..

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

NGUYỄN DANH DŨNG

TỐI ƯU HĨA Q TRÌNH TIỆN THÉP C45 TRÊN MÁY TIỆN CNC
THEO CHỈ TIÊU ĐỘ NHÁM VÀ ĐỘ CHÍNH XÁC
KÍCH THƯỚC GIA CƠNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
Chuyên ngành Kỹ thuật cơ khí

HÀ NỘI - 2017


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

NGUYỄN DANH DŨNG

TỐI ƯU HĨA Q TRÌNH TIỆN THÉP C45 TRÊN MÁY TIỆN CNC
THEO CHỈ TIÊU ĐỘ NHÁM VÀ ĐỘ CHÍNH XÁC
KÍCH THƯỚC GIA CƠNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
Chuyên ngành Kỹ thuật cơ khí

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS.TS BÙI NGỌC TUYÊN

HÀ NỘI - 2017


HVTH: Nguyễn Danh Dũng CTM-2015B

GVHD: PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên

LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi.
Các số liệu, kết quả trong luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố
trong bất kỳ cơng trình nào khác.

Hà Nội, ngày

tháng

Học viên thực hiện

Nguyễn Danh Dũng

năm


HVTH: Nguyễn Danh Dũng CTM-2015B

GVHD: PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên

LỜI CẢM ƠN
Trong q trình học tập, làm luận văn, tơi đã nhận đƣợc rất nhiều sự giúp đỡ,

chỉ bảo của các thầy cô giáo đã giảng dạy, hƣớng dẫn, giúp tôi hồn thàn tốt
chƣơng trình học cao học và hồn thiện đƣợc luận văn này.
Trƣớc hết tôi xin đƣợc chân thành cảm ơn với các thầy cô giáo giảng viên
trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội đã giảng dạy, giúp đỡ, chỉ bảo tận tình, giúp
tơi có đƣợc nhiều kiến thức rất mới và bổ ích, nâng cao trình độ, năng lực học tập
và sáng tạo.
Tôi xin cảm ơn thầy giáo hƣớng dẫn PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên Đại học Bách
Khoa Hà Nội, ngƣời hƣớng dẫn khoa học và giúp đỡ tận tình tơi trong việc tiếp
cận và khai thác tài liệu tham khảo cũng nhƣ những chỉ bảo trong quá trình tơi làm
luận văn.
Cuối cùng tơi muốn bày tỏ lịng cảm ơn các bạn đồng nghiệp và gia đình đã ủng
hộ và động viên tơi trong suốt q trình làm luận văn này.
Do kinh nghiệm của bản thân còn nhiều hạn chế nên luận văn khơng tránh khỏi
thiếu xót. Tơi rất mong nhận đƣợc ý kến nhận xét, góp ý của quý thầy cô và các
bạn.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
Tác giả

Nguyễn Danh Dũng

3


HVTH: Nguyễn Danh Dũng CTM-2015B

GVHD: PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................... 2

LỜI CẢM ƠN ................................................................................................................. 3
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT ................................................. 7
DANH MỤC CÁC BẢNG ............................................................................................. 8
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ........................................................................ 9
PHẦN MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 11
CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH TIỆN VÀ DAO TIỆN ...................... 14
1.1.

Các phƣơng pháp tiện và đặc điểm quá trình cắt khi tiện. ........................... 14

1.1.1.

Khái niệm cơ bản về gia công tiện. ........................................................ 14

1.1.2.

Các phƣơng pháp tiện ............................................................................. 15

1.2.

Các loại vật liệu dụng cụ cắt. ........................................................................ 18

1.3.

Tổng quan về dụng cụ cắt trên máy tiện ....................................................... 24

1.3.1.

Phân loại dao tiện ................................................................................... 24


1.3.2.

Kết cấu và thông số hình học dao tiện.................................................... 30

1.4.

Các thơng số của q trình cắt khi tiện ......................................................... 34

1.5.

Kết luận ......................................................................................................... 34

CHƢƠNG II: ĐỘ CHÍNH XÁC VÀ CHẤT LƢỢNG BỀ MẶT CHI TIẾT GIA
CƠNG ........................................................................................................................... 39
2.1.

Khái niệm chung về độ chính xác gia công .................................................. 39

2.2.

Các yếu tố đặc trƣng của chất lƣợng bề mặt................................................. 39

2.2.1. Tính chất hình học của bề mặt gia cơng .................................................... 40
2.2.2.
2.3.

Tính chất cơ lý của bề mặt gia công ....................................................... 45

Các yếu tố ảnh hƣởng đến độ nhám bề mặt.................................................. 45


2.3.1. Thơng số hình học của dụng cụ cắt ............................................................ 45
2.3.2. Ảnh hƣởng của tốc độ cắt ........................................................................... 46
2.3.3.

Ảnh hƣởng của lƣợng chạy dao S .......................................................... 47
4


HVTH: Nguyễn Danh Dũng CTM-2015B

GVHD: PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên

2.3.4.

