Giáo trình kỹ thuật gia công cắt gọt kim loại

Đề cương học phần Kỹ thuật gia công cắt gọt kim loại
CHƯƠNG 1: NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ NGUYÊN LÝ VÀ DỤNG
CỤ GIA CÔNG CẮT GỌT
1.1. Sự tạo hình bề mặt gia công trên máy cắt kim loại.
Các bề mặt của chi tiết gia công thường gặp trong ngành chế tạo máy rất đa dạng
về kích thước và phong phú về hình dạng. Nhưng phần lớn chúng đều thuộc các dạng bề
mặt cơ bản như sau: dạng các bề mặt có đường chuẩn là đường tròn, dạng các bề mặt có
đường chuẩn là đường thẳng, dạng các bề mặt đặc biệt.
1/ Dạng các bề mặt có đường chuẩn là đường tròn
Bề mặt có đường chuẩn là đường tròn là các bề mặt được tạo thành khi cho đường
sinh chuyển động tương đối xung quanh đường chuẩn tròn (hình 1.3) với đặc trưng cơ
bản là có trục đối xứng, hoặc tâm đối xứng.

a)Hình trụ

b) Hình côn
Hình 1.1 – Các bề mặt gia công tròn xoay đường sinh thẳng
Bề mặt trụ là bề mặt tròn xoay có đường sinh thẳng song song với đường tâm khối
trụ và đường chuẩn là đường tròn (hình 1.1 a).
Bề mặt côn cũng là bề mặt tròn xoay có đường sinh thẳng giao với đường tâm
khối côn và đường chuẩn là các đường tròn (hình 1.1 b).

Bộ môn công nghệ CTM

1


Đề cương học phần Kỹ thuật gia công cắt gọt kim loại
Nếu đường sinh là đường cong (hình 1.2 a) sẽ tạo thành bề mặt tròn xoay có hình
tang trống. Bề mặt hình dạng ren là bề mặt đặc thù của ngành chế tạo máy có đường sinh
là đường gẫy khúc, đường chuẩn là đường tròn và đường thẳng song song với đường tâm

khối ren (hình 1.2 b).

Hình 1.2. Các bề mặt gia công đường sinh cong hoặc gẫy khúc
2/ Dạng bề mặt có đường chuẩn là đường thẳng.

Hình 1.3 Các dạng mặt có đường chuẩn thẳng
Các bề mặt có đường chuẩn là đường thẳng gồm những bề mặt được qui ước tạo
thành bởi đường sinh là đường thẳng, đường cong hoặc đường gấp khúc chuyển động
trượt trên đường chuẩn là đường thẳng được trình bày trên hình 1.3 (a).
3/ Dạng bề mặt đặc biệt (cam, cánh tuoocbin, răng thân khai ..)
Các dạng bề mặt đặc biệt là các bề mặt không gian phức tạp có đường chuẩn là
đường cong hoặc đường thẳng, đường sinh là các đường thẳng hoặc đường thân khai..
Tuy nhiên việc phân biệt đường sinh và đường chuẩn chỉ có tính chất tương đối. Tùy

Bộ môn công nghệ CTM

2

Hình 1.4 Các dạng bề mặt đặc biệt


Đề cương học phần Kỹ thuật gia công cắt gọt kim loại
thuộc vào độ phức tạp của bề mặt gia công, lựa chọn đường sinh và đường chuẩn sẽ đưa
đến sơ đồ động của máy có độ phức tạp khác nhau. Các bề mặt đặc biệt này được trình
bày trên hình 1.4.
Để hình thành các dạng bề mặt khác nhau của chi tiết gia công, trong ngành chế
tạo máy cần thiết phải tạo ra các đường sinh và đường chuẩn tương ứng.
Nếu các bề mặt gia công được tạo thành từ đường sinh là đường thẳng, đường
tròn, đường xoắn acsimet hoặc đường thân khai... thì máy cắt kim loại chỉ cần phối hợp
hai chuyển động đơn giản đó là: thẳng và quay tròn đều.

Để tạo thành đường sinh là đường hypecbon, đường elip, đường xoắn log,.. máy
cắt kim loại cần phải phối hợp hai chuyển động phức tạp đó là: thẳng và quay tròn không
đều.
1.2. Các mặt trên vật gia công
Bất kỳ phương pháp gia công nào, quá trình hớt bỏ dần lớp lượng dư gia công cơ
(quá trình cắt) đều hình thành trên chi tiết 3 bề mặt có đặc điểm khác nhau. Xét tại một
thời điểm nào đó trong quá trình gia công (khi tiện), ba bề mặt trên được phân biệt như
sau:
+Mặt sẽ gia công: là bề mặt của
phôi mà dao sẽ cắt đến theo qui
luật chuyển động. Tính chất của
bề mặt này là tính chất bề mặt
phôi.
+Mặt đã gia công: là bề mặt trên
chi tiết mà dao đã cắt qua. Tính
chất của bề mặt này là phản ánh
những kết quả của các hiện
tượng cơ lý trong quá trình cắt.
+Mặt đang gia công: là bề mặt
trên chi tiết mà lưỡi dao đang
trực tiếp thực hiện tách phoi.
Cũng là mặt nối tiếp giữa mặt đã
Hình 1.5 Các mặt trên vật gia công
gia công và mặt sẽ gia công.
Trên bề mặt này đang diễn ra các
hiện tượng phức tạp.
+Vùng cắt : Là phần kim loại cuả chi tiết vừa được tách ra ở gần mũi dao và lưỡi cắt
nhưng chưa thoát ra ngoài. Đây là vùng đang xảy ra các quá trình cơ lý phức tạp.
1.3 Những yêu cầu cơ bản đối với vật liệu làm phần cắt của dao.
a.Độ cứng:Thường vật liệu cần gia công trong chế tạo cơ khí là thép, gang… có độ cứng

cao, do đó để có thể cắt được, vật liệu làm dao phần cắt dụng cụ phải có độ cứng cao hơn
độ cứng của vật liệu gia công (60 – 65HRC)
b.Độ bền cơ học:Dụng cụ cắt thường phải làm việc trong điều kiện rất khắc nghiệt : tải
trọng lớn không ổn định, nhiệt độ cao, ma sát lớn, rung động…. Dễ làm lưỡi cắt của dụng
cụ sứt mẻ. Do đó vật liệu làm phần cắt dụng cụ cần có độ bền cơ học (sức bền uốn, kéo,
nén, va đập…) càng cao càng tốt.

Bộ môn công nghệ CTM

3


Đề cương học phần Kỹ thuật gia công cắt gọt kim loại
c.Tính chịu nóng:Ở vùng cắt, nơi tiếp xúc giữa dụng cụ và chi tiết gia công dụng cụ và
chi tiết gia công, do kim loại bị biến dạng, ma sát…nên nhiệt độ rất cao (700 – 800 oC), có
khi đạt đến hàng ngàn độ (khi mài). Ở nhiệt độ này vật liệu làm dụng cụ cắt có thể bị thay
đổi cấu trúc do chuyển biến pha làm cho các tính năng cắt giảm xuống. Vì vậy vật liệu
phần cắt dụng cụ cần có tính chịu nóng cao nghĩa là vẫn giữ được tính cắt ở nhiệt độ cao
trong một thời gian dài.
d.Tính chịu mài mòn:Làm việc trong điều kiện nhiệt độ cao, ma sát lớn thì sự mòn dao
là điều thường xảy ra. Thông thường vật liệu càng cứng thì tính chống mài mòn càng
cao. Tuy nhiên ở điều kiện nhiệt độ cao khi cắt (700 – 800 0C) thì hiện tuợng mài mòn cơ
học không còn là chủ yếu nữa, mà ở đây sự mài mòn chủ yếu do hiện tượng chảy dính
(bám dính giữa vật liệu gia công và vật liệu làm dụng cụ cắt) là cơ bản. Ngoài ra do việc
giảm độ cứng ở phần cắt do nhiệt độ cao khiến cho lúc này hiện tượng mòn xảy ra càng
khốc liệt.Vì vậy, vật liệu làm phần cắt dụng cụ phải có tính chịu mòn cao.
c.Tính công nghệ:Vật liệu làm dụng cụ cắt phải dể chế tạo: dễ rèn, cán, dễ tạo hình bằng
cắt gọt, có tính thấm tôi cao, dễ nhiệt luyện…
Ngoài các yêu cầu chủ yếu nêu trên, vật liệu làm phần cắt dụng cụ phải có tính dẫn
nhiệt tốt, độ dai chống va đập cao và giá thành rẻ.

