ĐỀ THI VÀ ĐÁP ÁN (HÌNH THỨC TỰ LUẬN) TRƯỜNG ĐH Công nghiệp Thực phẩm Tp.Hồ Chí Minh KHOA Cơ khí Tên môn học (hoặc tên học phần): NGUYÊN LÝ CẮT Mã môn học (hoặc số tín chỉ): Hệ đào tạo: Cao đẳng Cơ khí Câu1 Đáp án Câu Đáp án NỘI DUNG CHƯƠNG Nêu đặc điểm vật liệu làm dụng cụ cắt ĐIỂM 2.0 - Khi cắt dao làm việc điều kiện nhiệt độ cao (800 – 1000 oC) có ảnh hưởng xấu đến lý tính vật liệu - Trong qúa trình cắt đơn vị diện tích bề mặt làm việc dao phải chịu lực lớn điều gây nên tượng rạng nứt gãy dao cắt - Khi cắt bề mặt tiếp xúc dao phoi với chi tiết gia công xảy qúa trình ma sát lớn Hệ số ma sát lên đến (0,4 – 1) - Nhiều trường hợp cắt dao phải làm việc điều kiện bị va đập (như phay,bào, xọc… ) dao động đột ngột nhiệt độ có ảnh hưởng xấu đến khả làm việc dao - Ở số phương pháp gia công (chuốt,khoan) điều kiện thoát phoi, thoát nhiệt khó khăn làm tăng nhiệt đo, dễ gây tượng kẹt dao 0.5 Nêu yêu cầu với vật liệu làm dụng cụ cắt 2.0 - Độ cứng - Tính chịu mài mòn - Tính chịu nhiệt - Độ bền học - Tính công nghệ 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 Câu Đáp án Trình bày tính công nghệ độ bền học dụng cụ cắt Tính công nghệ: Vật liệu làm dụng cụ cắt phải dể chế tạo: dễ rèn, cán, dễ tạo hình cắt gọt, có tính thấm cao, dễ nhiệt luyện… Ngoài yêu cầu chủ yếu nêu trên, vật liệu làm phần cắt dụng cụ phải có tính dẫn nhiệt tốt, độ dai chống va đập cao giá thành rẻ Độ bền học: Dụng cụ cắt thường phải làm việc điều kiện khắc nghiệt : tải trọng lớn không ổn định, nhiệt độ cao, ma sát lớn, rung động… Dễ làm Trang 1/10 2.0 0.5 0.5 0.5 0.5 lưỡi cắt dụng cụ sứt mẻ Do vật liệu làm phần cắt dụng cụ cần có độ bền học (sức bền uốn, kéo, nén, va đập…) cao tốt Câu Trình bày tính chịu nhiệt độ bền mòn dụng cụ cắt 2.0 Đáp án Tính chịu mài mòn: Làm việc điều kiện nhiệt độ cao, ma sát lớn mòn dao điều thường xảy Thông thường vật liệu cứng tính chống mài mòn cao Tuy nhiên điều kiện nhiệt độ cao cắt (700 – 800 0C) tuợng mài mòn học không chủ yếu nữa, mà mài mòn chủ yếu tượng chảy dính (bám dính vật liệu gia công vật liệu làm dụng cụ cắt) Ngoài việc giảm độ cứng phần cắt nhiệt độ cao khiến cho lúc tượng mòn xảy khốc liệt Tính chịu nóng: Ở vùng cắt, nơi tiếp xúc dụng cụ chi tiết gia công dụng cụ chi tiết gia công, kim loại bị biến dạng, ma sát…nên nhiệt độ cao (700 – 800oC), có đạt đến hàng ngàn độ (khi mài) Ở nhiệt độ vật liệu làm dụng cụ cắt bị thay đổi cấu trúc chuyển biến pha làm cho tính cắt giảm xuống Vì vật liệu phần cắt dụng cụ cần có tính chịu nóng cao nghĩa giữ tính cắt nhiệt độ cao thời gian dài 0.5 Câu Trình bày độ cứng tính công nghệ dụng cụ cắt 2.0 Đáp án Độ cứng: Thường vật liệu cần gia công chế tạo khí thép, gang… có độ cứng cao, để cắt được, vật