Giáo trình Chế độ cắt gia công cơ khí - Phùng Xuân Sơn, Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội

Hướng dẫn cách chọn chế độ cắt gia công cơ khí chuẩn xác cho tiện, phay và bào. Tổng hợp công thức tính vận tốc cắt, lượng chạy dao và chiều sâu cắt tối ưu.

• Tác giả: Phùng Xuân Sơn
• Trường học: Đại học Công nghiệp Hà Nội
• Chuyên ngành: Cơ khí
• Đề tài: Chế độ cắt gia công cơ khí
• Loại tài liệu: Giáo trình
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tổng quan giáo trình Chế độ cắt gia công cơ khí

Giáo trình Chế độ cắt gia công cơ khí do giảng viên Phùng Xuân Sơn biên soạn thuộc Đại học Công nghiệp Hà Nội. Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật phát hành cuốn sách này. Đây là tài liệu cốt lõi phục vụ đào tạo kỹ thuật viên và kỹ sư cơ khí. Cuốn sách hệ thống hóa kiến thức cơ sở về nguyên lý cắt gọt kim loại. Nội dung tập trung vào mối quan hệ giữa dao cắt, phôi liệu và chế độ công nghệ. Người đọc tiếp cận các phương pháp tính toán và tra cứu thông số kỹ thuật chuẩn xác. Tài liệu đáp ứng nhu cầu thực hành của sinh viên hệ cao đẳng và đại học kỹ thuật. Các bài toán công nghệ bám sát thực tế sản xuất tại xưởng cơ khí chế tạo. Tác phẩm làm rõ bản chất các quá trình tiện, phay, bào, khoan, khoét, doa và mài. Lựa chọn thông số cắt hợp lý giúp nâng cao năng suất gia công chi tiết máy. Đồng thời giải pháp này kéo dài tuổi bền dao cắt và giảm thiểu chi phí vận hành xưởng. Nội dung sách có bố cục khoa học, diễn đạt khúc chiết và dễ tra cứu.

1.1. Mục tiêu đào tạo và đối tượng sử dụng

Tài liệu hướng đến mục tiêu chuẩn hóa kiến thức gia công cho kỹ sư tương lai. Sinh viên chuyên ngành chế tạo máy sử dụng sách làm giáo trình môn học cốt lõi. Sách cung cấp nền tảng tính toán đồ án môn học công nghệ chế tạo máy. Kỹ thuật viên tại các xưởng sản xuất cơ khí dùng sách làm sổ tay tra cứu hàng ngày. Nội dung giúp người học hiểu rõ quy luật hình thành phoi kim loại. Người làm kỹ thuật nắm vững nguyên lý hoạt động của các lưỡi cắt dụng cụ. Việc kết hợp chặt chẽ giữa lý thuyết và thực tiễn tạo nền tảng chuyên môn vững vàng. Độc giả dễ dàng vận dụng công thức vào thực tế sản xuất chi tiết máy.

1.2. Cấu trúc nội dung và phạm vi gia công

Giáo trình bao quát toàn diện các phương pháp gia công cơ khí phổ biến. Chương đầu trình bày khái niệm nền tảng về các yếu tố của chế độ cắt. Các chương kế tiếp phân tích sâu về tiện, bào, khoan, khoét và doa. Sách bổ sung phương pháp cắt ren và gia công bánh răng phức tạp. Tác giả đưa ra bảng tra cụ thể cho dao thép gió và dao hợp kim cứng. Hệ thống thông số áp dụng trên vật liệu thép kết cấu, gang xám và đồng thau. Mỗi phương pháp đều đi kèm các ví dụ tính toán bước cắt cụ thể. Tài liệu hỗ trợ tra cứu chế độ cắt trên máy công cụ vạn năng lẫn máy điều khiển số CNC hiện đại.

II. Những khó khăn khi tra cứu chế độ cắt gia công cơ khí

Quá trình xác định thông số gia công cơ khí đối mặt nhiều thách thức kỹ thuật. Các hiện tượng cơ, lý, hóa phức tạp xảy ra liên tục tại vùng cắt. Nhiệt cắt tăng cao làm mềm vật liệu dụng cụ và thúc đẩy quá trình mòn dao. Rung động gia công sinh ra do độ cứng vững của hệ thống máy gá dao phôi bị hạn chế. Những dao động này gây suy giảm nghiêm trọng độ nhẵn bề mặt chi tiết. Sinh viên và thợ mới thường bối rối trước vô số công thức thực nghiệm. Việc thiếu dữ liệu thực tế dẫn đến tình trạng chọn sai vận tốc hoặc lượng tiến dao. Khi vận tốc cắt vượt ngưỡng an toàn, mũi dao nhanh chóng bị cháy hoặc sứt mẻ mép cắt. Ngược lại, nếu chọn tốc độ quá thấp, năng suất chế tạo giảm sút và giá thành tăng cao. Hiện tượng phoi tích tụ trên lưỡi cắt cũng làm sai lệch kích thước hình học yêu cầu. Các hệ số ảnh hưởng như góc nghiêng dao, dung dịch trơn nguội và trạng thái phôi rất khó kiểm soát đồng thời. Thiếu tài liệu chuẩn khiến quá trình thử nghiệm lãng phí nhiều phôi liệu đắt tiền.

