Bài giảng Kỹ thuật chế tạo máy - ĐH Phạm Văn Đồng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC PHẠM VĂN ĐỒNG
KHOA KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ
-----  -----

TRƯƠNG QUANG DŨNG

Bài Giảng
KỸ THUẬT CHẾ TẠO MÁY
(Dùng cho bậc Đại học – Ngành KT Cơ - Điện tử)

Quảng Ngãi , 07/2021


LỜI NĨI ĐẦU

Hiện nay, trong sự nghiệp cơng nghiệp hóa - hiện đại hóa đất nước, chế tạo máy là
một ngành quan trọng của nền kinh tế quốc dân được sử dụng trong hầu hết các lĩnh vực
công, nông nghiệp. Các cán bộ kỹ thuật trong ngành chế tạo máy được đào tạo phải có
kiến thức kỹ thuật cơ bản đồng thời phải biết vận dụng những kiến thức đó để giải quyết
những vấn đề cụ thể trong thực tế sản xuất cũng như chế tạo, lắp ráp, sửa chữa …
Với mục đích đó, tài liệu này cung cấp một lượng kiến thức có hệ thống, cụ thể, dễ
áp dụng giúp cho người đọc nhanh chóng lựa chọn các nội dung về lý thuyết cơ bản nhất
trong lĩnh vực công nghệ chế tạo máy, những yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng khi gia
cơng cơ khí, ngun nhân gây sai số trong q trình gia cơng, đồ gá gia cơng cơ. Đồng
thời giới thiệu các phương pháp gia công thông dụng để chế tạo ra các dạng bề mặt đạt
yêu cầu khác nhau về chất lượng gia công. Tài liệu dùng cho SV ngành kỹ thuật CơĐiện tử trong việc học tập học phần Kỹ thuật chế tạo máy và cũng là tài liệu tham khảo
cho SV các ngành học liên quan.
Trong quá trình biên soạn tuy đã cố gắng, nhưng cũng khơng tránh khỏi những
thiếu sót. Tác giả mong nhận được những ý kiến đóng góp của bạn đọc và đồng nghiệp.
Các ý kiến đóng góp xin gởi về ; Bộ mơn Cơ khí – Khoa Kỹ thuật
cơng nghệ, trường Đại học Phạm Văn Đồng.

Tác giả


MỤC LỤC
Nội dung

Trang

Chương 1. CÁC KHÁI NIỆM VÀ ĐỊNH NGHĨA CƠ BẢN

1

1.1. Khái niệm về sản phẩm, chi tiết máy, bộ phận, cơ cấu máy và phơi

1

1.2. Q trình sản xuất, q trình cơng nghệ

2

1.3. Các thành phần của q trình cơng nghệ gia cơng cơ

3

1.4. Các dạng sản xuất và các hình thức tổ chức sản xuất

7

Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ CẮT GỌT KIM LOẠI

2.1. Khái niệm chung

12

2.2. Vật liệu chế tạo dụng cụ cắt

21

2.3. Cơ sở vật lý quá trình cắt gọt kim loại

28

2.4. Lựa chọn hình dáng mặt trước và thơng số hình học hợp lý của dao
2.5. Xác định chế độ cắt hợp lý khi gia công

12

42

Chương 3. CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT CHI TIẾT MÁY

63

3.1. Khái niệm chất lượng bề mặt

63

3.2. Yếu tố đặc trưng của chất lượng bề mặt

63

3.3. Ảnh hưởng của chất lượng bề mặt tới khả năng làm việc của chi tiết
máy

67

3.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt

71

3.5. Phương pháp đảm bảo chất lượng bề mặt gia cơng chi tiết

78

Chương 4. ĐỘ CHÍNH XÁC GIA CƠNG

79

4.1. Khái niệm và định nghĩa

79

4.2. Các phương pháp đạt độ chính xác gia công trên máy công cụ

80

4.3. Các nguyên nhân sinh ra sai số gia công

82

Chương 5. CHUẨN

94

5.1. Định nghĩa và phân loại

94

5.2. Gá đặt chi tiết khi gia công

98

5.3. Nguyên tắc sáu điểm khi định vị chi tiết gia công

100


5.4. Cách tính sai số gá đặt

103

5.5. Các nguyên tắc khi chọn chuẩn

110

Chương 6. ĐẶC TRƯNG CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CƠNG

115

6.1. Chọn phơi và các phương pháp gia cơng chuẩn bị phôi

115

6.2. Đặc trưng các phương pháp gia công cắt gọt

128

6.2.1. Tiện
6.2.2. Bào và xọc
6.2.3. Phay
6.2.4. Khoan, khoét, doa và tarơ
6.2.5. Mài
Chương 7. THIẾT KẾ QUI TRÌNH CƠNG NGHỆ GIA CƠNG CƠ

151

7.1. Ý nghĩa của cơng việc chuẩn bị sản xuất

151

7.2. Các tài liệu ban đầu để thiết kế quy trình cơng nghệ
7.3. Trình tự thiết kế một quy trình công nghệ
7.4. Một số bước cơ bản khi thiết kế quy trình cơng nghệ

.

152
153
153

GVC. Trương Quang Dũng

Bài giảng:Kỹ thuật Chế tạo máy

CHƯƠNG 1.

