Xác định độ cứng vững động của máy phay đứng khi gia công thép 45

Viện SĐH-ĐHBKHN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ
XÁC ĐỊNH ĐỘ CỨNG VỮNG ĐỘNG CỦA
MÁY PHAY ĐỨNG KHI GIA CÔNG THÉP 45
VŨ ĐỨC ÁNH

Ngành Kỹ thuật cơ điện tử

Giảng viên hướng dẫn:

GS. TS. Trần Văn Địch

Viện:

Cơ Khí

HÀ NỘI, 10/2020

Chữ ký của GVHD



Viện SĐH-ĐHBKHN
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên tác giả luận văn: Vũ Đức Ánh
Đề tài luận văn: Xác định độ cứng vững động của máy phay

đứng khi gia công thép 45.
Chuyên ngành: Cơ Điện Tử (KH)
Mã số SV: CB170073
Tác giả, Người hướng dẫn khoa học và Hội đồng chấm luận
văn xác nhận tác giả đã sửa chữa, bổ sung luận văn theo biên bản họp
Hội đồng ngày 21/10/2020 với các nội dung sau:
- Sửa tiêu đề chương 4.
- Thêm các thứ nguyên cho các bảng biểu và đơn vị cho biểu
đồ.
- Trình bày chương 1 và chương 3 ngắn gọn hơn.
- Thêm kết luận chung và sửa kết luận chương 4.
- Sửa các lỗi chính tả.

Ngày
Giáo viên hướng dẫn

tháng

năm

Tác giả luận văn

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG



Viện SĐH-ĐHBKHN
LỜI CẢM ƠN
Sau một thời gian tìm hiểu và làm việc khẩn trương cùng với sự giúp đỡ tận
tình của GS.TS. Trần Văn Địch tơi đã hồn thành luận văn với đề tài: “Xác định

độ cứng vững động của máy phay đứng khi gia cơng thép 45”
Với tình cảm và lịng biết ơn sâu sắc, tơi xin chân thành cảm ơn
GS.TS. Trần Văn Địch, người đã trực tiếp giảng dạy và dành nhiều thời gian
tâm huyết hướng dẫn, giúp đỡ tôi trong suốt thời gian thực hiện luận văn.
Tuy đã cố gắng rất nhiều nhưng luận văn vẫn còn nhiều thiếu sót. Tơi rất
mong nhận được sự góp ý, chỉ bảo của Hội đồng chấm luận văn, các thầy cô giáo
và các bạn đồng nghiệp để bài luận văn được hồn thiện hơn.
TĨM TẮT NỘI DUNG LUẬN VĂN
Tên đề tài: Xác định độ cứng vững động của máy phay đứng khi gia công
thép 45
Chương 1: Tổng quan về nguyên cơng phay.
- Q trình cắt gọt khi phay cũng tn theo quy luật như tiện, khoan và
phương pháp gia công có phoi. Lực cắt xuất hiện khi phay bằng dao phay mặt
đầu gồm lực hướng kính, lực dọc trục. Lực này có ảnh hưởng gây nên biến dạng
của hệ thống công nghệ và tạo sai số khi gia công các mặt phẳng đạt độ chính
xác theo phương trục dao. Lực khi phay, q trình mài mịn đều chịu ảnh hưởng
bởi các quá trình vật lý phức tạp.
Chương 2: Giới thiệu về máy phay đứng
- Máy phay có nhiều loại: Máy phay đứng, máy phay nằm, máy phay chép
hình, máy chuyên dùng, máy điều khiển theo chương trình số...
- Khả năng công nghệ của máy phay đứng là rất phong phú.
Chương 3: Nghiên cứu độ cứng vững của hệ thống công nghệ
Hệ thống công nghệ (dao, máy, gá, chi tiết) không có độ cứng một cách
tuyệt đối. Dưới tác dụng của lực cắt, khi truyền vào các bộ phận sẽ bị biến dạng
đàn hồi và biến dạng tiếp xúc.
Những biến dạng của từng bộ phận và sự kết hợp giữa các bộ phận sẽ tạo ra
sự không ổn định về vị trí tương đối giữa dao và chi tiết gây nên sai số gia công.
Độ cứng vững của từng bộ phận là: JM, Jd, JCT, Jđg chúng có quan hệ
1
1

1
1
1
=
+
+
+
JΣ JM JD J CT Jdg

1


Viện SĐH-ĐHBKHN
Chương 4: Thí nghiệm xác định độ cứng vững động của máy phay đứng
1. Thí nghiệm về độ cứng vững, ảnh hưởng lực cắt tới chuyển vị
a. Thí nghiệm được tiến hành với máy UF222
Các mẫu phôi thép 45 hình dạng bậc thang lên xuống chiều sâu cắt thay đổi
∆T1= 2,5mm; ∆T2 = 2,0mm; ∆T3 = 1,5mm; ∆T4 = 1,0mm; ∆T5 = 0,5mm
b. Thí nghiệm được tiến hành với máy F250 x 900 của nhà máy cơ khí Hải
Phịng.
Các mẫu phơi thép 45 hình dạng bậc thang lên xuống, với chiều sâu thay
đổi.

∆t1 = 1,5mm; ∆t2 = 1,0mm; ∆t3 = 0,5mm
Dao phay mặt đầu 1 lưỡi cắt D = 120mm.

Quan hệ giữa Y và Po, đã sử dụng phần mềm Excel xác lập được đồ thị
quan hệ Po, y. Đồ thị này cơ bản giống đường cong lý thuyết.
2. Thí nghiệm độ cứng vững liên quan nhám Rz.
Thực nghiệm trên máy phay đứng UF - 222, cũng theo số liệu thí nghiệm

trên khi thay đổi lực Po gây rung động và mức độ biến dạng khác nhau. Tại các
vị trí dùng máy đo độ nhám đã xác định được. Po thì Rz cũng tăng với số liệu
như thuyết minh.
Kết luận:
Với những kết quả đã thu được từ thí nghiệm đã làm sáng tỏ cơ sở lý thuyết
về độ cứng vững của hệ thống cơng nghệ.
Khi gia cơng những kích thước cần đảm bảo sai số gia công nhỏ, độ nhẵn
cao thì ở những lát cắt cuối lượng dư phải nhỏ và đều.

