giáo trình công nghệ chế tạo máy

Chương 1
NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT
1.1. Khái niệm về quá trình hình thành sản phẩm cơ khí
1.1.1.Khái niệm về sản phẩm cơ khí
Sản phẩm cơ khí có thể là một chi tiết độc lập được chế tạo bằng kim loại hay một
cụm chi tiết kim loại và phi kim loại được lắp ghép với nhau tạo thành một sản phẩm
hoàn chỉnh phục vụ cho nhu cầu sử dụng cụ thể.
Ví dụ: nhà máy cơ khí thực phẩm chuyên chế tạo các máy móc, dây chuyền sản
xuất và các phụ tùng thay thế cho ngành chế biến thực phẩm như là các băng tải, gầu
tải…các chi tiết khung sàn, bộ truyền động được làm bằng sắt thép còn băng tải, gầu
tải được làm bằng cao nhựa. Nhà máy cơ khí ôtô xe máy chuyên sản xuất phụ tùng
như: pittông, xylanh, lốc máy… Nhà máy sản xuất bạc đạn chuyên sản xuất tất cả các
loại bạc đạn trong đó bao gồm bi trượt, bạc trươt, ổ đỡ làm bằng kim loại còn các bộ
phận như là roong, phớt cao su là các chi tiết phi kim loại.
1.1.2. Mô hình hình thành sản phẩm cơ khí:
Quá trình hình thành sản phẩm cơ khí được mô tả bằng mô hình dưới đây:
SP : Sản phẩm.
XH – TT : Xã hội – thị trường.
T – TH : Tiếp thị.
NC – PT : Nghiên cứu – phát triển.
CT : Chế thử.
CBSX và TCSX : Chuẩn bị sản xuất và tổ chức sản xuất.
SX : Sản xuất.
Tiếp thị: là đầu mối cung cấp giữa cung và cầu.
- Chào và bán hàng.
- Nắm bắt nhu cầu thị hiếu của khách hàng đối với sản phẩm công ty, xí nghiệp đang
sản xuất.
- Kích thích nhu cầu chính đáng mới, qua đó tạo ra thị trường mới.
- Dự báo về nhu cầu phát triển về số lượng, chất lượng và những yêu cầu khác.
Bộ phận nghiên cứu và phát triển:

- Nghiên cứu để cải tiến sản phẩm đang sản xuất.
- Nghiên cứu sản xuất những sản phẩm mới do thị trường yêu cầu.
1
SP
XH-TT
T-TH
NC-PT CT
SX CBSX&TCSX

- Nghiên cứu các công nghệ mới đang ứng dụng vào lĩnh vực sản xuất của các xí
nghiệp.
Chế thử:
- Kiểm nghiệm về nguyên lý kết cấu và chất lượng sản phẩm sao cho thoả mãn điều
kiện tối ưu. Từ đó rút kinh nghiệm và thay đổi nếu cần đồng thời thăm dò thị trường
trước khi tiến hành sản xuất qui mô.
Chuẩn bị sản xuất và tổ chức sản xuất: bao gồm chuẩn bị về thiết kế và chuẩn bị về
công nghệ.
- Chuẩn bị về thiết kế: do bộ phận kỹ thuật (nghiên cứu – phát triển) thực hiện có
nhiệm vụ thiết kế hoàn chỉnh trước khi đưa qua bộ phận sản xuất.
- Chuẩn bị về công nghệ: nhà công nghệ có nhiệm vụ đọc các bản vẽ thiết kế và các
yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm từ đó lập ra qui trình công nghệ sao cho sản xuất đạt
hiệu quả kinh tế kỹ thuật cao nhất trong điều kiện sản xuất cho phép.
Công nghệ chế tạo máy là một lĩnh vực khoa học kỹ thuật có nhiệm vụ nghiên
cứu thiết kế và tổ chức thực hiện quá trình chế tạo sản phẩm cơ khí sao cho đạt chỉ
tiêu kinh tế kỹ thuật nhất định trong điều kiện qui mô sản xuất cụ thể.
Công nghệ chế tạo máy là lý thuết phục vụ cho công việc chuẩn bị sản xuất và tổ
chức sản xuất có hiệu quả nhất. Mặt khác nó là môn học nghiên cứu quá trình hình
thành bề mặt chi tiết và lắp ráp chúng thành sản phẩm.
1.2. Quá trình sản xuất và quá trình công nghệ
1.2.1. Quá trình sản xuất

Theo nghĩa rộng, quá trình sản xuất là quá trình con người tác động vào tài nguyên
thiên nhiên để biến nó thành sản phẩm phục vụ cho lợi ích của con người.
Quá trình sản xuất bao gồm mọi giai đoạn từ tài nguyên biến thành sản phẩm. Ví dụ
như quặng sắt được khai thác tại mỏ, chuyển đến nhà máy luyện kim, nấu chảy thành
phôi kim loại. Phôi đó được đưa đến nhà máy cơ khí, qua quá trình gia công cơ, nhiệt
tạo thành các chi tiết. Các chi tiết qua quá trình kiểm tra, lắp ráp tạo thành sản phẩm và
phục vụ mục đích nhất định.
Theo nghĩa hẹp, quá trình sản xuất trong một nhà máy cơ khí là tổng hợp các hoạt
động có ích biến nguyên vật liệu và bán thành phẩm thành sản phẩm hoàn chỉnh.
Quá trình sản xuất chia ra:
- Quá trình chính: là quá trình liên quan trực tiếp đến việc chế tạo chi tiết, lắp ráp và
hoàn chỉnh sản phẩm:
+ Quá trình tạo phôi.
+ Quá trình gia công cắt gọt.
+ Quá trình nhiệt luyện.
+ Quá trình lắp ráp.
+ Quá trình bao gói, sơn.v.v…
- Quá trình phụ gồm cung cấp năng lượng, cung cấp nước, khí nén, vận chuyển, bảo
quản, sữa chữa, v.v…
2

1.2.2. Quá trình công nghệ
Quá trình công nghệ là một phần của quá trình sản xuất trực tiếp làm thay đổi về
hình dáng kích thước, tính chất lý hóa của bản thân chi tiết và vị trí tương quan giữa
các chi tiết trong sản phẩm
1.2.3. Các thành phần của qui trình công nghệ
a. Nguyên công
là một phần của quá trình công nghệ được hoàn thành liên tục, tại một chỗ làm việc
và do một hay nhóm công nhân cùng thực hiện.
Nếu thay đổi một trong các điều kiện: tính liên tục hay chỗ làm việc thì ta đã

chuyển sang một nguyên công khác
Ví dụ: tiện trục bậc như hình vẽ có thể có 3 phương án gia công như sau:
Phương án 1: Tiện đầu A xong trở đầu tiện đầu C ngay, đó là một nguyên công.
Phương án 2: Tiện đầu A cho hàng loạt chi tiết sau đó chuyển sang tiện đầu C cũng
cho cả loạt chi tiết trên cùng một máy đó. Như vậy ta đã chia thành hai nguyên công vì
không đảm bảo tính liên tục.
Phương án 3: Tiện đầu A trên máy số 1, tiện đầu C trên máy số 2. như vậy cũng đã
chia thành 2 nguyên công vì chỗ làm việc đã thay đổi từ máy số 1 sang máy số 2.
Thực hiện nguyên công tiện xong tiến hành phay rãnh then ở một máy khác ( máy
phay đứng ) cũng là 2 nguyên công.
Nguyên công là đơn vị cơ bản của quá trình công nghệ để hoạch toán và tổ chức sản
xuất. Việc phân chia quá trình công nghệ thành các bước nguyên công có ý nghĩa kinh
tế kỹ thuật:
Ý nghĩa kỹ thuật: tùy theo yêu cầu kỹ thuật của chi tiết mà phải lựa chọn phương pháp
gia công.
Ví dụ như gia công mặt phẳng tùy theo yêu cầu chi tiết thô hay tinh mà ta lựa chọn
phương pháp phay hay mài tinh.
Ý nghĩa kinh tế: việc phân chia các nguyên công ít hay nhiều còn tùy thuộc vào chủng
loại, đặc tính kỹ thuật của thiết bị và số lượng sản phẩm. Đối với máy gia chính xác thì
không nên dùng để gia công thô mà chỉ nên dùng để gia công tinh. Máy lớn thì nên sử
dụng để gia công chi tiết lớn còn máy nhỏ thì gia công chi tiết nhỏ vì máy gia công
chính xác, máy có kích thướt gia công lớn thì đắt tiền hơn, chi phí cho 1 ca máy cao
hơn làm cho giá thành sản phẩm cũng cao theo.
b. Gá
là một phần của nguyên công được hoàn thành trong một lần gá đặt chi tiết. Ví dụ
như chi tiết trên hình 1.1 là: gá lần 1 tiện một đầu, rồi quay đầu gá lần 2 tiện tiếp đầu
kia. Một nguyên công có thể có một hay nhiều lần gá.
3
Hình 1.1
A

