Gia công trên máy khoan DOA

Gia công cắt gọt trên máy công cụ

Nguyễn Đức Thắng

Chương 5
GIA CÔNG TRÊN MÁY KHOAN - DOA
I. Máy khoan
I.1. Công dụng và phân loại máy khoan.
Máy khoan dùng để tạo hình những mặt trụ tròn bằng các dụng cụ khoan
khoét, doa. Phương pháp tạo hình là phương pháp quỹ tích kép do tiếp xúc
điểm giữa dao và chi tiết gia công. Trong đó chuyển động chính là chuyển
động quay tròn và chuyển động chạy dao là chuyển động tịnh tiến của dao.
Cấu trúc phần tạo hình của máy khoan vạn năng gần giống như những máy
tiện. Sở dĩ có các máy khoan khác nhau là do một vài thay đổi về kết cấu và
công dụng đặc biệt của nó mà thôi.
Do cấu trúc động học, ngoài sở trường khoan lỗ, trên máy khoan còn có thể
gia công ren trong lỗ bằng ta rô, doa thường, mài nghiền gỗ, «dập cắt », «đột
lỗ» các tấm lớn v.v...
Tùy theo kích thước và hướng đưa mũi
khoan đến vị trí gia công, các máy
khoan vạn năng thường gặp các kiểu
sau đây :
i). Máy khoan bàn một trục chính để
khoan lỗ nhỏ kích thước không quá 16
mm, được dùng nhiều trong ngành chế
tạo dụng cụ. Trục chính có tốc độ quay
cao nhận chuyển động từ động cơ qua
bộ truyền bánh đai.
ii). Máy khoan đứng, được sử dụng
rộng rãi để gia công lỗ trên các chi tiết
không lớn lắm. Khi gia công phải xê

dịch chi tiết sao cho trục mũi khoan
trùng với lỗ cần khoan
Hình V.1- Máy khoan đứng
iii). Máy khoan cần (còn gọi là máy
khoan hướng kính) để khoan lỗ trên
các chi tiết có kích thước lớn. Khi gia
công, chi tiết đặt cố định, còn hộp
trục chính khoan sẽ di động tịnh tiến
dọc cần khoan và quay xung quanh
trụ cần khoan để tới vị trị lỗ khoan.
BM Hàn & CNKL

1

Trường ĐHBK Hà Nội


Gia công cắt gọt trên máy công cụ

Nguyễn Đức Thắng

iv). Máy khoan nhiều trục chính, lắp nhiều mũi khoan gia công cùng một lúc.
v). Máy khoan ngang để khoan lỗ sâu.
vi). Máy khoan lỗ tâm để khoan tâm định vị.
Các kích thước cơ bản của máy khoan là: đường kính lớn nhất của mũi khoan
được trên máy đó, kích thước côn trục chính, hành trình lớn nhất của trục
chính, khoảng cách từ mặt đầu trục chính đến máy bàn.
Độ chính xác và độ bóng của khoan thấp (cấp 6-8, Rz = 40-80 μm).
I.2. Máy khoan đứng.
I.2.1. Cấu tạo máy khoan đứng 2A150

Cấu tạo của máy khoan đứng vạn năng (h. V.1) gồm tấm đế 11, trên có trụ
đứng 7, hộp tốc độ 4 chứa trục chính 14 lắp mũi khoan 13, hộp chạy dao 6, tay
gạt 8, để tịnh tiến chạy dao bằng tay hay tự động, bàn máy 12 để gá đặt chi tiết
khoan, tay quay 10 để điều chỉnh bàn máy lên xuống thẳng đứng.
I.2.2. Sơ đồ động máy 2A150 (Hùng 5.8 )
I.3. Máy khoan cần.
I.3.1. Công dụng và phân loại:
Máy dùng để gia công chi tiết lớn,
khó xoay lật bằng cách đưa mũi
khoan tiếp cận chi tiết gia công.
(hình 3.2)

Hình V. . Máy khoan cần
Loại thường (h.6.7a,c,d GT): gia công các lỗ thẳng đứng trong phạm vi mặt
vành khăn có chiều rộng r.
Loai vạn năng rộng (h.6.7b GT): có thể gia công lỗ xiên, thẳng trên mặt cầu
vành khăn. Ví dụ như máy khoan 2B56

BM Hàn & CNKL

2

Trường ĐHBK Hà Nội


Gia công cắt gọt trên máy công cụ

Nguyễn Đức Thắng

Hình V - Các loại máy khoan cần

I.3.2. Cấu tạo máy khoan cần 2B56
Máy gồm tấm đế 1, trên có trụ máy 2, bàn máy 6, ụ trụ chính 5 lắp trên cần 4
và dịch chuyển được trên cần này, đồng thời cần 4 quay quanh trụ 2 một góc
3600 (hình 3 – 2).
I.3.3. Sơ đồ động máy khoan cần 2B56 (Hùng 5.10)

BM Hàn & CNKL

3

Trường ĐHBK Hà Nội


Gia công cắt gọt trên máy công cụ

Nguyễn Đức Thắng

Hinh V- Sơ đồ động máy 2B56 (sẽ thay bằng Hùng 5.10)
I.4. Máy khoan nhiều trục chính. (Hùng 5.4)
Máy khoan nhiều trục chính có ba dạng sau đây :
• Bố trí các trục chính thành chuỗi nối tiếp (hình 3 – 3a) để khoan tuần tự
các lỗ khác nhau trên một chi tiết hoặc gia công một lỗ bằng các dụng cụ
khác nhau.
• Bố trí nhiều trục chính thành một ụ (hình 3 – 3b) để khoan đồng thời
nhiều lỗ có kích thước, chiều sâu, vị trí khác nhau. Chuyển động truyền
dẫn đến trục chính bằng khớp các đăng hoặc trục mềm.
• Máy tổ hợp nhiều trục chính dùng trong sản xuất hàng khối.