Ảnh hƣởng của chiều sâu cắt.................................................................. 47

2.3.5.

Ảnh hƣởng của vật liệu gia công ............................................................ 48

2.3.6.

Ảnh hƣởng từ rung động hệ thống công nghệ........................................ 48

2.3.7.

Ảnh hƣởng của độ nhám bề mặt tới tính chất sử dụng của chi tiết ........ 48

2.4.


Kết luận ......................................................................................................... 50

CHƢƠNG III: PHƢƠNG PHÁP THIẾT KẾ THỰC NGHIỆM TAGUCHI .............. 52
3.1.

Phƣơng pháp thiết kế thực nghiện truyền thống ........................................... 52

3.1.1.

Phƣơng pháp truyền thống bình phƣơng cực tiểu .................................. 52

3.1.2.

Phƣơng pháp quy hoạch thực nghiệm .................................................. 563

3.2.

Phƣơng pháp thiết kế thực nghiệm Taguchi ............................................... 524

3.2.1.

Thiết kế thí nghiệm................................................................................. 57

3.2.2.

Phân tích kết quả .................................................................................... 57

3.2.3.

Phạm vi áp dụng ..................................................................................... 58


3.2.4.

Các ƣu nhƣợc điểm của phƣơng pháp Taguchi ...................................... 58

3.3.

Các khái niệm cơ bản.................................................................................... 59

3.3.1.

Bảng trực giao ........................................................................................ 59

3.3.2.

Tỷ số S/N ................................................................................................ 63

3.3.3.

Phân tích phƣơng sai ANOVA ............................................................... 66

3.4.

Các bƣớc áp dụng phƣơng pháp Taguchi: ..................................................... 72

3.5.

Kêt luận.......................................................................................................... 75

CHƢƠNG IV: THỰC NGHIỆM NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CHẾ ĐỘ CẮT ĐẾN

ĐỘ NHÁM BỀ MẶT VÀ ĐỘ CHÍNH XÁC GIA CƠNG .......................................... 76
4.1. Các điều kiện thực nghiệm ............................................................................. 76
4.1.1.

Các đại lƣợng đầu vào: ........................................................................... 76

4.1.2.

Các đại lƣợng đầu ra:.............................................................................. 76

4.1.3.

Các đại lƣợng cố định ............................................................................. 76

4.1.4.

Các đại lƣợng ngẫu nhiên ....................................................................... 77

4.1.5.

Điều kiện thí nghiệm: ............................................................................. 77

4.2.

Xây dựng quy hoạch thực nghiệm ................................................................ 81
5


HVTH: Nguyễn Danh Dũng CTM-2015B


GVHD: PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên

4.2.1.

Xây dựng bảng thí nghiệm trực giao Taguchi ........................................ 81

4.2.2.

Xác định ảnh hƣởng của S, V, t đến Ra ................................................. 87

4.2.3.

Xác định ảnh hƣởng của S, V, t đến ∆D ................................................ 89

4.3.

Kết luận ......................................................................................................... 92

KẾT LUẬN CHUNG ................................................................................................... 93
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................ 97

6


HVTH: Nguyễn Danh Dũng CTM-2015B

GVHD: PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
CNC

OA
S/N
ANOVA
DOF
MSD
NC
CAD
CSDL
PCBN
PCD
Ra
∆D
HKC

Computer Numerical Control
Orthogonal Array
Signal to Noise
Analysis of Variance
Degree of Freedom
Mean Square Deviation
Numerical Control
Computer Aided Design
Cơ sở dữ liệu
Poly Crystal Boron Nitrit
Poly Crystal Diamon
Độ nhám bề mặt
Độ chính xác gia cơng
Hợp kim cứng

7



HVTH: Nguyễn Danh Dũng CTM-2015B

GVHD: PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1. 1. Một số mác HKC và công dụng ................................................................ 421
Bảng 1. 2. Thành phần HKC và tính chất cơ hóa ......................................................... 42
Bảng 1. 3. So sánh vật liệu dụng cụ cắt theo tiêu chuẩn ΓOCK VÀ ISO .................... 42
Bảng 2. 1. Cấp độ nhẵn bóng theo TCVN2511-95 ...................................................... 42
Bảng 3. 1. Bảng trực giao

.............................................................................. 60

Bảng 3. 2. Bảng trực giao

.............................................................................. 60

Bảng 4. 1.Tiêu chuẩn kỹ thuật máy tiện MAZAK Quick Turn 10N ATC .................. 78
Bảng 4. 2. Thành phần hóa học của T15K6 ................................................................. 79
Bảng 4. 3. Cơ tính của T15K6 ...................................................................................... 79
Bảng 4. 4. Tiêu chuẩn kỹ thuật máy đo độ nhám MITUTOYU SJ400........................ 80
Bảng 4. 5. Thành phần hóa học và cơ tính thép C45 ................................................... 81
Bảng 4. 6. Bảng trực giao

............................................................................ 82

Bảng 4. 7. Kết quả đo độ nhám, dung sai kích thƣớc và tỷ số S/N .............................. 83
Bảng 4. 8.Giá trị S N trung bình các mức ảnh hƣởng của V, S, t đến Ra ................... 85

Bảng 4. 9. Kết quả đo độ nhám trung bình................................................................... 85
Bảng 4.

