Bài giảng công nghệ chế tạo

ĐỀ CƯƠNG CHI TIẾT MÔN HỌC
CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO
( Ngành Kỹ thuật giao thông )
1- Mã số môn học
2- Phân phối tiết học
3- Số tiết lý thuyết
4- Số tiết thí nghiệm
5- Môn học tiên quyết
6- Hình thức đánh gía
+ Kiểm tra giưã kỳ
+ Thí nghiệm
+ Bài tập lớn
+ Thi cuối kỳ
7- Cán bộ giảng dạy thường trực
8- Tài liệu tham khaûo
+ Manufacturing Engineering and Technology –Serope Kalpakjian , Steven R.
Schmid – Prentice Hall International
+ Fundamentals of modern manufacturing – Mikell P. Groover
Chương 1 Bản chất vật lý và cơ học của cắt gọt kim loại
1.1 Giơí thiệu
1.2 Cơ học qúa trình tạo phoi
1.3 Các dạng phoi tạo ra trong cắt gọt
1.4 Lực và công suất cắt
1.5 Nhiệt cắt
1.6 Tuổi bền, mài mòn và hư hỏng dụng cụ
Chương 2 Dụng cụ cắt gọt
3.1 Giới thiệu
3.2 Thông số hình học của dụng cụ
3.2.1 Thông số hình học của dụng cụ đơn
3.2.2 Thông số hình học dụng cụ nhiều lưỡi cắt
3.2 Vật liệu dụng cụ cắt

3.2.1 Thép các bon và hơp kim trung bình
3.2.2 Thép tốc độ cao
3.2.3 Hợp kim cứng
3.2.4 Dụng cụ phủ
3.2.5 Những vật liệu dụng cụ cao cấp khác
3.3 Dung dịch trơn nguội
3.3.1 Các loại dung dịch trơn nguội


3.3.2 Ứng dụng của dung dịch trơn nguội
Chương 3 Chất lượng chế tạo của chi tiết gia công
3.1 Độ chính xác của chi tiết
3.1.1 Khái niệm và các yếu tố đặc trưng
3.1.2 Dung sai và cấp chính xác của chi tiết máy
3.1.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến độ chính xác
3.1.4 Phương pháp đánh giá độ chính xác gia công chi tiết
3.2 Chất lượng bề mặt chi tiết máy
3.2.1 Khái niệm và các yếu tố đặc trưng
3.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt
3.2.3 Phương pháp đánh giá chất lượng bề mặt
Chương 4 Gá đặt chi tiết khi gia công
4.1 Giới thiệu
4.2 Chuẩn
4.3 Gá đặt chi tiết khi gia công
4.3.1 Định vị chi tiết trong đồ gá
4.3.1 Kẹp chặt chi tiết trong đồ gá
4.4 Một số đồ gá thông dụng sử dụng trên máy cắt kim loại
Chương 5 Các phương pháp gia công tạo ra chi tiết dạng tròn xoay
5.1 Giới thiệu
5.2 Phương pháp tiện

5.3 Khoan khoét doa
Chương 6 Các phương pháp gia công tạo ra chi tiết có hình dạng khác nhau
6.1 Giới thiệu
6.2 Phay
6.3 Bào – xọc
6.4 Chuốt
6.5 Gia công bánh răng bằng máy
Chương 7 Các phương pháp gia công tinh bằng hạt mài
7.1 Giới thiệu
7.2 Dụng cụ hạt mài
7.3 Quá trình mài
7.4 Mài khôn
7.5 Mài nghiền
7.6 Mài siêu tinh
Chương 8 Tính công nghệ trong kết cấu và thiết kế qui trình công nghệ
gia công chi tieát


8.1 Giới thiệu
8.2 Tính công nghệ trong kết cấu
8.3 Thiết kế qui trình công nghệ gia công chi tiết
8.4 Ví dụ minh họa ( thanh truyền , dạng hộp, piston, xi lanh )


Giới thiệu hệ tiêu chuẩn quốc tế ( SI) của các đơn vị đo
Năm 1960 cuộc họp về khối lượng và đo lường đã đưa ra một hệ thống các đơn vị đo .
Hệ thống này được viết tăt1 là (SI- International system). Hiện nay nó được sử dụng
rộng rãi trên thế giới ngay cả những nước có hệ thống riêng như Mỹ cũng đang chuyển
dần từ hệ thống (USCS) sang hệ thống SI *. Trong thực tế hệ thống này rất tiện lợi bởi
vì nó ( obviate ) sự cần thiết ( for the insertion ) cuả chuyển đổi cac1 yếu tố ( into

equations and eliminates many of the ambiguities present in other systems. Trong hệ SI
về các đơn vị đã đưa ra định nghiã 5 đơn vị đo cơ bản đó là : chiều d l (mét-m ), Khối
lượng m ( Kilogam – kg ), thời gian t (giây –s ), nhiệt độ T (kenvin –K ), cường độ dòng
điện I ( ampe –A )
Để khuyến khích sinh viên và người đọc quen thuộc với hệ SI, trong các chương cuả
quyển sách naỳ sử dụng thống nhất hệ đơn vị SI. Bảng 1.1 giới thiệu các đơn vị được
trích dẫn từ tiêu chuẩn SI ( Bên cạnh các đơn vị đo tiếng việt chúng tôi xin trích dẫn từ
khóa bằng tiếng Anh để bạn đọc tham khảo ).
Bảng 1.2 Tiền tố của một số đơn vị được cho ở bảng 1.2
Bảng 1.1- Các đơn vị trích dẫn từ hệ SI
Đơn vị được đo
Ký hiệu
Góc, mặt phẳng
 , ,  , vv
( angle, plane)

