BÀI GIẢNG CHẾ TẠO MÁY 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
KHOA CƠ KHÍ




Nguyễn Văn Tường – Đặng Xuân Phương



BÀI GIẢNG CHẾ TẠO MÁY 1



Nha Trang, 2013

2

Mục lục
Chủ đề Trang
Chủ đề 1: Thông số hình học của dao tiện và cơ sở vật lý quá trình cắt 5
1.1. Kết cấu của dao tiện đầu thẳng 5
1.2. Các bề mặt trên chi tiết gia công 5
1.3. Các mặt tọa độ 5
1.4. Thông số hình học của dụng cụ cắt ở trạng thái làm việc 7
1.5. Các chuyển động trong qúa trình cắt 8
1.6. Các yếu tố của chế độ cắt 8
1.7. Các thông số hình học của lớp phoi cắt 9
1.8. Biến dạng dẻo khi cắt kim loại 9
1.9. Cơ chế tạo phoi 10
1.10. Các dạng phoi cắt : 10

1.11. Hiện tượng lẹo dao (edge build up formation) 11
1.12. Hiện tượng cứng nguội : 12
1.13. Hiện tượng rung động: 13
Chủ đề 2: Nhiệt cắt, mài mòn dao và dung dịch trơn nguội 14
2.1. Nguồn nhiệt và sự phân bố nhiệt 14
2.2. Nhiệt cắt và ảnh hưởng của một số yếu tố đến nhiệt cắt: 14
2.3. Quá trình và nguyên nhân mài mòn của dao 16
2.4. Các dạng mài mòn và tiêu chuẩn mài mòn dao 16
2.5. Dung dịch trơn nguội. 17
Chủ đề 3: Tốc độ cắt và lực cắt 19
3.1. Thời gian gia công cơ bản trên máy To 19
3.2. Năng suất máy N 19
3.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ cắt 20
3.4. Lực cắt 22
3.5. Công suất cắt 23
3.6. Các yếu tố ảnh hưởng đến lực cắt 23
3.7. Lựa chọn chế độ cắt khi tiện 25
3.8. Tính lượng chạy dao 26
Chủ đề 4: Quá trình công nghệ và chất lượng bề mặt chi tiết máy 28
4.1 Quá trình sản xuất và quá trình công nghệ: 28

3

4.2 Các thành phần của quy trình công nghệ 28
4.3. Dạng sản xuất : 29
4.4. Các phương pháp tổ chức sản xuất : 29
4.5. Các yếu tốt đặc trưng cho chất lượng bề mặt chi tiết máy 29
4.6 Ảnh hưởng của chất lượng bề mặt đến khả năng làm việc của chi tiết máy. 30
4.7. Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt 31
Chủ đề 5: Độ chính xác gia công 35

5.1 Khái niệm độ chính xác gia công : 35
5.2 Các phương pháp đạt độ chính xác gia công trên máy công cụ. 35
5.3 Các nguyên nhân gây ra sai số gia công 36
5.4 Các phương pháp đạt độ chính xác gia công 42
5.5 Điều chỉnh máy để đạt độ chính xác 42
Chủ đề 6: Gá đặt chi tiết gia công 44
6.1. Định nghĩa về chuẩn 44
6.2. Phân loại 44
6.3 Các nguyên tắc cần tuân thủ khi chọn chuẩn 44
6.4 Quá trình gá đặt chi tiết gia công 46
Chủ đề 7: Chọn phôi, chuẩn bị phôi và xác định lượng dư gia công 49
7.1 Các phương pháp chế tạo phôi. 49
7.2 Lượng dư gia công và xác định kích thước phôi. 50
7.3 Các phương pháp gia công chuẩn bị phôi 53
Chủ đề 8: Tiện 56
8.1 Các chuyển động tạo hình 56
8.2 Khả năng công nghệ 56
8.3 Máy và dụng cụ 56
8.4 Đồ gá và phương pháp gá đặt trên máy tiện: 61
8.4.1 Đồ gá 61
8.5 Các phương pháp cắt khi tiện: 66
Chủ đề 9: Bào - xọc và chuốt 67
9.1 Chuyển động tạo hình 67
9.2 Đặc điểm và khả năng công nghệ 67
9.3 Dụng cụ cắt: 68
9.4. Thiết bị 70
9.5 Gá đặt khi bào và xọc 71

