổ biến trong gia công
Phoi là lớp kim loại bị biến dạng và tách ra khỏi chi tiết gia công. Hình dạng của phoi phụ thuộc vào điều kiện cắt, vật liệu gia công và các yếu tố khác. Có ba dạng phoi chính:
Phoi vụn
Phoi vụn (hình 3a) được tạo ra khi gia công các vật liệu giòn như gang hoặc đồng thau. Các phần tử của phoi rời rạc và không liên kết với nhau. Phoi vụn cũng có thể hình thành khi gia công thép với lượng chạy dao lớn và tốc độ cắt thấp.
Phoi xếp
Phoi xếp (hình 3b) được tạo ra khi gia công thép với tốc độ cắt trung bình. Bề mặt phoi tiếp xúc với mặt trước của dao rất bóng, trong khi mặt còn lại có nhiều gợn. Phoi xếp có dạng từng lớp xếp chồng lên nhau.
Phoi dây
Phoi dây (hình 3c) được tạo ra khi gia công các vật liệu dẻo như đồng, nhôm hoặc thép với tốc độ cắt cao. Phoi có dạng một dải liên tục, có thể cuộn lại thành lò xo phẳng hoặc lò xo xoắn ốc. Khi phay, phoi dây có thể tạo thành các đoạn riêng biệt.
Hình 3: Các dạng phoi phổ biến trong gia công kim loại
Kết luận
Hiểu rõ về quá trình cắt kim loại và các dạng phoi hình thành là rất quan trọng để lựa chọn phương pháp gia công và điều chỉnh các thông số cắt phù hợp, từ đó đạt được hiệu quả gia công tối ưu và chất lượng sản phẩm cao nhất.