Vận tốc góc
( angular velocity )

Gia tốc góc
( Angular acceleration )
Tần số ( frequency )
Tần số quay
( Rotational frequency )
Diện tích (Area)
A
Thể tích ( volume )
V
Vận tốc ( Velocity )
v

Gia tốc (Acceleration )
a
Mật độ ( Density )

Tên đơn vị
Radian

Ký hiệu đơn vị đo
rad

…

rad/s

…

rad/ s2

m2
m3
m/s
m/s2


 Trích dẫn từ giáo trình “ Fundamentals of Metal Maching and Machine Tools cuả
trường Đ học Massachusetts “
Tiền tố (prefixes) cho các đơn vị hệ SI
Prefix
Symbol
Multiplier

Example Units ( Symbols )
-9
nanon
10
nanometer (nm)
-6
microµ
10
micrometer,micron (µm)
-3
millim
10
millimeter (mm)
-2
centic
10
centimeter (cm)
-3
kilok
10
kilometer (km)
6
megaM
10
megaPascal (MPa)
gigaG
109
gigaPascal (GPa )
Bảng chuyển đổi tương đương của các đơn vị giữa hệ USCS và hệ SI
Đơn vị

Đơnvị SI Đơn vị USCS
Tương đương
Chiều dài
Meter (m) inch (in.)
1.0in. = 25,4mm =0,0254 m
foot(ft)
1.0ft = 12,0in =0,3048m = 304,8mm
yard
1.0yard =3,0ft=0,9144m = 914,4mm
mile
1.0 mile = 5280ft =1609,34m
micro-inch
1.0 µ-in. = 1,0x10-6in. = 25,4x10-3 µm
(µ-in.)
Diện tích

m2,mm2

In.2,ft2

Thể tích

m3

In.3 , ft3

kilogam
(kg)
kg/m3

Pound (lp)
ton
lb/in.3or lb/ft3

m/phut
m/giây
m/s2
Newton
(N)
N-m
Pascal(Pa)
Pascal (Pa)

ft/phut
in./phut
Ft/giây2
Pound (lp)

Khối lượng
Mật độ
Vận tốc
Gia tốc
Lực
Mơmen
Áp suất
Ứng

ft-lb, in-lb
lb/in.2
lb/in.2

1.0 in.2 = 645,16 mm2
1.0 ft2 = 144in.2 = 92,90 x10-3m2
1.0in.3 =16,387mm2
1.0ft3 = 1728 in.3 = 2,8317x 10-2m3
1.0lb = 0,4536 kg
1.0ton = 2.000 lb = 907,2kg
1.0lb/in.3 = 27,68 x103 kg/m3
1.0lb/ft3 = 16,0184 kg/m3
1.0ft/phut= 0,3048 m/phut =5,08x10-3m/giaây
1.0ft/giaây2 =0,3048 m/s2
1.0lb =4,4482N
1.0ft-lb = 12,0in.-lb =1,356N-m
1.0lb/in.2 = 6895N/m2 = 6895 Pa
1.0lb/in.2 = 6,895 x 10-3 MPa


suất
Năng lượng
Joule (J)
Ft-lb.in.-lb
1.0ft-lb =1,356N-m = 0,113J
Công
Ngựa ( hp) 1.0hp = 33.000ft-lb/phut = 745,7J/s =745,7W
Watt(W)
suất
Ví dụ1 Chuyển đổi từ hệ USCS sang SI:
Chiều dài L = 3,25 in. x (25,4mm/in.) = 82,55mm
Ví dụ 2 Chuyển đổi từ hệ SI sang USCS:
Diện tích 1000mm2 = 1000in.2/(645,16/in.2)=1,55in.2

CHƯƠNG 1
Bản chất vật lý và cơ học của quá trình cắt
2.1 Giới thiệu
2.2 Cơ học qúa trình tạo phoi
Quá trình cắt gọt ví dụ như tiện, khoan, phay, cắt ren vv là quá trình bóc đi một lớp
kim loại từ bề mặt của chi tiết bằng lực tác động của dụng cụ. Lớp kim loại được taùch


ra từ chi tiết gọi là phoi. Nghiên cứu quá trình tạo phoi có một ý nghóa rất quan trọng
trong gia công cắt gọt. Bản chất cơ học của quá trình tạo phoi là như nhau cho tất cả các
phương pháp cắt gọt. Mặc dù trong thực tế, hầu hết phần lớn các phương pháp gia công
theo mô hình 3 chiều nhưng để thuận lợi nghiên cứu các cơ chế cũng như tính toán,
chúng ta sử dụng mô hình cắt hai chiều ( trên hình vẽ 2.1 là trường hợp cắt hai chiều
khi bào với lưỡi cắt vuông góc với vận tốc chuyển động của dụng cụ).

