Tài liệu Nguyên lý cắt (Chương 1) ppt

Nguyªn Lý C¾t
Chương 1
NHỮNG CƠ SỞ VẬT LÝ CỦA QUÁ TRÌNH CẮT GỌT KIM LOẠI
1.1. Vật liệu làm phần cắt của dao
1.1.1. Những yêu cầu cơ bản với vật liệu làm dao
1. Tính năng cắt
+ Độ cứng: đảm bảo độ cứng phần cắt phải lớn hơn độ cứng của vật liệu gia
công từ 20 – 25 HRC. Yêu cầu độ cứng của vạt liệu làm dao phụ thuộc vào
độ cứng của vật liệu gia công. Thường kim loại được gia công có độ cứng
vào khoảng 200-240HB do đó độcứng của vật liệu phần cắt phải lớn hơn
60HRC. Khi gia côngcác loại thép chịu nóng thép không gỉ vật liệu dao phải
có độ cứng lớn hơn 65HRC
+ Độ bền mòn: Do làm việc ở nhiệt độ cao, ma sát lớn dẫn đến dao nhanh
mòn vì vậy vật liệu chế tạo dao cần được chế tạo bằng loại vật liệu có nhiều
nguyên tố hợp kim để tăng tính chống mòn. (nguyên nhân của sự mài mòn là
sự dính giữa vật liệu gia công và vật liệu làm dao)
+ Độ bền cơ học: Dụng cụ cắt làm việc trong điều kiện rất khắc nghiệt. Tải
trọng lớn, không ổn định, ma sát lớn và nhiệt độ cao dễ gây mẻ dao. Do đó
vật liệu dụng cụ cắt cần có độ bền cơ học cao như ứng suất kéo, nén, uốn, va
đập…
+ Độ bền nhiệt: Vùng cắt, nơi tiếp xúc giữa dụng cụ cắt và chi tiết gia công
có nhiệt độ rất cao có thể đạt 700-800
0
C, khi đạt 1000
0
C. Ở nhiệt độ này vật
liệu dễ bị thay đổi cấu trúc. Do đó vật liệu chế tạo dụng cụ cắt cần có sức
chịu nóng.Tính chịu nóng là khả năng giữađược nhiệt độcao (không có
chuyển biến về tổ chức) trong một thời gian dài.
+ Độ dẫn nhiệt: Thể hiện khả năng dẫn nhiệt ra khỏi vùng cắt một cách
nhanh nhất.

2. Tính công nghệ và tính kinh tế
Tính công nghệ của vật liệu dao thể hiện qua việc dễ chế tạo nghĩa là dễ rèn,
cán, tôi, độ thấm tôi… Một số vật liệu làm dao tuy tính cắt tốt nhưng tính
công nghệ không cao cũng không sử dụng làm vật liệu làm dao.
Ngoài những yêu cầu trên, vật liệu cũng cần có giá thành rẻ.
1.1.2 Các loại vật liệu làm phần cắt
1.1.2.1 Thép các bon dụng cụ
a. Những đặc tính cơ bản của thép các bon dụng cụ
BMCNCTM Trang: 1

Nguyªn Lý C¾t
+ Độ cứng sau tôi và ram: 60-63 HRC, sau khi ủ có 187-217 HB dễ gia
công bằng cắt và bằng áp lực.
+ Độ thấm tôi thấp (khi tôi trong nước dễ bị nứt hư hỏng do vậy không
được dùng để làm có kích thước lớn) vì độ thấm tôi kém lại có ưu điểm đó là lõi
không được tôi do vật nó có độ dẻo nhất định. Do vậy người ta sử dụng thép các
bon dụng cụ làm đục,dũa
+ Tính chịu nhiệt kém: chỉ chịu nhiệt độ khoảng 200-250
0
C, do vậy thép
này chỉ làm việc ở tốc độ cắt thấp,V
c
=4-5 m/ph.
Ký hiệu: Y- Ký hiệu các bon
A- Thép chất lượng tốt.
b. Các ứng dụng của thép dụng cụ
Ví dụ: Y7, Y8…Y13A
- Y7 – Dùng làm dụng cụ chịu va đập cần có độ dẻo cao và độ cứng vừa phải như
đục, dụng cụ nguội,rèn…
-Y8 – dùng cho các dụng cụ chịu va đập, có độ dẻo và độ cứng cao như kéo, dụng

cụ mộc, khuôn dập.
-Y9, Y10- dùng làm các dụng cụ ít chịu va đập, có độ dẻo và độ cứng cao như mũi
khoan, ta rô, bàn ren,dao tiện, dao phay…
- Y12, Y13- dùng để làm các dụng cụ có độ cứng và tính chịu mài mòn cao như
dao tiện, dũa, đục, dụng cụ đo, dụng cụ khắc khuôn kéo dây….
1.1.2.2 Hợp kim cứng
+ Đặc điểm của hợp kim cứng
Hợp kim cứng là một loại vật liệu làm dụng cụ cắt là chủ yếu. Ngoài ra còn
làm một số dụng cụ chịu ma sát lớn, lực nén lớn như khuôn vuốt dây thép, khuôn
ép…Nó không phải là thép mà là hợp kim bột, thành phần chủ yếu: các bít của một
số kim loại khó nóng chảy như W, Ti, Ta và Co.
Tính năng cắt do pha cácbít quyết định
Độ bền cơ học do coban quyết định.
Những tính năng cơ bản của hợp kim cứng:
-Độ cứng cao: Khoảng 86-90HRA (>70-71 HRC).
- Độ chịu nhiệt cao
- Tốc độ cắt cho phép lớn.
- Độ chịu mòn tốt.
- Giòn, chịu lực nén tốt hơn uốn.
+ Phân loại hợp kim cứng
* Theo Nga thông dụng có 3 nhóm hợp kim cứng như sau:
BMCNCTM Trang: 2

Nguyªn Lý C¾t
- Nhóm một cácbít: Thành phần WC+Co
Ký hiệu: BK
Chữ K chỉ hàm lượng Co- ban còn lại là lượng VC
Dùng gia công vật liệu giòn.( gang và kim loại màu)
Ví dụ: BK4, BK6, BK8…
BK8 có 8% Co còn lại 92% WC