CÁC KHÁI NIỆM VÀ ĐỊNH NGHĨA CƠ BẢN

1.1. Khái niệm về sản phẩm, chi tiết máy, bộ phận, cơ cấu máy và phôi
1.1.1. Sản phẩm
Sản phẩm là một danh từ quy ước để chỉ một vật phẩm được chế tạo ra ở giai
đoạn cuối cùng của một quá trình sản xuất, tại một cơ sở sản xuất. Sản phẩm có thể
là máy móc thiết bị hồn chỉnh, sử dụng được ngay nhưng cũng có thể là bộ phận,
c ụ m má y ha y ch i t iết …dùn g đ ể l ắp ráp h a y th a y th ế.
Ví dụ 1:
+ Nhà máy sản xuất xe đạp, xe máy, ơ tơ.... có sản phẩm là xe đạp, xe máy, ô tô.
+ Nhà máy sản xuất ổ lăn thì sản phẩm lại là các ổ lăn .
1.1.2. Chi tiết máy
Chi tiết máy là đơn vị nhỏ nhất và hồn chỉnh về mặt kỹ thuật, khơng thể
tháo rời được để cấu tạo nên máy.
Ví dụ 2: Bánh răng, trục, vít, lốp…
1.1.3. Bộ phận máy (cụm máy)
Bộ phận máy là hai hay nhiều chi tiết máy được liên kết với nhau theo những
nguyên lý và quy luật nhất định. Nhưng tự nó chưa thể hoạt động độc lập được mà
phải lắp ghép hay liên kết vào thành một sản phẩm hồn chỉnh để hoạt động.
Ví dụ 3: Xích, líp, moay ơ…có quy luật làm việc riêng nhưng phải lắp vào xe
đạp mới hoạt động được.
1.1.4. Cơ cấu máy
Cơ cấu máy là một tổ hợp gồm hai hay nhiều chi tiết máy để thực hiện một

nhiệm vụ xác định.
Ví dụ 4: cơ cấu bánh răng di trượt dùng để thay đổi tỉ số truyền giữa hai trục.
Một cơ cấu máy có thể là một bộ phận máy, nhưng các chi tiết máy trong
một cơ cấu có thể nằm trong các cụm khác nhau.
1.1.5. Phôi
Phôi hoặc bán thành phẩm là danh từ kỹ thu ật để ch ỉ vậ t ph ẩ m đư ợc
t ạo r a t ừ một quá tr ình sản x uất nà y chu yển san g mộ t qu á t r ình sản

Trang 1


GVC. Trương Quang Dũng

Bài giảng:Kỹ thuật Chế tạo máy

xu ất kh ác.
Ví dụ 5: Q trình đúc, là q trình rót kim loại lỏng vào khn, sau khi
kim loại đơng đặc trong khuôn ta nhận được một vật đúc kim loại có hình dáng,
kích thước theo u cầu. Những vật đúc này có thể là:
- Sản phẩm của q trình đúc.
- Chi tiết đúc nếu không cần gia công cắt gọt nữa, có thể sử dụng được ngay.
- Phơi đúc nếu vật đúc phải qua gia công cắt gọt như tiện, phay, bào ...
1.2. Quá trình sản xuất, quá trình cơng nghệ
1.2.1. Q trình sản xuất
Nói một cách tổng qt, quá trình sản xuất là quá trình con người tác động vào
tài nguyên thiên nhiên để biến nó thành sản phẩm phục vụ cho lợi ích của con
người.
Định nghĩa này rất rộng, có thể bao gồm nhiều giai đoạn. Ví dụ, để có một sản
phẩm cơ khí thì phải qua các giai đoạn: Khai thác quặng, luyện kim, gia công cơ
khí, gia cơng nhiệt, lắp ráp v.v...

Nếu nói hẹp hơn trong một nhà máy cơ khí, q trình sản xuất là q trình tổng
hợp các hoạt động có ích để biến nguyên liệu và bán thành phẩm thành sản phẩm có
giá trị sử dụng nhất định, bao gồm các quá trình chính như: Chế tạo phơi, gia cơng
cắt gọt, gia cơng nhiệt, kiểm tra, lắp ráp và các q trình phụ như: vận chuyển, chế
tạo dụng cụ, sửa chữa máy, bảo quản trong kho, chạy thử, điều chỉnh, sơn lót, bao
bì, đóng gói v.v...Tất cả các q trình trên được tổ chức thực hiện một cách đồng bộ
nhịp nhàng để cho quá trình sản xuất được liên tục.
Sự ảnh hưởng của các quá trình nêu trên đến năng suất, chất lượng của q
trình sản xuất có mức độ khác nhau ảnh hưởng nhiều nhất đến chất lượng, năng suất
của quá trình sản xuất là những q trình có tác động làm thay đổi về trạng thái, tính
chất của đối tượng sản xuất, đó chính là các q trình cơng nghệ.
1.2.2 Q trình cơng nghệ
Q trình cơng nghệ là một phần của quá trình sản xuất trực tiếp làm thay đổi
trạng thái và tính chất của đối tượng sản xuất. Thay đổi tính chất và trạng thái bao

Trang 2


GVC. Trương Quang Dũng

Bài giảng:Kỹ thuật Chế tạo máy

hàm; Thay đổi hình dạng, thay đổi kích thước, thay đổi tính chất cơ lý hóa của vật
liệu và thay đổi vị trí tương quan giữa các bộ phận của chi tiết.
Quá trình cơng nghệ gia cơng cơ là q trình cắt gọt phơi để làm thay đổi kích
thước và hình dáng của nó.
Q trình cơng nghệ nhiệt luyện là q trình thay đổi tính chất vật lý và hóa
học của vật liệu chi tiết.
Q trình cơng nghệ lắp ráp là q trình tạo thành những quan hệ tương quan
giữa các chi tiết thơng qua các loại liên kết mối lắp ghép.

Ngồi ra cịn có các q trình cơng nghệ như chế tạo phơi, như qúa trình đúc,
q trình gia cơng áp lực, vv…
Q trình cơng nghệ hợp lý là q trình công nghệ thỏa mãn được các yêu cầu
của chi tiết như độ chính xác gia cơng, độ nhám bề mặt, vị trí tương quan giữa các
bề mặt, độ chính xác về hình dáng hình học…
Q trình cơng nghệ được thực hiện tại các chỗ làm việc.
1.3. Các thành phần của q trình cơng nghệ
1.3.1. Ngun cơng
Ngun cơng là một phần của q trình cơng nghệ, được hồn thành một cách
liên tục tại một chỗ làm việc do một hay một nhóm cơng nhân thực hiện đối với một
đối tượng sản xuất không đổi.
Ở đây, nguyên công được đặc trưng bởi 3 điều kiện cơ bản, đó là hồn thành
và tính liên tục trên đối tượng sản xuất và vị trí làm việc. Trong q trình thực hiện
quy trình cơng nghệ nếu chúng ta thay đổi 1 trong 3 điều kiện trên thì ta đã chuyển
sang một ngun cơng khác.
Ví dụ 6: Tiện trục có hình như sau:

Hình 1.1. Chi tiết trục

Trang 3


GVC. Trương Quang Dũng

Bài giảng:Kỹ thuật Chế tạo máy

Nếu ta tiện đầu A rồi trở đầu để tiện đầu B (hoặc ngược lại) thì vẫn thuộc một
ngun cơng vì vẫn đảm bảo tính chất liên tục và vị trí làm việc. Nhưng nếu tiện
đầu A cho cả loạt xong rồi mới trở lại tiện đầu B cũng cho cả loạt đó thì thành hai
ngun cơng vì đã khơng đảm bảo được tính liên tục, có sự gián đoạn khi tiện các

bề mặt khác nhau trên chi tiết. Hoặc tiện đầu A ở máy này, đầu B tiện ở máy khác
thì rõ ràng đã hai ngun cơng vì vị trí làm việc đã thay đổi.
Nguyên công là đơn vị cơ bản của q trình cơng nghệ để hạch tốn và tổ chức
sản xuất. Việc chọn số lượng nguyên công sẽ ảnh hưởng lớn đến chất lượng và giá
thành sản phẩm, việc phân chia q trình cơng nghệ ra thành các ngun cơng có ý
nghĩa kỹ thuật và kinh tế.
Ý nghĩa kỹ thuật: Mỗi một phương pháp cắt gọt có một khả năng cơng nghệ
nhất định (khả năng về tạo hình bề mặt cũng như chất lượng đạt được). Vì vậy, xuất
phát từ yêu cầu kỹ thuật và dạng bề mặt cần tạo hình mà ta phải chọn phương pháp
gia cơng tương ứng hay nói cách khác chọn ngun cơng phù hợp.
Ta không thể thực hiện được việc tiện các cổ trục và phay rãnh then ở cùng
một chỗ làm việc. Tiện các cổ trục được thực hiện trên máy tiện, phay rãnh then
thực hiện trên máy phay (Đối với các máy gia công cơ truyền thống).
Ý nghĩa kinh tế: Khi thực hiện công việc, tùy thuộc mức độ phức tạp của hình
dạng bề mặt, tùy thuộc số lượng chi tiết cần gia cơng, độ chính xác, chất lượng bề
mặt u cầu mà ta phân tán hoặc tập trung nguyên công nhằm mục đích đảm bảo sự
cân bằng cho nhịp sản xuất, đạt hiệu qủa kinh tế nhất.
Trên một máy, không nên gia công cả thô và tinh mà nên chia gia cơng thơ và
tinh trên hai máy. Vì khi gia cơng thơ cần máy có cơng suất lớn, năng suất cao,
khơng cần chính xác cao để đạt hiệu quả kinh tế (lấy phần lớn lượng dư); khi gia
cơng tinh thì cần máy có độ chính xác cao để đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật.
1.3.2. Gá
Trước khi gia công, ta phải xác định vị trí tương quan giữa chi tiết so với máy,
dụng cụ cắt và tác dụng lên chi tiết một lực để chống lại sự xê dịch do lực cắt và các
yếu tố khác gây ra khi gia công nhằm đảm bảo chính xác vị trí tương quan đó. Quá
trình này ta gọi là quá trình gá đặt chi tiết.

Trang 4

GVC. Trương Quang Dũng

Bài giảng:Kỹ thuật Chế tạo máy

Gá là một phần của ngun cơng, được hồn thành trong một lần gá đặt chi
tiết.Trong một ngun cơng có thể có một hoặc nhiều lần gá, tốt nhất nên dùng số
lần gá ít nhất trong một ngun cơng.
Ví dụ 7: Để tiện các mặt trụ bậc A, B, C ta thực hiện 2 lần gá:

Hình 1.2. Chi tiết trục
- Lần gá 1: Gá lên 2 mũi chống tâm và truyền mômen quay bằng tốc kẹp để gia
công các bề mặt C và B.
- Lần gá 2: Đổi đầu để gia công bề mặt A (vì mặt này chưa được gia cơng ở
lần gá trước do phải lắp với tốc kẹp).
1.3.3. Vị trí
Vị trí là một phần của ngun cơng, được xác định bởi một vị trí tương quan
giữa chi tiết với máy hoặc giữa chi tiết với dụng cụ cắt. Một lần gá có thể có một
hoặc nhiều vị trí.
Ví dụ 8: Khi phay bánh răng bằng dao phay định hình, mỗi lần phay một răng,
hoặc khoan một lỗ trên chi tiết có nhiều lỗ được gọi là một vị trí (một lần gá có
nhiều vị trí). Cịn khi phay bánh răng bằng dao phay lăn răng, mỗi lần phay là một
vị trí (nhưng do tất cả các răng đều được gia cơng nên lần gá này có một vị trí).
Khi thiết kế qui trình cơng nghệ cần lưu ý là giảm số lần gá đặt (trong khi vẫn
giữ được vị trí cần thiết) bởi vì mỗi một lần gá đặt sẽ gây ra sai số gia công.
1.3.4. Bước
Bước cũng là một phần của nguyên công khi thực hiện gia công một bề mặt
(hoặc một tập hợp bề mặt) sử dụng một dụng cụ cắt (hoặc một bộ dụng cụ) với chế
độ làm việc của máy duy trì khơng đổi (v, s, t, không đổi).
Nếu thay đổi một trong các điều kiện như: bề mặt gia công hoặc chế độ cắt
(tốc độ, lượng chạy dao hoặc chiều sâu cắt) thì ta đã chuyển sang bước khác.

Trang 5


GVC. Trương Quang Dũng

Bài giảng:Kỹ thuật Chế tạo máy

Bước có thể là bước đơn giản và bước phức tạp. Ví dụ, khi tiên một trục bậc
gồm ba đoạn với đường kính khác nhau (bằng một dao) thì ta phải thực hiện ba
bước đơn giản. Cịn khi tiện trục bậc đó đồng thời bằng nhiều dao thì ta có một
bước phức tạp.
Khi lắp ráp bước được xem là một quá trình nối ghép các chi tiết lại với nhau
để đạt độ chính xác cần thiết hoặc các q trình khác nhau như cạo sửa then để lắp
nó vào vị trí, lắp một vịng bi trên trục…
Một ngun cơng có thể có một hoặc nhiều bước.
Ví dụ 9: Cũng là gia cơng hai đoạn trục nhưng nếu gia công đồng thời bằng
hai dao là một bước; cịn gia cơng bằng một dao trên từng đoạn trục là hai bước.