2.1. Tác động của nhiệt cắt và lực cắt

Ma sát giữa phoi và mặt trước dao sinh ra lượng nhiệt khổng lồ trong quá trình cắt gọt. Nhiệt cắt làm thay đổi cấu trúc kim loại bề mặt và giảm độ cứng của lưỡi cắt. Lực cắt lớn tạo mômen uốn nguy hiểm lên thân dao và trục chính máy công cụ. Lực tiếp tuyến Pz và lực chạy dao Px phân bố không đều khi phôi có độ cứng biến thiên. Hiện tượng này dễ gây biến dạng đàn hồi cho các chi tiết dạng trục dài hoặc thành mỏng. Sai lệch kích thước xuất hiện ngoài dung sai cho phép trên bản vẽ thiết kế. Việc kiểm soát lực và nhiệt cắt đòi hỏi phương pháp tính toán chuẩn xác từ tài liệu chuyên môn.

2.2. Sự hao mòn và giảm tuổi bền dụng cụ

Mòn dụng cụ cắt diễn ra tất yếu do cọ xát cơ học và khuếch tán hóa học. Sự mài mòn xuất hiện trên cả mặt trước lẫn mặt sau của lưỡi cắt. Hiện tượng lỡ vỡ hạt carbide trên dao hợp kim thường xảy ra khi chịu tải va đập. Mòn quá mức làm rung động cắt tăng vọt và biến đổi trạng thái ứng suất dư bề mặt. Tuổi bền dao T suy giảm khiến dây chuyền dừng máy nhiều lần để thay thế mũi cắt. Chi phí dao cụ tăng cao chiếm tỷ trọng lớn trong cơ cấu giá thành sản phẩm. Xác định đúng thời điểm mài lại hoặc xoay mảnh insert là yêu cầu sống còn của kỹ thuật gia công.

III. Phương pháp xác định đúng chế độ cắt gia công cơ khí

Giáo trình thiết lập quy trình ba bước khoa học nhằm giải quyết bài toán chế độ cắt. Bước đầu tiên là chọn chiều sâu cắt t dựa vào lượng dư gia công bề mặt. Gia công thô ưu tiên cắt hết lượng dư trong một lần chạy dao để tối ưu năng suất. Bước thứ hai là lựa chọn lượng chạy dao s thích hợp với độ bền cơ học của hệ thống. Lượng chạy dao thô bị giới hạn bởi độ bền thân dao và độ cứng vững chi tiết gia công. Trong gia công tinh, lượng tiến dao phụ thuộc trực tiếp vào yêu cầu độ nhám bề mặt Ra hoặc Rz. Bước thứ ba là tính toán tốc độ cắt v theo công thức hàm mũ thực nghiệm hoặc tra cứu bảng chuẩn. Tốc độ tính toán được hiệu chỉnh thông qua hàng loạt hệ số điều chỉnh thực tế kmv. Các hệ số bao gồm độ cứng phôi, góc nghiêng chính của dao và dung dịch làm nguội. Sau khi có tốc độ cắt, kỹ sư tính số vòng quay trục chính n và chọn cấp tốc độ khả thi trên máy. Cuối cùng, công suất cắt Nc cần được kiểm nghiệm chặt chẽ để đảm bảo không vượt quá công suất động cơ máy tiện hoặc phay.

3.1. Phương pháp tính toán theo công thức thực nghiệm

Phương pháp tính toán vận tốc cắt áp dụng công thức hàm số v = Cv / (T^m * t^xv * s^yv). Trong công thức này, hệ số Cv phản ánh tính công nghệ và khả năng gia công của vật liệu. Các số mũ m, xv, yv thể hiện mức độ tác động của tuổi bền, chiều sâu cắt và lượng chạy dao. Giá trị tính toán phải nhân với hệ số hiệu chỉnh tổng hợp kmv để phản ánh điều kiện thực. Hệ số kmv tích hợp trạng thái phôi, vật liệu dao và góc nghiêng chính phi của dụng cụ. Việc tính toán giải tích mang lại kết quả tối ưu cho từng nguyên công cơ khí riêng biệt.

3.2. Phương pháp tra bảng và hiệu chỉnh hệ số

Phương pháp tra bảng giúp kỹ thuật viên xác định thông số cắt nhanh chóng và tiện lợi. Giáo trình cung cấp hệ thống bảng dữ liệu chi tiết cho từng loại hình gia công gọt phoi. Người dùng căn cứ vào vật liệu gia công và đường kính chi tiết để tìm thông số ban đầu. Sau đó áp dụng các bảng hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào độ nhám và phương thức kẹp phôi. Quá trình tra cứu đối với khoan, khoét và doa đòi hỏi chú ý đến chiều sâu lỗ khoan. Tỷ số giữa chiều dài lỗ và đường kính dao quyết định việc giảm lượng chạy dao thích hợp. Phương pháp này tiết kiệm thời gian thiết kế quy trình công nghệ trong phân xưởng sản xuất cơ khí.

IV. Ứng dụng thực tiễn của chế độ cắt gia công cơ khí HaUI

Giáo trình Chế độ cắt gia công cơ khí giữ vai trò quan trọng trong kỹ thuật sản xuất. Dữ liệu chuẩn xác từ sách giúp các nhà máy gia công tối ưu hóa đường chạy dao. Kỹ sư vận dụng kiến thức để lập trình gia công trên các trung tâm phay tiện CNC. Việc chọn chế độ cắt hợp lý giúp hạn chế tối đa phế phẩm do sai số hình học. Năng suất lao động nâng cao rõ rệt nhờ việc rút ngắn thời gian cắt gọt cơ bản. Doanh nghiệp tiết kiệm ngân sách mua sắm dụng cụ cắt nhờ kiểm soát tốt quá trình mòn dao. Cuốn sách là kim chỉ nam cho sinh viên thực hiện đồ án tốt nghiệp ngành cơ khí. Đội ngũ kỹ sư công nghệ dùng tài liệu để xây dựng quy trình định mức kinh tế kỹ thuật. Sự kết hợp giữa lý thuyết hàn lâm và kinh nghiệm thực nghiệm tạo nên giá trị trường tồn cho tài liệu. Cuốn giáo trình đóng góp tích cực vào công cuộc hiện đại hóa ngành cơ khí chế tạo máy nước nhà.