- Nhóm 2 cácbít: Thành phần WC+TiC+Co
Kí hiệu: TK
Chữ số sau chữ T chỉ hàm lượng TiC, sau chữ số K chỉ hàm lượng Co, còn lại là
WC. Dùng gia công thép và vật liệu có phoi dính.(gia công thép)
Ví dụ: T15K6, T30K4…
T15K6 có 15%TiC, 6% Co, còn lại 79%WC
+ Nhóm 3 cácbít: Thành phần WC+TaC+Co
Chữ số sau TT chỉ lượng TiC + TaC, sau chữ số K là lượng Co, còn lại là lượng
WC
Kí hiệu: TTK
Dùng gia công vật liệu khó gia công. (vật liệu có độ cứng cao và sức bền cao)
Ví dụ: TT7K12, TT10K8…
TT7K12 có 7% TiC + TaC, 12% Co còn lại 81% WC
Độ bền, tính dẻo của hợp kim cứng tăng lên khi tăng lượng coban trong
thành phần của nó. Tuy nhiên không tăng lượng coban quá 15% vì vậy làm mất
tính liên tục của cácbit, khiến cho độ bền của nó giảm đi.
Lượng co ban càng ít hạt càng nhỏ thì tính chịu nóng của hợp kim cứng càng
cao. Hợp kim cứng nhóm TK có tính chịu nóng cao hơn nhóm BK ví TiC cứng và
nóng chảy ở nhiệt độ cao hơn WC.
* Theo ISO tất cả hợp kim cứng đều được chia ra 3 nhóm: P, K và M.
- Nhóm hợp kim cứng P được dùng để gia công kim loại với sự hình thành phoi
dây (khi gia công thép đúc, gang dẻo)
- Nhóm hợp kim cứng K được dùng để gia công kim loại với sự hình thành phoi
vụn, phoi xếp lớp (khi gia công gang xám, kim loại màu)
- Nhóm hợp kim cứng M được dùng để gia công vật liệu khó gia công, thép chịu
nhiệt, thép không gỉ, gang có độ cứng cao.
Mỗi nhóm hợp kim cứng trên đây lại được chia thành các nhóm nhỏ.
Các nhóm nhỏ lại được ký hiệu bằng hai chữ số thêm vào đuôi của nhóm chính. Ví
dụ như nhóm hợp kim cứng P được chia ra các nhóm nhỏ: P01, P10. P20, P40, P50
BMCNCTM Trang: 3

Nguyªn Lý C¾t
Chữ số trong nhóm nhỏ tăng cho biết tuổi bền của hợp kim tăng, còn độ cứng, độ
chóng mòn và tốc độ cắt của nó giảm.
- Nhóm P01 dùng để gia công tinh bằng phương pháp tiện và doa (tiện trong).
- Nhóm P10 được dùng để tiện tinh và phay tinh.
- Nhóm P20 được dùng để gia công thô bằng phương pháp cắt liên tục.
- Nhóm nhỏ P30 được dùng để gia công thô bằng phương pháp cắt gián đoạn.
- Nhóm nhỏ P40 được dùng để gia công thép.
- Nhóm P50 được dùng để gia công các chi tiết lớn.
Bảng 1.5 là thành phần hóa học và tính chất cơ lý của hợp kim cứng.
Nhóm
hợp kim
cứng
Mác hợp
kim cứng
Thành phần hợp chất (%) Giới
hạn
bền
(kG/
mm
2
)
Trọng lượng
riêng (G/cm
3
)
Độ
cứng
HRC

Các bit
vonpha
m
Cô
ban
Các
bít
Titan
Các
bít
tanta
n
Vonpha
m-
coban
(BK)
BK2
BK3
BK3M
BK4
BK4B
BK6
BK6M
BK6B
BK8
BK8B
BK10
BK15
BK20
BK25

98
97
97
96
96
94
94
94
92
92
90
85
80
75
2
3
3
4
4
6
6
6
8
8
10
15
20
25
-
-

-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
100
110
110
130

140
135
130
140
140
155
150
165
190
200
15,0-15.4
15,0-15,4
15,0-15,3
14,9-15,1
14,9-15,1
14,6-15,0
14,8-15,0
14,4-14,8
14,4-14,8
14,4-14,8
14,2-14,6
13,9-14,1
13,4-13,7
12,9-13,2
90,0
90,0
91,0
89,5
88,0
88,5

90,0
87,5
87,5
86,5
87,0
86,0
85,0
84,5
Titan-
vonphra
m (TK)
T30K4
T15K6
T14K8
T5K10
T5K12B
66
79
78
85
83
4
6
8
9
12
30
15
14
6

5
-
-
-
-
90
110
115
130
150
9,5-9,8
11,0-12,7
11,2-12,0
12,3-13,2
12,8-13,3
92,0
90,0
89,5
88,5
87,0
Titan-
tantan-
vonphra
m
(TTK)
T17K12
TT10K8
B
81
82

12
8
4
3
3
7
160
140
13,0-13,3
13,5-13,8
87,0
89,0
Các mảnh hợp kim cứng được chế tạo theo hai dạng: I – Có rãnh bẻ phoi (hình
1.1a) và II- mặt phẳng không có rãnh thoát phoi (hình 1.1b)
BMCNCTM Trang: 4

Nguyªn Lý C¾t
Các mảnh hợp kim dạng 2 được dùng trong sản xuất hàng loạt lớn và hàng khối
khi gia công trên các máy bán tự động và các máy tổ hợp. Để thoát phoi có góc
trước dương cần tạo ra lõm trên bề mặt của mảnh hợp kim.
Bảng 1.6 là các mác thép của Nga và của ISO
Theo ISO Theo Г0CT Phạm vi ứng dụng
K01
K10
K20
K30
K40
BK2, BK3M
BK6M
BK6

BK4
BK8
Để gia công gang, hợp
kim màu và vật liệu phi
kim
M10
M20
TT10K8A
TT10K8B
Các mác này sử dụng cho
mọi trường hợp
P01
P10
P20
P25
P30
P40
P50
T30K4
T15K6
T14K8
TT20K9
T5K10
TT7K12, T15K12B
T17K15
Để gia công thép ủ và
thép sau nhiệt luyện
+ Chế tạo hợp kim cứng
Để chế tạo hợp kim cứng phải qua các giai đoạn sau:
- Tạo bột WC, Ti, Ta nguyên chất.