4

Chủ đề 10: Khoan, khoét, doa, ta-rô 73
10.1 Khoan 73
10.2 Khoét : 75
10.3 Doa 76
10.4 Cắt ren trong bằng tarô 77
Chủ đề 11: Phay 79
11. 1 Các chuyển động tạo hình 79
11.2 Khả năng công nghệ 79
11.3 Máy, dụng cụ và các phương pháp phay 79
Chủ đề 12: Mài 91
12.1 Đặc điểm 91
12.2 Đá mài: 91
12.3 Chọn chế độ mài 92
12.4 Máy mài 92
12.5 Các phương pháp mài: 94
12.5 Đặc điểm chuyển động của mài 98
Chủ đề 13: Mài nghiền, mài khôn, mài siêu tinh 100
13.1 Mài nghiền (lapping) 100
13.2 Mài khôn (honing) 102
13.3 Mài siêu tinh (Superfinishing): 104
Chủ đề 14: Các phương pháp phi truyền thống 107
14.1. Gia công bằng tia lửa điện 107
14.2. Gia công bằng tia laser 112
14.3. Gia công bằng tia nước (Water jet machining) 117
14.4 Gia công bằng siêu âm (ultrasonic machining) 122



5

Chủ đề 1: Thông số hình học của dao tiện và cơ sở vật lý quá trình cắt

1.1. Kết cấu của dao tiện đầu thẳng

Hình 1.1 Kết cấu của dao tiện.
1. Mặt trước; 2. Mặt sau chính;
3. Mặt sau phụ. 4. Mũi dao;
5. Lưỡi cắt phụ; 6. Lưỡi cắt chính.

Dao tiện gồm hai phần chính: phần cắt (đầu dao) và phần thân.
* Phần thân: dùng để gá dao vào bàn dao.
* Phần cắt : có các lưỡi cắt trực tiếp làm nhiệm vụ cắt. Thông thường các mặt trên phần cắt là
những mặt phẳng (có khi là mặt cong). Giao tuyến của chúng tạo thành các lưỡi cắt của dao.
1.2. Các bề mặt trên chi tiết gia công
Trên chi tiết đang gia công người ta phân ra các bề mặt sau (hình 1.2) :

Hình 1.2 Các bề mặt trên chi tiết gia công.
1. Bề mặt chưa gia công; 2. Bề mặt đang gia công;
3. Bề mặt đã gia công .

1.3. Các mặt tọa độ
1. Mặt phẳng cắt (mặt cắt): là mặt phẳng qua một điểm trên lưỡi cắt tiếp xúc với bề mặt đang
gia công.
2. Mặt phẳng đáy: là mặt phẳng thẳng góc với véc tơ tốc độ cắt. Mặt đáy luôn vuông góc với
mặt phẳng cắt.
3. Tiết diện chính: là mặt phẳng thẳng góc với hình chiếu của lưỡi cắt chính trên mặt đáy.
4. Tiết diện phụ: là mặt phẳng thẳng góc với hình chiếu của lưỡi cắt phụ trên mặt đáy.

6

Hình 1.3 Các thông số hình học của dao ở trạng thái tĩnh

Xét các góc độ của dao ở hai tiết diện chính và phụ như trên hình 1.4.

Hình 1.4 Các góc độ của dao ở trạng thái tĩnh.
-

: Góc trước chính .
-

Góc sau chính.
-

Góc sắc.
-

Góc cắt.
-

: Góc nghiêng chính.
-

1
: Góc nghiêng phụ.
-

Góc mũi dao.
-


1
: Góc trước phụ.
-

1
: Góc sau phụ.
-

: Góc nghiêng của lưỡi cắt chính.

Hình 1.5 Góc nghiêng của lưỡi cắt chính.



7

1.4. Thông số hình học của dụng cụ cắt ở trạng thái làm việc
1.4.1. Trục thân dao không thẳng góc với đường tâm máy (chi tiết)


Hình 1.6 Gá trục dao không thẳng góc với đường tâm chi tiết.
Khi làm việc, nếu gá dao nghiêng với tâm chi tiết một góc  thì , 
1
sẽ thay đổi.
Trường hợp hình (1.6 b) thì : 
’
=  - (90
0
- ) ; 
‘

1
=  + (90
0
- )
Trường hợp hình (1.6c) thì : 
’’
=  + (90
0
- ); 
‘’
1
=  - (90
0
- )
1.4.2. Đỉnh dao gá cao hoặc thấp hơn tâm chi tiết

Hình 1.7 Gá đỉnh dao cao hoặc thấp hơn tâm chi tiết
a- Góc độ của dao trong mặt cắt X-X và Y-Y; b- Gá mũi dao ngang tâm.
c- Gá mũi dao cao hơn tâm chi tiết; d- Gá mũi dao thấp hơn tâm chi tiết
Khi gá dao thấp hơn tâm :  = const, 
1y
= 
y
+ , 
1y
= 
y
- ;
Khi gá dao cao hơn tâm :  = const, 
1y

= 
y
- , 
1y
= 
y
+ .