BM Hàn & CNKL

4

Trường ĐHBK Hà Nội


Gia công cắt gọt trên máy công cụ

Nguyễn Đức Thắng

Hình 3-3
I.5. Máy khoan lỗ sâu.
Trục chính mang mũi khoan bố trí nằm ngang. Máy dùng để gia công các lỗ
có chiều dài lớn hơn đường kính nhiều lần (dạng nòng súng). Có loại máy
khoan từ một bên, có loại máy khoan hai bên đồng thời. Khi khoan lỗ có
đường kính nhỏ với chiều dài dưới 1000 mm thì chi tiết chuyển động quay
tròn, còn mũi khoan tịnh tiến (hình 3 – 4a). Khi khoan lỗ có đường kính lớn,
chi tiết nặng đứng yên, còn mũi khoan đặc biệt sẽ quay và chạy dao theo chiều
trục (hình 3 – 4b).

Hình 3 – 4
I.6. Máy khoan CNC
Sự phát triển hiện nay gồm các máy
khoan ba trục điều khiển chương trình số;
các nguyên công khoan được thực hiện tự
động theo các bước mong muốn bằng
việc sử dụng đầu revônve (h.22.29 Kal).
Trên đầu revônve kẹp các dụng cụ cắt
khác nhau.
Hình V. . Máy khoan CNC ba trục đầu
rêvonve kẹp 8 dao

BM Hàn & CNKL

5

Trường ĐHBK Hà Nội


Gia công cắt gọt trên máy công cụ

Nguyễn Đức Thắng

II. Máy doa
II.1. Công dụng và phân loại
Máy doa dùng để gia công các chi
tiết lớn như vỏ hộp, thân máy,
cylinder... Công việc chính là gia
công lỗ có độ chính xác cao, gia
công nhiều lỗ đồng tâm hoặc các
lỗ trên cùng mặt phẳng theo
phương pháp tọa độ (h6.11GT
hoặc 5.6 hung).
Trên máy doa có thể làm các công
việc như: khoan, khoét, tiện trơn,
phay khoả mặt, cắt ren bằng dao
tiện, ta rô v.v… để gia công xong
toàn bộ chi tiết phức tạp qua nhiều
nguyên công.
Độ chính xác hình học khi gia
công lỗ từ 0,003 -0,005 mm, độ chính xác vị trí tương quan từ 0,005-0,01 mm,

độ nhám bề mặt Ra =0,32-0,16 μm.
Máy doa được chia thành các loại: vạn năng và chuyên dùng; có một trục
chính nằm ngang hoặc thẳng đứng; máy doa có độ chính xác đặc biệt như máy
doa tọa độ, kim cương
II.2. Máy doa ngang vạn năng (máy phay-doa):
II.2.1. Khái niệm chung:
Là các máy được dùng phổ biến nhất trong các nhà máy hay phân xưởng cơ
khí. Hình 35 biểu thị các bộ phận và chuyển động của máy.
Trên máy phay doa nằm ngang chi tiết được gá trên bàn máy có thể dịch
chuyển ngang theo chiều trục hoặc hướng kính. Dụng cụ được kẹp trên trục
chính quay trong ụ di chuyển được theo hai hướng. Trục chính kẹp được mũi
khoan, doa, tarô, hoặc dao phay.

BM Hàn & CNKL

6

Trường ĐHBK Hà Nội


Gia công cắt gọt trên máy công cụ

Nguyễn Đức Thắng

Hình V- Máy doa nằm ngang
Máy phay-doa có khả năng gia công rộng lớn, các chi tiết gia công thường
có đường kính từ 1m-3 m, cũng có khi tới 20 m, công suất tới 150 kW. Ngày
nay người ta có thể lắp thêm hệ điều khiển CNC cho phép các chuyển động
theo chương trình. Với điều khiển CNC, các thao tác nhỏ đều được yêu cầu
chặt chẽ nên cải thiện được năng suất

II.2.2. Tính năng kỹ thuật máy doa 2620A

II.2.3. Sơ đồ động máy doa 2620A (Hùng 5.13)
BM Hàn & CNKL

7

Trường ĐHBK Hà Nội


Gia công cắt gọt trên máy công cụ

Nguyễn Đức Thắng

II.3. Máy doa toạ độ
Là máy không những làm được các việc như: vạch dấu và định lỗ tâm, khoan,
khoét, doa, tiện trong lần cuối, phay mặt đầu, mà còn có chức năng như máy
khắc độ và đo lường chính xác cao, do máy có khả năng di chuyển bàn máy
hay trục chính theo hai trục toạ độ vuông góc rất chính xác nhờ những cơ cấu
đặc biệt: cơ cấu đo lường quang học, thước kính phóng đại, bàn quay với dụng
cụ quang học v.v… Vì vậy, độ chính xác định vị khoảng cách tâm trong hệ toạ
độ phẳng vuông góc đạt tới 0,001 mm và trong hệ toạ độ cực tới 5’’. Để tính tới
ảnh hưởng do biến dạng nhiệt của các cơ cấu đo lường và hiệu chỉnh của máy,
cần phải luôn giữ máy trong môi trường nhiệt độ 200C. Có hai loại máy doa
toạ độ: loại một trụ và loại hai trụ (hình 3 – 6)

Hình V- Sơ đồ máy doa tọa độ một và hai trục
Tuy nhiên, ngày nay máy doa tọa độ đang dần được thay thế bởi các máy doa
điều khiển theo chương trình CNC linh hoạt hơn.
II.4. Máy doa kim cương.

Máy dùng để gia công tinh lỗ trụ và côn chính xác, cũng có thể tiện và xén
mặt đầu. Hiện có hai loại máy doa kim cương đứng (hình 3 – 7a) và ngang
(hình 3 – 7b) với một hay nhiều trục chính. Dụng cụ cắt được làm bằng kim
cương hoặc hợp kim cứng. Máy có tốc độ cao (vc= 600 – 800 m/ph), lượng
chạy dao bé (s= 0,01–0,1 mm/vòng) và chiều sâu cắt nhỏ (t= 0,1–0,3 mm).

