CHƯƠNG III độ CHÍNH xác GIA CÔNG

Chương 3
ĐỘ CHÍNH XÁC GIA CÔNG
@&?
3.1. Khái niệm
Độ chính xác gia công của chi tiết máy là mức độ giống nhau về kích
thước, hình dáng hình học,vị trí tương quan của chi tiết máy được gia công so
với chi tiết máy lý tưởng trên bản vẽ thiết kế.
Nói chung, độ chính xác của chi tiết máy được gia công là chỉ tiêu khó
đạt và gây tốn kém nhất; kể cả trong quá trình xác lập ra nó cũng như trong
quá trình chế tạo.
Trong thực tế, không thể chế tạo được chi tiết máy tuyệt đối chính xác,
nghĩa là hoàn toàn phù hợp về mặt hình học, kích thước cũng như tính chất cơ
lý với các giá trị ghi trong bản vẽ thiết kế. Giá trị sai lệch giữa chi tiết gia
công và chi tiết thiết kế được dùng để đánh giá độ chính xác gia công. Độ
chính xác gia công bao gồm độ chính xác cho một chi tiết và độ chính xác cho
cả loạt chi tiết.
Độ chính xác một chi tiết được đánh giá theo các yếu tố sau đây:
- Độ chính xác kích thước: Được đánh giá bằng sai số kích thước thật so
với kích thước lý tưởng cần có và được thể hiện bằng dung sai của kích thước
đó.
- Độ chính xác hình dáng hình học: Là mức độ phù hợp lớn nhất của
chúng với hình dạng hình học lý tưởng của nó và được đánh giá bằng độ côn,
độ ôvan, độ không trụ, độ không tròn... (bề mặt trụ), độ phẳng, độ thẳng (bề
mặt phẳng).
- Độ chính xác vị trí tương quan: Được đánh giá theo sai số về góc xoay
hoặc sự dịch chuyển giữa vị trí bề mặt này với bề mặt kia (dùng làm mặt
chuẩn) trong hai mặt phẳng tọa độ vuông góc với nhau và được ghi thành điều
kiện kỹ thuật riêng trên bản vẽ thiết kế như độ song song, độ vuông góc, độ
đồng tâm, độ đối xứng....
- Độ chính xác hình dáng hình học tế vi và tính chất cơ lý lớp bề mặt:
Độ sóng, độ nhám bề mặt, độ cứng bề mặt...

+ Độ sóng của bề mặt là chu kỳ không bằng phẳng của bề mặt chi tiết
máy được quan sát trong phạm vi nhỏ từ 1-100mm.
+ Sai lệch hình học tế vi bề mặt (độ nhám bề mặt) được biểu thị bằng
một trong hai chỉ tiêu Ra và Rz (xét trong một miền rất nhỏ khoảng 1mm2)
+ Tính chất cơ lý của lớp bề mặt chi tiết gia công là một trong những chỉ
tiêu quan trọng của độ chính xác gia công, ảnh hưởng đến điều kiện làm việc
28


ca chi tit mỏy nht l nhng chi tit chớnh xỏc v lm vic trong iu kin
c bit.
chớnh xỏc cho c loi chi tit: Khi gia cụng mt lot chi tit trong
cựng mt iu kin, mc dự nhng nguyờn nhõn sinh ra tng sai s ca mi
chi tit l ging nhau nhng xut hin giỏ tr sai s tng cng trờn c lot chi
tit li khỏc nhau. S d cú hin tng nh vy l do tớnh cht khỏc nhau ca
cỏc sai s thnh phn.
Sai s cho c lot chi tit cú giỏ tr khụng i hoc thay i nhng theo
mt quy nh nht nh thỡ gi l sai s h thng. Giỏ tr, tớnh cht cỏc sai s
h thng khụng thay i trong c lot chi tit gi l sai s h thng khụng i
v ngc li gi l sai s h thng thay i.
Sai s cho c lot chi tit m giỏ tr ca chỳng xut hin trờn mi chi tit
khụng theo mt quy lut no c, nhng sai s ny gi l sai s ngu nhiờn.
Cú th túm tt cỏc loi sai s trong s sau:

Sai số ngẫu nhiên

Sai số hệ thống
thay đổi

Tổng sai số

Sai số hệ thống
không đổi

Sai lệch bề mặt chi tiết

Sai số hệ thống

Độ chính xác của loạt
chi tiết
Tính chất cơ lý lớp
bề mặt

Độ nhám bề mặt

Sai lệch kích thước

Độ sóng

Độ chính xác của một
chi tiết
Sai số hình dạng hình
học đại quan

Sai số vị trí tương quan

Sai số kích thước

Độ chính xác gia công

3.2. Cỏc phng phỏp t chớnh xỏc gia cụng

29


Đối với các dạng sản xuất khác nhau thì phương pháp công nghệ và tổ
chức sản xuất khác nhau nhằm đạt được độ chính xác gia công. Để đạt được
độ chính xác gia công theo yêu cầu ta thường dùng hai phương pháp sau:
3.2.1. Phương pháp cắt thử
Sau khi gá chi tiết lên máy, cho máy cắt đi một lớp phoi trên một phần
rất ngắn của mặt cần gia công. Sau đó dừng máy, đo thử kích thước vừa gia
công. Nếu chưa đạt kích thước yêu cầu thì điều chỉnh dao ăn sâu thêm nữa
dựa vào du xích trên máy; rồi lại cắt thử tiếp một phần nhỏ của mặt cần gia
công, lại đo thử v.v... và cứ thế tiếp tục cho đến khi đạt đến kích thước yêu
cầu thì mới tiến hành cắt toàn bộ chiều dài của mặt gia công. Khi gia công chi
tiết tiếp theo thì lại làm như quá trình nói trên.
Trước khi cắt thử thường phải lấy dấu để người thợ có thể điều chỉnh
chuyển động của lưỡi cắt trùng với dấu đã vạch bằng cách rà và tránh sinh ra
phế phẩm do quá tay mà dao ăn vào quá sâu ngay lần cắt đầu tiên.
Phương pháp cắt thử có những ưu điểm sau:
- Trên máy không chính xác vẫn có thể đạt được độ chính xác nhờ tay
nghề công nhân.
- Có thể loại trừ được ảnh hưởng của dao mòn đến độ chính xác gia
công. Vì khi rà gá, người công nhân đã bù lại các sai số hệ thống thay đổi trên
từng chi tiết.
- Đối với phôi không chính xác, người thợ có thể phân bố lượng dư đều
nhờ vào quá trình vạch dấu hoặc rà trực tiếp.
- Không cần đồ gá phức tạp.
Nhược điểm:
- Độ chính xác gia công của phương pháp này bị giới hạn bởi bề dày lớp

phoi bé nhất có thể cắt được. Với dao tiện hợp kim cứng mài bóng lưỡi cắt, bề
dày bé nhất cắt được khoảng 0,005 mm. Với dao đã mòn, bề day bé nhất
khoảng 0,02 ÷ 0,05 mm.
Người thợ không thể nào điều chỉnh được dụng cụ để lưỡi cắt hớt đi một
kích thước bé hơn chiều dày của lớp phoi nói trên và do đó không thể bảo
đảm được sai số bé hơn chiều dày lớp phoi đó.
- Người thợ phải tập trung khi gia công nên dễ mệt; do đó dễ sinh ra phế
phẩm. Do phải cắt thử nhiều lần nên năng suất thấp.
- Trình độ tay nghề của người thợ yêu cầu cao.
- Do năng suất thấp, tay nghề của thợ yêu cầu cao nên giá thành gia công
cao.

