Giáo trình Cơ sở công nghệ gia công kim loại (Nghề: Cắt gọt kim loại - Cao đẳng) - Trường Cao Đẳng Dầu Khí

(NB) Giáo trình Cơ sở công nghệ gia công kim loại (Nghề: Cắt gọt kim loại - Cao đẳng) cung cấp cho người học các định nghĩa, khái niệm cơ bản về công nghệ chế tạo máy, hiểu được chuẩn và cách chọn chuẩn, đồng thời giúp người học phân tích được kết cấu của đồ gá, xây dựng được phương pháp định vị và kẹp chặt chi tiết gia công. Mời các bạn cùng tham khảo!

TẬP ĐOÀN DẦU KHÍ QUỐC GIA VIỆT NAM

TRƯỜNG CAO ĐẲNG DẦU KHÍ



GIÁO TRÌNH MÔN HỌC: CƠ SỞ CÔNG NGHỆ GIA CÔNG KIM LOẠI NGHỀ: CẮT GỌT KIM LOẠI

TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG

(Ban hành theo Quyết định số 204/QĐ-CĐDK ngày 01 tháng 03 năm 2022 của

Trường Cao đẳng Dầu khí)

Bà Rịa - Vũng Tàu, năm 2022

(Lưu hành nội bộ)

LỜI GIỚI THIỆU

Tài liệu này thuộc giáo trình biên soạn theo chương trình đào tạo được lưu hành trong Trường Cao đẳng Dầu khí; các nguồn thông tin được sử dụng để tham khảo biên soạn/hiệu chỉnh giáo trình có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo

Chế tạo máy và gia công cắt gọt kim loại là những ngành quan trọng của nền kinh tế quốc dân Phạm vi sử dụng sản phẩm của ngành cơ khí chế tạo máy và gia công cắt gọt kim loại rất phổ biến và rộng rãi

Trong ngành gia công cắt gọt thì “cơ sở công nghệ gia công kim loại” đóng vài trò rất quan trọng Nó nghiên cứu các định nghĩa, khái niệm về công nghệ chế tạo máy cũng như các quy luật tác động trong quá trình chế tạo sản phẩm nhằm nâng cao năng suất, chất lượng và giảm chi phí gia công

Cơ sở công nghệ gia công kim loại đã ra đời và phát triển theo nhu cầu của quá trình thực hành và theo sự đòi hỏi của thực tiễn sản xuất Sự ra đời của bộ môn công nghệ gia công kim loại nhằm đảm bảo tích lũy được những kiến thức cơ bản trong ngành cơ khí

để áp dụng vào thực tế sản xuất

Môn học công nghệ gia công kim loại là môn học lý thuyết chuyên môn nghề của nghề Cắt gọt kim loại hệ Cao đẳng/Trung cấp Giáo trình này cung cấp cho người học các định nghĩa, khái niệm cơ bản về công nghệ chế tạo máy, hiểu được chuẩn và cách chọn chuẩn, đồng thời giúp người học phân tích được kết cấu của đồ gá, xây dựng được phương pháp định vị và kẹp chặt chi tiết gia công

Nội dung của giáo trình gồm 09 chương Trong giáo trình tôi đã tham khảo nhiều sách, giáo trình về máy cắt kim loại, máy công cụ,công nghệ chế tạo máy của các tác giả là các giáo sư, tiến sỹ hàng đầu trong nước trong ngành Cơ khí

Giáo trình Cơ sở công nghệ gia công kim loại, trong quá trình biên soạn do trình

độ có hạn nên chắc chắn sẽ không tránh khỏi những thiếu sót Rất mong muốn được các độc giả góp ý kiến

Tôi xin trân trọng cảm ơn

BRVT, ngày 01tháng 03 năm 2022

Tham gia biên soạn

1 Chủ biên: Đào Thị Phương Hoa

2 Trần Thanh Ngọc

3 An Đình Quân

MỤC LỤC

TRANG

LỜI GIỚI THIỆU 3

MỤC LỤC 4

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ 6

DANH MỤC CÁC BẢNG 9

GIÁO TRÌNH MÔN HỌC 10

CHƯƠNG 1: NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY 16

1.1 MỘT SỐ ĐỊNH NGHĨA VÀ KHÁI NIỆM 17

1.2 CÁC THÀNH PHẦN CỦA QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 18

1.3 CÁC DẠNG SẢN XUẤT 21

1.4 ĐỘ CHÍNH XÁC GIA CÔNG VÀ CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM 22

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CẮT GỌT KIM LOẠI 24

2.1 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ CẮT GỌT KIM LOẠI 25

2.2 VẬT LIỆU CHẾ TẠO DỤNG CỤ CẮT 31

2.3 CƠ SỞ VẬT LÝ QUÁ TRÌNH CẮT KIM LOẠI 36

2.4 LỰA CHỌN THÔNG SỐ HÌNH HỌC HỢP LÝ CỦA DAO 43

2.5 XÁC ĐỊNH CHẾ ĐỘ GIA CÔNG HỢP LÝ 44

CHƯƠNG 3: CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG CƠ 46

3.1 CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG CHUẨN BỊ PHÔI 47

3.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG CHUẨN BỊ PHÔI 55

CHƯƠNG 4: CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT CHI TIẾT MÁY 86

4.1 YẾU TỐ ĐẶC TRƯNG CỦA CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT 87

4.2 ẢNH HƯỞNG CỦA CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT TỚI KHẢ NĂNG LÀM VIỆC CỦA CHI TIẾT MÁY 88

4.3 CÁC YẾU TỐ CÔNG NGHỆ ẢNH HƯỞNG TỚI CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT 89

4.4 CÁC PHƯƠNG PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT 91

CHƯƠNG 5: ĐỘ CHÍNH XÁC GIA CÔNG 93

5.1 CÁC KHÁI NIỆM VÀ ĐỊNH NGHĨA 94

5.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐẠT ĐỘ CHÍNH XÁC GIA CÔNG TRÊN MÁY CÔNG CỤ 95 5.3 CÁC NGUYÊN NHÂN GÂY RA SAI SỐ GIA CÔNG 97

5.4 PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH ĐỘ CHÍNH XÁC GIA CÔNG 101

5.5 PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH MÁY 101

CHƯƠNG 6: CHUẨN VÀ KÍCH THƯỚC CÔNG NGHỆ 103

6.1 ĐỊNH NGHĨA VÀ PHÂN LOẠI CHUẨN 104

6.2 QUÁ TRÌNH GÁ ĐẶT CHI TIẾT 107

6.3 SAI SỐ GÁ ĐẶT 109

6.4 HƯỚN DẪN CÁCH CHỌN CHUẨN 109

6.5 CHUỖI KÍCH THƯỚC CÔNG NGHỆ 111

CHƯƠNG 7: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ ĐỒ GÁ 114

7.1 MỞ ĐẦU 115

7.2 ĐỊNH NGHĨA, PHÂN LOẠI 115

7.3 MỤC ĐÍCH SỬ DỤNG ĐỒ GÁ 117

7.4 CÁC BỘ PHẬN CHÍNH CỦA ĐỒ GÁ 118

7.5 CÁC LOẠI ĐỒ GÁ TRÊN MÁY TIỆN PHAY 118

8.1 NGUYÊN TẮC ĐỊNH VỊ SÁU ĐIỂM 125

8.2 CÁCH CHỌN NGUYÊN TẮC ĐỊNH VỊ VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐỊNH VỊ 126

8.3 CÁC CHI TIẾT ĐỊNH VỊ 128

8.4 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐỊNH VỊ CHI TIẾT GIA CÔNG 137

8.5 CÁCH CHỌN MẶT ĐỊNH VỊ VÀ CÁCH TÍNH SAI LỆCH ĐỊNH VỊ S 138

CHƯƠNG 9: PHƯƠNG PHÁP KẸP CHẶT VÀ CƠ CẤU KẸP CHẶT 140

9.1 NGUYÊN TẮC KẸP CHẶT 141

9.2 CÁC CƠ CẤU KẸP CHẶT 143

TÀI LIỆU THAM KHẢO 149

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 2 1 Các chuyển động điển hình trên máy công cụ 26