* Một cách lí tưởng, vật liệu dụng cụ cắt cần phải đảm bảo các yêu cầu sau đây:
1. Độ cứng đâm xuyên cao ở nhiệt độ cao để tăng tính chống mòn do cào sước;
2. Độ bền biến dạng cao để bảo toàn hình dáng lưỡi cắt khỏi sự biến dạng hoặc
cong oằn dưới tác động của ứng suất phát sinh khi tạo phoi;
3. Tính dẻo dai và chịu va đập để chống lại sự mẻ vỡ lưỡi cắt, đặc biệt khi cắt
không liên tục (có va đập);
4. Tính trơ hóa học (ái lực hóa học thấp) với vật liệu gia công để chống lại mòn
oxy hóa, mòn hóa học và mòn khuyếch tán;
5. Tính dẫn nhiệt cao để giảm nhiệt cắt gần lưỡi cắt;
6. Độ bền mỏi cao, đặc biệt với các dụng cụ được sử dụng cắt không liên tục;
7. Độ bền mỏi nhiệt cao (thermal shock resistance) để bảo vệ dụng cụ không bị vỡ
khi cắt không liên tục;
8. Độ bền hình dạng cao (high stiffness) để đảm bảo độ chính xác gia công; và
9. Tính trơn trượt thỏa đáng (adequate lubricity) – ma sát nhỏ với vật liệu gia công
để hạn chế việc hình thành lẹo dao, đặc biệt khi gia công vật liệu mềm dẻo.
1.4 Các loại vật liệu làm dụng cụ cắt
Để làm phần cắt dụng cụ, người ta có thể dùng các loại dụng cụ khác nhau tuỳ
thuộc váo tính cơ lý của vật liệu cần gia công và diều kiện sản xuất cụ thể.
Dưới đây lần lượt giới thiệu làm phần cắt dụng cụ theo sự phát triển và sự hoàn
thiện về khả năng làm việc của chúng.
1. Thép Cacbon dụng cụ:
Bộ môn công nghệ CTM

4


Đề cương học phần Kỹ thuật gia công cắt gọt kim loại
Để đạt được độ cứng, tính chịu nhiệt và chịu mài mòn, lượng C trong thép Cacbon
dụng cụ không thể được dưới 0,7% (thường từ 0,7- 1,3%)và lượng P, S thấp (P< 0,035%,
S < 0,025%)

Độ cứng sau khi tôi và ram đạt HRC = 58-62.
-Sau khi ủ độ cứng đạt đượckhoảng HB = 107-217 nên dễ gia công cắt và gia công bằng
áp lực.
-Độthấm tôi nên thường tôi trong nước do đó dễ gây ra nứt vỡ nhất là những dụng cụ có
kích thước lớn.
-Tính chịu nóng kém, độ cứng giảm nhanh khi nhiệt độ đạt đến 200 o – 250oC ứng với tốc
độ cắt 4-5 m/ph.
-Khó mài và dễ biến dạng khi nhiệt luyện do đó ít dùng để chế tạo những dụng cụ định
hình, cần phải mài theo prôphin khi chế tạo.
- Dễ gia công bằng cắt và dễ mài sắc
- Rẻ tiền
- Có độ dẻo dai cao
+ Phạm vi sử dụng:
- Dùng làm dụng cụ cắt có vận tốc cắt thấp; dụng cụ cầm tay; dụng cụ gia công hợp
kim màu, dụng cụ cắt gỗ.
Dưới đây là bản nêu thành phần hóa học, cơ lý tính và phạm vi ứng dụng của một
số mác thép Cácbon dụng cụ thường gặp.
Giả sử ta có nhãn hiệuY10A
-Chữ Y: kí hiệu của Cácbon.
-Chữ A:kí hiệu của chất lượng tốt(hàm lượng P,S <0,03%)
-Số10: giá trị trung bình của cácbon trong thép(0,95- 1,09%)
Ngoài ra còn có các nhãn hiệu khác như Y7,Y8…Y10,Y12 nhưng chất lượng kém
hơn(không có chữ A) nên hiện nay ít dùng
2.Thép hợp kim dụng cụ: (Alloy tool steels)
Đưa thêm một số ngtố HK như: W, Va, Si, Mn, Cr vào trong thép làm tăng độ dẻo
ở trạng thái tôi, tăng chiều sâu lớp thấm tôi, giảm khuynh hướng biến dạng và nứt khi NL
- Độ cứng sau NL đạt HRC 63-67
+ Ưu điểm:
- Tăng độ dẻo ở trạng thái tôi
- Tăng chiều sâu lớp thấm tôi

- Giảm khuynh hướng biến dạng và nứt khi NL
- tốc độ cắt cao hơn thép cacbon dụng cụ khoảng 20%.
+ Nhược điểm:
- Độ bền nhiệt thấp (300 0C)
- Khó gia công bằng cắt hơn thép Các bon dụng cụ
Bộ môn công nghệ CTM

5


Đề cương học phần Kỹ thuật gia công cắt gọt kim loại
+ Phạm vi sử dụng:
Dùng làm dụng cụ cắt có vận tốc cắt thấp; dụng cụ cầm tay; dụng cụ gia công hợp
kim màu, dụng cụ cắt gỗ.
Thép hợp kim dụng cụ nhóm I thường dùng chủ yếu để chế tạo các loại dụng cụ
dùng để gia công gỗ .
Thép hợp kim dụng cụ nhóm II do có lượng Crôm lớn (1 – 1.5 %) nên có tính
thấm tôi và cắt gọt tốt hơn. Loại này chịu nhiệt khoảng 220 – 300oC.
Thép hợp kim dụng cụ nhóm III có độ thám tôi cao, ít thay đổi kích thước khi
nhiệt luyện, nên thường chế tạo các loại dụng cụ cắt có độ chính xác cao và hình dáng
phức tạp: mũi doa, ta rô, dao chuốt và các loại dụng cụ đo…
Thép hợp kim dụng cụ nhóm IV có hàm lượng Vonfram lớn, hạt mịn nênđộ cứng
cao, tuy nhiên độ độ thâm tôi thấp dùng để chế tạop6 các loại dụng cụ cắt cần có lưỡi cắt
sắc bén. Tuổi bền cao và để gia công các loại vật liệu cứng.
3. Thép gió: (HSS – High Speed Steel – thép cao tốc).
- Thép gió là thép HK dụng cụ có chứa hàm lượng W từ 6-19% và Cr từ 3-4.6%.
Được phát minh năm 1902 tại Vương Quốc Anh. Ngày nay vẫn được sử dụng rất rộng rãi
để chế tạo DCC.
Khối lượng riêng thay đổi trong phạm vi rộng: 7.9-8.75 kg/dm3
+ Ưu điểm:

- Độ cứng cao –độ cứng thứ 2 HRC 62-67 (HRA 80)
- Độ bền nhiệt đến 7000C ; vận tốc cắt đạt 30 -40 m/min
- Độ thấm tôi lớn; tính tôi tốt.
- Độ bền cơ học cao σn = σu = 4000MPa
+ Nhược điểm:
- Khó gia công bằng biến dạng dẻo.Tính mài kém
- Dễ gây ra sự không đồng đều MeC trong thép làm giảm tính cắt
- Đắt tiền.
- Độ dẫn nhiệt thấp: λ = 16.75 – 25.12 W/m.0K
+ Thép gió được chia thành 3 nhóm chính:
- Thép gió năng xuất thường: gồm các ngtố HK chủ yếu W, Mo & Cr
- Thép gió năng xuất cao: thêm các ngtố Va, Co
- Thép gió phủ.(sẽ giới thiệu kĩ hơn ở phần vật liệu phun phủ)
+ Phạm vi sử dụng:
Thích hợp với rất nhiều loại DCC, đặc biệt với DC gia công định hình hoặc dụng
cụ có hình dáng phức tạp khi mà việc sử dụng HKC và các vật liệu siêu cứng tổng hợp
khác gặp nhiều khó khăn.
Phải ram sau khi tôi nhiều lần (3 lần) mổi lần trong 1 giờ ( nhiệt độ ram 560 oC ).
Sau mỗi lần ram phải để nguội đến nhiệt độ thường.
Bộ môn công nghệ CTM