Hình 2.1 Mô hình cắt hai chiều
Trên sơ đồ cắt hình 2.1, dụng cụ với góc trước  , góc sau  chuyển động dọc theo bề
mặt chi tiết với vận tốc v nhất định và với chiều sâu cắt điều chỉnh trước t. Khi cắt do
tác dụng của lực p, dao bắt đầu nén vật liệu gia công theo mặt trước. Khi dao tiếp tục
chuyển động, trong vật liệu gia công ban đầu phát sinh ra biến dạng đàn hồi , biến dạng
này nhanh chóng chuyển sang biến dạng dẻo và một lớp phoi có chiều dày tp được hình
thành từ lớp kim loại bị cắt có chiều sâu cắt t, di chuyển dọc theo mặt trước của dao.
Khảo sát bằng kính hiển vi đã khám phá ra là phoi được sinh ra bằng quá trình trượt
dẻo xẩy ra trong một miền nhất định gọi là miền tạo phoi ( miền có diện tích giới hạn
bởi các đường cong AO và BO ). Đường cong OA là đường bắt đầu xẩy ra sự trượt,
đường cong OB là đường kết thúc sự trượt. Thực nghiệm đã chứng tỏ rằng khi gia công,
nếu tăng vận tốc cắt v, diện tích miền tạo phoi sẽ được thu hẹp lại và quay theo chiều
kim đồng hồ. Nếu chúng ta tiếp túc tăng tốc độ cắt đủ lớn, diện tích sẽ bị co hẹp lại chỉ
còn vài m . Để đơn giản hóa chúng ta giả thiết rằng diện tích vùng trượt chỉ là đường

OM và tạo với phương nằm ngang một góc  gọi là góc trượt (hinh2.2).


Hình 2.2 Góc trượt trên mô hình đơn giản hóa
Bởi vì trước khi tạo thành phoi, kim loại bị biến dạng dẻo và sau đó phoi chịu tác dụng
của lực ma sát giữa phoi và mặt trước dụng cụ nên chiều dày của phoi hầu như bao giờ
cũng lớn hơn
Lớp chiều sâu cắt t . Để thiết lập các quan hệ giữa góc trượt  với các thông số công
nghệ như t; ; ta dùng biểu đồ hình 2.3

Hình 2.3 (a) Sơ đồ minh họa cơ chế quá trình tạo phoi
(b) Biểu đồ vận tốc trong vùng cắt
t

sin 

Tỉ số r = t = cos(  )
p
r- gọi là hệ số cắt
1

(2.1)

cos(  )

Gọi K = r =
sin 
K gọi là hệ số co rút phoi
AB

AO

(2.2)
OB

Chúng ta gọi  = OC = OC + OC = cotang  + Tang( - )
(2.3)
 gọi là hệ số trượt tương đối
Hệ số trượt dẻo là đại lượng đặc trưng cho cho mức độ trượt dẻo của kim loại
Từ công thức (2.3) và từ thực nghiệm quan hệ giữa vận tốc cắt và góc trượt  ta có
kếtluận như sau: khi tăng vận tốc cắt, góc trượt sẽ tăng, miền tạo phoi thu hẹp lại, hệ số
trượt  giảm, mức độ biến dạng dẻo giảm, công chi phí cho quá trình tạo phoi thấp.
Như vậy trên quan điểm giảm công tiêu hao trong miền tạo phoi ta nên cắt vật liệu ở
tốc độ cao.
2.3 Các dạng phoi
Khi quan sát sự hình thành phoi thực tế dưới những điều kiện cắt khác nhau như vật
liệu gia công, thông số hình học của dụng cụ cắt, chế độ cắt, chúng ta thu được những
loại phoi khác nhau như sau:
a- Phoi dây


phoi thu được khi gia công vật liệu dẻo, chiều sâu cắt nhỏ và vận tốc cắt lớn và góc
trước lớn (hình 2.4a ).

Hình 2.4 Các loại phoi
Phoi tạo thành dây dài liên tục. Mặt tiếp xúc với mặt trước của dao rất bóng, mặt đối
diện có gợn sóng. Khi quan sát bằng kính hiển vi ta thấy diện tích miền tạo phoi khá
hẹp ngoài ra giữa bề mặt phoi và mặt trước cũng xẩy ra biến dạng dẻo. Quá trình trượt
dẻo không lớn, quá trình cắt dễ giàng hơn. Mặc dù khi hình thành phoi dây, bề mặt chi
tiết gia công khá tốt, tuy nhiên không phải lúc nào người ta cũng mong muốn phoi dây,