30


Phương pháp này thường chỉ dùng trong sản xuất đơn chiếc, loạt nhỏ,
trong công nghệ sửa chữa, chế thử. Ngoài ra, khi gia công tinh như mài vẫn
dùng phương pháp cắt thử ngay trong sản xuất hàng loạt để loại trừ ảnh
hưởng do mòn đá mài.
3.2.2. Phương pháp tự động đạt kích thước
Trong sản xuất hàng loạt lớn, hàng khối, để đạt độ chính xác gia công
yêu cầu, chủ yếu là dùng phương pháp tự động đạt kích thước trên các máy
công cụ đã được điều chỉnh sẵn.
Ở phương pháp này, dụng cụ cắt có vị trí chính xác so với chi tiết gia
công. Hay nói cách khác, chi tiết gia công cũng phải có vị trí xác định so với
dụng cụ cắt. Vị trí này được đảm bảo nhờ các cơ cấu định vị của đồ gá, còn
đồ gá lại có vị trí xác định trên bàn máy cũng nhờ các đồ định vị riêng.
Khi gia công theo phương pháp này, máy và dao đã được điều chỉnh sẵn.
Hình 3.1, a/ minh họa phương pháp tự động đạt kích thước trên máy
phay. Chi tiết gia công (2) được định vị nhờ cơ cấu định vị (1) tiếp xúc với

mặt đáy và mặt bên. Dao phay đĩa ba mặt (3) đã được điều chỉnh trước sao
cho mặt bên trái của dao cách mặt bên của chi tiết định vị một khoảng cách b
cố định và đường sinh thấp nhất của dao cách mặt trên của phiến định vị phía
dưới một khoảng bằng a. Do vậy, khi gia công cả loạt phôi, nếu không kể đến
độ mòn của dao (coi như dao không mòn) thì các kích thước a và b nhận được
trên chi tiết gia công của cả loạt đều bằng nhau.

Hình 3.1. Phương pháp tự động đạt kích thước trên máy phay và máy tiện
a. Máy phay; b. Máy tiện
1. Cơ cấu định vị; 2. Chi tiết; 3. Dao cắt; 4. Phiến định vị
Còn trên hình 3.1, b/ minh họa phương pháp tự động đạt kích thước trên
máy tiện. Chi tiết trục (2) cần được xén mặt đầu để đảm bảo kích thước d,
được định vị nhờ ống định vị (1). Dao tiện (3) được định vị nhờ phiến tỳ (4).
Ống định vị (1) và phiến định vị (4) được cố định trên máy và khoảng cách c
được đảm bảo trong suốt quá trình gia công.
31


Ưu điểm:
- Đảm bảo độ chính xác gia công, giảm bớt phế phẩm. Độ chính xác đạt
được khi gia công hầu như không phụ thuộc vào trình độ tay nghề công nhân
đứng máy và chiều dày lớp phoi bé nhất có thể cắt được bởi vì lượng dư gia
công theo phương pháp này sẽ lớn hơn bề dày lớp phoi bé nhất có thể cắt
được. (Không cần công nhân có tay nghề cao nhưng cần thợ điều chỉnh máy
giỏi).
- Chỉ cần cắt một lần là đạt kích thước yêu cầu, do đó năng suất cao.
- Sử dụng hợp lý công nhân có trình độ tay nghề cao. Với sự phát triển
của tự động hóa quá trình sản xuất, những công nhân có trình độ tay nghề cao
có khả năng điều chỉnh máy và cùng lúc phục vụ nhiều máy khác nhau.
- Nâng cao hiệu quả kinh tế.

Nhược điểm: (Nếu quy mô sản xuất quá nhỏ)
- Chi phí về việc thiết kế, chế tạo đồ gá cũng như phí tổn về công, thời
gian điều chỉnh máy và dao lớn có thể vượt quá hiệu quả mà phương pháp
này mang lại.
- Chi phí về việc chế tạo phôi chính xác không bù lại được nếu số chi tiết
gia công quá ít khi tự động đạt kích thước ở nguyên công đầu tiên.
- Nếu chất lượng dụng cụ kém, mau mòn thì kích thước đã điều chỉnh sẽ
bị phá và nhanh chóng. Do đó lại phải điều chỉnh để khôi phục lại kích thước
điều chỉnh ban đầu. Điều này gây tốn kém và khá phiền phức.
3.3. Các nguyên nhân gây ra sai số gia công
Trong quá trình gia công, có rất nhiều nguyên nhân sinh ra sai số gia
công.
Các nguyên nhân gây ra sai số hệ thống không đổi:
- Sai số lý thuyết của phương pháp cắt.
- Sai số chế tạo máy, đồ gá, dụng cụ cắt...
- Độ biến dạng của chi tiết gia công.
- Các nguyên nhân gây ra sai số hệ thống thay đổi:
- Dụng cụ cắt mòn.
- Biến dạng vì nhiệt của máy, dụng cụ cắt, đồ gá.
Các nguyên nhân sinh ra sai số hệ thống thay đổi:
- Dụng cụ cắt bị mòn theo thời gian gia công.
- Biến dạng vì nhiệt của máy, đồ gá, dụng cụ cắt.
Các nguyên nhân sinh ra sai số ngẫu nhiên:
32


- Tính chất vật liệu (độ cứng) không đồng nhất.
- Lượng dư gia công không đều (do sai số của phôi).
- Vị trí của phôi trong đồ gá thay đổi (sai số gá đặt)
- Sự thay đổi của ứng suất dư.

- Do gá dao nhiều lần.
- Do mài dao nhiều lần
- Do thay đổi nhiều máy để gia công một loạt chi tiết.
- Do dao động nhiệt của chế độ cắt gọt.
- Các loại rung động trong quá trình cắt.
3.3.1. Biến dạng đàn hồi của hệ thống công nghệ
Hệ thống công nghệ (máy, đồ gá, dao, chi tiết) không phải là một hệ
thống tuyệt đối cứng vững mà ngược lại, khi chịu tác dụng của ngoại lực nó
sẽ bị biến dạng đàn hồi và biến dạng tiếp xúc. Trong qúa trình cắt gọt, các
biến dạng này gây ra sai số kích thước và sai số hình dáng hình học của chi
tiết gia công.
Lực cắt tác dụng lên chi tiết gia công, sau đó thông qua đồ gá truyền đến
bàn máy, thân máy. Mặt khác, lực cắt cũng tác dụng lên dao và thông qua cán
dao, bàn dao truyền đến thân máy. Bất kỳ một chi tiết nào của các cơ cấu
máy, đồ gá, dụng cụ hoặc chi tiết gia công khi chịu tác dụng của lực cắt ít
nhiều đều bị biến dạng. Vị trí xuất hiện biến dạng tuy không giống nhau
nhưng các biến dạng đều trực tiếp hoặc gián
∆R
tiếp làm cho dao rời khỏi vị trí tương đối so
∆
với mặt cần gia công, gây ra sai số.
Gọi ∆ là lượng chuyển vị tương đối
giữa dao và chi tiết gia công do tác dụng
của lực cắt lên hệ thống công nghệ. Lượng
chuyển vị ∆ có thể được phân tích thành ba
lượng chuyển vị x, y, z theo ba trục tọa độ
X, Y, Z.
Khi tiện, dưới tác dụng của lực cắt,
dao tiện bị dịch chuyển một lượng là ∆ . Lúc
đó, bán kính của chi tiết gia công sẽ tăng từ

R đến R + ∆ R.