BM Hàn & CNKL

8

Trường ĐHBK Hà Nội


Gia công cắt gọt trên máy công cụ

Nguyễn Đức Thắng

Hình 3 – 7 chèn hình máy doa kim cương
Станок с программированием автоматических циклов при
специальном оснащении предназначен для тонкого
растачивания и обтачивания точных цилиндрических,
конических или фигурных поверхностей вращения,
подрезания наружных и внутренних торцов, вырезания
канавок и других работ. Технологические возможности
станка позволяют осуществлять обработку одновременно
двух-трех отверстий в средних и мелких деталях за
один или два прохода.
Обрабатываемые детали закрепляют в специальном
приспособлении на столе,совершающем рабочую подачу с
бесступенчатым регулированием скорости и быстрым

перемещением.
На станке могут быть применены стандартные
шпиндельные головки четырех типоразмеров, а также
специальные головки.
Цикл работы станка полуавтоматический. Система
программирования, смонтированная в отдельно стоящем
шкафопульте, обеспечивает быстрое изменение цикла,
что сводит к минимуму работы, связанные с
переналадкой станка.
По желанию заказчика станок может быть налажен на
обработку определенной детали с установкой
BM Hàn & CNKL

9

Trường ĐHBK Hà Nội


Gia công cắt gọt trên máy công cụ

Nguyễn Đức Thắng

необходимого количества шпиндельных головок
требуемого типоразмера, инструмента и риспособления,
при помощи которых осуществляется цикл обработки
изделия. Станок предназначен для использования в
условиях массового или крупносерийного производства,
а также в среднесерийном производстве для обработки
ответственных деталей.
АЛМАЗНО-РАСТОЧНЫЙ СТАНОК, специализированный станок расточной

группы, предназнач. гл. обр. для отделочного (тонкого) растачивания отверстий
алмазным или твердосплавным вращающимся инструментом. Возможно
приспособление А.-р. с. для отделочной обработки наружных цилиндрич.
поверхностей, а также плоскостей. Наиболее распространены горизонтальные
многошпиндельные А.-р. с.-полуавтоматы с подвижным столом для обработки
определ. деталей в крупносерийном и массовом произ-вах. Одношпиндельными А.-р.
с. преим. пользуются в мелкосерийном произ-ве, где они имеют ручное (с
элементами автоматизации) управление. В А.-р. с. рабочая подача осуществляется
перемещением обрабатываемой детали или инструмента.
Двухсторонний горизонтальный алмазно-расточный станок-полуавтомат с
подвижным столом.
Осн. преимущество А.-р. с.- сочетание наивысшей (при обработке резцами) точности
и чистоты обрабатываемых поверхностей с высокой производительностью. Напр., на
лучших совр. А.-р. с. при обработке жёстких изделий обеспечивается круглость
расточенных отверстий с предельной погрешностью 0,5-1,0 мкм (в зависимости от
размера станка и обрабатываемой поверхности) и качеством поверхности до V 9 (по
стали) и до V 12 (по цветным металлам и сплавам).

III. Dụng cụ cắt trên máy khoan – doa.
Trên máy khoan – doa có nhiều loại dụng cụ cắt khác nhau: mũi khoan, mũi
khoét, mũi doa, ta rô. (h.22.24 Kal)

Hình V. . Các nguyên công khoan và doa
BM Hàn & CNKL

10

Trường ĐHBK Hà Nội

Gia công cắt gọt trên máy công cụ

Nguyễn Đức Thắng

III.1. Mũi khoan và chế độ cắt khi khoan.
III.1.1. Các loại mũi khoan.
Tạo lỗ thuộc về những nguyên công quan trọng nhất trong chế tạo máy. Khi
chế tạo động cơ ô tô, giá thành gia công lỗ thường cao nhất. Khoan là quá
trình tạo lỗ bằng gia công cắt gọt phổ biến và thông dụng nhất từ bề mặt đặc;
các quá trình tạo lỗ khác là đột, gia công bằng tia lửa điện, laser, chùm tia điện
tử...
Mũi khoan để gia công lỗ có nhiều loại khác nhau tuỳ theo công dụng của
chúng như: mũi khoan ruột gà, mũi khoan lỗ sâu, mũi khoan lỗ tâm (H.22.22
Kal). Chúng thường có khả năng gia công lỗ tương đối sâu. Nói chung mũi
khoan bền và linh hoạt, tuy nhiên tùy theo đường kính cần thận trọng để khoan
lỗ chính xác mà không bị gãy mũi khoan. Hơn nữa khi khoan phoi thoát ra
ngược với hướng chuyển động chạy dao. Kết quả làm phoi dễ bị kẹt và giảm
tác dụng của dung dịch trơn nguội gây khó khăn cho quá trình khoan.
Thông thường, đường kính lỗ khoan lớn hơn đường kính mũi khoan (dễ quan
sát thấy khi rút mũi khoan khỏi lỗ). Lượng lay rộng này tùy thuộc vào chất
lượng mũi khoan, máy, cũng như thực tế sản xuất.

Hình V. . Các kiểu mũi khoan
Mặt khác theo tính chất về nhiệt, một vài kim
loại và vật liệu phi kim có tính giãn nở nhiệt
lớn trong khi khoan, nên sau khi khoan lỗ trở
nên nhỏ hơn đường kính mũi khoan. Nếu
khoan lỗ thông thì bề mặt dưới còn bavia phải
tiến hành cạo sửa bavia.
Một vài loại mũi khoan (khoét, doa) được trình bày trên (h.22.24 kal).

