NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN CỦA MÁY CÔNG CỤ (Máy công cụ)

CHƯƠNG I. NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN CỦA MÁY CÔNG CỤ
1.1. Phân loại và ký hiệu máy công cụ
1.1.1. Phân loại
Để thuận tiện trong việc nghiên cứu, khảo sát người ta đã phân loại các máy cắt
kim loại theo các chỉ tiêu sau:
* Phân loại theo chức năng và công dụng:
Có các loại máy: Tiện, phay, bào, khoan, doa, mài.
* Phân loại theo mức độ chun mơn hóa có:
- Máy vạn năng: Có thể thực hiện được các cơng việc khác nhau, chủng loại chi
tiết gia công được thực hiện trên máy rất khác nhau. Các máy này chủ yếu dùng trong
sản xuất đơn chiếc và loạt nhỏ. Ví dụ: Các máy tiện vạn năng, phay vạn năng, khoan
vạn năng, doa vạn năng. Nếu trên các máy vạn năng thông thường có trang bị thêm các
thiết bị gá lắp nhằm mở rộng khả năng cơng nghệ cho máy thì gọi là máy vạn năng
rộng.
- Máy chun mơn hóa: Để gia cơng các chi tiết có hình dạng bề mặt giống
nhau, kích thước khác nhau: Ví dụ các máy chuyên để gia công bánh răng, gia công
ren.
- Máy chuyên dùng: Dùng để gia cơng một loại sản phẩm có hình dáng và kích
thước nhất định
Các máy chun dùng và chun mơn hóa được sử dụng trong các dạng sản
xuất loại lớn và hàng khối.
* Phân loại theo cấp chính xác máy:
Máy cấp chính xác thường, máy cấp chính xác cao, máy chính xác và máy
chính xác đặc biệt, máy chính xác siêu cao.
- Cấp E gồm các máy có cấp chính xác thông thường: Gồm đa số các máy vạn
năng.
- Cấp D gồm các máy có độ chính xác đã nâng cao, các máy này được chế tạo
dựa trên cơ sở các máy có độ chính xác thơng thường, song các chi tiết quan trọng
được chế tạo chính xác hơn, chất lượng lắp ráp điều chỉnh cũng được nâng cao.
- Cấp C gồm các máy có độ chính xác cao, ở chúng tồn bộ các chi tiết được
chế tạo chính xác

- Cấp B gồm các máy có độ chính xác đặc biệt cao, các máy này có độ chính
xác như máy cấp C, nhưng yêu cầu chế tạo chặt chẽ hơn đối với các cụm máy và các
chi tiết chủ yếu, nên có độ cứng vững rất cao.
- Cấp A gồm các máy có độ chính xác siêu cao, dùng để chế tạo các chi tiết có
độ chính xác cao như đĩa phân độ, bánh răng chuẩn, vít đo lường dùng cho các máy có
cấp B và cấp C và các dụng cụ dùng để xác định độ chính xác của các máy cấp B và
cấp C.

1

1


* Theo mức độ tự động hoá:
- Máy vạn năng: Chủ yếu điều khiển bằng tay
- Máy bán tự động: Chu trình làm việc của máy được tự động hố
- Máy tự động: Hoạt động của máy được tự động hồn tồn từ khâu cấp phơi đến khâu
thay dao, đo kiểm.
* Theo mức độ hiện đại của hệ thống:
- Máy điều khiển bằng cơ khí, điện
- Máy điều khiển theo chương trình
* Phân loại theo trọng lượng máy:
- Máy hạng nhẹ: Khối lượng dưới 1 tấn
- Máy hạng trung: Từ 1÷10 tấn
- Máy hạng nặng: Trên 10 tấn, nếu trọng lượng máy từ 10 ÷ 30 tấn là máy hạng nặng:
từ 30 ÷100 tấn; từ 100 tấn là máy cực nặng.
1.1.2. Ký hiệu máy công cụ
- Muốn ký hiệu người ta phân các máy thành các nhóm, trong mỗi nhóm lại chia
thành nhiều kiểu khác nhau. Các tổ chức, quốc gia, khu vực hãng sản xuất máy công
cụ đều đưa ra các hệ thống ký hiệu cho các máy công cụ. Nhưng về bản chất đều giống

nhau, những ký hiệu này đều nói lên máy đó thuộc nhóm, kiểu, các thông số đặc trưng
và cơ bản của máy.
* ở nước ta.
Chữ cái đầu tiên chỉ nhóm máy: T – Tiện; P - Phay; K - Khoan; M - Mài; R - Gia
công răng…
Chữ số tiếp theo chỉ kiểu máy
Chữ số thứ ba, thứ tư chỉ kích thước cơ bản của máy.
Chữ cái sau chữ số chỉ kiểu máy đã được hiện đại hóa từ máy cơ sở.
Ví dụ: T6M16: Máy tiện vạn năng đã hiện đại hóa, đường kính phơi gia công lớn
nhất trên máy là Dmax= 320mm.
* Ở Liên Xô.
Hệ thống ký hiệu của Liên Xô là bao gồm một dãy từ 3 ÷ 6 ký tự. Các ký tự số
này chỉ kiểu máy, loại máy và các thông số đặc trưng cơ bản.
Ví dụ: Chữ số đầu chỉ tiên chỉ loại máy: 1- Máy tiện. 2 - Máy khoan. 3- Máy
mài... Chữ số tiếp theo chỉ kiểu máy, các chữ số cịn lại chỉ thơng số đặc trưng cơ bản
cịn các chữ cái chỉ số lần cải tiến
Ví dụ : 1K62 – Máy tiện đã hiện đại hóa, vạn năng, đường kính phơi lớn nhất
gia cơng được trên máy Dmax= 400mm, K lần cải tiến.