. Giá trị S N trung bình các mức ảnh hƣởng của V, S, t đến ∆D ............... 86

Bảng 4. 11. Kết quả đo sai lệch kích thƣớc trung bình ................................................ 87

8


HVTH: Nguyễn Danh Dũng CTM-2015B

GVHD: PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình . . Các phƣơng pháp tiện .................................................................................. 15
Hình 1. 2. Tiện trong và tiện ngồi ............................................................................... 16
Hình 1. 3.Máy tiện vạn năng………. ......................................................................... 16
Hình 1. 4. Máy tiện đứng ............................................................................................... 17
Hình 1. 5. Máy tiện CNC.............................................................................................. 17
Hình 1. 6. Phân loại dao tiện theo đặc tính gia cơng .................................................... 24
Hình 1. 7. Một số loại dao tiện đặc biệt........................................................................ 25
Hình 1. 8. Dao tiện trên máy tiện CNC ........................................................................ 26
Hình 1. 9. Mơ tả một số loại dao tiện cơ bản dùng cho các máy tiện CNC. ................ 27
Hình 1. 10. Dao tiện ren ngồi .................................................................................. 28
Hình 1. 11. Dao tiện ren trong ...................................................................................... 29
Hình 1. 12. Dao tiện ngồi............................................................................................ 29
Hình 1. 13. Dao tiện trong ............................................................................................ 29
Hình 1. 14. Mảnh dao thay thế nhiều cạnh ................................................................... 30
Hình 1. 15. Kết cấu dao tiện ......................................................................................... 30

Hình 1. 16. Các mặt làm việc của dao tiện ................................................................... 32
Hình 1. 17. Các góc của dao ......................................................................................... 33
Hình 1. 18. Các góc dao biểu diễn trên các mặt tiếp xúc ............................................. 33
Hình 1. 19. Các góc làm việc của dao .......................................................................... 34
Hình 1. 20. Sơ đồ xác định tốc độ cắt........................................................................... 35
Hình 1. 21. Chiều sâu cắt khi tiện các bề mặt khác nhau. ............................................ 35
Hình 1. 22. Cơ cấu đo dao ............................................................................................ 38
Hình 2. 1. Các yếu tố hình học của lớp bề mặt. ........................................................... 41
Hình 2. 2. Các chỉ tiêu đánh giá độ nhám bề mặt......................................................... 41
9


HVTH: Nguyễn Danh Dũng CTM-2015B

GVHD: PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên

Hình 2. 3. Máy đo độ nhám bề mặt POCKETSURF của Mỹ ...................................... 44
Hình 2. 4. Ảnh hƣởng của tốc độ cắt tới độ nhám ....................................................... 46
Hình 2. 5. Ảnh hƣởng của lƣợng chạy dao tới độ nhám .............................................. 47
Hình 2. 6. Ảnh hƣởng của chiều sâu cắt tới độ nhám .................................................. 49
Hình 2. 7. Ảnh hƣởng của độ nhám bề mặt Ra tới độ mịn U của chi tiết ................... 49
Hình 2. 8. Ảnh hƣởng tính chống ăn mịn .................................................................... 49
Hình 3. 1.Mức điều khiển của socola ........................................................................... 56
Hình 4. 1.MAZAK Quick Turn 10N ATC ................................................................... 77
Hình 4. 2.Mảnh dao d ng cho thực nghiệm ................................................................. 78
Hình 4. 3. Máy đo độ nhám bề mặt MITUTOYU SJ400 ............................................. 79
Hình 4. 4. Panme Mitutoyo .......................................................................................... 80
Hình 4. 5.Giá trị S N trung bình các mức ảnh hƣởng của V, S, t đến Ra ................... 85
Hình 4. 6. Giá trị Ra trung bình tại các mức của V, S, t .............................................. 86
Hình 4. 7. Giá trị S N trung bình các mức ảnh hƣởng của V, S, t đến sai lệch ΔD .... 86

Hình 4. 8. Giá trị ΔD trung bình tại các mức của V, S, t ............................................. 87