Hình 3 12 Sơ đồ gá trên 2 mũi tâm và trên trục gá 59

Hình 3 19 Gia công mặt phẳng bằng dao phay mặt đầu và dao phay trụ 65 Hình 3 20 Sơ đồ gia công mặt phẳng bằng dao phay trụ 65 Hình 3 21 Sơ đồ gia công mặt bậc bằng dao phay ngón 66

Hình 3 22 Gia công các mặt trụ tròn xoay bằng dao phay 66

Hình 3 26 Gia công các mặt định hình bằng dao phay định hình 69 Hình 3 27 Mũi khoan ruột gà có lỗ dẫn dung dich trơn nguội 69 Hình 3 28 Mũi khoan có kết cấu đặc biệt để khoan lấy lõi 70 Hình 3 29 Các nguyên nhân và các hiện tượng sai lệch xuất hiện khi khoan 70

Hình 3 34 Khả năng gia công các dạng bề mặt khác nhau của khoét 74

Hình 3 36 Gia công ren bằng khoan taro kết hợp 76 Hình 3 37 Gia công ren bằng khoan - phay kết hợp 77

Hình 3 40 Sơ đồ nguyên lý các phương pháp mài tròn ngoài 81

Hình 3 43 Sự mòn đá và sai số hình dạng xuất hiện khi mài lỗ 84

Hình 9 9 Sơ đồ tính bánh lệch tâm đường cong Assimet 147 Hình 9 10 Sơ đồ kẹp chặt bằng một thanh truyền 148

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2 2 Các thành phần và tính chất cơ lý của thép Cacbon dụng cụ 34 Bảng 2 3 Các thành phần và tính chất cơ lý của thép Cacbon dụng cụ 34

Bảng 4 1 Khả năng tạo ra cấp độ bóng của các phương pháp gia công 91 Bảng 4 2 mức độ chiều sau biến cứng của các phương pháp gia công 92

GIÁO TRÌNH MÔN HỌC

1 Tên môn học: Cơ sở công nghệ gia công kim loại

2 Mã môn học: MECC53030

3 Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của môn học:

3.1 Vị trí: Là môn học được bố trí sau khi hoc sinh đã học xong các môn học, mô đun

cơ sở chuyên ngành;

3.2 Tính chất:Môn học Cơ sở công nghệ gia công kim loại thuộc môn học chuyên môn nghềCắt gọt kim loại

3.3 Ý nghĩa và vai trò của môn học: Môn học này cung cấp cho người học các định

nghĩa, khái niệm cơ bản về công nghệ chế tạo máy, hiểu được chuẩn và cách chọn chuẩn, đồng thời giúp người học phân tích được kết cấu của đồ gá, xây dựng được phương pháp định vị và kẹp chặt chi tiết gia công

4 Mục tiêu của môn học:

4.1 Về kiến thức:

A1 Trình bày đươc các định nghĩa,khái niệm về công nghệ chế tao máy

A2 Hiểu được chuẩn và cách chọn chuẩn

A3 Trình bày được quy trình công nghệ gia công chi tiết

A4 Trình bày được nguyên tắc định vị và kẹp chặt

A5 Phân tích được cấu tạo, kết cấu của đồ gá

A6 Xây dựng được phương pháp định vị và kẹp chặt chi tiết gia công

4.2 Về kỹ năng:

B1 Chọn được chi tiết định vị, chi tiết kẹp

B2 Tính được sai số chuẩn, lực kẹp

B3 Vận dụng được những kiến thức của môn học để giải quyết những vấn đề về kỹ thuật trong công nghệ gia công

B4 Chọn và sử dụng được các loại đồ gá trong quá trình thực hành kỹ thuật

Mã MH/MĐ Tên môn học, mô đun Số tín

Thực hành/

thực tập/ thí nghiệm/ bài tập/ thảo luận

II Các môn học, mô đun

chuyên môn ngành, nghề 83 2055 520 1452 38 45 II.1 Môn học, mô đun cơ sở 18 330 190 122 14 4

MECC53030 Cơ sở công nghệ gia công

MECC54133 Gia công trên máy tiện

MECC54135 Gia công trên máy phay

Mã MH/MĐ Tên môn học, mô đun Số tín

Thực hành/

thực tập/ thí nghiệm/ bài tập/ thảo luận

Kiểm tra

LT TH

MECC64138 Gia công trên máy tiện

MECC64140 Gia công trên máy phay

5.2 Nội dung chi tiết

Số TT Nội dung tổng quát

Thời gian (giờ)

Tổng

số

Lý thuyết

Thực hành, thí nghiệm, thảo luận, Chương tập

Kiểm tra

LT TH

1 Chương 1: Những khái niệm cơ

2 Chương 2: Cơ sở lý thuyết cắt gọt

Số TT Nội dung tổng quát

Thời gian (giờ)

Tổng

số

Lý thuyết

Thực hành, thí nghiệm, thảo luận, Chương tập

Kiểm tra

LT TH

6 Chương 6: Chuẩn và kích thước

6.2 Trang thiết bị dạy học: Projetor, máy vi tính, bảng, phấn

6.3 Học liệu, dụng cụ, mô hình, phương tiện: Giáo trình, mô hình học tập,…

6.4 Các điều kiện khác: Người học tìm hiểu thực tế về động cơ tại doanh nghiệp

7 Nội dung và phương pháp đánh giá:

7.1 Nội dung:

- Kiến thức: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kiến thức

- Kỹ năng: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kỹ năng

- Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học cần:

+ Nghiên cứu bài trước khi đến lớp

+ Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập

+ Tham gia đầy đủ thời lượng môn học

+ Nghiêm túc trong quá trình học tập

7.2 Phương pháp:

Người học được đánh giá tích lũy môn học như sau:

7.2.1 Cách đánh giá

- Áp dụng quy chế đào tạo Cao đẳng hệ chính quy ban hành kèm theo Thông tư

số 09/2017/TT-LĐTBXH, ngày 13/3/2017 của Bộ trưởng Bộ Lao động – Thương binh

và Xã hội

- Hướng dẫn thực hiện quy chế đào tạo áp dụng tại Trường Cao đẳng Dầu Khí

+ Điểm kiểm tra thường xuyên (Hệ số 1) 40%

+ Điểm kiểm tra định kỳ (Hệ số 2)

+ Điểm thi kết thúc môn học 60%

Chuẩn đầu ra đánh giá

Số cột

Thời điểm kiểm tra

Thường xuyên Viết/

8 Hướng dẫn thực hiện môn học

8.1 Phạm vi, đối tượng áp dụng: Đối tượng sinh viên Trường Cao đẳng Dầu Khí

8.2 Phương pháp giảng dạy, học tập môn học

8.2.1 Đối với người dạy

* Lý thuyết: Áp dụng phương pháp dạy học tích cực bao gồm: thuyết trình ngắn, nêu

vấn đề, hướng dẫn đọc tài liệu, bài tập tình huống, câu hỏi thảo luận…

* Bài tập: Phân chia nhóm nhỏ thực hiện bài tập theo nội dung đề ra

* Thảo luận: Phân chia nhóm nhỏ thảo luận theo nội dung đề ra

* Hướng dẫn tự học theo nhóm: Nhóm trưởng phân công các thành viên trong nhóm

tìm hiểu, nghiên cứu theo yêu cầu nội dung trong bài học, cả nhóm thảo luận, trình bày nội dung, ghi chép và viết báo cáo nhóm

8.2.2 Đối với người học: Người học phải thực hiện các nhiệm vụ như sau:

- Nghiên cứu kỹ bài học tại nhà trước khi đến lớp Các tài liệu tham khảo sẽ được cung

cấp nguồn trước khi người học vào học môn học này (trang web, thư viện, tài liệu )

- Tham dự tối thiểu 70% các buổi giảng lý thuyết, 100% bài giảng thực hành Nếu người học vắng >30% số tiết lý thuyết phải học lại môn học mới được tham dự kì thi lần sau

