Tài liệu Nguyên lý cắt (Chương 2) ppt

Nguyªn Lý C¾t
Chương 2
ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC TRONG QUÁ TRÌNH CẮT
2.1 Tiện
2.1.1 Hệ thống lực tác động lên dao tiện
1- Nguồn gốc sinh lực và các thành phần lực cắt
Mặt trước của dao chịu tác dụng của lực R
0
, lực R
0
là tổng hợp lực pháp
tuyến N và lực ma sát của phoi lên mặt trước F
0
, có nghĩa là R
0
=
0
FN +
. Mặt sau
của dao gần lưỡi cắt chịu tác dụng của lực pháp tuyến N’ và lực ma sát lên mặt
sau.
Trong quá trình cắt, dưới tác dụng của dao kim loại gia công bị biến dạng
đàn hồi và biến dạng dẻo. Cùng một lúc khi biến dạng lớp cắt, dao chịu tác dụng
lên mặt trước và mặt sau các lực tương ứng.
Ngoài ra, khi cắt phoi trượt ra ngoài trên mặt trước của dao nên giữa phoi và
mặt trước có lực ma sát T. Đồng thời trong quá trình cắt, dao có chuyển động
tương đối so với bề mặt đã gia công có lực ma sát T
1
.
Tổng hợp tất cả các lực tác động lên dao, xác định được lực cản cắt gọt ( gọi
tắt là lực cắt ) - đó chính là sự thể hiện quá trình chống lại của kim loại khi bị phá

hủy ( khi tạo phoi ).
Lực cắt tác dụng từ phía lớp bị cắt lên mặt trước của dao, là hợp của lực biến
dạng đàn hồi P
đh
, lực biến dạng dẻo P
dt
và lực ma sát T
• Lực cắt, tác dụng từ phía bề mặt đã gia công lên bề mặt sau của dao –
hợp của các lực tương ứng P
đs
, P
ds
và lực ma sát T
1
Trị số của các lực ma sát T, T
1
được xác định như sau:
T=
µ
(P
đt
+P
dt
) ; T
1
=
1
µ
(P
đs

+P
ds
)
Trong đó
µ
,
1
µ
- hệ số ma sát tương ứng của bề mặt trước và sau với phoi và với
kim loại đã gia công.
R- hợp lực của tất cả các lực P
T
, P
S
Do ảnh hưởng của các hiện tượng vật lý xảy ra trong quá trình cắt nên trị số
và phương của lực cắt R luôn luôn thay đổi.
Để tiện nghiên cứu, người ta thường phân hợp lực R theo 3 hướng trong tọa độ đề
các ta có :
R = P
x
+P
y
+P
z
BMCNCTM Trang: 56
Nguyªn Lý C¾t
Về trị số : R =
222
zyx
PPP ++

(3-1)
Trong đó:
P
z
– lực cắt chính (lực tiếp tuyến), tác động theo hướng chuyển động cắt
chính. Có giá trị lớn nhất trong 3 thành phần của lực cắt.
Thường dùng thành phần này để tính toán độ bền của dao, của máy và để tính công
suất máy.
P
Y
– lực hướng kính, tác dụng trong mặt phẳng nằm ngang và có phương
vuông góc với đường tâm của chi tiết. P
y
thường gây cong chi tiết, ảnh hưởng đến
độ chính xác gia công.
P
z
– lực chạy dao tác dụng ngược với hướng chạy dao nên nó cản trở chuyển
động chạy dao. Lực P
y
cần thiết để tính độ bền của cơ cấu chạy dao, công suất tiêu
hao của cơ cấu chạy dao.
Góc hợp bởi lực P
z
à R là
∆
,
thường nằm trong khoảng 25
0
đến

40
0
.
Khi cắt thép 45 bằng dao tiện có
góc
ϕ
=45
0
;
λ
= 0
0
;
γ
= 15
0
thì giữa
P
z
, P
x
,P
y
có mối quan hệ sau:
P
y
: P
z
= (0,4
÷

0,5) : P
x
: P
z
=
(0,3
÷
0,4)
Thay trị số của P
y
, P
x
vào (3.1) có:
R= (1.1-1.18)P
z

→
Tổng hợp P
x
+P
y
= P
n

P
n
có phương pháp tuyến với lưới
cắt chính, có :
P
x

= P
n
.sin
ϕ
P
y
= P
n
.cos
ϕ
Để tính gần đúng lực P
z
, dùng lực
cắt đơn vị:
P
z
= p.F
c

BMCNCTM Trang: 57
Hình 2.2 Các thành phần lực cắt khi tiện mặt trụ
Hình 2.1Sơ đồ tác dụng của lực khi cắt tự do
Nguyªn Lý C¾t
Trong đó F
c
– diện tích lớp cắt (mm
2
)
P – lực cắt đơn vị (N/mm
2

)
2- Các yếu tố ảnh hưởng đến lực cắt.
a) Chế độ cắt
+ Chiều sâu cắt
Từ công thức : F = S. t nên khi tăng t, diện tích lớp cắt cũng tăng, thể tích
lớp kim loại bị biến dạng càng lớn, sự cản trở của kim loại đến quá trình tạo phoi
lớn hơn. Do đó khi tăng t thì P
x
, P
y
, P
z
hầu như tăng tỷ lệ với nó.
Thí dụ: Khi tiện thép 45 bằng dao thép gió V
c
= 17m/phút; S =0,6mm/vòng;
λ
=0
R = 0,1mm sẽ có quan hệ:
P
z
= 1160.t (N)
P
y
= 393.t
0,96
(N)
P
x
= 286.t

1,04
(N)
Tổng quát: quan hệ giữa lực cắt và chiều sâu cắt được biểu diễn bằng các công
thức sau:
P
z
= C
z
.t
P
y
= C
y
.t
y
P
x
= C
x
.t
x
Trong đó:
-
C
z
, C
y
, C
x
: hệ số điều chỉnh (Phụ thuộc vào điều kiện gia công)

-
x, y, z : các số mũ (phụ thuộc vào điều kiện cứng)
+ Lượng chạy dao
Khi tăng S thì chiều dày cắt a cũng tăng, diện tích tiết diện ngang của lớp cắt
(F
c
) tăng, lực biến dạng và lực ma sát đều tăng nên lực cắt cũng tăng.
Mặt khác: khi tăng chiều dày cắt, hệ số co rút phoi (đặc trưng cho mức độ biến
dạng của lớp cắt) giảm, lực cắt giảm.
Tổng hợp cả hai yếu tố trên: khi tăng S thì lực cắt cũng tăng, nhưng mức độ
tăng của lực cắt theo S nhỏ hơn độ tăng của nó theo t.
Thí dụ : Khi tiện thép 45 bằng dao thép gió với V = 17 m/phút; t = 3mm;
r =0,1mm có quan hệ sau:
P
z
= 5100.S
0,76
(N)
P
y
= 1620.S
0,78
(N)
P
x
= 1200.S
0,63
(N)
+ Tốc độ cắt V
c

Quan hệ giữa tốc độ cắt và các thành phần lực cắt biểu diễn như hình 3.18
Ta thấy :
- Khi bắt đầu cắt với tốc độ V
c
> 3
÷
5 m/phút thì lực cắt giảm.
- Khi cắt với tốc độ V
c
= 20
÷
25 m/phút, lực cắt giảm đến trị số cực tiểu, sau đó lại
tiết tục tăng và đạt trị số cực đại.
- Khi cắt với tốc độ V
c
> 50 m/phút, lực cắt lại tiếp tục giảm
- Khi cắt với tốc độ 400 đến 500 m/ phút, quá trình cắt ổn định, giá trị của các
thành phần lực cắt không thay đổi nhiều.
Tất cả các điều trên được giải thích như sau:
Lực cắt (khi cắt với V
c
= 3
÷
5 m/phút) được giảm đi bởi vì quá trình tạo phoi
được bắt đầu với góc cắt thực tế
1
δ
(do lẹo dao) nhỏ hơn góc cắt
δ
(do mài sắc và

