bài giảng thiết kế dụng cụ cắt

1

TRƯỜNG ðẠI HỌC NHA TRANG
KHOA CƠ KHÍ






NGÔ QUANG TRỌNG




BÀI GIẢNG
THIẾT KẾ DỤNG CỤ CẮT

Nha Trang, 2011


2

Mục lục
Mục lục
1
VẤN ðỀ 1
6
CƠ SỞ LÝ THUYẾT THIẾT KẾ DỤNG CỤ CẮT
6
1.1

Cơ sở lý thuyết tạo hình bề mặt:
6
1.2

ðộng học tạo hình bề mặt chi tiết
7
1.2.1

Nhóm bậc 0
8
1.2.2

Nhóm bậc 1
8
1.2.3

Nhóm bậc 2
9
1.2.4

Nhóm 3
9
1.3

Mặt khởi thủy K của dụng cụ cắt
10
1.4.1

Phương pháp xác ñịnh mặt khởi thủy K của dụng cụ bằng mặt bao của họ
mặt chi tiết C.
10
1.4.2

Phương pháp giải tích xác ñịnh mặt khởi thủy K
11
1.4.3

Phương pháp ñộng học xác ñịnh mặt khởi thủy K
11
1.4

Những ñiều kiện ñể tạo hình ñúng bề mặt chi tiết
13
1.4.1

ðiều kiện cần

13
1.4.2

ðiều kiện ñủ
14
VẤN ðỀ 2
17
DỤNG CỤ CẮT ðƠN VÀ DỤNG CỤ CẮT TIÊU CHUẨN
17
2.1 Công dụng và phân loại
17
2.2 Thông số hình học phần cắt của dụng cụ
18
2.2.1 Các chuyển ñộng khi cắt
18
2.2.2 Các mặt phẳng tọa ñộ và các tiết diện
18
2.2.3 Các góc phần cắt của dụng cụ
19
2.3 Xác ñịnh kích thước thân dao tiện
20
VẤN ðỀ 3
22
THIẾT KẾ DAO TIỆN ðỊNH HÌNH GIA CÔNG BỀ MẶT TRÒN XOAY TRÊN MÁY
TIỆN
22
3.1.

Công dụng, phân loại và phạm vi sử dụng
22

3.2.

Mặt trước, mặt sau và kết cấu dao tiện
24
3.3.

Thiết kế dao tiện ñịnh hình hướng kính
25
3.3.1.

Góc trước, góc sau tại các ñiểm cắt nhau trên lưỡi cắt dao tiện ñịnh hình
. 26
3.3.2.

Xác ñịnh profin lưỡi cắt dao tiện ñịnh hình hướng kính gá thẳng
27
3.4.

Sai số khi gia công bằng dao tiện ñịnh hình
31
3.4.1.

Khảo sát sai số khi gia công chi tiết bằng dao tiện ñịnh hình hình lăng trụ:
31
3.4.2.

Khảo sát sai số khi gia công chi tiết bằng dao tiện ñịnh hình hình tròn:
32
3.5.

Chiều rộng B của dao tiện ñịnh hình:
33
3.6.

Hình dáng và kích thước kết cấu dao tiện ñịnh hình:
33
VẤN ðỀ 4
35
THIẾT KẾ DAO PHAY RĂNG NHỌN
35
4.1.

Các yếu tố kết cấu chung của dao phay:
35
4.1.1.

ðường kính dao phay:
35
4.1.2.

Kích thước lắp ghép:
36
4.1.3.

Số răng:
37
4.1.4.

Các góc ở răng và rãnh răng:
38

4.1.5.

Dạng răng và rãnh:
38


3

4.2.

Thông số hình học phần cắt của dao phay:
39
4.2.1.

Góc sau α:
39
4.2.2.

Góc trước γ:
40
4.2.3.

Góc nghiêng chính φ:
40
4.2.4.

Góc nghiêng phụ φ
1
:
40

4.2.5.

Góc nâng của lưỡi cắt chính λ:
40
4.2.6.

Góc nghiêng của rãnh xoắn ω:
41
VẤN ðỀ 5
43
THIẾT KẾ DAO PHAY LƯNG
43
5.1.

Các yếu tố kết cấu chung của dao phay:
43
5.2.

ðường cong hớt lưng dao phay:
43
5.2.1.

ðường cong hớt lưng dao phay:
43
5.2.2.

Phương trình ñường cong hớt lưng là ñường xoắn Acsimet:
44
5.2.3.

Lượng hớt lưng K và góc sau ở ñỉnh răng α
d
44
5.3.

Thông số hình học phần cắt của dao phay hớt lưng
45
VẤN ðỀ 6
48
THIẾT KẾ MŨI KHOAN
48
6.1.

Công dụng và phân loại
48
6.2.

Các yếu tố kết cấu của mũi khoan rãnh xoắn
48
6.2.1.

Góc ở ñỉnh 2φ
48
6.2.2.

Góc nghiêng của rãnh xoắn
50
6.2.3.

Các góc của lưỡi cắt

51
6.3.

Các kiểu mũi khoan
53
6.3.1.

Mũi khoan ñược làm nguội từ phía trong
53
6.3.2.

Mũi khoan gắn mảnh hợp kim cứng
53
VẤN ðỀ 7
55
THIẾT KẾ MŨI KHOÉT
55
7.1.

Công dụng và phân loại
55
7.2.

Các yếu tố kết cấu của mũi khoét
55
7.2.1.

Số rãnh
55
7.2.2.

Phần cắt
55
7.2.3.

Phần sửa ñúng
56
7.2.4.

Các góc cắt
56
7.2.5.

Góc nghiêng của rãnh
57
7.2.6.

Biên dạng rãnh
57
7.2.7.

Dung sai ñường kính mũi khoét
58
7.3.

Các kiểu mũi khoét
59
7.3.1.

Mũi khoét hai răng

59
7.3.2.

Mũi khoét lỗ trụ chìm
60
7.3.3.

Mũi khoét lỗ côn chìm
60
VẤN ðỀ 8
62
THIẾT KẾ MŨI DOA
62
8.1.

Công dụng và phân loại
62
8.2.

Các yếu tố kết cấu của mũi doa
62
8.2.1.

Phần cắt
62
8.2.2.

Phần sửa ñúng
63
8.2.3.

Số răng
63
8.2.4.

Hướng của răng
63


4

8.2.5.

Góc sau và góc trước của phần cắt
64
8.2.6.

Cạnh viền
65
8.2.7.

Dạng rãnh
65
8.2.8.

Sự phân bố răng không ñồng ñều
66
8.2.9.

Phần kẹp chặt

66
8.3.

Các kiểu mũi doa
66
8.3.1.

Mũi doa tăng
66
8.3.2.

Mũi doa hợp kim cứng
67
8.3.3.

Mũi doa lắp răng
67
8.3.4.

Mũi doa côn
68
VẤN ðỀ 9
70
THIẾT KẾ DAO CHUỐT
70
9.1.

Công dụng và phân loại
70
9.2.

Các bộ phận của dao chuốt
70
9.2.1.

Phần ñầu kẹp dao
70
9.2.2.

Phần cổ và phần côn chuyển tiếp
71
9.2.3.

Phần ñịnh hướng trước
72
9.2.4.