- Tự học và thảo luận nhóm: là một phương pháp học tập kết hợp giữa làm việc theo nhóm và làm việc cá nhân Một nhóm gồm 8-10 người học sẽ được cung cấp chủ

đề thảo luận trước khi học lý thuyết, thực hành Mỗi người học sẽ chịu trách nhiệm về

1 hoặc một số nội dung trong chủ đề mà nhóm đã phân công để phát triển và hoàn thiện tốt nhất toàn bộ chủ đề thảo luận của nhóm

- Tham dự đủ các bài kiểm tra thường xuyên, định kỳ

- Tham dự thi kết thúc môn học

- Chủ động tổ chức thực hiện giờ tự học

9 Tài liệu cần tham khảo:

1 Trần văn Địch, Nguyễn Trọng Bình, Công nghệ chế tạo máy, NXB Khoa học và

Kỹ thuật, Hà Nội 2003

2 Trần văn Địch, Đồ gá, NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội 2004

3 Nguyễn Ngọc Đào, Trần Thế San, Chế độ cắt gia công cơ khí, NXB Đà Nẵng, Đà

Nẵng 2002

4 Nguyễn Tiến Lưỡng, Trần Sỹ Túy Giáo trình cơ sở kỹ thuật cắt gọt kim loại, NXB

Giáo dục 2007 (vụ giáo dục chuyên nghiệp)

CHƯƠNG 1: NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ CÔNG NGHỆ CHẾ

TẠO MÁY

❖ GIỚI THIỆU CHƯƠNG 1

Chương 1 là chương giới thiệu khái niệm cơ bản về công nghệ chế tạo máy để người học có được kiến thức nền tảng và dễ dàng tiếp cận nội dung môn học ở những chương tiếp theo

- Tuân thủ nội quy, quy định nơi làm việc

❖ PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY VÀ HỌC TẬP CHƯƠNG 1

- Đối với người dạy: sử dụng phương pháp giảng giảng dạy tích cực (diễn giảng, vấn đáp, dạy học theo vấn đề); yêu cầu người học thực hiện câu hỏi thảo luận và chương tập chương 1 (cá nhân hoặc nhóm)

- Đối với người học: chủ động đọc trước giáo trình (chương 1) trước buổi học; hoàn thành đầy đủ câu hỏi thảo luận và chương tập tình huống chương 1 theo cá nhân hoặc nhóm và nộp lại cho người dạy đúng thời gian quy định

❖ ĐIỀU KIỆN THỰC HIỆN CHƯƠNG 1

- Phòng học chuyên môn hóa/nhà xưởng: Không

- Trang thiết bị máy móc: Máy chiếu và các thiết bị dạy học khác

- Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: Chương trình môn học, giáo trình, tài liệu

tham khảo, giáo án, phim ảnh, và các tài liệu liên quan

- Các điều kiện khác: Không có

❖ KIỂM TRA VÀ ĐÁNH GIÁ CHƯƠNG 1

- Nội dung:

✓ Kiến thức: Kiểm tra và đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kiến thức

✓ Kỹ năng: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kĩ năng

✓ Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học cần:

+ Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập

+ Tham gia đầy đủ thời lượng môn học

+ Nghiêm túc trong quá trình học tập

- Phương pháp:

✓ Điểm kiểm tra thường xuyên: 1 điểm kiểm tra (hình thức: vấn đáp)

✓ Kiểm tra định kỳ lý thuyết: không có

NỘI DUNG CHƯƠNG 1

1.1 MỘT SỐ ĐỊNH NGHĨA VÀ KHÁI NIỆM

Theo nghĩa hẹp, ví dụ trong một nhà máy cơ khí thì quá trình sản xuất là quá trình tổng hợp các hoạt động có ích của con người để biến nguyên liệu và bán thành phẩm thành sản phẩm của nhà máy Quá trình tổng hợp đó bao gồm: chế tạo phôi, gia công cắt gọt, gia công nhiệt, hóa, kiểm tra, lắp ráp và hành loạt các quá trình phụ khác như chế tạo dụng cụ, chế tạo đồ gá, vận chuyển, sửa chữa máy, chạy thử, điều chỉnh, sơn lót, bao bì, đóng gói, bảo quản trong kho,v.v… Tất cả các quá trình trên được tổ chức thực hiện một cách đồng bộ nhịp nhàng để cho quá trình sản xuất được liên tục

Sự ảnh hưởng của các quá trình nêu trên đến năng suất, chất lượng của quá trình sản xuất có mức độ khác nhau Ảnh hưởng nhiều nhất đến năng suất, chất lượng của quá trình sản xuất là những quá trình có tác động làm thay đổi về trạng thái, tính chất của đối tượng sản xuất, đó chính là các quá trình công nghệ

1.1.2 Quá trình công nghệ

Quá trình công nghệ là một phần của quá trình sản xuất trực tiếp làm thay đổi trạng thái và tính chất của đối tượng sản xuất

Đối với sản xuất cơ khí, sự thay đổi trạng thái và tính chất bao gồm:

- Thay đổi trạng thái hình học ( kích thước, hình dáng, vị trí tương quan giữa các

bộ phận của chi tiết…)

- Thay đổi tính chất ( tính chất cơ lý như độ cứng, độ bền, ứng suất dư…)

* Quá trình công nghệ bao gồm:

- Quá trình công nghệ chế tạo phôi: hình thành kích thước của phôi từ vật liệu

bằng các phương pháp như đúc, hàn, gia công áp lực…

- Quá trình công nghệ gia công cơ: làm thay đổi trạng thái hình học và cơ lý lớp

bề mặt

- Quá trình công nghệ nhiệt luyện: làm thay đổi tính chất cơ lý của vật liệu chi

tiết, cụ thể tăng độc ứng, độ bền

- Quá trình công nghệ lắp ráp: tạo ra một vị trí tương quan xác định giữa các

chi tiết thông qua các mối lắp ghép giữa chúng để tạo thành sản phẩm hoàn thiện

Quá trình công nghệ cho một đối tượng sản xuất (chi tiết) phải được xác định phù

hợp với các yêu cầu về chất lượng và năng suất của đối tượng Xác định quá trình công nghệ hợp lý rồi ghi thành văn kiện công nghệ thì các văn kiện công nghệ đó gọi là quy trình công nghệ

Quy trình công nghệ hợp lý là quy trình thỏa mãn được các các yêu cầu của chi tiết như độ chính xác gia công, độ nhám bề mặt, vị trí tương quan giữa các bề mặt, độ chính xác hình dáng hình học,v.v…

Quy trình công nghệ được thực hiện tại các chỗ làm việc

Chỗ làm việc là một phần của xưởng sản xuất được dùng để thực hiện công việc bằng một công nhân hoặc một nhóm công nhân Tại đây được bố trí các loại dụng cụ,

đồ gá, máy cắt got, thiết bị nâng hạ, giá đỡ phôi, chi tiết hoặc đơn vị lắp ráp

Ví dụ: tiện trục bậc có hình sau:

Nếu ta tiện đầu A rồi trở đầu để tiện đầu

B ( hoặc ngược lại) thì vẫn thuộc một nguyên công vì vẫn đảm bảo tính chất liên tục và vị trí làm việc Nhưng nếu tiện đầu

A cho cả loạt chi tiết xong rồi mới trở lại tiện đầu B cũng cho cả loạt đó thì thành hai nguyên công vì không đảm bảo được

Hình 1 1 Gia công trục bậc

bề mặt khác nhau trên chi tiết Hoặc tiện đầu A ở máy này, đầu B tiện ở máy khác thì cũng là hai nguyên công vì vị trí làm việc đã thay đổi

Nguyên công là đơn vị cơ bản của quy trình công nghệ, việc phân chia quy trình công nghệ thành các nguyên công có ý nghĩa kỹ thuật và ý nghĩa kinh tế