C

c. Vị trí
là một phần của nguyên công, được xác định bởi vị trí tương quan giữa chi tiết với
máy hoặc giữa chi tiết với dao cắt. Ví dụ trên hình 1.1 ta gá chi tiết trên đầu phân độ
phay rãnh then thứ nhất sau đó quay 180
0
phay tiếp rãnh then thứ 2 được gọi là một lần
gá nhưng có 2 vị trí. Như vậy một lần gá có thể có một hay nhiều vị trí.
d. Bước
Cũng là một phần của nguyên công gia công một bề mặt ( hoặc tập hợp bề mặt ) sử
dụng một hoặc một bộ dao mà trong quá trình làm việc không thay đổi chế độ cắt.
Ví dụ: tiện mặt trụ C sau đó thay đổi tốc độ, bước tiến, thay dao để tiện ren là hai
bước khác nhau.
e. Đường chuyển dao
là một phần của bước để hớt đi một lớp vật liệu có cùng chế độ cắt và sử dụng
cùng một dao. Như vậy một bước có thể có nhiều đường chuyển dao
f. Động tác
là một hành động của công nhân đề điều khiển máy thực hiện việc gia công hay lắp
ráp. Ví dụ: nhấn nút khởi động máy, kẹp êtô…Động tác là đơn vị nhỏ nhất của nguyên
công.
1.3. Các dạng sản xuất và hình thức tổ chức sản xuất:
1.3.1. Các dạng sản xuất:
Tùy theo sản lượng hàng năm và mức độ ổn định của sản phẩm mà người ta chia ra
3 dạng sản xuất:
Sản lượng hàng năm của chi tiết được xác định theo công thức:








+
+=
100
1.
1
βα
mNN
Trong đó:
1
N
-Số sản phẩm được sản xuất trong một năm
m-Số chi tiết trong một sản phẩm
α
-Số chi tiết phế phẩm (
α
=3
÷
6)
β
-Số chi tiết được chế tạo dự trữ (
β
=5
÷
7)
Sản xuất đơn chiếc: sản lượng ít ( khoảng vài chục chiếc ), sản phẩm không ổn
định gồm nhiều chủng loại. Thường sử dụng các máy vạn năng. Qui trình công nghệ
có phần đơn giản dưới dạng các bảng hay phiếu công nghệ đòi hỏi trình độ tay nghề

thợ giỏi. Ví dụ như các , cơ sở, xí nghiệp cơ khí nhỏ sản xuất theo đơn đặt hàng.
Sản xuất hàng loạt: có sản phẩm hàng năm không quá ít, chế tạo từng loạt theo
chu kỳ xác định, sản phẩm tương đối ổn định.
Sản xuất hàng khối: có sản lượng rất lớn, sản phẩm ổn định, trình độ chuyên môn
hóa cao, máy móc chuyên dùng, qui trình công nghệ được thiết kế và tính toán chính
xác và được lặp thành tài liệu công nghệ có nội dung cụ thể và tỷ mỉ. Ví dụ như các
nhà máy chuyên sản xuất động cơ, hộp tốc độ, đinh vít… ở hình thức này dể dàng ứng
dụng các phương pháp công nghệ tiên tiến, tự động hóa quá trình sản xuất tạo thành
một dây chuyền sản xuất đạt hiệu quả kinh tế ỹ thuật cao.
4

1.3.2. Các hình thức tổ chức sản xuất
a. Tổ chức sản xuất theo dây chuyền
Mỗi nguyên công được thực hiện và hoàn tất tại một địa điểm làm việc nhất định
nhưng chúng có mối quan hệ với nhau về mặt thời gian và không gian. Ơ phương pháp
này các máy móc được bố trí theo trình tự các nguyên công đồng thời phải tuân thủ
theo nhịp sản xuất T ( phút ) và bước vận chuyển L ( mét ). Phương pháp này luôn
mang lại hiệu quả kinh tế cao. Ap dụng cho các dạng sản xuất hàng loạt, hàng khối.
b. Tổ chức sản xuất không theo dây chuyền
Mỗi nguyên công được thực hiện độc lập với nhau không có mối liên hệ về mặt
không gian và thời gian với các nguyên công khác. Hiệu quả kinh tế của phương pháp
này thấp. Việc bố trí các máy móc thiết bị thường theo nhóm chức năng của máy như
là nhóm máy tiện, nhóm máy phay, nhóm máy bào…thường được áp dụng cho dạng
sản xuất đơn chiếc, hàng loạt nhỏ, sửa chữa thay thế.
1.3.3. Quan hệ giữa đường lối, biện pháp công nghệ, và qui mô sản xuất trong
việc chuẩn bị sản xuất.
Chuẩn bị công nghệ trong việc chuẩn bị sản xuất đóng một vai trò hết sức quan
trọng làm cho sản xuất mang tính ổn định và đem lại hiệu quả cao, đảm bảo được các
chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật cho sản phẩm đồng thời hoàn thành kế hoạch và tiến độ sản
xuất đề ra. Nội dung thực hiện của quá trình công nghệ được ghi thành văn bản được

gọi là qui trình công nghệ.
Số lượng các nguyên công trong một quá trình công nghệ phụ thuộc vào phương
pháp thiết kế nguyên công, phụ thuộc vào trang thiết bị sẵn có và trình độ tay nghề của
công nhân vận hành máy.
Có 2 phương pháp thiết kế nguyên công như sau:
Phân tán nguyên công: số bước trong một nguyên công ít, số lượng nguyên công
nhiều. Trong một số trường hợp phương pháp này có lợi nếu như ra sử dụng các loại
máy chuyên dùng, đơn giãn, giá thành thấp, dụng cụ cắt chuyên dùng.
Tập trung nguyên công: tập trung nhiều bước công nghệ trong một nguyên công.
Như vậy số lượng nguyên công trong quá trình công nghệ sẽ ít.
Phương pháp này áp dụng trong trường hợp có mấy tổ hợp, máy CNC, gia công
các chi tiết phức tạp, yêu cầu độ chính xác cao vì khi tập trung thì một lần gá đặt chi
tiết ta có thể gia công nhiều bước sẽ giảm được sai lệch do gá đặt.
Xu hướng hiện nay trong ngành cơ khí chế tạo máy người ta áp dụng phương pháp
tập trung nguyên công nhằm rút ngắn thời gian phụ, tiết kiệm chi phí sản xuất và do đó
hạ giá thành sản phẩm.
5

Chương 2
PHƯƠNG PHÁP TẠO PHÔI VÀ GIA CÔNG CHUẨN BỊ PHÔI
2.1. Các phương pháp chế tạo phôi
Chi phí chôi chiếm từ 20-50% giá thành sản phẩm. Vì vậy việc lựa chọn vật liệu,
lựa chọn phương pháp tạo phôi và gia công chuẩn bị phôi hợp lý sẽ góp phần vào việc
đảm bảo yêu cầu kỹ thuật của chi tiết mà còn giảm chi phí sản xuất nâng cao hiệu quả
kinh tế kỹ thuật cho quá trình sản xuất.
Nhiệm vụ của nhà thiết kế công nghệ là phải lựa chọn vật liệu và phương pháp chế
tạo phôi mang lại hiệu quả kinh tế cao nhất.
Các phương pháp chế tạo phôi: phôi đúc, phôi tạo bằng phương pháp gia công áp
lực như là phôi rèn, phôi dập, phôi cán, phôi kéo ép và phôi hàn là phôi được lắp ghép
từ các loại phôi khác. Việc lựa chọn phương pháp chế tạo phôi sẽ căn cứ vào hình