4.1. Lập trình gia công trên máy công cụ CNC

Các trung tâm gia công CNC đòi hỏi thiết lập thông số công nghệ đầu vào cực kỳ khắt khe. Thông số tốc độ cắt v chuyển hóa thành tốc độ quay trục chính S theo công thức chuẩn. Lượng tiến dao s được quy đổi thành tốc độ tiến bàn dao F trên câu lệnh G-code. Tra cứu đúng chế độ cắt giúp đường chạy dao diễn ra êm ái và không rung giật. Máy CNC vận hành ổn định giúp tăng độ chính xác vị trí và độ bóng chi tiết. Sự cố gãy dao bất ngờ trong chu trình gia công tự động được loại trừ triệt để. Quy trình này nâng cao hiệu quả khai thác thiết bị gia công cơ khí chính xác cao.

4.2. Tối ưu hóa chi phí sản xuất cơ khí

Tối ưu chế độ cắt là phương thức then chốt giúp hạ giá thành sản phẩm công nghiệp. Khi thời gian gia công rút ngắn, định mức chi phí nhân công và năng lượng máy giảm. Kiểm soát độ mòn dao hợp lý kéo dài thời gian làm việc giữa hai lần mài sắc. Doanh nghiệp cắt giảm đáng kể chi phí thay mới các mảnh hợp kim đắt đỏ. Chất lượng bề mặt gia công đạt chuẩn ngay từ lần gọt đầu tiên hạn chế tỷ lệ thứ phẩm. Việc áp dụng đúng bảng thông số kỹ thuật tạo lợi thế cạnh tranh về giá thành chế tạo. Doanh nghiệp cơ khí đảm bảo tiến độ giao hàng và nâng cao uy tín thương hiệu trên thị trường.

Nội dung chính

Tổng quan về giáo trình (250-300 từ)

Giáo trình Chế độ cắt gia công cơ khí do Phùng Xuân Sơn làm chủ biên cùng nhóm tác giả thuộc Khoa Cơ khí – Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội biên soạn, được Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật xuất bản. Trong chương trình đào tạo khối ngành kỹ thuật cơ khí ở cấp độ đại học, cao đẳng và kỹ thuật viên, giáo trình gắn liền trực tiếp với học phần Nguyên lý cắt – một môn học cơ sở ngành bắt buộc, đồng thời đóng vai trò tài liệu nền tảng phục vụ đồ án môn học Công nghệ chế tạo máy và đồ án tốt nghiệp.

Mục tiêu học tập của giáo trình là trang bị cho người học phương pháp xác định các thông số công nghệ của quá trình gia công cơ khí, bao gồm chiều sâu cắt ($t$), lượng chạy dao ($s$), tốc độ cắt ($v$), lực cắt ($P$), công suất cắt ($N_c$) và thời gian gia công cơ bản ($T_m$). Người học đạt được chuẩn đầu ra về kỹ năng tra cứu bảng thực nghiệm và kỹ năng tính toán giải tích nhằm xác định chế độ cắt phù hợp với các điều kiện máy, dao và phôi cụ thể.

Về cấu trúc, tài liệu đi từ các khái niệm định nghĩa nền tảng, phân loại chế độ cắt đến quy trình tính toán, tra cứu chi tiết cho từng phương pháp gia công: tiện, bào, khoan, khoét, doa, cưa cắt, cắt ren, gia công răng và xác định thời gian gia công. Điểm đặc sắc của giáo trình là tính thực dụng kỹ thuật: mỗi phương pháp gia công đều đi kèm quy trình chỉ dẫn tính toán giải tích, chuỗi bảng tra thực nghiệm đối chiếu cơ tính vật liệu, cùng các bước kiểm nghiệm độ bền cơ học của hệ thống công nghệ (máy – dao – chi tiết gia công).

---

Nội dung kiến thức cốt lõi (500-600 từ)

Các chương/chủ đề chính

Cấu trúc nội dung giáo trình được triển khai qua các chủ đề công nghệ cắt gọt kim loại:

• Khái niệm chế độ cắt gia công cơ khí: Định nghĩa ba thông số cốt lõi: chiều sâu cắt $t$ (mm), lượng chạy dao $s$ (mm/vg, mm/răng $s_z$, mm/ph $s_{ph}$) và tốc độ cắt $v$ (m/ph, m/s). Phân loại chế độ cắt thành ba dạng: chế độ cắt tối ưu (ứng dụng trong sản xuất hàng loạt, hàng khối, máy CNC); chế độ cắt giới hạn (xác định ngưỡng an toàn của hệ thống công nghệ); chế độ cắt hợp lý (ứng dụng cho sản xuất đơn chiếc, loạt nhỏ trên máy vạn năng). Giới thiệu ba phương pháp xác định: tính toán giải tích, tra bảng thực nghiệm và dựa trên kinh nghiệm thực tế.
• Chương 1 – Tiện và bào: Cung cấp trình tự tra và tính toán chế độ cắt khi tiện thô, tiện bán tinh và tiện tinh. Hướng dẫn tính tốc độ cắt theo công thức thực nghiệm phụ thuộc tuổi bền $T$, chiều sâu cắt $t$, lượng chạy dao $s$ và hệ số điều chỉnh $k_v$. Thiết lập các bước tính toán hệ lực cắt ($P_z, P_y, P_x$), công suất cắt hiệu dụng $N_c$, thời gian gia công cơ bản $T_m$ và quy trình kiểm nghiệm: độ uốn thân dao (tiết diện chữ nhật, vuông, tròn), độ võng chi tiết gia công ($f \le [f] < 0,25T$), lực chạy dao cơ cấu máy ($P_x \le P_m$) và mômen xoắn cho phép ($M_x \le M_0$). Phần gia công bào hướng dẫn xác định chế độ cắt trên máy bào ngang, máy bào giường và máy xọc.
• Chương 2 – Khoan, khoét và doa: Xác định chiều sâu cắt khi khoan vật liệu đặc ($t = D/2$), khoan rộng, khoét và doa ($t = (D-d)/2$). Phân chia lượng chạy dao theo 3 nhóm điều kiện công nghệ từ thô đến tinh. Cung cấp công thức tính lực chiều trục $P$ và mômen xoắn $M_x$ cho dao thép gió và dao gắn mảnh hợp kim cứng khi gia công thép kết cấu, gang, thép không gỉ (2X13, 1X18H9T) và chất dẻo kết cấu (textolit, bakelit, thủy tinh hữu cơ).
• Các chương công nghệ chuyên biệt (Chương 3 đến Chương 8 và Phụ lục): Hướng dẫn chế độ cắt khi cưa cắt vật liệu; Cắt ren trên máy tiện, phay và máy chuyên dùng; Gia công răng (cắt bánh răng hình trụ bằng dao phay đĩa môđun, dao phay lăn, cắt thanh răng, gia công bánh răng côn, bánh vít, trục vít, mài răng, vê tròn răng, phay then hoa); Xác định thời gian gia công cơ bản ($T_m$); Hệ thống phụ lục về thông số máy cắt kim loại, phân nhóm vật liệu và độ nhám bề mặt theo tiêu chuẩn ГОСТ 2789-59.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

Giáo trình củng cố hệ thống lý thuyết thực nghiệm cắt gọt kim loại:

• Mối quan hệ hàm số lũy thừa giữa vận tốc cắt với các yếu tố công nghệ: $v = \frac{C_v}{T^m t^{x_v} s^{y_v}} k_v$.
• Bản chất cơ tính và tương quan cắt gọt giữa các nhóm vật liệu dụng cụ: thép dụng cụ, thép gió (P18, P9, 9XC), hợp kim cứng (nhóm vonfram BK2, BK6, BK8; nhóm titan-vonfram T5K10, T14K8, T15K6, T30K4), gốm sứ cắt gọt (ЦМ-332) đối với các nhóm phôi (thép cacbon, thép hợp kim, gang xám, gang dẻo, kim loại màu).
• Ảnh hưởng của các yếu tố hình học dao (góc nghiêng chính $\varphi$, góc nghiêng phụ $\varphi_1$, góc trước $\gamma$, bán kính đỉnh dao $r$) và trạng thái phôi (có vỏ cứng, xỉ bẩn, tôi, ủ, thường hóa) đến lực cắt và vận tốc cắt.

Kỹ năng phát triển

• Kỹ năng kỹ thuật (Technical skills): Năng lực tra cứu dữ liệu từ hệ thống bảng tra số liệu thực nghiệm; kỹ năng tính toán thông số công nghệ và lập bảng quy trình chế độ cắt cho nguyên công tiện, bào, khoan, khoét, doa.
• Kỹ năng phân tích (Analytical skills): Khả năng đánh giá, kiểm nghiệm bền cho dao và máy: tính toán độ võng phôi $f$, kiểm tra mômen xoắn trục chính, so sánh công suất cắt tính toán với công suất động cơ máy thông qua hiệu suất $\eta$.
• Kỹ năng thực hành nghề nghiệp (Practical competencies): Khả năng hiệu chỉnh chế độ cắt lý thuyết sang chế độ cắt thực tế trên máy công cụ dựa trên bảng thuyết minh tốc độ vòng quay $n_{máy}$ và lượng chạy dao $s_{máy}$.

---

Phương pháp giảng dạy và học tập (300-350 từ)

Giáo trình được biên soạn theo phương pháp sư phạm kỹ thuật thực hành, kết hợp giữa lý thuyết nguyên lý cắt và phương pháp tra cứu dữ liệu phục vụ trực tiếp cho sản xuất. Nội dung dẫn dắt người học qua chu trình 4 bước chuẩn mực trong thiết kế công nghệ gia công cơ khí: xác định chiều sâu cắt ($t$) dựa trên lượng dư gia công; tra cứu hoặc tính toán lượng chạy dao ($s$); xác định tốc độ cắt ($v$) và tính số vòng quay trục chính ($n$); cuối cùng là kiểm tra công suất máy và tính thời gian gia công cơ bản ($T_m$).