1.4.3. Ảnh hưởng của chuyển động chạy dao
Gọi lần lượt là véc tơ tốc độ của chuyển động quay tròn và chuyển động chạy dao.




8

a. Ảnh hưởng của chạy dao dọc (hình 1.8b):
S
d
- lượng chạy dao dọc (mm/vòng);
D - đường kính chi tiết.
Ta có quan hệ:

dx
= 
x
- 
x
, 
dx

= 
x
+ 
x
;






a ) b)
Hình 1.8 Ảnh hưởng của chuyển động chạy dao đến các góc của dao.

b. Ảnh hưởng của chạy dao ngang (hình 1.8a):


: Véc tơ tốc độ của chuyển động chạy dao ngang.
S
n
: Lượng chạy dao ngang (mm/vòng).
Ta có quan hệ :

dy
= 
y
- 
y
, 
dy

= 
y
+ 
y
.



1.5. Các chuyển động trong qúa trình cắt
Trong cắt gọt kim loại người ta chia ra các chuyển động tạo hình thành các chuyển động sau :
- Chuyển động chính: là chuyển động tạo ra tốc độ cắt gọt.
- Chuyển động phụ (hay còn gọi là các chuyển động chạy dao): là các chuyển động tạo ra năng
suất và độ bóng bề mặt gia công.

1.6. Các yếu tố của chế độ cắt
a. Tốc độ cắt V :
Tốc độ cắt là khoảng dịch chuyển tương đối của lưỡi cắt với bề mặt chi tiết gia công theo hướng
chuyển động chính trong một đơn vị thời gian.

9

b. Chiều sâu cắt t :
Là chiều sâu lớp kim loại được cắt đi sau một lần chạy dao, đo theo phương thẳng góc với bề
mặt gia công.
c. Lượng chạy dao S :
Là lượng dịch chuyển tương đối giữa dao và chi tiết theo phương chạy dao sau một vòng quay
của chi tiết gia công (mm/vòng) và được gọi là lượng chạy dao vòng Sv. Ngoài ra người ta còn sử
dụng lượng chạy dao phút Sph (mm/ph), lượng chạy dao giây Ss (mm/s).
1.7. Các thông số hình học của lớp phoi cắt
Giả sử sau một vòng quay của phôi, dao dịch chuyển từ vị trí B sang vị trí A như hình 1.9:

- a: Chiều dày của lớp phoi cắt a (chiều dày cắt)
- b: Chiều rộng cắt
Nếu lưỡi cắt thẳng, mũi dao gá ngang tâm chi tiết,  = 0 thì :
b =t/sin; a = S.sin ;
Diện tích lớp phoi cắt : F = a.b = S.t

Hình 1.9 Các thông số hình học lớp phoi cắt.

1.8. Biến dạng dẻo khi cắt kim loại
Dưới tác dụng của tải trọng ngoài, tùy theo mức độ của lực tác dụng mà kim loại có thể bị
biến dạng đàn hồi, biến dạng dẻo hoặc bị phá hủy. Quan hệ lực tác dụng P và biến dạng l theo định
luật Húc như hình 1.10.

10


Hình 1.10 Biểu đồ biến dạng kim loại.

1.9. Cơ chế tạo phoi
Khi cắt, dưới tác dụng của lực cắt P, dao bắt đầu nén vật liệu gia công theo mặt trước; dao tiếp
tục chuyển động thì trong vật liệu gia công sinh ra biến dạng đàn hồi, biến dạng này nhanh chóng
chuyển sang biến dạng dẻo và một lớp phoi có chiều dày a
f
được hình thành từ lớp kim loại bị cắt có
chiều dày a (a
f
> a). Lớp phoi này sẽ di chuyển dọc theo mặt trước của dao. Giữa phoi và lớp kim loại
được cắt có một khu vực biến dạng mà người ta gọi đó là miền tạo phoi.