BMCNCTM Trang: 58
Nguyªn Lý C¾t
gá đặt). Trị số nhỏ nhất của lực cắt ứng với vùng tốc độ cắt hình thành lẹo dao lớn
nhất.
Tiếp tục tăng V
c
lên nữa, lẹo dao giảm đi, góc
1
δ
tăng, và gần bằng trị số
δ
của dao làm biến dạng tăng, lực cắt cũng tăng theo. Khi tiếp tục tăng tốc độ cắt, lúc
đầu do hệ số ma sát
µ
giữa mặt trước của dao và phoi tăng, làm cản trở quá trình
biến dạng và thoát phoi, gây ra sự tăng của lực cắt. Sau đó hệ số ma sát giảm đi
làm giảm những cản trở cho quá trình biến dạng và thoát phoi, lực cắt giảm.
Khi hệ số
µ
ổn định ở tốc độ cắt 400-500 m/Phút thì lực cắt cũng ổng định
như vậy.
Nhận xét: Sự phụ thuộc của lực cắt vào tốc độ cắt cũng giống như mối quan hệ
của hệ số co rút phoi K vào tốc độ cắt, tức là quá trình tạo phoi xảy ra với mức độ
biến dạng càng lớn thì lực cắt đặt vào dao để thực hiện quá trình này càng lớn. Như
vậy, theo đặc tính sự thay đổi của hệ số co rút phoi K có thì thấy đặc tính của thay
đổi lực cắt trong quá trình tạo phoi.
Trong phạm vi tốc độ cắt từ 50-500m/phút giữa lực cắt và tốc độ cắt có mối
quan hệ :
P
z

=
1
1
n
V
C
; P
y
=
2
2
n
V
C
; P
x
=
3
3
n
V
C

Trong đó : C
1
, C
2
, C
3
– hệ số phụ thuộc vào điều kiện gia công.

n
1
, n
2
, n
3
– số mũ đặc trưng cho ảnh hưởng của tốc độ cắt đến lực cắt-
phụ thuộc vào điều kiện gia công.
Về trị số : n
1
= 0,1- 0,26
n
2
= 0,18- 0,3
n
1
= 0,2 - 0,4
Chú ý : Mối quan hệ trên chỉ đúng khi gia công thép cacbon và thép hợp kim với
độ cứng HRC < 55. Khi gia công thép tôi với độ cứng HRC > 55 thì lực P
z
hầu như
không phụ thuộc vào tốc độ cắt, còn P
y
và P
x
tăng theo sự tăng của tốc độ cắt.
b) Thông số hình học của dao.
+ Góc trước
γ
ảnh hưởng nhiều đến lực cắt. Khi tăng góc trước, hệ số co rút phoi giảm, lực

cắt giảm.
Góc trước tăng không những làm cho phoi dễ biến dạng mà còn làm cho
phoi dễ trượt, dễ thoát ra ngoài.
Góc trước tăng, lực cắt giảm vào vì
γ
= 90
0
-
δ
, nên có thể biểu diễn ảnh
hưởng của góc trước đến lực cắt qua góc
δ
. Mối quan hệ giữa góc
δ
, P
z
bằng thực
nghiệm, có công thức:
P
z
= 59,3.
δ
0,34
(N)
P
y
= 0,072.
δ
2,25
(N)

P
x
= 0,0028.
δ
2,96
(N)
+ Góc sau
α
Trong quá trình gia công bằng cắt gọt, lớp kim loại trên bề mặt đã gia công
bị biến dạng, khi dao đi qua, nó đàn hồi trở lại và do đó tạo thành sự tiếp xúc giữa
mặt sau của dao và bề mặt đã gia công.
BMCNCTM Trang: 59
Hình 2.4 Sự phụ thuộc lực hướng trục P
x

và lực hướng kính với góc lệch chính của
dao.
a.Làm việc bằng dao phá tỷ số giữa lực P
x

và P
y
khi φ = 60
0
;
φ = 10
0

b. Làm việc bằng dao cắt φ = 90
0

c. Làm việc bằng dao vai φ = 90
0
Nguyªn Lý C¾t
Như vậy : Nếu tăng góc sau
α
diện tích tiếp xúc giảm và các thành phần lực cắt
P
ts
, P
ds
cũng như lực ma sát T
2
giảm dẫn đến lực cắt P
z
, P
y
, P
x
giảm.
Thực nghiệm cho thấy rằng: khi tăng
góc sau
α
từ 2
0

÷
10
0
thì P
z

giảm 6%, P
y
giảm 17%, P
x
giảm 12,5%. Khi tăng góc
sau lên quá 10
0
, ảnh hưởng của nó đến lực
cắt là rất ít.
+ Góc nghiêng chính
ϕ
* Khi r = 0, từ công thức: a = S.sin
ϕ
, khi
tăng
ϕ
làm chiều dày cắt a tăng, lực cắt P
z
giảm (xem hình 3.20) còn P
y
giảm và P
x
tăng.
* Khi r
≠
0, góc
ϕ
tăng (30
0

÷
60
0
) chiều
dày cắt tăng, hệ số co rút phoi K giảm, lực
cắt P
z
giảm.
Tiếp tục tăng
ϕ
đến phạm vi 60
0

÷
90
0
, lúc này chiều dài phần cong của lưỡi
dao tham gia cắt tăng, phoi ngoài chịu biến
dạng phụ trên mặt trước còn chịu biến dạng
do chèn ép lẫn nhau khi thoát ra ngoài, hệ
số co rút phoi tăng, lực P
z
tăng
Từ công thức: (3.2)
P
x
= P
n
. sin
ϕ

P
y
= P
n
. cos
ϕ
Nên khi tăng
ϕ
, cos
ϕ
giảm và sin
ϕ
tăng, dẫn đến P
y
giảm, P
x
tăng. Đây chính là
một trong những biện pháp để giảm rung
động khi gia công những chi tiết có tỷ số
L/P lớn.
+ Bán kính mũi dao r
Bán kính mũi dao càng lớn, chiều dài phần cong của lưỡi cắt tham gia càng
lớn, biến dạng tăng lên làm cho lực P
z
và P
y
tăng, còn P
x
giảm (vì khi tăng r , trung
tâm áp lực của phoi đặt lên dao dịch nhiều về phía phần lưỡi cắt cong, lúc này hợp

lực P
n
= P
x
+ P
y
có phương không còn pháp tuyến với phần lưỡi cắt thẳng mà có
thể coi như pháp tuyến với phần lưỡi cắt cong. Như vậy: góc nghiêng của lưỡi cắt
cong (hay góc hợp bởi giữa P
n
và phương vuông góc với đường tâm chi tiết giảm
đi, nên P
x
= P
n
. sin
ϕ
giảm (xem hình 3.22)
+ Góc nâng
λ
Khi góc
λ
thay đổi từ -5
0

÷
+5
0
có ảnh hưởng, nhưng không đáng kể đến
lực cắt đặc biệt là P

x
, P
y
.
c) Vật liệu làm dao.
ảnh hưởng đến lực cắt là do sự thay đổi của hệ số ma sát giữa vật liệu làm
dao với vật liệu gia công. Khi hệ số ma sát thay đổi, làm thay đổi lực ma sát dẫn
đến lực cắt thay đổi.
Thí dụ:
BMCNCTM Trang: 60
Nguyªn Lý C¾t
- Dao gắn mảnh hợp kim cững nhóm TK, lực cắt chỉ bằng 90
÷
95% lực cắt khi
dùng dao thép gió.
- Dao gắn mảnh sứ thì P
c
= 88-90% P
c
khi dùng dao thép gió
- Dao gắn mảnh En-bo, lực cắt giảm mạnh nhất so với tất cả vật liệu làm dao khác.
d) Vật liệu gia công.
Những tính chất cơ lý của kim loại gia công và thành phần của nó trong
nhiều trường hợp xác định quá trình tạo phoi và mức độ biến dạng của nó, và do đó
ảnh hưởng đến lực cắt.
Giới hạn bền khi kéo-nén với thép, độ cứng HB với gang càng lớn thì lực
P
z
, P
y

, P
x
càng lớn
Ví dụ: Khi gia công thép chưa tôi, có quan hệ:
P
z
= C
Vật liệu
.
np
B
δ
Trong đó: C
vl
– hệ số phụ thuộc vào điều kiện gia công.
n
p
–số mũ: với thép
B
σ
≤
60 KG/mm
2

Với thép
B
σ
>60 KG/mm
2

Khi gia công gang có quan hệ :
P
z
= C
vl
.HB
np
(np=0,4)
Vì vậy trước công thức tính lực cắt, phải nhân thêm hệ số
Với thép : K
mp
=
np
HB






190
; np – cho trong sổ tay tính chế độ cắt
Với gang:
-
Gang xám : K
mp
=
np
HB







190
-
Gang dẻo : K
mp
=
np
HB






150
e) Sự mòn của dao.
Khi tăng lượng mòn theo mặt sau h
s
, diện tích tiếp xúc của bề mặt sau dao
với bề mặt đã gia công tăng, dẫn đến tăng lực ma sát và tương ứng sẽ tăng lực cắt.
Đặc biệt lực P
y
, P
z
tăng mạnh mẽ.
f) Dung dịch trơn nguội.

