Giải thích chi tiết: Khoan – chế độ cắt, lực chạy dao, mô-men

Bài toán dùng để làm gì

Khoan lỗ bulông trên mặt bích, tấm đế, đồ gá. Sheet tính tốc độ quay, tốc độ ăn dao, công suất, mô-men xoắn trên mũi khoan, lực chạy dao (lực đẩy dọc trục để tính đồ gá và chọn máy) và thời gian khoan một lỗ.

Hình dung đơn giản

Kiến thức nền cần có

Đọc lại các mục sau ở Chương 0 nếu chưa nắm chắc: 0.3 lực · 0.4 mô-men · 0.11 chuyển động quay · 0.12 công suất

Các đại lượng và lấy số liệu ở đâu

Ký hiệu	Ý nghĩa	Đơn vị	Lấy số liệu ở đâu
mat, kc1.1, mc	Nhóm vật liệu, lực cắt riêng, số mũ	N/mm², –	Du_lieu (Sandvik Coromant)
D	Đường kính mũi khoan	mm	Bản vẽ lỗ
vc, fn	Tốc độ cắt; lượng chạy dao mỗi vòng	m/ph, mm/v	Catalogue mũi khoan: carbide khoan thép vc 80–150; fn ≈ 0,1–0,3
κr	Nửa góc đỉnh mũi khoan	°	Góc đỉnh 118° → 59°; 140° → 70°
L, η	Chiều sâu khoan; hiệu suất máy	mm, –	Bản vẽ; lý lịch máy

Xây dựng công thức từng bước

Công thức tổng quát không "từ trên trời rơi xuống": nó được ghép từ những công thức con đơn giản. Đi lần lượt từng bước:

Bước 1. Tốc độ trục chính và tốc độ ăn dao

Như tiện, với D là đường kính mũi.

n = 1000·vc/(π·D) ; vf = fn·n

Bước 2. Lực cắt riêng

Mỗi lưỡi ăn nửa lượng chạy dao, nên chiều dày phoi trung bình là:

hm = fn·sinκr/2 ; kc = kc1.1·hm^(−mc)

Bước 3. Công suất cắt

Công thức catalogue khoan.

Pc = fn·vc·D·kc/(240·10³)

Bước 4. Mô-men cắt

Từ công suất và tốc độ quay.

Mc = Pc·30·10³/(π·n)

Bước 5. Lực chạy dao

Lực đẩy dọc trục, dùng kiểm tra đồ gá và máy.

Ff ≈ 0,5·kc·(D/2)·fn·sinκr

Bước 6. Thời gian khoan

Cộng thêm quãng vào – ra khoảng 0,3·D.

tm = (L + 0,3·D)/vf

Hình GC03.2 – Sơ đồ hình thành công thức: số liệu → từng công thức con → kết luận

Lời giải mẫu từng bước (số liệu mẫu của công cụ tính ở đầu trang)

Bước A – Số liệu đầu vào (ô vàng của công cụ tính). Đây là bộ số ví dụ có sẵn; khi làm thật bạn thay bằng số của mình:

TT	Đại lượng	Ký hiệu	Giá trị	Đơn vị	Ghi chú / nguồn
1	Nhóm vật liệu gia công	mat	P – Thép carbon/hợp kim (C45, 42CrMo4)
4	Đường kính mũi khoan	D	12	mm
5	Tốc độ cắt	vc	100	m/ph	Mũi carbide khoan thép 80–150
6	Lượng chạy dao	fn	0,2	mm/v
7	Nửa góc đỉnh κr	κr	70	°	Góc đỉnh 140° → 70°
8	Chiều sâu khoan	L	30	mm
9	Hiệu suất máy	η	0,8

Bước B – Tính lần lượt (web tự tính, bạn có thể bấm tay để kiểm tra lại). Dòng xanh lá là kết quả chính:

TT	Đại lượng	Ký hiệu	Kết quả	Đơn vị	Công thức / cách tính
2	Lực cắt riêng kc1.1	kc1	1 700	N/mm²	Tại chiều dày phoi 1 mm, góc trước 0° (giá trị tham khảo Sandvik Coromant)
3	Số mũ mc	mc	0,25
10	Tốc độ trục chính	n	2 653	v/ph
11	Tốc độ chạy dao	vf	530,5	mm/ph
12	Lực cắt riêng	kc	3 070	N/mm²	hm = fn·sinκr/2
13	CÔNG SUẤT CẮT	Pc	3,07	kW	Pc = fn·vc·D·kc/(240·10³)
14	MÔ-MEN CẮT	Mc	11,05	Nm
15	LỰC CHẠY DAO	Ff	1 731	N	Ff ≈ 0,5·kc·(D/2)·fn·sinκr
16	Thời gian khoan	tm	3,8	s

Áp dụng thực tế và lưu ý

Lực chạy dao Ff tác dụng thẳng vào phôi: đặt phiến tì ngay dưới lỗ khoan để phôi không võng; đưa Ff sang JG02 (trường hợp lực ngược chiều kẹp thì đỡ bằng mặt tì, không cần lực kẹp lớn).
Lỗ sâu hơn 3–5·D: giảm fn, dùng chu trình khoan rút phoi hoặc mũi có tưới nguội qua thân.
Lỗ trên chi tiết hàn: khoan sau khi hàn nếu yêu cầu vị trí chính xác, vì hàn làm co và lệch lỗ.