6


Đề cương học phần Kỹ thuật gia công cắt gọt kim loại
So sánh giữa P18 và P9:
-Năng suất gia công khác nhau không đáng kể.
-P9 rẻ hơn P18 (vì hàm lượng W chỉ bằng một nửa)
-P18 chịu mòn tốt hơn, dể mài sắc, mài bóng hơn và có tính bền cao hơn P9.
4.Hợp kim cứng(HKC) Cemented/sintered carbide composition)

Từ năm 1915-1925 ở Mỹ và Đức đã tiến hành thử nghiệm chế tạo hợp kim cứng.
Ơ Liên Xô cũ, hợp kim cứng ra đời vào những năm 1930-1935.
Hợp kim cứng là loại vật liệu làm phần cắt dụng cụ được chế tạo theo phương
pháp luyện kim bột.
Thành phần chủ yếu của HKC là Cácbit của một số kim loại khó nóng chảy như
Vonfran,Titan,Tantan và được liên kết bởi kim loại cơ bản
Tính cắt của HKC do các pha Cácbit kim loại quyết định . Độ bền cơ học do
Coban tạo nên.
Những tính năng cơ bản của HKC so với các loại vật liệu làm dao khác như sau:
-Độ cứng cao HRA = 80 – 90 (HRC >70-71)
-Độ chịu nhiệt cao:800-10000C, do đó tốc độ cắt cho phép của HKC có thể đạt đến
V >100 m/ph.
-Độ chịu mòn gấp 1,5 lần so với thép gió.
-Chịu nén tốt hơn chịu uốn (hàm lượng Coban càng lớn thì sức bền uốn càng cao).
Hợp kim cứng được chế tạo qua các giai đoạn sau:
-Tạo bột Vonfram, Titan và Tantan nguyên chất.
- Tạo ra các Cácbit tương ứng từ các bột nguyên chất W, Ti, Ta
-Trộn bột Cácbit vời bột Coban theo thành phần tương ứng với các loại hợp kim
cứng.
-Ép hỗn hợp dưới áp suất lớn (100-140MN/mm2) nung sơ bộ đến 900oC trong
khoảng 1 giờ.
-Tạo hình theo các dạng yêu cầu.
-Thêu kết lần cuối ở nhiệt độ cao1400- 15000C trong 1 đến 3 giờ tạo thành HKC
Sau khi thêu kết, HKC có độ cứng cao nên chỉ có thể gia công bằng phương pháp
mài hoặc bằng các phương pháp đặc biệt (điện hoá, tia lửa điện…)
Hợp kim cứng là loại kim loại bột nên có độ xốp (khoảng 5%)
Hạt cácbit càng mịn, phân bố càng đều thì tính năng thì tính năng của hợp kim
cứng càng cao, chủ yếu là độ cứng và tính chịu mài mòn. Độ cứng của hợp kim cứng phụ
thuộc vào lượng Cácbit Vonfram, Cácbit Titan và Cácbit Tantan. Lượng Cácbit càng lớn
thì độ cứng càng cao.

Lượng coban càng nhiều thì độ cứng càng giãm, tuy nhiên độ bền và tính dẽo càng
tăng. Có ba nhóm hợp kim cứng thường gặp như sau:
Bộ môn công nghệ CTM

7


Đề cương học phần Kỹ thuật gia công cắt gọt kim loại
a. Nhóm một Cácbit – kí hiệu K (ISO) hoặc BK (Nga) thành phần gồm:
Cácbitvonfram (WC) và Coban (Co) nhóm này chủ yếu để gia công vật liệu giòn :gang,
kim loại màu…
b.Nhóm hai cácbit – kí hiệu là P (ISO) hoặc TK (Nga) thành phần gồm: Cácbit
Vonfram (WC), Cácbit Titan (TiC) và Coban (Co).
Nhóm hai Cácbit có tính chóng dính cao hơn nên được dùng để gia công kim loại
dẽo như thép,…(thường hình thành phoi dây khi cắt và có nhiệt độ căt cao ở mặt trước).
c. Nhóm ba cácbit – kí hiệu M (ISO) hoặc TTK ( Nga) thành phần gồm: Cácbit
Vonfram (WC), Cácbit Titan (TiC) và Coban (Co) và Cácbit Tantan (TaC)
Loại này thường được dùng để gia công các loại vật liệu khó gia công.
Ở nước ta, cũng đã từng sản xuất thử nghiệm hợp kim cứng. Tuy nhiên do chất
lượng chưa ổn định, mặt khác giá thành cao.
ISO phân hợp kim cứng theo ba nhóm chính khi tạo phoi:
- Nhóm kí hiệu P cho các vật liệu cắt ra phoi dây.
- Nhóm kí hiệu M là loại vạn năng dùng gia công các loại vật liệu cắt ra phoi dây
và phoi xếp.
- Nhóm loại K dùng gia công các loại vật liệu cho phoi hạt và phoi vụn.
Đặt tính chung của hợp kim cứng khi tăng độ cứng và tính chịu mài mòn thì sẽ
giảm tính dẻo. Khi tăng tính dẻo (tăng lượng Coban) sẽ làm giảm tính mài mòn và tính
chịu nhiệt.
Sự phát triển của hợp kim cứng xuất phát từ các nhóm công cụ (ví dụ: loại P10,
P20, P30) theo hai hướng. Một hướng là tăng thành phần Cácbít Titan (ví dụ P03) làm

tăng tính chịu mòn và cắt được ở tốc độ cao. Hướng thứ hai là tạo được hợp kim cứng có
độ dẻo cao dùng để cắt các loại vật liệu có độ cứng và va đập mạnh (ví dụ, bào và tiện
thô) với tốc độ cắt thấp, diện tích và lực cắt lớn hơn. Các loại hợp kim cứng P40, P50 để
gia công thép có thành phần Coban (Co) tương đối lớn.
Hợp kim cứng được chế tạo thành các dạng theo tiêu chuẩn (các mảnh hợp kim
cứng). Các mảnh đó được hàn, kẹp lên thân dụng cụ tiêu chuẩn. Ngày nay, các mảnh hợp
kim cứng được phủ lên một lớp mỏng vài mirômet bằng các loại cácbít cứng như TiC,
TiC/ TiN (Cácbít Titan, Nitrít Titan). Các lớp phủ làm tăng độ cứng, tính chịu mài mòn
và chịu nhiệt của hợp kim cứng (độ cứng > 91 HRA, chịu được nhiệt độ khoảng1000 độ
C, ứng với tốc độ cắt V>300m/ph.
Để sử dụng hợp lí và có hiệu quả hợp kim cứng cần chú ý các điều kiện sau:
* Chế độ gia công:
- Lựa chọn hợp kim cứng cho vật liệu gia công (các nhóm P,K) và theo yêu cầu
gia công (gia công, thô, tinh, lần cuối).