Phần ñịnh hướng sau
72
9.4.

Sơ ñồ cắt và các dạng dao chuốt
73
9.4.1.

Dao chuốt cắt ñơn
73
9.4.2.

Dao chuốt cắt nhóm

74
9.5.

Phương pháp chủ yếu tạo bề mặt bằng dao chuốt
76
9.6.

Phần làm việc của dao chuốt
77
9.6.1.

Răng cắt thô
77
9.6.2.

Răng cắt tinh, răng sửa ñúng và chiều dài của dao chuốt
84
9.6.3.

Chiều dài toàn bộ dao chuốt
86
9.6.4.

Dung sai kích thước dao chuốt
87
VẤN ðỀ 10
89
THIẾT KẾ DỤNG CỤ GIA CÔNG REN
89
10.1.

Dao tiện ren và các thông số hình học
89
10.1.1.

Dao tiện ren ñơn
89
10.1.2.

Dao tiện ren hình thang
91
10.2.

Taro ren
93
10.2.1.

Công dụng và phân loại
93
10.2.2.

Các thành phần kết cấu của taro
93
10.3.

BÀN REN
98
10.3.1.

Công dụng và phân loại

98
10.3.2.

Kết cấu bàn ren tròn
99
10.3.3.

Các góc ỏ phần cắt
102
10.3.4.

Dung sai kích thước ren
102
10.4.

GIA CÔNG REN BẰNG PHƯƠNG PHÁP BIẾN DẠNG DẺO
103
10.4.1.

Quá trình cán ren
103
10.4.2.

Dụng cụ cán ren
103
VẤN ðỀ 11
106
THIẾT KẾ DỤNG CỤ GIA CÔNG RĂNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP ðỊNH HÌNH
106
11.1.

Dao phay vấu mô ñun
106
11.2.

Dao phay ñĩa mô ñun
106
11.3.

Tính toán profil dao phay ñĩa mô ñun
106


5

11.4.

Bộ dao phay ñĩa môñun
107
VẤN ðỀ 12
109
THIẾT KẾ DỤNG CỤ GIA CÔNG RĂNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP BAO HÌNH
109
12.1.

Khái niệm cơ bản
109
12.2.

Thiết kế các dụng cụ cắt răng theo nguyên lý bao hình có tâm tích gia công

bánh răng trụ thân khai
109
12.2.1.

Các loại mặt xoắn vít dùng trong thiết kế dụng cụ cắt
109
12.3.

Thiết kế dao phay lăn răng
112
12.3.1.

Nguyên lý làm việc
112
12.3.2.

Kết cấu dao phay lăn răng
112
12.3.3.

Thiết kế prôfin dao phay lăn răng
114
12.4.

Thiết kế dao xọc răng thân khai
115
12.4.1.

Nguyên lý làm việc và kết cấu
115

12.4.2.

Các góc cắt của răng
116
12.4.3.

Khoảng cách khởi thủy a của dao xọc
118
VẤN ðỀ 13
119
ỨNG DỤNG TIN HỌC TRONG THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO DỤNG CỤ CẮT
119
13.1.

Mở ñầu
119
13.2.

Mô hình khung dây
119
13.2.1.

Biểu diễn các ñường cong phân tích
119
13.2.2.

Biểu diễn các ñường cong tổ hợp
121
13.3.

Mô hình bề mặt
125
3

13.4.

Mô hình khối rắn
128
6

13.4.1.

Mô hình CSG (constructive solid geometry)
129
7

13.4.2.

Mô hình biểu diễn biên B-rep
130
8

13.4.3.

Biểu diễn quét (sweep representation)
131
9

Tài liệu tham khảo:
131

9



6

VẤN ðỀ 1
CƠ SỞ LÝ THUYẾT THIẾT KẾ DỤNG CỤ CẮT

1.1 Cơ sở lý thuyết tạo hình bề mặt:
Một bề mặt sẽ ñược hình thành do một ñường sinh nào ñó chuyển ñộng theo một qui
luật nhất ñịnh. Các chuyển ñộng ñó là ñộng học hình thành bề mặt.
Dụng cụ cắt ñể có thể cắt gọt các chi tiết khác nhau thì lưỡi cắt của dụng cụ cắt phải
ăn sâu vào vật liệu của phôi và cắt, tách các phần kim loại dư ra khỏi chi tiết dưới dạng
phoi cắt. Do ñó, thì hình dạng của chi tiết là yếu tố quyết ñịnh ñến hình dạng của lưỡi cắt
của dụng cụ cắt, cũng như quyết ñịnh ñến các chuyển ñộng tương ñối của dụng cụ và chi
tiết.
Khi lưỡi cắt của dụng cụ hình thành ñược bề mặt gia công, có nghĩa là lưỡi cắt phải
nằm trên mặt tiếp tuyến và tiếp xúc với bề mặt chi tiết trong suốt quá trình gia công. Mặt
tiếp xúc ñược gọi là mặt khởi thủy của dụng cụ. Quĩ ñạo chuyển ñộng tương ñối tại mỗi
ñiểm của lưỡi cắt so với phôi là kết quả chuyển ñộng tổng hợp do dụng cụ và chi tiết thực
hiện trên máy.
Vậy, cũng có thể nói rằng, tập hợp các chuyển ñộng của bề mặt dụng cụ và chi tiết
trong quá trình cắt chính là sơ ñồ ñộng học tạo hình của quá trình cắt. Sơ ñồ ñộng học tạo
hình khi cắt nói chung khác với sơ ñồ ñộng học của máy.
Ví dụ: khi tiện mặt trụ ngoài, sơ ñồ ñộng học tạo hình chỉ gồm chuyển ñộng quay
tròn của chi tiết, chuyển ñộng tịnh tiến dọc trục của dao. Trong khi ñó, sơ ñồ ñộng học
của máy thì còn phải ñảm bảo chuyển ñộng chạy dao ngang là chuyển ñộng ñể ñưa dụng
cụ vào vị trí cần thiết ñể ñạt ñược ñường kính ñã cho của chi tiết.
Việc nghiên cứu sơ ñồ ñộng học tạo hình có ý nghĩa rất quan trọng trong việc gia

công kim loại vì các thông số hình học phần cắt của dụng cụ, chế ñộ cắt, năng suất lao
ñộng, sự mài mòn, tuổi bền của dụng cụ ứng với phương pháp gia công ñã chọn phụ
thuộc rất nhiều vào nó.
ðể ñơn giản các chuyển ñộng của máy cắt, người ta thường dùng sơ ñồ ñộng học tạo
hình dựa trên tổ hợp hai chuyển ñộng cơ bản của phôi và dụng cụ là: chuyển ñộng tịnh
tiến và chuyển ñộng quay tròn.
ðộ phức tạp của sơ ñồ ñộng học tạo hình phụ thuộc vào số lượng các chuyển ñộng
thành phần và ñặc trưng tổ hợp của nó. Ta có các nhóm như sau:
Nhóm có 1 chuyển ñộng: - một chuyển ñộng thẳng
- một chuyển ñộng quay
Nhóm có 2 chuyển ñộng: - hai chuyển ñộng thẳng
- hai chuyển ñộng quay