Hình 1.11 Qúa trình hình thành phoi cắt

1.10. Các dạng phoi cắt :
- Phoi vụn :
- Phoi xếp :
- Phoi dây:

11


Hình 1.12 Các dạng phoi cắt.
a. Phoi vụn; b. Phoi xếp; c. Phoi dây

1.11. Hiện tượng lẹo dao (edge build up formation)
1.11.1 Hiện tượng và điều kiện hình thành:
Khi cắt kim loại dẻo, dưới một điều kiện nhất định, ở phần mặt trước sát mũi dao có một lớp
kim loại có cấu trúc tế vi và độ cứng khác hẳn với vật liệu gia công và vật liệu phoi bám lên. Lớp
kim loại này lớn dần lên đến một độ cao h
H
nhất định sau đó bị bật đi và cuốn theo phoi. Hiện
tượng này lặp đi lặp lại với tần số vài chục lần một phút. Hiện tượng này là hiện tượng lẹo dao.
Độ cứng của cục lẹo dao lớn gấp (2,5 – 3,5) lần so với vật liệu gia công nên nó có khả năng đảm
nhận việc cắt gọt.
Nếu gọi:
T - Lực ma sát giữa mặt trước của dao và phoi.
Q - Lực liên kết trong nội bộ kim loại.
S - Lực đẩy để thoát phoi theo mặt trước.
Khi T  Q + S thì có lẹo dao.

Hình 1.13 Lẹo dao.
Có hai loại lẹo dao :
- Lẹo dao ổn định.
- Lẹo dao chu kỳ.
1.11.2 Những nhân tố ảnh hưởng đến lẹo dao
1. Tốc độ cắt V:
2. Chiều dày cắt a
3. Vật liệu gia công

12

4. Góc trước



a) b)
Hình 11.14 Ảnh hưởng của tốc độ cắt (a) và chiều dày cắt (b) đến lẹo dao.


1.11.3 Tác dụng của lẹo dao
- Tác dụng tốt :
+ Bảo vệ mũi dao, thay mũi dao khi cắt làm dao đỡ mòn.
+ Làm tăng góc trước nên làm giảm lực cắt.
- Tác dụng xấu : Lẹo dao thay đổi nên gây rung động làm giảm chất lượng bề mặt gia công, độ
cứng không đều, dễ sinh vết nứt.
Gia công thô lẹo dao có lợi hơn gia công tinh. Muốn tránh lẹo dao cần khống chế nhiệt cắt và
ma sát trên mặt trước.

1.12. Hiện tượng cứng nguội :
Lưới dao không thực sự sắc hoàn toàn mà có một bán kính cong .

Hình 2.7
a: lớp kim loại định cắt, a
1
: lớp kim loại thực sự được cắt (<a), a
2
: lớp kim loại bị đè (gây ra
hiện tượng chảy trượt rất mạnh), a
3
: lớp kim loại đàn hồi trở lại (sẽ ma sát với mặt sau của dao, gây
biến dạng).
Các biến dạng trên, kết hợp với biến dạng trong miền tạo phoi, sẽ làm cho bề mặt gia công bị
biến dạng mức độ lớn, mạnh, tinh thể bị xô lệch nhiều, độ cứng tăng, tính dẻo dai giảm. Đó là hiện
tượng cứng nguội.


13

1.13. Hiện tượng rung động:
Trong quá trình cắt có hai loại rung động: cưỡng bức và tự rung.
Nguyên nhân sinh ra dao động cưỡng bức là do các lực kích thích từ bên ngoài truyền đến.
Rung động cưỡng bức có thể có chu kỳ hay không có chu kỳ tùy theo lực kích thích.
Tự rung là những rung động mà lực gây ra và duy trì nó được tạo thành và điều khiển bởi
chính bản thân các rung động đó.



14

Chủ đề 2: Nhiệt cắt, mài mòn dao và dung dịch trơn nguội

2.1. Nguồn nhiệt và sự phân bố nhiệt
Khi cắt, vùng cắt sinh ra một lượng nhiệt lớn là kết qủa của:
- Công ma sát trong giữa các phần tử vật liệu gia công trong quá trình biến dạng Q
1
.
- Công ma sát ngoài giữa phoi và mặt trước của dao Q
2
.
- Công ma sát giữa mặt sau dao và bề mặt đã gia công Q
3
.
- Công đứt phoi (để tạo nên các mặt mới) Q
4
.
Phương trình cân bằng nhiệt: Q = Q
1
+ Q
2
+ Q
3
+ Q
4

Hoặc biểu diễn theo phương trình cân bằng nhiệt sau:
Q
1
+ Q
2
+ Q

3
+ Q
4
= Q
f
+ Q
CT
+ Q
d
+ Q
KK

Trong đó : Q
f
là lượng nhiệt ở phoi.
Q
d
là lượng nhiệt ở dao.
Q
CT
là lượng nhiệt chi tiết.
Q
KK
là lượng nhiệt ở không khí.