Tác giả luận văn

Vũ Đức Ánh

2


Viện SĐH-ĐHBKHN
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................ 1
TÓM TẮT NỘI DUNG LUẬN VĂN.................................................................. 1
MỤC LỤC ............................................................................................................. 3
DANH MỤC HÌNH VẼ ....................................................................................... 6
DANH MỤC BẢNG BIỂU .................................................................................. 8
MỞ ĐẦU ............................................................................................................... 9
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ QÚA TRÌNH CẮT KHI PHAY ................ 11
1.1. KHÁI NIỆM VỀ QUÁ TRÌNH CẮT KHI PHAY ............................ 11
1.1.1. MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ GIA CÔNG PHAY. .................................... 12
1.2. MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ GIA CÔNG PHAY ..................................... 13
1.2.1. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY PHAY .......................................... 13
1.2.2. CÁC LOẠI DAO PHAY ................................................................... 15

1.2.3. DAO PHAY MẶT ĐẦU – CÁC ĐẶC TRƯNG CƠ BẢN KHI GIA
CÔNG .......................................................................................................... 17
1.2.4. LỰC CẮT TRONG QUÁ TRÌNH PHAY BẰNG DAO PHAY MẶT
ĐẦU............................................................................................................. 23
1.2.5. XÁC ĐỊNH CÔNG SUẤT CẮT ....................................................... 26
1.2.6. ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC YẾU TỐ KHÁC ĐẾN LỰC CẮT KHI PHAY
..................................................................................................................... 27
1.2.7. HIỆN TƯỢNG MÀI MÒN CỦA DAO PHAY MẶT ĐẦU KHI CẮT .. 29
1.3. NHỮNG HIỆN TƯỢNG VẬT LÝ XẢY RA TRONG QUÁ TRÌNH PHAY 36
1.3.1. NHIỆT CẮT ........................................................................................ 36
1.3.2.HIỆN TƯỢNG RUNG ĐỘNG TRONG QUÁ TRÌNH CẮT ................. 37
1.3.3. HIỆN TƯỢNG CỨNG NGUỘI TRONG Q TRÌNH GIA CƠNG .... 38
1.4. TUỔI BỀN VÀ TỐC ĐỘ CẮT KHI PHAY ........................................... 38
KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 ..................................................................... 40
CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU MÁY PHAY ĐỨNG ........................................... 41
2.1. CÁC LOẠI MÁY PHAY ................................................................ 41
2.2. GIỚI THIỆU VỀ MÁY PHAY ĐỨNG ........................................... 42
2.2.1. MÁY PHAY ĐỨNG VẠN NĂNG ................................................... 42
2.2.2. MÁY PHAY ĐỨNG ĐIỀU KHIỂN THEO CHƯƠNG TRÌNH SỐ 43
3


Viện SĐH-ĐHBKHN
2.3. THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA MỘT SỐ LOẠI MÁY PHAY. ......... 45
2.4. KHẢ NĂNG CÔNG NGHỆ CỦA MÁY PHAY ĐỨNG ................... 46
2.4.1. PHAY MẶT PHẲNG BẰNG DAO PHAY MẶT ĐẦU ................... 46
2.4.2. PHAY MẶT PHẲNG NGHIÊNG VÀ GÓC NGHIÊNG ................. 47
2.4.3. PHAY HỐC, BẬC, RÃNH BẰNG DAO PHAY NGÓN ................. 48
2.4.4. PHAY RÃNH THEN BẰNG DAO PHAY NGÓN TRÊN MÁY PHAY
RÃNH THEN TỰ ĐỘNG .............................................................................. 48

2.4.5. PHAY RÃNH CHỮ T .......................................................................... 49
2.5. MÁY PHAY VẠN NĂNG UF222. ........................................................ 50
2.5.1. BẢN VẼ CẤU TẠO MÁY UF222........................................................ 50
2.5.2. ĐẶC ĐIỂM VÀ CÔNG DỤNG CỦA MÁY PHAY UF222 .................. 51
2.6. MÁY PHAY ĐỨNG F250X900............................................................ 52
2.6.1. KHÁI QUÁT VỀ MÁY PHAY F250X900............................................ 52
2.6.2. CẤU TẠO VÀ CHỨC NĂNG CỦA MỘT SỐ BỘ PHẬN CHÍNH ....... 53
2.6.3. CƠNG DỤNG CỦA MÁY ................................................................... 54
KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 ........................................................................ 55
CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU ĐỘ CỨNG VỮNG CỦA HỆ THỐNG CÔNG
NGHỆ ................................................................................................................... 56
3.1. LÝ THUYẾT ĐỘ CỨNG VỮNG .................................................... 56
3.2. ẢNH HƯỞNG CỦA BIẾN DẠNG CÔNG NGHỆ ĐẾN SAI SỐ GIA
CÔNG TRONG MÔT SỐ TRƯỜNG HỢP ............................................. 61
3.2.1. ẢNH HƯỞNG CỦA BIẾN DẠNG HỆ THỐNG CÔNG NGHỆ KHI
TIỆN. ............................................................................................................ 61
3.2.2. ẢNH HƯỞNG CỦA BIẾN DẠNG HỆ THỐNG CÔNG NGHỆ KHI
PHAY. .......................................................................................................... 68
KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 ........................................................................ 70
CHƯƠNG 4: XÁC ĐỊNH ĐỘ CỨNG VỮNG ĐỘNG CỦA MÁY PHAY ĐỨNG
BẰNG PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM ........................................................ 71
4.1. MƠ HÌNH XÁC ĐỊNH ĐỘ CỨNG VỮNG BẰNG THỰC NGHIỆM71
4.1.1. XÁC ĐỊNH ĐỘ CỨNG VỮNG TĨNH .............................................. 71
4.1.2. MƠ HÌNH XÁC ĐỊNH ĐỘ CỨNG VỮNG ĐỘNG ......................... 72
4


Viện SĐH-ĐHBKHN
4.2. PHẦN THÍ NGHIỆM ............................................................................... 73
4.2.1. CƠ SỞ THÍ NGHIỆM ....................................................................... 73