Khoan bậc để tạo lỗ có hai hoặc nhiều đường kính khác nhau (h.V.).
BM Hàn & CNKL

11

Trường ĐHBK Hà Nội


Gia công cắt gọt trên máy công cụ

Nguyễn Đức Thắng

Khoan đầu bằng để mở rộng lỗ.
Khoan tâm ngắn để tạo lỗ định vị ở mặt
đầu chi tiết khi tiện chống tâm.
Khoan điểm dùng để lấy dấu ở vị trí mong
muốn trên bề mặt.
Mũi khoan mai (ngòi bút) (h22.22dKal) có
các lưỡi tháo được để tạo lỗ sâu và rộng.
Ưu điểm của nó là độ cứng vững cao (vì
không có rãnh trên thân), dễ mài lưỡi cắt
và giá thành thấp.
Khoan maniven (h22.23bKal) có khả năng định tâm tốt, phoi dễ gãy, có thể
gia công các lỗ sâu.
III.1.2. Mũi khoan ruột gà (hình 22 – 23 Kal)
Để gia công lỗ thường (

l
< 5 ) thì mũi
d

khoan ruột gà là hợp lý và thông dụng nhất.
Về cấu tạo mũi khoan ruột gà có thể chia
ra làm ba bộ phận:
(i). Bộ phận làm việc: gồm có phần cắt và
phần định hướng.
Hình V. - Bộ phận làm việc mũi khoan
ruột gà
• Phần cắt là phần chủ yếu của mũi
khoan để cắt vật liệu gia công. Phần này có
năm lưỡi cắt: hai lưỡi cắt chính, hai lưỡi cắt
phụ, một lưỡi cắt ngang. Mũi khoan có thể
coi như hai dao tiện ghép với nhau bằng lõi hình trụ.
• Phần định hướng có tác dụng định hướng mũi khoan khi làm việc, đồng
thời cũng là phần dự trữ khi mài lại phần cắt đã bị mòn. Ở phần này có hai
rãnh thoát phoi với góc xoắn từ 18-30o. Trên hai rãnh này có hai cạnh viền để
định hướng và giảm ma sát khi mũi khoan đi vào lỗ. Đường kính của phần
định hướng giảm dần về phía cán để giảm ma sát với lượng giảm 0,01-0,1 mm
trên 100 mm dài. Giữa hai rãnh xoắn là lõi mũi khoan

BM Hàn & CNKL

12

Trường ĐHBK Hà Nội


Gia công cắt gọt trên máy công cụ

Nguyễn Đức Thắng

Hình V. - Mũi khoan chuẩn và mũi khoan truyền maniven

ΦD

(ii).Cổ dao là bộ phận nối tiếp giữa bộ phận công tác và cán dao, có tác dụng
để thoát đá khi mài bộ phận làm việc và cán dao, đồng thời cũng là chỗ ghi ký
hiệu của dao. Bộ phận này chỉ có ở các mũi khoan có đường kính D > 12 mm.
(iii).Cán dao là bộ phận để lắp mũi khoan vào trục chính của máy và để truyền
lực cũng như truyền chuyển động cho mũi khoan khi cắt. Những mũi khoan có
đường kính D> 12mm, bộ phận này có dạng côn. Trên cán có phần chuôi dao,
đó là chỗ tựa khi tháo mũi khoan ra khỏi trục chính hay ra khỏi bạc côn. (h.
dungcucat)

l
L

Hình V. – Mũi khoan ruột gà
Mũi khoan có thể thêm gờ bẻ phoi được mài dọc theo lưỡi cắt. Điều này quan
trọng khi khoan trên máy tự động mà ở đó cần phải loại bỏ phoi dài.
Sự thay đổi nhỏ thông số hình học có thể ảnh hưởng đáng kể đến nguyên
công khoan, đặc biệt là vùng lưỡi cắt ngang. Lưỡi cắt ngang không cắt mà tì
lên bề mặt gia công làm tăng lực đè chiều trục. Nếu góc sau quá nhỏ sẽ làm
tăng lực đè, nhiệt sinh ra lớn làm tăng mài mòn. Nếu góc sau lớn quá sẽ gây
ra kẹt phoi và gãy lưỡi cắt. Một vài kỹ thuật và máy mài sắc được sử dụng để
tạo ra thông số hình học hợp lý của mũi khoan (h. V. )

BM Hàn & CNKL

13

Trường ĐHBK Hà Nội


Gia công cắt gọt trên máy công cụ

Nguyễn Đức Thắng

Hình V. - Các loại đầu mũi khoan a)- đơn ; b)- đơn với mài sắc lưỡi
ngang; c)- đơn với mài sắc lưỡi ngang và dải nhỏ; d)- kép với mài sắc lưỡi
ngang; e)- kép với mài sắc lưỡi ngang và dải nhỏ
III.1.3. Mũi khoan nòng súng
Khoan nòng súng được dùng để khoan các lỗ sâu với các yêu cầu riêng (nòng
súng). Tỉ lệ L/D khi khoan nòng súng có thể đến 300 hoặc hơn. Lực đè (lực
hướng kính có khuynh hướng đẩy lệch mũi khoan) được cân bằng bởi các đệm
tì trên mũi khoan trượt dọc theo mặt trong của lỗ (h22.25a Kal). Do đó mũi
khoan tự định tâm, đó là đặc điểm quan trọng khi khoan lỗ sâu và thẳng.
Tốc độ cắt khi khoan nòng súng thường cao và lượng chạy dao nhỏ. Dung
dịch trơn nguội có áp suất cao được bơm theo lỗ trong thân mũi khoan vào
vùng cắt. Ngoài chức năng bôi trơn và làm nguội, dòng chất lỏng còn đẩy phoi
bị kẹt lên trên.

Hình V. . Khoan nòng súng
III.1.4. Mũi khoan vành (trepan)
Trong nguyên công khoan vành, dụng cụ cắt rỗng tạo ra lỗ lớn bằng cách
« khoét» đi tấm lõi thường từ các chi tiết dạng tấm phẳng. Không như các
nguyên công khoan khác, khoan vành tạo lỗ nhanh, phoi ít mà lõi vẫn được sử
dụng (tương tự như dập cắt trong gia công áp lực). Khoan vành có thể chế tạo
BM Hàn & CNKL

14

Trường ĐHBK Hà Nội


Gia công cắt gọt trên máy công cụ

Nguyễn Đức Thắng

được các chi tiết dạng đĩa với đường kính đến 150 mm. Ngoài ra khoan vành
có thể tạo được các rãnh tròn trên bề mặt chi tiết dày (h22.1f Kal).
Nguyên công khoan vành có thể thực hiện trên máy tiện, máy khoan ép hoặc
các máy khác (h.22.26 Kal).