2

2


Bảng 1.1. Tổng hợp phân loại máy công cụ - ký hiệu theo Việt Nam.

Kiểu máy

Máy/ký hiệu

1
2
3
Tự động và
Nửa tự động
Tiện/T
một trục
Revơnve
nhiều trục
chính
Nửa tự động
Nhiều trục
Khoan- Doa/KD
Đứng
một trục
chính
chính
Giường một Giường hai
Bào-Xọc Chuốt
Bào ngang
trụ
trụ
Phay tác
Phay đứng
Phay
dụng liên
công xôn
tục

3

4

5

Khoan

Đứng

Doa toạ độ

Khoan cần

Xọc
Phay chép
hình

Mài

Mài trịn

Mài trong

Mài thơ

Chun
dùng

Tổng hợp gia
cơng răng và

ren

Bào xọc
bánh răng
trụ

Cắt đứt
bánh răng
cơn

Phay răng
trụ và trục

Phay bánh
vít

3

6

Vạn nă
cụt

Doa

Chuốt
ngang
Phay đứng
khơng cơng Phay giư
xôn

Mài s
Gia công
răng mặt
đầu

Phay r


1.2. Các yêu cầu cơ bản và những chỉ tiêu đánh giá chất lượng của công cụ
Các máy công cụ loại được chế tạo ra phải đáp ứng những yêu cầu về kỹ thuật và
kinh tế, cần được đánh giá theo các chỉ tiêu sau:
1.2.1. An toàn
Máy thiết kế ra trước hết phải đảm bảo an toàn cho người sử dụng và các phương
tiện thiết bị khác có liên quan. Tất cả các chi tiết và những bộ phận có chuyển động quay
trịn hoặc các chuyển động khác khơng được để hở, phải có biện pháp che chắn để đề
phịng tai nạn, động cơ điện phải được nối đất, phải có những tấm chắn phoi và dung dịch
làm lạnh khơng cho bắn tung toé ra ngoài, một số máy cần thiết phải có cơ cấu dọn phoi.
Hệ thống tay gạt điều khiển phải được bố trí đúng quy ước an tồn và thuận tiện trong q
trình thao tác. Các tay gạt phải đảm bảo tính khố lẫn, nếu cần bố trí ở những chỗ sao cho
khơng những phải phù hợp với tầm với của công nhân mà lực điều khiển phải nhỏ nhất,
để không gây ra mệt mỏi trong quá trình làm việc của cơng nhân. Những chỉ dẫn trên máy
phải ghi rõ ràng, dễ thấy, phải có các đèn tín hiệu, máy phải chuyển động êm khơng gây
ra rung động, khơng có tiếng ồn lớn làm ảnh hưởng đến sức khoẻ con người.
1.2.2. Năng suất
Năng suất cắt gọt đặc trưng bằng khối lượng hoặc thể tích kim loại hớt bỏ trong
một đơn vị thời gian (kg/phút hoặc m3/phút), diện tích bề mặt do máy gia cơng được trong
một đơn vị thời gian, số lượng chi tiết được sản xuất ra trong một đơn vị thời gian.
Đối với máy chuyên dùng và chun mơn hố, máy bán tự động và tự động, người
ta thường đánh giá năng suất theo công thức.

Q=

1
1
=
T tlv + t ck (chiếc/phút)

Ở đây: T- là thời gian chu kì, t lv- là thời gian làm việc, t ck- là thời gian chạy không.
Chỉ tiêu năng suất xác định bằng số lượng sản phẩm sản xuất ra trong một đơn vị thời
gian trên đây có tính tương đối. Vì trên cùng một máy như nhau, nhưng chế độ điều chỉnh
hoặc sự tham gia của các đồ gá khác nhau (đặc biệt trên các máy vạn năng) thì năng suất
có thể khác nhau.
Đối với các máy vạn năng khi gia cơng thơ người ta có thể dùng chỉ tiêu năng suất
cắt (khối lượng kim loại được bóc ra từ phôi trong một đơn vị thời gian)
Qc = v.s.t (m3/phút)
Trong đó v: Vận tốc cắt
s: Lượng chạy dao (m)
t: Chiều sâu cắt(m)
Ở các máy gia công tinh thường đánh giá theo chỉ tiêu số lượng bề mặt tạo hình.
Để nâng cao năng suất có nhiều biện pháp nhằm giảm thời gian gia công, thời gian phụ


bằng cách thực hiện cắt nhiều dao, nhiều vị trí, cắt chế độ cắt tối ưu, tự động hoặc bán tự
động q trình gia cơng
1.2.3. Độ chính xác
Chỉ tiêu này nhằm đảm bảo độ chính xác và chất lượng bề mặt của các chi tiết được
gia cơng trên máy đó.
Độ chính xác tổng hợp của máy bao gồm:
- Độ chính xác hình học được quyết định bởi sự chính xác về vị trí tương quan của
các bộ phận và hình dáng các bề mặt dẫn hướng của các cơ cấu cơng tác (chấp hành)

