Bài tập lớn: KỸ THUẬT CHẾ TẠO 2

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐHQG TP HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ

BỘ MÔN CHẾ TẠO MÁY

Bài tập lớn:

KỸ THUẬT CHẾ TẠO 2

GVHD: TS. TRƯƠNG QUỐC THANH

NHÓM: 1

LỚP: L01

Thành viên MSSV
Huỳnh Ngọc Quyên 1813741
Nguyễn Xuân Phát 1813489
1813465
Đỗ Văn Pháp 1813265
Đường Khắc Nguyên

Thành phố Hồ Chí Minh, 09 tháng 5 năm 2021

CHAPTER 21 THEORY OF METAL MACHINING
REVIEW QUESTIONS
21.1. What are the three basic categories of material removal processes?
Ba loại cơ bản của quá trình bóc tách vật liệu là gì?
TL: Có ba loại q trình bóc tách vật liệu cơ bản là: (1) Gia cơng truyền thống, (2) Gia
cơng mài mịn, (3) Gia công không truyền thống
21.2. What distinguishes machining from other manufacturing processes?

Điều gì dùng để phân biệt gia cơng với các q trình sản xuất khác?
TL: Trong gia cơng, vật liệu được bóc tách ra khỏi phơi để lại phần vật liệu có hình dạng
mong muốn
21.3. Identify some of reasons why machining is commercially and technologically
important.
Nêu một số lý do tại sao gia công lại chú trọng về mặt thương mại và công nghệ
TL: Bao gồm các lý do sau đây:
(1) Nó có thể áp dụng hầu hết cho các loại vật liệu
(2) Nó có thể tạo ra chi tiết có đa dạng hình học khác nhau
(3) Nó có thể đạt được dung sai gần nhỏ nhất so với các quá trình khác
(4) Nó có thể tạo độ bề mặt hồn thiện tốt
21.4. Name the three most common machining processes.
Kể quả ba q trình gia cơng phổ biến
TL: Ba quy trình gia công phổ biến là (1) tiện, (2) khoan, (3) phay
21.5. What are the two basic categories of cutting tools in machining? Give two
examples of machining operations that use each of the tooling types

2

Hai loại dụng cụ cắt cơ bản trong quá trình gia cơng là gì? Cho hai ví dụ về hoạt động
gia cơng mà sử dụng từng loại dụng cụ đó
TL: Có hai loại dụng cụ cắt là
(1) Các dụng cụ đơn điểm, sử dụng trong q trình gia cơng như: tiện doa
(2) Dụng cụ cắt đa điểm, được sử dụng trong q trình gia cơng như: phay, khoan
21.6. What are the parameters of a machining operation that are included within the
scope of cutting conditions?
Các thơng số của q trình gia công trong phạm vị điều kiện cắt?
TL: Các điều kiện cắt bao gồm: tốc độ, lượng chạy dao, chiều sâu cắt và dung dịch cắt
21.7. Explain the difference between roughing and finishing operations in machining.
Giải thích sự khác nhau giữa gia công thô và gia công tinh

TL: Gia công thô được sử dụng để loại bỏ nhanh chóng một lượng lớn vật liệu và tạo ra
một phần hình học gần với hình dạng mong muốn.
Gia cơng tinh sau khi được gia công thô sẽ được sử dụng để đạt được hình dạng hình
học cuối cùng và hồn thiện bề mặt
21.8. What is a machine tool?
Máy cơng cụ là gì?
TL: Máy cơng cụ có thể được định nghĩa là máy chạy bằng năng lượng để định vị và di
chuyển dụng cụ liên quan đến q trình làm việc để hồn thành gia cơng hoặc tạo hình
kim loại.
21.9. What is an orthogonal cutting operation?
Quá trình cắt trực giao là gì?
TL: Cắt trực giao liên quan đến việc sử dụng một công cụ hình nêm trong đó lưỡi cắt
vng góc với phương của chuyển động vào vật liệu làm việc.
21.10. Why is the orthogonal cutting model useful in the analysis of metal machining?