Hình 1.3. Gia cơng chi tiết trục
Khi có sự trùng bước (như tiện bằng 3 dao cho 3 bề mặt cùng một lúc), thời
gian gia cơng chỉ cần tính cho một bề mặt gia cơng có chiều dài lớn nhất.
1.3.5. Đường chuyển dao
Đường chuyển dao là một phần của một bước (hoặc một nguyên cơng) để hớt
đi một lớp vật liệu có cùng chế độ cắt và bằng cùng một dao.
Mỗi bước có thể có một hoặc nhiều đường chuyển dao.
Ví dụ 10: Để tiện ngồi một mặt trụ có thể dùng cùng một chế độ cắt, cùng
một dao để hớt làm nhiều lần; mỗi lần là một đường chuyển dao.
1.3.6. Động tác
Động tác là một hành động của công nhân để điều khiển máy thực hiện việc

gia cơng hoặc lắp ráp.
Ví dụ 11: Bấm nút, quay ụ dao, đẩy ụ động ...
Động tác là đơn vị nhỏ nhất của q trình cơng nghệ.

Trang 6


GVC. Trương Quang Dũng

Bài giảng:Kỹ thuật Chế tạo máy

Việc phân chia thành động tác rất cần thiết để định mức thời gian, nghiên cứu
năng suất lao động và tự động hóa ngun cơng.
1.4. Các dạng sản xuất và các hình thức tổ chức sản xuất
1.4.1. Các dạng sản xuất
Sản lượng là số lượng máy, chi tiết hoặc phôi được chế tạo ra trong một đơn vị
thời gian (năm, quí, tháng).
Sản lượng hàng năm của chi tiết được xác định theo công thức:
N  N1.m.(1 

 
100

)

Ở đây: N - số chi tiết được sản xuất trong một năm.
N1 - số sản phẩm (số máy) được sản xuất trong một năm.
m - số chi tiết trong một sản phẩm (một máy).

 - Số chi tiết phế phẩm (  3  6%)

 - số chi tiết được chế tạo thêm để dự phịng (β=5÷7%)

Qui trình cơng nghệ mà ta thiết kế phải đảm bảo được độ chính xác và chất
lượng gia công, đồng thời phải đảm bảo tăng năng suất lao động và giảm giá thành.
Qui trình cơng nghệ này phải đảm bảo được sản lượng đặt ra. Để đạt được các chỉ
tiêu trên đây thì qui trình cơng nghệ phải được thiết kế thích hợp với dạng sản xuất.
Tùy theo sản lượng hàng năm và mức độ ổn định của sản phẩm mà ta chia ra
ba dạng sản xuất sau:
1.4.1.1. Sản xuất đơn chiếc
Dạng sản xuất đơn chiếc là sản lượng hàng năm ít, thường từ một đến vài chục
chiếc. Sản phẩm không ổn định do chủng loại nhiều. Chu kỳ chế tạo không được
xác định.
Dạng sản xuất đơn chiếc có những đặc điểm sau:
-Tại mỗi chỗ làm việc được gia công nhiều loại chi tiết khác nhau.
- Gia công chi tiết và lắp ráp sản phẩm được thực hiện theo tiến trình cơng nghệ.
- Sử dụng các thiết bị và dụng cụ vạn năng. Thiết bị được bố trí theo từng loại và
theo từng bộ phận sản xuất khác nhau.

Trang 7


GVC. Trương Quang Dũng

Bài giảng:Kỹ thuật Chế tạo máy

- Sử dụng các đồ gá vạn năng. Đồ gá chuyên dùng chỉ được sử dụng để gia công
những chi tiết thường xuyên được lặp lại.
- Không thực hiện được việc lắp lẫn hồn tồn, có nghĩa là phần lớn cơng việc lắp
ráp điều được thực hiện bằng phương pháp cạo sửa.
- Cơng nhân phải có trình độ tay nghề cao.

- Năng suất lao động thấp, giá thành sản phẩm cao.
Sản xuất đơn chiếc thường được sử dụng trong công nghệ sửa chữa, chế
thử…
1.4.1.2. Sản xuất hàng loạt
Sản xuất hàng loạt là dạng sản xuất hàng năm khơng q ít, sản phẩm được
chế tạo theo từng loạt với chu kỳ xác định, sản phẩm tương đối ổn định.
Sản xuất hàng loạt có những đặc điểm sau:
- Tại các chỗ làm việc được thực hiện một số ngun cơng có chu kỳ lặp lại ổn
định.
- Gia công cơ và lắp ráp được thực hiện theo qui trình cơng nghệ.
- Sử dụng các máy vạn năng và chuyên dùng.
- Các máy được bố trí theo qui trình cơng nghệ.
- Sử dụng nhiều dụng cụ và đồ gá chuyên dùng.
- Đảm bảo nguyên tắc lắp lẫn hồn tồn.
- Cơng nhân có trình độ trung bình.
Ví dụ 12: dạng sản xuất hàng loạt có thể là chế tạo máy công cụ, chế tạo máy
công cụ…
Sản xuất hàng loạt là dạng sản xuất phổ biến trong ngành chế tạo máy. Tùy
theo sản lượng và mức độ ổn định của sản phẩm chia thành: sản xuất loạt nhỏ, vừa
và lớn. Sản xuất loạt nhỏ thường gần với sản xuất đơn chiếc. Sản xuất loạt lớn gần
với sản xuất hàng khối.
1.4.1.3. Dạng sản xuất hàng khối
Sản xuất hàng khối là dạng sản xuất trong đó sản phẩm được sản xuất liên
tục trong một thời gian dài với số lượng rất lớn (mặt hàng ổn định, ít thay đổi) thực