4.2.2. PHẦN THÍ NGHIỆM........................................................................ 74
KẾT LUẬN CHƯƠNG 4 ..................................................................... 93
KẾT LUẬN CHUNG ......................................................................................... 94
SUMMARIZED CONTENT OF FINAL THESIS ......................................... 95
Tài liệu tham khảo ............................................................................................. 97

5


Viện SĐH-ĐHBKHN
DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1: Mơ hình tác động trong quá trình tạo phoi .................................. 11
Hình 1.2: Các bề mặt gia công và các loại dao trên máy phay .................... 13
Hình 1.3: So sánh dao tiện và rang dao ....................................................... 14
Hình 1.4: Dao kiểu mới................................................................................ 16
Hình 1.5: Các loại dao phay mặt đầu .......................................................... 17
Hình 1.6: Cấu tạo dao phay mặt đầu ............................................................ 19
Hình 1.7: Thơng số lớp cắt khi phay bằng dao ............................................ 21
Hình 1.8: Lực cắt khi phay bằng dao phay mặt đầu ................................... 24
Hình 1.9: Các dạng mài mịn phần cắt dụng cụ .......................................... 30
Hình 1.10: Sơ đồ mịn dao phay mặt đầu..................................................... 36
Hình 2.1: Máy phay đứng ........................................................................... 42
Hình 2.2: Máy phay đứng điều khiển theo chương trình số ....................... 44
Hình 2.3: Chiều quay của dao phay và mặt đầu .......................................... 46
Hinh 2.4: Phay mặt phẳng nghiêng bằng dao phay mặt đầu ....................... 47
Hình 2.5: Đầu dao đứng phụ ........................................................................ 47
Hình 2.6: Sơ đồ phay hốc ............................................................................ 48
Hình 2.7: Phay rãnh then ............................................................................. 49
Hình 2.8: Sơ đồ phay rãnh chữ T ................................................................. 49
Hình 2.9: Máy phay vạn năng UF222.......................................................... 50

Hình 2.10: Máy phay đứng F250X900 ........................................................ 53
Hình 3.1: Quan hệ giữa lực và biến dạng .................................................... 57
Hình 3.2: Ảnh hưởng của Py, Pz đến ∆y .................................................... 61
Hình 3.3: Sơ đồ tiện trục trơn gá trên hai mũi tâm của máy tiện................. 62
Hình 3.4: Sơ đồ tiện trục trơn gá trên hai mũi tâm của máy tiện................. 62
Hình 3.5: Quan hệ chuyển vị giữa ụ trước và ụ sau .................................... 63
Hình 3.6: Sơ đồ gá khi tiện trục ngắn .......................................................... 64
Hình 3.7: Sơ đồ gia cơng khi dung luy nét .................................................. 65
Hình 3.8: Sơ đồ lực ..................................................................................... 65
Hình 3.9: Sơ đồ chuyển vị do lực ................................................................ 66
Hình 3.10: Sơ đồ gia cơng phay................................................................... 68
Hình 4.1: Quan hê giữa lực và biến dạng .................................................... 72
Hình 4.2: Sơ đồ hình dạng phơi trước khi gia cơng ..................................... 75
Hình 4.3 Đồ thị quan hệ giữa Po và y (∆t=2.5mm) ..................................... 77
Hình 4.4: Đồ thị quan hệ giữa Po và y (∆t=2mm) ....................................... 78
6


Viện SĐH-ĐHBKHN
Hình 4.5: Đồ thị quan hệ giữa Po và y (∆t=1.5mm) ....................................80
Hình 4.6: Đồ thị quan hệ giữa Po và y (∆t=1mm) .......................................81
Hình 4.7: Đồ thị quan hệ giữa Po và y (∆t=0.5mm) ....................................83
Hình 4.8: Đồ thị quan hệ giữa Po và y (∆t=1.5mm, F250X900) ................84
Hình 4.9: Đồ thị quan hệ giữa Po và y (∆t=1.0mm, F250X900) ................86
Hình 4.10: Đồ thị quan hệ giữa Po và y (∆t=0.5mm, F250X900) ..............87
Hình 4.11: Đồ thị quan hệ giữa Rz và Po (∆t=2.5mm, UF222) ..................89
Hình 4.12: Đồ thị quan hệ giữa Rz và Po (∆t=2.0mm, UF222) ..................91
Hình 4.13: Đồ thị quan hệ giữa Rz và Po (∆t=1.5mm, UF222)...................92

7

Viện SĐH-ĐHBKHN
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1: Thông số kỹ thuật của một số loại máy phay .................................. 45
Bảng 2.2: Các thông số cơ bản của máy phay F250X900 ............................... 52
Bảng 4.1: Quan hệ lực P0 với các thông số cắt cố định và ∆t=2.5mm ............ 76
Bảng 4.2: Quan hệ giữa lực cắt Po, chuyển vị y và độ cứng vững Jy khi
∆t=2.5mm......................................................................................................... 76
Bảng 4.3: Quan hệ lực P0 với các thông số cắt cố định và ∆t=2.0mm ............ 77
Bảng 4.4: Quan hệ giữa lực cắt Po, chuyển vị y và độ cứng vững Jy khi
∆t=2.0mm......................................................................................................... 78
Bảng 4.5: Quan hệ lực P0 với các thông số cắt cố định và ∆t=1.5mm ............ 79
Bảng 4.6: Quan hệ giữa lực cắt Po, chuyển vị y và độ cứng vững Jy khi
∆t=1.5mm......................................................................................................... 79
Bảng 4.7: Quan hệ lực P0 với các thông số cắt cố định và ∆t=1.0mm ............ 80
Bảng 4.8: Quan hệ giữa lực cắt Po, chuyển vị y và độ cứng vững Jy khi
∆t=1.0mm......................................................................................................... 81
Bảng 4.9: Quan hệ lực P0 với các thông số cắt cố định và ∆t=0.5mm ............ 82
Bảng 4.10: Quan hệ giữa lực cắt Po, chuyển vị y và độ cứng vững Jy khi
∆t=0.5mm......................................................................................................... 82
Bảng 4.11: Quan hệ lực P0 với các thông số cắt cố định và
∆t=1.5mm(F250X900) ..................................................................................... 83
Bảng 4.12: Quan hệ giữa lực cắt Po, chuyển vị y và độ cứng vững Jy khi
∆t=1.5mm(F250X900) ..................................................................................... 84
Bảng 4.13: Quan hệ lực P0 với các thông số cắt cố định và
∆t=1.0mm(F250X900) ..................................................................................... 85
Bảng 4.14: Quan hệ giữa lực cắt Po, chuyển vị y và độ cứng vững Jy khi
∆t=1.0mm(F250X900) ..................................................................................... 85
Bảng 4.15: Quan hệ lực P0 với các thông số cắt cố định và