Hình V. . Khoan vành: (a) - Đầu khoan vành; (b)– Khoan vành lưỡi đơn; (c)Cấu tạo khoan vành kim cương.
Mũi khoan có thể là từng dao cắt đơn hoặc nhiều dao ghép. Dạng khác của
khoan đột là khoan vành nòng súng, ở đó dụng cụ được sử dụng tương tự như
khoan nòng súng nhưng không có lỗ tâm.
III.1.5. Chế độ cắt khi khoan.
Các yếu tố cắt khi khoan gồm các thông số sau đây :
III.1.5.1.Tốc độ cắt (v). Tốc độ cắt khi khoan là tốc độ vòng ứng với đường
kính lớn nhất của mũi khoan :
v=

π Dn
(m/ph)
1000

Trong đó:
D - đường kính mũi khoan, mm.

n – số vòng quay của mũi khoan trong
một phút, vg/ph.
III.1.5.2. Lượng chạy dao (s). Lượng
chạy dao khi khoan là lượng dịch
chuyển của mũi khoan theo chiều trục
sau một vòng quanh nó, được tính
bằng mm/vg. Vì mũi khoan có hai lưỡi
cắt chính, nên mỗi răng thực hiện
được một lượng chạy dao răng là:
sz=s/2 (mm/).
S2 =

ы
2

BM Hàn & CNKL

15

Trường ĐHBK Hà Nội


Gia công cắt gọt trên máy công cụ

Nguyễn Đức Thắng

Nếu tính trong một phút thì lượng chạy dao phút là sph=s.n (mm/ph)Sph=.n,m/ph
III.1.5.3. Chiều sâu cắt (t) – Chiều dày lớp kim loại bị cắt đi, đo theo phương
vuông góc với trục của mũi khoan.
Trường hợp khoan vào phôi đặc (hình 3 – 35a)

t=

D
2

(mm)

Trường hợp khoan rộng lỗ đã có trước (hình 3 – 35b) :
t=

D−d
2

(mm)

Trong đó: d - đường kính lỗ trước khi khoan rộng, mm.
III.1.5.4. Chiều dày cắt (a), chiều rộng cắt (b), diện tích cắt (f) – bỏ qua ảnh
hưởng của lưỡi cắt ngang
(i). Chiều dày cắt a - lớp kim loại được cắt đi sau một vòng quay của mũi
khoan, đo theo phương vuông góc với lưỡi cắt chính trên mặt đáy:
a = sz.sinφ =

s
.sinφ
2

(mm)

Ở đây: φ – một nửa góc ở đỉnh giữa hai lưỡi cắt chính.
(ii). Chiều rộng cắt b - đoạn lưỡi cắt chính tham gia cắt trên mặt đáy.

b=

D
2 sin ϕ

hay b =

t
sin ϕ

(mm)

(iii). Diện tích cắt F - diện tích cắt sau một vòng quay
của mũi khoan:
F=2f= 2ab =

(D − d )s
4

(mm2)

III.1.5.5. Năng suất cắt gọt Mcg
Năng suất cắt gọt là thể tích phoi mà mũi khoan
(gồm hai lưỡi cắt chính) bóc đi trong một đơn vị thời
gian.
Mcg= Fvtb=2ab.πDtbn ≈ 2szt.πDtbn = st.πDtbn
Mặt khác có D = 2t =2Dtb
π D2
sn (mm3/ph)
Do đó Mcg=

4

(22.3)

III.1.6. Lực cắt khi khoan
III.2. Mũi khoét
Mũi khoét (còn gọi là xoáy) dùng để mở rộng lỗ sau khi khoan hoặc các lỗ
trụ do đúc, rèn, dập tạo nên, nhằm nâng cao độ chính xác và độ bóng của lỗ,
đồng thời nó cũng là nguyên công chuẩn bị cho nguyên công doa (h. V. ).

BM Hàn & CNKL

16

Trường ĐHBK Hà Nội


Gia công cắt gọt trên máy công cụ

Nguyễn Đức Thắng

Hình V. – Các loại mũi khoét
Cấu tạo của mũi khoét (h. V.) cũng giống như mũi khoan, tức là có các bộ
phận: làm việc, cổ dao 4 và cán dao 5. Bộ phận làm việc có phần cắt 1 và trụ
định hướng 2. Bộ phận cán có phần đuôi dao. Cạnh viền 6 để định hướng mũi
khoét vào sâu trong lỗ đạt kích thước đã cho.
Mũi khoét chỉ khác mũi khoan ở chỗ có nhiều răng cắt hơn và không có lưỡi
cắt ngang. Số răng cắt có thể từ 3– 4 thực hiện cắt chính. Thường những mũi
khoét có đường kính D ≤ 35
mm thì làm 3 răng liền thân,

còn nếu D> 35 mm thì làm 4
răng. Do có nhiều lưỡi cắt
chính (răng cắt) nên khi gia
công lực cắt giảm, ít rung
động, tạo điều kiện nâng cao
độ bóng (Ra= 2,5 - 1,25 μm)
và độ chính xác gia công (cấp
4 – 3).
Hình V. – Cấu tạo mũi khoét
Góc nghiêng chính φ của lưỡi cắt là góc hợp bởi hình chiếu lưỡi cắt trên mặt
phẳng qua trục với phương chạy dao. Đối với mũi khoét răng liền bằng thép
gió chọn φ= 45 - 60o, với mũi khoét răng chắp hợp kim cứng chọn φ= 60o –
75o. Góc trước thay đổi trong phạm vi rộng γ = 0 – 30o tùy thuộc vào vật liệu
gia công (gang, thép kim loại màu…) và vật liệu làm dao. Góc sau mũi khoét
thay đổi theo từng điểm và thường chọn α = 8 – 12o. Góc nghiêng rãnh xoắn
ảnh hưởng đến lực dọc trục và sự thoát phoi, thường chọn ω =15 – 25o. Chiều
rộng cạnh viền lớn thì tăng độ cứng vững nhưng lại làm tăng ma sát, dễ kẹt
phoi nên chọn f= 1,2 – 2 mm.
Phần định hướng có đường kính giảm dần về phía cán dao, thường có độ côn
khoảng 0,06 – 0,10 mm/100 mm.
Các yếu tố cắt khi khoét cũng giống như trường hợp khoan lỗ rộng.
BM Hàn & CNKL

17

Trường ĐHBK Hà Nội


Gia công cắt gọt trên máy công cụ

Nguyễn Đức Thắng

Mũi khoét cán lắp (h. V. ) được dùng khi gia công lỗ đường kính đến 100 mm
có bốn rãnh xoắn – tức là 4 lưỡi cắt, không có cán dao và đượpc kẹp chặt nhờ
trục lắp.