3

Tại sao mơ hình cắt trực giao lại hữu ích trong phân tích gia cơng kim loại?
TL: Cắt trực giao rất hữu ích trong phân tích gia cơng kim loại bởi vì nó đơn giản hóa
từ q trình gia cơng 3 chiều sang 2 chiều. Ngồi ra, cơng cụ trong mơ hình cắt trực giao
chỉ có hai tham số (góc trước và góc sau) đơn giản về hình học hơn là dụng cụ đơn điểm.
21.11. Name and briefly describe the four types of chips that occur in metal cutting.
Kể tên và mô tả ngắn gọn 4 loại phoi xảy ra trong q trình cắt gọt kim loại
TL: Có 4 loại
(1) Phoi vụn trong đó phoi được tạo thành các phân đoạn riêng biệt
(2) Phoi dây trong đó phoi khơng phân đoạn và được hình thành từ các kim loại dễ uốn
(3) Phoi dây với lẹo dao được hình như (2) ngoại trừ gây ra sự kết dính của một phần
nhỏ vật liệu gia cơng vào góc trước dụng cụ
(4) Phoi xếp, là phoi bán liên tục có nghĩa là chúng có hình dạng răng cưa được tạo ra
theo chu kỳ hình thành phoi biến dạng cắt cao xen kẽ sau đó là biến dạng cắt thấp

21.12. Identify the four forces that act upon the chip in the orthogonal metal cutting
model but cannot be measured directly in an operation.
Xác định bốn lực tác dụng lên phoi trong mơ hình cắt trực giao nhưng không để đo được
trực tiếp trong một quá trình
TL: Bốn lực tác dụng lên phoi là
(1) Lực ma sát
(2) Lực pháp tuyến với ma sát
(3) Lực cắt
(4) Lực pháp tuyến với lực cắt
21.13. Identify the two forces that can be measured in the orthogonal metal cutting
model.
Xác định hai lực có thể đo được trong mơ hình cắt trực giao

4

TL: Hai lực có thể đo được trong mơ hình cắt trực giao là
(1) Lực cắt
(2) Lực đẩy
21.14. What is the relationship between the coefficient of friction and the friction angle
in the orthogonal cutting model?
Mối quan hệ giữa hệ số ma sát và góc ma sát trong mơ hình cắt trực giao là gì?

TL: Hệ số mà sát là tiếp tuyến của góc ma sát (   tan  )

21.15. Describe in words what the Merchant equation tells us.
Mô tả biểu thức Merchant
TL: Phương trình Merchant cho biết rằng góc trượt tăng khi (1) tăng góc trước của dụng
cụ, (2) giảm góc ma sát (hay hệ số ma sát).
21.16. How is the power required in a cutting operation related to the cutting force?
Công suất cần thiết yêu cầu quá trình cắt liên quan thế nào đến lực cắt?

Cơng suất cần thiết trong quá trình cắt bằng lực cắt nhân với tốc độ cắt
21.17. What is the specific energy in metal machining?
Năng lượng riêng trong q trình gia cơng kim loại là gì?
TL: Năng lượng riêng là năng lượng cần thiết để loại bỏ một đơn vị khối lượng của phôi
vật liệu.
21.18. What does the term size effect mean in metal cutting?
Khái niệm kích thước có ảnh hưởng gì trong cắt kim loại?
TL: Kích thước ảnh hưởng đến thực tế là năng lượng cụ thể tăng lên khi mặt cắt ngang
tiết diện của phoi (t0 x w trong cắt trực giao hoặc fxd trong tiện) giảm
21.19. What is a tool-chip thermocouple?
Cặp nhiệt điện phoi- dụng cụ là gì?

