Nghiên cứu độ chính xác gia công trên máy phay CNC khi gia công vật liệu có độ dẻo cao

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
-------------------------

NGUYỄN THỊ THANH HẢO

NGHIÊN CỨU ĐỘ CHÍNH XÁC GIA CÔNG TRÊN MÁY
PHAY CNC KHI GIA CÔNG VẬT LIỆU CÓ ĐỘ DẺO
CAO

Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
Ngành: CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. TRƯƠNG HOÀNH SƠN

HÀ NỘI - 2011


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ............................................................................................................................... 3
TỔNG QUAN VỀ CÁC NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI TRONG VÀ
NGOÀI NƯỚC VÀ GIỚI HẠN NGHIÊN CỨU ...................................................... 5
1.1. Tổng quan về các nghiên cứu .................................................................................... 5
1.2. Phương pháp gia công phay ....................................................................................... 9
1.3. Vật liệu gia công ...................................................................................................... 10
1.4. Giới hạn nghiên cứu của đề tài ................................................................................ 10
1.5. Kết luận .................................................................................................................... 12
CHƯƠNG 2 ......................................................................................................................... 13

CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA ĐỀ TÀI ................................................................................... 13
2.1. Độ chính xác gia công.............................................................................................. 13
2.2. Các nguyên nhân gây ra sai số gia công .................................................................. 15
2.3. Các phương pháp đạt độ chính xác gia công ........................................................... 16
2.3.1. Phương pháp cắt thử từng chi tiết riêng biệt ........................................................... 16
2.3.2. Phương pháp tự động đạt kích thước....................................................................... 17
2.3.3. Phương pháp đạt độ chính xác gia công bằng điều khiển thích nghi...................... 18
2.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến độ chính xác gia công.................................................... 19
2.4.1. Biến dạng đàn hồi của hệ thống công nghệ ............................................................. 19
2.4.2. Biến dạng tiếp xúc và biến dạng chi tiết gia công ................................................... 19
2.4.3. Ảnh hưởng do sai số phôi......................................................................................... 19
2.4.4. Ảnh hưởng do độ chính xác của máy công cụ ......................................................... 19
2.4.5. Ảnh hưởng của các sai số đồ gá .............................................................................. 20
2.4.6. Ảnh hưởng của sai số đến dụng cụ cắt .................................................................... 20
2.4.7. Ảnh hưởng của biến dạng nhiệt của máy................................................................. 21
2.4.8. Ảnh hưởng của biến dạng nhiệt của dụng cụ cắt..................................................... 21
2.4.9. Ảnh hưởng của biến dạng nhiệt của chi tiết ............................................................ 21
2.4.10. Ảnh hưởng của rung động trong quá trình cắt ........................................................ 21
2.4.11. Ảnh hưởng của các phương pháp gá đặt ................................................................. 23
2.4.12. Ảnh hưởng của dụng cụ đo và phương pháp đo ...................................................... 23
2.5. Khả năng đạt độ chính xác của các phương pháp gia công cắt gọt ......................... 23
2.5.1. Các phương pháp cắt gọt sử dụng dụng cụ cắt có thông số hình học cố định ........ 23
2.5.2. Mài và các phương pháp gia công sử dụng hạt mài................................................ 24
2.5.3. Các phương pháp gia công truyền thống có sử dụng máy CNC và dụng cụ cắt tiên
tiến............................................................................................................................ 24
2.5.4. Các phương pháp gia công tiên tiến: Công nghệ Na-nô ......................................... 25
2.6. Thông số vật lý của bề mặt gia công........................................................................ 25
2. 7. Các yếu tố ảnh hưởng đến độ nhám khi gia công .................................................... 28
2.7.1. Lực cắt...................................................................................................................... 28
2.7.1.1. Khái niệm về lực cắt............................................................................................ 28

2.7.1.2. Ảnh hưởng của điều kiện cắt đến lực cắt. ........................................................... 29
2.7.2. Mức độ biến dạng dẻo.............................................................................................. 32
2.7.3. Nhiệt cắt và độ mòn dao .......................................................................................... 36
2.8. Rung động ................................................................................................................ 39
2.9. Ảnh hưởng của chất lượng bề mặt tới khả năng làm việc của chi tiết máy ............. 39
2.9.1. Độ nhấp nhô tế vi ..................................................................................................... 39

1


2.9.2. Phương pháp đánh giá độ nhám bề mặt .................................................................. 40
2.9.3. Ảnh hưởng của độ nhám đến khả năng làm việc của chi tiết máy........................... 41
2.9.3.1. Ảnh hưởng đến tính chống mòn của chi tiết máy ............................................... 41
2.9.3.2. Ảnh hưởng đến độ bền của các mối ghép ........................................................... 43
2.9.3.3. Ảnh hưởng đến độ bền mỏi của chi tiết máy ...................................................... 43
2.9.3.4. Ảnh hưởng tới tính chống ăn mòn hoá học của lớp bề mặt chi tiết máy............. 43
2.9.4. Kết luận về tầm quan trọng của độ nhám bề mặt .................................................... 44
2.10. Những kết quả nghiên cứu đã đạt được trong việc nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng
tới độ nhám bề mặt chi tiết gia công (Ra, Rz)........................................................... 44
2.10.1. Các kết quả đối với máy công cụ truyền thống........................................................ 44
2.10.1.1. Các yếu tố mang tính chất hình học của dụng cụ cắt và chế độ cắt .................... 44
2.10.1.2. Các yếu tố phụ thuộc vào biến dạng dẻo của lớp bề mặt .................................... 47
2.10.1.3. Ảnh hưởng của chiều sâu cắt............................................................................... 49
2.10.1.4. Ảnh hưởng của vật liệu gia công......................................................................... 50
2.10.1.5. Ảnh hưởng do rung động của hệ thống công nghệ đến chất lượng bề mặt gia
công ..................................................................................................................... 50
2.10.1.6. Biện pháp cải thiện độ bóng bề mặt gia công chi tiết máy bằng dụng cụ cắt có
lưỡi cắt định hình ................................................................................................ 50
2.10.2. Các kết quả đạt được đối với máy CNC .................................................................. 51
2.11. Kết luận .................................................................................................................... 53