Bộ môn công nghệ CTM

8


Đề cương học phần Kỹ thuật gia công cắt gọt kim loại
- Xác định chế độ gia công (tốc độ cắt lượng chạy dao, chiều sâu cắt) phù hợp cặp
vật liệu (chi tiết- dụng cụcắt) và yêu cầu gia công cần chú ý đến việc lựa chọn tuổi bền
kinh tế.
- Không dùng dung dich trơn nguội (gia côngkhô) hoặc phải tưới mạnh và nhiều.
*Đối với dụng cụ:
- Xác định thông số hình học theo điều kiện gia công.
- Đảm bảo kích thước thân dụng cụ để khi gia công không có rung động.
- Mài sắc hợp lý và từ từ bằng đá mài sẳn Cácbít Silíc hoặc đá mài kim cương.
*Đối với máy công cụ:

-Máy có độ cứng vững tốt không rung động ở tốc độ cắt cao và lực cắt lớn. đảo
bảo kẹp chặt tốt dụng cụ và chi tiết.
-Kiểm tra công suất cắt và công suất máy để tránh quá tải.
5. Vật liệu gốm:
Vật liệu gốm được nghiên cứu từ nhưng năn1930 và đưa vào sử dụng sau 1950.
Thành phần chính của gốm là “đất sét kỹ thuật”(Al 2O3) gồm hai pha của oxít
nhôm: γAl2O3 có ρ =3,65g/cm3 và α Ai2O3 với ρ=3,96g/cm3
*Các tính năng chủ yếu của vật liệu gốm:
+ Độ cứng và tính giòn cao.
+ Chịu mòn và chịu nhiệt cao nên thường dùng để cắt ở tốc độ cao .
+ Tính dẫn nhiệt kém nên khi cắt không dùng dung dịch trơn nguội .
+ Tính dẽo kém do sức bền uống kém, vì vậy không dùng để gia công khi có rung
động, va đập và lực cắt lớn .
+ Mài sắc bằng đá mài kim cương.
*Phạm vi sử dụng của vật liệu gốm:
- Tốc độ cắt không nhỏ hơn 100m/ph.
- Khi gia công thép, tốc độ cắt: V=1 – 2 lần so với khi cắt bằng HKC.
- Khi gia công gang, tốc độ cắt V = 2 – 3 lần so với HKC
- Tốc độ cắt tinh lớn nhất khi gia công thép xây dựng có thể đạt đến 600m/ph, khi
gia công gang, V = 800m/ph.
- Vì chịu rung rộng và va đập kém nên chủ yếu được dùng để gia công tinh chiều
sâu cắt và lượng chạy dao bé.
-Vì tính dẫn nhiệt kém nên không dùng dung dịch trơng nguội khi cắt. Riêng đối
với Nitritsilic (Si3N4) có sức bền và tính dẫn nhiệt cao hơn Oxit nhôm khoảng bốn lần
nên có thể dùng dung dịch trơn nguội.
- Nhờ có tính mòn cao nên thường dùng để gia công lần cuối để đạt độ chính xác
kích thước và độ nhẵn bề mặt cao.
- Các mảnh dao gốm thường được kẹp cơ khí vào thân dao và không mài sắc lại .
6.Vật liệu tổng hợp (nhân tạo) siêu cứng:
Bộ môn công nghệ CTM

9


cng hc phn K thut gia cụng ct gt kim loi
Sau vt liu gm, ngi ta tip tc nghiờn cu v ch to mt loi vt liu lm
dng c mi. ú l vt liu tng hp siờu cng. Cú hai loi thng gp l: kim cng
tng hp v Nitrit Bo lp phng (cũn gi l El bo).
a>Kim cng nhõn to:
+ Nhn c t vic nộn grafit nhit 27000C vi ỏp sut n 100,000 at.
+ u im:
- cng rt cao: HV = 100,000 MPa; bn mũn ln
- Hot tớnh húa hc kộm nờn chu c tỏc dng ca axit v baz
- H s ma sỏt & kh nng hn dớnh vi kim loi kộm ( tr kim loi & HKen)
- H s dn nhit cao: = (138.2 146.5) W/m.0K
- bn nhit cao: 8000C
- D nhn c li ct sc (<<) khi mi sc
+ Nhc im:
- Gii hn bn un thp:u = 300 MPa
+ Phm vi s dng:
Với nhng tính chất và đặc điểm nh vậy, kim cơng là loại vật liệu dụng cụ cắt có
tính nng cắt rất cao.
ng dụng chủ yếu của kim cơng hiện nay là chế tạo vật liệu hạt mài, bột mài,
mảnh dao cắt đơn tinh thể (ít) hoặc đa tinh thể, dùng làm vật liệu phủ hoặc dán lên
bề mặt các dụng cụ.
b> Nitrit Bo lp phng (cũn gi l El bo):
L hp cht gia Nit v nguyờn t Bo. Tớnh ct ca nú tng t nh kim cng.
- cng t vi ca El bo l(600 800).108Pa .
- Chu nhit khong 1500 20000C.
- H s ma sỏt bộ .

- Chng mi mũn tt.
- H s ma sỏt vi kim loi nh.
* ng dng:
- Gia cụng tinh thộp tụi cú HRC 39 66, v gang HKC, c bit l thộp giú.
Cu to t BN.
+ u im:
-

cng rt cao: HV = 60,000 80,000 MPa;

-

bn mũn ln

-

Gii hn bn nộn cao:n = 6,500 MPa

-

bn nhit cao: 1,5000C
+ Nhc im:

-

Gii hn bn un thp:u = 1,000 MPa

B mụn cụng ngh CTM

10

Đề cương học phần Kỹ thuật gia công cắt gọt kim loại
+ Phạm vi sử dụng:
Thường được chế tạo ở dạng bột mài, hạt mài; có thể chế tạo dưới dạng mảnh để
làm mảnh dao tiện khi gia công cao tốc trên các máy công cụ có độ chính xác & độ cứng
vững cao.
1.5. Các bộ phận chính của dụng cụ cắt đơn
Dao cắt kim loại giữ vai trò quan trọng trong quá trình gia công, nó trực tiếp tác
động vào phôi liệu để tách ra phoi tạo thành bề mặt gia công.
Mỗi dao (điển hình là dao tiện) thường gồm hai phần:
1.5.1 Phần cắt dụng cụ:
Là phần làm nhiệm vụ cắt gọt. Phần cắt được hợp thành bởi các bề mặt sau:
- Mặt trước(1): là bề của dao tiếp xúc với phoi và phoi trực tiếp trượt trên trên đó
và thoát ra ngoài.
- Mặt sau chính(2): là bề của dao đối diện với mặt đang gia công.
- Mặt sau chính(3): là bề của dao đối diện với mặt đã gia công.
- Lưỡi cắt chính: là giao tuyến của mặt trước và và mặt sau chính, nó trực tiếp cắt
vào kim loại. Độ dài lưỡi cắt chính có liên quan đến chiều sâu cắt và bề rộng của phoi.
- Lưỡi cắt phụ: là giao tuyến của mặt trước và và mặt sau phụ, một phần lưỡi cắt
phụ gần mũi dao cũng tham gia cắt với lưỡi cắt chính.
- Lưỡi cắt nối tiếp: (chỉ có một số loại dao tiện) là phần nối tiếp giữa lưỡi cắt chính
và lưỡi cắt phụ. Khi không có lưỡi cắt nối tiếp dao tiện sẽ có mũi. Mũi dao có thể nhọn
hoặc lượng tròn (bán kính mũi dao R = 1 – 2mm). Các lưỡi cắt có thể thẳng hoặc cong và
một đầu dao nên có thể có một hoặc hai lưỡi cắt phụ .
Một dao có thể có nhiều đầu dao nên có rất nhiều lưỡi cắt. Tuỳ 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 cưa…
+Dao có vô số lưỡi
cắt là đá mài, (mỗi
hạt mài có vai trò
Hình 1.6 Cấu tạo của dao tiện
như một lưỡi cắt)
1.5.2 Phần thân: dùng để gá vào bàn dao, nó phải đủ độ bền và độ cứng vững,… Nhằm
đảm bảo vị trí tương quan giữa dao và chi tiết.
Bộ môn công nghệ CTM

11


Đề cương học phần Kỹ thuật gia công cắt gọt kim loại
1.6 Phần cắt dụng cụ cắt đơn
Phần cắt của dao do các mặt và đường sau đây tạo nên:
Mặt trước: Là bề mặt của dao mà theo đó phoi thoát ra.
Mặt sau chính: Là bề mặt của dao đối diện với bề mặt đang gia công của phôi.
Mặt sau phụ: Là bề mặt của dao đối diện với bề mặt đ• gia công của phôi.
Mặt nối tiếp: Là bề mặt nối tiếp giữa mặt sau chính và mặt sau phụ của dao.
Lưỡi cắt chính : Là giao tuyến của mặt trước và mặt sau chính : Lưỡi cắt chính tham gia
chủ yếu vào quá trình cắt.
Lưỡi cắt phụ: Là giao tuyến giữa mặt trước và mặt sau phụ. Trong quá trình cắt chỉ một
phần lưỡi cắt cắt phụ tham gia quá trình cắt.
Mũi dao: Là đường nối tiếp giữa lưỡi cắt chính và lưỡi cắt phụ ; thông thường mũi dao là
đường cong có trị số bán kính r = 0,1 – 2 mm.