5

TL: Cặp nhiệt điện phoi- dụng cụ bao gồm dụng cụ và phoi là hai kim loại khác nhau
tạo thành mối nối cặp nhiệt điện; Khi tiết diện giữa phoi- dụng cụ nóng lên trong q
trình cắt, một điện áp nhỏ được phát ra từ mối nối có thể được đo để chỉ nhiệt độ cắt.
MULTIPLE CHOICE QUIZ
21.1 Which of the following manufacturing processes are classified as material removal
processes (two correct answers): (a) casting, (b) drawing, (c) extrusion, (d) forging, (e)
grinding, (f) machining, (g) molding, (h) pressworking, and (i) spinning?
Quy trình sản xuất nào sau đây được phân loại là quy trình bóc tách vật liệu (2 câu trả
lời đúng):
(a) Đúc
(b) Chuốt
(c) Đùn
(d) Rèn
(e) Mài
(f) Gia công
(g) Đúc

(h) Ép
(i) Kéo
Đáp án: (e) (f)
21.2. A lathe is used to perform which one of the following manufacturing operations:
(a) broaching, (b) drilling, (c) lapping, (d) milling, or (e) turning?
Máy tiện được sử dụng để thực hiện một trong các hoạt động sản xuất sau:
(a) Chuốt
(b) Khoan
(c) Mài

6

(d) Phay
(e) Tiện
Đáp án: (e)
21.3. With which one of the following geometric forms is the drilling operation most
closely associated: (a) external cylinder, (b) flat plane, (c) round hole, (d) screw threads,
or (e) sphere?
Gia công khoan liên kết chặt chẽ với một trong các dạng hình học sau:
(a) Hình trụ bên ngồi
(b) Mặt phẳng
(c) Lỗ trịn
(d) Ren, vít
(e) Hình cầu
Đáp án: (c)
21.4. If the cutting conditions in a turning operation are cutting speed = 300 ft/min, feed
= 0.010 in/rev, and depth of cut = 0.100 inch, which one of the following is the material
removal rate: (a) 0.025 in3 /min, (b) 0.3 in3 /min, (c) 3.0 in3 /min, or (d) 3.6 in3 /min?
Nếu điều kiện trong q trình tiện có tốc độ cắt = 300ft/ph, Lượn chạy dao= 0.01 in/rev,
Chiều sâu cắt = 0.1 inch, tỷ lệ nào sau đây là lượng bóc tách vật liệu

(a) 0.025 in3/min
(b) 0.3 in3/min
(c) 3.0 in3/min
(d) 3.6 in3/min
Đáp án: (d)

7

21.5. A roughing operation generally involves which one of the following combinations
of cutting conditions: (a) high v, f, and d; (b) high v, low f and d; (c) low v, high f and
d; or (d) low v, f, and d, where v = cutting speed, f = feed, and d = depth?
Một q trình gia cơng thơ thường gồm một trong những điều kiện cắt sau đây:
(a) v, d, và d cao
(b) v cao, f và d thấp
(c) v thấp, f và d cao
(d) v, f và d thấp
Trong đó v= tốc độ cắt
f= tiến dao
d= chiều sâu cắt
Đáp án: (c)
21.6. Which of the following are characteristics of the orthogonal cutting model (three
best answers): (a) a circular cutting edge is used, (b) a multiple-cutting-edge tool is used,
(c) a single-point tool is used, (d) only two dimensions play an active role in the analysis,
(e) the cutting edge is parallel to the direction of cutting speed, (f) the cutting edge is
perpendicular to the direction of cutting speed, and (g) the two elements of tool geometry
are rake and relief angle?
Đặc điểm nào sau đây là đặc điểm của mơ hình cắt trực giao (3 câu trả lời đúng):
(a) Một lưỡi cắt tròn được sử dụng
(b) Dụng cụ cắt đa cạnh được sử dụng
(c) Dụng cụ cắt đơn điểm được sử dụng