- Độ chính xác động học được quyết định bởi độ chính xác của các đường truyền để
tạo nên các chuyển động trong q trình gia cơng.
- Độ chính xác động lực học là độ chính xác của máy lúc gia công dưới tác dụng của
ngoại lực (lực cắt, lực kéo...)
Muốn tăng độ chính xác hình học của máy cần tăng cường độ chính xác gia cơng các
bề mặt chuẩn lắp ráp các bộ phận, các mặt dẫn hướng và chất lượng khi lắp ráp.
Muốn tăng độ chính xác động học phải nâng cao độ chính xác khi chế tạo các bộ
truyền, các cơ cấu chấp hành và nâng cao chất lượng lắp ráp, điều chỉnh các bộ truyền và
ổ trục.
Muốn tăng độ chính xác động lực học, cần tăng cường độ cứng vững của các bộ
phận và toàn máy nhằm nâng cao khả năng chống rung động và tính ổn định của máy.
Để kiểm tra độ chính xác của máy người ta dùng hai phương pháp dưới đây:
Phương pháp kiểm tra tĩnh học là sự kiểm tra gián tiếp độ chính xác của máy bằng
cách kiểm tra chất lượng chế tạo các chi tiết chất lượng lắp ráp, lắp đặt, và điều chỉnh
máy.
Phương pháp kiểm tra động lực học được thực hiện bằng cách tiến hành gia cơng trên
máy đó một chi tiết, sau đó đem chi tiết đã được gia công đi kiểm nghiệm, đo đạc. Hình
thức kiểm tra này là kiểm tra tổng hợp tất cả các chi tiết và các bộ phận của các máy dưới
tác dụng của ngoại lực, phương pháp này là kiểm tra trực tiếp độ chính xác của máy.
1.2.4. Độ tin cậy
Máy sản xuất ra phải đạt được độ tin cậy nhất định, vì độ tin cậy nói lên khả năng
làm việc khơng bị hỏng hóc và khả năng gia công liên tục các chi tiết trên máy. Hệ số độ
tin cậy được xác định bằng tỉ số thời gian làm việc thực tế của các máy với thời gian dự
định khi tính tốn, giá trị hệ số này giới hạn trong khoảng 0,8 ÷ 0,98. Muốn nâng cao độ
tin cậy của máy phải nâng cao độ bền và độ chính xác của các chi tiết và các bộ phận
máy, nâng cao độ cứng vững của máy để chống rung động… để máy làm việc ít hỏng và có
khả năng làm việc liên tục.


1.2.5. Tính cơng nghệ

Khi thiết kế các máy cắt kim loại cần quan tâm đến tính cơng nghệ các kết cấu,
các chi tiết, có nghĩa là cần xem xét đến khả năng ứng dụng các quy trình cơng nghệ hiện
đại các quy trình có hiệu quả kinh tế để chế tạo và lắp ráp các chi tiết và các bộ phận của
máy đó.
Tính cơng nghệ của kết cấu máy được đặc trưng bởi giá thành của máy (nó được
coi như chỉ tiêu tổng hợp của khối lượng lao động và khối lượng vật liệu trong thiết kế,
chế tạo kết cấu máy)
Tính cơng nghệ cịn nói lên mức độ phức tạp chế tạo và lắp ráp các bộ phận và
toàn máy. Để đánh giá sơ bộ tính cơng nghệ của máy người ta có thể xem xét mức độ sử
dụng các bộ phận máy đã được tiêu chuẩn hoá trong kết cấu của máy thiết kế.
1.2.6. Mức độ sử dụng vật liệu
Việc sử dụng vật liệu trong thiết kế máy cắt kim loại được đánh giá bằng trọng
lượng máy trên một đơn vị công suất:
G
M= N

Trong các máy cắt kim loại hiện hành M = 2 ÷ 10 KN/Kw. Chỉ tiêu này để so sánh
giữa các máy cùng kiểu.
Để giảm dung tích kim loại, cần hồn thiện các kết cấu chi tiết máy và phương
pháp tính tốn sức bền…
1.2.7. Hiệu suất truyền dẫn
Hiệu suất truyền dẫn của máy là chỉ tiêu nói lên việc sử dụng đến mức tối đa cơng
suất có ích của máy. Muốn tăng hiệu suất cần giảm các tổn thất không tải.
1.2.8. Sử dụng và bảo dưỡng máy đơn giản
Máy thiết kế ra phải đảm bảo cho người sử dụng dễ dàng và thuận tiện khi điều
khiển, gá đặt, kẹp chặt phôi, kiểm tra, bảo dưỡng và tra dầu mỡ dễ dàng…
1.2.9. Mức độ tự động hoá và ứng dụng tiến bộ khoa học kỹ thuật
Ngày nay để tăng năng suất lao động và nâng cao chất lượng sản phẩm, việc ứng
dụng tự động hoá và tiến bộ khoa học kỹ thuật trong thiết kế và chế tạo máy cắt kim loại
là chỉ tiêu quan trọng, chỉ tiêu này phản ánh mức độ tiến bộ khoa học kỹ thuật trong

ngành chế tạo máy.
1.2.10. Thẩm mỹ công nghiệp
Máy thiết kế chế tạo ra không những phải đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật mà
còn phải đảm bảo tính thẩm mỹ cơng nghiệp, sao cho phù hợp với quan điểm thẩm mỹ
công nghiệp hiện đại.