dạng, kích thước chi tiết, dạng sản xuất và hình thức tổ chức sản xuất cũng như là cơ
sở vật chất sẳn có của cơ sở.
Nếu chi tiết làm việc với chế độ chịu tải phức tạp như tải trọng thay đổi, chịu kéo
nén, chịu uốn, chịu xoắn đồng thời, ta nên lựa chọn phôi đã qua gia công áp lực. Nếu
tiết diện ngang ít thay đổi, chi tiết có dạng tròn xoay ta nên chọn phôi thép cán theo
tiêu chuẩn của nhà sản xuất và có sẳn trên thị trường. Các chi tiết có khối lượng lớn,
hình dáng phức tạp chịu tải trọng không phức tạp ta nên lựa chọn phôi đúc. Các chi tiết
có dạng khung, hộp ta nên lựa chọn phôi hàn.
Tùy thuộc vào dạng sản xuất và hình thức tổ chức sản xuất mà ta lựa chọn phôi cho
phù hợp. Ơ dạng sản xuất đơn chiếc nên chọn phôi đúc trong khuôn cát hay phôi rèn tự
do vì chí phí chế tạo phôi thấp. Dạng sản xuất hàng loạt, hàng khối nên chọn phương
pháp đúc trong khuôn kim loại, đúc trong khuôn mẫu chảy hay dùng phương pháp dập
nóng ( rèn khuôn ) cho năng suất rất cao.
2.1.1 Phôi chế tạo bằng phương pháp đúc
Phôi đúc được chế tạo bằng cách rót kim loại lỏng vào khuôn có hình dáng và kích
thước định sẵn. Sau khi kim loại kết tinh ta thu được chi tiết có hình dạng và kích
thước tương ứng với lòng khuôn gọi là vật đúc, sau đó đem vật đúc gia công cơ để
tăng độ bóng và đạt được kích thước chính xác gọi là phôi đúc. Thông thường các chi
tiết làm bằng gang ta sử dụng phôi đúc vì gang có tính dẻo thấp
Ưu điểm: có thể đúc được tất cả các kim loại và hợp kim có thành phần khác nhau.
Có thể chế tạo các chi tiết có kích thước và hình dạng đơn giản đến phức tạp mà các
phương pháp tạo phôi khác không thực hiện được. Khối lượng vật đúc từ nhỏ vài chục
gam cho đến những chi tiết có kích thước to vài chục tấn. Chi phí sản xuất thấp, giá
thành chi tiết thấp.
Nhược điểm: hệ số sử dụng kim loại thấp do đậu rót, đậu ngót. Chi phí kiểm tra
thành phần các nguyên tố cao do phải dùng đến máy kiểm tra hiện đại ( máy phân tích
thành phần kim loại )
6

a. Đúc trong khuôn cát

Là dạng đúc phổ biến. Khuôn cát là loại khuôn đúc một lần (chỉ rót một lần rồi phá
khuôn), được chế tạo bằng một hỗn hợp mà cát là thành phần chính.
Là phương pháp tạo phôi được áp dụng cho sản xuất đơn chiếc, hàng loạt nhỏ.
Vật đúc trong khuôn nguội dần từ ngoài vào trong, kim loại ở mặt ngoài bị nguội
khá nhanh và tạo nên cơ cấu tinh thể có các hạt nhỏ, cón kim loại phía trong nguội
chậm hơn và cho cơ cấu tinh thể có hạt to, vì vậy vật đúc có mặt ngoài cứng hơn bên
trong.
Ở giữa khuôn trên và khuôn dưới có lớp cát nguyên chất để tạo vách ngăn tránh hiện
tượng dính lại khuôn.
Mẫu thường làm bằng gỗ có hình dáng giống nguyên vẹn với vật cần đúc nhưng
kích thước phải lớn hơn tuỳ theo kim loại đúc và hình dáng hình học vật đúc mà có tỷ
lệ tương ứng để tránh hiện tượng co rút phôi.
Có thể đúc được những chi tiết có kích thước lớn, phức tạp nhưng độ bóng bề mặt
kém, độ chính xác thấp và lượng dư gia công lớn.
 Quy trình sản xuất vật đúc trong khuôn cát
Quy trình sản xuất vật đúc trong khuôn cát có thể tóm tắt như sau:
Bộ phận kỹ thuật căn cứ vào bản vẽ cơ khí, lập ra bản vẽ đúc, trong đó có mặt phân
khuôn, lõi, độ dốc đúc, lượng dư gia công cơ khí, dung sai, độ co ngót của kim loại sau
khi đông đặc,. . .
Bộ mẫu là một loạt các mẫu khác nhau như: tấm mẫu, mẫu hệ thống rót, đậu ngót.
Trong đó mẫu đúc và hộp lõi là bộ phận chủ yếu. Mẫu đúc dùng để chế tạo lòng khuôn
7
BỘ MẪU
Hỗn hợp làm khuôn
Làm khuôn
Sấy khuôn
Hỗn hợp làm lõi
Làm lõi
Sấy lõi
Lắp ráo khuôn

& rót hợp kim
vào khuôn.
Dỡ khuôn Làm sạch Kiểm tra

đúc trong hỗn hợp làm khuôn, hộp lõi dùng để làm lõi (nếu có). Mẫu, hộp lõi thường
do xưởng mộc sản xuất.
Khuôn, mẫu hộp lõi thường làm thành hai nửa và lắp với nhau bằng các chốt định
vị.
Khuôn đúc và lõi thường phải sấy khô để tăng cơ tính và khả năng thông khí.
Bộ phận nấu chảy kim loại lỏng phải phối hợp nhịp nhàng với quá trình làm khuôn,
lắp ráp khuôn để tiến hành rót kim loại lỏng vào khuôn kịp thời.
Sau khi kim loại đông đặc, vật đúc được hình thành trong khuôn, tiến hành dỡ
khuôn, phá lõi, kiểm tra vật đúc bằng thủ công hoặc máy.
Kiểm tra là khâu cuối cùng gồm kiểm tra hình dáng, kích thước, chất lượng bên
trong, . . .
 Những bộ phận chính để đúc vật đúc trong khuôn cát:
Lõi là bộ phận bên trong khuôn đúc nhằm tạo ra khoảng không gian rỗng bên trong
vật đúc hoặc tạo phần lồi, phần lõm của vật đúc. Thông thường hình dạng bên ngoài
của lõi (trừ tai lõi) giống hình dạng bên trong của vật đúc. Cấu tạo chung của lõi như
hình 2.2

8
Hình 2.1 – Các bộ phận của khuôn đúc.
Chi tiết; b) Mẫu đúc; c) Hộp lõi; d) Khuôn đúc; e) Vật đúc.
1. Tai mẫu; 2. Lõi; 3. Chốt định vị; 4. Hòm khuôn; 5. Hệ thống rót;
6. Vật đúc; 7. Lòng khuôn; 8. Đậu ngót và đậu hơi; 9. Hỗn hợp
khuôn; 10. Xăm hơi; 11. Lỗ thoát hơi của lõi; 12. Mặt phân khuôn.
Hình 2.2 - Cấu tạo của lõi
Lõi bao gồm:
+ Tai lõi (1) : dùng để định vị lõi trong khuôn theo vị trí

xác định.
+ Xương lõi (2) : Để tăng độ bền của lõi (thường được
làm bằng thép hoặc gang)
+ Rãnh thông khí (3) : Để tăng khả năng thông khí của
lõi

Hệ thống rót là hệ thống dẫn kim loại lỏng từ thùng rót vào khuôn. Hệ thống rót vào
khuôn được bố trí chính xác sẽ giảm được lượng kim loại hao phí (vào hệ thống rót,
đảm bảo chất lượng vật đúc). Hệ thống rót gồm: cốc rót, ống rót, rãnh lọc xỉ, rãnh dẫn.
Đậu hơi có công dụng dẫn khí vào lòng khuôn thoát ra, làm giảm áp lực động của
kim loại trong khuôn, bào hiệu mức kim loại lỏng vào trong khuôn.
Đậu ngót dùng để bổ sung kim loại cho vật đúc khi động đặc, đặc biệt khi đúc gang
trắng, gang rèn, gang có độ bền cao, thép và hợp kim màu và khi vật đúc có thành dày.
Đậu ngót phải được đặc vào chỗ thành vật đúc tập trung nhiều kim loại, động đặc
chậm, co ngót nhiều.
Hỗn hợp làm khuôn, làm lõi: hỗn hợp này phải có tính dẻo, độ bền, tính lún, tính
thông khí, tính bền nhiệt, độ ẩm và tính bền lâu. Để đáp ứng các yêu cầu đó, hỗn hợp
làm khuôn gồm: cát, đật sét, chất kết dính và chất phụ.
- Cát: là thành phần chủ yếu của hỗn hợp làm khuôn, lõi. Thành phần chủ yếu của
cát là thạch anh (SiO
2
), ngoài ra còn có ít đất sét và tạp chất khác.
- Đất sét: thành phần chủ yếu là cao lanh. Đất sét có tác dụng tăng độ dẻo và độ bền
của hỗn hợp.
- Chất kết dính: là những chất được đưa vào hỗn hợp để tăng độ dẻo, độ bền. Chất
kết dính thường là dầu thực vật (dầu lanh, dầu bông, dầu trầu), các chất hòa tan trong
nước (đường, mật mía, bột hồ, . . .), các chất dính kết hóa cứng (nhựa thông, ximăng,
hắc ín, . . .) và nước thuỷ tinh.
- Chất phụ: thường là mùn cưa, rơm rạ, bột than và chất sơn khuôn như bột graphít,
bột than, nước thuỷ tinh hoặc dung dịch của chúng với đất sét. Chất phụ đưa vào nhằm