- Tạo ra các bít tương ứng từ các bột nguyên chất nói trên.
-
-
- Trộn bột các bít với bột coban theo thành phần thích hợp trong 24h để đả
bảo trộn đều đặn.
BMCNCTM Trang: 5

Hình 1.1 Các loại mảnh hợp kim cứng
Nguyªn Lý C¾t
- Ép hỗn hợp dưới áp suất 100-140 MN/mm
2
rồi núngơ bộ 900
0
C trong một
giờ để tạo ra hỗn hợp có độ bền cần thiết để gia công cơ
- Gia công chi tiết theo những hình dạng thích hợp
Thiêu kết lần cuối 1400-1500
0
C từ 1- 3 giờ để tạo thành hợp kim cứng. Lúc này
coban chảy và liên kết các hạt cácbit với nhau. Hợp kim cứng lần cuối đạt độ cứng
rất cao chỉ có thể ra công bằng mài.
1.1.2.3 Vật liệu gốm (Vật liệu sứ)
* Đặc điểm của vật liệu sứ
Thành phần chính của sứ là đất sét kỹ thuật-một hỗn hợp giữa hai pha oxyt
nhôm: α-Al
2
O
3
và γ- Al
2

O
3
.
Đặc tính của vật liệu sứ:
- Độ cứng và tính mòn cao, tính chịu nhiệt cao dùng để cắt ở tốc độ cao.
- Tính dẫn nhiệt kém nên không dùng dung dịch trơn nguội. Nếu dùng dung dịch
trơn nguội sẽ gây ra các mảnh nứt, vỡ
- Tính dẻo kém do sức bền uốn thấp vì vậy sứ không chịu được rung động, va đập
cũng như lực cắt lớn.
- Mài sắc mảnh sứ rất khó và chỉ mài bằng đá mài kim cương.
So với hợp kim cứng vật liệu sành sứ có các ưu điểm sau:
- Nâng cao công suất, vì thời gian máy ít ở tốc độ cắt cao khi tuổi bền cố định như
nhau.
- Tuổi bền tăng hơn nếu cắt cùng một tốc độ cắt.
- Sai lệch kích thước nhỏ hơn
- Giá thành rẻ
Hiện nay có ba loại vật liệu sứ được sử dụng:
+ Oxits nhôm thuần khiết:
Loại này hầu như chỉ có oxits nhôm. Loại này có cấu tạo dạng bột mịn, do đó sức
bền cao hơn loại oxit nhôm thuần khiết.
+ Loại vật liệu sứ trộn :
Thành phần cơ bản của loại sứ này là oxit nhôm ngoài ra còn trộn them các cacbit
kim loại như cácbit titan (TiC), WC, TaC, TiN( nitrit titan)
Loại vật liệu này có sức bền tốt dùng để tiện tinh, phay tinh, đặc biệt là khi gia
công các loại gang cứng và thép tôi.
+ Loại vật liệu sứ không có ôxit :
Loại này được chế tạo từ nitrit silic có sức bền uốn cao nhiều hơn hai loại trên.
Loại này được dùng đặc biệt khi gia công nhôm và các hợp kim của nhôm.
-Độ cứng: 92-97 HRA. (> 70HRC)
BMCNCTM Trang: 6

Nguyªn Lý C¾t
-Độ chịu nhiệt: 1000-1200
0
C
- Chịu mòn tốt
- Độ dẫn nhiệt kém hơn hợp kim cứng.
- Cách điện tốt.
* Ứng dụng của vật liệu sứ
Vì chịu rung động và va đập kém nên vật liệu sứ được dùng để gia công tinh,
lượng chạy dao và chiều sâu cắt tương đối bé.
Nhờ có tính mài mòn tốt nên vật liệu sứ được dùng để gia công tinh cần độ chính
xác kích thước và chất lượng bề mặt cao.
Dùng gia công tinh, bán tinh khi làm việc không rung động và va đập.
1.1.2.4 Vật liệu tổng hợp (vật liệu siêu cứng)
1. Kim cương nhân tạo
Được tổng hợp từ than chì (grafit) ở áp lực cao và nhiệt độ lớn.
Những tính năng cơ bản:
+ Độ cứng tế vi cao hơn hợp kim cứng 5-6 lần.
+ Độ dẫn nhiệt cao.
+ Độ chịu nhiệt kém.
+ Giòn, chịu tải va đập thấp.
+ Do dẫn nhiệt tốt nên dù chịu nhiệt kém vẫn có thể cắt ở tốc độ cao.
+ Chống mòn tốt.
Dụng cụ kim cương được dùng đặc biệt tốt khi gia công các kim loại quý,
kim loại nhẹ và vật liệu phi kim, chất dẻo, cao su, thủy tinh
Tuổi bền của dụng cụ kim cương cao hơn 40% so với hợp kim cứng trong
cùng điều kiện cắt.
Dùng làm đá mài sắc dụng cụ cắt bằng hợp kim cứng, dao tiện…
2. Nitrit Bo lập phương

Là hợp chất của nitơ và nguyên tố Bo, tính cắt tương tự kim cương. Nitrit bo
được dùng để chế tạo đá mài cho gia công thép có độ cứng cao và mài sắc dụng cụ
thép gió. Gia công bằng dụng cụ gạt mài nitritbo cho phép nâng cao độ chính xác
và chất lượng bề mặt chi tiết.
Dùng gia công tinh thép tôi, gang, hợp kim cứng…
1.2 Thông số hình học phần cắt
1.2.1 Các bộ phận chính của dao
Hiện nay có rất nhiều loại dụng cụ cắt, chúng có kết cấu rất khác nhau,
nhưng như đã biết: “ Quá trình cắt kim loại là quá trình biến dạng dẻo cưỡng bức
và tách ra một lớp kim loại dưới tác dụng của vật thể cứng có dạng chêm gọi là
dụng cụ cắt “
BMCNCTM Trang: 7