1.3. Các phương pháp tạo hình bề mặt gia cơng
1.3.1. Các bề mặt thường dùng của các chi tiết máy
Mỗi chi tiết thường có kích thước và hình dạng nhất định. Phần lớn các chi tiết
được tạo bởi đường chuẩn và đường sinh rõ ràng. Bề mặt chi tiết thường là mặt tròn xoay,
được tạo bởi một đường bất kỳ, được quay một vòng quanh một đường thẳng cố định.
Đường bất kỳ đó được gọi là đường sinh của mặt tròn xoay. Đường thẳng cố định được
gọi là trục quay của mặt tròn xoay. Một điểm thuộc đường sinh khi quay sẽ tạo thành một
đường trịn có tâm nằm trên trục quay, đường đó gọi là đường chuẩn.
- Nếu đường sinh là đường thẳng song song với trục quay, sẽ tạo thành mặt trụ tròn xoay.
- Nếu đường sinh là đường thẳng cắt trục quay, sẽ tạo thành mặt nón tròn xoay.
* Việc gọi đường chuẩn và đường sinh chỉ mang tính tương đối, mục đích là để dễ phân
loại bề mặt chi tiết, từ đó tìm ra phương pháp gia công hợp lý.

a)

c)

b)


Hình 1.1. Các dạng bề mặt chi tiết máy
a) Dạng bề mặt tròn xoay b) Dạng mặt phẳng c) Các dạng bề mặt khác

a. Mặt trịn xoay
Mặt trịn xoay có thể là mặt ngoài, mặt trong hoặc phối hợp như mặt trụ, mặt cơn,
mặt định hình, mặt ren. Các dạng bề mặt này có đường chuẩn là đường trịn và đường
sinh là đường thẳng, đường cong hay đường gẫy khúc.
Tùy thuộc vào vị trí tương quan giữa trục chuẩn OO và đường sinh sẽ tạo ra được
các bề mặt khác nhau.
Đường sinh song song với trục tạo ra mặt trụ
Đường sinh cắt trục tạo ra mặt côn
Đường sinh chéo trục tạo ra mặt hy pec bol
Trường hợp đường sinh bất kỳ sẽ tạo ra bề mặt tròn xoay. Đường sinh mặt ngoài
gồm các đoạn thẳng ab, đường cong bc, đoạn thẳng cd, đường cong de, đoạn thẳng eg, lỗ
bên trong là mặt trịn xoay
Gia cơng các dạng bề mặt trịn xoay thường thực hiện trên các máy tiện, máy
khoan, máy mài trịn.

Hình 1.2. Sự hình thành bề mặt trịn

b. Mặt phẳng
Dạng mặt phẳng ở đây ta quy ước có đường chuẩn thẳng. Đường sinh có thể là bất
kỳ.
Đường sinh thẳng tạo ra mặt phẳng
Đường sinh gẫy khúc, tạo thành mặt phẳng gẫy khúc như thanh răng (hình b), trục
hoặc rãnh then hoa (hình c).
Đường sinh cong bất kỳ tạo thành mặt định hình (hình d)


Các dạng bề mặt này thường được thực hiện trên các máy cắt kim loại như máy
phay, bào, doa, chuốt, mài phẳng…

Hình 1.3. Sự hình thành bề mặt phẳng

c. Các dạng bề mặt khác
Các dạng bề mặt ở đây thường là mặt khơng gian phức tạp như xoắn vít khơng
gian, mặt cam, bánh răng…
Việc xác định đường chuẩn và đường sinh ở các dạng mặt này lại càng có tính
tương đối. Có mặt đường chuẩn là đường thẳng và đường sinh là đường cong gẫy khúc
hoặc đường chuẩn là đường cong cịn đường sinh là đường thẳng.

Một
tiết
thể
tổng
các
bề
trên

chi
có
là
hợp
dạng
mặt
Hình 1.4. Các bề mặt phức tạp

Muốn gia công được các dạng bề mặt trên thì máy phải truyền cho dao và phơi các
chuyển động tương đối để tạo ra đường chuẩn và đường sinh đó
Vậy chuyển động tạo hình là chuyển động bao gồm mọi chuyển động tương đối
giữa dao và phôi để trực tiếp tạo ra đường chuẩn và đường sinh.

1.3.2. Tổng hợp chuyển động tạo hình
Máy gia cơng chi tiết phải có các chuyển động tạo ra đường sinh và đường chuẩn
của bề mặt chi tiết gọi là tổng hợp các chuyển động tạo hình. Mỗi máy có số chuyển động
tạo hình nhất định

Hình 1.5. Các chuyển động tạo hình cơ bản

Ví dụ: Máy tiện có hai chuyển động tạo hình là phơi quay trịn tạo đường chuẩn
trịn, dao chuyển động tịnh tiến tạo đường sinh
Máy khoan có hai chuyển động tạo hình. Khi khoan lỗ mũi khoan quay tròn, lưỡi
cắt sẽ cắt tạo đường chuẩn tròn, đồng thời mũi khoan chuyển động thẳng để tạo đường
sinh thẳng lỗ.
1.3.3. Các phương pháp tạo hình bề mặt chi tiết máy
Để tạo hình các bề mặt chi tiết máy thực chất là tạo hình đường sinh và đường
chuẩn.
Hiện nay có một số phương pháp tạo hình bề mặt gia cơng sau:
a. Phương pháp chép hình