7

- một chuyển ñộng thẳng và một chuyển ñộng quay
Nhóm có 3 chuyển ñộng: - hai chuyển ñộng thẳng và một chuyển ñộng quay
- hai chuyển ñộng quay và một chuyển ñộng thẳng
- ba chuyển ñộng quay
Về mặt nguyên lý có thể tổ hợp nhiều yếu tố chuyển ñộng hơn, nhưng trong thực
tiễn ứng dụng thì ñiều này bị giới hạn bởi ñộ phức tạp của tổ hợp và khó khăn trong việc
chế tạo các thiết bị tương ứng.
1.2 ðộng học tạo hình bề mặt chi tiết
Khi tạo hình bề mặt chi tiết thì cần phải nghiên cứu các phương án khác nhau của sự
phối hợp các chuyển ñộng của chi tiết ñối với dụng cụ.
Bảng 1.1 giới thiệu các sơ ñồ tạo hình bề mặt với chuyển ñộng chính là tịnh tiến và
quay tròn.
Cặp bề mặt
Loại

sơ
ñồ
Kiểu
sơ ñồ
Các chuyển ñộng thành
phần của chi tiết gia
công và dụng cụ khi tạo
hình
Chuyển
ñộng
tổng
hợp tức
thời
Chuyển ñộng
tương ñối với sự
trợ giúp của cặp
bề mặt
Sơ ñồ vị trí tương hỗ
của cặp bề mặt
Dụng
cụ
Vật gia
công
1 Tịnh tiến Tịnh
tiến
ðường
thẳng
ðường
thẳng
2 Quay Quay - -

I
3 Xoắn vít Xoắn
vít
- -
1 Quay và tịnh tiến với
vận tốc vuông góc với
trục quay
Quay Sự dịch chuyển
của trụ theo mặt
phẳng

Mặt
phẳng
Trụ
2 Hai chuyển ñộng quay
quanh trục song song
Quay Sự dịch chuyển
của trụ theo trụ

Trụ Trụ
II
3 2 chuyển ñộng quay
quanh trục cắt nhau
Quay Sự dịch chuyển
của mặt côn theo
mặt phẳng

Mặt
phẳng
Mặt

côn


8

4 2 chuyển ñộng quay
quanh trục cắt nhau
Quay Sự dịch chuyển
của mặt côn theo
mặt côn

Côn Côn
5 Bộ ñôi quay Tịnh
tiến
Sự trượt của vòng
theo vòng

Vòng Vòng
Mặt
phẳng
trụ
Trụ 1 Quay và tịnh tiến vận
tốc có hướng tạo thành
góc với trục quay
Xoắn
vít
Sự dịch chuyển
với sự trượt của
trụ theo mặt
phẳng

Mặt
phẳng
Côn Mặt
phẳng
2 2 chuyển ñộng quay
quanh trục chéo nhau
(góc hợp thành với trục
quay và trục của ñường
vít. Trục của vít tức
thời và trục quay thứ 2
là 2 ñường chéo nhau
Xoắn
vít
Sự dịch chuyển
và sự trượt của
mặt côn theo mặt
phẳng

Mặt
phẳng
Côn
III
3 2 chuyển ñộng quay
quanh trục chéo nhau
Xoắn
vít
Sự dịch chuyển
và sự trượt của
mặt hypecbolit

với mặt
hypecboloit

Hypecb
oloit
hypecb
oloit
1.2.1 Nhóm bậc 0
Tập hợp các sơ ñồ ñộng học tạo hình khi bề mặt khởi thủy của dụng cụ trùng với bề
mặt nguyên gốc chi tiết.
Ví dụ: khi cắt ren bằng tarô, khi chuốt, khi ñột lỗ, lúc này chuyển ñộng tương hỗ gọi
là chuyển ñộng tự trượt và ñể xác ñịnh bề mặt khởi thủy thì không cần quan tâm ñến
chuyển ñộng này.
1.2.2 Nhóm bậc 1
Nhóm sơ ñồ tạo hình mà chuyển ñộng tương hỗ của dụng cụ ñối với chi tiết là
chuyển ñộng tịnh tiến, xoay hoặc xoắn vít.
Sơ ñồ ñược ñặc trưng ở chỗ là khi ñó các cặp bề mặt của phần tử quay và ñứng yên
trùng nhau và tạo thành ñường thẳng.


9

Kiểu thứ nhất: chứa chuyển ñộng thẳng ñều. Theo sơ ñồ này, ñể tạo hình cho các
loại dụng cụ chuốt ngoài các bề mặt tròn xoay, tiện bằng dao tiện ñịnh hình tiếp tuyến có
phương chạy dao thẳng.
Kiểu thứ hai: chứa các chuyển ñộng quay, ñể tạo hình các loại dụng cụ hoặc các loại
bề mặt, ví dụ dao phay ñịnh hình ñể phay các bề mặt trụ, bề mặt xoắn vít hoặc bề mặt
tròn xoay.
Kiểu thứ ba: khi phay bánh răng có răng thẳng bằng dao phay lăn răng. Thực ra kiểu
thứ nhất là trường hợp ñặc biệt của kiểu thứ ba khi trục quay ở vô cùng.

1.2.3 Nhóm bậc 2
Nhóm sơ ñồ ñộng học khi mà chuyển ñộng tương hỗ của dụng cụ và chi tiết là
chuyển ñộng quay tức thời hay tịnh tiến thẳng.
Các cặp ñộng học lăn theo nhau không có sự trượt. Chuyển ñộng tịnh tiến tức thời là
chuyển ñộng tổng hợp của hai chuyển ñộng quay quanh hai trục song song có vận tốc góc
và hướng giống nhau.
Các bề mặt liên kết ñược tạo thành bởi các bề mặt sau:
- Trụ - phẳng;
- Trụ - trụ;
- Côn – phẳng;
- Côn – côn.
Ví dụ: gia công bánh răng bằng dao xọc răng hoặc dao răng lược… ở các sơ ñồ ñộng
học này, các cặp bề mặt giữa dụng cụ và chi tiết có thể ñổi chỗ cho nhau. chẳng hạn như
ở sơ ñồ trụ - mặt phẳng, dụng cụ có thể là dao xọc răng hình ñĩa, chi tiết là thanh răng và
ngược lại.
Ở nhóm hai chứa kiểu sơ ñồ khi mà chuyển ñộng tức thời là kết quả của hai chuyển
ñộng quay quanh các trục song song nhau hay ngoài nhau. Chuyển ñộng tịnh tiến có thể
coi là trường hợp ñặc biệt của chuyển ñộng quay và có thể xem mặt phẳng là hình trụ có
bán kính vô cùng lớn.
1.2.4 Nhóm 3
Nhóm chứa các sơ ñồ mà các chuyển ñộng tương hỗ là chuyển ñộng xoắn vít tức
thời.
Trong nhóm này thì các bề mặt tự lăn theo nhau có sự trượt. Các bề mặt gồm:
- Trụ - phẳng;
- Côn – phẳng;
- Hai mặt hypecboloit.