∆t=0.5mm(F250X900) ..................................................................................... 86
Bảng 4.16: Quan hệ giữa lực cắt Po, chuyển vị y và độ cứng vững Jy khi
∆t=0.5mm(F250X900) ..................................................................................... 87
Bảng 4.17: Quan hệ lực P0 với các thông số cắt cố định và ∆t=2.5mm .......... 88
Bảng 4.18: Quan hệ giữa Rz và Po ứng với ∆t=2.5mm ................................... 89
Bảng 4.19: Quan hệ lực P0 với các thông số cắt cố định và ∆t=2.0mm .......... 90
Bảng 4.20: Quan hệ giữa Rz và Po ứng với ∆t=2.0mm ................................... 90
Bảng 4.21: Quan hệ lực P0 với các thông số cắt cố định và ∆t=1.5mm .......... 91
Bảng 4.22: Quan hệ giữa Rz và Po ứng với ∆t=1.5mm ................................... 92

8


Viện SĐH-ĐHBKHN
MỞ ĐẦU
Cùng với sự lớn mạnh của của nền kinh tế đất nước, ngành cơ khí trong đó
cơ khí chế tạo vẫn khảng định thế mạnh của mình với vai trị chủ đạo và khơng
ngừng đáp ứng việc tạo ra những sản phẩm chất lượng tốt, độ tin cậy cao và đủ sức
cạnh tranh.
Nhữmg chỉ tiêu tạo ra các sản phẩm đó được quyết định bởi độ chính xác gia cơng.
Độ chính xác gia cơng là đặc tính chủ yếu của chi tiết máy. Trong thực tế không
thể chế tạo chi tiết có độ chính xác tuyệt đối bởi vì khi gia cơng xuất hiện sai số.
Có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng tới độ chính xác gia cơng như: Độ chính
xác của thiết bị cơng nghệ, kiến thức công nghệ, vật liệu gia công, vật liệu làm
dụng cụ cắt, các thông số cắt, công nghệ bôi trơn v.v…
Tất cả các yếu tố trên đều phản ánh vào những đặc trưng trong q trình
gia cơng đó là: rung động, chuyển vị tương đối giữa dao với chi tiết gia công và
biến dạng mà được nâng thành lý thuyết về độ cứng vững.
Đã có khá nhiều lý thuyết về độ cứng vững của hệ thống công nghệ trong gia
công cắt gọt kim loại, song việc kiểm nghiệm, cách thức tiến hành thực nghiệm và

đưa ra những số liệu cụ thể lại là một vấn đề thời sự nóng hổi và rất cần thiết.
Trong các loại máy cơng cụ thì máy phay có vị trí rất cơ bản vì nó gia
cơng những sản phẩm đặc trưng của ngành chế tạo máy, do đó em chọn đề tài
của luận văn là “ Xác định độ cứng vững động của máy phay đứng khi gia công
thép 45”
* Cơ sở khoa học của đề tài:
+ Lý thuyết cắt gọt kim loại.
+ Lý thuyết về độ cứng vững.
* Mục đích của đề tài:
Xác định độ cứng vững động của máy phay đứng bằng thực nghiệm.
* Nội dụng của luận văn bao gồm:
Chương 1: Tổng quan về quá trình cắt khi phay.
Chương 2: Giới thiệu về máy phay đứng.
Chương 3: Nghiên cứu độ cứng vững động của hệ thống công nghệ.
Chương 4: Xác định độ cứng vững động của máy phay đứng bằng phương pháp
thực nghiệm.
Trong quá trình làm luận văn, em đã rất cố gắng tìm tịi nhiều tài liệu liên
quan đến đề tài, nghiên cứu khá kỹ lý thuyết cắt gọt kim loại của quá trình phay,
nghiên cứu lý thuyết độ cứng vững của các nguyên công khác như: Tiện, phay...
9


Viện SĐH-ĐHBKHN
Đặc biệt đã tiến hành gia công, thực nghiệm kiểm tra bằng những phương pháp
khác nhau trên các thiết bị đo hiện đại để đưa ra các số liệu trung thực nhất. Kết
quả đã chứng minh và làm sáng tỏ lý thuyết về biến dạng của hệ thông công
nghệ. Em tin rằng đây cũng là tiền đề để tiếp tục nghiên cứu những ảnh hưởng
khác đến độ chính xác gia cơng.
Do thời gian có hạn và kiến thức cịn nhiều hạn chế nên chắc chắn cịn
những thiếu sót, em rất mong sự chỉ bảo của các thày, sự đóng góp ý kiến của các

bạn đồng nghiệp, để bản luận văn được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn.!
Tác giả luận văn

VŨ ĐỨC ÁNH

10


Viện SĐH-ĐHBKHN
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ QÚA TRÌNH CẮT KHI PHAY
1.1. KHÁI NIỆM VỀ Q TRÌNH CẮT KHI PHAY
Q trình này rất phong phú và cần thiết cho việc gắn liền giữa nghiên cứu
với thực tiễn cũng như cho việc trao đổi giữa các nhà khoa học của các nước
khác nhau.
Việc nghiên cứu này được áp dụng cho tất cả các phương pháp gia công
cắt gọt bằng những dụng cụ cắt khác nhau, cịn gọi là dụng cụ có lưỡi.
Q trình tạo phoi liên quan trực tiếp đến lực cắt, nhiệt cắt, sự mòn dao,
chất lượng bề mặt của chi tiết được gia cơng …
Q trình tạo phoi được phân tích kỹ trong vùng tác động như hình 1-1
bao gồm:

Hình 1-1 Mơ hình tác động trong q trình tạo phoi
1-Vùng biến dạng thứ nhất: Là vùng vật liệu phôi nằm trước mũi dao,
được giới hạn giữa vùng vật liệu phoi và vùng vật liệu phôi. Dưới tác dụng của
lực tác động, trước hết trong vùng này xuất hiện biến dạng dẻo (còn gọi là vùng
biến dạng dẻo thứ nhất).
Khi ứng suất do lực tác động gây ra vượt quá giới hạn cho phép của kim loại thì
xuất hiện sự trượt và phoi được hình thành.
Vùng tạo phoi ln ln di chuyển cùng với dao trong qúa trình cắt.