CHƯƠNG 3 ......................................................................................................................... 54
XÂY DỰNG MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM VÀ THỰC HIỆN THÍ NGHIỆM .................. 54
3.1. Xây dựng mô hình thí nghiệm ................................................................................. 54
3.1.1. Mô hình thí nghiệm .................................................................................................. 54
3.1.2. Các thông số công nghệ cơ bản của hệ thống thí nghiệm ....................................... 54
3.2. Các thông số thí nghiệm........................................................................................... 58
3.2.1. Với vận tốc cắt (V) thay đổi được thực hiện trên 10 mẫu với Sr không đổi chọn Sr
=0,05 (mm/răng) ta được bảng các số liệu thí nghiệm như sau: ............................ 58
3.2.2. Với vận tốc cắt (V) không đổi chọn V =500 (m/phút) được thực hiện trên 10 mẫu
với Sr thay đổi ta được bảng các số liệu thí nghiệm như sau:................................. 59
3.3. Thực hiện các thí nghiệm và thu thập số liệu .......................................................... 59
3.3.1. Thí nghiệm về sự ảnh hưởng của vận tốc tới độ nhám ............................................ 60
3.3.2. Thí nghiệm về sự ảnh hưởng của lượng chạy dao tới độ nhám.............................. 61
CHƯƠNG 4 ......................................................................................................................... 62
XỬ LÝ SỐ LIỆU THỰC NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN..................................................... 62
4.1. Ảnh hưởng của vận tốc cắt tới độ nhám bề mặt....................................................... 62
4.2. Ảnh hưởng của lượng chạy dao tới độ nhám bề mặt ............................................... 66
4.3. Kết luận chung .............................................................................................................. 71
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................................................. 72
1.
Kết luận .................................................................................................................... 72
2.
Hướng nghiên cứu tiếp theo..................................................................................... 72
LỜI CẢM ƠN !.................................................................................................................... 74
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................... 75

2


MỞ ĐẦU

Nền kinh tế nước ta trong giai đoạn hiện nay đang phát triển không ngừng về
mọi mặt nhờ vào các chính sách đầu tư trong các lĩnh vực thu hút vốn đầu tư nước
ngoài. Trong đó, các ngành công nghiệp nặng đang được ưu tiên hàng đầu nhằm tạo
thành ngành kinh tế mũi nhọn trong công cuộc phát triển đất nước. Trong công cuộc
công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước, ngành cơ khí đang được khôi phục và
phát triển, sau một thời gian dài bị ngừng trệ.
Yêu cầu cấp thiết của cơ khí nước ta hiện nay là dần dần nội địa hóa các sản
phẩm cơ khí nhằm đưa công nghệ kỹ thuật Việt Nam đuổi kịp với sự phát triển của
các nước trong khu vực và trên thế giới. Để làm được điều này thì việc nghiên cứu,
ứng dụng các phương pháp gia công tiên tiến vào sản xuất là một việc cấp thiết.
Chúng ta đang hòa nhập mạnh mẽ với nền kinh tế thế giới, do đó việc gia công đáp
ứng các tiêu chuẩn quốc tế và đảm bảo tính cạnh tranh trên thị trường là một đòi hỏi
tất yếu đặt ra cho các nhà công nghệ. Việc chọn máy móc và chế độ gia công hợp lý
là một trong những yếu tố quan trọng nhất để đảm bảo chất lượng và giá thành sản
phẩm.
Trong những năm trở lại đây ở Việt Nam có xu hướng sử dụng máy gia công
CNC để nâng cao chất lượng và giảm giá thành sản phẩm. Thực tế cho thấy là chất
lượng đã được nâng cao, áp lực công việc của người thợ giảm, nhưng giá thành
chưa giảm. Có rất nhiều nguyên nhân, nhưng nguyên nhân chính là các nhà công
nghệ chưa chọn được chế độ cắt tối ưu cho nhóm máy này. Do đó việc nghiên cứu
để lựa chọn chế độ cắt tối ưu cho nhóm máy CNC là một yêu cầu cấp thiết đặt ra
cho các nhà nghiên cứu.
Đề tài “Nghiên cứu độ chính xác gia công trên máy phay CNC khi gia công
vật liệu có độ dẻo cao” là một trong số những công việc trên. Đây chỉ là một trong
loạt đề tài nghiên cứu ứng dụng về việc sử dụng hiệu quả của máy CNC. Đề tài
nghiên cứu về sự ảnh hưởng của các yếu tố công nghệ đến chất lượng bề mặt của
chi tiết. Đây là vấn đề cơ bản nhất, bởi chất lượng bề mặt là yêu cầu vô cùng quan

3

trọng của chi tiết gia công. Từ mối quan hệ giữa chất lượng bề mặt với các thông số
công nghệ thì người làm công nghệ có thể chọn chế độ cắt tối ưu cho máy và dao
mà vẫn đảm bảo chất lượng, từ đó có thể tăng năng suất, giảm giá thành sản phẩm.
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
* Ý nghĩa khoa học:
Đánh giá được ảnh hưởng của các yếu tố công nghệ đến chất lượng bề mặt chi
tiết gia công khi phay trong điều kiện cắt cụ thể.
Gia công các chi tiết có biên dạng phức tạp được áp dụng nhiều trên các máy
phay CNC. Nó giúp cho việc gia công các chi tiết có hình dáng hình học phức tạp
trở nên đơn giản hơn, đạt độ chính xác cao hơn. Gia công trên máy tiện CNC ngày
càng được sử dụng phổ biến. Tuy nhiên, trong quá trình gia công không thể tránh
khỏi các sai số nhưng sai số phép đo, sai số do nhiệt cắt, lực cắt.... Việc nghiên cứu
chất lượng bề mặt chi tiết gia công nhằm giảm các sai số có thể nâng cao chất lượng
bề mặt và giảm giá thành sản phẩm.
* Ý nghĩa thực tiễn:
Kết quả nghiên cứu sẽ được áp dụng với nhóm vật liệu có độ dẻo cao nhằm
nâng cao chất lượng bề mặt chi tiết, tăng năng suất, độ tin cậy cao và giảm giá thành
sản phẩm.
Nghiên cứu độ chính xác gia công các chi tiết khi gia công trên máy phay
CNC góp phần nâng cao chất lượng sản phẩm. Đặc biệt với vật liệu có độ dẻo cao là
một trong những loại vật liệu khó gia công. Do đó, cần nghiên cứu đưa ra được các
thông số công nghệ hợp lý để đạt được chất lượng bề mặt cao nhất có thể và đưa ra
được các nguyên nhân gây ra sai số gia công.
Thực hiện đề tài này là cơ hội rất quý báu để tôi tiếp xúc với các thiết bị công
nghệ cao, được tìm hiểu các vấn đề của thực tiễn sản xuất, kiểm chứng những vấn
đề lý thuyết, từ đó tích lũy thêm kinh nghiệm thực tế cho công việc của bản thân.
Để hoàn thành được đề tài này, trước tiên tôi xin chân thành cảm ơn cán bộ
hướng dẫn TS. Trương Hoành Sơn đã hướng dẫn tôi trong suốt quá trình thực hiện
đề tài.