Tài liệu cung cấp các bài tập ví dụ mẫu có tính ứng dụng cao, tiêu biểu như ví dụ lập bảng chế độ cắt hoàn chỉnh cho quá trình tiện trên máy công cụ vạn năng 1K62 sử dụng dao gắn mảnh hợp kim cứng T15K6. Trong mỗi phương pháp gia công, giáo trình đưa vào các bảng số liệu chi tiết về hệ số điều chỉnh ($k_v, k_s, k_p$) tương ứng với từng điều kiện mài sắc, dạng mài dao (mài thường, mài côn kép, mài có cạnh viền và cắt ngang), tình trạng mòn mặt sau dao và độ cứng vững của chi tiết gia công.

Về mặt đánh giá, giáo trình là công cụ căn bản để giảng viên xây dựng các đề thi tự luận, bài tập lớn học phần Nguyên lý cắt, và làm thước đo đánh giá kết quả tính toán phần công nghệ trong đồ án Công nghệ chế tạo máy.

Đối với hoạt động tự học, giáo trình định hướng người học tự rèn luyện kỹ năng qua phương pháp đối chiếu song song: tính toán thông số theo công thức giải tích thực nghiệm, sau đó tra cứu bảng dữ liệu tương ứng để kiểm tra độ tin cậy. Khi áp dụng vào thực tế xưởng, người học cần tuân thủ nguyên tắc hiệu chỉnh: luôn đối chiếu số vòng quay trục chính tính toán ($n_{tt}$) với dãy vòng quay có sẵn trên máy ($n_{máy} \le n_{tt}$) nhằm đảm bảo an toàn thiết bị và tuổi bền dụng cụ cắt.

---

Điểm nổi bật và cập nhật (250-300 từ)

Giáo trình Chế độ cắt gia công cơ khí tập trung hệ thống hóa một khối lượng lớn dữ liệu thực nghiệm phục vụ gia công cắt gọt kim loại, với những điểm đặc trưng rõ rệt:

Thứ nhất, tính chuẩn hóa và mức độ bao phủ dữ liệu thực nghiệm. Giáo trình cung cấp hệ số thực nghiệm cho đầy đủ các chủng loại vật liệu chế tạo máy, từ thép kết cấu cacbon, thép hợp kim đến các nhóm vật liệu chuyên dụng như thép không gỉ 2X13, thép chịu nhiệt và ổn định 1X18H9T, X23H18, 1X14H14B2M, hợp kim đồng, gang xám, gang dẻo và các loại chất dẻo kết cấu (textolit, bakelit, gỗ ép). Dữ liệu nhám bề mặt được chuẩn hóa theo hệ thống tiêu chuẩn ГОСТ 2789-59 với các chỉ số $R_a$ và $R_z$.

Thứ hai, gắn kết chặt chẽ với điều kiện máy móc và trang thiết bị thực tế tại các cơ sở đào tạo và nhà máy cơ khí. Toàn bộ các công thức tính toán và bảng tra được hiệu chỉnh sát với các dòng máy công cụ phổ quát như máy tiện 1K62, máy bào ngang, bào giường, máy khoan đứng, máy phay chuyên dùng, đồng thời bao quát các mác vật liệu dụng cụ cắt từ thép gió P9, P18, 9XC đến các hợp kim cứng BK2, BK6, BK8, T5K10, T15K6 và dao sứ ЦМ-332.

Thứ ba, giáo trình mở rộng phạm vi ứng dụng từ gia công cơ truyền thống sang định hướng sản xuất hàng loạt, hàng khối và máy công cụ điều khiển số (CNC). Tác giả đề cập đến định hướng sử dụng chế độ cắt tối ưu cho máy CNC và giới thiệu phương pháp tính toán chế độ cắt thông qua các phần mềm công nghệ của các hãng dụng cụ cắt công nghiệp như Seco, Sandvik Coromant, Mitsubishi.

---

Đối tượng sử dụng giáo trình (200-250 từ)

Giáo trình Chế độ cắt gia công cơ khí được thiết kế cho các nhóm đối tượng cụ thể trong hệ thống đào tạo kỹ thuật và sản xuất công nghiệp:

• Sinh viên đại học và cao đẳng: Sinh viên năm thứ 2, năm thứ 3 và năm cuối thuộc các ngành Công nghệ kỹ thuật cơ khí, Kỹ thuật chế tạo máy, Cơ điện tử và Kỹ thuật công nghiệp. Tài liệu phục vụ trực tiếp cho việc làm bài tập môn học Nguyên lý cắt, tính toán chế độ công nghệ trong đồ án Công nghệ chế tạo máy và hoàn thiện phần quy trình công nghệ trong đồ án tốt nghiệp.
• Học viên hệ trung cấp và kỹ thuật viên: Người học nghề và thợ gia công cơ khí tại các xưởng sản xuất sử dụng giáo trình để tra cứu nhanh bước tiến dao, tốc độ cắt và chọn số vòng quay khi vận hành máy tiện, phay, bào, khoan, mài vạn năng.
• Giảng viên chuyên ngành cơ khí: Sử dụng làm tài liệu tham khảo giảng dạy, biên soạn bài giảng học phần Nguyên lý cắt, Dụng cụ cắt, đồng thời làm cơ sở xây dựng đề thi và hướng dẫn thực hành xưởng.
• Yêu cầu kiến thức tiên quyết (Prerequisites): Người học cần hoàn thành các môn học cơ sở kỹ thuật gồm: Vẽ kỹ thuật, Cơ học lý thuyết, Sức bền vật liệu, Vật liệu học và Xử lý nhiệt, Dung sai và Lắp ghép.