R

R+rr∆
Rtt

Z
Y

Hình 3.2. Ảnh hưởng của
lượng chuyển vị đến kích
thước gia công khi tiện

Ta có:
Rtt = R + ∆R = ( R + Y ) 2 + Z 2
= ( R + Y ) 1 + 

Z 

 R +Y 

2

33


2

 Z 

Vì z là rất nhỏ so với R nên 
 là đại lượng nhỏ không đáng kể, gần
 R +Y 

đúng ta có:
Rtt ≈ R + y và ∆ R ≈ y

(3.1)

Do đó, đối với dao một lưỡi cắt, lượng chuyển vị y (chuyển vị theo
phương pháp tiếp tuyến của bề mặt gia công) có ảnh hưởng tới kích thước gia
công nhiều nhất, còn chuyển vị z (chuyển vị theo phương tiếp tuyến của bề
mặt gia công) không ảnh hưởng nhiều đến kích thước gia công.
Đối với dao nhiều lưỡi cắt hoặc dao định hình thì có trường hợp cả ba
chuyển vị x, y, z đều có ảnh hưởng đến độ chính xác gia công. Để xác định
ảnh hưởng này, người ta phải dùng phương pháp thực nghiệm. Phân lực cắt
tác dụng lên hệ thống công nghệ máy – đồ gá – dao – chi tiết thành ba thành
phần lực Px, Py, Pz, sau đó đo biến dạng của hệ thống theo ba phương X, Y, Z.
Trong tính toán, người ta chỉ quan tâm đến lực pháp tuyến P y, ở trường
hợp yêu cầu độ chính xác cao, thì phải tính đến ảnh hưởng của P x, Pz bằng
cách nhân thêm hệ số.
Py là thành phần lực pháp tuyến thẳng góc với mặt gia công và y là lượng
chuyển vị tương đối giữa dao và chi tiết gia công. Tỷ số Py/y được gọi là độ
cứng vững của hệ thống công nghệ và ký hiệu là JHT :
JHT =

Py
y

MN/mm (Kg / mm)

(3.2)

Như vậy, trị số biến dạng y có quan hệ với lực tác dụng theo hướng đó
và với độ cứng vững của hệ thống công nghệ.
Định nghĩa về độ cứng vững: “Độ cứng vững của hệ thống công nghệ là
khả năng chống lại biến dạng của nó khi có ngoại lực tác dụng vào”.
Lượng chuyển vị của hệ thống công nghệ không phải là chuyển vị của
một chi tiết mà là chuyển vị của cả một hệ thống gồm nhiều chi tiết lắp ghép
với nhau. Do đó, theo nguyên lý cộng độc lập tác dụng ta có:
y = ym + yg + yd + yp

(3.3)

Mặt khác, theo định nghĩa ta có:
Y = Py. J

1

(3.4)

∑

Từ đó, suy ra:
1

J

1

1

1

1

1

= J + J + J + J =∑J
m
g
d
p
i
∑

(3.5)

34


Điều này cho thấy rằng, hệ thống càng có nhiều thành phần thì càng kém
cứng vững. Với một chi tiết có độ cứng vững là J, nếu ta chia chi tiết này
thành nhiều chi tiết nhỏ khác rồi ghép lại thì chi tiết mới sẽ có độ cứng vững
kém hơn trước. Tuy nhiên, đôi khi ta phải chia nhỏ chi tiết ra để cho dễ gia
công, lúc này cần phải chọn phương pháp phù hợp để vẫn đảm bảo việc gia
công và độ cững vững.
Gọi ω =

1

là độ mềm dẻo, thì ta được:
J

ω HT = ω m + ω g + d ω + ω

(3.6)

p

Ta có định nghĩa độ mềm dẻo: "Độ mềm dẻo của hệ thống là khả năng
biến dạng đàn hồi của hệ thống công nghệ dưới tác dụng của ngoại lực".
1. Ảnh hưởng của độ cứng
vững hệ thống công nghệ
Để thấy rõ hơn ảnh
hưởng của độ cứng vững hệ
thống công nghệ đến độ
chính xác gia công, ta khảo
sát quá trình tiện một trục
trơn. Chi tiết được gá trên
hai mũi tâm, vị trí tương đối
giữa dao và chi tiết phụ
a
thuộc vào vị trí tương đối
của ụ trước, ụ sau và bàn
ys=Py/Js
dao. Do vậy, ta khảo sát ∆r1=yt=Py/Jt
chuyển vị của từng bộ phận
nói trên, rồi tổng hợp lại sẽ Hình 3.3. Sơ đồ tiện trục trơn trên hai mũi tâm
được chuyển vị của cả hệ
thống công nghệ, từ đó biết được sai số gia công.

a. Sai số do chuyển vị của hai mũi tâm gây ra
Giả sử, xét tại vị trí mà dao cắt cách mũi tâm sau một khoảng là x
(H.3.3).
Lực cắt pháp tuyến tại điểm đang cắt là Py. Lúc này, do kém cứng vững
nên mũi tâm sau bị dịch chuyển một đoạn ys từ điểm B đến B’, còn mũi tâm
trước bị dịch chuyển một đoạn yt từ điểm A đến A’. Nếu xem chi tiết gia công
cứng tuyệt đối thì đường tâm của chi tiết sẽ dịch chuyển từ AB đến A’B’.
Gọi L là chiều dài trục cần gia công, lúc này lực tác dụng lên mũi tâm
sau là:

∑m

a

= 0 ⇔ ps .L − p y .( L − X ) = 0 ⇒ ps = p y .

(L − X )
L

Lực tác dụng lên mũi tâm trước sẽ là: Py
35


Py = Pt + Ps ⇒ pt = p y .

X
L

Lượng chuyển vị của mũi tâm sau theo phương lực tác dụng Py:
Ys =

ps Py ( L − X )
=
.
Js Js
L

(*)

Lượng chuyển vị của mũi tâm trước theo phương lực tác dụng Py:
Yt =

p X
Pt
= y.
Jt
Jt L

(**)

Vậy, vị trí tương đối của mũi dao so với tâm quay của chi tiết sẽ dịch
chuyển đi một khoảng từ C đến C’:
CC , = CD + CD , = Yt + ( Ys − yt ).

(L − X )
L

(***)

Như vậy, nếu chưa kể đến biến dạng của chi tiết gia công thì đại lượng

CC’ chính là lượng tăng bán kính ∆ r1 của chi tiết gia công tại mặt cắt đang
xét.
Thay (*), (**) vào (***) ta được:
∆r1 =

Py
Js

.

( L − X ) 2 + Py . X 2
L2

J t L2

(3.7)

Từ phương trình này ta thấy, khi ta thực hiện chuyển động ăn dao dọc để
cắt hết chiều dài chi tiết (tức là khi x thay đổi) thì lượng tăng bán kính ∆ r1 là
một đường cong parabol (đường cong a, H.3.3).
Từ đó, ta thấy rằng: ảnh hưởng của độ cứng vững của hai mũi tâm không
những gây ra sai số kích thước mà còn cả sai số hình dáng, nó làm cho trục đã
tiện có dạng lõm ở giữa và loe ở hai đầu.
b. Sai số do biến dạng của chi tiết gia công
Chi tiết gia công có độ cứng vững không phải là tuyệt đối như khi ta xét
ở trên, mà nó cũng sẽ bị biến dạng khi chịu tác dụng của lực cắt. Ngay tại
điểm mà lực cắt tác dụng, chi tiết gia công sẽ bị võng. Độ võng đó chính là
lượng tăng bán kính ∆r2 và cũng là một thành phần của sai số gia công.
Lượng tăng bán kính ∆r2 này hoàn toàn có thể xác định được nhờ các bài
toán cơ bản về biến dạng đàn hồi của một hệ dưới tác dụng của ngoại lực. Sau

đây là vài kết quả cho các trường hợp điển hình:
* Trường hợp chi tiết gá trên 2 mũi tâm:
Xem chi tiết như một dầm đặt trên 2 gối tựa và có một lực tác dụng
giữa 2 đầu gối tựa (H.3.4). Ta có sai số do biến dạng của chi tiết gá trên 2 mũi
tâm:
∆r2 =

X 2(L − X )
3EI
L
Py

.