10

Chuyển ñộng xoắn vít tổng hợp tức thời là tổng hợp của hai chuyển ñộng quay
quanh các trục ngoài nhau và có thể hình dung nó như là bề mặt hypecboloit theo
hypecboloit có gắn sự trượt. ðây là trường hợp tổng quát nhất, chẳng hạn như phay bánh
răng bằng dao phay lăn răng.
1.3 Mặt khởi thủy K của dụng cụ cắt
Dụng cụ cắt có thể xem như một vật thể bị giới hạn bởi một bề mặt, bề mặt ñó gọi là
mặt khởi thủy K của dụng cụ cắt, trên ñó phân bố các lưỡi cắt có prôfin thích hợp ñể trực
tiếp hình thành bề mặt chi tiết.
Ví dụ, vật thể tròn xoay giới hạn bởi mặt tròn xoay K, trong quá trình gia công nó
luôn tiếp tuyến với các bề mặt gia công của chi tiết. Sau khi tạo mặt trước rãnh thoát phoi
và mặt sau thì vật thể ñó trở thành dụng cụ cắt, ñó chính là dao phay.
Như vậy bề mặt khởi thủy K của dụng cụ cắt luôn phải tiếp xúc với bề mặt của chi
tiết trong quá trình gia công.
1.4.1 Phương pháp xác ñịnh mặt khởi thủy K của dụng cụ bằng mặt bao của họ
mặt chi tiết C.
Trong quá trình gia công thì bề mặt chi tiết C thực hiện các chuyển ñộng tương ñối
ñối với dụng cụ và hình thành tập hợp các vị trí tiếp xúc nhau ñược gọi là họ mặt C. Mặt
khởi thủy K của dụng cụ là bề mặt tiếp xúc với họ mặt C ñó trong quá trình chuyển ñộng
tạo hình. Do ñó mặt khởi thủy K của dụng cụ chính là mặt bao của họ mặt chi tiết C. Hai
mặt C và K tiếp xúc với nhau theo một ñường E gọi là ñường ñặc tính. Nói cách khác,
ñường ñặc tính E là ñường tiếp xúc của cặp ñộng học bề mặt C và K.
Ví dụ: Hãy tìm bề mặt khởi thủy K của dụng cụ gia công mặt tròn C.
Ta có Sơ ñồ gia công là:
- Chuyển ñộng quay của chi tiết quanh trục O
1

- Chuyển ñộng tịnh tiến dọc trục O
1

Dụng cụ quay quanh trục O

2
vuông góc với trục O
1
. Mặt khởi thủy K là mặt bao của
họ mặt chi tiết C khi nó chuyển ñộng tương ñối so với dụng cụ. Mặt K sẽ là mặt cong
lõm, ñược hình thành bằng cách quay ñường ñặc tính E quanh trục O
2
. Nếu dùng bề mặt
khởi thủy như thế làm bề mặt dụng cụ thì với sơ ñồ cắt như hình 1.1 sẽ gia công ñược bề
mặt trụ tròn xoay của chi tiết C.


11


Hình 1.1 ðường ñặc tính E và mặt khởi thủy của dụng cụ
1.4.2 Phương pháp giải tích xác ñịnh mặt khởi thủy K
Phương pháp ñi từ phương trình ñường cong phẳng C, tiến ñến xác ñịnh phương
trình của họ ñường cong phẳng C, và từ phương trình của họ ñường cong phẳng C ñi xác
ñịnh phương trình ñường bao của họ theo hình học giải tích.
Nếu họ họ ñường cong phẳng C cho dưới dạng tổng quát F(x,y,z,t)=0, với t là tham
số chuyển ñộng của họ thì phương trình mặt bao sẽ là nghiệm của phương trình:





=
∂
∂

=
0
),,,(
0),,,(
t
tzyxF
tzyxF

Nếu họ ñường cong cho dưới dạng phương trình thông số:





=
=
=
),,(
),,(
),,(
3
2
1
tvufz
tvufy
tvufx

Trong ñó: u,v- Thông số bề mặt;
t- Tham số của họ, thì phương trình mặt bao sẽ là nghiệm của hệ:
















=
∂
∂
∂
∂
∂
∂
∂
∂
∂
∂
∂
∂
∂
∂
∂

∂
∂
∂
=
=
=
0



),,(
),,(
),,(
3
2
1
t
z
t
y
t
x
v
z
v
y
v
x
u
z

u
y
u
x
tvufz
tvufy
tvufx

1.4.3 Phương pháp ñộng học xác ñịnh mặt khởi thủy K


12

Khi cho hai bề mặt bất kỳ chuyển ñộng thì tại các ñiểm tiếp xúc, vectơ tốc ñộ chuyển
ñộng tương ñối
→
V
và vectơ pháp tuyến bề mặt
→
N
phải vuông góc với nhau, vì vectơ
→
V

hướng theo phương tiếp tuyến chung của hai bề mặt. Như vậy, nếu mặt chi tiết C chuyển
ñộng trong không gian thì ñường ñặc tính của mặt bao K sẽ là ñường tập hợp của tất cả
các ñường tiếp xúc mà tại ñó vectơ vận tốc
→
V
thẳng góc với vectơ pháp tuyến

→
N
.
ðiều kiện tiếp xúc ñược biểu thị bằng phương trình:
→
N
.
→
V
= 0

Hình 1.2 ðiều kiện tiếp xúc ñộng học của 2 bề mặt
Từ ñiều kiện tiếp xúc này, cho phép tìm ñược ñiểm tiếp xúc của cặp bề mặt tiếp xúc
tại bất kỳ thời ñiểm nào.
Tập hợp tất cả các ñiểm tiếp xúc ñó, xét trong hệ tọa ñộ gắn với chi tiết, là bề mặt
chi tiết C. Tập hợp tất cả các ñiểm tiếp xúc ñó, xét trong hệ tọa ñộ gắn với dụng cụ, là bề
mặt khởi thủy của dụng cụ K.
Khi xác ñịnh mặt khởi thủy K của bề mặt chuyển ñộng C, chuyển ñộng của C có thể
phân tích thành nhiều thành phần, và việc phân tích ñó sẽ hợp lý hơn nếu có một trong
những thành phần ñó gây ra sự trượt của bản thân C và như vậy sẽ làm cho bài toán trở
nên ñơn giản.
Ví dụ: xác ñịnh ñường ñặc tính của một mặt phẳng có chuyển ñộng xoắn vít.
Góc giữa trục của chuyển ñộng vít và mặt phẳng P là φ. Chuyển ñộng xoắn vít của
mặt phẳng P ñược phân tích thành hai chuyển ñộng: chuyển ñộng tịnh tiến với vận tốc
→
V

và chuyển ñộng quay với vận tốc góc
→
ω

.
Chuyển ñộng V ñược phân tích thành hai thành phần:
→
V
=
1
→
V
+
2
→
V
, trong ñó
1
→
V

hướng thẳng góc với
→
V
, còn
2
→
V
nằm trong mặt phẳng P.
Sự chuyển ñộng theo vectơ
2
→
V
dẫn ñến sự trượt của mặt phẳng P, do ñó khi xác ñịnh

ñường ñặc tính không cần chú ý ñến nó. ðộ lớn của vectơ
1
→
V
ñược tính theo công thức:
1
→
V
=
→
V
.tgα


13


Hình 1.3 Xác ñịnh ñường ñặc tính khi mặt phẳng có chuyển ñộng xoắn vít
Chuyển ñộng theo vectơ
1
→
V
có thể hình dung là sự quay của hệ thống với vectơ tốc
ñộ góc
→
ω
.
Khoảng cách giữa chúng là:
ϕ
ω