tăng tính lún, tính thông khí, độ bóng bề mặt khuôn và tăng khả năng chịu nhiệt của
hỗn hợp.
Đem trộn các hỗn hợp trên với tỷ lệ nhất định, ta được hỗn hợp làm khuôn. Hỗn hợp
làm khuôn chia làm hai loại:
+ Cát áo: dùng để phủ sát mẫu khi làm khuôn nên phải có độ bền, độ dẻo cao và bền
nhiệt vì lớp cát này tiếp xúc trực tiếp với kim loại lỏng. Cát áo phải có độ hạt nhỏ, mịn
để tăng độ bóng bề mặt của vật đúc; chiế, 10 – 15% lượng cát làm khuôn.
+ Cát đệm: dùng để đệm cho phần khuôn còn lại nhằm tăng độ bền của khuôn, nên
không cần yêu cầu cao như cát áo; chiếm khoảng 85 – 90% tổng lượng cát khuôn.
b. Đúc trong khuôn kim loại: khuôn sử dụng được nhiều lần. Thường dùng với
những kim loại có độ nóng chảy thấp như kẽm, nhôm, magiê, hoàng đồng và gang, chi
tiết có độ chính xác cao, trọng lượng nhỏ dưới 12kg.
Độ chính xác và chất lượng bề mặt cao, dễ dàng cơ khí hóa và tự động hóa. Tuy
nhiên khối lượng vật đúc hạn chế, khó thực hiện đối với các chi tiết có hình dạng phức
tạp, có thành mỏng. Thích hợp cho sản xuất hàng loạt và hàng khối với vật đúc đơn
giản, nhỏ hoặc trung bình vì chi phí đầu tư ban đầu cao.
c. Đúc áp lực: là phương pháp dùng áp lực ép kim loại lỏng điền đầy vào khuôn sau
khi đông đặc, ta thu được vật đúc. Trên hình 2.3 giới thiệu sơ đồ nguyên lí máy đúc áp
lực kiểu pittông có buồng ép nguội.
9

Hợp kim lỏng đã được định lượng được rót vào buồng ép 2. Khi pittông ép 1 thực
hiện hành trình ép, hợp kim lỏng ép lên pittông 3 đi xuống. Cửa 4 sẽ dẫn hợp kim lỏng
qua rãnh dẫn vào khuôn 5. Khuôn đúc gồm 2 phần tĩnh và động có cơ cấu đóng mở.
Vật đúc sau khi đông đặc được lấy ra theo phần động của khuôn. Lúc này pittông 3
thực hiện sự dịch chuyển ngược để đẩy phần hợp kim thừa ra khỏi miệng xilanh chuẩn
bị cho hành trình ép tiếp tục.
Đúc áp lực có các đặc điểm sau:
- Đúc được vật đúc phức tạp, thành mỏng (1÷5mm), đúc được các loại lỗ có kích
thước nhỏ.

- Độ bóng và độ chính xác cao.
- Cơ tính vật đúc cao
- Năng suất cao nhờ mật độ vật đúc lớn.
Nhưng khuôn chóng bị mài mòn do dòng áp lực của hợp kim ở nhiệt độ cao và không
dùng được lõi cát vì dòng chảy có áp lực.
d. Đúc ly tâm: là rót kim loại lỏng vào khuôn quay. Nhờ lực ly tâm sinh ra trong khi
quay, kim loại lỏng bị ép vào thành khuôn và động đặc tại đó.
Hình 2.4 giới thiệu hai phương pháp đúc ly tâm: đúc ly tâm có trục quay thẳng
đứng (a) và đúc ly tâm có trục quay nằm ngang (b).
10
Hình 2.3 – Sơ đồ đúc áp lực kiểu pittông
Hình 2.4 – Sơ đồ đúc ly tâm
a) Đúc ly tâm trục đứng; b) Đúc ly tâm trục ngang.

Phương pháp này có đặc điểm: tổ chức kim loại mịn chặt, không tồn tại các khuyết
tật rỗ khí, rỗ co; tạo được các vật đúc tròn xoay rỗng mà không cần lõi; không dùng hệ
thống rót phức tạp nên ít hao phí kim loại; có thể tạo được các vật đúc gồm nhiều lớp
kim loại khác nhau. Tuy nhiên, phương pháp này chỉ thích hợp với vật có dạng tròn
xoay, chất lượng bề mặt trong kém.
Ngoài ra còn có phương pháp đúc liên tục và đúc trong khuôn mẫu chảy.
2.1.2 Phôi chế tạo bằng phương pháp gia công áp lực
Gia công áp lực là dùng ngoại lực tác dụng thông qua các dụng cụ làm cho kim loại
bị biến dạng ở trạng thái mạng tinh thể theo các định hướng trước để thu được chi tiết
có hình dạng kích thước theo yêu cầu.
Khi gia công áp lực khối lượng và thành phần hóa học của kim loại không thay đổi.
a. Phương pháp rèn tự do
Rèn tự do là phương pháp gia công kim loại ở trạng thái nóng mà kim loại được
biến dạng tự do trừ mặt tiếp xúc của phôi với dụng cụ gia công và đe. Phôi rèn có cơ lý
tính tốt hơn hẳn so với phôi đúc. Đơn giản sử dụng đe và búa nếu rèn tay hoặc sử dụng
máy búa hơi, máy ép thủy lực để tác động lên vật rèn.

Rèn tự do có đặc điểm:
+ Cho phép rèn được những chi tiết lớn.
+ Độ chính xác và năng suất thấp.
+ Chỉ gia công được những chi tiết đơn giản.
+ Chất lượng sản phẩm phụ thuộc vào tay nghề công nhân.
Rèn tự do sử dụng rộng rãi trong sản xuất đơn chiếc, trong công nghiệp sửa chữa
tàu thủy, tàu hỏa…các chi tiết chịu tải trọng phức tạp.
b. Phương pháp dập nóng ( rèn khuôn )
Phôi dập nóng có độ chính xác về hình dạng, kích thước và chất lượng bề mặt cũng
như là cơ tính cao. Hệ số sử dụng vật liệu có hơn so với phương pháp rèn tự do. Tuy
nhiên cần phải có máy dập, máy ép có công suất cao, chi phí đầu tư ban đầu lớn. Do
vậy chỉ thích hợp cho sản xuất hàng loạt lớn và hàng khối.
c. Phương pháp dập nguội (dập tấm)
Phôi dập nguội thông thường ở dạng tấm. Phương pháp này cho năng suất và chất
lượng chi tiết rất cao. Phù hợp cho các ngành chế tạo ôtô, thiết bị điện…
d. Phương pháp cán