10


HVTH: Nguyễn Danh Dũng CTM-2015B

GVHD: PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên

PHẦN MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Chất lƣợng gia công là một chỉ tiêu quan trọng trong ngành chế tạo máy. Hai
tiêu chí quan trọng để đánh giá chất lƣợng gia cơng là độ nhám bề mặt và độ chính
xác kích thƣớc. Trong q trình gia cơng, để đạt đƣợc đồng thời hai tiêu chí trên cần
lựa chọn đƣợc bộ thơng số chế độ cắt (tốc độ cắt, lƣợng chạy dao, chiều sâu cắt) hợp
lý. Trong một số tài liệu, giáo trình chun ngành đã xuất bản [1,2,3,4,5] có trình bày
cơ sở lý thuyết chung về ảnh hƣởng của từng thông số chế độ cắt đến độ nhám bề mặt
cũng nhƣ độ chính xác gia cơng. Một số bài báo, luận văn tiến sĩ cũng đã công bố các
kết quả nghiên cứu ảnh hƣởng của các thông số chế độ cắt đến độ nhám bề mặt [6,7,8]
hay của các thông số chế độ cắt đến độ chính xác gia cơng [9] thông qua các công
thức hồi quy thực nghiệm thiết lập đƣợc với các trƣờng hợp gia công cụ thể. Các
nghiên cứu nhìn chung thƣờng chỉ xét phiến diện hoặc ảnh hƣởng của các thông số
chế độ cắt đến độ nhám bề mặt, hoặc ảnh hƣởng của các thông số chế độ cắt đến độ
chính xác kích thƣớc [10,11,12,13,14].
Qua tình hình nghiên cứu trên để lựa chọn và đánh giá đƣợc các mức độ ảnh
hƣởng của bộ thông số cắt đến hai tiêu chí chất lƣợng bề mặt và độ chính xác gia cơng
là một nhu cầu cấp thiết.
Từ đó tác giả lựa chọn đề tài: “Tối ƣu hóa q trình tiện thép C45 trên máy tiện
CNC theo chỉ tiêu độ nhám và độ chính xác kích thƣớc gia cơng”.
2. Mục đích nghiên cứu luận văn


11


HVTH: Nguyễn Danh Dũng CTM-2015B

GVHD: PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên

Ứng dụng phƣơng pháp Taguchi để đánh giá mức độ ảnh hƣởng của từng thông
số chế độ cắt (tốc độ cắt, lƣợng chạy dao, chiều sâu cắt) và các yếu tố nhiễu (rung
động, vật liệu không đồng nhất,..) đến độ nhám và độ chính xác kích thƣớc khi tiện
CNC thép C45 . Từ đó phân tích lựa chọn bộ thơng số chế độ cắt tối ƣu nh m đạt
đƣợc đồng thời cả hai tiêu chí độ nhám bề mặt Ra và sai lệch kích thƣớc đƣờng kính
gia cơng (ΔD là nhỏ nhất.
3. Đối tƣợng & phạm vi nghiên cứu của đề tài
 Đối tƣợng nghiên cứu là q trình tiện ngồi bề mặt trụ trơn b ng thép C45 trên
máy tiện CNC
 Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu ảnh hƣởng của các thơng số chế độ cắt đến độ
nhám và độ chính xác gia công khi tiện CNC với các điều kiện sau:
- Máy tiện CNC ký hiệu: MAZAK Quick Turn 10N ATC
- Dao tiện hợp kim cứng T15K6
- Vật liệu gia công: thép C45
4. Nội dung nghiên cứu của đề tài
Đề tài gồm các nội dung sau:
- Tổng quan về quá trình tiện và dao tiện. Giới thiệu các khái niệm cơ bản về
gia công tiện, dao tiện. So sánh sự khác biệt giữa máy công cụ thƣờng và máy CNC.
- Chất lƣợng bề mặt chi tiết sau khi gia công: Những yếu tố đặc trung của chất
lƣợng bề mặt gia công và những yếu tố ảnh hƣởng đến độ nhám cũng nhƣ độ chính
xác gia cơng.
- Giới thiệu phƣơng pháp Taguchi: Giới thiệu lịch sử phƣơng pháp, khả năng áp

dụng, các khái niệm cơ bản, các bƣớc áp dụng của phƣơng pháp Taguchi.
- Xác định chế độ công nghệ tối ƣu b ng phƣơng pháp Taguchi: Ứng dụng
phƣơng pháp Taguchi để xác định phần trăm ảnh hƣởng của từng yếu tố vận tốc cắt ,
lƣợng chạy dao và chiều sâu cắt đến độ nhám và độ chính xác kích thƣớc chi tiết gia
cơng. Qua đó cũng xác định đƣợc chế độ cắt tối ƣu của q trình gia cơng trong phạm
vi nghiên cứu của đề tài.
12


HVTH: Nguyễn Danh Dũng CTM-2015B

GVHD: PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên

5. Phƣơng pháp nghiên cứu
Trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết và phân tích các cơng trình nghiên cứu liên
quan đến lĩnh vực của đề tài, kết hợp với nghiên cứu thực nghiệm để thực hiện mục
tiêu của đề tài.
Phƣơng pháp nghiên cứu thực nghiệm sử dụng ở đây là phƣơng pháp quy
hoạch thực nghiệm Taguchi cùng với phân tích phƣơng sai ANOVA.
6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
 Ý nghĩa khoa học
Đóng góp vào việc nghiên cứu tối ƣu hóa chế độ cắt cho phƣơng pháp tiện
b ng dao tiện chắp mảnh hợp kim cứng nh m đạt đƣợc độ nhám bề mặt (Ra) và độ
chính xác gia cơng (ΔD) là nhỏ nhất bên cạnh đó giảm thời gian và chi phí gia cơng.
Kết quả nghiên cứu là cơ sở khoa học cho việc điều khiển, tối ƣu hóa q trình
tiện.
Sử dụng phƣơng pháp Taguchi và phân tích phƣơng sai ANOVA để đánh giá
đƣợc sự ảnh hƣởng của bộ ba thông số chế độ cắt v, s, t đến độ nhám bề mặt và độ
chính xác gia công.
Làm phong phú thêm lý thuyết trong quy hoạch thực nghiệm và xử lý dữ liệu