Phương pháp chép hình là sử dụng dao có hình giống như hình của bề mặt chi tiết,
dao sẽ trùng với đường sinh ra của chi tiết khi nó quay. Phương pháp này khi gia cơng có
lực cắt lớn, nên chiều rộng lưỡi cắt bị hạn chế không vượt quá 80mm. Việc chế tạo dao
phức tạp đắt tiền. Tuy vậy phương pháp này có ưu điểm là năng suất cao, cấu tạo máy đơn
giản. Vì vậy nó rất phù hợp với
sản xuất hàng loạt lớn và hàng
khối. Vì ở đó có thể đầu tư kinh
tế để chế tạo các dao định hình
chính xác, mặt khác các máy móc
thiết bị đơn giản nên có thể đạt
được độ chính xác gia cơng và

hiệu quả kinh tế rất lớn.
b. Phương pháp theo vết (quỹ
Hình 1.6. Phương pháp chép hình
tích)
Bề mặt tạo hình là do vết chuyển động của mũi dao hoặc lưỡi cắt tạo nên hay bề
mặt tạo hình có đường sinh tạo hình là quỹ tích các điểm tạo hình do lưỡi dao tạo ra.
VD: Tiện, khoan, bào…

Hình 1.7. Phương pháp theo vết

Đây là phương pháp gia công phổ biến nhất, cho năng suất cao, kết cấu dụng cụ cắt đơn
giản nhưng đòi hỏi kết cấu máy phức tạp, bề mặt tạo hình khơng phụ thuộc và hình dạng
lưỡi cắt mà phụ thuộc vào các chuyển động tạo hình của máy. Các máy gia công theo
nguyên lý này là tiện, khoan, bào, khoan...
c. Phương pháp bao hình
Trong phương pháp này đường sinh được hình thành là đường bao các vị trí liên
tiếp của lưỡi cắt (Lưỡi cắt là đường tiếp tuyến với đường sinh). Hình dáng hình học của lưỡi
cắt khác với hình dáng của đường sinh, ở những vị trí khác nhau của dụng cụ cắt, lưỡi cắt
là đường tiếp tuyến với đường sinh. Lưỡi cắt của dụng cụ cắt có hình dáng răng của một
thanh răng. Nếu ta cho phơi quay phù hợp với dịch chuyển thẳng của thanh răng dọc trục
của nó giống như truyền dẫn thanh răng, thì đường bao của những tiếp điểm ở nhiều vị trí


do chuyển động tương đối giữa phôi và lưỡi cắt là đường sinh - biên dạng của rãnh răng.
Đường chuẩn được hình thành bằng sự dịch chuyển thẳng của dụng cụ hoặc của phôi dọc
trục bánh răng. Trong trường hợp này yêu cầu ba chuyển động tạo hình: Chuyển động
quay của phơi, di chuyển dụng cụ dọc trục của nó, di chuyển dụng cụ hoặc phôi dọc
đường tâm bánh răng. Phương pháp này hình dáng dao độc lập với hình dáng đường sinh
nên mở ra một khả năng lớn là dùng dao có hình dáng đơn giản để gia cơng những đường sinh
phức tạp.

VD: Xọc răng, lăn răng…
1.4. Phân loại các chuyển động trong máy cắt
kim loại
Để tiến hành gia công các sản phẩm trên
máy cắt kim loại không những chỉ cần có chuyển
động tạo hình để tạo ra đường chuẩn và đường sinh
mà cịn phải có các dạng chuyển động khác như
chuyển động phân độ, chuyển động định vị, chuyển
động cắt, chuyển động chạy dao và những chuyển
Hình 1.8. Phương pháp bao hình
động phụ trợ khác.
1.4.1. Chuyển động tạo hình
Chuyển động tạo hình là bao gồm mọi chuyển động tương đối giữa dao và phơi để
hình thành bề mặt gia cơng. Chuyển động tạo hình gồm có chuyển động quay trịn và
chuyển động thẳng. Trong đó, mỗi chuyển
động quay tròn hay chuyển động thẳng gọi là
chuyển động thành phần của chuyển động tạo
hình. Chuyển động tạo hình có thể do dao
thực hiện hoặc do phôi thực hiện, hoặc đồng
thời cả dao và phơi cùng thực hiện.
Ví dụ: Chuyển động tạo hình để tạo nên mặt
Hình 1.9. Chuyển động tạo hình bề mặt
trụ của chi tiết gia cơng gồm có hai chuyển
động thành phần I và II (hình.1.9)

Chuyển động tạo hình có hai loại:
- Chuyển động tạo hình đơn giản: Là chuyển động trong đó các cơ cấu chấp hành không
phụ thuộc vào nhau, nghĩa là các chuyển động trong máy khơng ảnh hưởng đến nhau khi
tạo hình (Chuyển động tạo hình chỉ có một chuyển động)
Ví dụ: Ở hình 1.10a chuyển động tạo hình để cắt đứt mặt trụ. Phôi thực hiện chuyển động

quay, dao tịnh tiến theo phương hướng kính. Hai chuyển động của dao và phơi được thực


hiện độc lập. Ở hình 1.10b chuyển động tạo hình để tạo nên mặt trụ có thể chỉ do chuyển
động thành phần I thực hiện hoặc do chuyển động thành phần II thực hiện.
- Chuyển động tạo hình phức tạp: Là chuyển động trong đó các cơ cấu chấp hành
phụ thuộc vào nhau (Các chuyển động trong máy có quan hệ ràng buộc với nhau theo 1