Khái niệm về mặt chính – phụ hoàn toàn phụ thuộc vào quá trình cắt, có thể trong
cùng của một quá trình cắt, vai trò của mặt sau chính và phụ( Do đó cả lưỡi cắt chính và
lưỡi cắt phụ ) đổi lẫn cho nhau.
Chẳng hạn như phay bánh răng trụ răng thẳng hoặc phay bánh vít bằng dao phay
trục vít khi cho chạy dao tiếp tuyến .
Các dụng cụ cắt có thể có một, hai hoặc nhiều lưỡi cắt chính và phụ.
1.7 Thông số hình học phần cắt của dụng cụ
1.7.1 Các định nghĩa cơ bản các mặt phẳng tọa độ
1. Chuyển động trong quá trình cắt gọt :
- Mỗi một loại máy cắt kim loại có quỹ đạo chuyển động tương đối giữa dao và
chi tiết khác nhau. Người ta phân ra ba loại chuyển động :
a> Chuyển động chính : (chuyển động cắt chính) là chuyển động cơ bản của máy
cắt được thực hiên qua dụng cụ cắt hay chi tiết gia công. Nó có thể là chuyển động quay,
tịnh tiến khứ hồi hoặc ở dạng kết hợp …
Ví dụ: Khi tiện chuyển động chính là chuyển động quay tròn của phôi gá trên mâm
cặp; khi phay, khoan, mài chuyển động chính là chuyển động quay tròn của dao phay,
khoan và đá mài; còn khi bào và xọc là chuyển động tịnh tiến khứ hồi qua lại và lên
xuống của dao…
b> Chuyển động chạy dao: là chuyển động của dao hay chi tiết gia công nó kết
hợp với chuyển động chính tạo nên quá trình cắt gọt.
Chuyển động chạy dao có thể liên tục hay gián đoạn. Chuyển động này thường
được thực hiện trong xu hướng vuông góc với chuyển động chính, cụ thể :
- Khi tiện, chuyển động chạy dao kà chuyển động ngang – dọc của bàn dao khi
cắt:
- Khi phay là chuyển động ngang- dọc- đứng của bàn máy mang phôi;
Bộ môn công nghệ CTM

12

Đề cương học phần Kỹ thuật gia công cắt gọt kim loại
- Khi bào là chuyển động ngang (đứng) của bàn máy và chuyển động lên xuống
của đầu dao;
- Khi mài là chuyển đông tịnh tiến ngang (dọc) của bàn máy mang phôi hay trục
của đá mài.
- Khi khoan là chuyển động ăn xuống của mũi khoan.
c> Chuyển động phụ: là chuyển động không trực tiếp tạo ra phoi như chuyển
động tịnh tiến, lùi dao ( không cắt vào phôi).
2. Các mặt phẳng cơ bản trong quá trình cắt
Để xác định các góc độ của dao và khảo sát về lực cắt, vận tốc cắt, nhiệt cắt …
người ta qui định các mặt phẳng toạ độ của dao ( dao tiện).
Hệ toạ độ được xác định trên cơ sở của ba phương chuyển động cắt ( S, t, V)
+Mặt phẳng cơ bản 1 : Được tạo bởi vectơ tốc độ V và vectơ chạy dao S
+Mặt phẳng cơ bản 2 : Được tạo bởi vectơ tốc độ V và vectơ chiều sâu cắt t.
+Mặt phẳng cơ bản 3 :(còn gọi là mặt đáy) Được tạo bởi vectơ chạy dao S và
vectơ chiều sâu cắt t. Là mặt phẳng đi qua một điểm của lưỡi cắt chính và vuông góc với
vectơ vận tốc cắt tại điểm đó .
Đối với dao có tiết diện là hình lăng trụ thì mặt đáy song song với mặt tỳ của thân
dao trên ổ gá dao.
+Mặt phẳng cắt là
mặt phẳng đi qua một
điểm của lưỡi cắt chính và
tiếp xúc với mặt đang gia
công. Mặt cắt chứa vectơ
vận tốc cắt V. Hay mặt
phẳng chứa lưỡi cắt chính
và vectơ vận tốc cắt mà nó
vuông góc với mặt đáy
(gọi là mặt phẳng cắt gọt.
Tiết diện chính N –

N :là mặt phẳng đi qua
Hình 1.7 Các mặt phẳng cơ bản trong quá trình cắt
một điểm của lưỡi cắt
chính và vuông góc với hình chiếu của lưỡi cắt chính trên mặt đáy
Tiết diện phụ N1 – N1 :là mặt phẳng đi qua một điểm của lưỡi cắt phụ và vuông
góc với hình chiếu của lưỡi cắt phụ trên mặt đáy.
1.7.2 Thông số hình học trạng thái tĩnh của phần cắt các loại dụng cụ

Bộ môn công nghệ CTM

13


Đề cương học phần Kỹ thuật gia công cắt gọt kim loại
Để đảm bảo năng suất – chất lượng bề mặt gia công, dao cắt cần phải có hình dáng
và góc độ hợp lý.
Thông số hình học của dao
được xét ở trạng thái tĩnh (khi dao
chưa làm việc). Góc độ của dao
được xét trên cơ sở : dao tiện đầu
thẳng đặt vuông góc với phương
chạy dao, mũi dao được gá ngang
tâm phôi.
Các thông số hình học của
dao nhằm xác định vị trí các góc
độ của dao nằm trên đầu dao.
Những thông số này được xác định
ở tiết diện chính N – N, ở mặt đáy,
Hình 1.8 Các thông số phần cắt
ở tiết diện phụ N1 – N1 và trên mặt

phẳng cắt gọt.
+Góc trước γ : là góc tạo thành giữa mặt trước và mặt đáy đo trong tiết diện chính
N – N. Góc trước có giá trị dương khi mặt trước thấp hơn mặt đáy tính từ mũi dao, có giá
trị âm khi mặt trước cao hơn mặt đáy và bằng không khi mặt trước song song với mặt
đáy.
Khi góc trước lớn biến dạng phoi nhỏ, việc thoát phoi dễ dàng, lực cắt và công
tiêu hao giảm, năng suất tăng.
+Góc sau chính α : là góc tạo thành giữa mặt sau và mặt phẳng cắt gọt đo trong tiết diện
chính. Góc sau thường có giá trị dương. Góc sau càng lớn mặt sau ít bị ma sát vào bề mặt
gia công nên chất lượng bề mặt gia công càng tốt.
+Góc cắt δ : là góc tạo bởi giữa mặt trước và mặt cắt đo trong tiết diện chính
+Góc sắc β : là góc được tạo bởi mặt trước và mặt sau chính đo trong tiết diện chính
Ta có quan hệ : α + β + γ =90o ; δ = α + β
+Góc trước phụ γ1 : tương tự như góc trước, nhưng đo trong tiết diện phụ N – N,
+Góc sau phụ α1 : tương tự như góc sau , nhưng đo trong tiết diện phụ N – N
+Góc mũi dao ε : là góc hợp bởi hình chiếu lưỡi cắt chính và hình chiếu của lưỡi cắt phụ
trên mặt phẳng đáy.
+Góc nghiêng chính ϕ : là góc của hình chiếu lưỡi cắt chính với phương chạy dao đo
trong mặt đáy.
+Góc nghiêng phụ ϕ1 : là góc của hình chiếu lưỡi cắt phụ với phương chạy dao đo trong
mặt đáy.
Ta có :