2-Vùng ma sát trượt thứ nhất: Là vùng vật liệu phoi tiếp xúc với mặt trước của dao.

11


Viện SĐH-ĐHBKHN
3-Vùng ma sát thứ hai: Là vùng vật liệu phôi tiếp xúc với mặt sau của dao.
4- Vùng tách: Quá trình cắt kim loại là qúa trình hớt đi một lớp phoi trên
bề mặt kim loại để có chi tiết đạt kích thước, hình dạng và độ nhẵn bóng theo yêu
cầu.
Các dạng gia công cơ chủ yếu là: Tiện, bào, khoan, phay, mài,v.v...Tất cả
các dạng gia công này đều được thực hiện trên các máy cắt kim loại bằng các
dụng cụ cắt khác nhau như : dao tiện, dao phay, lưỡi khoan v.v...
Để thực hiện một quá trình cắt nào đó cần thiết phải có hai chuyển động là
chuyển động chính và chuyển động chạy dao. Chuyển động chính trong q trình
tiện là chuyển động quay trịn của phơi, cịn khi phay chuyển động chính là
chuyển động quay của dao.
Chuyển động chính là chuyển động tạo ra tốc độ cắt.
Chuyển động động chạy dao khi tiện là tịnh tiến của dao theo phương dọc
hoặc ngang.
Chuyển động chạy dao khi phay là chuyển động tịnh tiến của bàn máy
mang vật gia công theo phương dọc, ngang hoặc thẳng đứng.
Tốc độ của chuyển động chính ln lớn hơn tốc độ của chuyển động chạy
dao. Trong quá trình cắt kim loại, các bề mặt mới được hình thành do các lớp bề
mặt biến dạng và được hớt dần với sự tạo thành phoi. Phôi và dao được kẹp chặt
trên máy. Khi cắt vật liệu dẻo, người ta phân biệt các giai đoạn hình thành phoi
như sau: Khi mới bắt đầu cắt, dao và chi tiết tiếp xúc với nhau, sau đó lưỡi dao ăn
sâu vào kim loại làm vật liệu bị dồn ép. Sự lún sâu của lưỡi dao vào vật liệu sẽ
thắng lực liên kết giữa lớp kim loại bị hớt đi và phần kim loại còn lại. Hiện tượng
này dẫn đến sự trượt phân tử phoi đầu tiên. Sau đó dao tiếp tục chuyển động và

tách những phân tử phoi tiếp theo khỏi kim loại chính. Từ đó phoi được hình thành
và thực hiện quá trình cắt gọt.
1.1.1. MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ GIA CÔNG PHAY.
Phay là phương pháp gia cơng cắt gọt, trong đó dụng cụ cắt quay trịn tạo
ra chuyển động cắt. Chuyển động tịnh tiến của dao thường do bàn máy đảm
nhiệm, cũng có khi do cả dao và máy kết hợp. Khác với tiện và khoan, các lưỡi
cắt của dao phay không tham gia liên tục nên phoi ngắn hơn, gián đoạn nên xuất
hiện lực va đập. Tuy nhiên ở trường hợp này nhiệt có điều kiện phân tán nên khả
năng chịu bền nhiệt tốt hơn.
Ở ngun cơng phay có thể gia cơng được nhiều bề mặt khác nhau bằng
các phương pháp và ứng với các loại dao phay khác nhau (hình 1.2).
12


Vin SH-HBKHN

Hình 1.2 Các bề mặt gia công và các loại dao trên máy phay
a) Dao phay trụ
b,c) Dao phay đĩa
d,đ) Dao phay ngón
e,g) Dao phay mặt đầu
Dao phay cú cấu tạo bởi nhiều lưỡi cắt nên lực cắt dao động và lưỡi cắt
chịu va đập gây ra rung động trong q trình phay, vì thế máy phay phải có độ
bền vững cao. Dao phay có nhiều loại khác nhau tuỳ theo công nghệ và theo
công dụng như: Dao phay trụ, dao phay mặt đầu, dao phay đĩa, dao phay ngón,
dao phay lăn răng, dao phay định hình v.v ....
Dao phay có thể chế tạo liền hoặc rời phần thân với phần cắt. Trong trường hợp này
các mảnh dao còn gọi là các mảnh quay được chế tạo theo tiêu chuẩn và được kẹp
vào đầu dao nhờ cơ cấu kẹp chặt bằng vít. Mỗi mảnh quay có thể có nhiều lưỡi cắt.
1.2. MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ GIA CÔNG PHAY

1.2.1. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY PHAY
Quá trình phay được thực hiện bằng một loại dụng cụ cắt mà ta gọi là dao
phay. Các răng của dao phay có thể xếp đặt trên bề mặt hình trụ và cũng có thể
nằm ở mặt đầu. Mỗi một răng của dao phay là một lưỡi dao tiện đơn giản (Hình
1.3). Thơng thường thì dao phay là dụng cụ cắt có nhiều răng, nhưng đơi khi
người ta sử dụng dao phay có một răng duy nhất.