Hình 1.10 Chuyển động tạo hình đơn giản
Hình 1.11. Chuyển động tạo hình phức tạp

quy luật nhất định để tạo hình (Các chuyển động tạo hình có từ hai chuyển động thành
phần trở lên phụ thuộc lẫn nhau)
Ví dụ: Chuyển động tạo hình đường xoắn ốc. Phôi chuyển động quay, dao chuyển động
tịnh tiến. Hai chuyển động này bị ràng buộc nhau: Khi phôi quay một vịng thì u cầu
dao phải tịnh tiến một bước ren t (hình.1.11a). Chuyển động tạo hình mặt cơn. Chuyển
động tịnh tiến II của dao song song với đường sinh của mặt côn là tổng hợp của hai
chuyển động thẳng 1 và 2 (hình.1.11b)
1.4.2. Chuyển động phân độ
Chuyển động phân độ là chuyển động cần thiết để dịch chuyển tương đối dao và
phơi sang vị trí mới, khi trên chi tiết có nhiều bề mặt cơ bản giống nhau. Ví dụ, khi gia
cơng bánh răng cần phải có chuyển động phân độ để chuyển từ răng này sang răng khác.
Để thực hiện chuyển động phân độ có thể dùng đầu phân độ riêng (như ở máy phay vạn
năng), dùng các đồ gá hay dùng cấu trúc trong kết cấu của máy.
Chuyển động phân độ có thể là chuyển động gián đoạn. Ví dụ, khi gia cơng bánh
răng bằng dao phay mô đun, sau khi phay xong một răng phải quay phân độ để phân độ đi
một góc tương ứng nào đó để gia cơng một răng khác.
Chuyển động phân độ cũng có thể là chuyển động liên tục. Ví dụ, khi gia cơng bánh
răng bằng dao phay trục vít (phương pháp lăn) thì quá trình phân độ thực hiện liên tục
cùng với quá trình tạo hình. Trong trường hợp này chuyển động phân độ trùng với chuyển

động tạo hình.

Hình 1.10. Chuyển động tạo hình phức tạp


Hình 1.12. Chuyển động phân độ trên máy phay vạn năng

1.4.3. Chuyển động định vị
Chuyển động tạo hình chỉ mới tạo ra hình dáng bề mặt gia cơng mà chưa khống chế
kích thước bề mặt đó. Vì vậy cần phải có chuyển động định vị để đưa dụng cụ cắt và phơi
vào vị trí xác định trong các trục toạ độ của máy, để
trong q trình gia cơng đạt được các kích thước đã
cho.
Chuyển động định vị có thể là chuyển động
ăn dao nếu như trong lúc thực hiện có tiến hành cắt
gọt. Ví dụ, khi tiện bằng dao tiện định hình
Chuyển động định vị là chuyển động điều
chỉnh nếu trong lúc thực hiện khơng có cắt gọt. Ví
dụ, chuyển động của đồ gá khoan mang phơi đến vị Hình 1.13. Chuyển động định vị đồ gá khoan
trí mới sau khi khoan xong lỗ trước, để khoan lỗ
tiếp theo trên phơi ứng với toạ độ mới.
1.4.4. Các chuyển động khác
Ngồi những chuyển động đã nói trên, để gia cơng các chi tiết máy trên các máy
cắt gọt kim loại cần có những chuyển động phụ khác nữa. Các chuyển động này tuy
khơng tham gia trực tiếp vào q trình cắt, nhưng nó lại đảm bảo những điều kiện cần
thiết để q trình gia cơng trên các máy được thực hiện, như là chuyển động gá đặt và kẹp
chặt phôi, tiến hoặc lùi các dụng cụ cắt, đóng mở các cơ cấu dẫn hướng, hoặc các chuyển
động tự động vận chuyển và cấp phơi, tháo hoặc thay đổi vị trí các dụng cụ cắt, tự động kiểm
tra, đổi chiều thu dọn phoi…

1.5. Những khái niệm về truyền dẫn trong máy cắt kim loại
1.5.1. Khái niệm
Để thực hiện và duy trì các chuyển động trên máy ta cần phải cung cấp cho chúng
những năng lượng cần thiết. Nguồn năng lượng để chuyển hóa thành cơ năng có thể bao
gồm: Điện năng, thủy năng, năng lượng phát ra từ các máy động lực…Nhưng trên các
máy cắt kim loại hiện nay phổ biến là dùng điên năng (động cơ điện). Như vậy muốn cho
máy có thể hoạt động được cần phải có nguồn năng lượng tức động cơ điện và những cơ
cấu truyền dẫn chuyển động cho những bộ phận chấp hành.
Vậy: Truyền dẫn trong máy cắt kim loại là tổng hợp các cơ cấu để truyền chuyển
động từ động cơ (nguồn năng lượng) đến cơ cấu chấp hành nhằm đưa các cơ cấu này
vào hoạt động.
Để làm nguồn dẫn động trong máy cắt kim loại, người ta thường dùng các động cơ
điện đồng bộ xoay chiều 1 tốc độ. Các động cơ này cho ta công suất không đổi trong tất
cả các khoảng tốc độ, và dưới tác dụng của tải trọng thì số vịng quay của trục cũng khơng
thay đổi lắm. Trong một số trường hợp cũng có thể dùng động cơ điện xoay chiều nhiều
tốc độ như động cơ 2 tốc độ 1500/3000v/ph, 750/1500v/ph hoặc động cơ điện 3 tốc độ
1000/1500/3000 v/ph. Trong các máy cơng cụ có điều khiển bằng chương trình số thì
dùng động cơ bước. Để truyền chuyển động cho cơ cấu chấp hành, người ta có thể dùng các
hình thức truyền dẫn khác nhau như: Truyền dẫn tập trung, truyền dẫn phân tán, truyền dẫn
phân cấp, truyền dẫn vô cấp.
1.5.2. Các thành phần truyền dẫn và ký hiệu
Sơ đồ truyền dẫn của máy là tập hợp các cơ cấu truyền động để thực hiện chuyển
động tạo hình và nguồn truyền dẫn của máy là động cơ điện. Sơ đồ truyền dẫn của máy
bao gồm nhiều xích truyền động tạo thành.
Sự truyền chuyển động từ động cơ đến các cơ cấu chấp hành được thực hiện nhờ
các xích động học (gọi là xích động). Các xích động bao gồm các bộ truyền: Đai, bánh
răng, bánh vít, trục vít, vít me, đai ốc… Các bộ truyền trong một xích động, chúng được
xem như là những thành phần của truyền dẫn và được nối với nhau theo một thứ tự xác
định.