α
ω
tgh
tgV
V
r .
.
1
===

• h: thông số của chuyển ñộng xoắn vít.
Như vậy chuyển ñộng xoắn vít dẫn ñến một chuyển ñộng quay. ðường ñặc tính E
trong trường hợp này sẽ thẳng góc với hình chiếu của trục quay trên mặt phẳng P, nghĩa
là những ñường thẳng cách hình chiếu của trục chuyển ñộng xoắn vít một khoảng r và
làm với nó một góc φ.
Kết quả là chuyển ñộng xoắn vít của những ñường ñặc tính E tạo ra một mặt bao là
bề mặt xoắn vít thân khai có bán kính hình trụ cơ sở là r.
1.4 Những ñiều kiện ñể tạo hình ñúng bề mặt chi tiết
1.4.1 ðiều kiện cần
ðiều kiện cần ñể tạo ñược bề mặt mong muốn là tồn tại bề mặt khởi thủy K của dụng
cụ cắt ứng với bề mặt chi tiết ñã cho. Có nghĩa là, trong quá trình gia công, các ñiểm trên
bề mặt chi tiết có ít nhất một lần tiếp xúc với các ñiểm của bề mặt khởi thủy của dụng cụ,
vậy, cần tồn tại các ñiểm tiếp xúc chung của hai bề mặt. Tại các ñiểm tiếp xúc này, pháp
tuyến chung phải thẳng góc với vectơ chuyển ñộng tương ñối, nghĩa là:
→
N
.
→
V
= 0.

ðối với bề mặt chi tiết ñã cho, vectơ pháp tuyến tại các ñiểm của bề mặt là hoàn toàn
xác ñịnh, có nghĩa là không thể thay ñổi vị trí của pháp tuyến
→
N
nếu không thay ñổi hình
dạng của chi tiết. Do ñó, tại một sơ ñồ gia công ñã chọn, nếu ta biết các chuyển ñộng của
chi tiết và dụng cụ thì việc thay ñổi hướng và tốc ñộ chuyển ñộng tương ñối giữa cặp bề
mặt ñó sẽ ñảm bảo
→
N
.
→
V
=0.
Ví dụ, khảo sát sơ ñồ gia công mặt phẳng P, nếu cho mặt C quay quanh trục cố ñịnh
nằm trên mặt phẳng P thì khi ñó tốc ñộ quay của một ñiểm bất kỳ của mặt cắt C quanh


14

trục sẽ vuông góc vói mặt phẳng P, tốc ñộ
→
V
sẽ song song với pháp tuyến
→
N
của mặt
phẳng chi tiết. ðiều kiện
→
N

.
→
V
=0 thỏa mãn do ñó không tồn tại mặt khởi thủy K của
dụng cụ và việc gia công mặt phẳng P trong ñiều kiện như trên là không thể thực hiện
ñược.
Nếu chọn trục quay thẳng góc với mặt phẳng P thì ñương nhiên tại tất cả các ñiểm
của mặt phẳng P vectơ pháp tuyến luôn vuông góc với vectơ tốc ñộ cắt. ðiều ñó có nghĩa
là mặt khởi thủy K tồn tại và trùng với mặt P.
1.4.2 ðiều kiện ñủ
ðiều kiện ñủ 1: sự tiếp xúc của bề mặt khởi thủy K của dụng cụ và bề mặt chi tiết
gia công không xảy ra hiện tượng cắt lẹm.
Sự tiếp xúc trên có thể là tiếp xúc ngoài hoặc tiếp xúc trong. Khi tiếp xúc ngoài, mặt
khởi thủy K của dụng cụ 2 nằm ngoài thân chi tiết 1, khi ñó không có sự cắt lẹm của
dụng cụ vào thân chi tiết.
Khi tiếp xúc trong, mặt khởi thủy của dụng cụ 2 có bán kính cong lớn hơn bán kính
cong của chi tiết 1, do ñó có hiện tượng cắt lẹm. Như vậy việc tạo ñúng hình dáng của chi
tiết là không thể thực hiện ñược.

Hình 1.4 Các dạng tiếp xúc
Hãy khảo sát quá trình mài mặt côn trong bằng ñá mài tròn. Sự tiếp xúc của bề mặt
tạo hình K với mặt côn của lỗ C xảy ra dọc theo ñường sinh – ñường ñặc tính.
Tại tiết diện II-II thẳng góc với ñường ñặc tính xảy ra sự tiếp xúc giữa hai bề mặt.
Trong các tiết diện ñó, bán kính cong của ñá mài tròn luôn giữ nguyên không ñổi trong
lúc bán kính cong của mặt côn chi tiết giảm dần khi tiến về phía ñỉnh côn. Tại ñiểm m’
ñến ñỉnh côn, bán kính cong của ñá mài lớn hơn bán kính cong của mặt côn và do ñó có
sự cắt lẹm nên việc gia công vùng ñó bằng ñá mài tròn như trên là không thể thực hiện
ñược.
Tại ñiểm giới hạn M, bán kính cong của mặt côn bằng bán kính cong của ñá mài.
Như vậy, ñể gia công bề mặt chi tiết ñạt yêu cầu thì bề mặt khởi thủy của dụng cụ K

không ñược cắt lẹm vào bề mặt chi tiết.
ðiều kiện ñủ 2: trên bề mặt của chi tiết không có những mặt chuyển tiếp.


15

Chi tiết có thể gồm nhiều mặt nối tiếp, do ñó mặt khởi thủy K của dụng cụ cũng gồm
nhiều mặt tương ứng ñể hình thành các bề mặt của chi tiết. Các phần lân cận của mặt
khởi thủy K của dụng cụ có thể cắt nhau, nối tiếp nhau hoặc tách rời nhau. Khi các phần
của mặt khởi thủy cắt nhau thì chúng không thể cắt hết phần kim loại dành cho từng phần
ñược, do ñó bề mặt chi tiết ñược cắt bằng phần của mặt khởi thủy cắt nhau sẽ không ñược
thực hiện và sẽ có mặt chuyển tiếp ñể nối các phần bề mặt lân cận của chi tiết.
ðiều ñó ñược chứng minh bằng ví dụ sau: dùng dao phay ngón gia công mặt trụ
quay gồm một phần hình trụ C1 và mặt ñầu C2. khi dao phay quay tròn quanh trục của
nó, các lưỡi cắt tạo ra mặt khởi thủy K1 còn chi tiết quay chậm quanh trục của nó.
Trục chi tiết và trục dụng cụ vuông góc với nhau và cách nhau một khoảng k. Khi ñó
mặt khởi thủy tiếp xúc với mặt trụ C1 là K1 với ñường ñặc tính E1 quay quanh trục dụng
cụ, còn phần mặt khởi thủy của mặt phẳng C2 là K2 có ñường ñặc tính E2 cũng quay
quanh trục của dụng cụ. Các mặt K1 và K2 cắt nhau theo vòng tròn A do ñó không thể có
phần nối tiếp giữa hai phần ñó ñược. Kết quả là trên thân chi tiết sẽ hình thành một mặt
chuyển tiếp.
ðường ñặc tính E1 quay xung quanh trục của chi tiết chỉ hình thành mặt rụ C1 trên
ñoạn Me của prôfin, còn ñường ñặc tính E2 chỉ tạo mặt phẳng C2 ñến ñiểm C của prôfin.
Giữa hai ñiểm E và C có một ñường cong chuyển tiếp.
ðộ chính xác của bề mặt chi tiết gia công phụ thuộc vào ñộ chính xác của bề mặt
khởi thủy, nghĩa là ñộ chính xác chế tạo các kích thước tương ứng của dụng cụ.
ðể ñạt ñộ chính xác chi tiết sau khi gia công nằm trong phạm vi dung sai cho phép
của nó thì dụng cụ phải có dung sai chế tạo bé hơn.
Thông thường, dung sai các kích thước của dụng cụ trực tiếp ảnh hưởng ñến hình
dáng và kích thước bề mặt gia công nằm trong giới hạn 1/3-1/4 dung sai kích thước