Không chỉ ảnh hưởng đến việc hạ thấp nhiệt độ phát sinh trong quá trình cắt,
mà còn giảm ma sát, bảo đảm quá trình tạo phoi dễ dàng hơn, do đó lực cắt giảm
Hệ số K
d
giảm lực cắt phụ thuộc vào loại dung dịch trơn nguội như sau:
-
0,7 với dầu thực vật
-
0,8 với dầu vô cơ lưu hóa
-
0,85 với dầu ê-mun-xi hoạt tính
-
0.95 với dầu ê-mun-xi
-
0,97 với nước
2.1.2 Xác định chế độ cắt hợp lý
Trình tự xác định chế độ cắt khi tiện
1. Xác định chiều sâu khi cắt:
BMCNCTM Trang: 61
Nguyªn Lý C¾t
 Khi giá công thô sơ nên cho t = h(lượng dư gia công).Tuy nhiên khi h quá
lớn hoặc khi gia công trên các máy có công suất nhỏ phải chia nhiều lần cắt,
để cắt hết lượng dư
 Khi gia công bán kính (tính độ nhẵn từ
2.35.12
>−
và cấp chính xác 8,9)
thì
- Khi h > 2mm t
1

=2/3->3/4h ; t
2
=1/3->1/4h
- Khi h < 2mm chỉ cắt một lần hết lượng dư, thường lấy
t=0.5-2mm
 Khi gia công tinh : t=0.1-0.4mm
2. Xác định lượng chạy dao:
Lượng chạy dao s phụ thuộc vào điều kiện gia công:
- Khi gia công thô: phụ thuộc độ bền thân dao, độ bền mảnh dao và cơ cấu
chạy dao,độ cứng vững cuả chi tiết gia công.
- Khi gia công tinh: phụ thuộc vào độ nhẵn và cấp chính xác của bề mặt cần
gia công,độ cứng vững của nó.
* Theo độ bền thân dao:
Khi cắt dao chịu một momen uốn (xem hình 4.7) có:
M
n
=P
z
.L
Trong đó P
n
-Lực cắt chính [N]
L-Khoảng cách từ mũi dao đến mép của đài gá dao(mm)
Để đảm bảo độ uốn cho thân dao, phải có:
M
n
≤
[M
n
]

M
n
-Mômen uốn cho phép thân dao
[ M
n
]=[
n
σ
].W

n
σ
-ứng suất uốn cho phép(N/mm
2
)
W-mômen chống uốn (mm
3
)
- Với thân dao hình chữ nhật :
W=BH
2
/6
- Với thân dao hình tròn :W=H.D
3
/32.
Từ trên suy ra:
P
n
.L
≤

W.[
n
σ
]
Hay:
C
pt
.t.S
xpz
.K
ypz
.L
≤
W. [
n
σ
]
Nên S
1
≤

[ ]
ypz
xpz
pz
u
LKtC
W

.¦

σ
* Theo độ bền của cơ cấu chạy dao.
Trong các máy công cụ, thường cho |P
m
| - Lực |chiều trục| tác dụng lên cơ
cấu bánh răng – thanh răng (cơ cấu yếu nhất của hộp dao chạy).
Nên có:
P
x
+
µ
(P
y
+P
z
)
≤
[P
x
m]
Với
µ
- hệ số ma sát,thường lấy 0,1=
µ
Gần đúng: P
z
=2P
y
; P
z

=3P
x
BMCNCTM Trang: 62
Nguyªn Lý C¾t
Suy ra: P
x
+0,1(1,5 P
x
+3 P
x
)
≤
[P
m
]
→
1,45P
x
≤
[P
m
]
Hay: 1,45 C
px
.t
xpz
.S
ypx
.K
px

≤
[P
m
]
Do đó: S
2
≤
[ ]
ypx
px
xpx
px
m
KtC
P
45,1
* Theo độ cứng vững của chi tiết gia công.
Khi gia công các chi tiết có tỷ số I/D lớn, nó thường bị cong.
Sai số của chi tiết bị gây ra dưới tác dụng của hai thành phần P
z
, P
y
của lực
cắt. Nhưng chủ yếu thành phần P
y
gây uốn chi tiết theo phương tác dụng của nó,
còn p
z
ít ảnh hưởng đến sự thay đổi kích thước chi tiết gia công .[10]
Độ võng f do P

y
gây ra được tính:
P
y
.L
3
f =
K.E.J
Trong đó:
L: Chiều dàI chi tiết gia công không kể đoạn nằm trong mâm cặp máy
(mm).
E: Mô đuyn đàn hồi của vật liệu gia công N/mm
2
J: Mô men quán tính của tiết diện ngang chi tiết gia công(mm
4
)
J=
64
.
4
D
π
=0,05D
4
K: hệ số phụ thuộc vào cách gá chi tiết
K=3: khi kẹp công xôn trên mâm kẹp
K=48: khi gá trên hai mũi tâm
K=100: khi gá có một dầu kẹp trên mâm cặp ,một đầu chống tâm
Khi đó phải đảm bảo:
f≤[f]

hay
JEK
LPy

3.
≤ [f]
=>C
py
.t
x
py
.S
y
py
.K
py
.
L
3
≤ f.K.E.f
=>S
3
≤
py
py
y
py
y
py
LKtC

JEKf
3

].[
(mm/v)
thường f =0.25IT-IT: dung sai chi tiết gia công
Nhận xét:
Khi gia công thô sau khi tính được S
1
,S
2
,S
3
chọn S
min
rồi đem so sánh với
lượng chạy dao có trên máy S
m
thoả mãn điều kiện:
S
m
< S
min
đó là lượng chạy dao cần thiết
4. Theo độ nhẵn bề mặt gia công
Khi gia công tinh S được chọ n phụ thuộc vào độ nhẵn của bề mặt gia công.
-Khi cắt thép:
BMCNCTM Trang: 63
Nguyªn Lý C¾t
S≤

07,1
65,0
21,0
.rR
z
(mm/v)
-Khi cắt gang:
S <
1,1
89,0
.rR
z
(mm/v)
Trong đó:
- r: bán kính mũi dao(mm)
- R: chiều cao nhấp nhô trung bình(
µ
m)
3. Xác định tốc độ cắt V và số vòng quay n
-Với dao thép gío: càng tăng V
c
tuổi bền của dao càng giảm.Vì khi đó phát
sinh nhiệt lớn làm dao bị mòn nhanh
-Với dao HKC: khi tăng V
c
đầu tiên T giảm đi sau đó tăng cuối cùng giảm.
Bởi vì khi cắt ở tốc độ nhỏ, nhiệt cắt nhỏ mòn sẽ xảy ra chậm hơn khi tăng V
c
nhiệt cắt tăng làm mềm bề mặt, khả năng dính tại các vị trí tiếp xúc của phôi và
phoi với dao tăng, làm tăng cường độ mòn, giảm T

Khi tăng V
c
lên nữa nhiệt cắt tăng làm mềm bề mặt phoi và phôi sự dinh
giảm, sự trượt tương đối giảm do đó giảm cường độ mòn
Mặt khác khi này độ dai va đập của HKC tăng (đặc biệt trong phạm vi 600-800
0
c)
Nếu tiếp tụ tăng V
c
, độ cứng và độ bền HKC giảm dẫn tới việc tăng cường độ mòn
và T giảm
Ở cùng tuổi bền của dao như nhau, nếu cho dao làm việc ở cùng tốc độ cắt
nằm bên phải điểm cực đại của đường cong tuổi bền sẽ cho năng suất cao hơn.Vì
vậy vùng này là vùng sử dụng hợp lý mảnh HKC.
v
yx
m
v
T
K
StT
C
V
vv
.

=
(m/ph)
Sau khi tính được V
T

tiến hành tính n
lt.
D
V
n
t
lt
.
.1000
π
=
(v/ph)
Căn cứ vào máy và chọn n
m
, sau đó tính V
tt
theo công thức sau:
1000
Dn
V
π
=
(m/ph)
4. Tính P
z
, N
c,
M
x

P
z
= C
pz
.t
xpz
.S
ypz
. V
npz
. K
pz
3
10.60
.VP
N
z
c
=

3
10.2
.DP
M
z
x
=
5. Kiểm nghiệm chế độ cắt
[ ]
cc

NN ≤
[ ]
xx
MM ≤
6. Tính thời gian gia công cơ bản
i
Sn
L
T .
.
0
=
(ph)
BMCNCTM Trang: 64
Nguyªn Lý C¾t
2.2 Khoan –khoét –doa
2.2.1 Các thành phần lực cắt và ảnh hưởng
a. Khoan
1/ Lực và mô men khi khoan
a) Lực và mô men
Khi khoan gồm các thành phần lực sau:
 Lực hướng kính P
y
: Gồm 2 lực P
y
tác dụng lên lưỡi cắt chính, 2 lực P
y
’ tác
dụng lên lưỡi cắt phụ, chúng có trị số bằng nhau và ngược chiều nhau nên
triệt tiêu lẫn nhau.