(d) Chỉ có hai chiều kích thước đóng vai trị chủ động trong việc phân tích
(e) Cạnh cắt song song với hướng của tốc độ cắt
(f) Lưỡi cắt vng góc với hướng của tốc độ cắt

8

(g) Hai yếu tố hình học của dụng cụ là góc trước và góc sau

Đáp án: (d) (f) (g)

21.7. The chip thickness ratio is which one of the following: (a) tc , (b) t0 , (c) f , or
t0 tc d

(d) t0 , where tc = chip thickness after the cut, t0 = chip thickness before the cut, f = feed,
w

d = depth, and w = width of cut?

Tỉ lệ độ dày phoi là một trong những giá trị sau:

tc
(a) t0

t0
(b) tc

f
(c) d

t0

(d) w

Với tc là độ dày phoi sau khi cắt

T0 là độ dày phoi trước khi cắt

F= lượng ăn dao

D= chiều sâu cắt

W= chiều rộng mặt cắt

Đáp án : (b)

21.8. Which one of the four types of chip would be expected in a turning operation
conducted at low cutting speed on a brittle work material: (a) continuous, (b) continuous
with built-up edge, (c) discontinuous, or (d) serrated?

9

Loại phoi nào trong 4 loại phoi được cho là tiến hành ở tốc độ cắt thấp trên vật liệu
giòn trong tiện:
(a) Phoi dây
(b) Phoi dây với lẹo dao
(c) Phoi Vụn
(d) Phoi xếp
Đáp án (c)
21.9. According to the Merchant equation, an increase in rake angle would have which
of the following results, all other factors remaining the same (two best answers): (a)
decrease in friction angle, (b) decrease in power requirements, (c) decrease in shear

plane angle, (d) increase in cutting temperature, and (e) increase in shear plane angle?
Theo biểu thức Merchant, sự tăng góc trước sẽ có những yếu tố nào sau đây, những yếu
tố cịn lại khơng đổi (2 đáp án:
(a) Giảm góc ma sát
(b) Giảm cơng suất u cầu
(c) Giảm góc mặt phẳng cắt
(d) Tăng nhiệt độ tăng
(e) Tắng góc mặt phẳng cắt
Đáp án (b) (e)
21.10. In using the orthogonal cutting model to approximate a turning operation, the
chip thickness before the cut to corresponds to which one of the following cutting
conditions in turning: (a) depth of cut d, (b) feed f, or (c) speed v?
Khi sử dụng mơ hình cắt trực giao để ước tính một q trình tiện, Chiều dày phoi trước
khi cắt tương ứng với một trong những điều kiện cắt sau
(a) Chiều sâu cắt d

10

(b) Lượng ăn dao f
(c) Tốc độ cắt v
Đáp án: (b)
21.11. Which one of the following metals would usually have the lowest unit
horsepower in a machining operation: (a) aluminum, (b) brass, (c) cast iron, or (d) steel?
Kim loại nào sau đây thường có đơn vị cơng suất thấp nhất trong q trình gia cơng
(a) Nhơm
(b) Đồng thau
(c) Gang
(d) Thép
Đáp án: (a)
21.12. For which one of the following values of chip thickness before the cut to would

you expect the specific energy in machining to be the greatest: (a) 0.010 inch, (b) 0.025
inch, (c) 0.12 mm, or (d) 0.50 mm?
Đối với một trong các giá trị độ dày phoi trước khi cắt, chúng ta cần năng lượng riêng
trong gia công nào là tốt nhất
(a) 0.01 inch
(b) 0.025 inch
(c) 0.12 mm
(d) 0.5mm
Đáp án (c) (Nhỏ nhất)
21.13. Which of the following cutting conditions has the strongest effect on cutting
temperature: (a) feed or (b) speed?
Điều kiện cắt nào sau đây có ảnh hưởng mạnh nhất đến nhiệt độ cắt

11

(a) Tiến dao

(b) Tốc độ cắt

Đáp án (b)

PROBLEMS

Chip Formation and Forces in Machining

21.1. In an orthogonal cutting operation, the tool has a rake angle = 15°. The chip
thickness before the cut = 0.30 mm and the cut yields a deformed chip thickness = 0.65
mm. Calculate (a) the shear plane angle and (b) the shear strain for the operation.