*Ý nghĩa kỹ thuật: mỗi một phương pháp cắt gọt có một khả năng công nghệ

nhất định ( khả năng về tạo hình bề mặt cũng như chất lượng đạt được) Vì vậy, xuất phát từ yêu cầu kỹ thuật và dạng bề mặt tạo hình mà ta phải chọn phương pháp gia công tương ứng hay nói cách khác là chọn nguyên công phù hợp

Ví dụ: trường hợp gia công trục bậc trên hình 1.1 Ta không thể thực hiện được

việc tiện các bậc trục và phay rãnh then ở cùng một chỗ làm việc Tiện các bậc trục thực hiện trên máy tiện, phay rãnh then thực hiện trên máy phay

*Ý nghĩa kinh tế: Khi thực hiện công việc, tùy thuộc vào mức độ phức tạp của

hình dạng bề mặt, tùy thuộc số lượng chi tiết cần gia công, đọ chính xác chất lượng yêu cầu mà ta phân tán hoặc tập trung nguyên công nhằm mục đích đảm bảo sự cân bằng cho nhịp sản xuất, đạt hiệu quả kinh tế cao nhất

Ví dụ: Trên một máy, không nên gia công cả thô và tinh, mà nên chia gia công

thô và tinh trên hai máy Vì khi gia công thô chỉ cần máy có công suất lớn, năng xuất cao, không cần quá chính xác để đạt hiệu của kinh tế (lấy phần lớn lượng dư); khi gia công tinh thì cần máy có độ chính xác cao để đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật của chi tiết

1.2.2 Gá

Trước khi gia công, ta phải xác định vị trí tương quan giữa chi tiết so với máy, dụng cụ cắt và tác dụng lên chi tiết 1 lực để chống lại sự xê dịch do lực cắt gọt khi gia công gây ra nhằm đảm bảo vị trí tương quan đó Quá trình này ta gọi là quá trình gá đặt chi tiết

Gá là một phần của nguyên công được hoàn thành trong một lần gá đặt một hoặc nhiều chi tiết cùng lúc Trong một nguyên công có thể có một hoặc nhiều lần gá

Ví dụ: Để tiện các mặt trụ bậc A, B, C ta thực hiện 2 lần gá

- Lần gá 1: Gá lên 2 mũi chống tâm

và truyền moomen quay bằng tốc để gia công các bề mặt A và B

- Lần gá 2: Đổi đầu để gia công bề mặt C ( vì mặt này chưa được gia công

ở lần gá trên do phải lắp với tốc)

1.2.3 Vị trí

Vị trí là một phần của nguyên công, được xác định bởi một vị trí tương quan

Hình 1 2 Tiện trục bậc

giữa chi tiết với máy hoặc giữa chi tiết với dụng cụ cắt Một lần gá có thể có một hoặc

nhiều vị trí

1-vị trí gá và tháo chi tiết; 2-khoan;

3-khoét; 4-bàn máy; 5-doa

Ví dụ: mỗi lần phay một cạnh hoặc khoan một lỗ trên chi tiết có nhiều lỗ được coi là một vị trí Trường hợp gia công một lỗ nhưng qua nhiều bước khác nhau như khoan, khoét, doa

( hình 1.3) cũng được xem là chi tiết có nhiều

( tốc độ, lượng chạy dao hoặc chiều sâu cắt) thì ta đã chuyển sang một bước khác

Ví dụ: tiện bề mặt trụ ba đoạn A, B, C như hình 1.1 là ba bước khác nhau Hoặc khi gia công lỗ chính xác lần lượt bằng phương pháp khoan, khoét, doa (hình 1.3) thì có

ba bước khác nhau

1.2.5 Đường chuyển dao

Đường chuyển dao là một phần của bước để hớt đi một lớp vật liệu có cùng một chế độ cắt và bằng cùng một dao

Mỗi bước có thể có một hoặc nhiều đường chuyển dao

Ví dụ: Để tiện mặt trụ ngoài ta có thể dùng một dao với cùng một chế độ cắt để hớt làm nhiều lần, mỗi lần là một đường chuyển dao, hoặc khi mài một bề mặt nào đó

ta phải thực hiện nhiều đường chuyển dao

1.2.6 Động tác

Động tác là một hành động của công nhân để điều khiển máy khi gia công hoặc lắp ráp

Hình 1 3 Tiện trục bậc

Động tác là đơn vị nhỏ nhất của quy trình công nghệ

Việc phân chia thành động tác rất cần thiết để định mức thời gian khi gia công và lắp ráp, đồng thời để nghiên cứu năng suất lao động và tự động hóa nguyên công

1.3 CÁC DẠNG SẢN XUẤT

Dạng sản xuất là một khái niệm cho ta hình dung về quy mô sản xuất một sản phẩm nào đó Nó giúp cho việc định hướng hợp lý cách tổ chức kỹ thuật- công nghệ cũng như tổ chức toàn bộ quá trình sản xuất

Các yếu tố đặc trưng của dạng sản xuất:

- Sản lượng

- Tính ổn định của sản phẩm

- Tính lặp lại của quá trình sản xuất

- Mức độ chuyên môn hóa trong sản xuất

Tùy theo các yếu tố trên mà người ta chia ra 3 dạng sản xuất:

- Sản xuất đơn chiếc

- Sản xuất hàng loạt

- Sản xuất hàng khối

1.3.1 Sản xuất đơn chiếc

Sản xuất đơn chiếc là sản xuất có số lượng sản phẩm hàng năm rất ít ( thường

từ một đến vài chục chiếc), sản phẩm không ổn định do chủng loại nhiều, chu kỳ chế tạo lại không được xác định

Đối với dạng sản xuất này, ta phải tổ chức kỹ thuật và bố trí công nghệ như sau:

- Gia công chi tiết và lắp ráp sản phẩm được thực hiện theo phiếu tiến trình công nghệ ( quy trình công nghệ sơ lược)

- Sử dụng các thiết bị và dụng cụ vạn năng Thiết bị (máy) được bố trí theo từng loại và theo từng bộ phận sản xuất khác nhau

- Công nhân phải có trình độ tay nghề cao

- Năng suất lao động thấp, giá thành sản phẩm cao

Ví dụ: dạng sản xuất đơn chiếc là chế tạo các máy hạng nặng hoặc các sản phẩm chế thử, các sản phẩm được chế tạo theo đơn đặt hàng

- Tại chỗ làm việc được thực hiện một số nguyên công có chu kỳ lặp lại ổn định

- Gia công cơ và lắp ráp được thực hiện theo quy trình công nghệ (quy trình công nghệ được chia ra các nguyên công khác nhau)

- Sử dụng máy vạn năng chuyên dùng

- Các máy được bố trí theo quy trình công nghệ

- Sử dụng nhiều dụng cụ và đồ gá chuyên dùng

- Công nhân có trình độ tay nghề trung bình

Tùy theo sản lượng và mức độ ổn định của sản phẩm mà người ta chia ra : sản xuất hàng loạt nhỏ, sản xuất hàng loạt vừa và sản xuất hàng loạt lớn

Sản xuất hàng loạt nhỏ gần với sản xuất đơn chiếc, còn sản xuất hàng loạt lớn rất gần với sản xuất hàng khối

1.3.3 Sản xuất hàng khối

Sản xuất hàng khối là dạng sản xuất có sản lượng rất lớn, sản phẩm ổn định trong thời gian dài (có thể từ 1 đến 5 năm)

Sản xuất hàng khối có đặc điểm sau:

- Tại mỗi vị trí làm việc được thực hiện cố định một nguyên công nào đó

- Các máy được bố trí theo quy trình công nghệ rất chặt chẽ

- Sử dụng nhiều máy tổ hợp, máy tự động, máy chuyên dùng và đường dây tự động

- Gia công chi tiết và lắp ráp sản phẩm thực hiện theo phương pháp dây chuyền liên tục

- Sử dụng đồ gá chuyên dùng, dụng cụ chuyên dùng và các thiết bị đo tự động hóa

- Đảm bảo nguyên tắc lắp lẫn hoàn toàn

- Năng suất lao động cao, giá thành sản phẩm hạ

- Công nhân đứng máy có trình độ tay nghề không cao nhưng thợ điều chỉnh máy lại có tay nghề cao