13


Vin SH-HBKHN
`

Hình 1.3 So sánh dao tiện và răng dao
h
Phn cắt của dao phay được chế tạo từ thép cácbon, thép gió, hợp kim
cứng và vật liệu sứ.
Bề mặt, lưỡi cắt và các yếu tố khác của răng dao phay có những tên gọi sau đây
(tương tự như các dao tiện):
+ Mặt trước của răng 1, là bề mặt theo đó phoi thốt ra.
+ Mặt sau của răng 4, là bề mặt hướng vào mặt cắt trong quá trình gia công.
+ Lưng của răng 5, là bề mặt tiếp giáp với mặt trước của một răng và mặt sau của
răng cạnh đó. Nó có thể là mặt phẳng, gẫy khúc hoặc mặt cong.
+ Mặt phẳng đầu, là mặt phẳng vuông góc với trục của dao phay.
+ Mặt phẳng tâm, là mặt phẳng đi qua trục của dao và một điểm quan sát
trên lưỡi cắt của nó.
+ Lưỡi cắt 2, là một đường tạo bởi giao tuyến của hai mặt trước và sau của răng.
+ Lưỡi cắt chính là lưỡi cắt thực hiện cơng việc chính trong q trình gia
cơng. ở dao phay hình trụ, lưỡi cắt chính có thể là thẳng (theo đường sinh của
hình trụ) nghiêng so với đường sinh hoặc có dạng đường xoắn ốc.

ở dao phay mặt đầu cũng giống như dao tiện, người ta phân biệt:
+ Lưỡi cắt chính - là lưỡi cắt nghiêng một góc so với trục của dao phay.
+ Lưỡi cắt phụ- là lưỡi cắt nằm ở mặt đầu của dao phay.
14


Viện SĐH-ĐHBKHN
+ Lưỡi cắt chuyển tiếp - là lưỡi cắt nối các lưỡi cắt chính và lưỡi cắt phụ
với nhau.

Dựa theo bề mặt được mài dao phay, người ta chia kết cấu của răng
ra làm hai loại:
+Răng nhọn là răng được mài theo mặt sau.
+ Răng tù là răng chỉ được mài theo mặt trước.
Người ta phân biệt các thành phần của dao như sau:
+ Chiều cao h là khoảng cách giữa lưỡi cắt và đáy của rãnh, đo trong tiết
diện hướng kính vng góc với đường tâm của dao.
+ Bề rộng mặt sau của răng là khoảng cách giữa lưỡi cắt và đường giao
nhau của mặt sau với lưng của răng, do trong phương vng góc với lưỡi cắt.
+ Bước vòng của răng là khoảng cách giữa các điểm tương ứng trên lưỡi
cắt của hai răng liền nhau, được đo theo cung tròn với tâm nằm trên trục dao và
trong mặt phẳng vng góc với trục này. Bước vịng của dao phay có thể bằng
nhau và cũng có thể không bằng nhau.
+ Lượng hớt lưng k là khoảng cách hạ thấp của đường cong hớt lưng giữa
hai lưỡi cắt của hai răng kề nhau.
+ Rãnh là đường lõm xuống dùng để thoát phoi, rãnh được tạo thành giữa
mặt trước của một răng với mặt sau và lưng của răng bên cạnh. Rãnh chia ra làm
hai loại: rãnh thẳng và rãnh xoắn ốc.
1.2.2. CÁC LOẠI DAO PHAY
* Theo tính năng công nghệ người ta chia ra các loại dao phay sau:

a. Dao gia công mặt phẳng.
b. Dao gia công rãnh và rãnh then hoa.
c. Dao gia công các mặt định hình.
d. Dao gia cơng bánh răng và ren.
e. Dao gia cơng các mặt trịn xoay.
f. Dao dùng để cắt vật liệu.
* Theo đặc điểm cấu tạo người ta chia ra:
a. Theo phương của răng có: Răng thẳng, răng nghiêng, răng xoắn và răng
các phương khác nhau.
b. Theo kết cấu của răng: răng nhọn, răng hớt lưng (răng tù).
c. Theo kết cấu bên trong: dao phay liền, dao phay ghép, dao phay rang
chắp, dao phay lắp ráp.
15


Viện SĐH-ĐHBKHN
d. Theo phương pháp kẹp
chặt: dao có lỗ, dao phay ngón,
dao phay có đi hình trụ hoặc có
đi hình côn.
* Dao phay kiểu mới:
Kết cấu của dao phay ảnh hưởng
lớn tới khả năng làm việc của dao
và hiệu quả sử dụng chúng.
Phương hướng chính để chế tạo
dao phay hợp kim cứng kiểu mới
là dùng kết cấu của lắp ráp từ các
mảnh hợp kim cứng thay thế (khi
mòn ta chỉ việc thay thế các mảnh
Hình 1.4 Dao phay kiểu mới

mới) hình 1-4.
Nhờ kẹp bằng cơ khí, cho phép xoay các mảnh hợp kim cứng, mà thay đổi
các lưỡi cắt và cho phép sử dụng dao phay không cần phải mài lại. Sau khi các
mảnh này bị mòn hết, ta chỉ việc thay nhanh các mảnh mới. Thời gian để hồi
phục dao phay giảm xuống rất nhiều. Nhà máy chế tạo dao cung cấp cho mỗi dao
8-10 bộ mảnh thay thế.
So với các mảnh hàn phải mài, việc sử dụng các mảnh cắt thay thế có những ưu
điểm sau đây:
- Tuổi bền cao hơn (cao hơn 30%) do không phải hàn và mài lại (q trình
mài lại làm giảm tính chất cắt của hợp kim cứng).
- Thay đổi nhanh.
- Có thể sử dụng hợp kim cứng, có khả năng chống mịn cao (loại hợp kim
này dễ bị nứt khi hàn và khi mài).
- Có khả năng mạ một lớp hợp kim chống mòn (cácbit titan, Nitrit titan).
- Tăng nhanh phần trăm hoàn lại khi mài của lớp hợp kim (từ 15-20% đối với
dụng cụ hàn, lên tới 90%) đối với dụng cụ dùng mảnh hợp kim thay thế.
- Giảm thời gian phụ cần thiết để thay đổi và điều chỉnh dao mòn.
- Giảm số loại dao, đơn giản trong việc trang bị dụng cụ.
- Có khả năng tập trung sản xuất các bộ phận, thay thế cho các loại dụng
cụ khác nhau (dao tiện, dao phay, dao chuốt...)
- Các kích thước và thơng số hình học của dao được cố định, điều này đặc
biệt quan trọng đối với các máy điều khiển theo chương trình số...
16


Viện SĐH-ĐHBKHN
Hình 1-4 là dao phay mặt đầu có lỗ trong với các mảnh hợp kim thay thế.
Loại dao này dùng để gia công tinh và nửa tinh mặt phẳng chi tiết bằng thép và
gang. Dao cũng có thể để phay thô chi tiết với lượng dư không quá 5 mm. Độ
đảo mặt đầu của các lưỡi dao là 0,02-0,03 mm.