Hình 2.1
2.2. Nhiệt cắt và ảnh hưởng của một số yếu tố đến nhiệt cắt:
Nhiệt tập trung chủ yếu ở 3 khu vực (hình 2.1) :
- Ở miền tạo phoi (3).
- Giữa mặt sau của dao với bề mặt chi tiết đã gia công (2)
- Giữa mặt trước và phoi (1).

Hình 2.2

15

Hình sau đây mô phỏng trường nhiệt độ điển hình khi cắt

Hình 2.3

Thực nghiệm cho thấy lượng nhiệt lớn nhất (T
0
max
) nằm ở khu vực tiếp xúc giữa phoi và dao,
cách lưỡi cắt từ (0,3 - 0,5)l, l là chiều dài tiếp xúc giữa phoi và mặt trước của dao, nhiệt độ đó gọi là
nhiệt độ cắt.
Các nhân tố ảnh hưởng đến nhiệt cắt:
a. Ảnh hưởng của V, s và t: là các nhân tố ảnh hưởng nhiều đến nhiệt độ cắt

Hình 2.4 Ảnh hưởng của V, s, t đến nhiệt cắt.
c. Ảnh hưởng của các thông số khác :
- Góc trước : khi giảm  

0
tăng ít.
- Góc nghiêng chính : khi tăng  thì 
0

tăng.
- Bán kính mũi dao r: khi tăng r nhiệt cắt giảm.
- Tiết diện thân dao lớn nhiệt cắt giảm nhưng không đáng kể.
- Vật liệu gia công: khi cắt vật liệu giòn thì nhiệt cắt thấp hơn so với khi gia công vật liệu dẻo.
- Vật liệu làm dao nào có hệ số ma sát càng lớn và tính truyền nhiệt càng bé thì nhiệt độ trên dao
càng cao.

16

- Ảnh hưởng của dung dịch trơn nguội: khi cắt có tưới dung dịch trơn nguội thì làm giảm ma sát
và nhiệt độ trên bề mặt dao.
2.3. Quá trình và nguyên nhân mài mòn của dao
Trong quá trình cắt dao chịu môt áp lực lớn, nhiệt cắt cao dẫn đến dao bị mòn. Khi dao bị mài
mòn thì quá trình cắt gọt xấu đi, biến dạng tăng, nhiệt cắt tăng, áp lực tăng nên dao bị mài mòn nhiều
hơn. Đến một lúc nào đó dao không có khả năng cắt nữa, phải bị mài lại. Quan hệ giữa mài mòn và thời
gian cắt được thể hiện trên hình 2.5:

Hình 2.5 Quá trình mài mòn dao.
- Giai đoạn 1 (đoạn OA): giai đoạn mài mòn ban đầu.
- Giai đoạn 2 (đoạn AB): giai đoạn mài mòn bình thường.
- Giai đoạn 3 (đoạn BC): giai đoạn mài mòn khốc liệt.
Các nguyên nhân mài mòn là:
* Do nhiệt
* Mài mòn vì dính.
* Mài mòn do khuếch tán.

* Mài mòn do oxy hóa.
2.4. Các dạng mài mòn và tiêu chuẩn mài mòn dao
Các dạng mài mòn:
1. Mài mòn theo mặt trước là chủ yếu (hình 2.6b).
2. Mài mòn theo mặt sau là chủ yếu (hình 2.6a).
3. Mài mòn đồng thời cả hai mặt trước và sau (hình 2.6c).
4. Lưỡi cắt bị cùn (hình 2.6d)

Hình 2.6 Các dạng mài mòn của dao.

17

- Tiêu chuẩn mài mòn:
Người ta lấy h
s
để làm tiêu chuẩn mài mòn (dễ đo nhất). Khi con dao đạt đến trị số h
s
cho phép
thì phải mài dao lại.
Khi gia công tinh, độ mòn cho phép phụ thuộc vào độ bóng và độ chính xác gia công, nên
người ta quy định một tiêu chuẩn mài mòn khác là tiêu chuẩn mài mòn công nghệ, đó là tiêu chuẩn
mài mòn của dao cho phép đảm bảo độ bóng và độ chính xác gia công đã cho.
2.5. Dung dịch trơn nguội.
2.5.1. Tác dụng của dung dịch trơn nguội:
Trong quá trình cắt kim loại, để cải thiện điều kiện cắt người ta dùng dung dịch trơn nguội.
Dung dịch này những tác dụng sau :
- Làm hạ nhiệt độ ở khu vực cắt gọt, làm giảm sai số về kích thước do nhiệt sinh ra, nâng cao
chất lượng bề mặt, tăng năng suất và tuổi bền của dao.
- Bôi trơn bề mặt làm việc, làm giảm ma sát giữa phoi và dao, làm quá trình biến dạng dẻo dễ
dàng hơn, công cắt giảm.