---

Câu hỏi thường gặp (250-300 từ)

1. Giáo trình này phù hợp với đối tượng nào nhất?
Giáo trình phù hợp trực tiếp với sinh viên đại học, cao đẳng, trung cấp chuyên ngành Công nghệ kỹ thuật cơ khí, kỹ thuật viên nhà xưởng và kỹ sư công nghệ chế tạo máy cần tài liệu tra cứu thông số cắt gọt thực nghiệm.

2. Người học cần chuẩn bị kiến thức nền tảng nào trước khi tiếp cận giáo trình?
Người học cần nắm vững kiến thức về Vật liệu cơ khí (cấu trúc pha, độ bền $\sigma_b$, độ cứng HB, HRC), Sức bền vật liệu (tính toán uốn, xoắn, võng của dầm), Dung sai và đo lường bề mặt (cấp chính xác, độ nhám $R_a, R_z$).

3. Điểm khác biệt cơ bản giữa giáo trình này và các tài liệu nguyên lý cắt thuần túy là gì?
Tài liệu tập trung vào kỹ năng tính toán thực hành và quy trình tra bảng chế độ cắt cụ thể cho từng phương pháp gia công (tiện, bào, khoan, khoét, doa, cưa, cắt ren, cắt răng) kèm các công thức kiểm nghiệm bền của máy và dao, không chỉ trình bày lý thuyết hiện tượng cắt gọt đơn thuần.

4. Phương pháp tự học giáo trình như thế nào để đạt hiệu quả cao?
Người học nên làm theo các ví dụ mẫu: bắt đầu từ việc phân tích bản vẽ chi tiết để chọn chiều sâu cắt $t$, tra lượng chạy dao $s$, kiểm tra các điều kiện bền (uốn thân dao, võng chi tiết, lực chạy dao), tính vận tốc cắt $v$ và quy đổi ra số vòng quay thực tế trên máy công cụ.

5. Tài liệu có cung cấp số liệu cho các vật liệu khó gia công không?
Có. Giáo trình cung cấp công thức và hệ số điều chỉnh chế độ cắt, lực cắt, mômen xoắn cho thép tôi, thép không gỉ (2X13), thép chịu nhiệt (1X18H9T) và các vật liệu phi kim như chất dẻo kết cấu (textolit, bakelit).

---

Kết luận (150 từ)

Giáo trình Chế độ cắt gia công cơ khí của tác giả Phùng Xuân Sơn là một tài liệu học thuật cơ sở có cấu trúc chặt chẽ, kết hợp hài hòa giữa phương pháp giải tích và hệ thống bảng tra số liệu thực nghiệm. Giá trị cốt lõi của cuốn sách thể hiện ở quy trình tính toán rõ ràng, hỗ trợ trực tiếp cho sinh viên ngành cơ khí trong việc giải quyết các bài toán công nghệ cắt gọt kim loại và lập quy trình gia công chi tiết máy.

Lộ trình học tập khuyến nghị là tiếp cận từ các khái niệm cơ bản ($t, s, v$), thực hành tính toán cho các nguyên công gia công mặt ngoài và mặt lỗ điển hình (tiện, khoan, khoét, doa), tiến hành các bước kiểm nghiệm bền hệ thống, sau đó ứng dụng vào các nguyên công phức tạp như cắt ren và gia công răng. Để tối ưu hóa hiệu quả học tập, người học nên kết hợp giáo trình cùng tài liệu thuyết minh thông số kỹ thuật của các dòng máy công cụ và sổ tay công nghệ chế tạo máy.

Trích đoạn nội dung tài liệu

TRƯÒNG ĐAI HOC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI PHÙNG XUÂN SƠN GlÁũTRÌNH J 帽요 CHẾ ĐỘ CẮT G IA CÔNG CO KHÍ NHÀ XUẤT BẢN KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT Lời t ự a Trường Đại học Công nghiệp Hà N ội với bề dày truyền thống hơn 115 năm đào tạo ra công nhân lành nghề, kỹ thuật viên trung cấp, cao đẳng kỹ thuật, cử nhân cao đẳng, đại học, thạc sỹ công nghệ kỹ thuật cơ khí có chất lượng cao cho đất nước. Trường có thế mạnh về đào tạo cơ khí, nhằm nâng cao chất lượng đào tạo nbà trường luôn quan tâm đổi mới chương trình, xây dựng cơ sở vật chất, đào tạo đội ngũ giảng viên. Gia công bằng cắt gọt là quá trình lấy đi lớp kim lượng dư ở dạng phoi để đạt được hình dạng, kích thước theo yêu cầu của các chi tiết máy. Các phương pháp gia công cắt gọt thông dụng như: Tiện, phay, khoan, mài.

Nâng cao năng suất, chất lượng và hạ giá thành sản phẩm cơ khí phụ thuộc vào nhiều yếu tố: Dụng cụ cắt, chế độ cắt và tưới nguội, mòn và tuổi bền dụng cụ cắt, các hiện tượng cơ - lý - hoá xảy ra trong quá trình cắt như： rung động, lực cắt, nhiệt cắt. trong đó lựa chọn chế độ công nghệ cắt gọt hợp lý cho các điều kiện gia công cụ thể luôn được các nhà công nghệ quan tâm nhất. M ôn học Nguyên lý cắt là một môn học cơ sở ngành Cơ khí với các nội dung về lý thuyết, bài tập và thí nghiệm. N ội dung của môn học gồm: Vật liệu dụng cụ cắt; cấu tạo và thông số hình học các loại dụng cụ căt, mài sắc dụng cụ cắt; Quả trình cắt gọt kim loại; Các phương pháp gia công cắt gọt điển hình; Tính toán và lựa chọn chế độ cắt hợp lý với điêụ kiện gia công cụ thể; Đặc điểm, công dụng của dụng cụ cắt, chế độ cắt trên mảy CNC; Thực chất, đặc điểm và công dụng các phương pháp gia công mới.