đặc biệt khi gia công trên máy tự động, phoi dây sẽ cuốn vào ụ dao gây trở ngại cho
quá trình gia công, phải dừng máy để làm sạch. Để giải quyết vấn đề này, người ta sử
dụng cơ cấu bẻ phoi.
b- Phoi xếp
Phoi thu được khi cắt vật liệu dẻo (thép, đồng thau) ở tốc độ cắt thấp, chiều sâu cắt
lớn. Phoi kéo dài từng đoạn ngắn. Mặt phoi tiếp xúc với mặt trước của dao rất bóng,
mặt kia có dạng răng cưa. Trên phoi múc độ trượt dẻo được thể hiện rất rõ ( hình 2.4b )
Phoi xếp chịu biến dạng rất lớn. Độ cứng của phoi thu được khi gia công vật liệu thép
tăng 2-3 lần so với vật liệu gia công. Mức độ biến cứng của bề mặt gia công cũng lớn
hơn bề mặt chi tiết khi hình thành phoi dây.
c-Phoi vụn
Khi gia công vật liệu dòn (gang, đồng thau cứng …) ta thường thu được loại phoi này.
Ở đây quá trình hình thành phoi vụn không phải là quá trình trượt dẻo mà khi cắt do tác
dụng của dao, trong vật liệu gia công phát sinh biến dạng đàn hồi và ứng suất nén theo
phương chuyển động của dao, mặt khác theo phương vuông góc với chuyển động xuất
hiện ứng suất kéo. Phoi bị tách ra chủ yếu do ứng suất kéo. Do vật liệu dòn chịu kéo
kém do vậy ứng suất kéo sinh ra đã phá hủy kim loại trước khi xẩy ra trượt dẻo. Độ


bóng đạt được khi cắt phoi vụn không cao do bề mặt gia công có cấu tạo giống như bị
phá hủy mòn (hình 2.4c)
d- Tính toán hệ số co rút phoi
Mặc dù hệ số co rút phoi K chưa phản ánh đầy đủ quá trình biến dạng dẻo trong miền
tạo phoi nhưng qua nghiên cứu xem xét
dạng phoi ta có thể đánh giá được mức độ biến dạng dẻo và công tiêu hao.
Trong thực tế có 2 phương pháp xác định hệ số co rút phoi
2.2.1 Phương pháp đo trực tiếp
Để thuận lợi trong đánh giá, đo lường phoi, đối với phoi tiện, ta sử dụng mẫu gia công
như hình vẽ ( Hình 2. 5 )

Hình 2. 5 Mẫu chi tiết tạo phoi khi tiện
Sau khi tiện, ta đo chiều dài một số phoi và hệ số co rút phoi được xác định theo công
n

thức:

K=

tp
t

=

l

pi

( 2.4 )

1

nl ct

n - số phoi được đo ( thông thường n =5 )
lpi - chiều dài của phoi thứ i
Theo phưong pháp trên, việc xác định chính xác chiều dài phoi khó khăn cho nên kết
quả thu được có độ chính xác thấp.
2.2.2 Xác định hệ số co rút phoi theo trọng lượng
Lấy một số phoi thu được sau khi tiện mẫu chi tiết của hình (2. 5 ), ta đo chiều dài
phoi và cân trọng lượng của nó, ta có :

Diện tích tiết diện ngang của phoi: Fp =

1000Q i
.l pi

( 2.5 )


Qi - Khối lượng phoi thứ i
Lpi – Chiều dài phoi thứ i (mm)
 - Khối lượng riêng của vật liệu phoi (g/cm3)
Chúng ta có: Fpi. lpi = l.s.t
l

Fpi

Ki = l =
p
st
1000Q i
Ki = .l s.t
pi

Từ đây K =

n

K
1

i

( n =5)

( 2.6 )

Hệ số co rút phoi là một thông số quan trọng để đánh giá lực và công tiêu hao trong
quá trình cắt, điều kiện cắt cũng như vật liệu gia công. Trong chừng mực nào đó, hệ số
co rút phoi có thể đặc trưng cho mức độ biến dạng dẻo thay vì đánh giá chính xác qua
hệ số trượt tương đối.
2.3 Hiện tượng lẹo dao
Hiện tượng lẹo dao có thể hình thành trên lưỡi cắt của dụng cụ. Sơ đồ minh họa như
hình ( 2. 6 ). Trong quá trình cắt ở những điều kiện cắt nhất định, trên lưỡi cắt của dụng
cụ hình thành liên tục những lớp vật liệu từ chi tiết. Khi đạt đến một độ lớn nhất định,
lẹo dao trở nên không ổn định và các lớp ngoài có xu hướng tách ra và những lớp mới
lại được hình thành. Quan sát bằng thực nghiệm quá trình lẹo dao ta thấy lẹo dao gồm
hai phần: phần ổn định và phần không ổn định. Phần lẹo dao không ổn định ( được mất
đi và hình thành mới ) có thể được dòng phoi cuốn đi hoặc có thể bám vào bề mặt của
chi tiết đã được gia công, điều này ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt chi tiết.
Lẹo dao xuất hiện làm thay đổi góc cắt, lực cắt không ổn định, gây ra rung động của
máy-dụng cụ . Mặc dù khi cắt không mong muốn lẹo lao hình thành, tuy nhiên khi gia
công thô lạo dao trở nên có lợi vì nó che chắn, bảo vệ lưỡi cắt dưới tác dụng của lực và
nhiệt cắt.
Khi tăng tốc độ cắt, kích thước của lẹo dao giảm dần và có thể mất hẳn vì vận tốc của
dòng phoi lớn , lẹo dao không kịp bám vào lưỡi cắt . Khi tiện lẹo dao xuất hiện trong
khoảng vận tốc V = 20 m/phút – 40 m/phút. Lẹo dao giảm khi chiều sâu cắt giảm, góc
trước tăng và dùng dung dịch trơn nguội.
2.4 Lực và công suất cắt
2.4.1 Lực cắt
Lực và công suất cắt là những đại lượng rất quan trọng với những lý do sau:

+ Công suất yêu cầu cần phải được xác định để từ đó chọn mô tơ của máy cắt phù hợp.
+ Số liệu về lực cắt cần phải xác định để tính bền cho các cơ cấu trong máy và tính
toán sai số do biến dạng của hệ thống công nghệ trong quá trình gia công.
Lực cắt tác dụng lên dụng cụ trong trường hợp cắt hai chiều được thể hiện như hình
vẽ (hình 2.7 )


Hình 2.7 a) Lực tác dụng lên dụng cụ cắt trong mô hình cắt hai kích thước b) Lực tác
dụng lên dụng cụ cắt trong mô hình ba kích thước
Khi cắt, phoi tác dụng lên mặt trước sinh ra lực pháp tuyến N1. Phoi chuyển động
trên mặt trước sinh ra lực ma sát F1 =1N1, trong đó1 là hệ số ma sát trung bình trên
mặt trước. Tổng hợp lực F1 và N1 là lực Q1, lực này là lực chủ động và thực hiện quá
trình tạo phoi.
Ngoài lực chủ yếu trên, khi cắt do biến dạng dàn hồi của vật liệu, mặt sau của dụng
cụ sẽ ma sát lên bề mặt đã gia công nên có các thành phần lực N2 và F2, ở đây F2 =
2N2, 2- hệ số ma sát giữa mặt sau dụng cụ và bề mặt đã gia công. Tổng hợp lực N 2 và
F2 ta có lực Q2.
Tỉ lệ giữa lực Q1 và lực Q2 phụ thuộc vào tính chất của vật liệu ,chiều sâu cắt và
chiều rộng lớp cắt. Khi chiều sâu cắt lớn hơn 0,1 mm thì lực Q 1 lớn hơn nhiều lần so với
Q2. Trong thực tế ta có thể bỏ qua thành phần lực này khi tính toán. Tổng hình học của
Q1 và Q2 ta được lực P, lực này gọi là lực cắt.
Lực cắt P có thể phân tích theo các hướng tọa độ X, Y, Z của hệ tọa độ OXYZ thành
các thành phần lực Px, Py, Pz . Trong trường hợp cắt 2 chiều như mô hình 2.7 thì lực
Px = 0. Khi này ta có:
P = Py2  Pz2
(2. 8 )
Trong trường hợp tổng quát cắt theo mô hình 3 chiều thì tồn tại lực Px, ta có công
thức tổng quát:
P = Px2  Py2  Pz2
( 2. 9 )

Khi thay đổi các thông số hình học của dụng cụ cắt và các điều kiện cắt thì các đại
lượng Px, Py , Pz cũng sẽ thay ñoåi theo.


Khi tieän, quan heä Pz = (0,8 –0,9)Pr
Px = (0,3 -0,4) Pz
Py = (0,4 -0,5) Pz
2.4.2 Công suất cắt
Nếu bỏ qua công suất chạy dao, ta có công suất cắt:
P = Pz.v x10-3
P-Công suất (kW)
Pz – Lực tiếp tuyến (N)
v-Vận tốc cắt (m/s)
Công suất động cơ có thể tính theo công thức:
Nđc =

P


(kW)

(2.10)

2.5 Nhiệt cắt
Chúng ta biết rằng năng lượng của quá trình cắt biến đổi thành nhiệt năng và kết quả
là tạo ra nhiệt độ trong vùng cắt. Những kiến thức về nhiệt sinh ra trong quá trình cắt là
quan trọng vì:
+ nh hưởng bất lợi đến độ bền, độ cứng và độ mài mòn của dụng cụ cắt
+ Gây ra sự thay đổi về kích thước của chi tiết gia công
+ Gây ra sự khó khăn trong quá trình kiểm tra độ chính xác của chi tiết gia công.

Because trong quá trình cắt xẩy ra quá trình trượt dẻo của kim loại và có ma sát rất
lớn ở mặt trước của dụng cụ do vậy nguồn nhiệt chủ yếu sinh ra tại miền trượt và mặt
trước của dụng cụ. Thêm nữa nếu nếu dụng cụ bị cùn và mòn nhiệt cũng được sinh ra
giữa mặt sau của dụng cụ và bề mặt của chi tiết đã được gia công. Nhiệt độ tăng với
chiều dài cắt của chi tiết, tốc độ cắt, chiều sâu cắt. Nó giảm khi tăng hệ số dẫn nhiệt
của chi tiết.
Sự phân bố nhiệt độ điển hình trong vùng cắt được chỉ ra như hình 2. 8

Hinh 2. 8 Sự phân bố nhiệt điển hình trong vùng cắt
Nhiệt độ trung bình khi tiện trên máy tiện tỉ lệ với tốc độ cắt và lượng chạy dao được
biểu thị như công thức ( 2.10 )