Trong mơ hình cắt trực giao, dụng cụ cắt có góc trước =150. Chiều dày phoi trước khi

cắt = 0.3mm và chiều dày phoi sau khi cắt =0.65 mm. Tính (a) góc trượt và (b) hệ số
trượt dẻo tương đối của quá trình

Giải:

r  t0  0.30  0.4615
(a) tc 0.65

1  0.4615cos15 
  tan    26.85
1 0.4615sin15 

(b) Hệ số trượt dẻo tương đối   cot 26.85  tan(26.85 15) 1.975  0.21  2.185

21.2. In Problem 21.1, suppose the rake angle were changed to 0°. Assuming that the
friction angle remains the same, determine (a) the shear plane angle, (b) the chip
thickness, and (c) the shear strain for the operation.

Trong Problem 21.1, cho góc trước thay đổi đến 00. Giả sử góc ma sát khơng đổi, xác
định (a) góc trượt, (b) Chiều dày phoi, và (c) hệ số trượt dẻo tương đối của quá trình.

Giải:

Từ Problem 21.1,   15 và   26.85 . Sử dụng biểu thức Merchant, (21.16):

12

  45    
22

   2(45)    2  90 15  2(26.85)  51.3

Vậy, với   0 và   51.3

  45      45  0  51.3  19.35
22 22

(b) Chiều dày phoi tại   0 ; tc  t0  0.30  0.854mm
tan tan19.35

(c) Hệ số trượt dẻo   cot19.35  tan(19.35  0)  2.848  0.351  3.199

21.3. In an orthogonal cutting operation, the 0.250 in wide tool has a rake angle of 5°.
The lathe is set so the chip thickness before the cut is 0.010 in. After the cut, the
deformed chip thickness is measured to be 0.027 in. Calculate (a) the shear plane angle
and (b) the shear strain for the operation.

Trong quá trình cắt trực giao, bề rộng dao =0.25 có góc trước= 50. Tiện có chiều dày
phoi trước khi cắt = 0.010 in. Sau khi cắt chiều dày phoi đo được là 0.027 in. Tính (a)
Góc trượt và (b) Hệ số trượt dẻo tương đối của quá trình

Giải:

r  t0  0.010  0.3701
(a) tc 0.027

1  0.3701cos5  1
  tan    tan (0.3813)  20.9
 1 0.3701sin 5 

(b) Hệ số trượt dẻo   cot 20.9  tan(20.9  5)  2.623 0.284  2.907

21.4. In a turning operation, spindle speed is set to provide a cutting speed of 1.8 m/s.
The feed and depth of cut of cut are 0.30 mm and 2.6 mm, respectively. The tool rake
angle is 8°. After the cut, the deformed chip thickness is measured to be 0.49 mm.
Determine (a) shear plane angle, (b) shear strain, and (c) material removal rate. Use the
orthogonal cutting model as an approximation of the turning process.

13

Trong quá trình tiện, tốc quay là 1.8 m/s. Lượng chạy dao = 0.3mm chiều sâu cắt = 2.6
mm. Góc trước dao = 80 . Sau khi cắt độ dày phoi- 0.49 mm. Xác định (a) góc trượt, (b)
Hệ số trượt và (c) Lượng kim loại bóc tách. Sử dụng mơ hình cắt trực giao trong q
trình tiện

Giải:

r  t0  0.30  0.612
(a) tc 0.49

1  0.612cos8  1
  tan    tan (0.6628)  33.6
 1 0.612sin 8 

(b)   cot 33.6  tan(33.6  8)  1.509  0.478  1.987

(c) RMR= (1.8m/s x 103 mm/m) (0.3) (2.6) = 1404 mm3/s

21.5. The cutting force and thrust force in an orthogonal cutting operation are 1470 N
and 1589 N, respectively. The rake angle = 5°, the width of the cut = 5.0 mm, the chip

thickness before the cut = 0.6, and the chip thickness ratio = 0.38. Determine (a) the
shear strength of the work material and (b) the coefficient of friction in the operation.