Nguyªn Lý C¾t
Như vậy, dù có kết cấu bên ngoài khác nhau, các dụng cụ đều có kết cấu
phần kết tương tự như nhau có dạng chêm.
Mặt khác, trong gia công bằng cắt thì gia công bằng dao cắt đơn chiếm một
vị trí quan trọng: tiện, xọc, bào. Dao tiện được sử dụng trên máy tiện (hoặc cả máy
doa, máy tiện tự động .v.v…). Máy tiện chiếm 35% tổng số máy cắt kim loại; vì
vậy, dao tiện là một dạng phổ biến và có cấu tạo đơn giản nhất của dụng cụ cắt mà
lại có đầy đủ các yếu tố kết cấu của dụng cụ cắt Do đó, để nghiên cứu thông số
hình học của dao, thường nghiên cứu các thông số của dao tiện ngoài
Dao tiện gồm 2 phần: Đầu dao và thân dao.
+ Thân dao còn gọi là cán dao hoặc phần kẹp, dùng để định vị và kẹp chặt dao
trong bàn dao.
+ Đầu dao còn gọi là phần làm việc hoặc phần cắt, có nhiệm vụ tạo phoi và tạo
hình cho chi tiết gia công.
Để nâng cao năng suất cắt và giảm chi phí vật liệu dụng cụ cắt, đa số các
loại dao tiện đều được sử dụng kết cấu gắn mảnh dao vào đầu dao bằng phương
pháp hàn hoặc kẹp cơ khí. Mảnh dao có thể là thép gió, hợp kim cứng, vật liệu sứ

hoặc kim cương. Trong dao tiện gắn mảnh hợp kim cứng được sử dụng phổ biến
nhất. Đầu và thân dao tiện thường được chế tạo bằng thép 40, 45, 50 hoặc 40X.
BMCNCTM Trang: 8

Hình 1.2 Các bộ phận chính của dao tiện
Hình 1.3 Các bộ phận phần cắt của dao
Nguyªn Lý C¾t
Hình dáng, kích thước các loại mảnh dao đã được tiêu chuẩn hóa phù hợp với từng
kiểu dao tiện và cho trong các sổ tay cơ khí. Cơ sở để định ra tiêu chuẩn là dựa trên
độ bền của mảnh dao và số lần mài lại cho phép. Muốn vậy phải quan tâm đến
chiều dày mảnh dao C và tỷ lệ hợp lý giữa chiều dày C và chiều rộng b của mảnh
dao.
+ Phần cắt của dao do các mặt và đường sau đây tạo nên:
- Mặt trước: Là bề mặt của dao mà theo đó
phoi thoát ra.
- Mặt sau chính: Là bề mặt của dao đối diện
với bề mặt đang gia công của phôi.
- Mặt sau phụ: Là bề mặt của dao đối diện với
bề mặt đã gia công của phôi.
- Mặt nối tiếp: Là bề mặt nối tiếp giữa mặt sau
chính và mặt sau phụ của dao.
- Lưỡi cắt chính : Là giao tuyến của mặt trước
và mặt sau chính : Lưỡi cắt chính tham gia chủ
yếu vào quá trình cắt.
- Lưỡi cắt phụ: Là giao tuyến giữa mặt trước
và mặt sau phụ. Trong quá trình cắt chỉ một
phần lưỡi cắt cắt phụ tham gia quá trình cắt.
- Mũi dao: Là đường nối tiếp giữa lưỡi cắt
chính và lưỡi cắt phụ ; thông thường mũi dao
là đường cong có trị số bán kính r = 0,1 – 2

mm
+ Phân loại dao tiện.

Tuỳ theo hướng chạy của dao mà người ta phân biệt
- Dao tiện phải: Là dao mà lưỡi cắt cắt từ phải sang trái.
- Dao tiện trái: Là dao cắt mà lưỡi cắt cắt từ trái sang phải.
Dựa vào kết cấu dao tiện người ta còn chia ra các loại dao sau:
- Dao tiện liền khối: Là loại dao tiện được chế tạo từ một loại vật liệu duy nhất
(hình 1.4 a).
- Dao tiện lắp ghép: (hình 1.4 Là loại dao tiện được lắp ghép bởi hai phần phần
thân dao và phần cắt. Thân dao thường được chế tạo bằng thép kết cấu còn vật liệu
phần cắt là thép dụng cụ
Dựa vào chức năng của dao người ta còn phân biệt ra các loại dao cơ bản sau đây
BMCNCTM Trang: 9

Hình 1.4 Phân loại dao theo kết cấu.
a.Dao liền, b. Dao hàn, c. Dao gắng
mảnh hợp kim cứng, d. Dao chắp.
e. Dao cắt rãnh, g. Dao định hình, h.
Dao tiện ren, i. Dao tiện lỗ suất, k. Dao
tiện lỗ kín.
Hình 1.5 Phân loại dao theo công dụng.
a. Dao đầu thẳng, b. Dao đầu cong, c.Dao
vai, d. Dao khoả mặt đầu, đ. Dao cắt đứt.
.
Nguyªn Lý C¾t
( hình 1.5)
Dao đầu thẳng, dao đầu cong, dao vai, dao khoả mặt đầu, dao cắt rãnh, dao cắt đứt,
dao tiện ren, dao tiện lỗ suốt, dao tiện lỗ kín dao tiện ren (tam giác, ren vuông, ren
thang )Dao tiện còn có thể được chia thành hai loại dao tiện thô dùng trong gia

công thô và dao tiện tinh dùng để gia công tinh.


BMCNCTM Trang: 10

Nguyªn Lý C¾t
1.2.2. Thông số hình học của dụng cụ cắt ở trạng thái tĩnh
* Các chuyển động trong quá trình cắt
- Chuyển động cắt chính: Là chuyển động chủ yếu tạo ra phoi trong quá trình cắt.
Chuyển động cắt chính xác định tốc độ tách phoi và tiêu thụ công suất lớn
nhất trong quá trình cắt.
Chuyển động cắt chính trong máy cắt kim loại có hai dạng cơ bản: Quay
tròn và tịnh tiến (tịnh tiến khứ hồi), có thể thực hiện qua phôi hoặc dụng cụ cắt.
- Chuyển động chạy dao: Là chuyển động cần thiết để duy trì quá trình cắt, chuyển
động chạy dao có thể liên tục hoặc gián đoạn, đơn giản hay phức tạp.
Ví dụ:
Khi tiện chuyển động cắt chính là chuyển động quay của phôi, chuyển động
chạy dao là chuyển động tịnh tiến của bàn máy mang dao.
Khi bào và xọc: chuyển động cắt chính là chuyển động tịnh tiến khứ hồi của
dao, chuyển động chạy dao là chuyển động tịnh tiến của bàn máy mang phôi.
Khi tiện, phay, khoan… chuyển động chạy dao xảy ra liên tục, còn ở qúa trình bào,
xọc chuyển động chạy dao xảy ra gián đoạn.
⇒ Nếu tổng hợp hai chuyển động: Cắt chính là chạy dao sẽ được quỹ đạo chuyển
động cắt tương đối của một điểm lưỡi cắt của dao so với phôi.
- Chuyển động phụ: là chuyển động cần thiết để chuẩn bị hoặc kết thúc quá trình
gia công. Ví dụ như chuyển động đưa dao vào hoặc rút dao ra, chuyển động để
điều chỉnh máy trước khi cắt…
BMCNCTM Trang: 11