T0C = Va.Sb
(2.10 )
Ở đây: a, b các số mũ ( a, b bằng hằng ). Giá trị gần đúng của a và b cho trên bảng 2.1
( nguồn: Manufacturing Engineering and Technology –Serope Kalpakjian ; Wesley
Publishing Company 1989 )
Baûng 2.1
Vật liệu dụng cụ cắt
a
b
Hợp kim cứng
0,2
0,125
Thép tốc độ cao
0,5
0,375
2.6 Mòn và hư hỏng dụng cụ
Như chúng ta đã biết, trong quá trình cắt dụng cụ chịu ứng suất cục bộ, nhiệt cắt rất

lớn đồng thời chịu ma sát của phoi lên mặt trước dụng cu. Tất cả những tác động này đã
gây ra sự mài mòn và hư hỏng dụng cụ và tác động bất lợi đến chất lượng bề mặt chi
tiết gia công, độ chính xác kích thước cũng như ảnh hưởng đến hiệu quả kinh tế của quá
trình cắt gọt. Có hai vùng mòn cơ bản của dụng cụ cắt: mòn mặt sau và mòn mặt trước
(hình 2. 9 )

Hình 2. 9 Mòn mặt sau và mòn mặt trước của dụng cụ cắt
a) Mòn mặt sau và mặt trước của dụng cụ b) Diện tích mòn mặt trước c) Diện tích
mòn mặt sau và lượng mòn trung bình VB.
2.6.1 Mòn mặt sau:
Mòn mặt sau của dụng cụ ( hình 2.9a ) thông thường do:
+ Cọ sát của bề mặt sau của dụng cụ lên bề mặt đã gia công
+ Do nhiệt cắt lan truyền và phát triển
Trong công trình nghiên cứu về gia công thép của F.W. Taylor, quan hệ sau đã được
thiết lập:
VTn = C
( 2.11 )
Ở đây: V- Tốc độ cắt


T- Thời gian xảy ra và phát triển mòn mặt sau ( phút)
n- Số mũ phụ thuộc vào vật liệu dụng cụ và chi tiết và điều kiện cắt ( n =hằng).
Số mũ n và hệ số C được xác định bằng thực nghiệm. Phạm vi thay đổi của n được cho
trong bảng (2.2 ) ( nguồn: Manufacturing Engineering and Technology –Serope
Kalpakjian ; Wesley Publishing Company 1989 )
Bảng 2.2- Giá trị n
Vật liệu của dụng cụ
n
Thép tốc độ cao
0,08 – 0,2

Hợp kim đúc
0,1 – 0,15
Hợp kim cứng
0,2 – 0,5
Gốm sứ
0,5 – 0.7
2.6.2 Tuổi bền của dụng cụ
Những đường cong biểu thị tuổi bền của dụng cụ được xây dựng bằng thực nghiệm
(hình 2.10 ). Tuổi bền của dụng cụ giảm nhanh khi tốc độ cắt tăng và phụ thuộc nhiều
vào vật liệu của chi tiết.

]
Hình 2. 10 nh hưởng của cấu trúc tế vi và độ cứng của vật liệu gang đúc đến độ mòn
mặt sau dụng cụ ( nguồn : Manufacturing Engineering and Technology –Serope
Kalpakjian ; Wesley Publishing Company 1989 )
Trên đồ thị chúng ta nhận thấy có sự khác biệt của tuổi mòn khi cấu trúc tế vi của vật
liệu là khác nhau. Khi xử lý nhiệt để thu được cấu trúc có pherit, peclit hay mactenxit
đều ảnh hưởng đến tuổi bền của dụng cụ.
Bởi vì nhiệt độ ảnh hưởng đến tính chất cơ học và vật lý của vật liệu, chúng ta có thể
nhận thấy rằng nhiệt độ ảnh hưởng rất lớn đến mài mòn. Qua khảo sát nhận thấy rằng
khi nhiệt độ tăng , mòn mặt sau tăng mạnh. Trong các yếu tố của chế độ cắt, tốc độ cắt
ảnh hưởng lớn nhất sau đó đến lượng chạy dao và chiều sâu cắt.
2.6.3 Độ mòn cho pheùp


Khi chúng ta quyết định mài lại hay thay thế dụng cụ khi chất lượng của chúng bắt
đầu xấu đi, lực cắt tăng lên đáng kể. Chất lượng bề mặt chi tiết gia công xấu đi rõ rệt
và nhiệt cắt tăng mạnh. Để đảm bảo dụng cụ làm việc tránh được những hiện tượng
trên, chúng ta phải qui định cho dụng cụ một lượng mòn cho phép (VB). Lượng mòn
cho phép được chỉ ra trên bảng 2. 3 (nguồn: Manufacturing Engineering and

Technology –Serope Kalpakjian ; Wesley Publishing Company 1989 )
Baûng 2.3 Độ mòn cho phép
Phương pháp gia công
Tiện
Phay mặt phẳng bằng
dao phay trụ
Phay mặt phẳng bằng
dao mặt đầu
Khoan
Doa