Lực cắt và lực đẩy trong quá trình cắt trực giao là 1470 N và 1589 N. Góc trước = 50
Bề rộng cắt = 5mm, chiều dày phoi trước khi cắt =0.6, r= 0.38. Xác định (a) Ứng suất
trượt của quá trình cắt và (b) Hệ số ma sát

Giải:

1  0.38cos5  1
  tan    tan (0.3916)  21.38
(a)  1 0.38sin 5 

Fs 1470cos 21.38 1589sin 21.38  789.3N

As  (0.6)(5.0) / sin(21.38)  3.0 / 0.3646  8.23mm2

S  789.3  95.9N / mm2  95.9MPa
8.23

14

  45    
22

(b)    2(45)    2  90  5  2(21.38)  52.24

  tan52.24 1.291

21.6. The cutting force and thrust force have been measured in an orthogonal cutting

operation to be 300 lb and 291 lb, respectively. The rake angle = 10°, width of cut =
0.200 in, chip thickness before the cut = 0.015, and chip thickness ratio = 0.4. Determine
(a) the shear strength of the work material and (b) the coefficient of friction in the
operation.

Lực cắt và lực đây đo được trong mơ hình cắt trực dao là 300lb và 291 lb. Góc trước
=100, bề rộng cắt = 0.2inch, chiều dày phoi trước khi cắt = 0.015, r= 0.4. Xác định (a)
Ứng suất trượt của phôi và (b) hệ số ma sát

Giải:

1  0.4cos5  1
  tan    tan (0.4233)  22.94
 1 0.4sin 5 

Fs  300cos 22.94  291sin 22.94 162.9lb

As  (0.2)(0.015)  0.0077in2
sin(22.94)

S  162.9  21.167lb / in2
0.0077

  45    
22

   2(45)    2  90  5  2(22.94)  54.1

  tan(54.1) 1.38

21.7. An orthogonal cutting operation is performed using a rake angle of 15°, chip
thickness before the cut = 0.012 in and width of cut = 0.100 in. The chip thickness ratio
is measured after the cut to be 0.55. Determine (a) the chip thickness after the cut, (b)
shear angle, (c) friction angle, (d) coefficient of friction, and (e) shear strain.

15

Q trình cắt trực giao sử dụng cao có góc trước =15 0, Chiều dày phoi trước khi cắt
=0.012 in và bề rộng cắt = 0.1 in. r= 0.55. Xác định (a) chiều dày phoi sau khi cắt, (b)
Góc trượt, (c) Góc ma sát, (d) Hệ số ma sát, và (e) Hệ số trượt dẻo

Giải:

r  t0  tc  t0  0.012  0.022in
(a) tc r 0.55

1  0.55cos15  1
  tan    tan (0.6194)  31.8
(b)  1 0.55sin15 

(c)   2(45)   2  90  5  2(31.8)  41.5

(d)   tan(41.5)  0.88

(e)   cot 31.8  tan(31.8 15) 1.615  0.301 1.92

21.8. The orthogonal cutting operation described in previous Problem 21.7 involves a
work material whose shear strength is 40,000 lb/in2. Based on your answers to the
previous problem, compute (a) the shear force, (b) cutting force, (c) thrust force, and (d)
friction force.