Trang 8


GVC. Trương Quang Dũng

Bài giảng:Kỹ thuật Chế tạo máy

hiện ổn định tại từng địa điểm. Xí nghiệp sản xuất hàng khối thường phân chia
thành nhiều nguyên công nhỏ.
Dạng sản xuất hàng khối có đặc điểm là:
- Sản lượng hàng năm rất lớn.
- Sản phẩm rất ổn định.
- Trình độ chuyên mơn hóa sản xuất cao.
Đối với dạng sản xuất này ta phải tổ chức kỹ thuật và công nghệ như sau:
- Trang thiết bị, dụng cụ công nghệ thường là chun dùng.
- Q trình cơng nghệ được thiết kế và tính tốn chính xác, ghi thanh các tài liệu
cơng nghệ có nội dung cụ thể và tỉ mỉ.
- Trình độ thợ đứng máy khơng cần cao nhưng địi hỏi phải có thợ điều chỉnh máy
giỏi.
- Tổ chức sản xuất theo dây chuyền.
Dạng sản xuất hàng khối cho phép áp dụng các phương pháp cơng nghệ tiên
tiến, có điều kiện cơ khí hóa và tự động hóa sản xuất, tạo điều kiện tổ chức các
đường dây gia cơng chun mơn hóa. Các máy ở dạng sản xuất này thường được bố
trí theo theo thứ tự ngun cơng của q trình cơng nghệ.
Ngồi ra, cần phải nắm vững các hình thức tổ chức sản xuất để sử dụng thích
hợp cho các dạng sản xuất khác nhau.
Bảng 1.1. Xác định dạng sản xuất
Q – khối lượng của chi tiết (kg)
Dạng sản xuất

> 200 kg

4 – 200 kg

< 4 kg

Sản lượng hàng năm của chi tiết (chiếc)
Đơn chiếc

<5

Hàng loạt nhỏ

55 – 100

10 - 200

100 – 500

Hàng loạt vừa

100 – 300

200 – 500

500 – 5000

Hang loạt lớn

300 – 1000

500 – 1000

5000 – 50000

Hàng khối

> 1000

> 5000

> 50000

< 10

< 100

Sau khi xác định được sản lượng hàng năm N của chi tiết ta phải xác định
khối lượng của chi tiết. Khối lượng Q của chi tiết được xác định theo công thức :
Q = V. (kg)

Trang 9


GVC. Trương Quang Dũng

Bài giảng:Kỹ thuật Chế tạo máy

Ở đây: V- thể tích của chi tiết (dm3);
 - khối lượng riêng của vật liệu ( của thép là 7,852kg/dm3;  của gang dẻo
là 7,2kg/dm3;  của gang xám là 7kg/dm3;  của nhôm là 2,7kg/dm3 và  của đồng là
8,72kg/dm3 ).
Khi có N và Q dựa vào bảng 1.1 để chọn dạng sản xuất phù hợp.
1.4.2. Các hình thức tổ chức sản xuất
Có hai hình thức tổ chức sản xuất:

1.4.2.1. Sản xuất dây chuyền
Trong sản hàng khối và hàng loạt lớn người ta thường dùng phương pháp
theo dây chuyền (gia công cơ và dây chuyền lắp ráp) theo phương pháp này các
máy được sắp xếp theo thứ tự nguyên công. Sau khi hồn thành việc gia cơng một
ngun cơng, đối tượng sẽ chuyển sang máy tiếp theo để thực hiện nguyên công kế.
Số máy và năng suất của máy cần tính tốn để đảm bảo dây chuyền ổn định,
bình thường, không ứ đọng. Gia công phải đồng bộ (đảm bảo nhịp sản xuất). Nhịp
sản xuất là khoảng thời gian lặp lại của chu kỳ gia công hoặc lắp ráp và được tính
theo cơng thức:
tn 

T
N

(phút/chiếc)

Trong đó: T- Khoảng thời gian làm việc (phút),
N- số đối tượng sản xuất ra trong khoảng thời gian T.
1.4.2.2. Sản xuất khơng dây chuyền
Trong đó mỗi nguyên công được thực hiện độc lập, không liên quan về thời
gian, địa điểm làm việc đối với các nguyên công khác, thường dùng cho sản xuất
đơn chiếc, loạt nhỏ, năng xuất và hiệu quả sản xuất thấp.

Trang 10


GVC. Trương Quang Dũng

Bài giảng:Kỹ thuật Chế tạo máy

CÂU HỎI ÔN TẬP
1. Hãy phân biệt các khái niệm về sản phẩm, chi tiết máy, bộ phận, cơ cấu máy và
phôi.
2. Q trình cơng nghệ là gì? Hãy nêu các thành phần của q trình cơng nghệ. Cho
ví dụ minh họa.
3. Có mấy dạng sản xuất? Hãy nêu đặc điểm, phạm vi ứng dụng của mỗi loại.

Trang 11


GVC. Trương Quang Dũng

Bài giảng:Kỹ thuật Chế tạo máy

CHƯƠNG 2.

CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ CẮT GỌT KIM LOẠI

Gia công kim loại bằng cắt gọt là một phương pháp gia công kim loại rất
phổ biến trong ngành cơ khí.
Q trình cắt kim loại là quá trình con người sử dụng dụng cụ cắt để hớt bỏ
lớp kim loại thừa khỏi chi tiết, nhằm đạt được những yêu cầu cho trước về hình
dáng, kích thước, vị trí tương quan giữa các bề mặt và chất lượng bề mặt của chi tiết
gia công.
- Lớp kim loại thừa trên chi tiết cần hớt bỏ đi gọi là lượng dư gia công.
- Lớp kim loại bị cắt bỏ khỏi chi tiết gọi là phoi cắt.
Kinh nghiệm cho thấy rằng: nếu không hiểu biết và vận dụng tốt những kết
quả nghiên cứu về cắt gọt thì khơng có thể tạo ra nền cơ khí chế tạo hiện đại. Mặt
khác, nếu khơng có những thành tựu về nghiên cứu cắt gọt thì cũng khơng thể có
việc tính tốn thiết kế máy, dao, đồ gá và cơng nghệ một cách kinh tế.