thực nghiệm, quá trình tối ƣu hóa các thơng số cơng nghệ trong điều kiện tại Việt
Nam.
 Ý nghĩa thực tiễn
Đề tài mang tính ứng dụng cao, kết quả nghiên cứu của đề tài là cơ sở cho việc
lựa chọn bộ thông số chế độ cắt tối ƣu khi tiện thép C45 trên máy tiện CNC b ng dao
tiện chắp mảnh HKC nh m đạt đƣợc độ nhám bề mặt và độ chính xác gia công là thấp
nhất.
Đƣa phƣơng pháp Taguchi vào trong thiết kế thực nghiệm và tính tốn mức độ
ảnh hƣởng của thơng số công nghệ đến chất lƣợng bề mặt.

13


HVTH: Nguyễn Danh Dũng CTM-2015B

GVHD: PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên

CHƢƠNG I
TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH TIỆN VÀ DAO TIỆN

1.1. Các phƣơng pháp tiện và đặc điểm quá trình cắt khi tiện.
1.1.1. Khái niệm cơ bản về gia công tiện.
Tiện là phƣơng pháp gia công cắt gọt đƣợc thực hiện nhờ chuyển động chính
thơng thƣờng do phơi quay trịn tạo thành chuyển động cắt
động tiến dao là tổng hợp của 2 chuyển động tiến dao dọc

kết hợp với chuyển
và tiến dao ngang

do dao thực hiện.

Khi tiện trục trơn chuyển động tiến dao ngang
dọc

, chuyển động tiến dao

. Khi tiện mặt đầu hoặc cắt đứt chuyển động tiến dao dọc

động tiến dao ngang

, chuyển

.

Tiện là phƣơng pháp gia công cắt gọt thông dụng nhất. Máy tiện chiếm khoảng
25% đến 35% tổng số thiết bị trong phân xƣởng gia công cắt gọt.
+ Chuyển động chính (chuyển động cắt)

+ Chuyển động chạy dao gồm có:

o Chuyển động chạy dao dọc
14


HVTH: Nguyễn Danh Dũng CTM-2015B

GVHD: PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên

o Chuyển động chạy dao ngang
1.1.2. Các phương pháp tiện
Tiện có thể gia công đƣợc nhiều loại bề mặt khác nhau nhƣ các mặt trịn xoay

trong và ngồi, các loại ren, các bề mặt cơn, các mặt định hình.[6]

Hình 1. 1. Các phƣơng pháp tiện
Tùy theo loại bề mặt gia công ngƣời ta phân biệt các phƣơng pháp tiện: tiện
tròn, tiện vạt mặt (tiện mặt đẩu), tiện ren, tiện chích rãnh, tiện định hình và tiện tạo
dạng. Ngƣời ta có thể phân chia tiếp tục qua hƣớng chuyển động của bƣớc tiến ngang
hay dọc với trục quay.
Tùy theo vị trí điểm gia cơng ở chi tiết có thể chia phƣơng pháp tiện ra làm
tiện trong và tiện ngoài. Ở tiện ngoài, dụng cụ tiện (dao tiện có đủ chỗ (khơng gian).
Dao tiện có thể chọn lớn để khơng bị đẩy trong q trình gia cơng khi lực cắt xuất
15


HVTH: Nguyễn Danh Dũng CTM-2015B

GVHD: PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên

hiện, ở tiện trong, việc chọn dao tiện bị hạn chế vì dạng của chi tiết sự chuyển động và
độ lớn cắt tạo phơi.

Hình 1. 2. Tiện trong và tiện ngồi

 Giới thiệu các loại máy tiện:
+ Máy tiện vạn năng:
- Dùng gia cơng : mặt trụ ngồi, mặt trụ trong, cơn trong , cơn ngồi, ren vít
trong , ren vít ngồi, tiện chép hình…
- Máy Tiện ren vít vạn năng có nhiều cỡ: cỡ trung và cỡ nhỏ, cỡ để bàn và cỡ
nặng.