Ví dụ: sản xuất hàng khối có thể là chế tạo ô tô, chế tạo vòng bi

1.4 ĐỘ CHÍNH XÁC GIA CÔNG VÀ CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM

Khi thiết kế và chế tạo một sản phẩm nào đó, bên cạnh việc tính toán động học, tính toán độ bền, độ cứng vững và dộ chống mòn còn cần phải tính toán độ chính xác của nó

Độ chính xác là đặc tính chủ yếu của chi tiết máy Trong thực tế ta không thể chế tạo chi tiết có độ chính xác tuyệt đối bởi vì khi gia công xuất hiện các sai số Vì vậy, độ chính xác có thể rất khác nhau

Nâng cao độ chính xác gia công và độ chính xác lắp ráp sẽ làm tăng độ bền, tuổi thọ máy Độ chính xác của quá trình sản xuất đóng vai trò quan trọng nhất Nâng cao độ chính xác ở các nguyên công là điều kiện tiên quyết để tự động hóa quá trình công nghệ

và lắp ráp

❖ TÓM TẮT CHƯƠNG 1

Trong chương này, một số nội dung chính được giới thiệu:

1 Một số định nghĩa và khái niệm về công nghệ chế tạo máy

2 Các thành phần của quá trình công nghệ

3 Các dạng sản xuất

4 Độ chính xác gia công và chất lượng sản phẩm

❖ CÂU HỎI VÀ TÌNH HUỐNG THẢO LUẬN CHƯƠNG 1

Câu hỏi 1 Định nghĩa về công nghệ chế tạo máy

Câu hỏi 2 Trình bày các thành phần của quá trình công nghệ

Câu hỏi 3 Trình bày về độ chính xác gia công và chất lượng sản phẩm

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CẮT GỌT KIM LOẠI

❖ GIỚI THIỆU CHƯƠNG 2

Chương 2 giới thiệu khái niệm chung về cắt gọt kim loại, cơ sở vật lý quá trình cắt kim loại, hướng dẫn người học lựa chọn thông số hình học hợp lý của dao

- Tuân thủ nội quy, quy định nơi làm việc

❖ PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY VÀ HỌC TẬP CHƯƠNG 2

- Đối với người dạy: sử dụng phương pháp giảng giảng dạy tích cực (diễn giảng, vấn đáp, dạy học theo vấn đề); yêu cầu người học thực hiện câu hỏi thảo luận và chương tập chương 2 (cá nhân hoặc nhóm)

- Đối với người học: chủ động đọc trước giáo trình (chương 2) trước buổi học; hoàn thành đầy đủ câu hỏi thảo luận và chương tập tình huống chương 2 theo cá nhân hoặc nhóm và nộp lại cho người dạy đúng thời gian quy định

❖ ĐIỀU KIỆN THỰC HIỆN CHƯƠNG 2

- Phòng học chuyên môn hóa/nhà xưởng: Không

- Trang thiết bị máy móc: Máy chiếu và các thiết bị dạy học khác

- Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: Chương trình môn học, giáo trình, tài liệu

tham khảo, giáo án, phim ảnh, và các tài liệu liên quan

- Các điều kiện khác: Không có

❖ KIỂM TRA VÀ ĐÁNH GIÁ CHƯƠNG 2

- Nội dung:

✓ Kiến thức: Kiểm tra và đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kiến thức

✓ Kỹ năng: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kĩ năng

✓ Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học cần:

+ Nghiên cứu chương trước khi đến lớp

+ Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập

+ Tham gia đầy đủ thời lượng môn học

+ Nghiêm túc trong quá trình học tập

- Phương pháp:

✓ Điểm kiểm tra thường xuyên: 1 điểm kiểm tra (hình thức: vấn đáp)

✓ Kiểm tra định kỳ lý thuyết: 1 bài kiểm tra lý thuyết

NỘI DUNG CHƯƠNG 2

2.1 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ CẮT GỌT KIM LOẠI

Cắt gọt kim loại là quá trình công nghệ tạo nên những sản phẩm cơ khí có hình dáng kích thước độ bóng bề mặt…theo yêu cầu kỹ thuật từ một phôi liệu ban đầu nhờ

sự cắt bỏ lớp kim loại dưới dạng phoi

Gia công cắt gọt được thực hiện ở nhiệt độ bình thường của môi trường (cả trước

và sau nhiệt luyện) Nó cho độ bóng và độ chính xác cao hơn các phương pháp gia công hàn, đúc, rèn, dập nóng…

Phương pháp gia công bằng cắt gọt chiếm 40% khối lượng công việc gia công cơ khí và trong tương lai có thể nhiều hơn

2.1.1 Chuyển động trong quá trình cắt gọt

Mỗi loại máy cắt kim loại có quý đạo chuyển động tương đối giữa dao và chi tiết khác nhau Người ta phân ra ba loại chuyển động:

a Chuyển động chính: (chuyển động cắt chính) là chuyển động tạo ra tốc độ cắt gọt

để thực hiện quá trình cắt gọt ra phoi, nó có thể là chuyển động quay tròn hay chuyển động thẳng

Chuyển động chính của máy cắt được thực hiện qua dụng cụ cắt hay chi tiết gia

công Việc thay đổi tốc độ của chuyển động chính sẽ ảnh hưởng đến thời gian gia công chi tiết Trong thực tế chuyển động chính phụ thuộc vào bản chất vật liệu của dao và phôi, điều kiện cắt gọt và thông số hình học của dụng cụ cắt

Ví dụ: khi tiện chuyển động chính là chuyển động quay tròn của phôi gá trên mâm cặp; khi phay, khoan, mài chuyển động chính là chuyển động quay tròn của dao phay, mũi khoan và đá mài; còn khi bào và xọc là chuyển động tịnh tiến khứ hồi qua lại

và lên xuống của dao

b Chuyển động chạy dao: là chuyển động đảm bảo cho quá trình cắt gọt được thực

hiện liên tục, cắt hết bề mặt gia công, nó được ký hiệu là S (mm/vg) Thay đổi S sẽ ảnh hưởng tới năng suất và chất lượng bề mặt : khi S lớn → bề mặt thô→ thời gian gia công giảm, khi S nhỏ → bề mặt tinh (nhẵn hơn) → thời gian gia công tăng

Chuyển động chạy dao có thể liên tục hay gián đoạn Chuyển động này thường được thực hiện trong xu hướng vuông góc với chuyển động chính, cụ thể:

Chuyển động chạy dao kết hợp với chuyển động chính tạo nên quá trình cắt gọt

Hai chuyển động này đều có thể do dao hay phôi thực hiện, đây là hai chuyển động cơ bản của máy công cụ

c Chuyển động phụ: là chuyển động không trực tiếp tạo ra phoi như chuyển động

tịnh tiến, lùi dao (không cắt vào phôi)

Trên hình 2.1 thể hiện chuyển động chính và chuyển động chạy dao của một số máy cắt kim loại thông dụng:

- Hình 2.1.a thể hiện nguyên công tiện ngoài trên máy tiện vạn năng với phôi

quay tạo ra vận tốc cắt V (m/ph), dao tịnh tiến với lượng chạy dao S (mm/vg)

- Hình 2.1.b thể hiện nguyên công khoan lỗ trên máy khoan đứng với mũi khoan

quay tạo ra vân tốc cắt V(m/ph) đồng thời tịnh tiến với lượng chạy dao S (mm/vg) Còn phôi đứng yên

- Hình 2.1.c là nguyên công phay mặt phẳng trên máy phay nằm ngang vạn năng,

dao quay tạo ra vận tốc cắt V(m/ph) Còn phôi được kẹp trên bàn máy có chuyển động tịnh tiến với lượng chạy dao S(mm/vg)

- Hình 2.1.d là nguyên công mài tròn ngoài trên máy mài tròn vạn năng, đá mài

và phôi quay ngược chiều nhau với vận tốc Vđá và Vphôi để thực hiện quá trình cắt gọt ngoài ra phôi còn được lắp trên bàn máy chạy qua chạy lại để thực hiện quá trình ăn dao