Thép tốc độ cao
1,5
1,5

Hợp kim cứng
0,4
0,4

0,3

0,3

0,4
0,15

0,4
0,15

Để tăng độ chính xác và giảm độ nhám bề mặt của loạt chi tiết gia công chúng ta có

thể lấy độ mòn cho phép nhỏ hơn trị số cho trong bảng 2.3 . Tuổi bền cho phép đối với
thép tốc độ cao thông thường chọn trong khoảng 60 – 120 phút. Đối với vật liệu hợp
kim cứng thông thường chọn 30 – 60 phút.
Chúng ta có thể hiểu được ảnh hưởng của tốc độ cắt đến khối lượng kim loại được
bóc đi trong quá trình gia công với tuổi bền cho phép tương ứng bằng cách phân tích đồ
thị hình 2.11 .Chúng ta giả thiết đang gia công vật liệu có độ cứng theo đường cong
“a” đó là gang đúc có độ cứng 265 HB. Nếu tốc độ cắt là 1m/giây , tuổi bền tương ứng
là 40 phút. Trong khoảng thời gian cắt này, dụng cụ cắt được chiều dài là: (1m/giây).
(60 giây/ phút). (40 phút) = 2400 mét trước khi dụng cụ được mài lại hoặc thay thế. Bây
giờ nếu chúng ta tăng tốc độ lên 2 m/giây, tuổi bền của dụng cụ còn 5 phút. Dụng cụ
cắt được quảng đường (2).(60).(5) = 600 mét. Vì khối lượng bóc kim loại tỉ lệ với quảng
đường dao đi được tương ứng với tuổi bền. Từ đây chúng ta thấy rằng khi chúng ta giảm
tốc độ cắt, chúng ta cắt được kim loại nhiều hơn giữa hai lần mài lại hoặc đổi dụng cụ.
Tất nhiên tốc độ cắt giảm, thời gian gia công chi tiết kéo dài. Những sự thay đổi này
đều ảnh hưởng đến chỉ tiêu kinh tế.
2.6.2 Mòn mặt trước
Mòn mặt trước xuất hiện ở mặt trước của dụng cụ ( hình 2 .9b ) làm thay đổi trạng
thái hình học giữ bề mặt tiếp giữ phoi và dụng cụ, từ đó ảnh hưởng đến quá trình gia
công. Yếu tố ảnh hưởng lớn nhất đến mòn mặt trước đó là nhiệt độ giữa mặt tiếp xúc


của phoi và mặt trước dụng cụ và sự tương tác hóa học của chúng ở nhiệt độ cao. Mòn
mặt trước chủ yếu do sự khuếch tán các nguyên tử giữa hai bề mặt của phoi và mặt
trước dụng cụ. Quá trình khuyếch tán tăng khi nhiệt độ tăng. Hình 2. 12 là đồ thị biểu
thị quan hệ giữa lượng mòn mặt trước và nhiệt độ trung bình giữa mặt tiếp xúc của phoi
và dụng cụ.

Hình 2.12 Quan hệ giữa mòn mặt trước và nhiệt độ trung bình giữa bề mặt tiếp
xúc của phoi và mặt trước dụng cụ ( nguoàn: Manufacturing Engineering and
Technology –Serope Kalpakjian ; Wesley Publishing Company 1989 )

Câu hỏi ôn tập chương 2
1-Dựa vào mô hình khi cắt gọt, hãy cho biết những biến số nào là biến số độc lập và
biến số nào là phụ thuộc ( biến số độc lập là những thông số chọn lựa ban đầu, biến
phụ thuộc là kết quả của quá trình gia công)
2-Hệ số co rút phoi phụ thuộc vào những yếu tố nào? Biện luận mối quan hệ
3-Hệ số co rút phoi đặc trưng cho vấn đề gì? Năng lượng nào tạo lên nó?
4-Hệ số trượt tương đối phụ thuộc những yếu tố nào? Biện luận mối quan hệ
5- Giải thích sự khác nhau giữa phoi dây và các loại phoi khác
6- Trong gia công cắt gọt, đặc biệt trên máy tự động, tại sao người ta không mong
muốn phoi dây, biện pháp xử lý.
7-Trình bày phương pháp xác định hệ số co rút phoi thông qua trọng lượng phoi
8- Tại sao cần phải biết lực và công suất khi gia công
9-Phân tích biểu đồ lực cắt trong mô hình cắt 2 chiều
10- Cách xác định các thành phần lực Px; Py; Pz
11-Thành phần lực vuông góc với bề mặt gia công gây ra tác hại gì? Biện pháp khắc
phục
Chương 2 Vật liệu dụng cụ cắt và dung dịch cắt

Chương 5 Chuẩn và gá đặt chi tiết khi gia công
4.1 Giới thiệu


4.2 Chuẩn
5.2..1 Định nghóa và phân loại
a. Định nghóa
Như chúng ta đã biết, một sản phẩm cơ khí được hình thành sau khi thực hiện qui trình
công nghệ lắp ráp. Trong sản phẩm, các chi tiết hay cụm chi tiết có các quan hệ về vị
trí tương quan xác định. Mặt khác, trong mỗi chi tiết , các điểm, đường, bề mặt trên
chúng cũng có mối quan hệ hình học nhất định. Quan hệ hình học này có thể được biểu
thị bằng quan hệ kích thước, về vị trí tương quan v.v.. Hay nói cách khác, vị trí của