4


CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ CÁC NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI TRONG
VÀ NGOÀI NƯỚC VÀ GIỚI HẠN NGHIÊN CỨU
1.1. Tổng quan về các nghiên cứu
Năng suất và chất lượng sản phẩm là hai thông số luôn được quan tâm hàng
đầu nhằm hạ giá thành sản phẩm, nâng cao hiệu quả sản xuất và người ta luôn luôn
tìm cách để cải thiện hai mặt trên của quá trình sản xuất. Muốn thế phải phân tích,
tìm hiểu từng yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sản xuất. Đối với quá trình gia công
cơ khí một trong những yếu tố có ảnh hưởng nhiều nhất và từ đó có thể cải thiện
năng suất và chất lượng sản phẩm chính thông số công nghệ (chế độ cắt) của quá
trình gia công đó là: lượng chạy dao S, vận tốc cắt Vc và chiều sâu cắt t. Tìm hiểu
sự phụ thuộc của năng suất và chất lượng gia công vào các thông số đó, đồng thời
xác định mối quan hệ giữa chúng để từ đó có biện pháp công nghệ phù hợp trong
từng điều kiện cụ thể đó là cơ sở để cải thiện các vấn đề trên.
Trên thực tế khi gia công các vật liệu khác nhau không thể đồng nhất mà cần
có các thông số công nghệ khác nhau nhằm đảm bảo hiệu quả sản xuất và thời gian
sử dụng của các trang thiết bị công nghệ. Số lượng, chủng loại vật liệu sử dụng
trong chế tạo máy lại rất đa dạng với những mục đích sử dụng khác nhau nên việc
nghiên cứu sâu, rộng để đưa ra các chỉ tiêu cho từng loại vật liệu là rất khó khăn, vì
vậy trong thực tế sản xuất đặc biệt sản xuất loạt lớn và hàng khối sẽ phải tiến hành
đánh giá thông số công nghệ (đánh giá tính gia công) của loại vật liệu sẽ sử dụng
nhằm lựa chọn và tối ưu hoá quá trình gia công. Có nhiều phương pháp để đánh giá
tính gia công của vật liệu, nhưng để có kết quả tin cậy đều cần phải tiến hành khảo
sát thông qua các thí nghiệm cụ thể sau đó xử lý kết quả thí nghiệm để tìm ra mối
quan hệ phụ thuộc giữa các yếu tố.

Bên cạnh gia công cắt gọt hiện nay gia công áp lực đang có những bước phát
triển mạnh, sản phẩm được cải thiện nhiều cả về năng suất và chất lượng, tỷ trọng
sản phẩm đang ngày một gia tăng đặc biệt trong các lĩnh vực ô tô, xe máy. Có thể

5


thấy rõ điều này qua những số liệu thống kê ở bảng sau: (Giáo trình Nghiên cứu
tính gia công của vật liệu chế tạo máy và ứng dụng của nó PGS-TS Nguyễn Viết
Tiếp)
Bảng 1-1 Bảng thống kê sự thay đổi tỷ lệ (%)của các phương pháp gia công
STT

Phương

pháp

công

1970

1975

1985

1995

5

4.41

4.2

4.0

nghệ
1

Đúc

2

Rèn dập

7.2

7.43

10.9

14.6

3

Chất dẻo

-

1.97

2.4

2.8

4

Hàn

4.9

5.34

4.7

4.0

5

Gia công cơ

31.7

29.31

27.1

25.2

6

Gia công nhiệt

1.3

1.51

1.4

1.3

7

Lắp ráp

32.3

35.31

37.1

38

8

Sửa bề mặt

7.5

5.66

4.7

4.0

9

Công nghệ điện

4.5

4.88

4.3

3.8

10

Công nghệ khác

5.9

4.18

3.0

1.5

Tổng số

100

100

100

100

Khác với gia công cơ, gia công áp lực là phương pháp gia công không phoi, ít
hao tổn kim loại. Nguyên lý chung là dựa vào tính dẻo của kim loại dùng ngoại lực
của thiết bị làm cho kim loại biến dạng theo hình dạng yêu cầu, kim loại vẫn giữ
được tính nguyên vẹn không bị phá huỷ, sau khi gia công áp lực chất lượng kim loại
được cải thiện nên những chi tiết kim loại quan trọng thường được chế tạo từ kim
loại đã qua gia công áp lực. Các hình thức cơ bản của gia công áp lực bao gồm: cán,
kéo, ép, rèn và dập.

6


Dập là một trong những phương pháp gia công áp lực được ứng dụng nhiều
trong thực tế, có hai dạng gia công dập đó là: dập thể tích và dập tấm.
Dập thể tích còn gọi là rèn khuôn là phương pháp dập mà kim loại được biến
dạng hoàn toàn trong lòng khuôn có hình dạng và kích thước xác định. Còn dập tấm
là phương pháp chế tạo chi tiết từ phôi liệu ở dạng tấm. Sự biến dạng của kim loại
trong khuôn dập có hình dáng, kích thước xác định.
Dụng cụ cắt sử dụng trong công nghệ dập gồm khuôn dập và chày dập, giống
như gia công cơ vật liệu làm dụng cụ biến dạng cũng cần đảm bảo các yêu cầu về
cơ tính, mà yêu cầu cơ bản là độ cứng cao và tính chống mài mòn cao. Độ cứng cao
và phải cao hơn hẳn độ cứng của phôi, sản phẩm, do vậy tuỳ từng loại dụng cụ sẽ
cần độ cứng yêu cầu tối thiểu khác nhau. Tính chống mài mòn cao để đảm bảo cho

dụng cụ làm việc lâu dài, gia công được khối lượng lớn sản phẩm mà không bị giảm
hay mất cấp chính xác. Tuy nhiên bên cạnh việc chú ý đến hai yêu cầu cơ bản này
còn cần chú ý đến độ dai và đập, không cho phép thấp quá giá trị quy định để tránh
bị gãy vỡ. Ngoài ra còn quan tâm đến tính chịu nhiệt khi dụng cụ làm việc với năng
suất cao và ở trạng thái nóng.
Qua những phân tích trên có thể thấy:
- Công nghệ rèn dập đang là phương pháp gia công có sự phát triển mạnh,
ngày càng được ứng dụng rộng rãi hơn trong chế tạo cơ khí.
- Vật liệu dùng làm dụng cụ biến dạng trong rèn dập rất đa dạng nên tuỳ vào
mục đích sử dụng mà chọn chủng loại vật liệu phù hợp.
- Thiết kế, chế tạo khuôn dập tốn nhiều công sức và kinh phí với các nguyên
công gia công phức tạp mà thực hiện trên các máy công cụ vạn năng truyền thống là
rất khó, nên cần hạn chế bớt việc chế thử và đơn giản hoá quy trình gia công bằng
cách sử dụng các loại máy điều khiển số, đặc biệt là sử dụng máy phay CNC cho
việc gia công lòng khuôn.
- Cần tiến hành nghiên cứu để lựa chọn, tối ưu hoá quá trình chế tạo khuôn
dập mỗi khi có yêu cầu chế tạo mới.