Mặt chưa gia

công
Mặt cắt
phụ
Vật gia
công
Mặt cắt
chính
Mặt đang gia
công
Mặt đã gia
công
Dao
tiện
Mặt phẳng cắt
gọt
Hình 1.6 Các mặt phẳng cơ bản
Nguyªn Lý C¾t
* Các bề mặt hình thành trên phôi
Trong quá trình cắt, trên phôi hình thành ba loại bề mặt:
- Bề mặt đã gia công: Là bề mặt được hình thành sau khi đã hớt đi một lớp kim
loại dưới dạng phoi.
- Bề mặt chưa gia công: là bề mặt phôi chuẩn bị hớt một lớp kim loại.
- Bề mặt đang gia công ( Mặt cắt ): Là bề mặt do lưỡi dao tạo thành trên phôi và
nằm giữa bề mặt đã gia công và bề mặt chưa gia công. Chính xác hơn: là tập hợp
quỹ đạo của chuyển động cắt tương đối của tất cả các điểm nằm trên đầu lưỡi cắt
đang tham gia quá trình cắt so với phôi
*Các bề mặt hình thành trên phần cắt của dao.
- Khái niệm về mặt chính – phụ hoàn toàn phụ thuộc vào quá trình cắt, có thể trong
cùng của một quá trình cắt, vai trò của mặt sau chính và phụ (Do đó cả lưỡi cắt
chính và lưỡi cắt phụ) đổi lẫn cho nhau.

Chẳng hạn như phay bánh răng trụ răng thẳng hoặc phay bánh vít bằng dao
phay trục vít khi cho chạy dao tiếp tuyến .
Các dụng cụ cắt có thể có một, hai hoặc nhiều lưỡi cắt chính và phụ.
Ví dụ : Ở dao tiện ngoài có một lưỡi cắt chính và một lưỡi cắt phụ. Ở dao tiện cắt
đứt có hai lưỡi cắt phụ, một lưỡi cắt chính.
Trong thực tế, giao tuyến giữa mặt trước và mặt sau (chính – phụ) không
phải là một đường mà là một bề mặt cong có bán kính cong p nào đó.
1. Mặt cắt
Tại một điểm trên lưỡi cắt chính là mặt phẳng chứa véc tơ tốc độ cắt và
đường thẳng tiếp tuyến với lưỡi cắt chính tại điểm đó. (mặt P hình 1.5)
Trong trường hợp lưỡi cắt chính là đường thẳng thì: mặt cắt chứa luôn lưỡi
cắt chính của dao. Nếu lưỡi cắt cong sẽ có vô số mặt phẳng cắt
2. Mặt đáy
Tại một điểm trên lưỡi cắt chính là mặt phẳng vuông góc với véc tơ tốc độ
cắt tại điểm đang xét. (mặt Q hình 1.7)
Như vậy: Mặt cắt và mặt đáy vuông góc với nhau tại cùng một điểm trên lưỡi cắt
chính.
BMCNCTM Trang: 12

Hình1. 7. Các mặt phẳng được hình thành
Nguyªn Lý C¾t
Khi bỏ qua lượng chạy dao trong thành phần của véc tơ tốc độ cắt thì mặt
đáy được định nghĩa: mặt đáy tại một điểm trên lưỡi cắt chính của dao là mặt
phẳng song song với phương chạy dao dọc và phương chạy dao ngang.
3. Tiết diện chính: N – N
- Tại một điểm trên lưỡi cắt chính là mặt phẳng đi qua điểm đó và vuông góc với
hình chiếu của lưỡi dao cắt chính trên mắt đáy
4. Tiết diện phụ : N
1
- N

1
Tại một điểm trên lưỡi cắt phụ là mặt phẳng đi qua điểm đó và vuông góc
với hình chiếu của lưỡi cắt phụ trên mắt đáy.
1.2.2. Thông số hình học của dao ở trạng thái tĩnh
Trạng thái tĩnh được xét trong các điều kiện sau đây:
- Coi như không có chuyển động dao( S = 0)
- Coi như dao được gá đặt đúng (mũi dao được gá ngang tâm – trục dao được gá
vuông góc với đường tâm của máy)
- Không kể đến các hiện tượng vật lý xảy ra trong qúa trình cắt (rung động, biến
dạng, nhiệt.v.v…)
* Xác định trong tiết diện chính và phụ
Các góc độ của dao xét trong trạng thái tĩnh được là góc tĩnh (góc mài sắc)
và nhận được do mài sắc dao trên các máy mài dụng cụ. Nó gồm các góc sau:
BMCNCTM Trang: 13

Nguyªn Lý C¾t
1. Góc trước:
Tại một điểm trên lưỡi cắt chính là góc mặt trước của dao và mặt đáy, xét
trong tiết diện chính đi qua điểm đó.
Ký hiệu: γ
Quy ước:
- γ > 0 : khi mặt trước của doa nằm thấp hơn mặt đáy đi qua điểm đang xét.
- γ < 0 : Khi mặt trước của dao nằm cao hơn mặt đáy đi qua điểm dang xét.
- γ = 0 : Khi mặt trước của dao trùng với mặt đáy.
Nhận xét: γ > 0 Thường được dùng vì khi đó quá trình tạo phoi và thoát phoi dễ
dàng hơn. Tuy nhiên , trong thực tế γ >0 không phải bao giờ cũng tốt mà trong
nhiều trường hợp, người ta chọn γ
≤
0 ( chẳng hạn : dao tiện gắn mảnh HKC
thường chọn γ < 0 để tăng sức bền dao, ở các dụng cụ định hình thường chọn γ = 0