điểm, đường, bề mặt trên chi tiết được xác định thông qua mối quan hệ với các điểm,
đường, bề mặt khác trên chi tiết đó hay trong sản phẩm.
Dể xác định vị trí tương quan giữa các điểm, đường, bề mặt của một chi tiết hay giữa
các chi tiết khác nhau trong sản phẩm người ta đưa ra khái niệm về chuẩn và được định
nghóa như sau:
Chuẩn là tập hợp của những bề mặt, đường hoặc điểm của một chi tiết mà ta căn cứ
vào đó xác định vị trí của các bề mặt, đường hoặc điểm khác của bản thân chi tiết đó
hoặc của các chi tiết khác trong sản phẩm.
Vị trí tương quan của các bề mặt, đường hoặc điểm có thể được xác định trong quá
trình thiết kế, gia công, lắp ráp hoặc đo lường , do đó chuẩn có thể là chuẩn thiết kế,
chuẩn gia công, chuẩn lắp ráp và chuẩn đo lường.
b. Phân loại chuẩn
Dựa vào công dụng của chuẩn mà ta có các loại sau:
 Chuẩn thiết kế
Chuẩn thiết kế là chuẩn dùng trong quá trình thiết kế. Chuẩn thiết kế được hình
thành khi lập các chuổi kích thước trong quá trình thiết kế. Chuẩn thiết kế có thể là
chuẩn thực hay chuẩn ảo
Chuẩn thực như mặt A của hình 5.1a dùng để xác định kích thước các bậc củatrục .

A

A1


A2
A3
a)

o

b)

Chuẩn ảo là
Hình 5.1 Chuẩn thiết kế thực và ảo


điểm 0 của đỉnh hình nón của mặt lăn bánh răng côn dùng để xác định góc côn như
hình 5.1b.
 Chuẩn công nghệ
Chuẩn công nghệ chia ra: chuẩn gia công, chuẩn lắp ráp và chuẩn đo lường
Chuẩn gia công Dùng để xác định vị trí của các bề mặt, đường hoặc điểm của chi
tiết trong quá trình gia công cơ. Chuẩn gia công bao giờ cũng là chuẩn thực
Ví dụ: Trên hình 5.2a, khi phay mặt B để đạt kích thước H H , Chúng ta chọn mặt
A là chuẩn gia công. Mặt A làm cả hai nhiệm vụ mặt định vị và mặt tỳ.

Hình 5.2 Chuẩn gia công
Trong trường hợp gia công theo phương pháp rà gá (hình 5.2b ) , khi đó chi tiết
được vạch dấu trước ( đường vạch dấu B ), chuẩn gia công khi này là đường vạch
dấu B, còn mặt A chỉ là mặt tỳ. Như vậy chuẩn gia công có thể trùng hoặc không
trùng với mặt tỳ của chi tiết lên đồ gá.
Chuẩn gia công còn chia ra chuẩn thô và chuẩn tinh.
Chuẩn thô là những bề mặt dùng làm chuẩn chưa được gia công.
Trong phần lớn các trường hợp, chuẩn thô là những bề mặt của phôi chưa qua gia
công. Chỉ trong một vài trường hợp, khi phôi đã được gia công sơ bộ để phát hiện
phế phẩm của quá trình tạo phôi va øgiảm khối lượng gia công cơ cũng như chi phí
vận chuyển thì khi đó chuẩn thô mới là những bề mặt đã gia công.
Chuẩn tinh là chuẩn đã qua gia công. Nếu chuẩn tinh còn được dùng trong quá
trình lắp ráp sau này thì gọi là chuẩn tinh chính. Còn chuẩn tinh không được dùng
trong quá trình lắp ráp sau này thì gọi là chuẩn tinh phụ.
Ví dụ: Khi gia công răng của một bánh răng ta dùng mặt lỗ A để làm chuẩn gia

công. Mặt lỗ này sau này sẽ lắp ghép với trục. Lỗ A được gọi là chuẩn tinh chính


(hình 5. 3a ). Các chi tiết trục dài thường có 2 lỗ tâm ở hai đầu. Hai lỗ tâm này là
chuẩn gia công trong quá trình gia công trục . Hai lỗ tâm này sau này không phải là
bề mặt lắp ghép, do vậy đây là chuẩn tinh phụ (hình 5.3b )

Chuẩn đo lường

Hình 5.3 Chuẩn tinh chính và chuẩn tinh phụ

Chuẩn đo lường là chuẩn căn cứ vào đó để tiến hành đo hay kiểm tra kích thước
hoặc vị trí
tương quan giữa các yếu tố hình học của chi tiết máy
Chuẩn lắp ráp
Chuẩn lắp ráp là chuẩn để xác định vị trí tương quan của các chi tiết khác nhau của
một bộ phận máy trong quá trình rắp ráp . Chuẩn rắp ráp có thể trùng với mặt tì ráp
ráp và cũng có khi không trùng với mặt tỳ.
Ví dụ Khi lắp ráp thân động cơ đốt trong, cần đảm bảo độ thẳng góc giữa tâm lỗ xy lanh
(mặt F) với tâm lỗ lắp trục khuỷu M (hình 5.4) laø 0,5/1000 mm.