ϕ + ε + ϕ1 =180o

Bộ môn công nghệ CTM

14

Đề cương học phần Kỹ thuật gia công cắt gọt kim loại
+Góc nâng của lưỡi cắt chínhλ : là góc tạo bởi lưỡi cắt chính và hình chiếu của nó
trên mặt đáy.
λ >0, khi mũi dao là điểm thấp nhất của lưỡi cắt .
λ <0, khi mũi dao là điểm cao nhất của lưỡi cắt.
λ = 0 Khi lưỡi cắt nằm ngang ( song song với mặt đáy).
Các định nghĩa trên cũng đúng cho các loại dao khác.
1.7.3 Thông số hình học phần cắt dụng cụ ở trạng thái động
1. Sự thay đổi giá trị các góc ϕ và ϕ 1 khi gá trục dụng cụ cắt không thẳng góc với
đường tâm chi tiết:
Dụng cụ sau khi mài sắc có các góc nghiêng chính và góc nghiêng phụ
Nếu khi gá dao, trục dao không vuông góc với đường tâm thì:
+Nếu gá dao nghiêng về bên trái:
*Góc nghiêng chính khi làm việc

ϕc = ϕ - (900 -τ)

*Góc nghiêng phụ khi làm việc

ϕ1c = ϕ1 + (900 -τ)

+Nếu gá dao nghiêng về bên phải:

Hình 1.9 Sự thay đổi góc độ dao khi gá nghiêng
*Góc nghiêng chính khi làm
việc

ϕc = ϕ + (900 -τ)
*Góc nghiêng phụ khi làm việc

ϕ1c = ϕ1 - (900 -τ)
2.Sự thay đổi giá trị các góc khi mũi
dao gá không ngang tâm máy :
* Trường hợp tiện ngoài
- Khi tiện ngoài, nếu mũi dao gá
cao hơn đường tâm của máy thì góc
trước của dụng cụ khi làm việc γtt sẽ
Bộ môn công nghệ CTM

15
Hình 1.10 Gá dao không ngang tâm máy


Đề cương học phần Kỹ thuật gia công cắt gọt kim loại
tăng lên, góc sau αtt sẽ giảm đi ; còn khi gá dao thấp hơn đường tâm của máy thì góc
trước khi làm việc γtt sẽ gảm đi, còn góc sau khi làm việc αtt sẽ tăng lên.
- Khi tiện trong kết quả sẽ ngược lại.
Ơ cả hai trường hợp trên, giá trị của các góc sẽ thay đổi một giá trị bằng gócµ.
Góc đó được tính theo công thức
µ = arcSinH/R
Trong đó:
H : là độ cao (thấp) của mũi dao so với tâm máy.
R : là bán kính của bề mặt được gia công ( hay bán kính chi tiết )
* Trường hợp tiện trong
3. Sự thay đổi giá trị các góc của dao khi có thêm các chuyển động phụ:

Chuyển động chạy dao ngang và chuyển động chay dao dọc
+ Chuyển động chạy dao ngang (khi xén mặt đầu, cắt đứt..)
Khi có chuyển động chạy dao ngang thì quỹ đạo của chuyển động cắt tương đối là
đường acsimét.

Bộ môn công nghệ CTM

16


Đề cương học phần Kỹ thuật gia công cắt gọt kim loại
Do có lượng chạy dao ngang nên hướng của vectơ tốc độ cắt tổng hợp luôn luôn
thay đổi, làm thay đổi góc độ của dụng cụ cắt.
Ta có :

γyc = γy + µ1
αyc = αy - µ1
Góc µ1 được tính theo biểu thức sau:

tgµ1 =

Vs
Sn
=
V 0 πD

Trong đó :
Sn : lượng chay dao ngang sau một vòng quay của chi tiết (mm/vg)
D : là đường kính của chi tiết ở điểm khảo sát (mm)
+ Chuyển động chạy dao dọc
Khi có chuyển động chạy dao dọc thì quỹ đạo của chuyển động cắt tương đối là
đường xoắn ốc, do đó véctơ tốc độ cắt tổng hợp sẽ nghiêng với véctơ tốc độ cắt ở trạng
thái tĩnh một gócµ2
Ta có:

αxc = αx - µx
γxc = γx + µx
Giá trị của µ2 được tính từ biểu thức:
Trong đó:

Sd: là lượng chạy dao dọc sau một vòng quay chi tiết (mm/vg)
D : là đường kính chi tiết tại điểm khảo sát

Lượng chạy dao dọc càng lớn, đường kính chi tiết gia công càng bé thì góc µ2
càng lớn. Do đó khi cắt với lượng chạy dao lớn như khi cắt ren bước lớn như ren nhiều
đầu mối, thì khi mài dao cần phải chú ý đến góc µ2 để đảm bảo góc sau khi cắt không âm.

Bộ môn công nghệ CTM

17


Đề cương học phần Kỹ thuật gia công cắt gọt kim loại
1.8 Các thông số của lớp cắt và các yếu tố chế độ cắt
1.8.1 Tốc độ cắt
Định nghĩa: Là đoạn đường đi trong 1 đơn vị thời gian của 1 điểm trên bề mặt
gia công hoặc 1 điểm trên lưỡi cắt của dụng cụ cắt.
Ký hiệu: V

Đơn vị: m/ph

Đối với máy có phôi hoặc dụng cụ cắt quay tròn

π .D.n
1000

V=
Ở đây:

(m/ph)

(1.1)

D. Đường kính của phôi (mm).
n. Số ṿng quay của phôi hoặc dụng cụ cắt trong 1 phút.

Đối với máy có dụng cụ cắt hoặc phôi chuyển động thẳng:

V=
Ở đây:

L
1000.t

(m/ph)

(1.2)

L. Chiều dài hành tŕnh (mm)
t. Thời gian của 1 hành tŕnh (ph)

1.8.2 Lượng chạy dao (bước tiến):
Định nghĩa: Là khoảng di động của dụng cụ cắt theo chiều dọc khi phôi quay 1 ṿòng.
Ký hiệu: S

Đơn vị: tuỳ phương pháp gia công cụ thể:

Lượng chạy dao của các phương pháp gia công cắ gọt:
+ Tiện: S = mm/ṿng
+ Phay: Sz ; Sv (chạy dao vòng)= Sz . Z; Sph
+ Bào: S = mm/htk
1.8.3 Chiều sâu cắt:
Định nghĩa: Là khoảng cách giữa mặt cần được gia công và mặt đă gia công sau 1 lượt
dụng cụ cắt thực hiện.
Ký hiệu: t
Chiều sâu cắt của các phương pháp gia công cắt gọt:
+ Tiện:
Tiện ngoài:

t=

D−d
(mm)
2

Ở đây:
D. Đường kính của mặt cần được gia công (mm)
Bộ môn công nghệ CTM

18
HÌnh 1.11 Chế độ cắt khi tiện


Đề cương học phần Kỹ thuật gia công cắt gọt kim loại
d. Đường kính của mặt đă gia công (mm).

Tiện trong: ngược lại tiện ngoài.
1.8.4 Diện tích của lớp cắt:
Định nghĩa: Là tích số giữa bước tiến S và chiều sâu cắt t hoặc là tích số giữa chiều dày
cắt a và chiều rộng cắt b.
f = S.t = a.b

Hình 1.12 Các thông số lớp cắt khi
tiện

1.8.5 Thời gian để gia công chi tiết trên máy
Gồm các loại thời gian sau:
Thời gian máy (Tm):
Đây là thời gian trực tiếp dùng để cắt gọt kim loại c̣n gọi là thời gian chính. Thời
gian máy Tm dùng để tiện 1 chi tiết với nhiều lần chạy dao được tính theo công thức:

Tm =
Ở đây:

L.i
S .n

(phút)

L. Chiều dài hành tŕnh của dao theo hướng chạy dao (mm).
i. Số lần chạydao.
S. lượng chạy dao (mm/ṿng).
n. Số ṿng quay của phôi trong 1 phút.