2

(3.8)
36


Trong đó:
E - môđun đàn hồi của vật liệu chi tiết
gia công (N/mm2).
I - mômen quán tính của mặt cắt gia
công (với trục trơn I = 0,05d4).
Khi dao ở chính giữa chi tiết thì Δr 2
là lớn nhất:
∆r2 max =

Hình 3.4. Chi tiết gá trên 2

mũi tâm

Py L3

(3.9)

48EI

Nếu xét cả hai sai số do biến dạng của mũi tâm và biến dạng của chi tiết
thì ta có sai số tổng hợp như trên hình 3.5.
* Trường hợp chi tiết gá trên mâm cặp:
Khi gia công những chi tiết ngắn
(có 5d>L), phôi chỉ cần gá trên mâm
cặp. Trường hợp này tương đương với dầm lắp lên một đầu ngàm (H.3.6).
Lượng chuyển vị cực đại của phôi:
L3
Ymax = Py .
3EI

(3.10)

Trong trường hợp này độ cứng vững
của phôi sẽ là:
Jp =

3EI
L3

(3.11)

* Trường hợp phôi được gá trên
mâm cặp và có chống mũi tâm sau:

1+2

1
2

Khi phôi được gá trên mâm cặp và
Hình
3.6.t©m
Chichitiết
một đầu chống tâm thì tương đương với
§­êng
tiÕtgá trên
mâm cặp
một dầm một đầu ngàm, một đầu gối tựa
H×nh 3.5. Sai sè tổng hợp
(H.3.7). Việc xác định lượng chuyển vị
1. Sai sè do dÞch chuyÓn hai mòi t©m ∆r1.
cực đại của phôi phải giải bằng bài toán
2. Sai sè do biÕn d¹ng cña chi tiÕt ∆r2.
siêu tĩnh.
3. Sai sè tæng hîp cña hai sai sè trªn.
Ta có:
Ymax =

Py L3
102 EI

(3.12)
tại vị trí:

X
= 2 − 1 = 0,414
L

37

Hình 3.7. Chi tiết gá trên
mâm cập và có mũi
chống tâm


Jp =

Và:

102 EI
L3

(3.13)

* Trường hợp gia công trục trơn có thêm luynet:
Khi gia công trục trơn dài có tỷ số 10dNếu là luynet cố định thì có thể biểu diễn nó tương đương với dầm hình
3.8. Lượng chuyển vị cực đại của phôi theo phương P y được xác định bằng
công thức:
Ymax

Tại vị trí:

0,089.Py .L3

(3.14)

48.EI
X
= 0,2343
L

Độ cứng vững của phôi:
48 EI

Jp= 0,089.L3

(3.15)

c. Sai số do biến dạng của dao và ụ gá
dao
Hình 3.8. Gá có thêm luynet
Dao cắt và ụ gá dao khi chịu tác
dụng của ngoại lực cũng bị biến dạng
đàn hồi và làm cho bán kính chi tiết gia công tăng lên một lượng Δr3 với:
∆r3 =

py
Jd

(3.16)

Độ cứng vững Jd của dao cắt và ụ gá dao là hằng số. Ụ dao sẽ mang dao
cắt di chuyển dọc theo trục của chi tiết để cắt hết chiều dài. Vì vậy, ở vị trí bất
kỳ khi coi chế độ cắt là không đổi thì P y luôn là hằng số. Vì thế, Δr 3 cũng là
hằng số.
Điều nay chứng tỏ rằng Δr 3 chỉ có thể gây ra sai số kích thước đường
kính của chi tiết gia công mà không gây ra sai số hình dáng. Do đó, bằng cách
cắt thử, đo và điều chỉnh lại chiều sâu cắt hoàn toàn có thể khử được Δr3.
2. Ảnh hưởng do dao mòn
Khi dao mòn sẽ làm cho lưỡi cắt bị cùn đi, việc đó làm cho kích thước
gia công thay đổi, lực cắt cũng thay đổi một lượng ∆ Py tỷ lệ thuận với diện
tích mòn Um.
Ngoài ra, các thông số hình học của dao cũng có ảnh hưởng đến lượng
thay đổi lực pháp tuyến Py. Do vậy, khi xác định ∆Py ngoài mòn dao còn phải
nhân thêm các hệ số điều chỉnh.
Ta có:
38


∆Py = Kdm. Kϕ. Kó. Kr. Um

(3.17)

(Các hệ số tỷ lệ được tra theo bảng).
Khi gia công trên các máy đã điều chỉnh sẵn (theo phương pháp tự động
đạt kích thước), mòn dao sẽ gây ra sai số hệ thống thay đổi.
3. Ảnh hưởng do sai số của phôi
Xét hình 3.9, phôi hình trụ tròn có 2 đường kính là D phmax và Dphmin. Khi
gia công tiện thì sai số đường kính của chi tiết gia công do ảnh hưởng của độ
cứng vững là:

∆D = 2( y m + Yd + Y p ) = 2.Y = 2

Py
J

∑

với:Py = CPy. Sy. tx. HBn ∆D= Cy. Sy. tx (3.18)

Do sai số về hình dạng
hình học của phôi trong quá
trình chế tạo mà trong quá
trình cắt lượng dư gia công
thay đổi, làm cho chiều sâu
cắt cũng thay đổi và lực cắt
thay đổi theo, gây nên sai số
hình dạng cùng loại trên chi
tiết.
Nếu gọi ∆p là sai số của
phôi thì khi gia công sẽ xuất
hiện sai số của chi tiết là ∆
ct.
Ta có:
∆ph
2 ∆ Rph

=

Hình 3.9. Ảnh hưởng sai số hình dạng
của phôi đến sai số

hình dạng của chi tiết khi tiện

= 2(Rph max - Rph min)
= 2(t0 max - t0 min)
Và:

∆ph = 2 ∆ ct
= 2(ymax - ymin)

Với, t0 là chiều sâu cắt tính toán khi điều chỉnh máy; nếu gọi t là chiều cắt
thực tế thì:
t = t0 - y
Do đó:

tmax = t0 max - ymax
tmin = t0 min - ymin
39


Gọi ε =

∆ ct
∆ph
là hệ số chính xác hóa, K = ∆ph là hệ số giảm sai (hệ số in
∆ct

dập).
⇒K=

ymax − Ymin

Ymax − Ymin
Ymax − Ymin
=
=
t 0 max − t 0 min
t max + Ymax − ( t min +Ymin ) ( t max − t min ) + ( Ymax − Ymin )

(

1

t

)

−t

(3.19)

max
min
Vậy: ε = K = 1 + Y − Y > 1
max
min

Hay Δph > Δ ct , điều này nói lên rằng sau mỗi bước gia công, sai số sẽ
giảm đi. Nếu ε càng lớn thì sai số của phôi ảnh hưởng đến sai số của chi tiết
càng giảm.
Từ phôi ban đầu có sai số Δph, sau khi gia công lần 1 sẽ được chi tiết có
sai số là ΔD1. Sau gia công lần 2, sai số chi tiết sẽ là ΔD2, suy ra