- Giúp cuốn phoi ra khỏi khu vực cắt gọt.

2.5.2. Yêu cầu
- Không ảnh hưởng đến sức khỏe công nhân.
- Không làm rỉ máy, chi tiết và dao.
- Phải bền vững, để lâu không bị phân tích và giữ được tính chất một thời gian dài, không bị
phân tích ở nhiệt độ cao.
- Không tạo thành khối gây khó khăn cho việc lưu thông.

2.5.3. Các loại dung dịch trơn nguội
1. Nhóm có tác dụng làm nguội là chính :
Nhằm giảm nhiệt độ để nâng cao tốc độ, tuổi bền của dao: nước có pha các chất chống rỉ
(CaCO
3
, Na
2
CO
3
, ) gọi là dung dịch nước điện ly.
2. Nhóm vừa có tác dụng bôi trơn vừa có tác dụng làm nguội :
- Dung dịch nước điện ly + xà phòng.
- Dung dịch Emunxi (80% H
2
O + 20%Emunsơn), nhựa thông. Emunsơn là sản phẩm của công
nghiệp sản xuất dầu hỏa.
3. Nhóm có tác dụng bôi trơn chính

: gồm các loại dầu bôi trơn, dầu thực vật.
2.5.4. Cách sử dụng dung dịch trơn nguội:
a. Phương pháp tưới (hình 2.7 a): đơn giản, được dùng phổ biến.

b. Phương pháp phun (hình 2.7b): giảm nhiệt nhanh nhờ dòng dung dịch có vận tốc và áp suất
cao. Tuy nhiên có nhược điểm:
- Cần phải có thiết bị bơm đặc biệt.
- Phải đảm bảo hướng phun.
- Dung dịch bắn tung té, khó che đậy.

18


Hình 2.8 Sử dụng dung dịch trơn nguội.




19

Chủ đề 3: Tốc độ cắt và lực cắt

3.1. Thời gian gia công cơ bản trên máy To
Thời gian gia công cơ bản là thời gian cần thiết để máy cắt gọt hết chiều dài gia công. Xét sơ đồ
tiện như hình 4.1 thì :



Trong đó : - L = l + l
1
+ l
2
(mm): chiều dài tổng cộng.
l

1
= t. cotg : lượng ăn tới của dao.
l
2
= 2 - 5 mm : lượng ăn quá của dao.
- i : số lần chuyển dao.
- n : số vòng quay của trục chính (vg/ph).
- S
v
: lượng ăn dao vòng (mm/vg).

Hình 3.1


3.2. Năng suất máy N
Năng suất máy là số sản phẩm mà máy sản xuất ra trong một đơn vị thời gian.



Với T
ckì
là thời gian (chu kì) gia công một sản phẩm (phút).
T
ckì
= T
o
+ T
ph
+ T
pv

+ T
nn

Trong đó:
T
o
: thời gian gia công cơ bản;
T
ph
: thời gian phụ
T
pv
: thời gian phục vụ kỹ thuật, tổ chức;
T
nn
: thời gian nghỉ ngơi theo nhu cầu cần thiết của công nhân.
Tổng thời gian cơ bản và thời gian phụ gọi là thời gian nguyên công :
T
nc
= T
o
+ T
ph



20

Một số biện pháp nâng cao năng suất máy khi cắt :
a. Giảm thời gian gia công cơ bản T

o
:
- Nâng cao độ chính xác của phôi để giảm thời gian cắt gọt.
- Rút ngắn số lần chạy dao; cắt gọt với t
max
, S
max
, tăng vận tốc cắt.
- Giảm hành trình chạy dao bằng cách dùng nhiều dao đồng thời.
b. Giảm thời gian phụ:
- Giảm thời gian gá đặt. bằng cách dùng đồ gá kẹp nhanh, đồ gá điều chỉnh.
- Làm cho thời gian phụ trùng với thời gian cơ bản: dùng bàn gá quay, chạy dao tự động, cấp phôi
tự động.
- Bố trí sản xuất khoa học để loại bỏ thao tác thừa.
c. Giảm thời gian phục vụ:
- Chuẩn bị đầy đủ dụng cụ, đồ gá
- Chuẩn bị dầu mỡ, dẻ lau
- Chủ động giao nhận ca kíp
3.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ cắt
3.3.1. Ảnh hưởng của tuổi bền T của dao:
Bằng thực nghiệm người ta xác định : v
1
.T
1
m
= = v
n
.T
n
m

Hay v = A/T
m

Trong đó : v - tốc độ cắt (m/ph);
T - tuổi bền của dao (phút);
A - hằng số phụ thuộc vào điều kiện gia công.