11
Hình 2.5 – Sơ đồ cán
1,2 - Trục cán; 3 - Sản phẩm
là phương pháp gia công áp lực trong đó kim
loại được biến dạng qua khe hở giữa hai trục cán
quay ngược chiều nhau. Hình dạng và khe hở giữa
hai trục cán quyết định hình dạng, kích thước tiết
diện ngang của sản phẩm (hình 2.5).
Phôi chế tạo từ phương pháp cán có tiết diện
ngang và chiều dài theo tiêu chuẩn, độ chính xác,
chất lượng bề mặt và thành phần hóa học ổn định
hơn so với phôi đúc. Thường dùng để gia công các
chi tiết dạng trục, bánh răng, …

e. Phương pháp kéo sợi
g. Phôi hàn
Phôi hàn được chế tạo từ thép cán dạng tấm hay dạng thép hình liên kết lại với nhau
bằng mối hàn. Sử dụng cho các chi tiết dạng hộp như khung sàn, bệ máy… giá thành
rẻ so với phôi đúc tuy nhiên chất lượng phôi phụ thuộc vào chất lượng mối hàn, khả
năng chịu tải trọng thấp hơn so với phôi đúc.
2.2. Gia công chuẩn bị phôi
Gia công chuẩn bị phôi là những nguyên công mở đầu cho quá trình công nghệ gia
công cơ. Cần phải có nguyên công gia công chuẩn bị phôi vì những lý do sau:
- Phôi được chế tạo ra có chất lượng bề mặt còn quá xấu so với yêu cầu: xù xì, nứt,
chai cứng, . . . đó là nguyên nhân làm dao bị hỏng, mòn nhanh, chế độ cắt khi cắt bị
hạn chế. Quá trình cắt dễ sinh ra va đập và rung động làm máy nhanh chóng hỏng,
giảm độ chính xác ban đầu.
- Phôi có nhiều sai lệch so với yêu cầu của chi tiết: méo, ôvan, độ côn, cong, . . .
- Đối với các loại phôi thanh, dễ bị cong vênh khi vận chuyển, phải nắn thẳng trước
khi đưa lên máy để gia công.
- Vì phôi còn xù xì, cong vênh . . . nên quá trình gá đặt (định vị và kẹp chặt) gặp
nhiều khó khăn.
Việc gia công chuẩn bị bao gồm:
+ Làm sạch phôi.
+ Nắn thẳng phôi.
+ Cắt đứt phôi.
+ Gia công phá.
+ Gia công lỗ tâm làm chuẩn phụ.
2.2.1 Làm sạch phôi
Khâu làm sạch phôi loại bỏ các xỉ, rổ của phôi đúc hay oxít trên bề mặt phôi rèn sẽ
giúp cho quá trình gia công cắt gọt thuận lợi hơn, ít mòn dao hơn. Phương pháp làm
sạch thủ công như cạo bằng bàn chải sắt, máy mài cầm tay cho năng suất thấp, chất
lượng và năng suất kém hơn là phương pháp làm sạch bằng cách phun cát, bắn bi với

áp lực cao. Tuy nhiên bắn cát và bắn bi có chi phí đầu tư ban đầu cao.
12
là phương pháp gia công áp lực, trong đó kim
loại được biến dạng qua lỗ hình của khuôn kéo;
Hình dạng, kích thước, tiết diện của sản phẩm phụ
thuộc vào hình dạng, kích thước của lỗ khuôn (hình
2.6)
Hình 2.6 – Sơ đồ kéo sợi
1. Phôi; 2. Khuôn kéo;
3. Sản phẩm
f. Ép kim loại
là quá trình gia công kim loại bằng áp lực, trong
đó kim loại được nung nóng và được ép qua lỗ khuôn
để có được hình dạng và kích thước theo yêu cầu cần
thiết.

2.2.2 Cắt phôi
Khi sử dụng thép cán dạng thanh có tiết diện tròn, vuông hay thép hình có thể cắt
phôi trên máy cưa tay, cưa cần, cưa dĩa, cưa đai.
Cắt đứt bằng máy tiện kết hợp với vạt mặt khoan tâm.
Cắt phôi trên máy chuyên dùng cho năng suất rất cao nhưng tiết diện không chính
xác. Sử dụng trong để cắt các loại théo tròn, vuông, thép hình, thép dạng tấm. ví dụ
như máy cắt tole có thể cắt chiều dài 12m, chiều dày 30mm
Cắt bằng hỗn hợp khí oxy và axetylen C
2
H
2
( cắt gió đá ) thông thường cắt phôi
dạng tấm theo hình dạng phức tạp. Chất lượng mặt cắt kém thường phải gia công lại
( mài, dập… )

Cắt bằng tia lửa điện ( máy cắt dây đồng, máy cắt molip đen ) cho độ chính xác
chất lượng bề mặt chi tiết cao nhưng năng xuất thấp. Dùng để cắt thép hợp kim đã qua
gia công áp lực trong ngành chế tạo khuôn mẫu.
Phôi tiết diện tròn có thể cắt trên máy tiện đồng thời vạt mặt khoan tâm nên gia
công trục trên máy tiện đồng thời. Phôi có dạng tấm dùng hồ quang để cắt đức. Với
các chi tiết có độ cứng cao, yêu cầu độ chính xác và chất lượng bề mặt cắt cao ta có
thể sử dụng cắt phôi trên máy cắt dây ( dùng trong ngành khuôn mẫu)
2.2.3 Nắn thẳng phôi:
Nắn thẳng phôi nhằm đảm bảo lượng dư phân bố đều và đủ, giảm sai số gia công,
đảm bảo phôi đẩy dễ, kẹp chặt tốt.
Các phương pháp nắn thẳng phôi:
- Ngắm bằng mắt, nắn bằng búa tay. Là phương pháp thủ công, năng suất thấp, độ
chính xác kém.
- Ép thẳng: có 2 cách:
+ Nắn thẳng trên 2 khối V:
+ Nắn thẳng trên 2 mũi tâm, một mũi cố định, một mũi điều chỉnh được.
13

+ Nắn trên máy ép chuyên dùng.
+ Nắn trên máy cán ren thẳng.
2.2.4 Gia công phá
Mục đích của việc gia công phá là bóc lớp vỏ ngoài của các loại phôi có bề mặt xấu,
có sai lệch quá lớn.
2.2.5 Gia công lỗ tâm làm chuẩn phụ
Mũi tâm là loại chuẩn được dùng lâu dai nên yêu cầu kỹ thuật khi gia công khá cao,
gồm các yêu cầu sau:
- Lỗ tâm phải là mặt tựa vững chắc của chi tiết, diện tích tiếp xúc phải đủ, góc côn
phải chính xác, độ sâu lỗ tâm phải đảm bảo.
- Lỗ tâm phải nhẵn bóng để chống mòn và giảm bớt biến dạng tiếp xúc, tăng cường
độ cứng vững.

- Hai lỗ tâm phải nằm trên một đường tâm để tránh tình trạng mũi dao tiếp xúc
không đều, chống mòn làm mất độ chính xác ban đầu.
Các phương pháp gia công lỗ tâm:
Trong sản xuất hàng loạt nhỏ, người ta có thể gia công các lỗ tâm trên máy tiện, máy
khoan. Nhược điểm của phương pháp này là không bảo đảm độ đồng tâm giữa hai lỗ
tâm do khoan tâm được thực hiện ở hai lần gá khác nhau và sai số hình dạng do mai
mũi khoan không chính xác.
Trong sản xuất hàng loạt lớn và hàng khối, ta dùng những máy chuyên dùng để
khoan tâm.
2.2.6 Ủ phôi
14

Do quá trình làm nguội nhanh vì vậy lớp bề mặt của phôi đúc thường có độ cứng
450 – 600 HB, các loại phôi gia công áp lực do xuất hiện hiện tượng biến cứng đồng
thời với quá trình biến dạng dẻo, làm cho tính dẻo của vật liệu giảm, độ cứng bề mặt
tăng. Các loại phôi này cần được ủ để phục hồi tính dẻo và giảm độ cứng trước khi gia
công.
Chế độ ủ phụ thuộc vào vật liệu, hình dạng kích thước của phôi.
15
Nhiệt độ
(0
0
C)
thời gian (giờ)nung Giữ nhiệt Nguội

Chương 3
CƠ SỞ LÝ THUYẾT CẮT GỌT KIM LOẠI
7.1. NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN
7.1.1. Khái niệm phương pháp gia công cắt gọt kim lọai
Quá trình cắt gọt kim lọai là quá trình con người sử dụng dụng cụ cắt để hớt bỏ lớp vật

liệu thừa ra khỏi chi tiết, nhằm đạt được những yêu cầu cho trước về hình dáng, kích
thước, vị trí tương quan giữa các bề mặt và chất lượng bề mặt của chi tiết gia công.
Lớp kim lọai thừa cần được hớt bỏ ra khỏi chi tiết được gọi là lượng dư gia công cơ.
Khi lượng kim lọai này đã bị cắt bỏ ra khỏi chi tiết được gọi là phoi cắt.
7.1.2. Các phương pháp gia công kim lọai
Xuất phát từ mục đích nghiên cứu và sử dụng khác nhau, các phương pháp gia công
kim lọai thường được phân lọai như sau:
− Phân lọai theo nguyên lý tạo hình bề mặt: phương pháp gia công chép hình, phương
pháp gia công định hình, phương pháp gia công bao hình.
− Phân lọai theo yêu cầu của chi tiết gia công: gia công thô, gia công bán tinh, gia
công tinh, gia công bóng.
− Phân lọai theo máy gia công: gia công tiện, phay, bào, mài, khoan, khóet, doa, xọc,
chuốt…
− Phân lại theo bế mặt gia công: gia công mặt phẳng, gia công mặt trụ, gia công rãnh,
gia công lỗ, gia công bánh răng…
7.1.3. Hệ thống công nghệ: MÁY – DAO – ĐỒ GÁ – CHI TIẾT
Để tiến hành gia công sản phẩm cơ khí, con người phải sử dụng những máy móc thiết
bị thỏa mãn yêu cầu kinh tế - kỹ thuật. hệ thống thiết bị này còn được gọi là hệ thống
công nghệ. Bao gồm bốn thành phần: máy công cụ – dụng cụ cắt – đồ gá – chi tiết.
− Máy: thực hiện nhiệm vụ cung cấp năng lượng cho quá trình gia công
− Dụng cụ cắt: trực tiếp cắt bỏ lượng dư gia công ra khỏi chi tiết nhờ năng lượng của
máy cung cấp thông qua các chuyển động tạo hình.
16