liệu làm dao phần cắt dụng cụ phải có độ cứng cao (60 – 65HRC) 0.5 Tính công nghệ: Vật liệu làm dụng cụ cắt phải dể chế tạo: dễ rèn, cán, dễ tạo hình cắt gọt, có tính thấm cao, dễ nhiệt luyện… Ngoài yêu cầu chủ yếu nêu trên, vật liệu làm phần cắt dụng cụ phải có tính dẫn nhiệt tốt, độ dai chống va đập cao giá thành rẻ Câu CHƯƠNG Trình bày trình hình thành phoi cắt kim loại Vẽ hình minh 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 3.0 họa 0.5 Đáp án Khi cắt lưỡi cắt dao tác dụng vào kim loại lực ( lực cắt ), gây thay đổi lý vùng cắt vật liệu - Đầu tiên tác dụng lực P kim loại bị nén biến dạng đàn hồi 0.5 0.5 Trang 2/10 -Dao tiến sâu vào ( lực P lớn) gây nên ứng suất bên kim loại lơn giới hạn đàn hồi kim loại bắt đầu bị biến dạngdẽo ( phàn từ bên kim loại bắt đầu bị trượt theo mặt trượt phương trượt) -Do biến dạng tinh thể phương bị kéo dài thành hình elíp (góc mặt trượt so với phương lực cắt β1) -Khi dao tiếp tục tiến thêm => áp lực gia tăng làm ứng suất tăng vượt giới hạn bền kim loại bị biến dạng lớn bắt đầu bị phá huỷ 0.5 0.5 0.5 Câu Khi cắt kim loại, phoi hình thành nào? Vẽ hình minh họa 3.0 giai đoạn 0.5 Đáp án Khi cắt lưỡi cắt dao tác dụng vào kim loại lực ( lực cắt ), gây thay đổi lý vùng cắt vật liệu - Đầu tiên tác dụng lực P kim loại bị nén biến dạng đàn hồi 0.5 0.5 -Dao tiến sâu vào ( lực P lớn) gây nên ứng suất bên kim loại lơn giới hạn đàn hồi kim loại bắt đầu bị biến dạngdẽo ( phàn từ bên kim loại bắt đầu bị trượt theo mặt trượt phương trượt) -Do biến dạng tinh thể phương bị kéo dài thành hình elíp (góc mặt trượt so với phương lực cắt β1) -Khi dao tiếp tục tiến thêm => áp lực gia tăng làm ứng suất tăng vượt giới hạn bền kim loại bị biến dạng lớn bắt đầu bị phá huỷ 0.5 0.5 0.5 Câu Phoi hình thành cắt kim loại? Vẽ hình minh họa 3.0 0.5 Đáp án Khi cắt lưỡi cắt dao tác dụng vào kim loại lực ( lực cắt ), gây thay đổi lý vùng cắt vật liệu - Đầu tiên tác dụng lực P kim loại bị nén biến dạng đàn Trang 3/10 0.5 hồi 0.5 -Dao tiến sâu vào ( lực P lớn) gây nên ứng suất bên kim loại lơn giới hạn đàn hồi kim loại bắt đầu bị biến dạngdẽo ( phàn từ bên kim loại bắt đầu bị trượt theo mặt trượt phương trượt) -Do biến dạng tinh thể phương bị kéo dài thành hình elíp (góc mặt trượt so với phương lực cắt β1) -Khi dao tiếp tục tiến thêm => áp lực gia tăng làm ứng suất tăng vượt 0.5 giới hạn bền kim loại bị biến dạng lớn bắt đầu bị phá huỷ 0.5 0.5 Câu Đáp án Nêu dạng phoi cắt kim loại Vẽ hình minh hoạ dạng phoi Phoi vụn: phoi cắt hạt nhỏ rời rạt có hình dáng kích thước khác Phoi vụn thường gặp gia công vật liệu giòn hay cắt với vận tốc thấp Sự hình thành phoi không liên tục (phoi vụn) làm lực cắt thay đổi gây va đập, rung động … chất