Ví dụ, Sơ đồ nguyên lý truyền dẫn của máy tiện ren vít vạn năng

Hình 1.14. Sơ đồ ngun lý truyền dẫn của máy tiện ren vít vạn năng


Máy tiện ren vít có các xích truyền động là :
- Xích tốc độ là xích truyền động nối từ động cơ điện chính đến trục chính của máy
(ntc → ndc).
- Xích chạy dao là xích truyền động nối từ trục chính tới dao tiện. Lượng di động
tính tốn giữa hai đầu xích là: 1 vịng quay trục chính dao tinh tiến một bước tp mm.
Mối liên hệ giữa hai khâu đầu và cuối của xích gọi là lượng di động tính tốn của
xích. (ntc → ndc), 1vịng TC → tp mm/vịng
Muốn tính tốn tốc độ quay của trục chính hay lượng chạy dao cụ thể phải lập phương
trình tính tốn từ đầu xích đến cuối xích gọi là phương trình xích động.
Muốn tính tốn cụ thể phương trình xích động phải dựa vào sơ đồ động của máy
công cụ
Sơ đồ động của máy là những hình vẽ quy ước biểu diễn các bộ truyền, các cơ cấu
liên kết với nhau tạo nên các xích truyền động. Xác định những chuyển động cần thiết của
máy. Đồng thời trên đó cịn chỉ rõ cơng suất và số vịng quay của động cơ điện, đường
kính bánh đai, số răng của bánh răng, số đầu mối của trục vít, số răng của bánh vít…


Bảng 1.2. Ký hiệu, quy ước chi tiết máy






1.6. Liên kết động học trong máy cắt kim loại

Trong máy cắt kim loại liên kết của các bộ phận truyền dẫn và các cơ cấu thường
tương đối phức tạp. Bởi vậy việc nghiên cứu chúng có ý nghĩa quan trọng. Liên kết động
học là mối liên kết giữa các thành phần truyền dẫn trong máy cắt kim loại. Vì các thành
phần đó nằm trong xích truyền dẫn để tạo ra các chuyển động chấp hành nên liên kết động
học trong máy cắt kim loại cũng có nghĩa là cấu trúc động học cơ khí, điện, thủy lực…
thơng qua chúng tạo ra các chuyển động chấp hành cần thiết. Để đảm bảo chuyển động
của dụng cụ cắt tương đối với phơi trong máy cắt kim loại cần phải có các mối liên kết
giữa các cơ cấu chấp hành với nguồn phát động.
1.6.1. Liên kết trong
Các liên kết động học của các khâu chấp hành với nhau chúng ta gọi là liên kết
động học bên trong, gọi tắt là liên kết trong. Nếu chuyển động chấp hành đơn giản là
chuyển động quay thì liên kết trong là liên kết giữa khâu chấp hành tham gia chuyển động
và khâu chấp hành không tham gia chuyển động tương đối. Liên kết trong xác định tính
chất của chuyển động mà khơng xác định tốc độ chuyển động (bộ truyền đai, bộ truyền
BR…)
1.6.2. Liên kết ngoài
Liên kết động học ngoài gọi tắt là liên kết ngồi là liên kết giữa khâu chấp hành
(trục chính I) và nguồn phát động (động cơ điện 3). Mối liên kết được thực hiện bởi các
khâu cố định và khâu điều chỉnh iv để điều chỉnh tốc độ của khâu chấp hành trong khi
không thay đổi tốc độ động cơ điện. Khâu điều chỉnh có thể là các bánh răng thay thế, các
puli thay thế, các hộp tốc độ…
Trong sơ đồ cấu trúc động học của máy cắt kim loại các khâu cố định của các liên
kết động học được biểu diễn quy ước bằng nét gạch gạch, các khâu điều chỉnh được biểu
diễn quy ước bằng hình thoi giống như trên hình vẽ dưới.

Hình 1.15. Các liên kết động học trong máy cắt kim loại


1.7. Điều chỉnh động học máy
1.7.1. Sơ đồ kết cấu động học

Sơ đồ kết cấu động học là một loại sơ đồ quy ước, biểu thị những mối quan hệ về
các chuyển động tạo hình và các ký hiệu cơ cấu nguyên lý máy, vẽ nối tiếp hình thành sơ
đồ, về đường truyền động của máy. Được gọi một sơ đồ kết cấu động học
Trong một sơ đồ (hình 1.16) kết cấu động học có nhiều xích truyền động (xích tốc độ,
xích chạy dao) để thực hiện các chuyển động tạo hình.