 Lực dọc trục: P
0
có xu hướng chống lại chuyển động chạy dao
 Lực tiếp tuyến: P
z
gây ra mômen cắt, tác động lên lưỡi cắt chính, lưỡi cắt
phụ và lưỡi cắt ngang.
Giả sử rằng tổng hợp lực tác dụng lên lưỡi dao khoan được đặt tại A. Phân bố
tổng hợp lực này theo 3 phương vuông góc với nhau (hình 1.5a) ta đươc thành
phần lực cắt tác dụng trên mỗi lưỡi cắt. Lực cắt P
z
tạo ra môme xoắn M
x
mômen
này bị trục chính của máy vuợt qua. Các ực P
y
tác dụng theo phương hướng kính và
triêt tiêu lẫn nhau. Lực P
x
này cùng với lực P
n
tác dung trên lưỡi cắt ngang tạo ra
lực hướng trục hay còn gọi là lực chạy dao P bị cơ cấu chạy dao của máy vượt qua.
Kết quả là dao khoan chịu tác dụng của mômen xoắn M
x
và lưc chạy dao P
Mômen xoắn M
x
được tạo ra do các phần tử lực tác dụng lên hai lưỡi cắt chính
ab và ce, lưỡi cắt ngang bc và lưc ma sát P

T
tác dụng lên lưỡi dẫn hướng. Ở đây
BMCNCTM Trang: 65
Hình 2.5 Sơ đồ lực tác dụng lên dao khoan và mômen xoắn
khi khoan
Nguyªn Lý C¾t
cần nhớ rằng momen xoắn M
x
được xác định chủ yếu bởi các lực tác dụng trên lưỡi
cắt chính.
Theo lý thuyết:
MM
zy
Mx
DSCM =
PP
zy
Px
DSCP =
Theo thực nghiệm:
M
zy
Mx
KDSCM
MM
=
P
zy
Px
KDSCP

PP
=
Ở đây C
M
, C
p
các hệ số đặc trưng cho điều kiện khoan và vật liệu gia công.
K
M
. K
P
các hệ số tính đến điều kiện gia công khác.
Khi biết M
x
và P
x
có thể xác định đươc công suất cắt N
c
36,1.2,716
.nM
N
x
c
=
Trong đó 1,36 là hệ số của lực chạy dao P
x
b) Các yếu tố ảnh hưởng đến lực và mô men khi khoan
 Ảnh hưởng của góc xoắn ω.
Ảnh hưởng của góc nghiêng rãnh xoắn ω đến lưc chiều trục và mômen xoắn
gắn liền với sự thay đổi góc trước γ hay nói các khác góc trước và góc nghiêng của

rãnh xoắn tỷ lệ thuận với nhau. Như vậy khi làm tăng góc trước thì góc ω thì góc
trước tăng còn công biến dạng và ma sát khi khoan giảm xuống. Theo thực nghiệm
nếu tăng góc ω lên 35
0
thì lực chiều trục giảm đáng kể. Tăng ω lên nữa thì ảnh
hưởng của nó không đáng kể. Nguyên nhân là vì góc ω lớn phoi thoát ra phải
chuyển động theo đường xoắn dài hơn nên lực ma sát giữa phoi và rãnh tăng lên,
ngoài ra khi góc ω đồng thời làm gảm độ bền của mũi khoan.
 Góc nghiêng chính ϕ.
Ảnh hưởng của góc nghiêng chính ϕ đến lực chiều trục P
0
và mômen xoẵn
M
x
cũng tương tự như ảnh hưởng của góc nghiêng ϕ đến lực cắt khi tiện. Khi tăng
ϕ thì chiều dài lớp cắt tăng lên còn chiều rộng lớp cắt giảm xuống do đó biến dạng
trung bình của phoi giảm. Mặt khác nếu ϕ tăng lên làm mũi khoan khó ăn vào chi
tiết, lực chiều trục sẽ tăng lên vì thành phần lực hướng trục trên lưỡi cắt chính
tăng lên.
 Ảnh hưởng của vật liệu gia công
Thay đổi tính chất cơ lý của vật liệu gia công dẫn đến thay đổi của lực chiều trục
và mômen xoắn. Vật liệu càng bền thì lực chiểu trục và lực mômen xoắn càng lớn
 Ảnh hưởng của lượng chạy dao và đường kính mũi khoan
Khi tăng lượng chạy dao và đường kính mũi khoan thì sẽ tăng được diện tích lớp
cắt, lực chiều trục và mômen xoắn khi khoan. Tuy vậy cũng như tiện ảnh hưởng
của lượng chạy dao và bán kính mũi khoan không nhất quán bởi vì:
ϕ
sin
2
S

a =
và
ϕ
sin2
n
lD
b
−
=
L
n
: Là chiều dài lưỡi cắt ngang
BMCNCTM Trang: 66
Nguyªn Lý C¾t
Trong trạng thái làm việc bất kỳ thì chiều dày lớp cắt ảnh hưởng đến hệ
thống lực cắt ít hơm chiều rộng lớp cắt, do đó lượng chạy dao ảnh hưởng đến lực
chiều trục và momen xoắn ít hơn là đường kính mũi khoan
Trong công thức
P
0
=C
1
D
xp
S
yp
và M = C
2
D
xM

S
yM
Biểu diễn các điều kiện không nhất quán của các mũ x
p
> y
p
và x
M
> y
M
. Trị số
các mũ khi gia công những vật liệu khác nhau thay đổi trong khoảng x
p
= 0,9 ÷1,4,
y
p
= 0,7 ÷ 0,9; x
M
= 2,0, y
M
= 0,8 ÷ 0,9
 Ảnh hưởng của V
Khi tăng tốc độ cắt thì biến dạng đơn vị của kim loại giảm nhưng đồng thời
cũng làm cho nhiệt cắt của các bề mặt tiếp xúc tăng lên, hậu quả này làm cho tính
chất cơ lý của vật liệu gia công thay đổi dẫn đến lực chiều trục P
0
và mômen xoắn
M
x
thay đổi.

Nếu vận tốc cắt tăng từ 2,5 ÷ 7m/ph tì lực chiều trục P
0
tăng lên, sau đó tốc độ
cắt tăng lên nữa từ 7 ÷ 73m/ph thì lực chiều trục P
0
giảm rất nhanh. Đối với mối
quan hệ M
x
= f(v) cũng có quy luật tương tự song mức độ ảnh hưởng của tốc độ
cắt v đến mômen xoắn M
x
ít hơn.
 Ảnh hưởng của dung dịch trơn nguội
Việc thoát phoi khi khoan là khó khăn, điều kiện truyền nhiệt không tốt. Do đó
khi khoan dung dịch trơn nguội thì lực hướng tâm và mômen xoắn giảm đi rất
nhiều vì dung dịch có tác dụng làm giảm ma sát giữa phoi và rãnh thoát phoi đồng
thì tạo áp lực để đẩy phoi ra
Lực cắt tác dụng lên lưỡi cắt chính của dao khoét có thể được phân ra ba
thành phần như khi khoan: P
z
, P
y
, P
x
.
Lực tiếp tuyến P
z
tạo mômen xoắn M
x
mômen xoắn này bị cơ cấu truyền