2.1. Những khái niệm cơ bản có liên quan đến quá trình cắt kim loại
2.1.1. Hệ thống cơng nghệ cần thiết cho gia cơng cắt
Muốn hồn thành nhiệm vụ cắt gọt, con người phải sử dụng hệ thống thiết
bị nhằm tách được lớp kim loại thừa khỏi chi tiết, đồng thời phải đảm bảo các yêu
cầu kỹ thuật đã cho trên bản vẽ.
Hệ thống thiết bị dùng để hoàn thành nhiệm vụ cắt gọt được gọi là hệ thống
công nghệ. Hệ thống công nghệ bao gồm: máy, dao, đồ gá và chi tiết gia công,
thường được viết tắt là hệ thống M - D - G - C.
Trong đó:
- Máy có nhiệm vụ cung cấp năng lượng cần thiết cho quá trình cắt gọt.
- Dao trong hệ thống cơng nghệ có nhiệm vụ trực tiếp cắt bỏ lớp lượng dư gia
công ra khỏi chi tiết nhờ năng lượng của máy cung cấp thông qua các chuyển động
tương đối.
- Đồ gá là một bộ phận của hệ thống cơng nghệ có nhiệm vụ xác định và giữ
vị trí tương quan chính xác giữa dao và chi tiết gia cơng trong suốt q trình gia
cơng chi tiết.

Trang 12


GVC. Trương Quang Dũng

Bài giảng:Kỹ thuật Chế tạo máy

- Chi tiết gia công là một thành phần của hệ thống cơng nghệ - là đối tượng
của q trình cắt gọt. Mọi kết quả của quá trình cắt đều được phản ánh lên chi tiết
gia cơng.
Tất nhiên để hồn thành nhiệm vụ cắt gọt, mỗi bộ phận của hệ thống công
nghệ có nhiệm vụ riêng, đồng thời phải có mối quan hệ hữu cơ với nhau.
2.1.2. Các phương pháp cắt kim loại

u cầu bề mặt gia cơng rất đa dạng, vì vậy phải có nhiều phương pháp cắt
gọt để thoả mãn những u cầu đa dạng đó.
Xuất phát từ mục đích nghiên cứu sử dụng khác nhau, cách phân loại các
phương pháp gia công cũng không giống nhau.
- Xuất phát từ ngun lý tạo hình bề mặt phân ra gia cơng chép hình, gia cơng
định hình, gia cơng bao hình.

a.

b.

c.

d.

Hình 2.1. Một số phương pháp gia cơng
a. Tiện chép hình theo dưỡng
b. Tiện định hình bằng dao định hình
c. Phay lăn răng bằng phương pháp bao hình d. Phay định hình
- Xuất phát từ yêu cầu chi tiết gia công ta có gia cơng thơ, gia cơng bán tinh,
gia cơng tinh, và gia cơng bóng.

Trang 13


GVC. Trương Quang Dũng

Bài giảng:Kỹ thuật Chế tạo máy

Phổ biến hơn cả là phân loại theo máy gia công. Theo cách phân loại này ta

có: gia cơng trên máy tiện, gia công trên máy phay, gia công trên máy bào, gia công
trên máy khoan, gia công trên máy mài,...

a.Tiện

b. Khoét

c. Phay

d. Mài

Hình 2.2. Phân loại theo máy gia cơng
Ngồi ra, cịn căn cứ vào bề mặt gia cơng. Ta phân ra: gia cơng mặt phẳng,
gia cơng mặt trụ ngồi, gia cơng lỗ, gia cơng rãnh,...
2.1.3. Sự hình thành các bề mặt trên chi tiết trong quá trình cắt
Bất kỳ phương pháp gia cơng nào, q trình hớt bỏ dần lớp lượng dư gia
cơng cơ (q trình cắt) đều hình thành trên chi tiết ba bề mặt có đặc điểm khác
nhau. Xét tại một thời điểm nào đó trong q trình gia cơng (ví dụ khi tiện), ba bề
mặt trên chi tiết được phân biệt như hình 1.1
Mặt đã gia cơng
Mặt đang gia cơng

n

Mặt sẽ gia cơng

Vùng cắt

s
t

Hình 2.3.

Trang 14


GVC. Trương Quang Dũng

Bài giảng:Kỹ thuật Chế tạo máy

Mặt sẽ gia công là bề mặt của phôi mà dao sẽ cắt đến theo qui luật chuyển
động của quá trình cắt. Tính chất của bề mặt này là tính chất bề mặt phôi.
Mặt đang gia công là mặt trên chi tiết mà lưỡi dao đang trực tiếp thực hiện
tách phoi. Trên bề mặt này đang diễn ra các hiện tượng cơ - lý phức tạp.
Mặt đã gia công là bề mặt trên chi tiết mà dao đã cắt qua. Tính chất của bề
mặt này là phản ánh những kết quả của các hiện tượng cơ - lý trong quá trình cắt.
Vùng cắt là phần kim loại của chi tiết vừa được tách ra sát mũi dao và lưỡi cắt
của dao nhưng chưa thốt ra ngồi. Đây là vùng đang xảy ra các quá trình cơ - lý
phức tạp.
2.1.4. Các chuyển động cắt gọt và chế độ cắt khi gia công cơ
Tuỳ thuộc vào phương pháp gia công, tuỳ thuộc vào yêu cầu tạo hình bề
mặt, hệ thống cơng nghệ cần tạo ra những chuyển động tương đối nhằm hình thành
nên bề mặt cần gia cơng.
Những chuyển động tương đối nhằm hình thành bề mặt gia công gọi là
chuyển động cắt.
Những chuyển động cắt gọt được phân làm hai loại chuyển động:
- Chuyển động chính .
- Chuyển động phụ.
2.1.4.1. Chuyển động chính và tốc độ cắt v
- Chuyển động chính là chuyển động tạo phoi, tiêu hao năng lượng cắt lớn

nhất.
- Chuyển động chính có thể là chuyển động quay trịn như tiện, phay, mài,...
hoặc cũng có thể là chuyển động tịnh tiến như bào, xọc, chuốt,...
- Chuyển động chính có thể là do các cơ cấu chấp hành khác nhau thực hiện.
Ví dụ: do chi tiết thực hiện như trong tiện; do dao thực hiện như trong bào, xọc,
khoan, phay, ...
Để đặc trưng cho chuyển động chính, ta sử dụng hai đại lượng:
- Số vịng quay n (hoặc số hành trình kép) trong đơn vị thời gian. Đơn vị đo
tương ứng là vg/ph (hoặc htk/ ph)