Hình 1. 3.Máy tiện vạn năng

+ Máy tiện cụt:
- Dùng gia cơng chi tiết cóđƣờngkính lớn : puli, vơ lăng, bánh răng,

tấm đệm.v.v…
- Khơng có ụ động
- Mâm cặp có đƣờng kính rất lớn.
16


HVTH: Nguyễn Danh Dũng CTM-2015B

GVHD: PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên

+ Máy tiện đứng:
- Gia cơng chi tiết có đƣờng kính lớn

Φ≥3

mm

- Nặng, hình dáng phức tạp
- Bàn gá chi tiết n m ngang quay theo trục thẳng đứng

Hình 1. 4. Máy tiện đứng
+ Máy tiện tự động:

Hình 1. 5. Máy tiện CNC

17



HVTH: Nguyễn Danh Dũng CTM-2015B

GVHD: PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên

Máy Tiện CNC – CNC là từ viết tắt cho Computer ized Numerical ly
Control led điều khiển b ng máy tính . Máy tiện CNC xuất hiện đã nhanh chóng
thay đổi việc sản xuất cơng nghiệp. Tính năng ƣu việt của máy tiện CNC cho phép
gia cơng nhiều loại, an tồn, tiếng ồn nhỏ, năng suất cao và vận hành dễ dàng hơn.
Dễ dàng tiện trịn, tiện vát, tiện cơn, tiện mặt và tiện rãnh b ng tay, ren hệ mét và
hệ inch đa dụng. Kĩ thuật tự động của máy tiện CNC giảm thiểu tối đa các sai sót
cho sản phẩm, và có thể nói máy tiện CNC gần giống nhất với hệ thống robot công
nghiệp hiện nay.
 So sánh cấu trúc máy công cụ thông thƣờng và máy CNC
+ Máy công cụ CNC đƣợc thiết kế cơ bản giống nhƣ máy công cụ vạn
năng. Sự khác nhau thật sự là ở chỗ các bộ phận liên quan đến tiến trình gia công
của máy công cụ CNC đƣợc điều khiển bởi máy tính.
+ Các hƣớng chuyển động của các bộ phận máy công cụ CNC đƣợc xác
định bởi một hệ trục tọa độ.
+ Mỗi chuyển động của các bộ phận máy có một hệ thống đo riêng để tính
tốn các vị trí tƣơng ứng và phản hồi thơng tin này về hệ điều khiển.
 So sánh chức năng
+ Nhập dữ liệu: D ng chƣơng trình NC
+ Điều khiển: Máy tính đƣợc tích hợp trong hệ điều khiển CNC và phần
mềm tƣơng ứng kiểm sốt tồn bộ các chức năng điều khiển của máy công cu.
+ Kiểm tra: Trên máy công cụ CNC, kích thƣớc của chi tiết gia cơng đƣợc
đảm bảo trong suốt q trình gia cơng với sự phản hồi liên tục của hệ thống đo.
1.2. Các loại vật liệu dụng cụ cắt.

18



HVTH: Nguyễn Danh Dũng CTM-2015B

GVHD: PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên

Có nhiều loại vật liệu làm dao, nhƣng t y theo vật liệu gia công, chế độ gia
công mà ngƣời ta chọn vật liệu làm dao cho hợp lý và kinh tế. Để chọn vật liệu làm
dao ngƣời ta xem xét các yêu cầu:
+ Độ cứng : là khả năng không bị biến dạng khi d ng để cắt vật liệu gia công.
+ Độ bền cơ học : Khả năng không bị phá hủy khi chịu lực trong quá trình cắt.
+ Độ bền nhiệt : Khả năng giữ đƣợc độ cứng và độ bền cơ học ở nhiệt độ cao.
+ Độ bền mòn : Khả năng chống lại sự mài mòn trong quá trình cắt.
a. Thép dụng cụ
Đây là vật liệu đƣợc d ng làm dụng cụ cắt trƣớc đây, nó là thép cácbon chất
lƣợng cao, có hàm lƣợng các bon cao, ta có thép các bon dụng cụ và thép hợp kim
dụng cụ.
+ Thép các bon dụng cụ là thép cácbon chất lƣợng cao, nó có độ cứng và độ
bền mịn khá cao, nhƣng nó lại có độ bền nhiệt thấp đến nhiệt độ 2

– 250 oC nó

sẽ mất độ cứng . Ngày nay ngƣời ta chỉ d ng thép cácbon dụng cụ để chế tạo các
dụng cụ cắt có vận tốc thấp

không lớn hơn

– 12 m phút nhƣ dao bào, xọc,

dụng cụ cắt gỗ, dụng cụ gia công b ng tay: lƣỡi cứ tay, mũi khoan, tarô-bàn ren,

giũa, . . .
+ Thép hợp kim dụng cụ là thép cácbon dụng cụ có thêm các ngun tố kim
loại khác nhƣ vơnfram, crôm, vanadi, silic, mangan để tăng độ bền nhiệt của dụng
cụ cắt. Tuy vậy hiện nay nó cũng chỉ đƣợc d ng chế tạo các dụng cụ cắt tốc độ
thấp. Thép hợp kim dụng cụ thƣờng gặp là thép crôm, thép crôm- niken, thép crôm
– mangan – silic, thép vôn fram, thép vanadi, . .
b.Thép gió
Thép gió là thép hợp kim đặc biệt có hàm lƣợng rất cao của W (6% -->
18%) , ngồi ra cịn có các ngun tố hợp kim khác nhƣ Cr, Co,.. . Thép gió có độ
cứng, độ bền mịn cao, nó có độ bền nhiệt khá cao có khả năng cắt đến nhiệt độ
550 – 600 oC . Tốc độ cắt đến 35 – 40 mét/phút.