để dệ đảm bảo độ chính xác kích thước, hình dáng của chiết da công).
2. Góc sau:
Tại một điểm trên lưỡi cắt chính góc giữa mặt sau chính và mặt cắt xét trong
tiết diện chính đi qua điểm đó
Ký hiệu: α
Góc sau làm giảm ma sát giữa bề mặt sau của dao và bề mặt đang và đã gia
công của phôi, góc sau thường lấy từ 2 - 12
0
3. Góc sắc β:
Tại một điểm trên lưỡi cắt chính là góc giữa mặt trước và mặt sau chính của
dao xét trong tiết diện chinh đi qua điểm đó
4. Góc cắt
δ

Tại một điểm trên lưỡi cắt chính góc giữa mặt trước và mặt cắt xét trong tiết
diện cắt chính đi qua điểm đó.
Theo định nghĩa có:





=+
=+
=++
0
0
90
90
γδ

δβα
γβα
5. Góc trước phụ γ
1
:
BMCNCTM Trang: 14

Nguyªn Lý C¾t
Tại một điểm trên lưỡi cắt phụ của dao là góc giữ a mặt trước mặt đáy, xét trong
tiết diện phụ đi qa điểm đó.
6. Góc sau phụ
α

1
:
Tại một điểm trên lưỡi cắt phụ của dao là góc giữa mặt sau phụ và mặt
phẳng đi qua điểm dang xét, tiếp tuyến với lưỡi cắt phụ và vuông góc với mặt đáy,
xét trong tiết diện phụ đi qua điểm đó.
7. Góc nghiêng chính
ϕ
Góc nhỏ nhất giữa hình chiếu của lưỡi phụ thuộc trên mặt đáy và phương
chạy dao.
8. Góc nghiêng phụ
ϕ
1
Góc nhỏ nhất giữa hình chiếu của lưỡi cắt phụ trên mặt đáy và phương chạy
dao.
9. Góc mũi dao
ε
:

Góc giữa hình chiếu của lưỡi cắt chính và lưỡi cắt phụ trên mặt đáy.
Ta có:
ϕ
+
ϕ
1
+
ε
=180
0
10. Góc nâng của lưỡi cắt chính
λ
Tại một điểm trên lưỡi cắt chính là góc hợp bởi lưỡi cắt chính và hình chiếu
của nó trên mặt đáy.
+
λ
> 0: Khi mũi dao là điểm thấp nhất (so với mặt đáy đi qua mũi dao) trên toàn
bộ lưỡi cắt chính .
BMCNCTM Trang: 15

δ
ε
ϕ
1
ϕ
β
α
γ
α
1

γ
1
λ
Hình1.8 Các góc cơ bản của dao
Nguyªn Lý C¾t
+
λ
< 0: Khi mũi dao điểm cao nhất (so với mặt đáy đi qua mũi dao) trên toàn bộ
lưỡi cắt chính
+
λ
= 0: Khi mặt đáy chứa luỡi cắt chính
Tương tự định nghĩa nâng của lưỡi cắt phụ
λ
1
với chú ý :
λ

1
>0 khi mũi dao
là điểm cao nhất (so với mặt đáy đi của dao) trên toàn bộ lưỡi cắt phụ
λ
1
<0 trong
trường hợp ngược lại
 Nhận xét: Bằng cách tương tự, xác định được mối quan hệ giữa các góc của dao
trong tiết diện phụ với tiết diện dọc và ngang với chú ý: Góc trước được thay bằng
góc trước phụ, góc sau được thay bằng góc sau phụ, góc nghiêng chính được thay
bằng góc nghiêng phụ trong công thức(1-1).
1.2.3 Thông số hình học của dao ở trạng thái động

Trạng thái động là trạng thái kể đến động lực học quá trình cắt:
1. ảnh hưởng của trục dao gá không vuông góc với đường tâm chi tiết
Dao sau khi mài sắc có các góc nghiêng chính ϕ và góc nghiêng phụ ϕ
1
. Nếu
trong quá trình làm việc trục của dao gá làm với trục quay của chi tiết một góc τ<
BMCNCTM Trang: 16

Hình 1.9 Góc nghiêng của lưỡi cắt chính
1-2 lưỡi cắt chính, 3-4 mặt cắt và mặt phẳng cắt
Hình 1. 10Góc độ dao thay đổi khi gá dao không vuông góc với đường
tâm chi tiết
H ình 1.11 Góc độ dao thay đổi khi gá dao không
ngang tâm máy
Nguyªn Lý C¾t
90
0

thì các góc ϕ và ϕ
1
sẽ biến đổi một góc có trị số ± (90
0

-τ)
2. ảnh hưởng của gá dao không ngang tâm máy
Hình 1.9 cho ta thấy sự thay đổi các góc của dao khi mũi dao gá không
ngang tâm máy.
Thực vậy khi tiện ngoài nếu mũi dao gá cao hơn đường tâm của máy thì góc trước
γ sẽ tăng lên còn góc sau α giảm xuống. Ngược lại nếu mũi dao gá thấp hơn tâm
của máy thì góc trước γ sẽ giảm đi còn góc sau α của dao sẽ tăng.

Khi tiện trong, nếu mũi dao được gá cao hoặc thấp hơn đường tâm của máy thì sự
biến đổi các góc của dao sẽ ngược lại với trường hợp tiện ngoài.các góc của dao sẽ
ngược lại với trường hợp tiện ngoài.
3. ảnh hưởng của lượng chạy dao(S
d
,S
n
)
a. Chuyển động chạy dao ngang(khi xén mặt đầu) hoặc tiện cắt đứt
Khi có chuyển động chạy dao ngang thì quỹ đạo chuyển động cắt là đường
acsimet (hình 1.12 a)
- Do có lượng chạy dao ngang lên vectơ tốc độ cắt luôn luôn thay đổi trong quá
trình cắt sẽ làm thay đổi góc độ của dao.
Ta có:
γ
ye
=
γ
y
+
µ
1
BMCNCTM Trang: 17