tương ứng của chi tiết.
1.5 Các vấn ñề tổng quan về thiết kế và sử dụng dụng cụ
1.5.1 Trình tự thiết kế
Dụng cụ cắt có yêu cầu rất cao về ñộ chính xác hình dáng hình học và kích thước,
chất lượng vật liệu làm dao. Các bước tiến hành thiết kế như sau:
1- Chọn và xác ñịnh sơ ñồ cắt
2- Chọn vật liệu phần cắt của dao, vật liệu thân dao
3- Chọn thông số hình học phần cắt: góc trước, góc sau, góc nghiêng chính…
4- Xác ñịnh kết cấu của dao và chi tiết
5- Xác ñịnh profin dao


16

6- Vẽ bản vẽ chế tạo, qui ñịnh các ñiều kiện kỹ thuật
Các vấn ñề cần lưu ý khi thiết kế
- Phần cắt của dao phải ñảm bảo ñủ ñộ cứng vững, có khả năng truyền nhiệt tốt. Kết
cấu phần thân dao ñảm bảo việc ñịnh vị và kẹp chặt dao ñược nhanh chóng và chắc chắn.
- Rãnh thoát phoi phải ñủ không gian ñể chứa phoi và ñồng thời ñảm bảo sức bền
của dao.
- Tính công nghệ của dao phải ñược lưu ý.
1.5.2 Các phương pháp nâng cao tính năng cắt của dụng cụ
ðể nhằm nâng cao tính năng cắt của dụng cụ có thể áp dụng một số các biện pháp:
tác ñộng cơ, xử lý hóa nhiệt, kết tủa màng của các vật liệu khác nhau, tác ñộng vật lý.
Tác ñộng cơ học
Tác ñộng cơ học chung qui nhằm tạo các lưỡi cắt có bán kính vê tròn cần thiết hoặc
có các mép vát chuyển tiếp. Tác ñộng này ñược thực hiện bằng cách mài rung, thổi bi,
dưới tác ñộng này sẽ làm bền hóa các lưỡi cắt của dụng cụ.
Xử lý hóa nhiệt
Tiến hành xử lý bề mặt dụng cụ bằng nhiệt, thấm ni tơ, thấm Bo, thấm Ni tơ-các

bon… quá trình này ñược áp dụng rộng rãi ñể nâng cao tính năng cắt trên dụng cụ bằng
thép gió và thép dụng cụ.
Kết tủa màng của các vật liệu khác nhau
Phương pháp này cũng ñược gọi là mạ kim loại nhằm tạo lên trên bề mặt dụng cụ cắt
các lớp vật liệu khác như Bo, vonfram, titan nitrua, gốm… với lớp màng rất mỏng
(0,005mm). Các màng này có thể là một hoặc nhiều lớp tùy thuộc vào yêu cầu ñộ cứng,
ñộ chống mài mòn, chống oxy hóa…
Có vài phương pháp tạo màng như ñiện, plasma. Với phương pháp phủ này ñộ bền
của dụng cụ có thể ñược tăng lên 1,5-5 lần tùy theo các ñiều kiện sử dụng.



17

VẤN ðỀ 2
DỤNG CỤ CẮT ðƠN VÀ DỤNG CỤ CẮT TIÊU CHUẨN
2.1 Công dụng và phân loại
Dụng cụ cắt hay còn gọi là dao là bộ phận của hệ thống công nghệ có nhiệm vụ trực
tiếp tách phoi ñể hình thành bề mặt gia công. Dao có ảnh hưởng rất lớn ñến quá trình cắt
gọt. Nó không những tác ñộng trực tiếp tới chất lượng chi tiết mà còn chi phối không nhỏ
tới vấn ñề năng suất và giá thành chế tạo sản phẩm.
Dụng cụ cắt ñơn ñược dùng phổ biến trong quá trình gia công cắt gọt trên máy tiện
vạn năng, máy tiện tự ñộng, máy bào, máy xọc và có thể dùng trên các máy chuyên dùng
khác.
Do ñó, dụng cụ cắt ñơn có nhiều hình dạng và kết cấu khác nhau tùy theo công dụng
của chúng, và ñã ñược tiêu chuẩn hóa, thường ñược chia thành các loại sau:
- Theo loại máy sử dụng: dao tiện, dao bào, dao xọc…
- Theo dạng gia công: dao tiện ngoài, dao xén mặt ñầu, dao cắt ñứt, dao tiện lỗ, dao
tiện ren…
- Theo cách gá dao: dao hướng kính, dao tiếp tuyến…

- Theo tính chất gia công: dao cắt thô, dao cắt tinh…
- Theo kết cấu thân dao: hình chữ nhật, hình vuông, hình tròn…
- Theo kết cấu ñầu dao: dao ñầu thẳng, ñầu cong…
- Theo hướng chạy dao: dao chạy phải, dao chạy trái
- Theo loại vật liệu dụng cụ: dao thép gió, dao hợp kim cứng…
- Theo phương pháp chế tạo dao: dao ñầu liền, dao hàn mảnh, dao kẹp mảnh…
Dụng cụ cắt ñơn có thể coi như một vật thể hình học bao gồm hai phần:
- Phần thân dao: dùng ñể kẹp chặt ñầu dao và ñồng thời kẹp chặt dao vào bàn dao.
Chính vì vậy ñòi hỏi phải ñủ ñộ cứng vững. Hình dáng và kích thước phần thân
dao ñược chế tạo theo tiêu chuẩn.
- Phần ñầu dao: ñể thực hiện cắt gọt. Trong phần ñầu dao có các mặt trước, mặt sau
chính, mặt sau phụ, lưỡi cắt chính, lưỡi cắt phụ, mũi dao.

Hình 2.1 Dao cắt ñơn


18

2.2 Thông số hình học phần cắt của dụng cụ
- Lưỡi cắt chính là giao tuyến của mặt trước và mặt sau chính.
- Lưỡi cắt phụ là giao tuyến của mặt trước và mặt sau phụ.
- Giao ñiểm của lưỡi cắt chính và lưỡi cắt phụ là mũi dao.
2.2.1 Các chuyển ñộng khi cắt
Trong quá trình cắt dao và chi tiết cần phải thực hiện các chuyển ñộng sau:
- Chuyển ñộng cắt chính M
c
với tốc ñộ cắt chính là V
c
, là chuyển ñộng cơ bản ñể
tạo ra phoi và chiếm hầu hết năng lượng cắt.