− Đồ gá: có nhiệm vụ xác định vị trí của chi tiết trong hệ thống công nghệ đồng thời
cố định chính xác vị trí của chi tiết trong quá trình gia công.
− Chi tiết gia công: là đối tượng của quá trình cắt gọt.
7.1.4. Sự hình thành bề mặt chi tiết trong quá trình cắt gọt.
Các bề mặt được hình thành trong quá trình cắt ( hình 7.1 )
Hình 7.1

− Mặt sẽ gia công: bề mặt dao sẽ cắt đến.
− Mặt đang gia công: bề mặt trên chi tiết mà dao đang thực hiện nhiệm vụ tách phoi.
− Mặt đã gia công: bề mặt trên chi tiết mà dao đã đi qua. Tính chất của bề mặt này
phản ảnh những kết quả của các hiện tượng cơ lý trong quá trình cắt.
− Vùng cắt: là vùnng kim lọai của chi tiết vừa tách ra sát mũi dao và lưỡi cắt nhưng
chưa thóat ra ngòai. Đây là vùng xảy ra các hiện tượng cơ lý hết sức phức tạp.
7.1.5. Các chuyển động cắt gọt.
Tùy thuộc vào phương pháp gia công, tùy thuộc vào yêu cầu tạo hình bề mặt mà hệ
thống công nghệ cần tạo ra những chuyển động tương đối nhằm hình thành nên bề mặt
gia công và được gọi là các chuyển động cắt gọt, gồm có:
a. Chuyển động chính và vận tốc cắt V
Chuyển động chính là chuyển động tạo phoi, nó tiêu hao năng lượng là lớn nhất và
được đặt trưng bằng hai đại lượng:
1. Chuyển động chính là

chuyển động quay tròn
như: tiện, phay, mài,
n: số vòng quay của trục chính trong một đơn vị thới
gian ( vòng/ phút )
17
Mặt sẽ gia công
Mặt đang gia công
Mặt đã gia công
Vùng cắt

V: vận tốc cắt là lượng dịch chuyển tương đối giữa dao
và chi tiết theo phương vận tốc cắt ứng với một đơn vị
thời gian. Đơn vị là m/ phút ( trong trường hợp mài là
m/ giây )
Mối quan hệ giữa vận tốc cắt và số vòng quay n của trục

chính:
)/(
1000

phútm
nD
V
π
=
( 7.1)
2. Chuyển động chính là
chuyển động tịnh tiến
như: bào, xọc, chuốt
n: số hành trình kép của chuyển động chính trong một
đơn vị thời gian ( htk/ phút )
V: vận tốc cắt là lượng dịch chuyển tương đối giữa dao
và chi tiết theo phương vận tốc cắt ứng với một đơn vị
thời gian. Đơn vị là m/ phút
Mối quan hệ giữa vận tốc cắt và số hành trình kép n của
trục chính:
)/(
1000
2
phútm
nL
V =
( 7.2)
b. Chuyển động chạy dao và lượng chạy dao s.
Chuyển động chạy dao là chuyển động nhằm cắt hết lượt trên bề mặt chi tiết nhằm cắt
hết lượt trên bề mặt chi tiết gia công. Phương chuyển động chạy dao ký hiệu là

s
→
. Để
đặt trưng cho chuyển động chạy dao, thông thường ký hiệu là s. Trên máy điều khiển
theo chương trình số ký hiện là F ( Feed rate )
− Lượng chạy dao s: là lượng dịch chuyển tương đối giữa dao và chi tiết theo phương
chạy dao ứng với một vòng quay hay một hành trình kép của chuyển động chính.
Đơn vị là s( mm/ vòng) hay s( mm/htk).
− Lượng chạy dao răng S
z
: Khi sử dụng dao nhiều lưỡi cắt, người ta còn đề cập đến
lượng chạy dao răng để biểu thị chuyển động chạy dao. Lượng chạy dao răng là
lượng dịch chuyển tương đối giữa dao và chi tiết theo phương chạy dao ứng với một
lưỡi cắt.
− Tốc độ chạy dao V
s
: là lượng dịch chuyển tương đối giữa dao và chi tiết theo
phương chạy dao ứng với một đơn vị thời gian. Đơn vị V
s
( mm/phút )
Mối quan hệ giữa s, S
z
, V
s
theo công thức:
Sph
)/( phútmmnzSnsV
zs
==
( 7.3)

Với z là số lưỡi cắt tham gia cắt gọt của dao.
Ví dụ: khi phay mặt phẳng sử dụng dao phay mặt đầu có 4 lưỡi cắt, lượng chạy dao
răng S
z
= 0.3 mm/ răng, Vậy s = S
z
. z = 0.3 . 4 = 1.2 mm/vòng
c. Chuyển động theo phương chiều sâu cắt t
18

Chuyển động chiều sâu cắt t ( mm ) là lượng dịch chuyển tương đối giữa dao và chi
tiết ứng với một lần chạy dao.
Ba thông số gia công ( V, s, t ) được gọi là chế độ cắt khi gia công cơ.
7.1.6. Lớp cắt và tiết diện lớp cắt
Lớp cắt là lớp kim lọai cần hớt bỏ ứng với một lần chạy dao. Nếu cắt lớp cắt bằng một
mặt phẳng chứa lưỡi cắt và vuông góc với vector vận tốc cắt
V
→
ta sẽ nhận được những
tiết diện lớp cắt tương ứng ( hình 7.2 )
Hình 7.2: tiết diện lớp cắt
− Chiều dày cắt a (mm): khỏang cách giữa hai vị trí kế tiếp của lưỡi cắt ứng với một
vòng quay của trục chính.
− Chiều rộng cắt b (mm): khỏang cách giữa bề mặt chưa gia công và bề mặt đã gia
công của chi tiết đo dọc theo lưỡi cắt ( chiều dài lưỡi cắt tham gia cắt gọt).
Diện tích tiết diện lớp cắt:
q = a.b = s.t ( mm
2
)
7.2CÁC PHƯƠNG PHÁP CẮT GỌT KIM LOẠI

Có nhiều cách phân loại các phương pháp cắt gọt, xuất phát từ mục đích nghiên cứu
và sử dụng khác nhau:
- Xuất phát từ nguyên lý tạo hình bề mặt, ta có:
Phương pháp định hình:
Hình dáng của lưỡi cắt phải giống với hình dáng bề mặt chi tiết gia công. Ví dụ
hình 7.2 a.
Phương pháp chép hình:
Chép lại hình dáng của chi tiết mẫu. Các chi tiết mẫu, dưỡng phải có dạng đồng
dạng với hình dáng chi tiết cần tạo hình. Ví dụ hình 7.2b.
Phương pháp bao hình:
19

Bề mặt tạo hình sẽ là đường bao của profil dao cắt khi chúng chuyển động bao hình
với nhau như phay lăn răng. Ví dụ hình 7.2c.
Phương pháp quỹ tích (phương pháp gia công theo vết):
Bề mặt tạo hình của chi tiết gia công là vết chuyển động tương đối của lưỡi cắt với
bề mặt chi tiết gia công.
- Xuất phát từ máy cắt kim loại, ta có: phương pháp tiện, phay, bào, xọc, khoan, khoét,
doa, mài, chuốt, . . .
- Xuất phát từ yêu cầu chất lượng chi tiết gia công, ta có: gia công thô, gia công bán
tinh, gia công tinh, gia công siêu tinh.
- Xuất phát từ bề mặt chi tiết gia công, ta có: phương pháp gia công mặt phẳng, gia
công mặt tròn xoay.
7.3 DAO CẮT KIM LOẠI
7.3.1 Cấu tạo dao cắt kim loại
20
Hình 7.2 – Các phương pháp cắt gọt kim loại
Hình 7.3 – Kết cấu dao tiện ngoài.
Muốn cắt được kim loại, ngoài yêu cầu
về độ cứng, độ bền, độ chịu nhiệt, dao

cần phải có hình dáng phần cắt hợp lý.
Mỗi dao (điển hình là dao tiện) (hình
7.3) thường gồm 2 phần chính:
- Phần làm việc (phần cắt) trực tiếp
làm nhiệm vụ cắt.
- Phần thân dùng để gá dao vào bàn
dao hoặc trục chính.