Hình V. – Mũi khoét cán lắp
III.3. Mũi doa
III.3.1. Cấu tạo
Mũi doa dùng để gia công tinh lỗ sau khi khoan hoặc khoét. Độ bóng và độ
chính xác lỗ sau khi doa có thể đạt Ra= 0,63 - 0,16 μm, cấp 3 – 1.
Cấu tạo của mũi doa về cơ bản cũng giống mũi khoan và mũi khoét, gồm ba
bộ phận (hình 3 – 39NL)
Bộ phận làm việc của mũi doa được chia làm hai phần: phần cắt (l1) và phần
định hướng (l2).
Đầu mút phần cắt có độ côn tương đối (450) để dễ đưa mũi doa vào lỗ. Phần
tiếp theo là phần côn cắt, nghiêng một góc φ.
Phần định hướng đảm bảo cho mũi doa đi đúng hướng trong lỗ, đồng thời
cũng là phần dự trữ khi mài lại mũi doa. Trên phần định hướng có các lưỡi cắt
phụ dọc theo răng của mũi doa. Các lưỡi cắt phụ có tác dụng sửa đúng và làm
tăng thêm độ bóng bề mặt của lỗ. Độ côn ngược ở phần này khoảng 0,005
mm/100 mm
Góc nghiêng chính φ của lưỡi cắt là góc tạo bởi hình chiếu của lưỡi cắt trên
mặt phẳng qua trục với phương chạy dao. Đối với mũi doa máy gia công vật
liệu dẻo thì góc φ= 15o để đảm bảo độ bóng cao nhất và ít bị lay rộng nhất.
Hiện nay đã phát triển mũi doa tổ hợp gồm khoan- khoét -doa kết hợp; phần
đầu khoan tạo lỗ sau đó tiến hành khoét và doa trên cùng nguyên công.

III.3.2. Phân loại
Do công dụng mà chia ra làm doa tay và doa máy. Doa tay có các lưỡi cắt

thẳng hoặc có đầu hơi côn về trước. Doa máy được kẹp trên mâm cặp, bầu
kẹp theo máy. (h.5. dungcucat)
BM Hàn & CNKL

18

Trường ĐHBK Hà Nội


Gia công cắt gọt trên máy công cụ

Nguyễn Đức Thắng

Hình V. – Các loại mũi doa
Mũi doa máy lại gồm hai loại là
(i). Mũi doa hoa hồng mà trên phần sửa đúng dọc theo răng có cạnh viền rộng
từ 0,1-0,3 mm, không có hớt lưng. Cạnh viền đảm bảo để mũi khoan định tâm
đúng làm cho lỗ đạt độ chính xác và độ bóng cao.
(ii). Mũi doa có rãnh với cạnh viền và hớt lưng nhỏ, góc trước khoảng 50.
Chúng thường được dùng khi cắt mỏng t= 0,1 mm.
Mũi doa đột có lõi rỗng được kẹp trên trục gá thường dùng khi doa lỗ lớn hơn
20 mm.
Mũi doa mở rộng là mũi doa răng chắp được điều chỉnh theo các kích thước
lỗ và cũng để bù mòn cho các răng cắt. Vì được điều chỉnh theo đường kính lỗ
nên chúng khá linh hoạt (h. 22.30bKal).

Hình V. . Mũi doa (a)- thuật ngữ; (b)- doa lưỡi chắp
Trên mũi doa có số lưỡi cắt lớn ( Z = 6–18), các lưỡi cắt này có thể bố trí
song song đối với trục dao. Nhưng để thoát phoi tốt, tăng chất lượng bề mặt
gia công thì dùng lưỡi nghiêng.

BM Hàn & CNKL

19

Trường ĐHBK Hà Nội


Gia công cắt gọt trên máy công cụ

Nguyễn Đức Thắng

Khi gia công lỗ thông, rãnh xoắn trái sẽ làm phoi thoát về phía đầu dao, còn
khi doa lỗ không thông thì làm rãnh xoắn phải.
Mũi doa được chế tạo từ thép gió (P6M5, P18) hoặc gắn hợp kim cứng nhóm
một cacbit (BK6, BK8)
III.3.3. Chế độ cắt khi doa – tương tự như khoan
III.3.3.1. Chiều sâu cắt t
t=

D−d
2

(mm)

III.3.3.2. Lượng chạy dao s
Lượng chạy dao răng sz =

s
Z

(mm/vg)

Tốc độ (lượng) chạy dao phút sph =s.n = sz.nZ (mm/ph)
III.3.3.3. Năng suất cắt gọt
s
Z

Chiều dày cắt a = sz.sinφ= sin ϕ
t

Chiều rộng cắt b = sin ϕ
Diện tích cắt do mỗi răng cắt ra fz =ab ≈

st s( D − d )
=
Z
2Z

(mm2)

Năng suất cắt gọt
s( D − d ) ( D − d )
( D − d )2
*
*π n =
* π sn
Mcg =Z.fzvtb=
2
2

4

(mm3/ph)

III.4. Ta rô và bàn ren
III.4.1.Ta rô
Là dụng cụ cắt ren đã được tiêu chuẩn hoá và thông dụng. Ta rô dùng để cắt
ren trong lỗ có sẵn sau khi gia công sơ bộ. Tuỳ theo hình dạng kết cấu và độ
chính xác chế tạo mà ta rô có thể cắt ren đạt độ chính xác cao (cấp 1).
Về cấu tạo, ta rô được chia làm hai bộ phận chính: làm việc và cán.
Bộ phận làm việc gồm hai phần: phần côn cắt có góc nghiêng φ và phần định
hướng (đồng thời là phần sửa đúng prôphine của ren). Để giảm ma sát và độ
lay rộng lỗ ren, phần định hướng có độ côn ngược khoảng 0,1–0,3 mm/100
mm.
Bộ phận cán dùng kẹp ta rô để truyền momen xoắn, trên đó ghi nhãn hiệu và
số ta rô trong bộ.
Ta rô được chia thành nhiều nhóm: ta rô tay, ta rô máy, ta rô hình trụ, ta rô
hình côn, ta rô cán thẳng, cán cong , nhưng về mặt kết cấu chung thì chúng
đều giống nhau. Đối với các lỗ lớn, sau khi ta rô xong, các mảnh được tách ra
và rút khỏi lỗ mà không cần xoay ngược lại.
BM Hàn & CNKL