Q trình cắt được mơ tả ở Problem 21.7 trước liên quan đến vật liệu phoi có ứng suất
trượt là 40000 lb/in2. Dựa trên câu trả lời cảu bạn ở prorblems trước, tính tốn (a) Lực
trượt, (b) Lực cắt, (c) Lực đẩy và (d) Lực ma sát

Giải:

As  (0.012)(0.10)  0.00228in2
sin(31.8)
(a)

Fs  AsS  0.00228(40000)  91.2lb

Fc  91.2.cos(41.5 15)  155lb
(b) cos(31.8  41.5 15)

16

Ft  91.2.sin(41.5 15)  77.2lb
(c) cos(31.8  41.5 15)

(d) F 155sin15  77.2cos15 115lb

21.9. In an orthogonal cutting operation, the rake angle = -5°, chip thickness before the
cut = 0.2 mm and width of cut = 4.0 mm. The chip ratio = 0.4. Determine (a) the chip
thickness after the cut, (b) shear angle, (c) friction angle, (d) coefficient of friction, and
(e) shear strain.

Trong quá trình cắt trực giao, góc trước =-50. Chiều dày phoi trước khi cắt =0.2 mm
và bề rộng cắt = 4.0 mm. r=0.4. Xác định (a) Chiều dày phoi sau khi cắt, (b) Góc trượt

(c) góc ma sát (d) hệ số ma sát, (e) Hệ số trượt

Giải:

r  t0  tc  t0  0.2  0.5mm
(a) tc r 0.4

1  0.4cos 5  1
  tan    tan (0.3851)  21.1
(b)  1 0.4sin 5 

(c)   2(45)   2  90  (5)  2(21.1)  42.9

(d)   tan 42.9  0.93

(e)   cot 21.1 tan(21.1 (5))  3.08

21.10. The shear strength of a certain work material = 50,000 lb/in2. An orthogonal
cutting operation is performed using a tool with a rake angle = 20° at the following
cutting conditions: cutting speed = 100 ft/min, chip thickness before the cut = 0.015 in,
and width of cut = 0.150 in. The resulting chip thickness ratio = 0.50. Determine (a) the
shear plane angle, (b) shear force, (c) cutting force and thrust force, and (d) friction
force.

Ứng suất trượt = 50,000 lb/in2. Q trình cắt trực giao sử dụng dao có góc trước =200
trong điều kiện tốc độ cắt = ft/min. Chiều dày phoi trước khi cắt= 0.015 in, bề rộng cắt

17

= 0.15 in. r=0.5. Xác định (a) Góc trượt, (b) Lực trượt (c) Lực cắt và lực đẩy, (d) Lực

ma sát

Giải:

1  0.2cos 20  1
  tan    tan (0.5668)  29.5
(a)  1 0.2sin 20 

As  (0.015)(0.15)  0.00456in2
sin(29.5)
(b)

Fs  AsS  0.00456(50,000)  228lb

(c)   2(45)   2  90  (20)  2(29.5)  50.9

Fc  228.cos(50.9  20)  397lb
cos(29.5  50.9  20)

Ft  228.sin(50.9  20)  238lb
cos(29.5  50.9  20)

(d) F  397sin 20  238cos20  359lb

21.11. Consider the data in Problem 21.10 except that rake angle is a variable, and its
effect on the forces in parts (b), (c), and (d) is to be evaluated. (a) Using a spreadsheet
calculator, compute the values of shear force, cutting force, thrust force, and friction
force as a function of rake angle over a range of rake angles between the high value of
20° in Problem 21.10 and a low value of -10°. Use intervals of 5° between these limits.
The chip thickness ratio decreases as rake angle is reduced and can be approximated by

the following relationship: r = 0.38 + 0.006α, where r = chip thickness and α = rake
angle. (b) What observations can be made from the computed results?