lượng bề mặt xấu đi, nhiệt lực cắt tập trung mũi dao 3.0 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 *Phoi xếp : Mặt phoi tiếp xúc với mặt trước dao nhẵn bóng mặt đối diện với có nếp gợn (nức nẻ), phoi bị đứt thành mảnh đoạn ngắn Dạng phôi trhường xuất cắt vật liệu dẻo vừa, (vận tốc cắt, lượng chạy dao trung bình dao có góc trước γ lớn) Khi cắt phoi xếp bề mặt công nhẵn bóng *Phoi dây: Thường gặp cắt vật liệu dẻo cắt với vận tốc cao, góc độ mài dao hợp lý Phoi có dạng dây dài – xoắn Câu 10 Trình co rút phoi cắt kim loại Vẽ hình minh hoạ Trang 4/10 3.0 Đáp án Sự co rút phoi đặc tính tiêu biểu nói lên mức độ biến dạng lượng kim loại cắt gọt Từ nghiên cứu co rút phoi phương diện thể tích nhận biết việc cắt diễn khó hay dễ, lượng tiêu hao nhiều hay Gọi a,b,L, kích thước cần cắt; ap,bp,c kích thước phoi L> Lp a> ap b> bp hệ số co rút phoi theo: 0.5 0.5 0.5 -Chiều dài: KL= L/ Lp >1 -Chiều dài: Ka= ap/a>1 Theo định luật bảo toàn thể tích: a.b.L = ap bp.Lp Ta có :L/ Lp = ap /a hay: KL=Ka 0.5 0.5 0.5 Câu 11 Đáp án CHƯƠNG 3: Nêu tượng lẹo dao cắt kim loại Vẽ hình minh hoạ Hiện tượng : Khi cắt kim loại khoảng tốc độ đó, mặt trước dao xuất khối kim loại có độ cứng lớn, có tổ chức tính chất khác biệt với vật liệu chi tiết gia công, vật liệu làm dao Khối kim loại lúc to, lúc nhỏ khác nhau… Nó xuất biến hàng chục lần giây Đó tượng lẹo dao 2.0 0.5 0.5 0.5 0.5 Câu 12 Nêu nguyên nhận gậy tượng leo dao Vẽ hình minh hoạ Trang 5/10 2.0 Đáp án Nguyên nhân: Tại vùng vật liệu phoi tiếp xúc với mặt trước dao đồng thời chịu tác dụng ba lực: T- Lực ma sát phoi mặt trước dao S- Lực liên kết lớp kim loại thuộc phoi W- Lực thoát phoi Ở nhiệt độ thấp lực liên kết S ( nội lực ma sát) lớn, nhiệt độ tăng lên lực S giảm dần nên : T> S +W kim loại thuộc lớp tiếp xúc tách khỏi phoi nằm lại mặt trước dao tạo thành khối lẹo dao 0.5 0.5 Khi nhiệt độ cao nữa, lớp kim loại gần đến trạng thái nóng chảy làm nội ma sát (S) ngoại ma sát (T) giảm T giảm nhanh S nên lẹo dao không hình thành, lẹo dao trước bị nung chảy bị lực phoi Lẹo dao có tác dụng tích cực bảo vệ lưỡi cắt khỏi bị mòn nhanh, làm tăng góc trước (γld > γ) giảm lực cắt Tuy nhiên lẹo dao làm lưỡi cắt “cùn - tù” hình thành biến nhiều lần gây rung động trình cắt làm giảm độ bóng, độ xác gia công Do ta cần phải tránh xảy tượng lẹo dao trình gia công 0.5 0.5 Câu 13 Nêu nhân tố ảnh hưởng đến trình lẹo dao Đáp án Tốc độ cắt: Từ thực nghiệm với số điều kiện định cho thấy lẹo dao hình thành phạm vi tốc độ cắt từ V1 đến V2 +Vật liệu gia công: Khi gia công vật liệu giòn phoi dễ phá huỷ đứt sớm nên khó hình thành lẹo dao Lẹo dao thường hình thành gia công vật liệu dẻo Tính dẻo vật liệu khác khoảng tốc độ để tượng lẹo