20

Trường ĐHBK Hà Nội


Gia công cắt gọt trên máy công cụ

Nguyễn Đức Thắng

Hình V. . Cấu tạo và quá trình tarô
Ta rô tay – dùng để gia công ren bằng tay, thường được chế tạo thành 2–3
chiếc để phân chia tải trọng, cắt ren từ thô đến tinh.(h.dungcucat)
Ta rô máy – lắp trên máy khi gia công ren. Khác với ta rô tay, ta rô máy có thể
cắt được cả ren trong lỗ thông hay lỗ không thông,
phần côn cắt có chiều dài ngắn hơn.
Ở phần công tác của ta rô có các rãnh chứa phoi, tuỳ
theo đường kính mà số rãnh có thể từ 3–6. Việc thoát
phoi khi ta rô là vấn đề cần quan tâm, nếu phoi thoát ra
không đúng thì momen xoắn quá lớn sẽ làm gãy mũi ta
rô. Với ta rô tiêu chuẩn, để dễ chế tạo người ta dùng
rãnh thẳng. Khi gia công có độ chính xác cao như ren
của bàn ren hay ren trong lỗ sâu, để thoát phoi dễ dàng
người ta dùng rãnh xoắn.
Hình V- Ta rô tay
Trong công nghiệp chế tạo ô tô, các nguyên công liên quan đến việc tạo ren
chiếm từ 30 -40% nên phải dùng nhiều trục chính đồng thời để tăng năng suất
(h.22.31 Kal). Cũng có thể tăng năng suất bằng cách tổ hợp khoan và ta rô làm
một.
Việc dùng dung dịch trơn nguội là biện pháp có hiệu quả để làm phoi thoát dễ
và cải thiện chất lượng bề mặt. Khi dùng đúng dung dịch trơn nguội thì tuổi
bền mũi ta rô có thể lên đến 10000 lỗ với cùng một kĩ thuật.
Để tăng năng suất có thể dùng ta rô cao tốc có tốc độ cắt đến 100 m/ph. Hệ
thống ta rô tự quay ra nâng cao năng suất và hiện đang được sử dụng trong
các máy CNC.
III.4.2. Bàn ren.
Bàn ren là dụng cụ cắt để gia công ren ngoài bằng tay hay bằng máy, đôi khi
còn để sửa đúng ren đã gia công sơ bộ bằng dao cắt ren hay đầu cắt ren.
Hình dạng bàn ren có nhiều loại khác nhau : tròn, vuông, hình sáu cạch, song

sử dụng phổ biến nhất là loại ren bàn tròn (hình).
Về kết cấu, mặt ngoài của bàn ren tròn có bốn lỗ côn 900. Hai lỗ đi qua tâm để
bắt vít kẹp chặt bàn ren trong tay quay, hai lỗ kia bố trí lệch tâm e so với
BM Hàn & CNKL

21

Trường ĐHBK Hà Nội


Gia công cắt gọt trên máy công cụ

Nguyễn Đức Thắng

hướng kính để khôi phục kích thước khi bàn ren bị mòn. Trước khi điều chỉnh,
dùng đá mài cắt đứt dải kim loại kẹp ở đáy rãnh 60o, sau đó dùng hai vít đầu
có dạng côn tì vào hai lỗ đó xiết lại.

Hình V. – Bàn ren
Tuỳ theo đường kính mà số rãnh thoát phoi của bàn ren có thể từ 3– . Theo
chiều dài, bàn ren có 3 phần: hai đầu là phần côn và góc côn 2φ = 500. Phần
sửa đúng prophine ren ở giữa, đồng thời cũng là phần định hướng bàn ren khi
làm việc.
Vật liệu để làm ta rô, bàn ren thường là thép cacbon dụng cụ CD100A,...
CD120A; hoặc thép gió P6M5, P18.
III.5. Doa tiện
Doa tiện là quá trình gia công bề mặt tròn xoay các chi tiết rỗng hoặc đã có
lỗ. Dụng cụ cắt khi doa tiện là các thanh doa gần giống dao tiện trong. Vì
thanh doa (h.22.20a Kal) phải cắt hết chiều dài lỗ nên việc điều chỉnh chính
xác kích thước để tránh uốn dao rất quan trọng. Thanh doa phải đủ độ cứng

vững sao cho giảm thiểu biến dạng khi cắt, do đó nó được làm từ vật liệu có
mođun đàn hồi cao như cácbit wonfram. Ngoài ra các thanh doa được thiết kế
có khả năng hấp thụ rung động bằng cách đặt vào bên trong thanh doa các “đĩa
quán tính” làm từ hợp kim wonfram (h22.20b Kal) để chống rung động khi
doa lỗ có chiều dài lớn l/d > 6.
Các nguyên công doa tiện được tiến hành trên máy tiện khi chi tiết nhỏ, chi
tiết lớn được thực hiện trên máy phay-doa. Các máy phay-doa có trục chính
đứng hoặc nằm ngang vừa thực hiện được các nguyên công như tiện ngoài,
tiện rãnh, cũng như vát mép hoặc phay...
Dụng cụ cắt (thường làm từ thép gió P18, hợp kim cứng BK8, T15K6) được
kẹp trên bàn dao có thể dịch chuyển lên xuống hoặc hướng kính theo sống
trượt. Bàn dao cũng xoay được để tạo mặt côn.