Nguyªn Lý C¾t

α
ye
=
α

y
-
µ
1
Tính
µ
1
theo quan hệ sau:
tg
µ
1
=
0
v
v
s
=
D
s
n
π
Trong đó: s
n
: Lượng chạy dao ngang sau 1 vòng quay của chi tiết (mm/vg)
D: Đường kính của chi tiết tai điểm khảo sát (mm)
Thường thì s
n
bé lên sự thay đổi
α
y

không đáng kể nhưng càng đi sâu vào tâm chi
tiết thì đường kính D của chi tiết càng bé nên giá trị
1
µ
càng lớn, khiến cho góc sau
thực tế
ye
α
của dao tiện đạt đến giá trị âm nên dụng cụ dễ gãy chi tiết trước khi mài
dao đến tâm chi tiết .
b. Chuyển động chạy dao dọc (hình 1.12 b)
Khi có chuyển động chạy dao dọc thi quỹ đạo chuyển động cắt tương đối bất
kỳ của một điểm trên lưỡi cắt là đường xoắn ốc, do đó véc tơ tốc độ cắt khi làm
việc sẽ nghiêng với tốc độ cắt tĩnh một góc
2
µαα
−=
xxe
2
µγγ
+=
xxe
Giá trị
2
µ
được tính từ biểu thức:
tg
D
S
V

V
ds
π
µ
==
0
2
Trong đó S
d
: Lượng chạy dao dọc theo một vòng quay của chi tiết (mm/vg)
D: Đường kính tại điểm khảo sát
BMCNCTM Trang: 18

Hình 1.12 Góc độ dao thay đổi do ảnh hưởng của lượng
chạy dao
a.
b.
Nguyªn Lý C¾t
Lượng chạy dao càng lớn và đường kính chi tiết càng bé thì góc
2
µ
càng
lớn. Do đó khi cắt với lượng chạy dao lớn như khi cắt ren nhiều đầu nên góc
2
µ
có
thể đạt 5
÷
8
0

hoặc lớn hơn nên khi mài dao phải tính đến
d
α
.
1.3. Các thông số cắt và các yếu tố của chế độ cắt ( a,b,f,v,s,t ).
1.3.1. Tiện.
a. Các yếu tố của chế độ cắt
- Tốc độ cắt
Tốc độ cắt tương đối của phôi so với lưỡi cắt của dung cụ được gọi là tốc độ cắt.
Tốc độ cắt (m/phút) được tính theo
công thức
1000
Dn
V
π
=
(1.8)
Ở đây:
V: Tốc độ cắt (m/ph)
D: đường kính mặt gia công (mm)
n- số vòng quay của phôi trong 1
phút (vòng/ phút)
Từ công thức 1.8 có thể rút ra:
1000V
n
D
π
=
Khi tính chế độ cắt cần chọn giá trị cực
đại tương ứng với đường ính của bề mặt

gia công.
+ Lượng chạy dao S
- Đại lượng dịch chuyển của lưỡi cắt tương đối với phôi trong 1 khoảng thời
gian xác định được gọi là lượng chạy dao. Khi gia công trên máy tiện thường
chọn lượng chạy dao trong 1 vòng quay của phôi S(mm/vòng) Đôi khi lượng
chạy dao được tính cho một phút S
m
(mm/phút). Lượng chạy dao vòng S và
lượng chạy dao S
m
có quan hệ sau đây:
m
S
S
n
=
Trong đó:
n- số vòn quay của chi tiết gia công trong 1 phút
- Chiều sâu cắt t (mm)
BMCNCTM Trang: 19

Hình 1. 13Các yếu tố lớp cắt khi tiện
Nguyªn Lý C¾t
Là khoảng cách giữa bề mặt đang gia công và bề mặt đã gia công, được
đo theo phương vuông góc với bề mặt đã gia công. Chiều sâu cắt luôn vuông
góc với phương chạy dao. Chiều sâu cắt được tính bằng mm
Như vậy khi tiện chạy dao dọc (chạy dao song song với tâm phôi) chiều
sâu cắt là nửa hiệu của đường kính của phôi D và đường kính bề mặt đã gia
công D
0

0
2
D D
t
−
=
Khi tiện trong thì chiều sâu cắt t bằng nửa hiệu của đường ính lỗ sau hi gia công
D
0
và đường kính lỗ trước khi gia công:
0
2
D D
t
−
=
Khi tiện mặt đầu chiều sâu cắt t bằng bề rộng của lớp cắt.
b. Các yếu tố lớp cắt
- Ngoài tốc độ cắt, lượng chạy dao và chiều sâu cắt còn phải kể đến chiều dày
cắt a và bề rộng cắt b của lớp cắt. hình 1.14
- Các đại lượng a và b không phải là chiều dày và bề rộng của lớp phoi được cắt
mà là của lớp kim loại được cắt sẽ khác, đặc biệt là chiều dày của nó. Điều này
được giải thích rằng, lớp kim loại bị biến dạng dẻo, do đó chiều dày của phoi bị
ngắn lại so với kim loại được bóc ra như chiều dày của nó theo tiết diện ngang
lại tăng lên.
- Chiều dày cắt a là khoảng cách giữa hai vị trí lien tiếp của lưỡi cắt sau 1 vòng
quay của chi tiết được đo theo phương vuông góc với lưỡi cắt chính. Khi lưỡi
cắt cong chiều dày cắt biến đổi dọc theo lưỡi cắt
a = S.sinϕ
- Chiều rộng cắt b(mm)

BMCNCTM Trang: 20

Hình 1.14 Hình dạng tiết diện ngang của lớp cắt khi gia công
bằng các dao có góc nghiêng chính ϕ khác nhau
Nguyªn Lý C¾t
Là khoảng cách giữa bề mặt đã gia công và bề mặt chưa gia công do theo dọc
lưỡi cắt. Hay chính là phần chiều dài làm việc của lưỡi cắt tham gia cắt gọt.
sin
t
b
ϕ
=
- Khi góc nghiêng chính ϕ tăng thì chiều dày lớp cắt a tăng còn chiều rộng lớp
cắt b giảm.
- Chiều sâu cắt t và lượng chạy dao S đặc trưng cho quá trình cắt ở khía cạnh
công nghệ, vì chúng được gọi là yếu tố công nghệ của chế độ cắt. Chiều dày cắt,
vì vậy chúng được gọi là yếu tố vật lý của chế độ cắt. Chiều rộng lớp cắt được
đặc trưng cho khía cạnh vật lý của quá trình cắt, vì vậy chúng được gọi là yếu tố
của chế độ cắt.
Diện tích mm
2
tiết diện ngang của lớp cắt PKLM được xác định theo công thức:
ƒ = ab= t S
1.3.2. Khoan - khoét - doa.
1. Khoan
a. Các yếu tố chế độ cắt
Chuyển động chính khi khoan là
chuyển động quay của dao hoặc đôi khi là
chuyển quay của chi tiết, còn chuyển
động của dao là dịch chuyển của dao hoặc