dao (V 1,V2) chiều cao lẹo dao (H1) khác +Góc trước dao (γ ): Góc trước dao nhỏ, phoi biến động nhiều nên tần số hình thành biến lẹo dao thấp, chiều cao lẹo dao lớn + Ảnh hưởng chiều dày cắt (a): Khi chiều dày cắt lớn, tần số hình thành biến lẹo dao lớn Câu 14 Đáp án 2.0 0.5 0.5 0.5 0.5 Nêu tượng cứng nguội nhân tố ảnh hưởng đến tượng 2.0 Trong trình gia công duới tác dụng lực cắt, lớp bề mặt chi tiết gia công xảy tượng dẻo ⇒ hạt tinh thể bị kéo 0.5 Trang 6/10 0.5 lệch mạng chúng sinh ứng suất Tác dụng làm tăng thể tích riêng làm giảm mật độ kim loại →” độ cứng, độ giòn, giới hạn bền tăng lên tình dẻo – dai bị giảm, tính dẫn từ thay đổi, … bề mặt kim loại làm chắc” gọi tượng cứng nguội Đặc trưng tượng cứng nguội cứng độ tế vi Mức độ biến dạng cứng, chiều sâu lớp biến cứng tỷ lệ với mức độ biến dạng dẻo lớp bề mặt kim loại Hiện tượng cứng nguội gây ảnh hưởng xấu, làm giảm độ bóng, độ xác tính tổng hợp lớp bề mặt chi tiết gây cảng trở đến lần gia công - Các thông số hình học dao, yếu tố chế độ cắt làm tăng mức độ biến bạng phôi, phoi tăng độ cứng nguội - Mức độ mài mòn dao tăng độ cứng nguội tăng; - Bán kính mũi dao tăng, độ cứng nguội tăng lên Muốn giảm tượng cứng nguội ta phải lựa chọn chế độ cắt hợp lý, thông số hình học dao thích hợp kết hợp với dung dịch trơn nguội cắt Đồng thời với tượng làm lớp kim loại bề mặt tồn qúa trình ngược lại làm cho kim loại suy yếu trở lại trình trạng ban đầu chưa biến cứng Qúa trình phụ thuộc vào nhiệt độ vùng cắt nhiệt độ lớn kéo dài kim loại bề mặt suy yếu mạnh Tính chất cuối lớp bề mặt tuỳ theo tỷ lệ tác động hai yếu tố lực nhiệt vùng cắt Câu 15 Đáp án Nêu tượng rung động biện pháp giảm rung động Rung động làm cho vị trí dao cắt chi tiết gia công thay đổi theo chu kỳ Khi tần số thấp, biên độ lớn sinh độ sóng bề mặt, tần số cao, biên độ nhỏ sinh độ nhấp nhô bề mặt Rung động làm cho dao cụ mau mòn Ngoài rung động mà chiều sâu cắt, lực cắt, tiết diện phoi biến động làm tăng sai số gia công Rung động hệ thống công nghệ gồm hai loại : rung động cưỡng tự rung Biện pháp để giảm rung đông cưỡng : - Tăng độ cứng vững hệ thống công nghệ - Yêu cầu độ xác chế tạo – lắp ráp máy, đồ gá cao - Phải cân khâu quay cao tốc - Tránh cắt không liên tục - Phôi cần chọn lọc gia công sơ - Trang bị thêm cấu giảm rung động - Móng máy đủ khả dập tắt dao động cách chấn với xung quanh CHƯƠNG 4: Trang 7/10 0.5 0.5 2.0 0.5 0.5 0.5 0.5 Câu 16 Ứng suất bề mặt gia công gì? Trình bày nhân tố ảnh hưởng đến 3.0 ứng suất Đáp án Ứng suất dư sinh lớp bề mặt chi tiết gia công giải thích: Khi lớp kim loại bề mặt bị cứng nguội, thể tích riêng tăng lên, lớp bên không bị biến dạng giữ thể tích bình thường Do có liên hệ hai lớp nên lớp sinh ứng