- Chuyển ñộng chạy dao dọc M
f
với tốc ñộ V
f
là chuyển ñộng ñể cắt hết toàn bộ bề
mặt chi tiết.
- Chuyển ñộng chạy dao ngang với tốc ñộ V
n
là chuyển ñộng tịnh tiến theo phương
chiều sâu cắt.
- Chuyển ñộng tổng hợp M
e
, chuyển ñộng cắt với tốc ñộ
e
V
r
là chuyển ñộng tổng
hợp của chuyển ñộng cắt chính
c
V
r
và chuyển ñộng chạy dao dọc
f
V
r
, hoặc là
chuyển ñộng tổng hợp của chuyển ñộng cắt chính
c
V
r

với chuyển ñộng chạy dao
ngang
n
V
r
. ðây chính là chuyển ñộng tạo hình mặt trụ ngoài của chi tiết.
Thông số hình học phần cắt của dụng cụ ở trạng thái tĩnh ñược xác ñịnh như khi
không có chuyển ñộng chạy dao M
f
(
f
V
r
=0) trong trường hợp ñó V
e
ñược xác ñịnh như là
chuyển ñộng cắt chính
c
V
r
(
e
V
r
=
c
V
r
).
2.2.2 Các mặt phẳng tọa ñộ và các tiết diện

Mặt phẳng ñáy P
r
: tại một ñiểm trên lưỡi cắt M là mặt phẳng ñi qua ñiểm ñó và
vuông góc với vectơ tốc ñộ cắt
e
V
r
. Nếu ở trạng thái tĩnh
f
V
r
=0, thì mặt ñáy vuông góc với
c
V
r
.
Mặt phẳng cắt P
s
: tại một ñiểm trên lưỡi cắt chính M là mặt phẳng ñi qua ñiểm ñó và
tiếp tuyến với mặt ñang gia công của chi tiết, tức là mặt phẳng chứa vectơ tốc ñộ cắt
c
V
r

và tiếp tuyến với lưỡi cắt tại ñiểm M. Do ñó mặt cắt và mặt ñáy luôn vuông góc với nhau.
Tiết diện chính N-N: là mặt phẳng cắt ñi qua một ñiểm của lưỡi cắt chính và vuông
góc với hình chiếu lưỡi cắt chính trên mặt ñáy.
Tiết diện phụ N1-N1: là mặt phẳng cắt ñi qua một ñiểm trên lưỡi cắt phụ và vuông
góc với hình chiếu của lưỡi cắt phụ trên mặt ñáy.
Tiết diện dọc Y-Y: là mặt phẳng cắt qua một ñiểm trên lưỡi cắt chính và vuông góc

với phương chạy dao dọc.


19

Tiết diện ngang X-X: là mặt phẳng cắt ñi qua một ñiểm trên lưỡi cắt chính và song
song với phương chạy dao dọc.

Hình 2.1 mặt phẳng tọa ñộ và tiết diện
2.2.3 Các góc phần cắt của dụng cụ
Góc trước γ: tại một ñiểm trên lưỡi cắt là góc hợp bởi mặt trước và mặt ñáy ño trong
tiết diện khảo sát γ
n
, γ
y
, γ
x
… Góc trước γ có thể dương, âm hoặc bằng không.
Góc sau α: tại một ñiểm trên lưỡi cắt là góc hợp bởi mặt cắt và mặt sau ño trong tiết
diện khảo sát (α
n
, α
y
, α
x
) Góc sau α luôn luôn dương.
Góc sắc β: tại một ñiểm trên lưỡi cắt là góc hợp bởi mặt trước và mặt sau ño trong
tiết diện khảo sát (β
n
, β

y
, β
x
).
Góc cắt δ: tại một ñiểm trên lưỡi cắt là góc hợp bởi mặt trước và mặt cắt ño trong
tiết diện khảo sát (δ
n
, δ
y
, δ
x
).
Góc nghiêng chính φ: là góc giữa hình chiếu của lưỡi cắt chính trên mặt ñáy và
phương chạy dao.
Góc nghiêng phụ φ
1
: là góc giữa hình chiếu của lưỡi cắt phụ trên mặt ñáy và phương
chạy dao.
Góc mũi dao ε: là góc giữa hình chiếu của lưỡi cắt chính và phụ trên mặt ñáy.
φ + φ
1
+ ε = 180
0

Góc nâng của lưỡi cắt λ: là góc giữa lưỡi cắt chính và hình chiếu của nó trên mặt
ñáy. λ có thể dương, âm, hoặc bằng không.


20

Hình 2.2 các tiết diện và các góc
2.3 Xác ñịnh kích thước thân dao tiện
Thông thường thì phần thân dao và phần gá ñặt ñầu dao ñược chế tạo cùng loại vật
liệu. Theo kinh nghiệm thì hầu hết các loại dao cần chế tạo phần cắt và phần cán dao
riêng thì vật liệu phần cán ñược chế tạo bằng thép 45 hoặc thép hợp kim 40X. Chính vì
vậy khi nói tới vật liệu chế tạo dao có nghĩa là nói ñến vật liệu chế tạo phần làm việc của
dao.

Hình 2.3 xác ñịnh kích thước thân dao tiện
Kích thước thân dao tiện ñược xác ñịnh ở tiết diện ngang của thân dao theo thành
phần lực cắt chính P
z
và khoảng cách l từ ñiểm ñặt lực ñến mặt tựa.


21

Lực cắt chính P
z
ñược xác ñịnh theo công thức: P
z
= p.f
Trong ñó: p- lực cắt ñơn vị, N/mm
2

f- diện tích cắt, mm
2

ðể ñảm bảo sức bền thân dao, mômen uốn do lực P
Z
gây ra phải nhỏ hơn mômen
uốn cho phép của tiết diện thân dao:
M
u
≤ [M
u
]
P
z
.l ≤ W.[σ
u
]
W: mômen chống uốn của tiết diện thân dao,
o Thân dao hình chữ nhật BxH: W=B.H
2
/6 => B.H
2
= (6.f.p.l)/ [σ
u
]
o Thân dao hình vuông BxB: W=B
3
/6 => B
3
= (6.f.p.l)/ [σ
u
]
o Thân dao hình tròn ñường kính d: W=d

3
/10 => d
3
= (10.f.p.l)/ [σ
u
]
[σ
u
]: ứng suất cho phép của vật liệu thân dao.
Trong thực tế, ngoài lực P
z
còn có các thành phần lực P
x
, P
y
tác dụng lên phần cắt
của dụng cụ, trị số lực P
x
, P
y
có thề ñược lấy gần ñúng như sau:
P
y
= (0,4-0,5)P
z
; P
x
= (0,3-0,4)P
z
(với φ=45

0
và λ=0)