Xét dữ liệu trong Problem 21.10 có góc trước thay đổi, nó ảnh hưởng đến lực trong
phần (b), (c) và (d). (a) Sử dụng Bảng tính tốn, tính giá trị của góc trượt, lực cắt, lực
đẩy, lực ma sát khi chức năng của góc trước vượt quá một khoảng giữa giá trị cao nhất
= 200 trong problem 21.10 và giá trị thấp nhất = -100. Sử dụng khoảng 50 giữa những
giá trị. Tỉ lệ cắt giảm khi góc trước giảm và có thể xấp xỉ theo mối quan hệ sau:

18

r=0.38+0.006α, với r= chiều dày phoi và α là góc trước. (b) Có thể quan sát được gì
từ kết quả tính tốn?

Giải:

(a)

α r Fs(lb) Fc(lb) Ft(lb) F(lb)

20 0.5 228 397 238 359

15 0.47 245 435 309 411

10 0.44 265 480 399 476

5 0.41 288 531 515 559

0 0.38 317 592 667 667

-5 0.35 351 665 870 809

-10 0.32 393 754 1150 1001

(b) Quan sát:

(1) Tất cả các lực tăng khi góc trước giảm

(2) Sự thay đổi của các lực với góc trước tăng khi tốc độ tăng của góc trước giảm

(3) Lực đẩy nhỏ hơn lực cắt khi góc trước lớn nhưng tăng với tốc độ nhanh hơn lực cắt
để gia trị của nó là lớn hơn ở góc trước thấp và âm

(4) tỉ lệ chiều dày phoi giảm khi giảm góc trước, Như được thấy trong quan hệ :
r=0.38+0.006α

21.12. Solve previous Problem 21.10 except that the rake angle has been changed to -5°
and the resulting chip thickness ratio = 0.35.
Giải Problem 21.10 ngoại trừ góc trước thay đổi đến -50 và tỉ lệ chiều dày phoi = 0.35

Giải:

1  0.35cos 5  1
  tan    tan (0.3384)  18.7
(a)  1 0.35sin 5 

As  (0.015)(0.15)  0.00702in2
sin(18.7)
(b)

19

Fs  AsS  0.00702(50,000)  351lb

(c)   2(45)   2  90  (5)  2(18.7)  47.6

Fc  351.cos(47.6  (5))  665lb
cos(18.7  47.6  (5))

Ft  351.sin(47.6  (5))  870lb
cos(18.7  47.6  (5))

(d) F  665sin(5)  870cos(5)  809lb

21.13. A carbon steel bar with 7.64 in diameter has a tensile strength of 65,000 lb/in2
and a shear strength of 45,000 lb/in2. The diameter is reduced using a turning operation
at a cutting speed of 400 ft/min. The feed is 0.011 in/rev and the depth of cut is 0.120
in. The rake angle on the tool in the direction of chip flow is 13°. The cutting conditions
result in a chip ratio of 0.52. Using the orthogonal model as an approximation of turning,
determine (a) the shear plane angle, (b) shear force, (c) cutting force and feed force, and
(d) coefficient of friction between the tool and chip.

Thanh thép cacbon với đường kính 7.64 in có ứng suất căng= 65,000lb/in2 và ứng suất
trượt= 45,000lb/in2. Đường kính giảm khi sử dụng phương pháp tiện với tốc độ cắt
400ft/ph. Lượng chạy dao = 0.011 in/vòng và chiều sâu cắt= 0.12 in. Góc trước =130.
r=0.52, Sử dụng mơ hình cắt trực giao. Xác định (a) Góc trượt, (b) Lực trượt, (c) lực
cắt và lực dọc và (d) hệ số ma sát giữa phoi và dụng cụ

Giải:

1  0.52cos13  1
  tan    tan (0.5738)  29.8
(a)  1 0.52sin13 

As  t0.w  (0.2)(3.0)  0.00265in2
(b) sin sin(29.8)

Fs  AsS  0.00265(40,000)  119.4lb

(c)   2(45)   2  90  (10)  2(29.8)  43.3

20