19


HVTH: Nguyễn Danh Dũng CTM-2015B

GVHD: PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên

Hiện nay để gia công các vật liệu thông dụng ngƣời ta thƣờng d ng những
mác thép gió: P6M5 ( 6% volfram, 5% molipden), P6M3 ( 6% volfram, 3%
molipden), P12 (12% volfram)
Để gia cơng thép khơng gỉ có độ bền cao và thép hợp kim có độ cứng và độ
dẽo cao trong điều kiện cắt gọt có va đập ngƣời ta d ng dụng cụ cắt làm b ng
thép gió có mác: P18KM2, P10K5M3, P9K5, P6M5K5, P12M2K8M3, P9M4K8, .
..
c. Hợp kim cứng
Hợp kim cứng là tên gọi chung của loại vật liệu có gốc là hợp chất của
cácbon và các kim loại nhƣ volfram, titan, tantan, và chất kết dính là coban. Thông
thƣờng ngƣời ta d ng hai loại hợp kim cứng là:

+ Hợp kim kim loại gồm có Volfram –Coban

thƣờng đƣợc ký hiệu là BK:

Chữ B ký hiệu cho Cacbit Volfram, chữ K ký hiệu cho Coban, chữ số phía sau nói
lên hàm lƣợng Coban tính theo % , Chữ OM là cỡ hạt Cacbit rất nhỏ ta có các hợp
kim thông dụng: BK2

2% Coban và 98% Cacbit Volfram , BK3, BK3M, BK6,

BK6M, BK5H, BK10, BK15M, BK8, BK6-OM, BK8-OM, BK10-OM, BK15-OM,
. . . Ngƣời ta thƣờng d ng nhóm hợp kim này để gia cơng các vật liệu giịn nhƣ
gang, đồng thau, thép tơi, chất dẽo. Tốc độ cắt có thể đạt 2

mét phút.

+ Hợp kim Titan – Volfram – Coban thƣờng đƣợc ký hiệu là T* K* : chữ
Co ký hiệu cho Coban, chữ số phía sau* nói lên hàm lƣợng của Coban tính theo %,
chũ T ký hiệu cho Cacbit Titan và con số đứng sau* nói lên hàm lƣợng của Cacbit
Titan tính theo % ta có các hợp kim thông dụng : T5K

5% Cacbit Titan,

%

Coban, 85% Cacbit Volfram , T 4K8, T 5K6, T3 K4, T6 K6, . . .Ngƣời ta thƣờng
d ng nhóm hợp kim này để gia công vật liệu dẽo nhƣ thép, đồng đỏ. Tốc độ cắt có
thể đạt 35 mét phút
Hiện nay ngƣời ta cũng đã đƣa vào sử dụng loại hợp kim ba Cacbit Cacbit
Volfram, Cacbit Titan và Cacbit Tantan . Loại hợp kim này có độ bền cao hơn loại

TK 1,5-2 lần. Nó đƣợc ký hiệu là TTK.

20


HVTH: Nguyễn Danh Dũng CTM-2015B

GVHD: PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên

Hợp kim cứng đƣợc chế tạo thành từng miếng có hình dạng và kích thƣớc
theo tiêu chuẩn để có thể ghép vào cán dao. Độ bền của hợp kim cứng sẽ tăng lên
khi đƣợc mạ lên trên bề mặt một lớp mõng 5-15:m) Cácbít Titan, Borit, Nitrit, . .
Tốc độ cắt lúc này có thể đạt đến 8

mét phút. Khi chọn hợp kim cứng để gia

công các loại vật liệu khác nhau ta có thể d ng bảng sau:
Bảng 1.1: Một số mác HKC và công dụng
T30K4

Gia công tinh thép Cacbon, thép không gỉ.

T15K6

Gia công tinh và bán tinh thép Cácbon và thép không gỉ.

T14K8

Gia công thô và bán tinh thép Cacbon và thép không gỉ.


T5K10,

Gia công thô thép Cacbon và thép không gỉ.

TT10K8
TT7K12,

Gia công thô thép Cacbon và thép đúc với chiều sâu cắt và lƣợng

T5K12

chạy dao lớn.

BK10-OM

Gia công thô và tinh thép đúc từ thép Ostenit không gỉ.

BK3, BK3M

Gia công tinh gang, ki loại màu và hợp kim, vật liệu không kim
loại.

BK6M

Gia công tinh gang hợp kim, gang biến trắng, thép tôi, hợp kim
chịu lửa.

BK6-OM

Gia công Volfram và Molipden, thép tôi, hợp kim nhôm.


BK6, BK8

Gia công thô gang, hợp kim chịu lửa, đồng, đồng thau, hợp kim
màu.

BK15-OM

Gia công thô một số thép không gỉ, hợp kim Titan, Hợp kim
Niken, hợp kim Volfram và hợp kim Molipden.