Các mảnh hợp kim cứng có lỗ trịn được lắp lỏng trên chốt và dùng đinh vít kẹp
chặt xuống mặt tựa của dao (dạng lòng máng). Nhà máy “Dao phay” đã sản xuất
các dao phay mặt đầu có đường kính 100mm;125mm và 160 mm với các mảnh
hợp kim trịn khơng mài lại (hợp kim BK và TK). Kết cấu của dao phay cho phép
sử dụng toàn chu vi phần cắt của các mảnh hợp kim. Nếu sử dụng hợp lí và độ
mịn mặt sau ≤ 1,7 mm thì được sử dụng mặt đầu thứ hai của mảnh hợp kim. Số
lần quay của mảnh hợp kim là 10 -12 khi phay tinh và nửa tinh là 6-7 khi phay
thô. Sau khi mảnh hợp kim bị mòn hết, người ta thay thế các mảnh mới. Mỗi dao
phay có 8-10 bộ mảnh hợp kim cứng thay thế.
1.2.3. DAO PHAY MẶT ĐẦU – CÁC ĐẶC TRƯNG CƠ BẢN KHI GIA CÔNG
a) KHÁI NIỆM VỀ DAO PHAY MẶT ĐẦU
Dao phay mặt đầu được dùng để gia công các mặt phẳng trên máy phay
đứng và ngang. Dao phay mặt
đầu khác dao phay trụ ở chỗ là
răng của dao phay mặt đầu
nằm ở cả bề mặt trụ và mặt
đầu. Theo kết cấu, dao mặt đầu
chia ra làm 2 loại: dao liền và
dao chắp có răng lớn và răng
bé. Các thơng số hình học cơ
bản của dao phay mặt đầu bao
gồm:
Đường kính D, chiều dài L,
đường kính lỗ d và số răng Z.
ưu điểm của dao phay mặt đầu
với dao phay trụ là:
+ Có độ cứng vững cao
Hình 1.5 Các loại dao phay mặt đầu
hơn khi kẹp nó trên trung tâm
hoặc trục chính của máy.

+ Q trình làm việc êm hơn vì nhiều răng cùng làm việc đồng thời.
17


Viện SĐH-ĐHBKHN
Cũng như dao phay trụ, dao phay mặt đầu được chia ra làm 2 loại theo chiều
quay: dao phải và dao trái (qui ước theo chiều quay của kim đồng hồ).
Dao phay mặt đầu có các lưỡi dao bằng hợp kim cứng được sử dụng rất
rộng rãi. Phay mặt phẳng bằng loại dao này có năng suất cao hơn so với dao phay
trụ.
Mặt khác dao phay mặt đầu thể hiện một cách tường minh nhất các bản
chất công nghệ của quá trình phay. Khi phay bằng dao phay mặt đầu người ta dễ
dàng sử dụng được các dao cắt được chế tạo từ vật liệu có độ bền cao dưới dạng
các dao phay răng chắp. Chính vì thế khi gia công mặt phẳng người ta thường sử
dụng dao phay mặt đầu. Khác với dao tiện làm việc liên tục, lưỡi cắt của dao
phay mặt đầu làm việc gián đoạn và chịu va đập với tần số va đập bằng tần số
góc của trục chính (phay bề mặt liên tục) và chịu lực va đập lớn nhất khi phay
thuận. Do đó, trong suốt q trình ở mơi trường làm việc cao, lưỡi cắt của dao
phay thường bị sứt, vỡ. Sự phá hỏng lưỡi cắt này xảy ra không đều trên các răng.
Các vết nứt thường lớn nên mài rất khó. Hơn nữa, dao phay là dụng cụ cắt nhiều
lưỡi nên địi hỏi khá cao về vị trí tương quan của các lưỡi cắt so với tâm dao. Một
số dao phay mặt đầu như hình 1-5.
Với dao phay mặt đầu có đường kính φ80 và φ150 có các u cầu sau:
Độ đảo hướng kính của lưỡi cắt chính khơng q: 0.05 với 2 răng không kề nhau
và 0.08 với 2 răng đối diện. Độ đảo mặt đầu của lưỡi cắt phụ không quá: 0.05
Việc mài sắc dao phay phải được thực hiện trên đồ gá chuyên dùng và máy mài
sắc vạn năng. Từ các nguyên nhân trên đây ta thấy việc sử dụng dao phay có kết
cấu liền hoặc hàn là khơng hợp lý. Hiện nay trên thế giới đã có nhiều những mảnh
dao phay mặt đầu ghép vào thân bằng các kết cấu khác nhau (chủ yếu ghép bằng
cơ khí).

So với dao phay liền hoặc dao phay hàn thì dao phay mặt đầu ghép mảnh có các
ưu điểm sau:
+ Cơ tính cắt của lưỡi cắt cao hơn và cho phép sử dụng các mảnh dao có
độ bền cao.
+ Tiết kiệm được vật liệu quý hiếm.
+ Thay thế, phục hồi đơn giản, thuận tiện.
+ Hiệu quả kinh tế cao.
Chọn đối tượng nghiên cứu dao phay mặt đầu răng chắp là trường hợp tổng quát,
có khả năng đáp ứng và đón đầu sự phát triển của nguyên công phay.
18


Viện SĐH-ĐHBKHN
b) THƠNG SỐ HÌNH HỌC CỦA DAO PHAY MẶT ĐẦU
Ngồi một số có kết cấu tương tự như những dụng cụ cắt khác, dao phay
mặt đầu cịn có một số các thông số và đặc điểm kết cấu khác:
Mỗi răng của dao phay mặt đầu có 3 lưỡi cắt (hình 1-6). Khi phay bằng mặt đầu
thì lưỡi 2-3 là lưỡi cắt chính, lưỡi 3-4 là lưỡi cắt phụ, cịn lưỡi 2-1 không làm
việc. Khi phay mặt phẳng thẳng đứng bằng lưỡi trên mặt trụ thì chỉ có một lưỡi
1-2 tham gia cắt. Lúc này dao phay mặt đầu làm việc giống như dao phay trụ và
vai trị của góc giống như dao phay trụ phay thành đứng.
Đối với dao phay mặt đầu làm bằng hợp kim cứng thường làm răng chắp,
lúc đó phần cắt răng dao phay giống như dao tiện (hình 1-6). Nó chỉ có một lưỡi
cắt chính và một lưỡi cắt phụ.