Thời gian phụ (Tp):
Thời gian phục vụ (Tpv):

Thời gian nghỉ ngơi (Tn):
Thời gian gia công 1 chi tiết: Tc = Tm + Tp + Tpv + Tn (phút).
Biết được mức thời gian ta tính được năng suất của máy
Năng suất của máy: số sản phẩm làm ra trong một đơn vị thời gian.
Bộ môn công nghệ CTM

19

(1.3)


Đề cương học phần Kỹ thuật gia công cắt gọt kim loại
Năng suất trong 1 phút của máy được tính theo công thức :
N = 1/Tc ( sản phẩm/phút)
Từ công thức trên để tăng năng suất của máy ta phải giảm thời gian máy, thời gian
phụ và thời gian phục vụ.
1.8.6. Các yếu tố cắt khi phay
1. Chiều sâu cắt t0: Là khoảng cách giữa bề mặt chưa gia công với bề mặt đã gia công sau
một đường chuyển dao đo theo phương vuông góc với bề mặt đã gia công.
2. Chiều sâu phay t: Là kích thước kim loại được cắt đi, đo theo phương vuông góc với
trục dao, ứng với góc tiếp xúc ψ.
* Góc tiếp xúc ψ: là góc ở tâm chắn cung tiếp xúc giữa dao và chi tiết.
3. Lượng chạy dao
Khi phay lượng chạy dao được phân ra:
• Lượng chạy dao răng: Là lượng dịch chuyển của bàn máy (mang chi tiết gia công)
sau khi dao quay được một góc răng [mm/răng]; ký hiệu là Sz.
• Lượng chạy dao vòng: Là lượng dịch chuyển của bàn máy sau khi dao quay được
một vòng [mm/vong]; ký hiệu là Sv.
• Lượng chạy dao phút: Là lượng dịch chuyển của bàn máy sau thời gian 1 phút
[mm/ph]; ký hiệu là Sph.

Giữa Sz,Sv,Sph có quan hệ: Sv=Z.Sz
Sph=Sv.n.=Sz.n.Z
4. Tốc độ cắt V
Do có chuyển động chạy dao S ph, nên quỹ đạo chuyển động cắt tương đối của 1 điểm
trên lưỡi cắt của dao phay so với phôi là đường cong.

v0 =

π .D.n
[ m / ph]
1000

v0 = vc =

π .D.n
[ m / ph]
1000

Như vậy: gần đúng coi quỹ đạo chuyển động cắt tương đối khi phay là đường tròn.
5. Chiều rộng phay B.
Là kích thước lớp kim loại được cắt đo theo phương chiều trục của dao phay
- Khi phay bằng dao trụ B=b
- Khi phay bằng dao phay đĩa: B=b(rãnh)
6. Chiều dày cắt a.
Là khoảng cách giữa hai vị trí liên tiếp của quỹ đạo chuyển động cắt tương đối của
một điểm trên lưỡi cắt ứng với lượng chạy dao răng Sz.

Bộ môn công nghệ CTM

20

Đề cương học phần Kỹ thuật gia công cắt gọt kim loại
Vì quỹ đạo của chuyển động cắt tương đối là tròn, do đó chiều dày cắt a được đo
theo phương hướng kính của dao.
a) Chiều dài cắt khi phay bằng dao phay trụ răng thẳng và răng xoắn.
- Chiều dày cắt tại điểm M được xác định như sau:
aM=MN
Gần đúng, coi ∆MNM’ vuông tại N, nên ta có: MN=Sz.sinθ hay aM=Sz.sinθ
Như vậy aM thay đổi theo θ:
-

Khi θ = θ’ (dao bắt đầu cắt vào hoặc thoát ra ) a = amin = 0

-

Khi θ = ψ (dao thoát ra ) amax
Sz .sinψ

7. Chiều rộng cắt b.
b) Đối với dao phay trụ răng
thẳng: b = B
8. Diện tích cắt khi phay.
a) Dao phay trụ răng thẳng:
Diện tích cắt fi do răng thứ i đang
tham gia cắt, cắt ra là:
fi= ai.bi

Hình 1.13 Thông số cắt khi phay

mà bi = B; và ai=Sz.sinθi nên fi = B.Sz.sinθi
Vậy diện tích cắt do n răng đồng thời tham gia cắt: FC = S Z .B

n

∑ sin θ
i =1

i

1.8.7. Các yếu tố của chế độ cắt khi khoan:
Các sơ đồ cắt chủ yếu khi
khoan gồm :
a- khoan lỗ không thông trong
vật liệu đặc
b- Khoan rộng lỗ đã có trước
trong phôi
Trên hình vẽ này đã ký hiệu các
yếu tố cắt trong hai sơ đồ khác nhau
gồm:
Các yếu tố của chế độ cắt khi khoan
Hình 1.14 Yếu tố chế độ cắt khi khoan
- Tốc độ cắt v : Đó là tốc độ vòng
ứng với đường kính lớn nhất của mũi khoan. v =

Bộ môn công nghệ CTM

21

πDn

1000

m/ph


Đề cương học phần Kỹ thuật gia công cắt gọt kim loại
Trong đó D - đường kính của mũi khoan ; n - số vòng quay của mũi khoan trong một
phút , vg/ph.
- Chiều sâu cắt t :

D
2

Khi khoan lỗ trong phôi đặc : t =

mm Khi khoan rộng l: t =

D− d
mm
2

Trong đó : d- đường kính lỗ trước khi khoan rộng mm.
- Lượng chạy dao S : Lượng dịch chuyển của mũi khoan theo chiều trục sau khi
mũi khoan quay một vòng (mm/vg).
Vì mũi khoan có hai lưỡi cắt chính nên lượng chạy dao do mũi lưỡi thực hiện là:
sz =

s
2

mm/răng; Lượng chạy dao phút tính theo công thức: sph = s . n mm/ph.

- Chiều rộng cắt b, chiều dày cắt a và diện tích cắt f :
Khi tính ta bỏ qua không tính đến ảnh hưởng của lưỡi cắt ngang. Ta có:
b=

D
2 sin ϕ

mm ;

Khoan lỗ đặc: f = a.b = D

a=

s
sinϕ
2

mm.

s
(D − d )s
mm2; Khoan rộng lỗ: f = a.b =
mm2.
4
4

Diện tích cắt ứng với một vòng quay của mũi khoan là F = 2f = 2ab mm2.
CHƯƠNG 2 NHỮNG CƠ SỞ VẬT LÝ CỦA QUÁ TRÌNH CẮT

2.1 Quá trình tạo thành phoi:
2.1.1. Quá trình hình thành phoi
Khi cắt lưỡi cắt của dao tác dụng vào kim loại một lực ( lực cắt ), nó gây ra một sự
thay đổi cơ lý tại vùng cắt của vật liệu.
- Đầu tiên dưới tác dụng của lực P kim loại bị nén và biến dạng đàn hồi
-Dao tiến sâu vào ( lực P càng lớn) gây nên ứng suất bên trong kim loại lơn hơn giới hạn
đàn hồi do đó kim loại bắt đầu bị biến dạngdẽo ( các phàn từ bên trong kim loại bắt đầu
bị trượt theo mặt trượt và phương trượt)
-Do biến dạng các tinh thể trên phương này bị kéo dài thành hình elíp (góc của
mặt trượt so với phương của lực cắt là β1)
-Khi dao tiếp tục tiến thêm => áp lực gia tăng làm ứng suất tăng vượt quá giới hạn
bền kim loại bị biến dạng lớn và bắt đầu bị phá huỷ.
Trên phần kim loại của phôi ở mặt trước daop xuất hiệncác vết nứt theo góc phá
huỷ β2(β2 ≠ β1)

Bộ môn công nghệ CTM

22


Đề cương học phần Kỹ thuật gia công cắt gọt kim loại
- Khi dao tiếp tục tiến, phoi bị cắt sẽ trượt trên mặt trước của dao, còn dao tiếp tục
ép lên càc phần tử kim loại tiếp theo.