động chính cảu máy vượt qua. Lực P
x
tác dụng dọc theo tâm dao khoét có số răng
chẵn. Giá tri của mômen xoắn M
x
, lực chạy dao P
x
và

công suất N
c
, được xác định
theo công thức:
M
x
=C
M
.D
x
m.t
u
m.S
y
m
P
x=
C
p
. D
x

p.t
u
p.S
y
p
N
c
=
4
10
05,1
η
x
M
Lực cắt khi doa không lớn bởi vì tiết diện cắt nhỏ (do hớt lượng dư nhỏ).
Lực cắt gần đúng P
’
z
có thể tính cho một răng như dao tiện. Khi đó sử dụng công
thức tính lực tổng cộng P
z
:
P
z
= P
’
z
.z
Ở đây: P
’

z
– lực tác dụng lên một răng của dao doa được tính theo công thức đối
với dao tiện;
z – số răng của dao.
Mômen xoắn và công suất khi doa được tính theo công thức:
M
x =
3
10.2
.DP
z
c
N
=
4
.
10
.05,1
η
x
M
BMCNCTM Trang: 67
Nguyªn Lý C¾t
Các hệ số và các số mũ trên đây được xác định trong các sổ tay chuyên
ngành (sổ tay gia công cơ và sổ tay công nghệ chế tạo máy).
b. Khoét - doa
Lực cắt tác dụng lên lưỡi cắt chính của dao khoét có thể được phân ra ba
thành phần như khi khoan: P
z
, P

y
, P
x
. Lực tiếp tuyến P
z
tạo mômen xoắn M
x
mômen xoắn này bị cơ cấu truyền động chính của máy vượt qua. Lực P
x
tác dụng
dọc theo tâm dao khoét có số răng chẵn. Giá tri của mômen xoắn M
x
, lực chạy dao
P
x
và

công suất N
c
, được xác định theo công thức:
M
x
=C
M
.D
x
m.t
u
m.S
y

m
P
x=
C
p
. D
x
p.t
u
p.S
y
p
N
c
=
4
10
05,1
η
x
M
Lực cắt khi doa không lớn bởi vì tiết diện cắt nhỏ (do hớt lượng dư nhỏ).
Lực cắt gần đúng P
’
z
có thể tính cho một răng như dao tiện. Khi đó sử dụng công
thức tính lực tổng cộng P
z
:
P

z
= P
’
z
.z
Ở đây:
- P
’
z
– lực tác dụng lên một răng của dao doa được tính theo công thức đối
với dao tiện;
- z – số răng của dao.
Mômen xoắn và công suất khi doa được tính theo công thức:
M
x =
3
10.2
.DP
z
c
N
=
4
.
10
.05,1
η
x
M
Các hệ số và các số mũ trên đây được xác định trong các sổ tay chuyên ngành (sổ

tay gia công cơ và sổ tay công nghệ chế tạo máy).


2.2.2 Trình tự chọn chế độ cắt khi khoan, khoét, doa
1. Khoan
Xác định chế độ cắt hợp lý cho khoan được tiến hành theo các bước sau:
- Chọn lượng chạy dao lớn nhất cho phép theo độ bền của dao, chất lượng bề mặt
gia công và khả năng của máy.
- Xác định tuổi bền hợp lý của dao.
- Xác định tốc độ cắt đảm bảo tuổi bền đã chọn.
- Tính số vòng quay trục chính máy theo tốc độ cắt và đường kính khoan.
- Hiệu chỉnh lại số vòng quay n theo máy và xác định lại tốc độ cắt thực tế.
- Tính mômen xoắn M
x
và lực chạy dao P
x
- Kiểm tra chế độ cắt theo công suất máy.
Trình tự xác định chế độ cắt trên đây có thể thay đổi đôi chút, khi xác định chế độ
cắt khi không phụ thuộc máy. Khi đó, sau bước thứ 4 cần tính P
x
, M
x
và công suất
N
c
rồi chọn máy và kiểm tra lại n, S, P
x
, M
x
và N

c
.
2. Khoét
BMCNCTM Trang: 68
Nguyªn Lý C¾t
Chế độ cắt hợp lý khi khoét được xác định theo trình tự sau:
- Chọn thông số hình học của dao khoét và phần vật liệu phần cắt của nó.
- Xác định chiều sâu cắt t (thông thường t bằng lượng dư gia công một phía)
- Xác định lượng chạy dao S, lượng chạy dao khi khoét cần chọn được lớn hơn khi
khoan, bởi vì khoét làm việc trong điều kiện nhỏ hơn khoan (do dao khoèt không
có lưỡi cắt ngang, các lưỡi cắt tương đối đều nhau, chiều sâu cắt nhỏ hơn và số
răng của dao khoét lớn hơn).
Bảng 1.22 cho biết lượng chạy dao phụ thuộc vào vật liệu gia công, đường kính
dao và vật liệu dao.
Đường
kính
dao
khoét
(mm)
Dao khoét thép gió Dao khoét hợp kim cứng
Thép Gang thép Gang Thép Gang thép Gang
σ
b
< 90
(kG/mm
2
)
σ
b
>110

(kG/mm
2
)
HB<17
0
HB>170 Chưa
nhiệt
luyện
Nhiệt
luyện
HB<17
0
HB>170
15
20
30
40
50
70
80 và
lớn
hơn
0,4-0,7
0,5-0,9
0,6-0,11
0,7-1,3
0,8-1,5
0,9-1,8
1,0-2,0
0,2-0,4

0,3-0,5
0,4-0,7
0,4-0,8
0,5-0,9
0,6-1,1
0,6-1,2
0,6-1,25
0,75-1,5
0,95-1,9
1,15-2,3
1,3-2,6
1,6-3,2
1,7-3,4
0,35-0,75
0,45-0,9
0,6-1,1
0,7-1,35
0,8-1,6
1,0-1,9
1,1-2,0
0,4-0,55
0,5-0,7
0,65-1,0
0,7-1,1
0,8-1,3
0,9-1,4
1,1-1,5
0,2-0,4
0,3-0,55
0,4-0,65

0,45-0,8
-
-
-
0,6-0,9
0,75-1,1
0,95-1,3
1,15-1,7
1,35-2,0
1,5-2,2
1,6-2,4
0,45-0,65
0,55-0,75
0,65-0,9
0,8-1,2
0,9-1,4
1,1-1,6
1,1-1,7
Lượng chạy dao trên đây được dung để gia công lỗ thông suốt, còn trong trường hợp gia công lỗ
không thong suốt, lượng chạy dao được lấy trong khoảng 0,2 đến 0,6mm/vg
- Theo t và s chọn tuổi bền của dao, sau đó xác định tốc độ cắt cho phép bởi tính
chất cắt gọt của dao.
- Theo tốc độ cắt tính số vòng quay n của trục chính rồi chọn số vòng quay của
máy (gần với vòng quay tính toán). Sau đó theo số vòng quay được chọn tính lại
tốc độ cắt thực tế.
- Xác định mômen xoắn M
x
và công suất cắt N
c
rồi so sánh với các thông số tương

ứng của máy. Nếu M
x
và N
c
tính toán lớn hơn M
x
và công suất N
d
của máy thì phải
giảm chế độ cắt. Trong trường hợp này trước cần phải giảm tốc độ cắt sau đó cần
phải giảm lượng chạy dao. Độ bền của cơ cấu chạy dao thông thường không cần
kiểm tra bởi ví khi khoét, lực chạy dao không đạt đến giá trị cực đại.
3.2. Doa
Xác định chế độ cắt hợp lý khi doa cũng được tiến hành tương tự như khi
khoét cụ thể như sau:
- Chọn vật liệu phần cắt và thông số hình học của dao tùy thuộc vào tính chất của
vật liệu gia công và điều kiện cắt ( doa lỗ suốt hay lỗ không thông suốt) và độ bong
bề mặt yêu cầu.
- Xác định chiều sâu cắt t.
BMCNCTM Trang: 69
Nguyªn Lý C¾t
Chiều sâu cắt bằng lượng dư một phía, khi doa tính lượng dư phải nhỏ nhất,
nhưng không nhỏ hơn bán kính cong của răng dao.
- Xác định ;lượng chạy dao S.
Lượng chạy dao S phụ thuộc vào đường kính vật gia công và vật liệu phần
cắt của dao, tính chất của vật liệu gia công, độ chính xác và độ bóng theo yêu cầu.
Dao doa có số răng (lưỡi cắt) lớn hơn số răng dao khoét, vì vậy lượng chạy dao
trong vòng quay của dao lớn hơn lượng chạy dao khi khoét.
Bảng 12.3 cho biết lượng chạy dao khi doa phụ thuộc vào đường kính dao doa, vật
liệu dao và tính chất của vật liệu gia công.