7


Như đã biết điều khiển số là một hình thức đặc biệt của tự động hoá, mà ở đó
đối tượng là các máy công cụ. Trong nền sản xuất hiện đại không thể thiều vai trò
của tự động hoá, nhờ có tự động hoá mà con người được giải phóng khỏi sức lao
động, quá trình sản xuất không những được cải thiện về năng suất mà cả về mặt
chất lượng. Tự động hoá đang được ứng dụng trong rất nhiều ngành kinh tế, kỹ
thuật trong đó có cơ khí chế tạo. Một trong những vấn đề quyết định của tự động
hoá ngành cơ khí chế tạo là kỹ thuật điều khiển số và công nghệ trên các máy điều
khiển số. Ở các nước phát triển máy công cụ điều khiển theo chương trình số (NC
và CNC) đã được sử dụng từ 20-30 năm trước và gần đầy đã phát triển thành các hệ

thống, tổ hợp trung tâm gia công.
Trong những năm trở lại đây ở Việt Nam có xu hướng sử dụng máy CNC
ngày càng nhiều, nên các đề tài nghiên cứu về máy CNC là khá lớn trong các đề tài
nghiên cứu khoa học, luận án tiến sỹ, luận văn thạc sỹ… Trong đó các đề tài nghiên
cứu ứng dụng nhằm khai thác có hiệu quả máy CNC chiếm một tỷ lệ khá lớn, có thể
kể là : Nguyễn Trọng Bình, Hoàng Việt Hồng, Ảnh hưởng của chế độ cắt đến nhấp
nhô tế vi bề mặt khi phay bằng dao phay mặt đầu trên máy phay CNC, Tạp chí Cơ
khí Việt Nam, Số 60 (5/2002) ; Ảnh hưởng của chế độ cắt đến lượng mòn dao khi
phay bằng dao phay mặt đầu trên máy phay CNC, Tạp chí Cơ khí Việt Nam, Số 61
(6/2002) ; Nguyễn Ngọc Ánh, Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số công nghệ
đến chất lượng bề mặt chi tiết máy khi gia công trên máy phay CNC, Luận văn cao
học, ĐHBKHN (2002) ; Nguyễn Đình Thân, Nghiên cứu độ mòn dao tiện khi gia
công vật liệu cơ tính dẻo cao, Luận văn cao học, ĐHBKHN (2003) ; Vũ Đình
Thơm, Tính toán bù bán kính mũi dao khi lập chương trình NC cho máy tiện CNC,
Tạp chí Cơ khí Việt Nam, Số 76 (7/2003) ; Lê Văn Toản, Nghiên cứu ảnh hưởng
của các thông số công nghệ khi mài phẳng tới độ nhám bề mặt trên một số vật liệu
có tính dẻo cao, Luận văn cao học, ĐHBKHN (2005) ; Trần Xuân Việt, Phạm Văn
Bổng, Khảo sát thực nghiệm về ảnh hưởng của các thông số công nghệ V, T, S đến
lực cắt trên máy tiện CNC, Tạp chí Cơ khí Việt Nam, Số 105 (12/2005)…

8


Trong nhóm đề tài trên có hai đề tài trực tiếp nghiên cứu ảnh hưởng của các
thông số công nghệ đến độ nhám bề mặt, điều đó chứng tỏ việc nghiên cứu ảnh
hưởng của các thông số công nghệ đến chất lượng bề mặt chi tiết máy là rất quan
trọng.
Các nghiên cứu về phay từ trước đến nay, chủ yếu được áp dụng cho các loại
vật liệu có độ cứng cao, vật liệu đã qua gia công nhiệt...mà chưa có sự quan tâm,
nghiên cứu đúng mức về phay đối với các loại vật liệu mềm (có tính dẻo cao) như

đồng, nhôm...mà trên thực tế cần phải gia công bẳng phay các loại vật liệu này. Do
vậy, trong luận văn này, tôi trình bày một số “Nghiên cứu độ chính xác gia công
trên máy phay CNC khi gia công vật liệu có độ dẻo cao”. Vật liệu đặc trưng cho
nhóm vật liệu này là đồng thau.
1.2. Phương pháp gia công phay
Phay là phương pháp gia công cắt gọt trong đó dụng cụ cắt quay tròn tạo ra
chuyển động cắt. Chuyển động tiến dao thông thường là do máy, cũng có khi do dao
hoặc do cả máy và dao cùng thực hiện theo các hướng khác nhau. Khác với tiện và
khoan, các lưỡi cắt của dao phay không tham gia cắt liên tục, phoi ngắn hơn, lưỡi
cắt bị nung nóng gián đoạn nên khả năng chịu tải tốt hơn.
Tiết diện ngang của phoi không đồng đều nên lực cắt dao động và lưỡi cắt
chịu tải trọng va đập và gây ra rung động trong quá trình phay, vì thế máy phay phải
được chế tạo sao cho có độ cứng vững cao. Hiện nay có các loại máy phay đứng,
máy phay ngang, máy phay giường hoặc máy phay chuyên dùng. Trong những năm
gần đây máy phay CNC đã được đưa vào sử dụng rộng rãi trong sản xuất. Ngoài ra
người ta còn chế tạo các trung tâm gia công để thực hiện các công việc khác nhau
như phay, khoan, khoét, doa...trong cùng một lần gá.
- Đặc điểm của máy phay CNC so với máy phay vạn năng:
+ Ưu điểm:
•

Nâng cao năng suất

•

Độ chính xác cao

•

Hạ giá thành sản xuất

9


•

Giảm giá thành điều hành gián tiếp

•

Đáp ứng nhanh nhu cầu thị trường, gia công nhiều bề mặt phức tạp

•

Tận dụng thiết bị tối đa trong quá trình gia công

+ Nhược điểm
•

Chi phí đầu tư ban đầu cao

•

Chi phí lập trình và máy tính kèm theo

•

Chi phí bảo trì cao và cần phải có thợ bảo trì chuyên nghiệp.

1.3. Vật liệu gia công

Trong giới hạn đề tài nghiên cứu Latông (đồng thau). Latông là hợp kim của
đồng mà nguyên tố chính là kẽm. La tông đơn giản và được dùng nhiều hơn cả, đó
là hợp kim chỉ có hai nguyên tố là đồng – kẽm.
Điều rất đặc biệt là Zn khi hòa tan vào Cu không những nâng cao độ bền mà
cả độ dẻo của dung dịch rắn (đây là một trong số ít các trường hợp hiếm có, thông
thường độ bền tăng lên, độ dẻo, độ dai phải giảm đi), đồng thời có hiệu ứng hóa bền
biến dạng cao. Do vậy nói chung cơ tính của Latông cao hơn và rẻ hơn đồng nguyên
chất. Độ dẻo cao nhất ứng với khoảng 30%Zn. Ngoài ra khi pha thêm Zn mầu đỏ
của đồng giảm dần và chuyển dần thành vàng.
1.4. Giới hạn nghiên cứu của đề tài
Độ chính xác của chi tiết máy bị ảnh hưởng bởi rất nhiều yếu tố như tình trạng
máy, dao, khả năng công nghệ, cơ tính vật liệu phôi và chế độ cắt...Tuy nhiên do sự
phát triển của khoa học kỹ thuật, các máy CNC đã phần nào giảm tính phức tạp đó.
Nhiệm vụ của các nhà chuyên môn là làm thế nào để chọn được các thông số công
nghệ hợp lý để đạt được các mục tiêu về năng suất và chất lượng đặt ra.