BM Hàn & CNKL

22

Trường ĐHBK Hà Nội


Gia công cắt gọt trên máy công cụ

Nguyễn Đức Thắng

Hình V. . Doa tiện (a)- Cấu tạo thanh doa gắn mảnh HK cứng; (b)- Thanh
doa có các đĩa quán tính giảm rung; (c)- Sơ đồ các bộ phận máy doa đứng
Cân nhắc lựa chọn khi doa tiện: Các yếu tố để chọn nguyên công doa tiện sao
cho đạt yêu cầu về chất lượng và hiệu quả về kinh tế cũng như khi tiện, nhưng
cần chú ý thêm:
• Khi lỗ thông suốt phải chú ý

• Tỉ số chiều dài – đường kính càng lớn thì càng khó gia công chính xác
vì thanh doa bị uốn do lực cắt.
• Nên tránh dừng khi đang gia công.
IV. Khả năng công nghệ của khoan, khoét, doa.
Khoan, khoét, doa là những quá trình gia công lỗ có thể đạt được chất lượng
khác nhau. Để sử dụng hợp lý các quá trình trên – bảo đảm chất lượng và năng
suất, cần phải hiểu rõ bản chất và khả năng công nghệ của chúng.
IV.1. Khoan.
Khoan là quá trình cơ bản và thông dụng để gia công lỗ trên phôi đặc.
Khoan không những chỉ có thể thực hiện trên các máy khoan mà còn có thể
tiến hành trên các máy khác như: máy tiện vạn năng, máy tiện tự động và bán
tự động, máy revônve, máy phay v.v…
Khoan có thể gia công được lỗ có đường kính từ Ф 0,1–Ф80 mm, nhưng phổ
biến nhất là những lỗ có đường kính Ф ≤ 35 mm. Sở dĩ như vậy vì khi khoan
lỗ lớn thì lực đè tác dụng vuông góc với trục mũi khoan rất lớn có thể làm lệch
hoặc gãy mũi khoa. Lực đè lớn cũng làm biến dạng chi tiết gia công khi máy
không đủ độ cứng vững hoặc làm chi tiết quay tương đối trong đồ gá
Lực đè biến đổi từ vài newton cho đến 100 kN khi khoan lỗ lớn từ vật liệu có
độ bền cao. Tương tự momen xoắn khi khoan có thể lên đến 4000 N.m.

BM Hàn & CNKL

23

Trường ĐHBK Hà Nội


Gia công cắt gọt trên máy công cụ

Nguyễn Đức Thắng

Nói chung độ chính xác và độ bóng của khoan thấp (cấp 7, Rz=80–40 μm).
Khi khoan thường xảy ra các hiện tượng:
-Tâm lỗ khoan bị lệch (hình 3 – 14a), chủ yếu xuất hiện khi thực hiện trên máy
khoan, máy phay (chi tiết gia công đứng yên).
- Lỗ khoan bị loe (hình 3 – 14b), thường xuất hiện khi tiến hành trên máy tiện
(vật quay, mũi khoan chỉ tịnh tiến không trùng tâm máy).

Hình 3 -14 dịch lên
- Kích thước lỗ nhỏ lại hoặc lay rộng ra, do mũi khoan dùng nhiều, mòn và
phải mài lại nhiều lần, do sự không đồng tâm giữa bộ phận làm việc và bộ
phận cán của mũi khoan…
- Vì mũi khoan không có đỉnh định tâm nên nó có xu hướng “dạo” trên bề mặt
chi tiết khi bắt đầu tiếp xúc.
Để khắc phục những hiện tượng trên, ngoài việc yêu cầu đảm bảo độ chính
xác của máy, độ chính xác chế tạo và mài dao, còn có một số biện pháp công
nghệ sau đây:
• Khoan bằng cách cho vật quay, dao tịnh tiến như tiến hành trên máy
tiện, song phải đảm bảo độ cứng vững của chi tiết và mũi khoan thật tốt.
Thực tế cho thấy biện pháp này có hiệu quả rõ rệt (hình 3 – 15a,b)

BM Hàn & CNKL

24

Trường ĐHBK Hà Nội


Gia công cắt gọt trên máy công cụ

Nguyễn Đức Thắng

Hình 3 -15
• Dùng bạc dẫn hướng khoan để tăng độ cứng vững và ổn định của mũi
khoan.
• Khoan với lượng chạy dao nhỏ để giảm bớt lực cắt.
• Đối với những lỗ nhỏ, có thể dùng mũi khoan tâm để khoan mồi trước,
định tâm cho mũi khoan sau.
• Do chuyển động quay lỗ khoan tồn tại các rãnh tế vi theo chu vi làm
giảm độ bền mỏi khi chịu tải trọng động
Các hiện tượng thường xảy ra khi khoan (Bảng )
Hiện tượng
Gãy mũi khoan
Mũi khoan mòn quá
mức
Lỗ côn
Lỗ bị lay rộng
Độ bóng thấp

Nguyên nhân có thể
Mũi khoan mòn; mũi khoan bị kẹt trong lỗ vì phoi không thoát
được; lượng chạy dao quá lớn; góc sau quá nhỏ.
Tốc độ cắt quá cao; dung dịch trơn nguội không hiệu quả; góc
trước quá lớn; mũi khoan bị cháy; độ bền giảm khi mài sắc nhiều.
Mũi khoan không cân hoặc bị uốn; lưỡi cắt không đều; lõi không
đúng tâm
Như trên; trục chính không chính xác; lưỡi cắt không đồng tâm;
lực ép lệch lên chi tiết.
Mòn; dung dịch trơn nguội không hiệu quả; vật liệu chi tiết dính
vào cạnh viền; mài mũi khoan không đúng; không cân.

Ngoài việc sử dụng các kết cấu hợp lý và tiên tiến của mũi khoan ra, để tăng
năng suất khi khoan có thể dùng biện pháp sau đây: Dùng đồ gá sao cho giảm
được thời gian phụ và bỏ được nguyên công lấy dấu, sử dụng đầu khoan nhiều
trục (hình 3 – 3b) để gia công nhiều lỗ cùng một lúc, dùng một đầu khoan
revônve để giảm bớt thời gian thay dao khi cần gia công nhiều bước trên một
BM Hàn & CNKL

25

Trường ĐHBK Hà Nội