ε=

∆D1
∆D2

Cứ như vậy, đến lần cắt thứ i, sai số của chi tiết sau lần cắt i là ∆Di, hệ số
chính xác là:
ε=

∆Di −1
∆Di

(3.20)

Nhân các hệ số chính xác ε sau i lần cắt, ta có:
∆ 
ln ph 
∆D
∆ 
ε i =  ph  ⇔ i =  i 
ln ε
 ∆Di 

(3.21)

Chú ý rằng, việc tính số bước công nghệ chỉ đúng đến số bước thứ i nào
đó mà sai số gia công ∆ Di của chi tiết lớn hơn sai số do ảnh hưởng của hệ
thống công nghệ.
Tóm lại, không thể sau một lần gia công mà ta được chi tiết có độ chính
xác theo yêu cầu, và ở các lần gia công về sau thì ảnh hưởng của sai số do

phôi càng ít.
3.3.2. Ảnh hưởng của độ chính xác của máy tới sai số gia công
Việc hình thành các bề mặt gia công là do các chuyển động cắt của
những bộ phận chính của máy như
trục chính, bàn xe dao, bàn máy...
Nếu các chuyển động này có sai số,
tất nhiên nó sẽ phản ánh lên bề mặt
gia công của chi tiết máy.
40

Hình 3.10. Sai số khi trục chính không
song song với sống trượt trong mặt
phẳng nằm ngang


* Nếu đường tâm trục chính máy tiện không song song với sống trượt
của thân máy trong mặt phẳng nằm ngang thì khi tiện chi tiết gia công sẽ có
hình côn (H.3.10).
Ta có:
rmax - r = a

(3.22)

Với a là độ không song song trong mặt phẳng nằm ngang trên chiều dài
L.
* Nếu đường tâm trục chính
máy tiện không song song với sống
trượt của thân máy trong mặt phẳng
thẳng đứng thì khi tiện chi tiết gia
công sẽ có hình hypecbôlôit

(H.3.11).
Ta có:
rmax2 = r2 + b2

(3.23)

Với b là độ không song song Hình 3.11. Sai số khi trục chính không
song song với sống trượt trong mặt
trong mặt phẳng thẳng đứng trên
phẳng thẳng đứng
chiều dài L.

* Nếu sống trượt không thẳng trên mặt phẳng nằm ngang sẽ làm cho quỹ
đạo chuyển động của mũi dao không
thẳng, làm cho đường kính chi tiết
gia công chỗ to, chỗ nhỏ (H.3.12).
D
Đường kính Di tại một mặt cắt
nào đó sẽ là:
Di = D ± 2∆

(3.23)

Với: D là đường kính tại mặt cắt
đó nếu sống trượt thẳng; ∆ là lượng
dịch chuyển lớn nhất của sống trượt
trên mặt phẳng nằm ngang so với vị
trí tính toán.
* Độ lệch tâm của mũi tâm
trước (e) so với tâm quay của trục

chính (H.3.13) sẽ làm cho đường
tâm của chi tiết gia công không trùng
với đường tâm của hai lỗ tâm đã
được gia công trước để gá đặt. Chi

∆

Hình 3.12: Chi tiết gia công có
đường kính khác nhau khi sống
trượt không thẳng
L

L1

A

Hình 3.13: Đường tâm của trục chính
không trùng với đường tâm của hai 41
mũi tâm


tiết vẫn có tiết diện tròn nhưng tâm của nó lệch với đường nối hai lỗ tâm là e 1.
Xác định theo tỉ lệ:
e1 L1
=
e L

(3.24)

Nếu chi tiết gia công trong một lần gá thì đường tâm của chi tiết là

đường thẳng nhưng hợp với đường nối hai lỗ tâm một góc α.
α=

e
(Rad )
L

(3.25)

Với L là chiều dài chi tiết gia công.
Nhưng nếu gia công với hai lần (đổi
đầu) thì mỗi đoạn cắt có một đường tâm
riêng (h.3.14).

α
α

* Nếu trục chính máy phay đứng
không thẳng góc với mặt phẳng của bàn
máy theo phương ngang thì mặt phẳng
Hình 3.14: Chi tiết được gia
phay được sẽ không song song với mặt
công trong hai lần gá đặt
phẳng đáy của chi tiết đã được định vị
trên bàn máy. Độ không song song này chính bằng độ không vuông góc của
đường tâm trục chính trên cả chiều rộng của chi tiết gia công (H.3.15).

Hình 3.15: Mặt phẳng gia
công không song song
với mặt phẳng đáy chi tiết

Hình 3.16: Mặt phẳng gia công bị
lõm

* Nếu trục chính máy phay đứng không thẳng góc với mặt phẳng của bàn
máy theo phương dọc của bàn máy thì bề mặt gia công sẽ bị lõm (H.3.16).
Máy dù được chế tạo như thế nào thì sau một thời gian sử dụng cũng bị
mòn. Hiện tượng mòn trong quá trình sử dụng là do ma sát giữa các mặt có
chuyển động tương đối với nhau. Nhất là khi có bụi phoi trộn lẫn với dầu bôi
trơn thì hiện tượng mài mòn càng nhanh. Ngoài ra, dầu bôi trơn và dung dịch
trơn nguội còn gây nên hiện tượng ăn mòn hóa học ở những bộ phận nó tác
dụng vào và làm mòn thêm nhanh. Trạng thái mòn của máy sẽ gây ra sai số
mang tính chất hệ thống.
3.3.3. Ảnh hưởng của sai số đồ gá tới độ chính xác gia công
42


Sai số chế tạo, lắp ráp đồ gá cũng ảnh hưởng đến độ chính xác của chi
tiết gia công. Nếu đồ gá chế tạo có sai số hoặc bị mòn sau một thời gian sử
dụng sẽ làm thay đổi vị trí tương quan giữa máy, dao và chi tiết gia công. Do
đó, gây ra sai số gia công.
Để đảm bảo độ chính xác gia công (bù lại những sai số do chế tạo, lắp
ráp, mòn các chi tiết chính của đồ gá), độ chính xác của đồ gá được chế tạo ra
phải cao hơn ít nhất một cấp so với độ chính xác của kích thước cần đạt được
sẽ gia công trên đồ gá đó. Điều này không dễ dàng đạt được khi gia công
những chi tiết có độ chính xác cao.
Nhìn chung tốc độ mòn của đồ gá cũng như của máy công cụ rất chậm.
Vì vậy, hình dáng hình học của đồ gá sẽ phản ánh lên các chi tiết được gia
công là như nhau và mang tính hệ thống.
Ngoài ra, sai số do lắp ráp đồ gá lên máy cũng gây ra sai số gia công vì

nó làm mất vị trí chính xác của đồ gá so với dụng cụ cắt.
3.3.4. Ảnh hưởng của sai số của dụng cụ cắt tới độ chính xác gia công
Độ chính xác chế tạo dụng cụ cắt, mức độ mài mòn của nó và sai số gá
đặt dụng cụ trên máy đều ảnh hưởng đến độ chính xác gia công.
Khi gia công bằng các dụng cụ định kích thước (mũi khoan, khoét, doa,
chuốt...) thì sai số chế tạo dụng cụ ảnh hưởng trực tiếp đến độ chính xác gia
công.
Dao phay ngón, phay đĩa dùng để gia công rãnh then thì sai số đường
kính và chiều rộng của dao cũng ảnh hưởng trực tiếp đến độ chính xác chiều
rộng rãnh then.
Sai số bước ren, góc nâng của ren, góc đỉnh ren, đường kính trung bình
của các loại tarô, bàn ren đều phản ánh trực tiếp lên ren gia công.
Khi gia công bằng các loại dao định hình, nếu prôfin của lưỡi cắt có sai
số sẽ làm sai bề mặt gia công.
Ngoài sai số chế tạo, trong quá trình cắt, dao sẽ bị mòn và ảnh hưởng rất
lớn đến độ chính xác gia công. Tùy theo mức độ mòn, dao có thể thay đổi cả
hình dạng lẫn kích thước và sinh ra sai số trên chi tiết gia công dưới dạng sai
số hệ thống thay đổi.
Hình 3.17 là quy luật mòn
của dao khi cắt.
Ở giai đoạn cắt ban đầu I
dao mòn nhanh. Độ mòn ở giai
đoạn này được gọi là độ mòn
ban đầu Uh. Độ mòn ban đầu Uh
phụ thuộc vào chiều dài đường
cắt Lh, vật liệu làm dao, vật liệu
43