10


Trong phần “Nghiên cứu độ chính xác gia công trên máy phay CNC khi gia
công vật liệu có độ dẻo cao” , ở đây độ chính xác gia công là một thông số mang
tính tổng hợp. Tuy nhiên hai yếu tố rất quan trọng trong độ chính xác gia công là
độ chính xác về kích thước và độ nhám bề mặt thì lại có quan hệ mật thiết với nhau,
trong đó độ nhám bề mặt Ra bằng khoảng 5 ÷ 20% dung sai kích thước. Bề mặt có
độ nhám bề mặt nhỏ thì độ chính xác về kích thước hình học mới cao và ngược lại.
Độ chính xác gia công

Độ chính xác của
một chi tiết

Sai số về kích thước

Độ chính xác của
cả loạt chi tiết

Sai lệch bề mặt chi tiết

Tổng sai số

Sai số ngẫu nhiên

Sai số hệ thống

Tính chất cơ lý lớp bề mặt

Độ nhám bề mặt

Độ sóng

Sai số hình dáng hình học

Sai số vị trí tương quan

Sai số về kích thước

Do vậy, phạm vi luận văn này chỉ giới hạn ở việc nghiên cứu ảnh hưởng của
các thông số công nghệ: tốc độ cắt V (m/phút), tốc độ chạy dao S (mm/răng) tới độ
nhám bề mặt chi tiết máy (Ra) khi gia công trên máy phay CNC được thực hiện với
vật liệu có độ dẻo cao bằng phương pháp thực nghiệm.

11


1.5. Kết luận
Công nghiệp phát triển và yêu cầu về chất lượng sản phẩm ngày càng cao. Do
đó, việc nghiên cứu làn sao để sản phẩm làm ra đạt chất lượng tốt nhất, hiệu quả
kinh tế cao nhất là một việc làm không thể thiếu. Ngày nay công nghệ vật liệu đang
rất phát triển nên việc nghiên cứu chế độ cắt tối ưu cho từng loại vật liệu là một việc
làm rất cần thiết. Một trong số những nghiên cứu quan trọng đó chính là xem xét sự
ảnh hưởng của các thông số công nghệ khi gia công vật liệu có độ dẻo cao đến chất
lượng bề mặt chi tiết. Với kết quả của nghiên cứu này sẽ là cơ sở cho quá trình tối
ưu hóa các thông số công nghệ khi gia công vật liệu có độ dẻo cao trên máy phay
CNC.

12


CHƯƠNG 2
CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA ĐỀ TÀI

2.1. Độ chính xác gia công
Nghiên cứu về độ chính xác gia công
Khái niệm về độ chính xác gia công: Các chi tiết máy khi được thiết kế đều
phải có các yêu cầu kỹ thuật nhất định để đảm bảo tính năng làm việc của chúng.
Đó có thể là độ chính xác về kích thước, chất lượng bề mặt hay vị trí liên quan. Tuy
nhiên, đó mới chỉ là trên bản vẽ thiết kế. Khi gia công, việc đảm bảo được các yêu
cầu kỹ thuật của chi tiết được ghi trên bản vẽ là rất cần thiết. Thực tế là giữa các chi
tiết được gia công với các chi tiết lý tưởng trên bản vẽ có những sai lệch khác nhau
và các sai số đó được gọi là sai số gia công. Do vậy, độ chính xác gia công được
định nghĩa như sau:

“Độ chính xác gia công của chi tiết máy là mức độ giống nhau về kích thước,
hình dáng và vị trí tương quan giữa các chi tiết gia công trên máy và các chi tiết lý
tưởng trên bản vẽ thiết kế”
Độ chính xác của chi tiết được đánh giá theo các yếu tố sau đây:
a. Độ chính xác về kích thước
Đó là độ chính xác về kích thước thẳng hoặc kích thước góc. Độ chính xác
kích thước được đánh giá bằng sai số của kích thước thực so với kích thước lý
tưởng được ghi trên bản vẽ.
b. Độ chính xác hình dáng hình học
Đó là mức độ phù hợp giữa hình dáng hình học và hình dáng lý tưởng của chi
tiết. Ví dụ, khi gia công chi tiết hình trụ, độ chính xác hình dáng hình học được
đánh giá qua độ côn, ôvan, độ đa cạnh, độ phình tang trống...còn khi gia công mặt
phẳng, độ chính xác hình dáng hình học được đánh giá qua độ phẳng của nó so với
độ phẳng lý tưởng...

13


c. Độ chính xác vị trí tương quan
Độ chính xác này thực chất là sự xoay đi một góc nào đó của bề mặt này so
với bề mặt kia (dùng làm chuẩn). Độ chính xác vị trí tương quan thường được ghi
thành một điều kiện kỹ thuật trên bản vẽ thiết kế. Ví dụ: độ song song, độ vuông
góc, độ lệch tâm, độ đối xứng...
Nói chung, độ chính xác gia công là chỉ tiêu khó đạt nhất và gây tốn kém nhất
kể cả trong quá trình xác lập cũng như trong quá trình chế tạo. Độ chính xác gia
công là một yếu tố rất quan trọng trong gia công cơ khí, nó phản ánh trình độ gia
công của một nền sản xuất cơ khí.
Tuy nhiên, việc nâng cao độ chính xác gia công là một việc rất cần thiết vì
điều đó sẽ làm nâng cao chất lượng sử dụng của chi tiết máy, làm giảm thời gian lắp
ráp sản phẩm..Tuy nhiên, cũng cần phải hiểu rằng, việc nâng cao độ chính xác gia

công cũng đồng nghĩa với việc giá thành chi tiết sẽ bị nâng cao như được chỉ ra
trong hình 2.1.

Gi¸ thµnh

Dung sai chÕ t¹o
Hình 2.1. Mối quan hệ giữa độ chính xác gia công và giá thành sản phẩm

Độ chính xác gia công trong điều kiện sản xuất phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố,
do đó người ta thường gia công chi tiết với “ độ chính xác kinh tế” chứ không phải “
độ chính xác có thể đạt tới”

14


Độ chính xác có thể đạt tới là độ chính xác có thể đạt được trong những điều
kiện đặc biệt không tính đến giá thành gia công ( máy chính xác, đồ gá tốt, công
nhân có tay nghề cao...)
2.2. Các nguyên nhân gây ra sai số gia công
Khi gia công một loạt chi tiết trong cùng một điều kiện xác định mặc dù
những nguyên nhân gây ra từng sai số của mỗi chi tiết là giống nhau nhưng sai số
tổng cộng trên từng chi tiết lại khác nhau. Sở dĩ có hiện tượng như vậy là do tính
chất khác nhau của các sai số thành phần. Một sai số xuất hiện trên từng chi tiết của
cả loạt đều có giá trị không đổi theo một quy luật nào đó. Những sai số này gọi là
sai số hệ thống cố định hoặc hệ thống thay đổi. Có một sai số khác mà giá trị của
chúng xuất hiện trên mỗi chi tiết không theo một quy luật nào cả và những sai số
này gọi là sai số ngẫu nhiên.
a. Các nguyên nhân gây ra sai số hệ thống cố định
+ Sai số lý thuyết của phương pháp cắt
+ Sai số chế tạo của máy, dao, đồ gá

+ Biến dạng nhiệt của chi tiết gia công.
b. Các nguyên nhân gây ra sai số hệ thống thay đổi (theo thời gian gia công)
+ Dụng cụ bị hao mòn theo thời gian gia công
+ Biến dạng nhiệt của máy, dao và đồ gá
c. Các nguyên nhân gây ra sai số ngẫu nhiên
+ Độ cứng của vật liệu không đồng đều.
+ Lượng dư gia công không đồng đều.
+ Vị trí của phôi trong đồ gá thay đổi (dẫn đến sai số gá đặt)
+ Thay đổi của ứng suất dư.
+ Gá dao nhiều lần
+ Mài dao nhiều lần
+ Thay đổi nhiều máy để gia công một loạt chi tiết.
+ Dao động nhiệt của quá trình cắt.
+ Các loại rung động trong quá trình cắt.