Trang 15


GVC. Trương Quang Dũng

Bài giảng:Kỹ thuật Chế tạo máy

- Tốc độ chuyển động chính hay cịn gọi là vận tốc cắt (tốc độ cắt) ký hiệu là
v. đơn vị là m/ ph. Riêng trong mài được lấy đơn vị là m/s.
Tốc độ cắt v là lượng dịch chuyển tương đối giữa dao và chi tiết theo phương
vận tốc cắt ứng với một đơn vị thời gian (ph)
- Nếu chuyển động chính là chuyển động quay trịn thì giữa vận tốc cắt (v), số
vịng quay n (vg/ph) và đường kính chi tiết D (mm) có quan hệ sau:
v = (.D.n)/1000 (m/ph)

(2.1)

- Nếu chuyển động chính là chuyển động tịnh tiến, thì giữa vận tốc cắt v
(m/ph), số hành trình kép n (htk/ph) và chiều dài hành trình L (mm) có quan hệ sau:
v = (2.L.n)/1000

(m/ph)

(2.2)

b. b

aa.

Hình 2.4. Các chuyển động trong quá trình cắt

a. quá trình tiện; b. quá trình phay
2.1.4.2. Các chuyển động phụ
Chuyển động phụ là những chuyển động tiếp tục tạo phoi. Như ta đã biết:
lớp lượng dư là một khối không gian, do vậy để tách hết lớp khơng gian đó thì số
chuyển động tối thiểu phải được thực hiện theo 3 phương của hệ toạ độ khơng gian
vng góc. Như vậy, ngồi chuyển động chính cần phải có hai chuyển động nữa
vng góc với nhau và vng góc với phương chuyển động chính.
Hai chuyển động này trong cắt gọt kim loại gọi là chuyển động chạy dao và
chuyển động theo phương chiều sâu cắt.
1. Chuyển động chạy dao và lượng chạy dao s:
Chuyển động chạy dao là chuyển động phụ nhằm cắt hết lượng dư trên bề
mặt chi tiết. Phương chuyển động chạy dao được ký hiệu là s
Để đặc trưng cho chuyển động chạy dao, ta thường dùng các đại lượng sau:

Trang 16


GVC. Trương Quang Dũng

Bài giảng:Kỹ thuật Chế tạo máy

- Lượng chạy dao ký hiệu là s, đơn vị đo là mm/vg hoặc mm/htk
- Tốc độ chạy dao ký hiệu Vs, đơn vị đo là mm/ph
- Lượng chạy dao răng ký hiệu là Sz, đơn vị đo là mm/răng.
a. Lượng chạy dao s: là lượng dịch chuyển tương đối giữa dao và chi tiết theo
phương chạy dao tương ứng với một vịng quay (hoặc 1 hành trình kép) của chuyển
động chính. Đơn vị đo là mm/vg hoặc mm/htk.
b. Tốc độ chạy dao Vs: là lượng dịch chuyển tương đối giữa dao và chi tiết
theo phương chạy dao tương ứng với một đơn vị thời gian, đơn vị đo là mm/ph.
c. Lượng chạy dao răng Sz: là lượng dịch chuyển tương đối giữa dao và chi tiết
theo phương chạy dao tương ứng với một lưỡi cắt. Đơn vị đo là mm/ răng (đại
lượng này thường được dùng khi dao có nhiều lưỡi cắt ví dụ như dao phay,...)
Như vậy ta có mối quan hệ giữa các đại lượng Vs, s và Sz như sau:
Vs = s.n = Sz.z.n

(mm/ph)

(2-3)

z là số răng hoặc số lưỡi cắt trên dao.
2. Chuyển động theo phương chiều sâu cắt và chiều sâu cắt t:
Chuyển động theo phương chiều sâu cắt là chuyển động phụ nhằm cắt hết
lớp chiều dày lớp lượng dư gia công cơ.
Chuyển động chiều sâu cắt là chuyển động gián đoạn được điều chỉnh sau
mỗi lần chạy dao.
Đại lượng đo chiều sâu cắt là chiều sâu cắt t, là lượng dịch chuyển tương
đối giữa dao và chi tiết theo phương chiều sâu cắt ứng với mỗi lần chạy dao, đơn vị
đo là mm.
Trong cắt gọt kim loại người ta gọi các đại lượng đo chuyển động chính và

các chuyển động phụ (v, s, t) là chế độ cắt khi gia công cơ.
2.1.5. Lớp cắt và tiết diện lớp cắt
Lớp cắt là lớp kim loại cần hớt bỏ đi ứng với một lần chạy dao.
Nếu cắt lớp cắt bằng một mặt phẳng chứa lưỡi cắt và vng góc với vectơ


vận tốc cắt v ta sẽ nhận được những tiết diện lớp cắt (hình 1.5)
Tiết diện lớp cắt có ý nghĩa quan trọng trong cơng tác nghiên cứu cắt gọt
kim loại.

Trang 17


GVC. Trương Quang Dũng

Bài giảng:Kỹ thuật Chế tạo máy

n

n

n

s

s

s
t

t

b



t

R

a
b

a

b

a
t

s

s

t

t

s

a

b

c

Hình 2.5. Các loại tiết diện lớp cắt khi tiện
Từ hình 1.5 ta nhận thấy rằng: độ lớn của tiết diện lớp cắt (diện tích) được đặc
trưng bởi hai cặp kích thước: (a, b) và (s, t).
Trong đó:
- a là chiều dày lớp cắt, là một kích thước của tiết diện lớp cắt được đo theo
phương vng góc với lưỡi cắt chính - tính bằng mm.
- b là chiều rộng lớp cắt, là một kích thước khác của tiết diện lớp cắt, b chính
là chiều dài cắt thực tế của lưỡi cắt, tính bằng mm.
- s và t là hai thơng số do các chuyển động phụ.
ở hình a ta có: a  s, t  b và ta có mối quan hệ:
a = s. sin,

b = t /sin.