Hình 3.17: Quan hệ giữa độ mòn của
dao U và chiều dài cắt L.

gia công, chất lượng mài và đánh bóng phần cắt. Chiều dài đường cắt L h của
phần này thường nằm trong khoảng 500 – 2000m.
Ở giai đoạn II dao mòn bình thường, lượng mòn có quan hệ với chiều dài
đường cắt theo đường thẳng. Đường thẳng này làm với trục hoành một góc α .
Cường độ mòn tương đối của giai đoạn này U 0 ( µm /km) được xác định
theo công thức:
U o = tgα =

U2
L2

(3.26)

Ở đây: U2 – Lượng mòn trong giai đoạn II ( µm ).
L2 – Chiều dài đường cắt trong giai đoạn II (km).
Chiều dài đường cắt L>1000m, lượng mòn tính theo công thức:
U = U0

L
1000

(3.27)

Trong đó:
L2 – Chiều dài đường cắt tính bằng m, xác định tùy phương pháp gia
công.
Đối với tiện:
L=

∏D
l
X
1000 S

(3.28)

Trong đó:
D- đường kính gia công (mm).
l- chiều dài gia công trên chi tiết (mm).
S- bước tiến của dao (mm/vòng).
Đối với phay bằng dao phay mặt đầu:
L=

l.B
α
. ∏ Dd .
10 .S z .Z
360
6

(3.29)

L
Trong đó:
B- chiều rộng bề mặt cần gia công
(mm).
Dd
α

l- chiều dài gia công trên chi tiết
B
(mm).
Sz- bước tiến của dao 1 răng
(mm/răng).
Hình 3.18. Tính L khi phay
Z- Số răng dao phay.
bằng dao phay mặt đầu
Dd- đường kính dao phay (mm).
α- góc chứa cung một răng dao cắt
được trong một vòng quay của dao (mm). Góc này được xác định như sau
(H.3.18):
44


sin

α
B
=
2 Dd

(3.30)

Giai đoạn III là giai đoạn mòn kịch liệt, có thể làm cho dao bị gãy, vì vậy
càn phải mài lại dao hoặc thay dao.
Các công thức trên đây được dùng để tính độ mòn trong giai đoạn II
(mòn trung bình), không kể đến độ mòn nhanh của giai đoạn I.
Đối với dao mới hoặc dao mài lại, để xác định chính xác độ mòn dao
trong quá trình cắt phải kể đến chiều dài đường cắt ban đầu L h và độ mòn của

giai đoạn đầu Uh. Khi đó lượng mòn tổng cộng được tính theo công thức:
U=

L + Lb
U0
1000

(3.31)

Ở đây: Lb – Chiều dài đường cắt bổ sung (m).
Bảng 3.1 - Cường độ mòn của dao khi tiện tinh
Vật liệu gia
công
Thép hợp kim
có σ B = 92
kG/mm2

Thép 20
Thép 20
Thép 45

Gang xám

Gang hợp kim
HB = 230

Vật liệu dao

Tốc độ cắt m/ph

Cường độ U0
m/km

T15K6

8,5

T30K4

3,5

T30K6

135

2,0

BK3

9,5

BK4

20,0

T30K4
T15K6
T30K4
T15K6

150
120

4,0
8,0
4,0
8,0

T15K6

120

12

T30K4

480

3,0

100

13,0

120

18,0

140

35,0

90

2,5

120

18,0

240

11,0

BK8

BK3

45


Chiều dài đường cắt bổ sung Lb trung bình có thể lấy khoảng 1000m. Khi
tính lượng mòn U thì giá trị lượng mòn tương đối (cường độ mòn) U 0 được
chọn theo bảng 3.1.
Dưới đây xét ví dụ tính lượng mòn U theo phương pháp trên.
Tiện tinh trục (vật liệu thép 20) với lượng dư đường kính 3mm, lượng
chạy dao S= 0,3mm/V. Chiều dài trục l = 2000 mm, đường kính trục D = 200
mm. Cần xác định độ côn do mòn dao gây ra.
Các bước tính toán được tiến hành như sau:
+ Chiều dài đường cắt L;

L=

πD l π .200 2000
. =
.
= 4200m
1000 S 1000 0,3

+ Chọn giá trị cường độ mòn U 0 theo bảng 3.1 (đối với vật liệu là thép
20, chọn vật liệu dao là T15K6 với vận tốc cắt V= 150 m/ph ) bằng 8 µm /km.
+ Lấy chiều dài đường cắt bổ xung Lb = 1000m khi đó:
U=

L + Lb
4200 + 1000
.U 0 =
.8 = 42 µm
1000
1000

Như vậy, đường kính của chi tiết gia công tăng lên do độ mòn dao gây ra
là:
42 x 2 = 84 µm = 0,084 mm. Trong khi đó dung sai của cấp chính xác 3 khi
tiện trục có đường kính 200 mm bằng 90 µm . Điều này cho thấy sai số hình
dáng hình học (độ côn) của chi tiết do mòn dao gây ra nằm trong phạm vi
dung sai cho phép.

- Khi tiện trục trơn, nếu dao gá cao
hơn hoặc thấp hơn tâm quay của chi tiết thì
sẽ làm cho đường kính chi tiết gia công

tăng lên một lượng ∆D (H.3.19).
2

h

- Khi tiện ren, nếu dao gá không
vuông góc với đường tâm chi tiết thì góc
ren cắt ra ở bên phải và bên trái không
bằng nhau.

h

∆D

Ngoài ra, việc gá đặt dao không chính xác cũng gây nên sai số kích
thước và hình dạng hình học của chi tiết gia
công.

Hình 3.19. Sai số khi gá dao
tiện cao hơn tâm chi tiết

2

 D + ∆D   D 
2

 −  = h
 2  2
D.∆D +

∆D 2
= h2
4
46


Vì ∆D rất nhỏ nên ∆D2/4 càng nhỏ và có thể bỏ qua:
∆D = h2/D

(3.32)

* Biện pháp giảm sai số do máy, dao, đồ gá:
- Sửa chữa định kỳ, thêm các cơ cấu hiệu chỉnh.
- Giảm sai số gá đặt chi tiết gia công và đồ gá, giảm số lần gá; nâng cao
độ chính xác chế tạo đồ gá.
- Nâng cao độ chính xác chế tạo dao (dao định kích thước, định hình).
Vật liệu dao tốt, nhiệt luyện và mài dao tốt.
- Chọn chế độ cắt hợp lý.
3.3.5. Ảnh hưởng do biến dạng nhiệt của máy tới độ chính xác gia công
Khi máy làm việc, nhiệt độ ở các bộ phận khác nhau có thể chênh lệch
khoảng 10 - 150C, sinh ra biến dạng không đều và máy sẽ mất chính xác. Ảnh
hưởng đến độ chính xác gia công nhiều nhất là biến dạng nhiệt của ổ trục
chính. Nhiệt tăng làm cho tâm trục chính xê dịch theo hướng ngang và hướng
đứng vì các điểm trên nó có nhiệt độ khác nhau.
Thông thường, nhiệt tăng nhiều nhất ở ổ đỡ trục chính. Nhiệt độ ở đây có
thể cao hơn các nơi khác của ụ trục chính từ 30 - 40%.