Trên phần cắt của dao có các mặt sau đây:
- Mặt trước (1) là mặt mà phoi sẽ tiếp xúc và theo đó thoát ra trong quá trình cắt.
- Mặt sau chính (2) là mặt dao đối diện với mặt chi tiết đang gia công.
- Mặt sau phụ (3) là mặt dao đối diện với mặt chi tiết đã gia công.
- Lưỡi cắt chính (5) là giao tuyến của mặt trước và mặt sau chính, giữ nhiệm vụ trực
tiếp cắt gọt ra phoi trong quá trình cắt.
- Lưỡi cắt phụ (6) là giao tuyến của mặt trước và mặt sau phụ, trong quá trình cắt
một phần lưỡi cắt phụ cũng tham gia cắt.
- Mũi dao (4) là phần nối tiếp giữa các lưỡi cắt. Mũi dao có thể nhọn hoặc có bán
kính (
mmr 21,0 ÷≈
).
Một dao có thể có nhiều đầu dao nên có rất nhiều lưỡi cắt. Tùy theo số lượng của
lưỡi cắt chính, người ta chia ra:
- Dao một lưỡi cắt: dao tiện, dao bào, . . .
- Dao hai lưỡi cắt: mũi khoan;
- Dao nhiều lưỡi cắt: dao phay, dao doa, dao chuốt, . . .
- Dao có vô số lưỡi cắt: đá mài.
7.3.2 Khái niệm về các mặt toạ độ:
Gồm ba mặt cơ bản sau:
- Mặt cơ bản 1 (x-x) được tạo bởi vectơ tốc độ cắt
v

và vectơ chạy dao
s
- Mặt cơ bản 2 (y-y) được tạo bởi vectơ tốc độ cắt
v
và vectơ chiều sâu cắt
t
- Mặt cơ bản 3 (mặt đáy Đ) được tạo bởi vectơ chạy dao
s
và vectơ chiều sâu cắt
t
- Mặt cắt (kí hiệu C) đi qua một điểm nào đó trên lưỡi cắt chính: là một mặt phẳng
qua điểm đó, tiếp tuyến với mặt đang gia công và chứa vectơ vận tốc cắt
v
.
- Tiết diện chính (N-N) là mặt phẳng thẳng góc với hình chiếu của lưỡi cắt chính
trên mặt đáy.
- Tiết diện phụ (N
1
-N
1
) là mặt phẳng thẳng góc với hình chiếu của lưỡi cắt phụ trên
mặt đáy.
7.3.3 Thông số hình học của dụng cụ cắt khi thiết kế (ở trạng thái tĩnh):
21
Hình 7.4 – Góc độ của dao tiện

• Góc trước chính
γ
: là góc tạo bởi mặt trước và mặt đáy đo trong tiết diện chính
N-N. Độ lớn của góc trước quyết định đến khả năng thoát phoi nên được gọi là góc

thoát.
• Góc sau chính
α
: là góc tạo bởi mặt sau chính và mặt cắt đo trong tiết diện chính
N-N. Góc
α
luôn dương và có ảnh hưởng đến vấn đề ma sát khi cắt nên được gọi là
góc sát.
• Góc sắc chính
β
: là góc tạo bởi mặt trước và mặt sau chính đo trong tiết diện
chính. Độ lớn của góc
β
quyết định độ bền của lưỡi cắt chính nên được gọi là góc
nhị diện.
• Góc cắt chính
δ
: là góc tạo bởi mặt trước và mặt cắt đo trong tiết diện chính. Độ
lớn của góc cắt xác định mặt trước trong hệ trục toạ độ.
0
90=+=++
γδαβγ
• Góc nghiêng chính
ϕ
: là góc tạo bởi hình chiếu của lưỡi cắt chính trên mặt đáy
và phương chạy dao. Độ lớn của góc nghiêng chính xác định vị trí của lưỡi cắt
chính trong hệ trục toạ độ xác định.
• Góc nghiêng phụ
1
ϕ

: là góc tạo bởi hình chiếu của lưỡi cắt phụ trên mặt đáy và
phương chạy dao. Độ lớn của góc nghiêng phụ xác định vị trí của lưỡi cắt phụ trong
hệ trục toạ độ xác định.
• Góc trước phụ
1
γ
: là góc tạo bởi mặt trước và mặt đáy đo trong tiết diện phụ. Độ
lớn của góc trước phụ xác định vị trí của mặt trước phụ trong hệ trục toạ độ xác
định.
• Góc sau phụ
1
α
: là góc tạo bởi mặt sau phụ và lưỡi cắt phụ đo trong tiết diện phụ.
Độ lớn của góc sau phụ xác định vị trí của mặt sau phụ trong hệ trục toạ độ xác
định.
• Góc mũi dao
ε
: là góc tạo bởi hình chiếu của lưỡi cắt chính và lưỡi cắt phụ trên
mặt đáy.
Độ lớn của góc mũi dao quyết định độ bền của đầu dao. Thực nghiệm cho thấy:
0
1
180=++
ϕεϕ
• Góc nâng
λ
: là góc tạo bởi lưỡi cắt chính và mặt đáy đo trên mặt cắt. Độ lớn của
góc nâng xác định vị trí của lưỡi cắt chính.
7.3.4 Vật liệu chế tạo dao cắt
a. Thép cácbon dụng cụ

- Thành phần hoá học:
+ Cacbon từ 0,7
÷
1,5%
+ Các thành phần hợp kim (Mn. Si, P, Cr, Ni . . .) không vượt quá 0,1
÷
0,3%
22

- Độ cứng ở trạng thái tôi: 60
÷
62 HRC.
- Độ bền nhiệt thấp: 200
0
C
÷
250
0
C nên tốc độ cắt thấp 4
÷
5 m/ph.
- Mác thép cacbon: CD70, CD80, CD70A, CD80A, . . .
b. Thép hợp kim dụng cụ
Là thép cacbon dụng cụ có hàm lượng hợp kim vào khoảng 0,5
÷
5%. Để tăng tính
chịu nóng phải dùng thêm Crôm, Vonfram; tăng độ thấm tôi: Vanadi; tăng độ cứng:
Crôm; tăng độ chịu nhiệt và mài mòn: Vonfram . . .
- Độ cứng ở trạng thái tôi: đến 62 HRC.
- Độ bền nhiệt vào khoảng: 350

0
C
÷
400
0
C. tốc độ cắt tăng 20%.
- Mác thép hợp kim thông dụng: 70CrV, 80CrV, 110Cr, . . .
c. Thép gió
Cũng là thép hợp kim dụng cụ nhưng hàm lượng hợp kim Vonfram cao từ 5
÷
20%,
nên tính năng của nó đặc biệt và tính chịu mòn và tính chịu nhiệt tăng cao.
- Độ cứng ở trạng thái tôi: 60
÷
70 HRC.
- Tốc độ cắt từ 25
÷
35 m/phút.
- Độ bền nhiệt: 400
÷
600
0
C
d. Hợp kim cứng
- Thành phần chủ yếu là Các-bít Vônfram (WC), Các-bít Titan (TiC), Cac-bit
Titan, . . . ở dạng mịn, trộn với Côban (Co) sau đó đem ép và thiêu kết ở nhiệt độ, áp
suất cao. Do lượng Cac-bit chiếm tỉ lệ rất lớn (>90%) nên tính chất của HRC phụ
thuộc vào tính chất của Cac-bit có mặt trong nó.
- Độ cứng ≥ 70HRC.
- Độ chịu nhiệt : 800