S

- Hình 2.1.e là nguyên công bào ngang, chuyển động chính do dao bào chuyển

động tịnh tiến khứ hồi với vận tốc v Còn phôi thực hiện ăn dao S

Hình 2 1 Các chuyển động điển hình trên máy công cụ

2.1.2 Chế độ cắt

*Vận tốc cắt (Vc): là lượng dịch chuyển tương đối giữa lưỡi cắt và chi tiết gia

công trong một đơn vị thời gian (hoặc lượng dịch chuyển tương đối của một điểm trên

bề mặt chi tiết gia công và lưỡi cắt trong một đơn vị thời gian) ta có:

Vc = V + S (2.1)

Đa số các trường hợp trị số của vận tốc chuyển động chạy dao rất nhỏ nên có thể coi vận tốc cắt là vân tốc chuyển động chính

Ví dụ: tốc độ cắt khi tiện ngoài chi tiết được tính như sau

Trong đó : D – đường kính ngoài chi tiết (mm)

n- số vòng quay trục chính (vg/ph)

Khi tiện lỗ thì D là đường kính lỗ sau khi gia công Khi khoan thì D là đường kính mũi khoan Khi phay thì D là đường kính dao phay, khi mài D là đường kính đá mài

*Chiều sâu cắt (t): là chiều sâu lớp kim loại bị hớt đi sau một lần cắt (hoặc là

khoảng cách giữa hai bề mặt đã và chưa gia công kề nhau đo theo phương vuông góc với lượng chạy dao)

Ví dụ: khi tiện thì chiều sâu cắt được tính

*Lượng chạy dao (S): là quãng đường tương đối của lưỡi cắt so với chi tiết theo

phương chuyển động chạy dao sau một đơn vị thời gian, sau một vòng quay của phôi hay sau một hành trình kép

(m ph)

n D

1000



Hình 2 2 Các chế độ cắt trên máy công cụ

Khi tiện, lượng chạy dao S là lượng dịch chuyển của dao theo phương chạy dao dọc theo bề mặt gia công sau một vòng quay của phôi (mm/vg)

Khi bào và xọc lượng chạy dao S là lượng dịch chuyển của dao hay bàn máy sau một hành trình kép của bàn máy (hoặc dao) – mm/h.t.kép

Đối với dao nhiều lưỡi cắt như dao phay, có thể tính lượng chạy dao sau một răng dao (mm/rg), lượng chạy dao sau một vòng quay của dao (mm/vg), lượng chạy dao sau một phút làm việc của dao (mm/ph)

Tập hợp các yếu tố vận tốc cắt V, chiều sâu cắt t, lượng chạy dao S gọi là chế

độ cắt Một chế độ cắt được xác lập trên hệ thống công nghệ bao gồm : Máy – Dao - Đồ

gá và chi tiết gia công

2.1.3 Những bộ phận chính của dụng cụ cắt

Trên các máy gia công kim loại bằng cắt, có rất nhiều loại dụng cụ, có kích thước

và hình dáng rất khác nhau Các dụng cụ cắt này được gọi chung là dao cắt Người ta phân biệt thông số hình học của dao ở hai trạng thái động (hình 2.4) và trạng thái tĩnh ( hình 2.5)

Tuy nhiên về mặt kết cấu, bất kỳ một loại dụng cụ cắt nào cũng bao gồm hai phần chính: phần làm việc và phần thân dao (hình 2.5)

Hình 2 3 Tập hợp chế độ cắt trên máy công cụ

a Phần làm việc (phần cắt) của dụng cụ:

Chiều dài phần làm việc l : được tính từ mũi dao đến giao tuyến giữa mặt trước

và thân dao (hình 2.6)

Chiều cao làm việc h: là khoảng cách từ mũi dao đến mặt tỳ của thân dao Chiều

cao phần làm việc có thể dương hoặc âm (hình 2.7)

Phần làm việc của dụng cụ do các mặt sau đây tạo nên

Hình 2 5 Các bộ phận của dao Hình 2 4 Dụng cụ ở trạng thái làm việc

Hình 2 7 Chiều cao làm việc của dao Hình 2 6 chiều dài phần làm việc

- Mặt trước A; bề mặt dụng cụ theo đó phoi thoát ra khi cắt

- Mặt sau chính A: bề mặt của dụng cụ đối diện với bề mặt đang gia công của chi tiết

- Mặt sau phụ A1: bề mặt của dụng cụ đối diện với bề mặt đã gia công của chi tiết

Giao tuyến của các bề mặt nói trên hình thành lưỡi cắt của dụng cụ

- Lưỡi cắt chính S: giao tuyến giữa mặt trước và mặt sau chính Lưỡi cắt hính giữ nhiệm vụ chủ yếu trong quá trình gia công

- Lưỡi cắt phụ S’: giao tuyến giữa mặt trước và mặt sau phụ Trong quá trình cắt, một phần của lưỡi cắt phụ tham gia quá trình hình thành bề mặt gia công

Dụng cụ cắt có thể có một mặt sau phụ (dao tiện ngoài) hoặc nhiều mặt sau phụ ( dao tiện cắt đứt), do đó tương ứng với mỗi loại dụng cụ cắt có thể có một, hai hoặc nhiều lưỡi cắt phụ (hình 2.9)

- Mũi dao (): là phần nối tiếp giữa lưỡi cắt chính và lưỡi cắt phụ Mũi dao có thể nhọn (=0), tròn (0) hoặc có cạnh vát (hình 2.10)

Cần chú ý rằng lưỡi cắt của dao, ngay cả khi mài sắc và mài bóng hết sức cẩn thận cũng không bao giờ sắc lý tưởng thực tế chúng có dạng mặt trụ tròn với bán kính

 Trị số bán kính đó phụ thuộc vào vật liệu làm dao và công nghệ chế tạo dụng cụ cắt

2.1.4 Các thông số của lớp kim loại bị cắt

*Chiều dày cắt a: là khoảng cách giữa hai vị tró liên tiếp của lưỡng cắt sau một

vòng quay của phôi hay một hành trình kép của dao ( bàn máy) đo theo phương thẳng góc với chiều rộng cắt

Hình 2 9 Mũi dao và lưỡi dao Hình 2 10 Dao tiện cắt đứt

*Chiều rộng cắt b: là khoảng cách giữa hai bề mặt chưa gia công và bề mặt đã

gia công đo dọc theo lưỡi cắt ( tính bằng mm)

Nếu lưỡi cắt thẳng thì b là chiều dài phần lưỡi đang tham gia cắt, còn nếu lưỡi cắt cong thì chiều rộng cắt b là chiều dài cung cong của lưỡi cắt đang tham gia cắt

2.2 VẬT LIỆU CHẾ TẠO DỤNG CỤ CẮT

Muốn hớt đi một lớp kim loại dư thừa ra khỏi bề mặt cần gia công để đạt được hình dáng, kích thước và các yêu cầu kỹ thuật của chi tiết, trên các máy gia công kim loại bằng phương pháp cắt gọt phải dùng các dụng cụ thường gọi là dụng cụ cắt (dao cắt)

2.2.1 Những đặc điểm và yêu cầu cơ bản đối với vật liệu làm dao

b Yêu cầu đối với vật liệu làm dao:

*Độ cứng: Thường vật liệu cần gia công trong chế tạo cơ khí là thép, gang… có

độ cứng cao Do đó để có thể cắt được, vật liệu làm phần cắt dụng cụ phải có độ cứng cao hơn (60-65HRC)

Hình 2 11 Các thông số của lớp kim loại bị cắt

*Độ bền cơ học: Dụng cụ cắt thường phải làm việc trong điều kiện khắc nghiệt

nên dễ làm lưỡi cắt của dụng cụ sứt mẻ Do đó vật liệu làm phần cắt của dụng cụ cắt cần

có độ bền cơ học (sức bền uốn, kéo, nén, va đập…) càng cao càng tốt

*Tính chịu nóng: Ở vùng cắt, nơi tiếp xúc giữa dụng cụ và chi tiết gia công do

kim loại biến dạng, ma sát nên nhiệt độ rất cao có khi đạt đến hàng ngàn độ (khi mài)