Hình 3.2
3.3.2. Ảnh hưởng của t, S:
Tăng chiều sâu cắt t và lượng chạy dao S khi cắt thì lực cắt và nhiệt cắt tăng, dao chóng mòn. Do
đó để giữ tuổi bền của dao không đổi thì phải giảm tốc độ cắt.
Quan hệ giữa T, v, t, S được biễu diễn như sau :



Trong đó : C
v
- hệ số; x
v
, y
v
- số mũ nói lên mức độ ảnh hưởng của t, S đến v.

21

Trong điều kiện cắt bình thường, khi t> S thì x
v
< y

v
tức ảnh hưởng của t đến v nhỏ hơn của S đến v.
3.3.3. Ảnh hưởng của thông số hình học của dao đến tốc độ cắt
- Góc trước

: (hình 4.3a).
- Góc sau

: (hình 4.3b).
- Góc nghiêng chính

(hình 4.4).

Hình 3.3 Ảnh hưởng của góc trước (a) và góc sau (b) đến tốc độ cắt.

Hình 3.4
- Bán kính mũi dao: khi tăng r thì lực P
z
, P
y
tăng, P
x
giảm, đồng thời chiều dài lưỡi cắt và thể tích
đầu dao tham gia lớn nên điều kiện truyền nhiệt tốt hơn, dao đỡ mài mòn, nên có thể nâng cao tốc độ
cắt.
- Tiết diện thân dao: thân dao càng lớn điều kiện truyền nhiệt càng tốt, nên có khả năng nâng cao
tốc độ cắt.

3.3.4. Ảnh hưởng của dung dịch trơn nguội:
Dung dịch trơn nguội làm cho sự hình thành phoi dễ dàng, ma sát giảm, nhiệt cắt giảm. Vì vậy

khi có sử dụng dung dịch trơn nguội cho phép nâng cao tốc độ cắt.
3.3.5. Ảnh hưởng của vật liệu gia công và vật liệu làm dao:
- Vật liệu có hệ số truyền nhiệt càng lớn, sức bền càng lớn thì càng có khả năng nâng cao tốc độ
cắt.
- Vật liệu làm dao nào có độ chịu nhiệt cao, hệ số truyền nhiệt lớn, hệ số ma sát nhỏ thì có thể cắt

22

ở tốc độ cao hơn.

Công thức thực nghiệm tính V:




Trong đó :
T - tuổi bền của dao (phút);
t - chiều sâu cắt (mm);
S - lượng chạy dao vòng (mm/vg);
k
v
- hệ số điều chỉnh tính đến ảnh hưởng của các yếu tố kể trên.
3.4. Lực cắt
3.4.1. Các thành phần của lực cắt :
Xét sơ đồ cắt như hình 3.5 :

Hình 3.5
N
1
: áp lực của phoi lên mặt trước của dao;

F
1
: lực ma sát của phoi tác dụng lên dao;
N
2
: áp lực của lớp kim loại trên bề mặt đã gia công tác dụng lên mặt sau dao;
F
2
: lực ma sát của bề mặt đã gia công tác dụng lên dao.
Ta có :

Lực cắt tổng hợp:



23


Hình 3.6 Lực cắt khi tiện.
+ P
z
: lực tiếp tuyến.
+ P
y
: lực hướng kính tác dụng theo thân dao.
+ P
x
: lực chạy dao.
Tổng hai lực P
x

, P
y
ta được lực P
N
trùng với phương thoát phoi.
Ta có :



Tỉ số giữa các lực biến đổi theo điều kiện cắt. Khi  tăng thì P
x
/P
z
tăng, P
y
/P
z
giảm.