Hình 2.1 Quá trình hình thành phoi
2.1.2. Các dạng phoi
Tuỳ theo tính chất của vật liệu (dẻo hay dòn), chế độ cắt, các thông số hình học của
dao mà phoi có các dạng khác nhau:
*Phoi vụn: phoi cắt ra là những hạt nhỏ rời rạt có hình dáng kích thước khác
nhau. Phoi vụn thường gặp khi gia công vật liệu giòn hay cắt với vận tốc thấp.Sự hình

thành phoi không liên tục (phoi vụn) làm lực cắt thay đổi gây ra va đập, rung động …
chất lượng bề mặt xấu đi, nhiệt và lực cắt chỉ tập trung ở mũi dao.
*Phoi xếp : Mặt phoi tiếp xúc với mặt trước của dao thì nhẵn bóng mặt đối diện
với nó có những nếp gợn (nức nẻ), phoi bị đứt ra thành từng mảnh hoặc từng đoạn ngắn.
Dạng phôi này trhường xuất hiện khi cắt các vật liệu dẻo vừa, (vận tốc cắt, lượng chạy
dao trung bình và dao có góc trước γ lớn).Khi cắt ra phoi xếp thì bề mặt ra công nhẵn
bóng hơn.
*Phoi dây: Thường gặp khi cắt các vật liệu dẻo hoặc khi cắt với vận tốc cao, góc
độ mài dao hợp lý. Phoi có dạng dây dài – xoắn (mặt phoi tiếp xúc với mặt trước của dao
nhẵn bóng, mặt còn lại gợn nứt). Phoi dây vẫn còn khả năng biến dạng dẻo.
Do có phoi dây mà lực cắt thay
đổi rất ít, tiêu hao năng lượng giảm,
chất lượng bề mặt gia công càng tốt.
Cần chú ý rằng ngay cùng một
loại vật liệu gia công nhưng tuỳ theo
điều kiện cắt gọt, thống số hình học
của dao, chế độ cắt,….có thể cho ta
phoi vụn, phoi xếp hoặc phoi dây. Vì
vậy từ chỗ quan sát phoi khi cắt người
Hình 2.2. Các dạng phoi
thợ có thể phán đoán nguyên nhân để
có những điều chỉnh kịp thời.
2.1.3. Sự co rút phoi

Bộ môn công nghệ CTM

23


cng hc phn K thut gia cụng ct gt kim loi

a

Lp

S co rỳt phoi l c tớnh tiờu biu núi lờn mc bin dng v lng ca kim
loi ct gt. T nghiờn cu v s co rỳt phoi trờn phng din th tớch cú th nhn bit
c vic ct din ra khú
Maởt trửụực
hay d, nng lng tiờu
hao nhiu hay ớt.
ap
Gi a,b,L, l kớch
bp
Dao
thc cn ct; ap,bp,c l
kớch thc phoi, thỡ:
L> Lp
b
a> ap
b> bp
h s co rỳt phoi theo:
L
Phoõi
-Chiu di: KL= L/ Lp >1
-Chiu di: Ka= ap/a>1
Theo nh lut bo ton
th tớch: a.b.L = ap .bp.Lp
Ta cú :L/ Lp = ap /a hay:
Hỡnh 2.3 Hin tng co rút phoi

KL=Ka.
2.2 Hin tng nhit trong quỏ trỡnh ct
Nhiệt phát sinh trong quá trình cắt tác động đến:
Dụng cụ cắt: nhiệt cắt làm giảm độ cứng, độ bền cơ học, tăng độ mòn, ảnh hởng xấu đến
khả năng cắt.
Vật liệu gia công: nhiệt cắt làm nóng chi tiết gia công, gây biến dạng nhiệt độ chính xác
gia công giảm.
Nhiệt cắt gây biến đổi cấu trúc kim loại lớp bề mặt, tạo ra ứng suất d kéo, tác động xấu
đến chất lợng lớp vật liệu bề mặt chi tiết.
Tác động vào hệ thống công nghệ (máy-dao- chi tiết)
Nhiệt cắt làm HTCN biến dạng, ảnh hởng xấu đến năng suất và chất lợng khi cắt gọt.
Nhiệt lợng phát sinh khi cắt lớn, công cơ học tiêu hao cho quá trình cắt sẽ lớn.
Vì vậy: giảm nhiệt cắt cho phép tăng năng suất cắt, tăng độ chính xác hình học chi tiết và
tăng chất lợng của quá trình cắt.
2.2.1 Các nguồn sinh nhiệt và sự phân bố nhiệt cắt
1. Nguồn sinh nhiệt
Quá trình cắt là do công tiêu hao để:
* Biến dạng đàn hồi và biến dạng dẻo lớp bị cắt và các lớp tiếp xúc giữa bề mặt đã gia
công và bề mặt cắt với dao.
* Để khắc phục ma sát trên mặt trớc của dao với phoi và mặt
sau của dao với phôi.
Khi cắt kim loại có 3 vùng phát sinh nhiệt.
Khu vực 1: trên vị trí tiếp xúc giữa phoi và mặt trớc của dao.
Khu vực 2: trên vị trí tiếp xúc giữa phôi và mặt sau của dao.
Khu vực 3: Trên miền tạo phoi
B mụn cụng ngh CTM

24

cng hc phn K thut gia cụng ct gt kim loi
Nhiệt phát sinh từ 3 khu vực trên và đợc truyền vào phoi, phôi và dao, có thể xác định qua
phơng trình.
Q = Qbd + Qmst + Qmss
Trong đó:
Q: Nhiệt sinh ra khi cắt kim loại
Qbd : lợng nhiệt phát sinh tơng đơng với công làm biến dạng vật liệu trong vùng tạo phoi.
Qmst : lợng nhiệt sinh ra tơng đơng với công ma sát của phoi với mặt trớc.
Qmss : lợng nhiệt sinh ra tơng đơng với công ma sát giữa mặt sau của dụng cụ cắt với bề
mặt đã gia công của chi tiết.
Nếu cho rằng toàn bộ công cơ học dùng để thực hiện quá trình cắt biến thành nhiệt năng
sẽ có:

Q=

Pz .V
E

Kcal


ph

E = 427 đơng lợng nhiệt.
Các thí nghiệm đã cho răng không phải toàn bộ công cơ học biến thành nhiệt năng.
Một phần công cơ học bị tiêu hao để làm biến dạng mạng tinh thể, tạo thành thế năng
trong các lớp vật liệu bị biến dạng khi cắt.
Khi đó có thể viết công thức tính Q thành: Q =

Pz .V Kcal

.
E
ph

: là hệ số đặc trng cho phần cơ năng tổn hao tạo thế năng (biến dạng mạng tinh thể)
trong các lớp vật liệu bị biến dạng khi cắt. (thờng bỏ qua vì rất nhỏ).
Nh vậy trong quá trình cắt nếu đo đợc lực Pz, biết V, có thể tính đợc gần đúng nhiệt lợng
phát sinh trong vùng cắt.
2. Phân bố nhiệt cắt
Để điều khiển tác động của nhiệt cắt nhằm giảm tác động xấu. Căn cứ vào quy luật truyền
nhiệt có: Q= Qf + Qct +Qd + Qmt
Tông nhiệt lợng phát sinh trong vùng cắt đợc truyền vào phoi, chi tiết, dao và môi trờng.
Qf nhiệt lợng truyền vào phoi (khoảng 50 % - 80%).
Qct nhiệt lợng truyền vào chi tiết (3% - 10%)
Qd nhiệt lợng truyền vào dao (10 % - 40% )
Qmt nhiệt lợng truyền vào môi trờng (1% -5%)
Thực tế: nhiệt lợng do biến dạng ở vùng tạo phoi cơ bản là làm nóng phoi. Phần nhỏ hơn
truyền vào mặt trớc của dao. Mặt trớc của dao bị nung nóng đến nhiệt độ cao còn do ma
sát giữa nó với phoi.
Ma sát ở mặt sau của dao với bề mặt đã gia công sinh nhiệt. Nhiệt lợng này truyền
vào dao và chi tiết nhiều hay ít phụ thuộc vào độ dẫn nhiệt của chúng.
Nhiệt lợng truyền vào môi trờng lớn làm giảm nhiệt độ vùng cắt. Do đó dung dịch
trơn nguội vừa làm giảm ma sát, giảm lợng nhiệt phát sinh và dẫn nhiệt ra khỏi vùng cắt
làm giảm nhiệt độ vùng cắt.
B mụn cụng ngh CTM

25