suất dư nén lớp bên để cân sinh ưng suất dư kéo Trong vùng cắt, nhiệt cắt nung nóng cục lớp bề mặt làm môđun đàn hồi giảm xuống tối thiểu Sau bề mặt chi tiết nhanh chóng nguội co lại Nhưng có liên hệ với lớp bên nên lớp sinh ứng suất dư kéo, lớp để cân sinh ứng suất dư nén Khi cắt nhiệt sinh làm thay đổi cấu trúc kim loại, kim loại chuyển pha làm thể tích bị thay đổi Ở lớp kim loại tích riêng lớn sinh ứng suất dư nén, ngược lại lớp có cấu trúc thể tích riêng nhỏ sinh ứng suất dư kéo Tóm lại, gia công bề mặt sinh ứng suất dư – trị số, dấu chiều sâu phân bố phụ thuộc vào phương pháp gia công chế độ cắt Ứng suất dư làm giảm chất lưọng bề mặt chi tiết gia công, làm giảm khả chịu mõi,… Hạn chế sử dụng chi tiết máy sau Nếu ứng suất dư lớn, sau gia công chi tiết bị biến dạng, vỡ, nứt… không dùng Để giảm ứng suất dư cần phải chọn chế độ cắt, góc độ dao hợp lý tưới dung dịch trơn nguội vào vùng cắt 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 Câu 17 Trình bày nguyên nhân gây tượng mòn dao cắt 3.0 Đáp án Từ lý thuyết mài mòn Summer Smiht Delepiereux khái quát thành nguyên nhân dẫn đến mài mòn dao sau : +Mài mòn trình ma sát học gây nên Khi cắt bề mặt dao tiếp xúc chuyển động tương phoi chi tiết Dưới tác dụng tải trọng phần tử kim loại vùng tiếp xúc phát sinh mối liên kết kim loại Nếu mối liên hệ lớn độ bền thân kim loại tham gia tiếp xúc thân phần tử kim loại loại có độ bền nhỏ bị lôi +Mài mòn xuất liên tục khối lẹo dao: Khi cắt vùng tiếp xúc gần mũi dao hình thành nên khối lẹo dao có độ cứng cao độ cứng thân kim loại tham gia tiếp xúc Mặt khác sinh bị lôi liên tục dẫn đến tốc độ mài mòn bề mặt dao tăng lên +Mài mòn tượng khuếch tán vùng tiếp xúc: Vật lý chứng minh : Có hai kim loại ép vào ta đốt nóng vùng tiếp xúc xuất hiệu điện Các phần tử kim loại hai vật tiếp xúc khuếch tán vào Hiện tượng gọi tượng thẩm thấu +Sự xuất phát triển vết nứt tế vi dẫn đến gẫy dao 0.5 Trang 8/10 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 Câu 18 Trình bày dạng mòn dao mòn dao cắt kim loại 3.0 Đáp án dạng mài mòn dao: - Mài mòn mặt sau - Mài mòn mặt trước - Mài mòn lưỡi liềm - Mái mòn mũi dao - Mài mòn lưỡi cắt Thông thường dạng mài mòn đồng thời xảy dao cắt Song với dao cho trước thời điểm khảo sát với điều kiện cắt cụ thể có dạng mài mòn đặc trưng Loại mài mòn đặc trưng thường phụ thuộc vào vật liệu gia công, vật liệu dao, phương pháp cắt tính chất cắt gọt +Mũi dao bị mài mòn : Vị trí tiếp xúc dao chi tiết (theo phương t ) thay đổi dẫn đến thay đổi đường kính gia công, mặt khác bán kính mũi dao (R ) thay đổi dẫn đến thay đổi cắt +Mặt sau bị mài mòn (góc sau α→Oo) làm tăng tiếp xúc mặt sau dao mặt gia công chi tiết Sự tiếp xúc làm tăng đáng kể