ở hình b ta có : a = s và t =b
Chiều dày cắt a và bề rộng cắt b phụ thuộc vào góc nghiêng chính , nếu giữa
nguyên t và s. Khi  càng nhỏ phoi cắt ra càng dài, mỏng và ngược lại.
- Chiều cao nhấp nhô, là chiều cao của lớp kim loại còn lại sau khi dao cắt đi
qua với bước tiến s sau một vịng quay của chi tiết.
Kí hiệu: H, đơn vị: mm
Chiều cao ảnh hưởng đến bán kính r của mũi dao
+ Khi mũi dao nhọn ( r = 0 )
Trang 18

GVC. Trương Quang Dũng

Bài giảng:Kỹ thuật Chế tạo máy

Gọi fd là diện tích lớp kim loại cịn dư khơng cắt được
Ta có:
fd = AB. CD / 2 = s. H / 2
Vì

AC = H .cotg1

và

CB = H .cotg

Mà:
S = AC + CB = H. (cotg1 + cotg)
Suy ra:

CD  H 

s
cot g  cot g1
A

s


t

B

C

1

H

H

s
cot g  cot g1

D

f

fd

Hình 2.6.
+ Khi mũi dao tù (r  0) chiều cao lớp kim loại cịn sót lại trên bề mặt.
Ta có: H = AC = OA – OC = r – r.cosθ
= r(1 - cosθ) = r.2. sin2θ/2

sin  


s
s

s
 
 
2r
2r
2 4r
s
 B

M

θ

r

C

0

Hình 2.7

Trang 19

H

A
t

Trong đó:

GVC. Trương Quang Dũng

Bài giảng:Kỹ thuật Chế tạo máy



s2
sin

2 16r
2

s2
H
8r

Vậy:

Chiều cao nhấp nhô phụ thuộc vào trị số của lượng chạy dao s, bán kính r
và góc nghiêng chính  và góc nghiêng phụ 1.
Bề mặt gia cơng càng nhẵn và ít nhấp nhơ hơn khi tăng r, giảm s,  , 1
Trong thực tế thì H lớn hơn nhiều so với tính tốn vì cịn trong q trình cắt
cịn chịu ảnh hưởng của biến dạng dẻo, biến dạng đàn hồi, rung động…
- Diện tích lớp cắt, là diện tích lớp phoi cắt được, thường có dạng hình bình
hành. Kí hiệu: f , đơn vị: mm2
Khi gá mũi dao ngang tâm máy, dao có góc  = 00,  = 00 thì diện tích lớp
cắt được tính theo cơng thức:
f = a.b = s . t

(mm2)

Thực tế do mũi dao có bán kính r và ảnh hưởng của lượng chạy dao s nên
diện tích lớp cắt nhỏ hơn một lượng bằng diện tích lớp kim loại cịn dư fd
Tức là: ftt = f - fd
a

t

a1

t

b

a2

s

s

a.

b.

Hình 2.8.
Ở hình 2.8b ta thấy rằng: chiều dày cắt a thay đổi trên suốt chiều dài làm
việc thực tế của lưỡi cắt. Do vậy để đặc trưng cho chiều dày lớp cắt người ta dùng
khái niệm chiều dày cắt trung bình - ký hiệu: atb
Diện tích tiết diện lớp cắt (đơn vị tính là mm2) thì ta có:

f = s.t = atb. b

(2 - 4)

Trang 20


GVC. Trương Quang Dũng

Bài giảng:Kỹ thuật Chế tạo máy

Ta suy ra:

atb = s.t /b.

(2 - 5)

Ở đây điều cần nhấn mạnh là: Độ lớn của tiết diện lớp cắt được đặc trưng
bằng hai cặp thông số s, t và a, b. Trong đó chiều rộng lớp cắt b là chiều dài cắt thực
tế của lưỡi cắt và chiều dày cắt a là chiều dày lớp kim loại cần tách trong một lần
chạy dao. Đây là hai thông số mà độ lớn của nó ảnh hưởng rất lớn đến q trình cắt
gọt. Vì vậy trong nghiên cứu cắt gọt, người ta thường dùng hai thơng số này để giải
thích nhiều hiện tượng cơ lý phức tạp xảy ra khi cắt kim loại. Cũng chính vậy mà
hai thơng số chiều dày cắt và chiều rộng cắt có ý nghĩa vật lý quan trọng trong công
tác nghiên cứu.
- Tuy vậy a và b là hai thông số không thể nhận được bằng cách điều chỉnh
máy, mà khi điều chỉnh máy ta chỉ có thể nhận được chiều sâu cắt t và lượng chạy
dao s.
- Xuất phát từ yêu cầu lý thuyết giải thích bản chất của quá trình cắt gọt và
xuất phát từ yêu cầu điều chỉnh máy, sử dụng thực tế mà người ta phải đồng thời sử

dụng hai cặp thông số này đặc trưng cho tiết diện cắt.
2.2. Vật liệu chế tạo dụng cụ cắt
2.2.1. Những đặc điểm về điều kiện làm việc của dao
Phần cắt của dao trực tiếp làm nhiệm vụ tách phoi khi cắt. Thực nghiệm
chứng tỏ rằng, khi cắt dao làm việc trong điều kiện hết sức khắc nghiệt. Những điều
kiện đó có thể khái qt hố như sau:
a. Khi cắt dao làm việc trong điều kiện nhiệt độ cao, thường từ 800 - 10000C
và có khi cao hơn. Ở nhiệt độ cao thường có ảnh hưởng xấu đến cơ - lý tính của vật
liệu.
b. Trong quá trình cắt mỗi đơn vị diện tích trên bề mặt làm việc của dao phải
chịu áp lực rất lớn. Điều đó dễ gây ra hiện tượng rạng nứt và gãy vỡ dao khi cắt.
c. Khi cắt giữa các bề mặt tiếp xúc của dao với phoi và chi tiết gia cơng xảy ra
q trình ma sát khốc liệt. Hệ số ma sát khi cắt từ 0,4 - 1.
d. Trong nhiều trường hợp khi cắt dao phải làm việc trong điều kiện va đập
(như phay, bào, xọc) và sự dao động đột ngột về nhiệt độ. Sự dao động về tải trọng
lực và nhiệt có ảnh hưởng rất xấu đến khả năng làm việc của dao.

Trang 21