15


2.3. Các phương pháp đạt độ chính xác gia công
Để đạt độ chính xác gia công người ta thường dùng hai phương pháp sau đây:
+ Phương pháp cắt thử từng chi tiết riêng biệt.
+ Phương pháp tự động đạt kích thước.
+ Phương pháp điều khiển thích nghi.
2.3.1. Phương pháp cắt thử từng chi tiết riêng biệt
Bản chất của phương pháp là sau khi gá phôi lên máy người công nhân đưa
dao vào và tiến hành cắt thử một lượng dư nhất định, sau đó dùng máy để kiểm tra
kích thước. Nếu chưa đạt yêu cầu thì lại điều chỉnh dao ăn sâu thêm nữa rồi lại cắt
thử và kiểm tra, công việc được lặp đi lặp lại cho đến khi đạt kích thước yêu cầu.
Trước khi cắt thử, phôi được lấy dấu để người thợ có thể đưa dao vào vị trí (đã lấy
dấu) một cách nhanh chóng và để tránh phế phẩm (do dao được đưa vào quá sâu).

Phương pháp cắt thử có những ưu điểm sau đây:
- Trên máy không chính xác vẫn có thể đạt được độ chính xác cao (nhờ vào
tay nghề của người công nhân).
- Loại trừ ảnh hưởng của mòn dao khi gia công cả loạt chi tiết (do dao luôn
được điều chỉnh đúng vị trí)
- Không cần chế tạo đồ gá đắt tiền mà chỉ cần người thợ rà gá chính xác.
Tuy nhiên, phương pháp cắt thử lại có những nhược điểm sau:
- Độ chính xác gia công phụ thuộc vào bề dày nhỏ nhất của lớp phôi được hớt
đi. Ví dụ, khi tiện bằng dao hợp kim (có mài bóng lưỡi) bề dầy phôi có thể cắt được
không nhỏ hơn 0,02mm, còn khi tiện bằng dao đã mòn thì bề dầy phôi có thể cắt
được không nhỏ hơn 0,05mm. Như vậy, khi gia công bằng phương pháp cắt thử
người thợ không thể điều chỉnh được dao để lưỡi cắt có thể hớt đi bề dày phôi nói
trên, do đó không thể đảm bảo được kích thước có sai số nhỏ hơn lớp bề dày phôi
đó.
- Người thợ phải làm việc căng thẳng nên dễ mệt, do đó có thể gây ra phế
phẩm.
- Năng suất thấp do phải cắt nhiều lần.

16


- Do năng suất thấp nên giá thành không cao.
Với những nhược điểm trên đây, cho nên phương pháp cắt thử chỉ được sử
dụng trong sản xuất đơn chiếc và hàng loạt nhỏ, trong sản xuất thử và trong sửa
chữa hoặc trong các phân xưởng dụng cụ. Trong sản xuất hàng loạt lớn và hàng
khối, phương pháp cắt thử chủ yếu dùng ở nguyên công mài vì trong nguyên công
này, dụng cụ cắt (đá mài) bị mòn rất nhanh và phá vỡ kích thước đã được điều
chỉnh. Do đó lượng mòn của đá có thể được bù lại nhờ điều chỉnh đá bằng tay trong
quá trình gia công để vẫn đảm bảo độ chính xác gia công.
2.3.2. Phương pháp tự động đạt kích thước

Trong sản xuất hàng loạt lớn và hàng khối để đạt độ chính xác gia công chủ
yếu người ta thường dùng phương pháp tự động đạt kích thước. Bản chất của
phương pháp này thường là trước khi gia công, dụng cụ cắt được điều chỉnh sẵn để
có vị trí tương quan cố định so với chi tiết gia công. Nói cách khác thì các chi tiết
gia công cũng phải có vị trí xác định so với dụng cụ cắt. Vị trí này của chi tiết gia
công được đảm bảo nhờ có cơ cấu định vị của đồ gá. Còn đồ gá cũng có vị trí xác
định trên máy nhờ có cơ cấu định vị riêng.

Hình 2.2. Gia công theo phương pháp tự động đạt kích thước
Ví dụ, khi phay phôi (chi tiết gia công) 2 để đạt kích thước a và b (hình.2.2)
bàn máy phay được điều chỉnh sao cho mặt tỳ của má tĩnh 1 của êtô cách trục quay
của dao phay một đoạn K = D/2 + a (D- đường kính dao phay).

17


Như vậy, khi sử dụng phương pháp tự động đạt kích thước thì việc đảm bảo độ
chính xác gia công không phải do người công nhân thực hiện mà do: thợ điều chỉnh
(có nhiệm vụ điều chỉnh máy); thợ chế tạo dụng cụ (có nhiệm vụ chế tạo đồ gá) và
nhà công nghệ ( có nhiệm vụ xác định chuẩn công nghệ, kích thước phôi và phương
pháp gá đặt nó trên đồ gá).
Phương pháp tự động đạt kích thước có những ưu điểm sau đây:
- Đảm bảo độ chính xác gia công. Giảm phế phẩm. Độ chính xác gia công
không phụ thuộc vào bề dầy nhỏ nhất của lớp phôi được cắt và trình độ tay nghề
của người công nhân.
- Chỉ cắt một lần là đạt kích thước, không mất thời gian lấy dấu và cắt thử, do
đó năng suất gia công tăng.
- 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.
Tuy nhiên phương pháp này cũng có nhược điểm sau đây:
- Chi phí cho việc thiết kế, chế tạo đồ gá cũng như chi phí cho việc điều
chỉnh máy, điều chỉnh dao có khi vượt quá hiệu quả kinh tế của phương pháp mang
lại.
- Chi phí cho việc chế tạo phôi chính xác đôi khi không bù lại được nếu số
chi tiết gia công quá ít.
- Nếu dụng cụ mau mòn thì kích thước đã được điều chỉnh sẽ thay đổi nhanh,
do đó cần phải điều chỉnh lại nhiều lần. Điều này gây tốn kém cả về thời gian và
kinh phí, đồng thời làm cho độ chính xác giảm.
2.3.3. Phương pháp đạt độ chính xác gia công bằng điều khiển thích nghi
Ngày nay, với sự phát triển của kỹ thuật thông tin và kỹ thuật điều khiển tự
động, tự động hóa, độ chính xác gia công có thể đạt được bằng phương pháp điều
khiển thích nghi. Theo phương pháp này thì trong quá trình gia công, các kích thước
gia công cần đạt được luôn được đo trong suốt quá trình gia công. Các giá trị đo