Giáo trình Chê độ cất gia công cơ khí được biên soạn nhằm bước đầu giúp sinh viên ngành Công nghệ kỹ thuật cơ khí làm các bài tập vé 3 GIÁP TRÌNH CHÊ ĐỘ CÁT GIA CÔNG o ơ KH[-------------------------------------------------------------------- chọn chế độ Cắt, làm quen với việc lựa chọn chế độ cắt bằng phương pháp tính và tra chế độ cắt, tài liệu còn được dùng cho hệ cao đắng, trung học và đội ngũ kỹ thuật viên ngành Cơ khí sử dụng đ ể lựa chọn chê độ cắt trong quá trình học tập và hành nghê. Tuy các tác giả đã có nhiều cố gắng k h i biên soạn, song giáo trình chắc chắn không tránh khỏi những khiếm khuyết. H y vọng nhận được sự góp ý của bạn đọc để giáo trình hoàn thiện hơn trong lần xuất bản sau. M ọi ý kiến đóng góp xin gửi về địa chỉ: Nhóm tác giả - Khoa Cơ khí - Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội - đường Minh Khai - quận Bắc Từ Liêm - thành phô Hà Nội.

CẮC TÁC GIẢ MỤC LỤC LỜI TỰA. KHÁI NIỆM CHẾ Đ ộ CẮT GIA CỐNG c ơ K H Í. TIỆN VÀ BÀO. Trình tự tra chế độ cắt khi tiện 34 1.

二•一 버 ••••:••. Khoan và khoan rộng lỗ. Khoét và doa. CƯA CẮT VẬT 니Ệ u •……••••.

CẮT REN TRÊN MÁY TIỆN - MÁY PHAY - 10 MÁY CHUYÊN DỪNG. GIA CÔNG RĂNG. Cắt bánh răng hình trụ bằng dao phay dĩa môđun. Cắt thanh răng thanh bằng dao phay đĩa môđun.

Cắt bánh răng hình trụ. Cắt bánh răng cô n. Cắt bánh vít, trục vít. Mài bánh răng hỉnh trụ.

Vê tròn răng. Cắt trục then hoa bằng dao phay lăn trục then hoa C hương 8. THỜI GIAN GIA CÔNG c ơ BẢN. Các thông số cơ bản của máy cắt kim loại •• Phụ íục 2.

Nhóm vật liệu gia c ô n g. Nhám bề m ặt. — … TÀI 니ệ u THAM KHẢO. 5 KHÁI NIỆM CHẾ ĐỘ CAT GIA CÔNG c ơ KHÍ Chế độ cát (CĐC) gồm 3 yếu tố: Chiều sâu cắt t (mm), lượng tiến dao s và tốc độ cắt V (m/ph).

Khi xác định chế độ cắt còn phải xác định dược số lán chạy dao, công suất cắt, thời gian gia công cơ bản. trong điều kiện gia công nhất định. Các yếu tố của chế độ cắt /. Chiểu sâu cắt t (mm): Là khoảng cách giữa các bề mặt chưa và đã gia công đo theo chiều vuông góc với mặt đã gia công.

Chiều sâu cắt khi tiện trong đứợc tính theo công thức: Do —D V t = — -— (mm) 2 Chiều sâu cắt khi tiện ngoài được tính theo công thức: D -D o -(mm) 7 GIÁO TRÌNH CHẾ ĐỘ CÁT GIA CÔNG c ơ KHÍ Trong đó: D - đường kính chi tiết trước khi gia công; d - đường kính chi tiết sau khỉ gia công. Khi phay, mài, bào, xọc chiểu sâu cắt t = H - h (mm) Trong đó: H - kích thước chi tiết trưóc khi gia công; h - kính thước chi tiết sau khi gia công. Lượng chạy dao s: Là lượng dịch chuyển của lưỡi cắt chính so với bề mặt đã gia công trong một đơn vị quy ước đo theo phương chuyển động chạy dao. Đơn vị quy ước (có thể là thời gian, vòng quay, góc rãng hoặc hành trình kép.

Thường có lượng chạy dao dọc, ngang. tùy theo dạng chuyển động chạy dao của máy. Các lượng chạy dao thường dùng: 、 -Lượng chạy dao răng: Ký hiệu Sz, là lượng dịch chuyển của lưỡi cắt chính so với bề mặt đã gia công khi dao quay được một góc răng ỡ = 360/zmm/răng (z là số răng dao). 一 Lượng chạy dao vòng: Ký hiệu Sv, là lượng dịch chuyển của lưỡi cắt chính so với bề mặt đã gia công sau một vòng quay của dao.z (mm/vg) - Lượng chạy dao Sph (mm/ph): Là lượng chạy dao đo trong thỉri gian 1 phút.Sz(mm/ph) Trong đó: n - số vòng quay của dao phay trong 1 phút' S(* - dược dùng để tính năng suất gia công.