Hình 1.6 Cấu tạo dao phay mặt đầu

Ngoài ra để tăng sức bền của lưỡi cắt và tuổi bền của dao, người ta làm
thêm một lưỡi cắt nối tiếp có chiều dài f0 bằng khoảng 1-1,5 mm với góc nghiêng
hoặc thay bằng cung trịn bán kính r. Góc γ và α0 được đo trong tiết diện chính

A-A.
Góc γ tại một điểm của lưỡi cắt chính là góc giữa mặt phẳng tiếp xúc với
mặt trước và mặt đáy đi qua điểm đó, đo trong tiết diện chính (mặt đáy là mặt
phẳng chứa trục dao và điểm đang xét).
Góc α0 tại một điểm của lưỡi cắt chính là góc giữa mặt phẳng tiếp
xúc với mặt sau và mặt tiếp xúc tại điểm đó, đo trong tiết diện chính.

19


Viện SĐH-ĐHBKHN
Góc trước hướng kính γ1 là góc gồm giữa tiếp tuyến với vết của mặt trước
và phương hướng kính tại một điểm của lưỡi cắt đo trong tiết diện mặt đầu.
Góc trước hướng trục γ2 là góc gồm giữa tiếp tuyến với mặt trước và
phương hướng kính tại một điểm của lưỡi cắt và phương hướng trục đo trong tiết
diện chứa véc tơ tốc độ cắt và song song với trục dao phay đo trong tiết diện đó.
Mối quan hệ được biểu diễn bằng các biểu thức sau:
Tg γ = tgγ2.cosϕ + tgγ1.sinϕ

(1.1)

Tg γ1 = tgγ.sinϕ + tgγ.cosϕ khi λ > 0
Tg γ1 = tgγ.sinϕ - tgγ.cosϕ khi λ < 0

(1.2)

Tg γ2 = tgγ.cosϕ - tgγ.sinϕ khi λ > 0
Tg γ2 = tgγ.sinϕ + tgγ.sinϕ khi λ < 0

(1.3)

Tg γ = tgγ2.sinϕ – tgγ1.cosϕ khi λ > 0
Tg γ = tgγ2.sinϕ + tgγ1.cosϕ khi λ < 0

(1.4)

Góc sau trong quan hệ mặt đầu và tiết diện chính có quan hệ sau:
Tg αn = Tg α .sinϕ / cosλ

(1.5)

ở đây: λ là góc nâng của lưỡi cắt chính.
c) CÁC YẾU TỐ CỦA CHẾ ĐỘ CẮT KHI PHAY VÀ LỚP KIM LOẠI
BỊ CẮT KHI PHAY BẰNG DAO PHAY MẶT ĐẦU
1. Tốc độ cắt v: Được tạo thành từ chuyển động chính – là chuyển động
tương đối đơn giản của dụng cụ cắt và chi tiết gia công, thường được thực hiện
với tốc độ lớn nhất và gây nên quá trình cắt gọt. Tốc độ cắt v – là quãng đường
(đo bằng mét) mà một điểm trên lưỡi cắt chính ở cách trục quay xa nhất đi được
trong một phút.
Để xác định quãng đường mà điểm đó đi được trong một phút, cần phải nhân
quãng đường đi được sau một vòng với số vòng quay của dao trong một phút, tức
là πDn (mm/ph). Nếu tốc độ cắt biểu thị bằng m/ph, thì cơng thức tính tốc độ cắt
có dạng sau:
v=

πD.n

(1.6)

1000

Khi cần xác định số vòng quay của dao phay trong một phút ta có cơng
thức:
n=

1000.v
πD

(1.7)
20


Viện SĐH-ĐHBKHN
2. Lượng chạy dao S – là chuyển động tương đối của dụng cụ và chi tiết
gia công được thêm vào chuyển động chính và tạo điều kiện đưa vùng gia cơng
lan ra tồn thể bề mặt gia cơng. Chuyển động chạy dao có thể liên tục và có thể
gián đoạn.
Khi phay, người ta phân biệt các dạng lượng chạy dao như sau: lượng
chạy dao một răng SZ, lượng chạy dao một vòng SV và lượng chạy dao trong
một phút Sph. Theo phương cắt, người ta còn phân biệt lượng chạy dao dọc,
lượng chạy dao ngang, lượng chạy dao thẳng đứng.
Lượng chạy dao một vòng quay của dao phay sz (mm/vòng)- là lượng
chuyển dịch của bàn máy mang chi tiết so với dao khi dao quay được một răng.
Lượng chạy dao một vòng quay của dao phay sV (mm/vòng)- là lượng
chuyển dịch của bàn máy mang chi tiết so với dao sau một vòng quay của dao
phay. Lượng chạy dao một vòng bằng lượng chay dao răng nhân với số răng của
dao phay:
S0 = sz.z
(1.8)
Lượng chạy dao phút SM (mm/ phút)- là lượng dịch chuyển tương đối của bàn

máy mang chi tiết so với dao phay trong một phút. Lượng chạy dao phút bằng
lượng chạy dao một vòng nhân với số vòng quay trong một phút.
SM = S0.n = Sz.z.n
(1.9)
3. Chiều sâu cắt t: Là kích thước lớp kim loại bị cắt đo theo phương vng
góc với trục của dao phay ứng với góc tiếp xúc ứ. Khi phay bằng dao phay mặt
đầu thì :
+ Phay khơng đối xứng t được đo ứng với cung chắn góc tiếp xúc ψ.
Ν−Ν
γ

Ν

Ν

C

Β

Μ

Sz

aM

B

Β

C

Ν

ψ
2

θ

ψ
2

C

n

Α−Α
t
Sz

a)

B

ϕ

B

a

b)

Hình 1.7 Thơng số lớp cắt khi phay bằng dao mặt đầu
21