Bảng 12.3 Lượng chạy dao khi doa máy.
Đường
kính
dao
khoét
(mm)
Dao khoét thép gió Dao khoét hợp kim cứng
Thép Gang thép Gang Thép Gang thép Gang
σ
b
< 90
(kG/mm
2
)
σ
b
>110
(kG/mm
2
)
HB<170 HB>170 Chưa
nhiệt
luyện
Nhiệt luyện HB<170 HB>170
5
10
20
30
40
60

80
0,2-0,5
0,4-0,9
0,65-1,4
0,8-1,8
0,95-2,1
1,3-2,8
1,5-3,2
0,15-0,35
0,35-0,7
0,55-1,2
0,65-1,5
0,8-1,8
1,0-2,3
1,2-2,6
0,6-1,2
1,0-2,0
1,5-3,0
2,0-4,0
2,5-5,0
3,2-6,4
3,75-7,5
0,4-0,8
0,65-1,3
1,0-2,0
1,3-2,6
1,6-3,2
2,1-4,2
2,6-5,2
-

0,35-0,5
0,4-0,6
0,5-0,7
0,6-0,8
0,7-0,9
0,9-1,2
-
0,25-0,35
0,30-0,40
0,35-0,45
0,40-0,50
-
-
-
0,9-1,4
1,0-1,5
1,2-1,8
1,3-2,0
1,6-2,4
2,0-3,0
-
0,7-1,1
0,8-1,2
0,9-1,4
1,0-1,5
1,25-1,8
1,5-2,2
Lượng chạy dao trên đây được dung để gia công lỗ thông suốt, còn trong trường hợp gia công lỗ không thong
suốt, lượng chạy dao được lấy trong khoảng 0,2 đến 0,6mm/vg
- Theo t và s chọn tuổi bền của dao rồi tính tốc độ cắt và số vòng quay của dao n

(của trục chính). Lượng chạy dao s và số vòng quay n cần được hiệu chỉnh theo
máy. Độ bền của cơ chạy dao và công suất của máy thông thường không giới hạn
đến chế độ cắt, bởi vì lực chạy dao và công suất cắt không đạt đến giá trị cực đại.
Thời gian máy khi khoét và kho doa được xác định theo công thức sau:
sn
lll
sn
L
t

21
++
==
Ở đây:
n- Số vòng quay của dao.
s- Lượng chạy dao (mm/vòng)
L- Chiều dài cắt (mm)
l- chiều dài lỗ gia công
ϕ
tgc
dD
l
2
1
−
=
l: chiều dài thoát dao (l
2
= 1 ÷ 3 mm khi khoét và l
2

= (0,2 ÷ 0,5)l
k
khi doa)
l
k
: chiều dài phàn hiệu chỉnh của dao doa
2.3 Bào và xọc
2.3.1 Thành phần lực tác dụng lên dao bào
Lực cắt khi bào gồm các thành phần
- P
Z
– là lực nằm ngang song song với chuyển động của dao.
- P
y
: Lực thẳng đứng tác dụng vuông góc với bề mặt gia công. Dựa vào lực này để
tính cơ cấu truyền động chính, xích chạy dao và đài gá dao
BMCNCTM Trang: 70
Nguyªn Lý C¾t
- P
x
tác dụng lên dao theo phương chạy dao.
Lực cắt khi bài cũng chịu ảnh hưởng như các yếu tố cắt khi tiện do vậy các thành
phần lực P
z
, P
x
, P
y
cũng được biểu thị bằng công thức thực nghiệm như tiện:
Như P

z
= C
z
.t
xz
.S
yz
.K
z
(kG)
Các hệ số C
z
,K
z
và các hệ số mũ x
z
, y
z
được xác định theo sổ tay công nghệ chế tạ
máy.
Công suất cắt được xác định theo công thức
36,1.60.75
.
cZ
c
VP
N =
Công suất động cơ máy:
η
c

m
N
N =
Ở đây: η - hiệu suất máy.
Tốc độ cắt cho phép V
c
của dao bào hoặc dao xọc được tính theo công thức:
v
yvxvm
c
c
K
StT
V
V .

=
Ở đây: các hệ số C
v
, K
v
và các số mũ m, x
v
, y
v
có ý nghĩa tương tự nư trong công
thức tính tốc độ cắt khi tiện.
2.3.2 Chọn chế độ cắt khi bào.
1. Trình tự xác định chế độ cắt khi bào
a. Chiều sâu cắt

Xác định trên cơ sở tương tự nguyên công tiện khi gia công thô và tinh.
b. Bước tiến
Xác định theo bảng (1 -2); (2-2); (3-2), khi gia công trên máy bào giường (17-2);
(18-2); (19-2)…Trong sổ tay công nghệ chế tạo máy.
c. Tốc độ cắt
BMCNCTM Trang: 71
Hình 2.6 Lực cắt khi bào
Nguyªn Lý C¾t
Tính tương tự như tiện ngoài nhưng phải nhân với hệ số hiệu chuẩn xét đến
tính va đập của phụ tải K
Vv
.
Trị số của hệ số hiệu chuẩn K
Vv
do tính va đập khi bào, xọc, ảnh hưởng đến V.
Kiểu máy Bào giường Bào ngang Xọc
Hệ số hiệu chỉnh K
Vv
1,0 0,8 0,6
Dựa theo V đã tính toán xác định số hành trình kép trong một phút, từ đó
chọn số hành trình kép theo máy và tính vận tốc thực theo công thức.
1000
)1( mKL
V
cT
+
=
(m/ph)
Trong máy bào V
cT

= V
Tb
d. Lực cắt và công suất cắt
Tính theo công thức tiện ngoài.
2. Trình tự xác định chế độ cắt khi bào
Xác định chế độ cắt hợp lý khi bào và xọc được thực hiện theo trình tự sau đây:
−
Chọn chiều sâu cắt phụ thuộc lượng dư,độ chính xác và độ bóng bề mặt gia
công,công suất của máy.
−
Chọn lượng chạy dao lớn nhất phụ thuộc vào độ bóng bề mặt gia công và độ bền
của phần cắt dụng cụ.
−
Dựa theo các giá trị t,s và T xác định tốc độ cắt cho phép
c
V
.
−
Dựa theo giá trị
c
V
xác định số hành trình kép n trong 1 phút:
1000
(1 )
c
V
n
L m
=
+

Số hành trình kép n ở công thức (10.10) cần được so sánh với số n của máy và phải
lấy giá trị nhỏ hơn so với n của máy.Khi biết n,ta xác định tốc độ cắt V
c
thực tế:
. (1 )
1000
c
L n m
V
+
=
−
Xác định lực cắt P
z
:
. . .
z z
x y
z z z
P C t S K
=
−
Kiểm tra công suất cắt của máy:
.
75.60.1,36.
z c
m
P V
N
η

>
Nếu công suất của máy
m
N
không đủ thì phải giảm số hành trình kép của máy.
2.4 Phay
2.4.1 Các thành phần lực cắt khi phay
Lực cắt
R
tác dụng lên một răng dao phay có thể phân thành:
1. Với dao phay trụ răng thẳng
BMCNCTM Trang: 72
Nguyªn Lý C¾t

y
z
PPR
+=
hoặc:
vHH
PPPR
++=
z
P
- lực vòng (hay lực tiếp tuyến) là lực tạo thành mômen xoắn, mômen vượt
qua lực cản cắt. Bởi vì răng dao phay chuyển động theo mặt cắt thì diện tích lớp
cắt thay đổi làm cho hệ thống lực cắt thay đổi.
2000
.DP
M

z
tb
=
6120
.VP
N
z
e
=
Khi thiết kế hay kiểm tra thường tính toán động lực học của máy theo
z
P
ngoài ra,
z
P
còn gây uốn trục dao.
y
P
- lực hướng kính, tác dụng đẩy chi tiết hỏi dao theo hướng kính. Lực này
tác dụng vuông góc với trục chính của máy phay, có xu hướng uốn trục dao,
đồng thời tạo ra một áp lực trên các ổ trục chính. Do đó gây ra mômen ma sát
phụ trên ổ dao. Lực này là yếu tố quan trọng để tính toán ổ trục chính cũng như
tải trọng phức hợp.
Do đó, trục gá dao phay khi làm việc chịu uốn bởi các lực
z
P
và
y
P
hay

hợp lực
R
của chúng. Ngoài ra nó còn chịu xoắn do momen cản cắt M
c
và vì
vậy tiến hành tính toán sức bền của trục gá theo trạng thái chịu lực phức tạp.
-
→
d
P
Thành phần lực thẳng đứng, qua nó có thể tính kết cấu đồ gá kẹp chi tiết và
tính áp lực trên bề mặt của sống trượt bàn máy phay.
BMCNCTM Trang: 73
Hình 2.7 Lực cắt khi phay nghịch và phay thuận
Nguyªn Lý C¾t
-
→
N
P
Thành phần nằm ngang, hay lực chạy dao vì nó có phương trùng với
phương chạy dao. Dùng để tính toán cơ cấu chạy dao cũng như đồ gá kẹp chi
tiết.
2. Với dao phay trụ răng nghiêng:
Ngoài các lực trên còn có lực chiều trục
0
P
, có hướng phụ thuộc vào góc
nghiêng của răng dao ω.
P
0

=P
z
.tgω
Mặt khác, dọc theo răng dao còn chịu thêm một lực ma sát P
s
, được tạo thành
do ma sát của phoi khi trượt trên mặt trước theo phương xoắn của răng và có
tác dụng giảm
0
P
. Khi đó:
P
0=
≈ 0,28.P
z
.tgω
0
P
có xu hướng gây ra chuyển động dọc trục của dao, tạo áp lực trên ổ trục
chính. Khi sử dụng, nên lắp dao sao cho
0
P
hướng vào ổ đỡ trục chính của
máy hoặc các thành phần
0
P
triệt tiêu lẫn nhau.
BMCNCTM Trang: 74
Hình 2.9 Thành phần lực tác dụng khi phay
Hình 28 Thành phần lực khi phay bằng dao phay trụ răng xoắn