Thời gian đốt nóng ụ trục
chính khoảng 3 - 5 giờ, sau đó
nhiệt độ đốt nóng cũng như vị

trí tâm sẽ ổn định. Nếu tắt máy
sẽ xảy ra quá trình làm nguội
chậm và tâm của trục chính sẽ
xê dịch theo hướng ngược lại.
Để khắc phục sai số gia
công do biến dạng nhiệt gây ra
có thể cho máy chạy không tải
chừng 2 - 3 giờ rồi mới tiến
hành điều chỉnh máy.
Để giảm biến dạng nhiệt
của máy người ta dùng những
biện pháp sau:

Xª dÞch t©m trôc chÝnh theo h­íng ngang

Xê dịch theo hướng ngang làm thay đổi kích thước và hình dạng của chi
tiết gia công, gây ra sai số hệ thống thay đổi. Thực tế cho thấy trong vòng 4 –
5 giờ đầu sai số có thể lên đến 10µm và khi gia công trên mâm cặp 3 chấu có
thể lên đến 17µm (H.3.20). Khi số vòng quay trục chính n càng lớn thì sự xê
dịch càng nhiều và tỉ lệ với n .

µm
T¨ng nhiÖt)

gi¶m nhiÖt

10
8
6
4

2
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 (giê)

47

Hình 3.20. Quan hệ độ xê dịch trục chính
theo hướng ngang với thời gian gia công


+ Kết cấu của máy phải đảm bảo điều kiện tỏa nhiệt tốt.
+ Các bộ phận như động cơ, hệ thống thủy lực phải được bố trí sao cho
nhiệt đọ của chúng ít ảnh hưởng đến máy đồng thời có khả năng giảm rung
động của máy.
+ Các chi tiết máy phải có đủ diện tích để tỏa nhiệt.
+ Chọn thùng chứa dầu hợp lý để dầu có khả năng tỏa nhiệt nhanh chóng
trong quá trình làm việc.
+ Các máy có độ chính xác cao phải được bố trí ở nơi có đủ ánh sáng
nhưng tránh ảnh hưởng của ánh nắng mặt trời.
3.3.6. Sai số do biến dạng nhiệt của dao cắt
Tại vùng cắt, hầu hết công cơ học cần thiết cho qúa trình cắt đều chuyển
thành nhiệt. Tùy theo chế độ cắt, vật liệu làm dao, vật liệu gia công mà tỷ lệ
phần nhiệt phân bố vào phoi, chi tiết gia công, dụng cụ cắt và một phần tỏa ra
môi trường xung quanh sẽ khác nhau. Tỉ lệ nhiệt phân bố vào dao cắt, phoi và
chi tiết phân bố theo vận tốc cắt như
Q (%)
hình 3.21.
Khi nhiệt cắt truyền vào dao,
dao bị nở dài, mũi dao vươn thêm về
phía trước làm cho đường kính ngoài
giảm đi, đường kính lỗ tăng lên. Cho

đến khi dao ở trạng thái cân bằng
nhiệt thì dao không nở dài thêm nữa
và nếu không có sự mòn dao thì kích
thước gia công sẽ không đổi.
Độ giãn dài của dao có thể đạt
tới 30 – 50 µm . Ta thấy, độ giãn dài
của dao tăng lên khi tốc độ cắt tăng lên.

Dao cắt

90

Chi tiết
phoi

0

100

200

300

400

500 V(m/ph)

Hình 3.21. Quan hệ giữa lượng nhiệt
phân bố vào dao, chi tiết và phoi với
vận tốc cắt

Độ giãn dài của dao:
∆Ld = C

Ld
σ b (t.S ) 0, 75 V
F

Ở đây: C- Hệ số (C = 45 khi chế độ cắt : t ≤ 1,5mm : S ≤ 0,2mm / v và V =
100- 200 m/ph);
Ld – Chiều dài công xôn của dao (mm);
F- Tiết diện của dao cắt (mm2);
σ b - Giới hạn bền của vật liệu gia công (kG/mm2);

T – Chiều sâu cắt (mm);
S – Lượng chạy dao (mm/v);
48


V – Vận tốc cắt (m/ph);
Theo
hình
3.22 ta thấy ở giai
đoạn đầu khi mà
nhiệt độ chưa được
cân bằng thì độ
giãn dài của dao có
ảnh hưởng đến
kích thước gia
công. Khi gia công

các chi tiết nhỏ thì
độ giãn dài của dao
gây ra sai số kích
thước, còn khi gia
công các chi tiết có
kích thước lớn thì
nó gây ra sai số
hình dáng hình
học.

Hình 3.22. Ảnh hưởng của gia công gián đoạn tới
biến dạng nhiệt của dao.
1- khi gia công liên tục; 2- khi gia công gián đoạn;
a- nung nóng; b- làm nguội.

Khi gia công loạt chi tiết thì trong thời gian dao nghỉ (chuyển từ chi tiết
này sang chi tiết khác), dao được làm nguội. Do đó chiều dài của nó giảm
xuống tới vị trí xuất phát của lần cắt tiếp theo (gia công chi tiết tiếp theo).
Ngoài ra, khi cắt không liên tục (trên bề mặt gia công có các rãnh) hiện tượng
dao được nung nóng và làm nguội cũng xảy ra tương tự (tương ứng với dao
dài và ngắn lại). Hình trên là sơ đồ nguyên lý mô tả hiện tượng dao bị dài ra
và ngắn lại khi cắt gián đoạn. Trong trường hợp quá trình cắt xảy ra một cách
nhịp nhàng (thời gian làm cho dao nguội T 1 = T2) thì ảnh hưởng của biến dạng
nhiệt của dao sẽ cố định với của tất cả các chi tiết trong loạt.
Nếu như độ nhịp nhàng của quá trình cắt không được đảm bảo thì biến
dạng nhiệt của dao không ổn định. Do đó, sẽ gây ra sai số của kích thước gia
công.
Tuy nhiên khi gia công gián đoạn, nhìn chung biến dạng nhiệt (độ giãn
dài) của dao giảm xuống.
Đối với các loại dao như dao phay, dao chuốt, dao cắt răng ảnh hưởng

của biến dạng nhiệt của chúng tới độ chính xác gia công ít hơn so với dao
tiện. Còn đối với các loại đá mài thì ảnh hưởng của biến dạng nhiệt của chúng
tới độ chính xác gia công còn ít hơn bỏi vì vật liệu chất kết dính phát nhiệt rất
yếu và hệ số giãn dài của chúng rất nhỏ. Vì vậy, khi mài các nguyên công
khác tương tự thì ảnh hưởng của biến dạng nhiệt của dụng cụ cắt (các loại đá
mài) tới độ chính xác gia công không đáng kể và có thể bỏ qua.
3.3.7. Sai số do biến dạng nhiệt của chi tiết
49