3.5. Công suất cắt
Công suất tiêu hao khi cắt phụ thuộc vào P
x
, P
z
(P
y
không sinh công vì theo phương P
y
không có

chuyển vị).
- Lực tiếp tuyến dùng để tính công suất cho chuyển động quay của chi tiết gia công:



- Lực P
x
dùng để tính công có ích cho chuyển động chạy dao do cơ cấu chạy dao thực hiện:



Thường N
s
<< N
n
nên khi tính công suất động cơ có thể bỏ qua N
s
. Công suất động cơ điện được
tính:



Trong đó :  - hiệu suất sử dụng có ích của máy ( = 0,7 - 0,75).

3.6. Các yếu tố ảnh hưởng đến lực cắt
3.6.1. Ảnh hưởng của vật liệu gia công:

24

Khi gia công vật liệu dòn, lực cắt nhỏ hơn so với vật liệu dẻo. Khi độ hạt càng nhỏ, độ cứng càng

cao, lực cắt càng lớn.

3.6.2. Ảnh hưởng của chế độ cắt:
a. Chiều sâu cắt t (hình 3.7 a):
b. Lượng chạy dao S (hình 3.7 b):

Hình 3.7 Ảnh hưởng của t và s đến lực cắt.
c. Tốc độ cắt v :

Hình 3.8 Ảnh hưởng của tốc độ cắt đến lực cắt.

3.6.3. Ảnh hưởng của các thông số hình học của dao:
- Góc trước

:

càng bé lực cắt càng tăng.
- Góc sau

:

càng lớn thì ma sát giữa mặt sau của dao và chi tiết càng giảm, lực cắt giảm. Ở
dao tiện, thường

= 8 - 12
0
.
- Góc nghiêng chính

:

+ Nếu tăng

mà giữ nguyên t, S thì P
z

giảm khi r = 0; khi r  0 thì lúc đầu P
z
giảm nhưng khi  >
60
0
thì P
z
tăng.
+ Khi  tăng thì P
x
tăng, P
y
giảm.
- Bán kính mũi dao r : khi tăng r thì P
z
tăng, P
y
tăng, P
x
giảm.
- Ảnh hưởng của góc  : thay đổi  trong  5
0
thì lực biến đổi ít, tăng  lên nữa thì P
z
, P

y
tăng, P
x

giảm.

3.6.4 Ảnh hưởng của các nhân tố khác:

25

- Vật liệu làm dao khác nhau thì lực cắt cũng khác nhau.
- Sự mài mòn dao: mặt sau càng mòn thì diện tích tiếp xúc giữa chi tiết và dao càng lớn, lực cắt
càng tăng.
- Dung dịch trơn nguội: làm giảm nhiệt cắt, giảm ma sát nên lực cắt giảm.
Bằng thực nghiệm người ta chứng minh được :
P
z
= C
pz
.t
xpz
.S
ypz
.V
npz
.K
pz


P

y
= C
py
.t
xpy
.S
ypy
.V
npy
.K
py


P
x
= C
px
.t
xpx
.S
ypx
.V
npx
.K
px

Trong đó:
- C
px,
C

py
, C
pz
: hằng số phụ thuộc nhóm vật liệu gia công.
- x, y, n : các số mũ chỉ mức độ ảnh hưởng của t, S, V.
- k
px
, k
py
, k
pz
: các hệ số điều chỉnh tính đến ảnh hưởng của các thông số khác đến lực cắt.

3.7. Lựa chọn chế độ cắt khi tiện
Chế độ cắt khi tiện thường được tính theo tuần tự:
7.1 Chọn dụng cụ cắt :
- Chọn vật liệu làm dao và tuổi bền của dao theo tiêu chuẩn.
- Xác định thông số hình học của dao.
7.2 Chọn chiều sâu cắt t :
- Chọn t càng lớn càng tốt, tốt nhất t = h (h: lượng dư).
- Khi gia công thô chọn t = h (lượng dư gia công thô).
- Khi gia công bán tinh (h > 2 mm) nên cắt 2 lần.
- Khi gia công tinh cần đạt độ bóng cao, có thể cắt 3 lần.
7.3 Xác định lượng chạy dao S :
Khi gia công thô S bị hạn chế bởi:
- Sức bền thân dao (S
1
),
- Sức bền cơ cấu chạy dao (S
2

),
- Độ cứng vững của chi tiết gia công (S
3
).
Lấy S = min (S
1,
S
2
, S
3
) làm trị số an toàn sau đó chọn lượng chạy dao thực có trên máy Sm  S.
Khi tiện tinh cần chọn s theo độ nhám.
7.4 Tính chọn V và số vòng quay :



Số vòng quay:

So sánh số vòng quay tính được với số vòng quay thực trên máy. Chọn n
thực
gần với n
tính toán
nhất.