Nguyªn Lý C¾t
2.4.2 Trình tự xác định chế độ cắt khi phay
Chọn chế độ cắt khi phay
1. Chọn dao
Tuỳ theo điều kiện cắt
cụ thể. Vật liệu gia công, yêu
cầu bề mặt gia công mà chọn
kiểu dao và vật liệu làm dao
cụ thể.
Các thông số kết cấu và hình
học của dao phay tra trong sổ
tay về dụng cụ cắt,
2. Chọn chiều sâu cắt t
0
.
- Nếu yêu cầu của bề mặt gia
công. độ cứng vững của hệ
thống công nghệ và công xuất
của máy cho phép cũng như
độ bền của răng dao, toàn dao
và vật liệu làm dao cho phép
nên chọn chiều sâu cắt t
0
=h-
lượng dư gia công.
3. Chọn lượng chạy dao S
v
:
Vật liệu gia công, vật liệu làm dao, độ bền của răng dao và toàn dao, độ
cúng của hệ thống công nghệ, tuổi bền dao phay, kích thước của bề mặt gia công,

độ bền của cơ cấu chạy dao, công xuất máy là những thông số cơ bản khống chế
việc chọn trị số của lượng chạy dao khi phay thô.
Độ chính xác kích thước, độ nhẵn bề mặt gia công sẽ khống chế trị số lượng
chạy dao khi phay tinh.
Thường chọn S
z
theo các trị số trong bảng ở các sổ tay chế tạo máy.
4. Tính tốc độ cắt khi phay
Theo công thức:
v
uvrvyvxv
z
m
pvqv
v
K
ZBtST
DC
V .


0
ω
=
Trong đó: C
v
- hệ số đặc trưng cho điều kiện và vật liệu gia công
K
v
- Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào điều kiện gia công

Các hệ số và các số mũ đã cho trong sô tay
Sau khi xác định được V
c
, số vòng quay của dao được tính:

)/(
.
.1000
phV
D
V
n
π
=
Việc chọn n
m
cũng giống như khi tiện, lúc đó:
S
ph
=Z.S
z
.n
M

Trên máy phay thường cho S
ph
, nên sau khi tính được S
ph
, chọn theo bảng lấy trị
số nhỏ gần nhất và tính lại S

ZM
.
BMCNCTM Trang: 75
thuận
Hình 2.10 Tác dụng của lực P
n
khi phay thuận
Nguyªn Lý C¾t

Zn
S
S
M
phM
ZM
.
=
Trị số S
ZM
dùng để tính lực
cắt và công xuất cắt.
5. Kiểm nghiệm chế độ cắt:
Thường kiểm nghiệm theo 3
yêu cầu:
- Theo mômen xoắn:
[ ]
M
DP
M
z

x
≤=
2
.
- Theo sức bền của cơ cấu
chạy dao P
H
≤ [P
n
]
- Theo công suất cắt:
N
c
≤N
đc
.η
- Trong đó: [M] - mômen xoắn cho phép của máy [Nm]
- [P
H
] - Lực chạy dao cho phép lớn nhất của cơ cấu chạy dao [N]
6. Thời gian máy.
][.

.
321
0
phi
ZnS
lll
i

S
L
T
Zph
++
==
- l
1
Chiều dài mặt phay
- l
2
lượng vượt quá của dao;
l
2
= 1 ÷5 mm
- l
3
lượng ăn tới;
)()(
3
mmtDtl
−=
a. Khi gia công bằng dao phay trụ
)()(
3
mmtDtl
−=
b. Khi gia công bằng dao phay mặt đầu:
+ Đối xứng

(
)
22
3
2
1
tDDl −−=
(mm)
+ Không đối xứng
)()(
3
mmtDtl
−=
2.5 Lực cắt khi chuốt
Lực cắt khi chuốt có giá trị rất lớn. Nó là thông số đầu vào để tính độ bền
của dao và công suất của máy. Khi chuốt có 2 lực cắt thành phần cần xét:
z
P
(theo
phương chuyển động chính) và
y
P
(phụ thuộc với phương chuyển động chính).Cả
2 lực cắt
z
P
và
y
P
phụ thuộc vào vật liệu gia công, chiều dày cắt a, bề rộng cắt b, số

rãnh thoát phoi trên một vòng răng k,góc trước
γ
và góc sau
α
. Các lực cắt
z
P
và
y
P
được xác định theo các công thức sau đây:

0,85
1 2 3 4
1,15 ( . . . . )
z
P b c a c k c c
γ α
= + − −
∑
BMCNCTM Trang: 76
Hình 2.11 Thời gian chạy máy
Nguyªn Lý C¾t

1,2
5 6 7
1,15 ( . . . )
y
P b c a c c
γ α

= − −
∑
Hệ số 1,15 được lấy để tính đến độ mòn mặt sau của dao chuốt
0,4mm
δ
=
khi lực
cắt tăng khoảng 15%.
Các hệ số
1 7
c c
÷
được chọn theo bảng 15.1.
Lực cắt
z
P
cũng có thể được xác định theo công thức đơn giản sau đây :

ax
. . .
z m
P p b a z
=
Ở đây :
p
−
lực cắt đơn vị (
2
/kG mm
) được xác định bằng thực nghiệm;

b
−
bề rộng cắt của một răng(mm);
a
−
chiều dày cắt (hay lượng chạy dao răng
z
S
) (mm);
axm
z
−
số răng dao chuốt cùng lúc tham gia vào quá trình cắt.
Bảng 15.1
Vật liệu gia công

1
c

2
c

3
c

4
c
Thép 20
Thép 35
Thép 0XM

Thép 45
Thép 40X
Thép 0XH3M
Thép 20X
Thép 20X,40X(tôi cải thiện)
Gang HB 160-180
Gang HB 180-220
115
160
190
220
230
250
265
300
140
170
0,060
0,080
0,106
0,108
0,117
0,125
0,137
0,158
0
0
0,20
0,24
0,28

0,32
0,34
0,37
0,40
0,46
0,25
0,30
0,12
0,13
0,14
0,14
0,14
0,14
0,15
0,16
0,13
0,14
Vật liệu gia công
5
c
6
c
7
c
Thép 20
Thép 35
Thép 45
55
125
215

0,018
0,053
0,081
0,045
0,090
0,117
2.6 Lực cắt và việc chọn chế độ cắt khi cắt ren
Các phương pháp cắt ren và đặc điểm của quá trình cắt ren
- Ren được sử dụng rộng rãi trong nghành chế tạo máy cũng như trong các nghành
công nghiệp khác.
- Quá trình tạo ren,nhất là ren chính xác cao là một quá trình phức tạp và công
phu.Quá trình tạo ren có các đặc điểm sau:
-Phoi cắt mỏng, kích thước lớp cắt luôn luôn thay đổi trong quá trình cắt
-Khi tiện ren bằng dao có hai lưỡi (ren tam giác) hay ba lưỡi (ren vuông, ren hinh
thanh) cùng tham gia cắt thì việc thoát phoi trở lên khó khăn, dó đó lực cắt sẽ lớn.
-Khi cắt ren bằng tarô, bàn ren, điều kiện tản nhiệt kém, khó thoát phoi nên dễ
kẹt phoi và dễ gãy ta rô hoặc gãy chi tiết gia công.
BMCNCTM Trang: 77
Nguyªn Lý C¾t
Ren vít được sử rụng rộng rãi trong ngành chế tạo máy cũng như trong các ngành
công nghệ khác.
Tùy theo dạng, kích thước, độ chính xác của ren và loại hình sản xuất có thể sử
rụng các phương pháp gia công ren khác nhau.
Hiện nay có 3 phương pháp gia cơ bản để gia công ren :
• Gia công bằng dao có lưỡi cắt như : dao tiện ren , dao tiện ren răng lược ,
tarô , bàn ren , dao phay ren, …v v
• Gia công bằng đá mài dạng tròn có hình dạng trên đường sinh một đầu mối
hay nhiều đầu mối.
• Gia công bằng biến dạng dẻo( cán ren) như con lăn ren, bàn cắt ren phẳng…
*Cắt ren bằng dao tiện ren tiến hành trên các máy tiện ren vít vạn năng và trên