Hình 1.16. Sơ đồ kết cấu động học

1.7.2. Điều chỉnh động học máy
Để nhận được kích thước và hình dáng của bề mặt chi tiết gia công phải tiến hành
điều chỉnh động học máy. Nội dung điều chỉnh động học máy bao gồm:
- Lập công thức điều chỉnh
- Xác định tỷ số truyền của chạc điều chỉnh động học và chọn bánh răng thay thế
Vì vậy để xác định tỷ số truyền của chạc điều chỉnh trong một nhóm động học
phải:
- Xác định xích động học tính tốn
- Xác định lượng di động tính tốn các khâu tận cùng của xích
- Lập phương trình cân bằng động học
- Rút ra công thức điều chỉnh cho chạc điều chỉnh
Thông số cơ bản của một xích động học là tỷ số truyền i
i = ncuối/nđầu = i1.i2.i3….
Ở đây : nđầu,ncuối là số vòng quay của khâu đầu và khâu cuối
i1, i2, i3… là tỉ số truyền của các bộ truyền trong xích
Tỷ số truyền i biểu thị sự phụ thuộc giữa các lượng dịch chuyển của các khâu tận
cùng của xích động học. Các lượng dịch chuyển này gọi là lượng di động tính tốn.
Phương trình xác định sự phụ thuộc giữa các lượng di động tính tốn gọi là phương trình
cân bằng động học. Phương trình cân bằng động học là cơ sở để xác định tỷ số truyền
khâu điều chỉnh của xích động.

Thường khâu đầu có chuyển động quay, cịn khâu cuối có thể là chuyển động quay
hay chuyển động tịnh tiến
- Nếu chuyển động của các khâu tận cùng của xích động học là chuyển động quay thì
lượng di động tính toán của chúng là: nđầu (v/ph) → ncuối (v/ph)
và phương trình cân bằng động học có dạng: nđầu (v/ph).i = ncuối (v/ph)
- Nếu chuyển động của các khâu đầu là chuyển động quay và chuyển động của khâu cuối
là tịnh tiến thì:
+ Với lượng chạy dao phút:
Lượng di động tính tốn: nđầu (v/ph) → S (mm/ph)
Phương trình cân bằng động học: nđầu (v/ph).i.H = S (mm/ph)
Trong đó H là hành trình của khớp động biến chuyển động quay thành chuyển
động thẳng
Đối với bộ truyền vít me - đai ốc: H = k.t
Trong đó k: Số đầu mối của vít me
t: Bước vít me
Đối với bộ truyền bánh răng – thanh răng: H = π.m.z
Ở đây z là số răng của bánh răng, m là mô đun của bánh răng
+ Với lượng chạy dao vịng mm/vịng:
Lượng di động tính tốn: 1 vịng → S (mm/vịng)
Phương trình cân bằng động học: 1 vòng.i.H = S (mm/vòng)
Tùy theo bộ truyền cuối cùng là vít me - đai ốc hay bánh răng – thanh răng mà
H = k.t hay H = π.m.z
1.8. Phương pháp tính tốn bánh răng thay thế
1.8.1. Phương trình xích chạy dao cắt ren.
Sơ đồ nguyên tắc của xích cắt ren được biểu diễn trên hình vẽ. Khâu đầu của xích là
trục chính I, nhờ các cặp bánh răng đảo chiều, các cặp bánh răng thay thế mà chuyển
động quay của trục chính được truyền đến trục vít me có bước t x để truyền cho đai ốc hai
nửa cùng với bàn máy mang dụng cụ cắt chuyển động thẳng. Trong trường hợp tổng qt
cứ một vịng quay của phơi, cơ cấu truyền dẫn cần phải di chuyển bàn dao đi một lượng
bằng bước xoắn S = tp. K. Ở đây K là số đầu mối của ren được cắt, nếu K = 1 thì S = tp

Hình.17. Sơ đồ nguyên tắc của xích chạy dao máy tiện ren vít


Ta có phương trình cân bằng xích động học
Z1 Z 3
.
K .tvm
Z
Z
2
4
1 vịng. iđc.
= tp

Sau khi giải phương trình trên và ký hiệu các giá trị không đổi bằng hằng số C. Ta
có cơng thức điều chỉnh chạc bánh răng thay thế:
t
Z1 Z 3 a c
.
= . = c. p
Z2 Z4 b d
t vm

Đại lượng C gọi là hằng số xích động học, thường C = 0,5 hoặc 1
Bước của trục vít me tvm và bước ren được cắt phải cùng một đơn vị đo lường, ví
dụ mm. Nếu bước vít me và bước ren được cắt thuộc hệ mét thì người ta điền trực tiếp giá
trị của bước tp vào công thức điều chỉnh trên.
Đối với ren Anh tp = 1’’/n, n là số vòng ren trong 1’’.
Đối với ren mô đun t = m.π, m là mô đun

1''
π.
p
Đối với ren pit tp =
, p là pít

Vì 1’’ = 25,4mm và π không phải là số nguyên, nên người ta sử dụng các giá trị gần
đúng tùy thuộc vào độ chính xác của bước ren cho trong bảng sau.
Bảng 1.3. Giá trị gần đúng của bước ren
Giá trị
Sai số trên
Giá trị
Sai số trên một mét
’’
1 = 25,4mm
một mét ren
ren (mm)
π= 3,1416…
(mm)
127
5.71
0
0
''
1 =

5

mm

1600 40 40
=
. mm
63
7 9
432 18.24
1'' =
=
mm
17
17

1'' =

– 0,0125
+0,046
x=

113
13.29
4.30
19.21
127

0,002
0,004

A a c
= .
B b d

Sau khi tính được giá trị
Để tính được số răng cụ thể của a, b, c, d ta có thể dùng các phương pháp sau:
Phân tích chính xác bằng số nguyên tố
X=

A 299
=
B 396 Với A, B không chia hết cho nhau và không chứa thừa số chung

Ví dụ:
Phân tích các trị số A, B ra các thừa số
A = 299
B = 396