÷
1000
0
C với tốc độ cắt lên đến 400m/phút.
- Khuyết điểm chính của hợp kim cứng là sức bền uốn kém nên khi làm việc có va
đập dễ bị mẽ.
Người ta chia hợp kim cứng ra làm 3 nhóm:
Nhóm 1 Cacbít:
Tổ chức: WC + Co
Ký hiệu: BK (con số sau chữ K chỉ hàm lượng Coban)
Ví dụ: BK8 (có 8%Co, 92%WC)
Nhóm BK dẻo hơn cả nên chịu va đập tốt hơn, chịu nhiệt thấp nên thường dùng gia
công gang, các loại thép cứng.
Nhóm 2 Cacbít:
Tổ chức: WC + TiC + Co
Ký hiệu: TK (con số sau chữ T chỉ lượng TiC, sau chữ K chỉ hàm lượng Coban)
Ví dụ: T15K6 (có 15%TiC, 6%Co, 79%WC)
Nhóm TK có độ cứng và tính chịu nhiệt tốt hơn, đồng thời ở nhiệt độ cao thì hệ số
ma sát giảm, thường dùng gia công thép.
Nhóm 3 Cacbít:
Tổ chức: WC + TiC + TaC + Co
Ký hiệu: TTK (con số sau chữ TT chỉ lượng TiC+TaC, sau chữ K chỉ hàm lượng
Coban)
Ví dụ: TT7K12 (có 7%TiC+TaC, 12%Co, 81%WC)
Nhóm TK thường dùng gia công vật liệu có độ cứng và độ bền cao.
23

e. Hợp kim coban đúc
Hợp kim coban đúc có thành phần gồm: 38 -53% coban, 30 -33% crom và 10 -20%
vonfram. Do hợp kim coban có độ cứng cao (từ 58 – 64 HRC, nên có tính chống mài

mòn cao và có khả năng duy trì được độ cứng khi nhiệt độ tăng. Hợp kim coban không
bền như thép gió và rất nhạy cảm đối với lực tác động. Hậu quả, trong các nguyên
công cắt gián đoạn, hợp kim coban ít được sử dụng hơn so với thép gió.
Được biến đến với tên dao stelit (hợp kim gồm coban, crom, vonfram và molipden),
những hợp kim này được đúc và được mài thành hình các dao đơn giản. Những dao
như vậy, hiện nay chỉ sử dụng cho các ứng dụng đặc biệt liên quan đến gia công thô
liên tục ở tốc độ cắt và bước tiến cao.
f. Carbide
Thép hợp kim, thép gió và hợp kim đúc có đặc tính bền, cường độ và tính chống
nhiệt cần thiết nhưng cũng có những hạn chế quan trọng đặc biệt về cường độ, độ cứng
và độ cứng nhiệt. Do vậy các vật liệu dao trên được sử dụng không hiệu quả trong gia
công cao tốc và gia công ở nhiệt độ cao.
Carbide (được biết như carbide rắn/nung kết). Carbide có độ cứng cao trong dãy nhiệt
độ rộng, môđun đàn hồi, độ dẫn nhiệt thấp và có độ dãn nở nhiệt thấp.
Có hai nhóm carbide được sử dụng cho các nguyên công là carbide vonfram (tundsten
carbide) và carbide titan. Để phân biệt chúng từ các dao cụ được phủ ngày nay, dao
carbide phẳng được xem là loại carbide không được phủ.
- Carbide vonfram (Tungsten carbide).
Carbide vonfram (WC) là vật liệu phức hợp gồm các hạt carbide vonfram liên kết với
chất nền coban; tên thay thế cho WC là carbide thêu kết (cemented carbide). Những
dao này được chế tạo bằng kỹ thuật luyện kim bột, trong đó các hạt WC được tổ hợp
với coban tạo ra thể mẹ bao quanh các hạt WC.
Các hạt này, kích cở 1-5 m, được ép và được nung kết thành các hình lưỡi dao insert
có hình dạng định trước. carbide vonfram thường được pha trộn với carbide titan và
niobi để có đặc tính phổ biển của carbide.
Số lượng coban hiện diện có tác động nghiêm trọng đến thành phần của dao carbide.
Khi lượng coban tăng, cường độ, độ cứng và tính chống mài mòn của WC giảm trong
khi tính bền của nó tăng vì độ bền cao hơn của coban. Dao carbide vonfram thường
dùng để cắt thép, gang đúc và các vật liệu ăn mòn kim loại màu và thay thế cho dao
thép gió HSS vì có đặc tính tốt hơn.

- Carbide titan
Carbide titan (TiC) có tính chống mài mòn cao hơn carbide vonfram nhưng không bền.
Với hợp kim niken – molibden như chất nền, TiC sử dụng phù hợp để gia công các vật
liệu cứng chủ yếu là thép, gang và gia công ở tốc độ cao hơn loại dành cho carbide
vonfram.
g. Vật liệu sứ
Là loại vật liệu rẻ tiền, có tính năng cắt gọt tốt, chịu nóng, chịu mài mòn cao. Thành
phần hoá học chủ yếu là Al
2
O
3
. vật liệu sứ chính là đất sét kỹ thuật được nung nóng ở
nhiệt độ cao khoảng 1400
÷
1600
0
C. sản phẩm thu được đem nghiền nhỏ đạt kích thước
24

khoảng 1
m
µ
, sau đó đem ép thành các mảnh dao có kích thước thích hợp và mang đi
thêu kết.
- Sứ có độ cứng 92
÷
92 HRC.
- Độ chịu nhiệt từ 1100
0
C

÷
1200
0
C.
- Tuổi bền dao sứ gấp 2
÷
3 lần dao hợp kim cứng. Tốc độ cắt lên đến 600 m/phút.
- Khuyết điểm chính là giòn, giới hạn bền uốn thấp, không chịu được va đập, rung
động và rất khó mài sắc.
h. Kim cương
Gồm hai loại: tự nhiên và nhân tạo.
Kim cương nhân tạo được tổng hợp từ graphít trong điều kiện áp suất và nhiệt độ
đặc biệt, được sử dụng để chế tạo đá mài, dùng mài sắc dụng cụ và gia công các loại
vật liệu khó gia công. Ngoài ra còn dùng làm dao tiện để gia công hợp kim cứng, hợp
kim màu và vật liệu phi kim loại ở tốc độ cắt cao.
- Độ cứng cao hơn hợp kim cứng từ 5
÷
6 lần.
- Tính dẫn nhiệt cao hơn từ 1,5
÷
2,5 lần.
- Độ chịu nhiệt thấp từ 800
÷
1000
0
C.
- Tốc độ cắt lên tới hàng ngàn m/phút.
- Nhược điểm: dễ giòn, dễ vỡ.
i. Nitrít Bo lập phương (còn gọi là el-bo)
Là loại vật liệu tổng hợp có nhiều tính năng ưu việt như kim cương. Đặc biệt el-bo có

tính chịu nhiệt lên tới 2000
0
C. Nitrua bo lập phương (cBN) là vật liệu cứng nhất sau
kim cương, cBN được chế tạo bằng cách liên kết một lớp nitrua bo lập phương từ 0,5 –
1 mm trên nền carbide bằng kết tủa dưới áp suất. Trong khi carbide có tính chống thay
đổi đột ngột, lớp cBN có tính chống mài mòn và độ bền cạnh cắt rất cao. Nitrua bo lập
phương cũng được chế tạo ở kích cở nhỏ không có chất nền.
Ở nhiệt độ cao, cBN có tính trơ về hóa đối với sắt và nikel và có tính chống ôxy hóa
cao. Do vậy chúng phù hợp để gia công các hợp kim chứa sắt và nhiệt độ cao.
Do các dao cBN dễ vỡ, độ cứng của máy công cụ và trạng thái cố định rất quan trọng
để tránh rung động. Hơn nữa để tránh sự vỡ vì sự thay đổi nhiệt độ đột ngột, nên
thường áp dụng gia công khô.
Hiện nay el-bo chủ yếu dùng làm hạt mài trong các dụng cụ mài.
j. Vật liệu mài
Dùng để chế tạo các loại đá mài, thanh mài, thỏi mài cho các nguyên công mài tròn,
mài phẳng và làm giấy nhám. Ngoài ra nó còn dùng làm bột nhão cho các nguyên
công mài nghiền.
Vật liệu dùng làm hạt mài gồm loại thiên nhiên và nhân tạo.
- Vật liệu thiên nhiên: kim cương, oxuýt nhôm (Al
2
O
3
), thạch anh . . . giá thành cao,
ít sử dụng.
- Vật liệu nhân tạo: kim cương nhân tạo, oxuýt nhôm điện (côrun điện), Cacbít Silic
(SiC), Cácbít Bo (B
4
C).
k. Dao cụ được phủ (coated tools)
25