Ở nhiệt độ này vật liệu làm dụng cụ cắt có thể bị thay đổi tính chất, vì vậy vật liệu phần cắt dụng cụ cần có tính chịu nóng cao, nghĩa là vẫn giữ được tính cắt ở nhiệt độ cao trong thời gian dài

*Tính chịu mài mòn: Làm việc trong điều kiện nhiệt độ cao, ma sát lớn nên sự

mòn dao là điều thường xảy ra Thông thường vật liệu càng cứng thì tính chống mài mòn càng cao Tuy nhiên khi nhiệt độ cắt cao (700-800ºC) thì sự mài mòn chủ yếu là hiện tượng chảy dính (bám dính giữa vật liệu gia công và vật liệu làm dụng cụ cắt) Ngoài ra, do việc giảm độ cứng ở phần cắt do nhiệt độ cao khiến cho lúc này hiện tượng mòn xảy ra càng khốc liệt Vì vậy, vật liệu làm phần cắt dụng cụ phải có tính chịu mòn cao

* Tính công nghệ: vật liệu làm dụng cụ cắt phải dễ chế tạo: dễ rèn, cán, dễ tạo

hình bằng cắt gọt, có tính thấm tôi cao, dễ nhiệt luyện…

Ngoài các yêu cầu trên, vật liệu làm phần cắt dụng cụ phải có tính dẫn nhiệt tốt,

độ dai chống va đập cao và giá thành rẻ

2.2.2 Các loại vật liệu làm phần cắt của dụng cụ (dao)

Để làm phần cắt của dụng cụ, người ta có thể dùng các loại vật liệu khác nhau tùy thuộc tính chất cơ lý của vật liệu cần gia công và điều kiện sản xuất cụ thể

Dưới đây lần lượt giới thiệu các nhóm vật liệu làm phần cắt dụng cụ theo sự phát triển

và sự hoàn thiện về khả năng làm việc của chúng ( bảng 2.1)

Bảng 2 1 Các loại vật liệu làm phần cắt dụng cụ

*Thép cácbon dụng cụ: Để đạt được độ cứng, tính chịu nhiệt và chịu mài mòn,

lượng C trong thép cácbon dụng cụ không thể dưới 0,7% (thường từ 0,7-1,3%) và lượng P,S thấp ( P<0,035%; S<0,025%)

- Độ cứng sau khi tôi và ram đạt HRC =60÷62

- Sau khi ủ độ cứng đạt khoảng HB=107÷217 nên dễ gia công cắt và gia công bằng áp lực

- Độ thấm tôi thấp nên thường tôi trong nước, do đó dễ gây nứt vỡ, nhất là đối với những dụng cụ có kích thước lớn

- Tính chịu nóng kém, độ cứng giảm nhanh khi nhiệt độ làm việc đạt đến 200º÷300ºC ứng với tốc độ cắt 4÷5m/ph

- Khó mài, dễ biến dạng khi nhiệt luyện, do đó ít dùng để chế tạo những dụng cụ định hình

Dưới đây là bảng nêu thành phần hóa học, cơ lý tính của một số mác thép cácbon dụng

cụ Bảng này được trích trong “Bảng 2 - Thành phần hóa học (phân tích mẻ nấu), độ cứng sau khi ủ, nhiệt độ tôi và độ cứng sau khi tôi và ram của các thép dụng cụ gia

công nguội không hợp kim” theo Tiêu Chuẩn Việt Nam (TCVN) 8285-2009 của Bộ

khoa học và Công nghệ công bố

Bảng 2 2 Các thành phần và tính chất cơ lý của thép Cacbon dụng cụ

Trong đó các mác thép từ C45U đến C90U thường được dùng để chế tạo búa, dao cắt nguội, đục, mũi doa, dao cắt gia công gỗ, da Đặc điểm chung nhóm nàu là chịu

va đập, yêu cầu độ dai lớn nhưng yêu cầu độ cứng không cao Riêng C80U làm mũi dao cạo

Mác thép C105U thường dùng chế tạo dao cắt vật liệu mềm và tốc độ cắt thấp như dũa, mũi khoan nhỏ, mũi doa

Mác thép C120U thường dùng chế tạo dao tiện, dũa, dụng cụ đo, dụng cụ khác, khuôn kéo dây

*Thép hợp kim dụng cụ: là loại thép có hàm lượng cácbon cao, ngoài ra còn có

thêm một số nguyên tố hợp kim với hàn lượng nhất định (0,5÷3%)

Các nguyên tố hợp kim như Cr, W, Co, V có tác dụng:

- Làm tăng tính thấm tôi của thép

- Làm tăng tính chịu nóng đến 300ºC tương ứng với tốc độ cắt cao hơn théo cacbon dụng cụ khoảng 20%

Bảng 2 3 Các thành phần và tính chất cơ lý của thép Cacbon dụng cụ

Chú thích: C – cácbon, Mn – mangan, Si – silic, Cr – crôm, W – vonfram, V –

Thép hợp kim dụng cụ có hàm lượng vonfram lớn, hạt mịn nên độ cứng cao, tuy nheien độ thấm tôi thấp, dùng để chế tạo các loại dụng cụ cần lưỡi cắt sắc, tuổi bền cao

và để gia công các loại vật liệu cứng

*Thép gió (HSS-High Speed Steel – thép cắt ở tốc độ cao): là loại thép có tính

cắt cao hơn hẳn các loại thép cácbon nêu trên, do đó từ khi thép gió ra đời, nó đã tạo ra một cuộc cách mạng về cắt gọt và năng suất gia công làm xuất hiện một thế hệ các máy bán tự động và tự động tốc độ cao

Nền cơ bản của thép gió vẫn là thép cácbon, nhưng có hàm lượng C cao hơn, hàm lượng các nguyên tố hợp kim Cr, W, Co, V tăng lên, đáng kể nhất là vonfram

Tác dụng chủ yếu của crôm là tăng độ thấm tôi, vanadi tạo thành cácbit vanadi

có độ cứng cao, chịu mòn tốt, coban không tạo thành cácbít mà hòa tan vào sắt làm tăng tính chịu nhiệt của thép gió

Bảng 2 4 Thành phần và tính chất cơ lý của thép gió

2.3 CƠ SỞ VẬT LÝ QUÁ TRÌNH CẮT KIM LOẠI

2.3.1 Quá trình tạo phoi

a Quá trình hình thành phoi cắt:

Khi cắt lưỡi cắt của dao tác dụng vào kim loại một lực (lực cắt) nó gây ra một sự thay đổi cơ lý tại vùng cắt của vật liệu

Đầu tiên, dưới tác dụng của lực P kim loại bị nén và biến dạng đàn hồi

Dao tiến sâu vào ( lực P càng lớn) gây nên ứng suất bên trong kim loại lớn hơn giới hạn đàn hồi do đó kim loại bắt đầu biến dạng dẻo ( các phần tử bên trong kim loại bắt đầu bị trượt theo mặt trượt và phương trượt)

Khi dao tiếp tục tiến thêm  áp lực gia tăng làm ứng suất tăng vượt quá giới hạn bền kim loại bị biến dạng lớn và bắt đầu bị phá hủy

Khi dao tiếp tục tiến, phoi bị cắt sẽ trượt trên mặt trước của dao, còn dao tiếp tục

ép lên các phần tử kim loại tiếp theo

Có các dạng phoi cắt sau đây:

*Phoi vụn: Phoi cắt ra có những hạt nhỏ rời rạc có hình dáng kích thước khác

nhau Phoi vụn thường gặp khi gia công vật liệu giòn hay cắt với vận tốc thấp

Sự hình thành phoi không liên tục (phoi vụn) làm lực cắt thay đổi gây ra va đập, rung động…chất lượng bề mặt xấu đi, nhiệt và lực cắt chỉ tập trung ở mũi dao