18


được này sẽ là các thông tin cần thiết để cho các bộ điều khiển có thể điều khiển
được các dụng cụ cắt hay chi tiết tiến ra, vào một lượng hợp lý để đảm bảo kích
thước cần gia công, qua đó đảm bảo được độ chính xác gia công. Tuy nhiên, giá
thành chế tạo của loại hình này còn rất cao nên chỉ được áp dụng cho các chi tiết
cần độ chính xác cao. Ở nước ta hình thức này chưa phổ biến.
2.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến độ chính xác gia công
2.4.1. Biến dạng đàn hồi của hệ thống công nghệ
Hệ thống công nghệ (Máy – Dao – Đồ gá – chi tiết gia công) là một hệ thống
đàn hồi. Sự thay đổi các giá trị biến dạng đàn hồi dưới tác dụng của lực cắt sẽ gây ra
sai số kích thước và sai số hình dáng hình học của chi tiết gia công.
Lực cắt thay đổi là do lượng dư gia công không cố định, tính chất cơ lý của vật

liệu gia công không cố định và do mòn dao. Biến dạng đàn hồi của hệ thống công
nghệ phụ thuộc vào lực cắt và độ cứng vững của bản thân hệ thống đó.
2.4.2. Biến dạng tiếp xúc và biến dạng chi tiết gia công
Lượng biến dạng đàn hồi của hệ thống công nghệ (hoặc của các phần tử trong
hệ thống) phụ thuộc vào biến dạng của bản thân các chi tiết và biến dạng tiếp xúc
của các bề mặt lắp ghép. Biến dạng của bản thân chi tiết (biến dạng kéo, biến dạng
nén, biến dạng uốn, biến dạng xoắn hoặc tổng hợp các biến dạng đó) được tính theo
các công thức của sức bền vật liệu hoặc theo thuyết bền đàn hồi.
2.4.3. Ảnh hưởng do sai số phôi
Khi gia công, dao bị mòn do lực cắt Py và biến dạng đàn hồi của hệ thống công
nghệ tăng lên, do đó kích thước của chi tiết máy cũng bị biến động. Còn sự biến
động của độ cứng vật liệu và lượng dư gia công sẽ gây ra sai số hình dáng hình học
của chi tiết. Hơn nữa, trong thực tế cũng tồn tại hiện tượng in dập (di truyền công
nghệ) sai số hình dáng hình học cùng tính chất của phôi và chi tiết gia công như độ
ôvan, độ côn, độ đảo,...
2.4.4. Ảnh hưởng do độ chính xác của máy công cụ
Thông thường máy công cụ có những sai số hình học như sau:

19


- Độ đảo hướng kính của trục chính.
- Độ đảo của lỗ trục chính.
- Độ đảo mặt đầu của trục chính.
- Các sai số của các bộ phận khác như sống trượt, bàn máy,...
Các sai số trên đây sẽ phản ánh một phần hoặc toàn bộ lên chi tiết gia công
dưới dạng sai số hệ thống. Việc hình thành các bề mặt gia công là do chuyển động
cưỡng bức của các bộ phận như trục chính, bàn máy hoặc bàn dao...nếu các chuyển
động này có sai số chúng sẽ phản ánh lên bề mặt của chi tiết gia công.
2.4.5. Ảnh hưởng của các sai số đồ gá

Sai số chế tạo và lắp ráp của đồ gá cũng ảnh hưởng đến độ chính xác của chi
tiết gia công. Các chi tiết quan trọng của đồ gá như chi tiết định vị, dẫn hướng, so
dao,...Nếu có sai số do chế tạo hoặc do mòn sẽ làm thay đổi vị trí tương đối giữa
máy – dao – chi tiết, do đó cũng gây ra sai số gia công. Sai số này có thể xác định
được bằng tính toán dựa vào dung sai của các chi tiết chủ yếu của đồ gá hoặc có thể
dựa vào kích thước thực tế của các chi tiết đó khi chế tạo.
Nhìn chung tốc độ mòn của đồ gá cũng như máy công cụ là rất chậm, vì vậy
sai số về 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.
2.4.6. Ảnh hưởng của sai số đến dụng cụ cắt
Độ chính xác chế tạo dụng cụ cắt, mức độ mài mòn của nó và sai số gá đặt
trên máy dều ảnh hưởng đến độ chính xác gia công. Khi gia công bằng các dụng cụ
định kích thước (ví dụ như mũi khoan, mũi khoét, dao doa, dao chuốt...) thì sai số
của chúng ảnh hưởng trực tiếp đến độ chính xác gia công. Khi gia công rãnh then
bằng dao phay ngón, dao phay đĩa thì sai số đường kính và bề rộng của dao cũng
ảnh hưởng trực tiếp đến độ chính xác chiều rộng của rãnh then.
Sai số bước ren, góc nâng của ren, góc đỉnh ren, đường kính trung bình của
các loại tarô và bàn ren đều phản ánh trực tiếp lên ren gia công.

20


Khi gia công các mặt định hình bằng các loại dao định hình (như dao tiện định
hình,dao phay răng môđun) thì sai số profin của dao gây ra sai số hình dạng bề mặt.
Ngoài sai số chế tạo, trong quá trình cắt dao sẽ bị mòn và ảnh hưởng rất lớn
đến độ chính xác gia công.
2.4.7. Ảnh hưởng của biến dạng nhiệt của máy
Khi máy làm việc, các bộ phận khác nhau của nó bị nung nóng chủ yếu là do
nhiệt ma sats, nhiệt phát ra từ động cơ và hệ thống thủy lực. Nhiệt độ của các bộ

phận khác nhau có thể chênh lệch trong khoảng 10 ÷ 150C, trong đó nhiệt độ ở hai ổ
trục chính có giá trị lớn nhất và có ảnh hưởng lớn nhất đến độ chính xác gia công.
Nhiệt độ tăng lên làm cho tâm trục chính xê dịch theo cả hai phương ngang và
đứng. Do đó các chi tiết gia công ở đầu và cuối ca làm việc sẽ có các kích thước
khác nhau.
2.4.8. Ảnh hưởng của biến dạng nhiệt của dụng cụ cắt
Khi cắt, nhiệt cắt truyền vào dao với tỷ lệ không lớn (10 ÷ 20%). Tuy nhiên, tỷ
lệ nhiệt này cũng gây ra biến dạng đáng kể của dao cắt. Sự giãn nở chiều dài dao sẽ
làm thay đổi vị trí dao đã được điều chỉnh và gây ra sai số gia công.
2.4.9. Ảnh hưởng của biến dạng nhiệt của chi tiết
Một phần nhiệt ở vùng cắt được truyền vào chi tiết gia công, làm cho nó biến
dạng và gây ra sai số gia công. Nếu chi tiết nung nóng đều thì chỉ gây ra sai số kích
thước, còn nếu nó bị nung nóng cục bộ, không đều thì ngoài sai số kích thước còn
gây ra sai số hình dáng. Nhiệt độ được truyền vào chi tiết phụ thuộc vào chế độ cắt.
Ví dụ, khi tiện với tốc độ cắt và lượng chạy dao cao, có nghĩa là rút ngắn thời gian
tác động nhiệt tới chi tiết gia công thì nhiệt độ giảm. Chẳng hạn, khi tăng tốc độ cắt
từ 30 đến 150m/phút với chiều sâu cắt không đổi 3mm và lượng chạy dao
0,44mm/vòng thì nhiệt độ của chi tiết giảm.
2.4.10. Ảnh hưởng của rung động trong quá trình cắt
Rung động của hệ thống công nghệ trong quá trình cắt làm cho vị trí tương đối
giữa dao cắt và chi tiết gia công thay đổi theo chu kỳ, do đó ghi lại trên bề mặt chi