chi tiết dọc theo tâm của dao.
+ Tốc độ cắt khi khoan là tốc độ vòng của
điểm xa nhất cách tâm dao khoan là tốc độ
được tính theo đường kính của dao khoan.
. .
1000
D n
V
π
=
Ở đây:
D- đường kính dao khoan (mm)
n- Số vòng quay của dao khoan trong mọt phút (vòng/phút)
+ Lượng chạy dao S là lượng dịch chuyển của dao dọc theo tâm sau một vòng
quay của nó S
0
(mm/vòng). Vì dao khoan có hai lưỡi cắt chính cho nên lượng
chạy dao của mỗi lưỡi cắt S
z
bằng:
0
2
z
S
S =
- Lượng chạy dao theo phút S
p
sẽ bằng:
S
p

= S
0
.n
BMCNCTM Trang: 21

Hình 1.15Các yếu tố lớp cắt khi khoan
Nguyªn Lý C¾t
+ Chiều sâu cắt khi khoan được xác định theo đường kính dao khoan:
2
D
t =
Còn khi khoan mở rộng chiều sâu cắt t được xác định theo công thức đường
kính:
2
D d
t
−
=
Ở đây:
d- đường kính khi khoan mở rộng.
b. Các yếu lớp cắt khi khoan
- Chiều dày và bề rộng cắt khi khoan được xác định theo công thức sau (không
có lưỡi cắt ngang)
0
.sin .sin
2
Z
S
a S
ϕ ϕ

= =
2sin
D
b
ϕ
=
- Chiều dày cắt được đo theo phương vuông góc với lưỡi cắt chính, còn bề rộng
cắt - dọc theo lưỡi cắt chính.
- Diện tích cắt ngang của một lưỡi cắt F
z
bằng:
0 0
.
. sin .
2 2.sin 4
S D S
D
F a b
ϕ
ϕ
= = =
2. Khoét – doa
a. Các yếu tố chế độ cắt
- Chiều sâu cắt :
2
D d
t
−
=
(mm)

- Lượng chạy dao:
Zn
S
Z
S
S
ph
Z
.
0
==
(mm/vg)
Trong đó:
- S
0
: Lượng chạy dao trong một phút của chi tiết (mm/vg)
- S
ph
: Lượng chạy dao phút (mm/ph)
- n: Số vòng quay trong 1 phút (vg/ph)
-Z : Số răng của mũi khoét
b. Các yếu tố lớp cắt
+ Chiều dày cắt:
BMCNCTM Trang: 22

Hình 1. 16 Yếu tố về chế độ cắt khi phay
Nguyªn Lý C¾t
ϕϕ
sin.sin.
Z

S
Sa
Z
==

(mm)
+ Chiều rộng cắt:
ϕ
sin
t
b =
(mm)\
+ Diện tích cắt do mỗi răng cắt ra:
Z
dDS
Z
tS
baf
2
)(
.
.
−
===

(mm
2
)
+Tổng diện tích cắt do mỗi răng cắt ra:
Z

dDS
ZfF
2
)(
.
−
==
(mm
2
)
Trong đó:
- d- Đường kính lỗ trước khi khoét (mm)
- D- Đường kính lỗ sau khi khoét (mm)
1.3.3. Phay
a. Các yếu tố cắt khi phay
1. Chiều sâu cắt t
0
: Là khoảng cách giữa bề mặt chưa gia công với bề mặt đã gia
công sau một đường chuyển dao đo theo phương vuông góc với bề mặt đã gia
công.
3. Lượng chạy dao
Khi phay lượng chạy dao được phân ra:
BMCNCTM Trang: 23

Nguyªn Lý C¾t
- Lượng chạy dao răng: Là lượng dịch chuyển của bàn máy (mang chi tiết gia
công) sau khi dao quay được một góc răng [mm/răng]; ký hiệu là S
z
.
- Lượng chạy dao vòng: Là lượng dịch chuyển của bàn máy sau khi dao quay

được một vòng [mm/vong]; ký hiệu là S
v
.
- Lượng chạy dao phút: Là lượng dịch chuyển của bàn máy sau thời gian 1 phút
[mm/ph]; ký hiệu là S
ph
.
Giữa S
z
,S
v
,S
ph
có quan hệ: S
v
=Z.S
z
S
ph
=S
v.
n.=S
z
.n.Z
BMCNCTM Trang: 24

Hình 1.17 Các yếu tố của chế độ cắt khi phay
a. Dao phay trụ răng xoắn b. Dao phay mặt đầu c. Dao phay đĩa
d. Dao phay cắt đứt e. dao phay ngón. H. Dao phay định hình
Nguyªn Lý C¾t

4. Tốc độ cắt V
Do có chuyển động chạy dao S
ph
, nên quỹ đạo chuyển động cắt tương đối
của 1 điểm trên lưỡi cắt của dao phay so với phôi là đường cong. Nếu gắn hệ
toạ độ Oxy với phôi, thì phương trình đường cong OQ được xác định như sau:





−=
+=
)cos1(
.sin.
θ
ε
θ
θ
Ry
SRx
z

Trong đó: R là bán kính ngoài dao phay
ε là góc giữa hai răng
θ- Góc quay tương ứng với điểm M của đường cong (Khi đó M sẽ
dịch chuyển đến điểm M
’
).
Đây chính là phương trình của đường xycloit kéo dài.

Mặt khác:
phc
Svv
+=
0
Trong đó:
c
v
- Véc tơ tốc độ cắt chính
[ ]
phm
nD
v /
1000

0
π
=

ph
S
- Véc tơ tốc độ chạy dao phút; về trị số:
BMCNCTM Trang: 25

Q
y
M
t
S
z

x
R
S
Hình 1.18 Quỹ đạo lưỡi cắt khi phay
y
D
V
n
V
c
V
s
S
Hình 1.19 Tốc độ cắt khi phay
x