*Phoi xếp: Mặt phoi tiếp xúc với mặt trước của dao thì nhẵn bóng, mặt đối diện

với nó có những nếp gợn (nứt nẻ) Phoi bị đứt ra thành từng mảnh hoặc từng đoạn ngắn

Dạng phôi này thường xuất hiện cắt các vật liệu dẻo vừa (vận tốc cắt, lượng chạy dao trung bình và dao có góc trước  lớn)

Khi cắt ra phoi xếp thì bề mặt gia công nhẵn bóng hơn

*Phoi dây: thường gặp khi cắt các vật liệu dẻo hoặc khi cắt với vận tốc cao, góc

độ mài dao hợp lý Phoi có dạng day dài-xoắn ( mặt phoi tiếp xúc với mặt trước của dao nhẵn bóng, mặt còn lại gợn nứt)

Do có phoi dây mà lực cắt thay đổi rất ít, tiêu hao năng lượng giảm, chất lượng

2.3.2 Quá trình hình thành bề mặt gia công

Bất kỳ phương pháp gia công nào, quá trình hớt bỏ dần lớp lượng dư gia công cơ (quá trình cắt) đều hình thành trên chi tiết 3 bề mặt có đặc điểm khác nhau Xét tại một thời điểm nào đó trong quá trình gia công ( khi tiện), ba bề mặt trên được phân biệt như sau:

*Mặt chưa gia công: là bề mặt của phôi mà từ đó một lớp kim loại dư sẽ được

cắt thành phoi

*Mặt đã gia công: là bề mặt trên chi tiết được tọa thành sau khi đã cắt đi một

lớp kim loại

*Mặt đang gia công: bề mặt của chi tiết nối tiếp giữa mặt đã gia công và mặt

chưa gia công Trong quá trình cắt mặt đang gia công luôn luôn tiếp xúc với lưỡi dụng

cụ cắt

*Vùng cắt: là phần kim loại của chi tiết vừa được tách ra ở gần mũi dao và lưỡi

cắt nhưng chưa thoát ra ngoài

2.3.3 Hiện tượng lẹo dao

*Hiện tượng: khi cắt kim loại ở một khoảng tốc độ nào đó, trên mặt trước của

dao xuất hiện một khối kim loại có độ cứng khá lớn, có tổ chức và tính chất khác biệt với vật liệu chi tiết gia công, vật liệu làm dao Khối kim loại này lúc to, lúc nhỏ khác nhau… Nó xuất hiện và biến mất hàng chục lần trong một giây Đó là hiện tượng lẹo dao

*Nguyên nhân:

Tại vùng vật liệu phoi tiếp xúc với mặt trước của dao đồng thời chịu tác dụng của

ba lực:

T- Lực ma sát giữa phoi và mặt trước của dao

S- Lực liên kết giữa các lớp kim loại thuộc phoi

Hình 2 14 Các bề mặt gia công trên chi tiết

W- Lực thoát phoi

Ở nhiệt độ thấp lực liên kết S (nội lực ma sát) còn lớn, khi nhiệt độ tăng lên lực

S giảm dần nên : T>S+W và kim loại thuộc lớp tiếp xúc tách khỏi pho nằm lại trên mặt trước của dao tạo thành khối lẹo dao

Khi nhiệt độ cao hơn nữa, lớp kim loại gần đến trạng thái nóng chảy làm cả nội

ma sát (S) và cả ngoại ma sát ( T) đều giảm nhưng T giảm nhanh hơn S nên lẹo dao không được hình thành, còn lẹo dao trước đó bị nung chảy rồi bị lực của dòng phoi cuốn

đi

Lẹo dao có tác dụng tích cực là bảo vệ lưỡi cắt khỏi bị mòn nhanh, làm tăng góc trước (ld>) giảm được lực cắt Tuy nhiên lẹo dao làm lưỡi cắt “cùn-tù) và sự hình thành biến mất của nó nhiều lần sẽ gây ra rung động trng quá trình cắt làm giảm độ bóng, độ chính xác gia công Do đso ta cần phải tránh xảy ra hiện tượng lẹo dao trong quá trình gia công

*Những nhân tố ảnh hưởng tới lẹo dao:

+ Tốc độ cắt: từ thực nghiệm với một số điều kiện nhất định cho thấy lẹo dao chỉ

hình thành trong phạm vi tốc độ cắt từ V1 đến V2

+ Vật liệu gia công: khi gia công vật liệu giòn, phoi dễ bị phá hủy và đứt ra sớm

nên khó hình thành lẹo dao Lẹo dao thường được hình thành khi gia công vật liệu dẻo tính dẻo của vật liệu khác nhau thì khoảng tốc độ để hiện tượng lẹo dao hình thành (V1,V2) và chiều cao lẹo dao cũng khác nhau

+ Góc trước của dao: Góc trước của dao nhỏ, phoi biến động nhiều hơn nên tần

số hình thành và biến mất của lẹo dao thấp, chiều cao lẹo dao lớn

+ Ảnh hưởng của chiều dày cắt (a): khi chiều dày cắt lớn, tần số hình thành và

biến mất của lẹo dao lớn

2.3.4 Hiện tượng nhiệt và rung động khi cắt

a Ảnh hưởng của biến dạng nhiệt khi cắt:

+ Ảnh hưởng của biến dạng nhiệt của máy tới độ chính xác gia công: khi máy

làm việc,các bộ phận khác nhau của máy bị nung nóng chủ yếu là do nhiệt ma sát, nhiệt phát ra từ động cơ và từ hệ thống thủy lực

Trong đó nhiệt ở hai ổ trục chính có giá trị lớn nhất và có ảnh hưởng lớn nhất đến

độ chính xác gia công Nhiệt tăng lên làm cho tâm trục chính xê dịch theo cả hai phương ngang và đứng Do đó các chi tiết gia công ở đầu và cuối ca làm việc sẽ có các kích thước khác nhau

Ngoài ra nhiệt độ trong phòng hoặc ánh nắng mặt trời cũng làm cho các máy có

độ chính xác cao bị nung nóng và mất chính xác

Để giảm biến dạng nhiệt của máy, người ta dùng những biện pháp sau đây:

- Kết cấu của máy phải đảm bảo tỏa nhiệt tốt

- Các bộ phận như động cơ, hệ thống thủy lực phải được bố trí sao cho nhiệt độ của chúng ít ảnh hưởng đến máy đồng thời có khả năng giảm rung động cho máy

- Các chi tiết máy có đủ diện tích để tỏa nhiệt

- Chọn thùng chứa dầu hợp lý để dầu có khả năng tỏa nhiệt nhanh chóng trong quá trình làm việc

- Các máy có độ chính xác cao phải được bố trí nơi có đủ ánh sáng nhưng tránh ảnh hưởng của ánh nắng mặt trời

+ Ảnh hưởng của biến dạng nhiệt của dao cắt tới độ chính xác gia công: khi

cắt, nhiệt độ truyền vào dao với tỷ lệ không lớn (10-20%) Tuy nhiên, tỷ lệ nhiệt này cũng gây ra biến dạng đáng kể của dao cắt

Ở giai đoạn đầu quá trình gia công, khi mà nhiệt độ chưa được cân bằng thì độ giãn dài của dao ảnh hưởng đến kích thước gia công Khi gia công chi tiết nhỉ thì độ giãn dài gây ra sai số kích thước còn khi gia công các chi tiết lớn độ giãn dài của dao gây ra sai số hình dáng hình học

Khi gia công loạt chi tiết thì trong thời gian dao nghỉ ( khi chuyển từ chi tiết này sang chi tiết khác), dao được làm nguội, do đó chiều dài của nó giảm xuống tới vị trí xuất phát của lần tiếp theo (gia công chi tiết tiếp theo)

Ngoài ra khi cắt không liên tục (trên bề mặt gia công có rãnh) hiện tượng dao được nung nóng và làm nguội cũng xảy ra tương tự (tương ứng với dao dài ra và ngắn