tải trọng lực nhiệt +Mặt trước dao bị mài mòn ( góc trước dao γ âm ) làm tăng mức độ biến dạng cắt dẫn đến tăng tải trọng +Mài mòn lưỡi liềm: làm tăng góc trước γ tăng lên phoi dễ thoát, ngược lại làm yếu dao (β) Độ lớn lưỡi liềm tăng đến mức dao không khả chịu lực cắt gây gãy dao +Cùn lưỡi cắt: Dao cùn hớt bớt lớp kim loại khỏi chi 0.5 Câu 19 Đáp án tiết mà trượt bề mặt gia công Trình bày giai đoạn trình mòn dao Vẽ hình minh hoạ Các giai đoạn trình mài mòn dao: Lý thuyết mài mòn nói chung kết thí nghiệm mài mòn dao nói riêng chứng minh rằng: trình mài mòn dao diễn ba giai đoạn +Giai đoạn bắt đầu mài mòn ΙO có tốc độ mài mòn lớn diễn thời gian ngắn, mài mòn chủ yếu giai đoạn sang học nhấp nhô để lại gia công +Giai đoạn mài mòn bình thườngΙΚ có tốc độ mài mòn nhỏ diễn thời gian dài, giai đoạn tương tự giai đoạn làm việc bình thường chi tiết máy sau thời kỳ chạy rà +Giai đoạn mài mòn khóc liệt (sauΚ) với tốc độ lớn diễn thời gian ngắn liền sau dao bị cháy bị gãy vỡ khả cắt Điểm Κ gọi điểm mòn tới hạn Độ cứng mài mòn tương ứng với điểm Κ gọi độ mài mòn cho phép 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 3.0 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 Trang 9/10 0.5 Câu 20 Mài mòn dao bao gồm giai đoạn? Trình bày giai đoạn minh 3.0 hoạ hình vẽ 0.5 Đáp án Các giai đoạn trình mài mòn dao: Lý thuyết mài mòn nói chung kết thí nghiệm mài mòn dao nói riêng chứng minh rằng: trình mài mòn dao diễn ba giai đoạn +Giai đoạn bắt đầu mài mòn ΙO có tốc độ mài mòn lớn diễn thời gian ngắn, mài mòn chủ yếu giai đoạn sang học nhấp nhô để lại gia công +Giai đoạn mài mòn bình thườngΙΚ có tốc độ mài mòn nhỏ diễn thời gian dài, giai đoạn tương tự giai đoạn làm việc bình thường chi tiết máy sau thời kỳ chạy rà +Giai đoạn mài mòn khóc liệt (sauΚ) với tốc độ lớn diễn thời gian ngắn liền sau dao bị cháy bị gãy vỡ khả cắt Điểm Κ gọi điểm mòn tới hạn Độ cứng mài mòn tương ứng với điểm Κ gọi độ mài mòn cho phép 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 Bộ môn (hoặc khoa) Tp HCM, ngày 03 tháng 12 năm 2010 Giáo viên biên soạn Đinh Lê Cao Kỳ Trang 10/10 ... dụng lực P kim loại bị nén biến dạng đàn hồi 0.5 0.5 -Dao tiến sâu vào ( lực P lớn) gây nên ứng suất bên kim loại lơn giới hạn đàn hồi kim loại bắt đầu bị biến dạngdẽo ( phàn từ bên kim loại bắt... lực P kim loại bị nén biến dạng đàn Trang 3/10 0.5 hồi 0.5 -Dao tiến sâu vào ( lực P lớn) gây nên ứng suất bên kim loại lơn giới hạn đàn hồi kim loại bắt đầu bị biến dạngdẽo ( phàn từ bên kim loại... Dưới tác dụng tải trọng phần tử kim loại vùng tiếp xúc phát sinh mối liên kết kim loại Nếu mối liên hệ lớn độ bền thân kim loại tham gia tiếp xúc thân phần tử kim loại loại có độ bền nhỏ bị lôi