các máy có hai chuyển động xảy ra đồng thời : Chuyển động quay n
1
do phôi thực
hiện và chuyển động tịnh tiến của dao S
2
, ngoài ra còn chuyển động S
1
, để cắt hết
chiều cao ren.
Đây là phương pháp gia công ren vạn năng phù hợp với sản xuất đơn chiếc và
loại nhỏ.
Nhược điểm : Cho độ chính xác thấp.
* Cắt ren bằng tarô và bàn ren tiến hành bằng tay hoặc bằng máy,phù hợp với mọi
loại hình sản xuất.
* Cắt ren bằng dao phay ren. Dùng khi gia công ren bước lớn, ren đầu mối hoặc
ren trên các chi tiết rãnh hoặc thành mỏng. Cắt ren bằng dao phay đĩa, để đảm bảo
chính xác biến dạng ren trục, dao phay và trục phôi được gá trên mặt phẳng song
song nhưng chéo nhau một góc
τ
bằng góc nâng của ren. Phay ren bằng một dao
đầu 1 mối cho độ chính xác cao, dao đầu mối cho năng xuất cao. Thường dùng
trong sản xuất hàng loạt.
* Cắt ren bằng đầu cắt ren, thường dùng trong sản xuất loạt và hàng khối và trên
thân của nó có lắp các dao ren răng lược nên cho năng xuất cao.
* Mài ren: dùng để gia công cho cấp chính xác cao( cấp 4-5) như ren trên calip
ren, tarô, con lăn ren… có thể dùng đá nhiều vòng hay một vòng ren. Đá có một
vòng ren được dùng phổ biến hơn vì có độ chính xác cao, khi đó gá đường tâm
của đá so với đường tâm phôi giống như khi phay ren. Đá nhiều vòng ren cho
năng xuất cao nhưng độ chính xác thấp.
* Cán ren: là phương pháp cho năng xuất cao, sức bền ren tốt, ít tốn vật liệu phôi.

Phương pháp này dùng trong sản xuất hàng loạt và hàng khối.
Quá trình gia công ren bằng cắt có những đặc điểm sau :
 Phôi cắt ra rất mảnh, kích thước lớp kim loại bị cắt thay đổi trong quá
trình cắt.
 Khi tiện ren bằng dao có 2 hay 3 lưỡi cắt (ren vuông, ren hình thang) cùng
tham gia cắt, phoi thoát khó khăn do đó lực cắt lớn.
 Khi cắt ren bằng tarô hoặc bàn ren, điều kiện thoát nhiệt kém, khó thoát
phoi, nên dễ gây kẹt phoi làm gẫy dụng cụ cắt hoặc phôi.
Chọn chế độ cắt khi tiện ren
1. Số lần ăn dao: phụ thuộc vào giá trị của lượng chạy dao ngang S
z
, mà S
z
phụ
thuộc và chất lượng ren gia công.
BMCNCTM Trang: 78
Nguyªn Lý C¾t
Thí dụ : Khi tiện thô, nếu cho ăn dao hướng kính S
z
=0,7
÷
0,4mm , nếu cho ăn dao
dọc trục S
z
= S
z
=0,4
÷
0,25mm , khi tiện tinh S
z

= 0,15
÷
0,1mm. Nói chung số lần
ăn dao và lượng chạy dao đã cho trong các sổ tay.
2. Tốc độ cắt: khi tiện ren được xác định theo các công thức trong các sổ tay.
3. Thời gian máy T
o
=
qi
Sn
L

.
(phút)
Trong đó: L = l + l
1
+l
2

l
1
- lượng ăn tới ; l
1
(1
÷
3)S – bước ren.
l
2
- lượng vượt quá; l
2

=l
1
l - chiều dai ren được cắt
i - số lần ăn dao
q – số đầu mối ren.
Chọn chế độ cắt cho tarô và bàn ren
1.Chọn chiều dày cắt a :
Theo công thức
n
tgS
a
ϕ
.
=
Thấy : a phụ thuộc vào S, n ,
ϕ
Thông thường a = 0,02- 0,15mm
2.Chiều rộng cắt: thay đổi phụ thuộc vào vị trí của me cắt
3. Diện tích lớp cắt: thay đổi phụ thuộc vào vị trí của me cắt
- Diện tích lớp cắt do l răng cắt ra l
i
= a
i
.b
i
- Diện tích lớp cắt do Z răng cũng tham gia cắt :
F
c
=
∑

=
z
i
i
f
1
khi cắt hoàn toàn F
c
=
2
.tS
( kể cả khi cắt ren vuông)
4.Mômen cắt và công suất cắt :
a. Mômen cắt: khi cắt ren bằng tarô và bàn ren là một lượng thay đổi. Tuỳ thuộc
vào chiều dài của ren gia công mà nó thay đổi. Ngoài ra M
x
được tính theo công
thức :
M
x
=C
m
.D
xm
.S
ym
.K
m
(N.mm)
Trong đó :

D - Đđường kính mgoài của ren
S - Bước ren
C
m
,K
m
– Hệ số kể đến ảnh hưởng của vật liệu gia công, độ mòn dao,
dung dịch trơn nguội.
b.Công suất cắt:
N
c
=
6
10.60
.nM
x
(KW)
n - Số vòng quay của bàn ren và tarô (v/ph)
M
x
– mômen cản cắt (N.mm)
5. Dạng mòn và tuổi bền – tính tốc độ cắt
a. Dạng mòn : Tarô và bàn ren mòn theo mặt sau là chủ yếu vì chiều dày cắt a rất
bé, chúng lại có góc
α
rất nhỏ
α
sđ
= 0
0

.
BMCNCTM Trang: 79
Nguyªn Lý C¾t
b. Tuổi bền : T = 60'- 120' khi cắt thông thường, còn khi cắt thép khó gia công: T
= 20' – 30'
c. Tốc độ cắt : được xác định theo công thức :
V
c
=
yvm
qv
v
ST
DC
6. Tính thời gian máy :
Khi cắt ren bằng tarô và bàn ren theo công thức :
T
o
=








+
+
+

Sn
YL
Sn
YL

1
(ph)
L – chiều dài ren được cắt (mm)
Y – lượng vượt quá ; Y = (2
÷
3)S (mm)
S – bước ren (mm)
n – số vòng quay của dụng cụ khi cắt hoặc của chi tiết.
n
1

≈
1,25n – số vòng quay của dụng cụ hoặc chi tiết trong hành trình quay
ngược.
2.7 Mài
2.7.1 Vật liệu hạt mài
Vật liệu để làm hạt mài thường có hai loại: thiên nhiên và nhân tạo. Loại thiện
nhiên hiện nay rất ít dùng.
Vật liệu mài thiên nhiên thường gặp là kim cương, oxyt nhôm, cacborun, đá
lửa, thạch anh.
1. Kim cương là than nguyên chất có trọng lượng riêng tứ 3 đến 3,5G/cm
3
có
độ cứng cao nhất so với với mọi vật liệu khác. Kim cương cháy ở 800
0

C. Trong
thiên nhiên thương gặp kim cương ở dạng tinh thể có trọng lượng từ 0,005 đến vài
chục cara (1cara=0.02mg).
Sức bền của kim cương không cao. Nếu quy ước giới hạn bến uốn của hợp
kim cứng BK8 là 1, thì giới hạn bền uốn của P18 là 2,25, của Al
2
O
3
là 0,35, còn
của kim cương là 0,21.
Độ dẫn nhiệt của kim cương gần gấp 2 lần P18, gấp 5 lần BK8 và khoảng 35
lần so với Al
2
O
3
. Nhờ có độ giãn dài rất bé và độ cứng cao nên dụng cụ có lưỡi
cắt bằng kim loại đảm bảo được độ chính xác gia công cao.
2. Ôxyt nhôm có thành phần chủ yếu là Al
2
O
3
ở dạng tinh thể . Nhờ có độ
cứng cao (chỉ thua kim cương và cacbitbo) và độ dẻo cao nên ôxit nhôm được
xem là một trong nhưng vật liệu mài tốt nhất. Ôxyt nhôm thiên nhiên thường có
màu từ hồng đến xám. Trọng lượng riêng, tùy thuộc vào lượng tạp chất, trong
khoảng từ 3,93 đến 4 G/cm .
3
oxyt nhôm thiên nhiên thường được dùng ở dạng
bột mịn và bột nhão trong cac nguyên công mài bóng .
3. Cacborun là dạng của oxyt nhôm nhưng lượng hàm của oxyt nhôm thấp

(khoảng 60%) nên độ cứng thấp , trọng lượng riêng 3,5g/cm3.
4. Thạch anh có thành phần chủ yếu là oxytlic. Độ cứng của thạch anh theo
thang MOOC là 7 .Đá lử là một dạng của thạch anh, có hơn 90%SiO
2
có độ cứng
tương tự như thạch anh, nhưng trong coong nghiệp gỗ, đá… cacborun, thạch anh,
BMCNCTM Trang: 80