21


tiết hình dáng không bằng phẳng. Nếu sai số rung động thấp, biên độ lớn sẽ sinh ra
độ nhám bề mặt. Ngoài ra, do rung động chiều sâu cắt, tiết diện phoi và lực cắt sẽ
tăng, giảm theo chu kỳ làm ảnh hưởng đến độ chính xác gia công. Rung động có hai
loại: rung động cưỡng bức và tự rung động.
a. 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 tiếp xúc có khe hở lớn.
Để giảm rung động người ta thường sử dụng các biện pháp sau đây:
- Nâng cao độ cứng của hệ thống công nghệ.
- Giảm lực truyền động cần phải được gia công với độ chính xác cao.
- Các chi tiết quay nhanh cần được cân bằng tốt.
- Tính cắt không liên tục.
- Khi gia công các chi tiết có độ chính xác cao cần phải có cơ cấu giảm rung
và có nền giảm rung cách ly với bên ngoài.
b. Rung động tự phát (tự rung)
Tự rung hay là rung động sinh ra bởi quá trình cắt và nó được duy trì bởi lực
cắt. Khi ngừng cắt thì hiện tượng tự rung cũng kết thúc.
Để giảm tự rung người ta dùng các biện pháp sau đây:
- Không nên cắt lớp phoi quá rộng và quá mỏng.
- Chọn chế độ cắt hợp lý sao không nằm trong vùng có xuất hiện lẹo dao.
- Thay đổi hình dáng hình học của dao sao cho giảm lực cắt ở phương có rung
động.
- Dùng dung dịch bôi trơn nguội để giảm bớt mòn dao.

22


- Nâng cao độ cứng của hệ thống công nghệ.
- Sử dụng các cơ cấu giảm rung.

2.4.11.Ảnh hưởng của các phương pháp gá đặt
Để gia công được trên máy, chi tiết phải được định vị và kẹp chặt. Hai quá
trình này (định vị và kẹp chặt) được gọi là gá đặt. Bản thân gá đặt này cũng sai số
và ảnh hưởng trực tiếp đến độ chính xác gia công.
Sai số gá đặt bao gồm:
- Sai số chuẩn ε c
- Sai số kẹp chặt ε k
- Sai số đồ gá ε ñg
Sai số gá đặt ε ñg được tính theo công thức:
ε ñg = ε c + ε k + ε ñg

2.4.12. Ảnh hưởng của dụng cụ đo và phương pháp đo
Dụng cụ đo và phương pháp đo cũng gây ra sai số và ảnh hưởng đến độ
chính xác gia công.
Bản thân dụng cụ đo khi chế tạo cũng có sai số, do đó khi dùng nó để xác
định độ chính xác của chi tiết sẽ cho ta kết quả không chính xác.
Ngoài ra phương pháp đo (gá chi tiết gia công lên dụng cụ đo hoặc đồ gá,
sau đó điều chỉnh chuỗi kích thước rồi thực hiện phép đo) cũng gây ra sai số và ảnh
hưởng đến độ chính xác gia công.
Để giảm bớt ảnh hưởng của đo lường đến độ chính xác gia công cần phải
chọn dụng cụ đo và phương pháp đo hợp lý.
2.5. Khả năng đạt độ chính xác của các phương pháp gia công cắt gọt

2.5.1. Các phương pháp cắt gọt sử dụng dụng cụ cắt có thông số hình học
cố định
Hiện nay, việc gia công bằng phương pháp cắt gọt bằng dụng cụ cắt có lưỡi
cắt cố định vẫn chiếm một tỷ lệ lớn trong quá trình gia công chế tạo các sản phẩm

23

cơ khí. Đó là các phương pháp gia công như Tiện, Phay, Bào, Khoan, Khét, Doa
v.v. Mỗi phương pháp gia công cho một độ chính xác khác nhau nhưng nói chung là
độ chính xác gia công của các phương pháp này vẫn thấp, đạt độ chính xác cao nhất
khoảng cấp 7, do các yếu tố sau:
- Tốc độ gia công thấp nên chất lượng bề mặt chi tiết chưa cao
- Do chiều sâu cắt tới hạn lớn (Lớn hơn 0,02mm).
- Thường gia công các vật liệu chưa qua nhiệt luyện nên chất lượng bề mặt gia
công thấp.
Do đó, trong các quá trình gia công đòi hỏi độ chính xác cao thì các quá trình
trên vẫn chưa đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật đã đề ra mà chỉ đóng vai trò là các
nguyên công gia công thô hoặc gia công trước nhiệt luyện, chuẩn bị cho quá trình
gia công có độ chính xác cao hơn như mài, nghiền, khôn v.v

2.5.2. Mài và các phương pháp gia công sử dụng hạt mài
Mài và các phương pháp gia công bằng vật liệu hạt mài như Nghiền, Khôn,
Mài siêu tinh xác là các phương pháp gia công tinh cho độ chính xác gia công cao.
Bằng phương pháp mài, có thể gia công đwợc chi tiết đạt độ chính xác cấp 6-7, độ
bóng ∇8-∇10, do đó có thể sử dụng cho gia công lần cuối. Với các phương pháp gia
công khác còn có thể đạt độ chính xác cao hơn nữa. Do vậy đây là các phương pháp
được sử dụng chủ yếu để gia công các chi tiết đạt độ chính xác cao và rất cao. Sở dĩ
các phương pháp gia công này đạt độ chính xác gia công cao vì một số nguyên nhân
sau:
- Chiều sâu cắt trong các nguyên công này rất nhỏ. Chiều sâu cắt khi mài từ 220 µm, khi nghiền và khôn còn nhỏ hơn nữa.
- Tốc độ cắt rất lớn (khi mài) hoặc rất bé (khi nghiền, khôn)

2.5.3. Các phương pháp gia công truyền thống có sử dụng máy CNC và
dụng cụ cắt tiên tiến
Độ chính xác gia công phụ thuộc nhiều vào máy công cụ được sử dụng để gia
công chi tiết. Ngày nay, với sự ra đời của các máy CNC, độ chính xác gia công cơ

24