; 3-J Ố C đf cắ t v (m /Ph>: u 1卿g dịch chuyển tương đối của một điểm trên u： f 1 s,° với u 啤 dang gi: công tro"g một đơn vị thời gian, đô theo phương véctơ tốc độ cắt. Khi mài tốc độ cắt tính ra đơn vị là m/s. vâf , ^ ộ ỉớnh chếđộucắt phụ thuộc vào nhiều yếu tố như：thành phần hoá hoc của h ư ở lỉ m m ^ h , CÒng’ máy’ da0 cụ- Cá: 二 ^ trên nhiều khi ảnh ĩ m U g đến chế độ cắt và không thể đánh giá đôc lâp. 8 KHÁI NIÊM CHẾ BÔ c： 入T GIA CÔNG c d KHÍ Chọn chế độ cắt rất phức tạp, với các điẻu kiện gia công khác nhau sẽ có chế độ cắt khác nhau được sử dụng.

Vì vậy để đưa ra một công thức cụ thể để tính chế độ cắt cho từng loại vật liệu, điẻu kiện gia công cụ thể là không thể thực hiện được. CĐC được chọn theo kinh nghiệm và sử dụng các công thức thực nghiệm để tính toán chế độ cắt. Các công thức tính CĐC được tính cho .một số vật liệu chuẩn ứng với mộ số diều kiện nhất định nào đó, còn các vật liệu khác được điếu chỉnh bơi các hệ số gia công thực nghiệm. Phân loại chế độ cát: - Chếđộ cắt tối ưu: Là CĐC cho năng suất gia công cao nhất do đó tốn ít thời gian nhất, giá thành thấp nhất.

Nếu chọn đúng kết cấu dao, thông số hình học phần cắt, vật liệu, phương pháp mài sắc và mài bóng cũng như xác định đúng đắn cách gá đặt, kẹp chặt dao và phôi, điều chỉnh máy tốt, trang bị công nghệ có kết cấu hợp lý. sẽ tạo điều kiện để chọn được chế độ tối ưu. Chế độ cắt tối ưu thường phù hợp với dạng sản xuất hàng loạt, hàng khối, máy CNC. - Chếđộ cắt giới hạn: Là chế độ cắt cho phép đối với điều kiện máy, dao, tưới nguội.

Nó thường bị giới hạn bởi các điều kiện về công suất máy, bước tiến, khả năng cắt của dụng cụ, vật liệu gia công. Chế độ cắt giới hạn chỉ giúp cho việc cắt gọt an toàn, tìm vùng ổn định. - Chế độ cắt hợo /v; Là chế độ cắt nằm trong chế độ cắt giới hạn và gần chế độ cắt tối ưu. Chọn chế độ cắt hợp lý được sử dụng trong dạng sản xuất đơn chiếc, loạt nhò, máy vạn năng.

Cần lưu ý là sẽ có nhiều CĐC tùy theo khả năng của người thợ, những người thợ có nhiều kinh nghiệm sẽ dẻ chọn được chế độ cắt hợp lý hơn. Các phương pháp chọn chế độ cát: - Phương pháp tính toán chế độ cắt: Tính CĐC theo các công thức thực nghiệm có độ tối ưu cao tuy nhiên tốn nhiều thời gian và phức tạp, cần thực hiện nhiẻu thực nghiệm do đó tốn kém hơn, thường phù hợp với dạng sản xuất hàng loạt, hàng khối. Hiện nay có thể tính toán hoặc sử dụng các phần mềm tính toán chế dô cắt của các hãng bán dụng cụ cắt như Seco， Sandvic, Coromand, MitsubitshL. 9 GIÁP TRÌNH CHẾ Độ CẮT BIA CÔNG c d KHÍ____________________________________________ - Phương pháp tra bàng: Tra bảng cho kết quả nhanh hơn phương pháp tính toán nhưng mức độ tối ưu của CĐC kém hơn phương pháp tính CĐC.

Thường phù hợp với diéu kiện sản xuất đơn chiếc, loạt nhỏ. - Chọn chế độ cắt theo kinh nghiệm: Thường CĐC được chọn theo kinh nghiệm của người thợ, mức độ hợp lý phụ thuộc vào kinh nghiệm và tay nghề người thợ. Thường dùng cho sản xuất đơn chiếc. 10 ChươNq 1 TIÊN VÀ BÀO 1.

TRÌNH Tự TRA CHẾ ĐỘ CẮT KHI TIỆN Các phương pháp gia công khác cũng được tra theo trình tự tương tự như khi tra chế độ cắt khi tiện. Chiểu sâu cắt t, mm - Gia công thô: t = 0,5 - 2 mm tùy theo công suất máy. - Gia công tinh: Với bề mặt có độ nhám Rz= 20 - 10 um thì t = 0,5 - 2 mm. Với độ nhám Ra= 2,5 - 0,63 um thì t = 0,1 - 0,4 mm.

- SỐ lát cắt m = A/t, A là tổng lượng dư. Để giảm bớt thời gian gia công, thời gian phụ nên chọn số lần chạy dao m là ít nhất. Chú ý: Khi cắt đứt và xâii rãnh, tiện định hình, t bằng chiều rộng của lưỡi cắt. Tra lượng chạy dao s, mm/vg Khi dùng lượng chạy dao nên chú ý những yếu tố sau đây: Yêu cầu độ bóng bể mặt, độ chống rung động của hệ thống máy - dao - chi tiết: độ bền vững của dao, máy gia công đảm bảo công suất.

Giá trị lượng chạy dao tra ở các bảng (1+12) và bảng 14.