Bảng 2.1 Chọn tiết diện thân dao theo diện tích lớp cắt
Kích thước dao tiện Mảnh dao hợp kim cứng Mảnh dao thép gió
Chữ nhật Vuông Diện tích cắt
lớn nhất,
mm
Chiều sâu
cắt lớn nhất,
mm
Diện tích cắt
lớn nhất,
mm
Chiều sâu
cắt lớn nhất,
mm
10x16 12 - - 1,5 3
12x20 16 - - 2,5 4
16x25 20 4 6 4 5
20x30 25 8 10 6 6
25x40 30 18 13 9 7
30x45 40 25 18 16 8
40x60 50 40 25 25 12
50x80 65 60 36 - -
Số liệu ñược áp dụng cho vật liệu chi tiết có ñộ cứng trung bình với σ
tb
=750N/mm
2
, bằng

dao tiện ngoài có góc φ=45
0



22

VẤN ðỀ 3
THIẾT KẾ DAO TIỆN ðỊNH HÌNH GIA CÔNG BỀ MẶT TRÒN XOAY TRÊN
MÁY TIỆN
3.1. Công dụng, phân loại và phạm vi sử dụng
Dao tiện ñịnh hình dùng ñể gia công các bề mặt tròn xoay ñịnh hình. Gia công bằng
dao tiện ñịnh hình có những ưu nhược ñiểm so với các dao tiện ñơn như sau:
- ðảm bảo ñộ ñồng nhất prôfin chi tiết trong quá trình gia công vì không phụ thuộc
vào tay nghề công nhân mà chỉ phụ thuộc vào ñộ chính xác dao tiện ñịnh hình.
- Năng suất cao vì giảm ñược thời gian máy, thời gian phụ.
- Tuổi thọ của dao lớn vì mài ñược nhiều lần.
- Số lượng phế phẩm ít.
- Mài sắc lại dao ñơn giản vì mài theo mặt trước là mặt phẳng.
- Tuy nhiên, việc thiết kế và chế tạo dao tiện ñịnh hình phức tạp hơn nhiều so với
dao tiện ñơn thông thường, cho nên dao tiện ñịnh hình ñược dùng chủ yếu trong
sản xuất hàng loạt lớn, hàng khối.

Hình 3.1 Các loại dao tiện

Phân loại dao tiện ñịnh hình:


23

a- Theo hình dạng dao:
- Dao ñĩa (hình 3.1a)
- Dao hình lăng trụ (hình3.1d)
b- Theo cách gá dao:
- Dao hướng kính (hình3.1a,d);
- Dao tiếp tuyến (hình3.1e)
c- Theo vị trí của ñường tâm chi tiết, tâm lỗ dao và chuẩn kẹp:
- Dao gá thẳng (hình 3.1d)
- Dao gá nghiêng (hình 3.1e)
d- Theo vị trí mặt trước:
- Dao mặt trước không nâng λ=0
- Dao mặt trước gá nâng λ>0
e- Theo dạng bề mặt sau ñịnh hình:
- Mặt tròn xoay
- Mặt sau xoắn
Dao tiện ñịnh hình lăng trụ: ñược kẹp chặt bằng mang cá và vít giữ dùng ñể tiện các
bề mặt ngoài ñịnh hình tròn xoay. Có khả năng cứng vững hơn dao tiện hình tròn, góc
sau có thể lớn, gia công chi tiết ñạt ñộ chính xác cao hơn so với dao hình tròn.
Dao tiện ñịnh hình tròn: ñược dùng ñể gia công các bề mặt ñịnh hình tròn xoay
ngoài và trong, ñược lắp vào trục gá và chống xoay bằng các khía mặt ñầu hoặc bằng
chốt. Dễ chế tạo hơn dao tiện hình lăng trụ.
Dao tiện ñịnh hình hướng kính: ñược gá sao cho ñỉnh dao nằm ngang tâm chi tiết ñể
ñảm bảo chạy hướng kính. Dao có phần lưỡi cắt tham gia cắt lớn nên lực cắt lớn, vì vậy
cần giảm chế ñộ cắt khi gia công.
Dao tiện ñịnh hình tiếp tuyến: ñược gá sao cho mặt sau tiếp xúc với ñường tròn nhỏ
nhất của chi tiết, hướng chạy dao tiếp tuyến với bề mặt của chi tiết. Thường ñược dùng
gia công các chi tiết có ñường kính nhỏ và dài (chịu uốn kém) với chiều sâu cắt nhỏ.
Dao tiện ñịnh hình gá nghiêng: ñược dùng khi chi tiết gia công có phần prôfin ñặc
biệt và gá nâng khi chi tiết có phần prôfin yêu cầu ñộ chính xác cao, có chế ñộ tính toán
ñặc biệt khi thiết kế.

24


Hình 3.2 Kẹp chặt dao tiện ñịnh hình
3.2. Mặt trước, mặt sau và kết cấu dao tiện
ðể cho quá trình mài sắc dao tiện ñược ñơn giản thì mặt trước của dao tiện ñịnh hình
ñược chọn là mặt phẳng. Mặt sau của dao tiện ñịnh hình hình tròn là mặt tròn xoay ñịnh
hình, có prôfin trong tiết diện hướng kính.

Hình 3.3 Kết cấu dao tiện ñịnh hình hình tròn
Mặt sau của dao tiện ñịnh hình lăng trụ là mặt kẻ mà ñường chuẩn ñược xác ñịnh
dựa vào prôfin chi tiết, góc trước và góc sau của dao.
Kích thước của dao tiện ñịnh hình ñược xác ñịnh dựa vào chiều sâu lớn nhất t
max
và
chiều dài L của prôfin chi tiết.

Hình 3.4 Kết cấu dao tiện ñịnh hình hình lăng trụ


25

ðối với dao tiện ñịnh hình hình tròn gá thẳng, trục phôi và trục dao sẽ song song với
nhau, ñường kính của dao khi tiện ngoài D
e
=10-120mm, khi tiện trong D
e
≤0,75d

ct
, d
ct
là
ñường kính lỗ chi tiết gia công.
Dao tiện có ñường kính nhỏ hơn 30mm ñược chế tạo cán liền, ñường kính lớn hơn
30mm ñược chế tạo cán rời. ðường kính ngoài của dao tiện cho phép nhỏ nhất có lỗ gá
lắp trục gá: D
emin
≥1,5d
0
+ 2t + 6mm.
Trong ñó:
d
0
– ñường kính lỗ gá.
t – chiều sâu prôfin dao.
ðường kính ngoài D
e
và lỗ d
0
nên dùng theo bảng.
D
e
30 40-50 60-75 90
d
0
13 16 22 27
ðể lắp dao tiện ñịnh hình hình tròn ñược dễ dàng và nâng cao ñộ cứng vững kẹp chặt
thì trên mặt ñầu của dao ñược chế tạo có các răng khía mặt ñầu, số răng khía Z thường

lấy z=34 răng và theo phương hướng kính.

Hình 3.5 Lắp ñặt dao tiện ñịnh hình
Chiều dài của dao hình lăng trụ ñược lấy khoảng 75-100mm; chiều rộng B ñược lấy
phụ thuộc vào chiều dài prôfin chi tiết.
3.3. Thiết kế dao tiện ñịnh hình hướng kính
Có nhiều phương pháp khác nhau ñể xác ñịnh prôfin lưỡi cắt như: giải tích, ñồ thị,
ñồ thị giải tích…
Ở ñây ta áp dụng sơ ñồ gia công ñể tính prôfin lưỡi cắt, sơ ñồ gia công là sơ ñồ biểu
diễn vị trí cuối cùng của chi tiết và dao tại ñiểm cơ sở. ðiểm cơ sở là ñiểm mà biên dạng
của chi tiết và biên dạng của lưỡi cắt trùng nhau và nằm trong mặt phẳng ngang ñi qua