Một phần nhiệt ở vùng cắt truyền vao chi tiết gia công, làm nó biến dạng
và gây ra sai số gia công. Nếu chi tiết được nung nóng toàn bộ thì chỉ gây ra
sai số kích thước, còn nếu bị nóng không đều thì còn gây ra cả sai số hình
dáng.
Nhiệt độ của chi tiết gia công trong quá trình cắt phụ thuộc vào chế độ
cắt. Khi tiện, nếu tăng vận tốc cắt và lượng chạy dao, tức là rút ngắn thời gian
nung nóng liên tục chi tiết gia công thì nhiệt độ của nó sẽ nhỏ. Còn chiều sâu
cắt tăng thì nhiệt độ chi tiết gia công cũng tăng theo.
Chẳn hạn, khi tăng tốc độ cắt từ 30 đến 150 m/ph với chiều sâu cắt
không đổi (3mm) và lượng chạy dao 0,44 mm/v thì nhiệt độ của chi tiết giảm
từ 240C xuống 110C; khi tăng lượng chạy dao từ 0,11 đến 0,44mm/vòng với
tốc độ cắt không đổi (140m/ph) và chiều sâu cắt 3mm thì nhiệt độ của chi tiết
giảm từ 36oC xuống 11oC.
Trường hợp tăng chiều sâu cắt thì nhiệt độ của chi tiết tăng.
Ví dụ: Khi tăng chiều sâu cắt từ 0,75 đến 4mm thì nhiệt độ của chi tiết
tăng từ 4oC lên 11oC tốc độ cắt và lượng chạy dao trong trường hợp này
không đổi.
Nhiệt độ của chi tiết có ảnh hưởng rất lớn đến độ chính xác khi gia công
các chi tiết có thành mỏng. Khi gia công các chi tiết lớn, ảnh hưởng của nhiệt
tới độ chính xác gia công là không đáng kể.

200 400 450
Nhiệt độ của chi tiết thay đổi theo chiều dài
của nó so với vị trí mũi dao trong quá trình gia
công. Hiện tượng này làm cho việc tính toán sai
số gia công có thể rất khó khăn. Trường phân bố
nhiệt được biểu diễn trên hình 3.23.

100

150

350

250

Ví dụ: Khi gia công thân máy bằng gang có
chiều dài 2000 mm và chiều cao 600 mm, nhiệt
độ ở phía được gia công chỉ có 2,4 oC nhưng gây
ra độ võng trên toàn chiều dài là 0,02 mm, sai số
gia công theo chiều thẳng trên toàn chiều dài
1000 mm sẽ là 0,01 mm.

Hình 3.23. Trường phân bố
Nếu chi tiết được nung nóng đều thì nhiệt nhiệt của chi tiết khi tiện và
độ trung bình của nó được xác định theo công
sai số hình dạng chi tiết
thức sau:
t=

Q

CγV

Ở đây: C- Nhiệt dung của vật liệu chi tiết (kKal/Kg.độ hoặc J/kG.độ)|
γ - Mật độ của vật liệu chi tiết (kG/m3).
50


V - Thể tích của chi tiết (m3).
Biến dạng nhiệt ∆L của chi tiết theo phương của một kích thước chiều dài
L nào đó được xác định theo công thức:
∆L = α .L.t

Ở đây: α- Hệ số giãn nở dài của chi tiết.
Ví dụ:
Trên máy khoan đúng 3 trục chính có bàn quay 3 vị trí (một vị trí cấp
phôi).
Người ta khoan và doa lỗ ống gang với đường kính ngoài D = 40 mm,
đường kính lỗ d = 20 mm và chiều dài L = 40 mm. Hãy xác định lượng giảm
của đường kính lỗ sau khi chi tiết được làm nguội tới nhiệt độ của môi trường.
Số vòng quay của trục chính n = 310 v/ph, lượng chạy dao s = 0,36 mm/vòng,
công suất của trục chính N = 956,8W.
Cách giải:
Lượng nhiệt Q (kCal) tỏa ra sau khi khoan bằng:
Q=

75.N .t 0 .60
427

Ở đây: t0 – Thời gian cơ bản khi khoan.
Thời gian cơ bản được tính như sau:

t0 =

L
40
=
= 0,5 ph
nS 310.0,36

Khi đó Q bằng:
Q=

75.1,3.0,5.60
= 6,85 kCal = 13,7 kjun = 13700 jun.
427

Giả sử rằng 50% nhiệt được truyền vào chi tiết:
Q` = 0,5 Q = 3,42 kCal
Thể tích của chi tiết V:
π (D 2 − d 2 )
3,14(4 2 − 2 2 )
L=
.4 = 38 cm3
4
4
Tỷ trọng của gang γ = 7600 kG/m3 và nhiệt dung của nó C = 440
V=

jun/kG.độ (0,11 kCal/kG.độ) ta xác định được nhiệt độ nung nóng của chi
tiết:
t=

13700
= 107 0 C
440.7600.0,000038

51


Nếu bỏ qua nhiệt độ nung nóng chi tiết khi doa thì sai số đường kính ∆d
sẽ là:
∆d = 0,000012 . 20 . 107 = 0,026 mm

(Hệ số dãn dài α = 0,000012)
Giá trị 0,026 mm tương ứng với dung sai của độ chính xác cấp 2. Do đó
để giảm sai số gia công cần phải làm nguội chi tiết trước khi doa.
Để khắc phục biến dạng nhiệt của chi tiết gia công người ta dùng những
biện pháp sau đây:
- Tưới dung dịch trơn nguội vào vùng gia công theo chế độ hợp lý.
- Gia công chi tiết có yêu cầu nhiệt độ chính xác cao trong phân xưởng
riêng.
- Trước khi chạy máy nên cho máy chạy không một thời gian để cân
bằng nhiệt (để cho nhiệt độ của các khâu trong máy tăng đến mức cân bằng
nhiệt với môi trường xung quanh, có nghĩa là lượng nhiệt tăng lên đúng bằng
lượng nhiệt truyền ra môi trường xung quanh).
3.3.8. Sai số do rung động phát sinh trong quá trình cắt
Rung động của hệ thống công nghệ trong quá trình cắt không những làm
tăng độ nhám bề mặt và độ sóng, làm cho dao nhanh mòn mà còn làm cho lớp
kim loại mặt bị cứng nguội, hạn chế khả năng cắt gọt.
Rung động làm cho vị trí tương đối giữa dao cắt và vật gia công thay đổi
theo chu kỳ. Nếu tần số thấp, biên độ lớn sẽ sinh ra độ sóng bề mặt; nếu tần

số cao, biên độ thấp sẽ sinh ra độ nhám bề mặt.
Ngoài ra, rung động làm cho chiều sâu cắt, tiết diện phoi và lực cắt sẽ
tăng, giảm theo chu kỳ, làm ảnh hưởng tới sai số gia công.
Rung động có hai loại: rung động cưỡng bức và tự dung động.
1. Rung động cưỡng bức
Nguyên nhân gây ra rung động cưỡng bức là do các lực kích thích từ bên
ngoài truyền vào. Rung động cưỡng bức có thể có hoặc không có chu kỳ tùy
theo lực kích thích có hoặc không có chu kỳ.
Nguồn gốc sinh ra rung động cưỡng bức là:
- Các chi tiết máy, dao hoặc chi tiết gia công quay nhanh nhưng không
được cân bằng tốt.
- Các chi tiết truyền động trong máy có sai số lớn.
- Lượng dư gia công không đều.
- Bề mặt gia công không liên tục.
- Các bề mặt tiếp xúc có khe hở lớn.

52