Các trình bày trên theo tiêu chuẩn của Nga. Theo tiêu chuẩn ISO thì hợp kim
có và khơng có lớp phủ có ký hiệu là P, M ,K,S,H,N.

21


HVTH: Nguyễn Danh Dũng CTM-2015B

GVHD: PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên

Bảng 1.2: Thành phần HKC và tính chất cơ - hố
Kí
hiệu
theo
ISO

K

P


M

Loại
HKC

Mác
HKC

Nhóm
một
các bít

Nhóm
hai các
bít

Nhóm
ba các
bít

Thành phần
(%)
C

TiC

TaC

Cơ tính

Co

uốn Độ cứng
(Mpa) (HRA)

BK2

98

2

1000

90,0

BK3
BK3M

97
97

3
3

1000
1100

89,0
91,0


BK4
BK6
BK6B
BK8
BK10
BK15
BK20

96
94
94
92
90
85
80

4
6
6
8
10
15
20

1350
1450
1500
1600
1600
1800

1900

89,5
88,5
87,5
87,5
87
86
84,5

BK25
T30K4

75
66

30

25
4

2000
900

83
92

T15K6

79


15

6

1150

90

T14K8
T5K10
T5K12B
TT7K12

78
85
83
81

14
6
5
4

8
9
12
12

1250

1350
1600
1600

89,5
88,5
87
87

TT10K8B 88

3

3
7 8

1400

Ứng
dụng

Dùng làm
dao gia
cơng gang
các loại.

Dùng làm
dao gia
cơng thép
các loại

Gia cơng
các loại
thép có
sức bền
cao

89

Bảng 1.3: Bảng so sánh vật liệu dụng cụ cắt theo tiêu chuẩn Nga và ISO
K
Nhãn hiệu
ISO
K01

OCT
BK2,BK3,B

Nhóm theo ISO
P
Mác
ISO
OCT

ISO

P01

M01

T30K4


M
Mác
OCT
BK6OM

22


HVTH: Nguyễn Danh Dũng CTM-2015B

GVHD: PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên

K3M
K10

P10

T15K6

M10

K20
-

TT8K6;
BK6M
BK6
-


P20
P25

TT12K8
T14K8

M20
-

TT10K8A,
TT18K6
TT10K8B
-

K30
K40

BK4;BK6
BK8

P30
P40

TT20K9
T5K10

M30
M40

TT10K8B

BK10OM

K50

BK10

-

TT7K12,
T5K12B

M50

BK15OM

Ký hiệu theo tiêu chuẩn của Nga cho phép xác định tƣơng đối thành phần của
mac HKC, ví dụ :
 BK3M hoặc BK6B: Chữ B chỉ vônfram, K chỉ côban, chữ M ở cuối chỉ
độ hạt mịn; B chỉ loại hạt to.
 T5K12B: Chữ B chỉ loại hạt to, 12%Co;5%TiC; còn lại WC.
 TT7K12: Có 12%C; 7% (TiC+TaC), cịn lại 81%WC.
d. Các vật liệu khác
 Hợp kim khoáng gốm Hợp kim Ceramic
Hợp kim này đƣợc chế tạo từ Oxid nhôm Al2O3 – Corodum b ng cách
nghiền nhỏ rồi ép và thiêu kết. Nó cũng đƣợc chế tạo thàmh từng mảnh có hình
dáng và kích thƣớc theo tiêu chuẩn nhƣ các hợp kim cứng. Hợp kim khống gốm
có độ bền nhiệt và độ chống mài mòn cao hơn so với các hợp kim cứng khác, tuy
vậy nó lại có độ bền thấp hơn và độ giòn cao hơn so với hợp kim cứng. Hợp kim
khống gốm đƣợc d ng để gia cơng tinh mõng. Các tiêu chuẩn về hợp kim khoáng
gốm chi tiết xin tham khảo phụ lục.

 Vật liệu tổng hợp siêu cứng PCBN: Poly Crystal Boron Nitrit )
Là những vật liệu đa tinh thể đƣợc tạo thành từ Nitrit Bo.Vật liệu siêu cứng
có độ bền nhiệt cao hơn hẳn so với hợp kim khoáng gốm và hợp kim cứng. Vật liệu
siêu cứng đƣợc d ng để gia công thép, gang, hợp kim khó gia cơng. Vật liệu siêu

23


HVTH: Nguyễn Danh Dũng CTM-2015B

GVHD: PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên

cứng thƣờng đƣợc d ng để mạ các mảnh dao hợp kim cứng, và d ng để chế tạo
dụng cụ hạt mài để mài dao cắt.
 Kim cƣơng nhân tạo (PCD: Poly Crystal Diamond)
Kim cƣơng nhân tạo đƣợc chế tạo ở dạng bột và dạng tinh thể. Từ kim
cƣơng nhân tạo dạng bột ngƣời ta chế tạo ra đá mài d ng để mài và nghiền các dao
hợp kim cứng, đá quý và kim cƣơng. Các dao kim cƣơng chủ yếu đƣợc d ng để
gia công tinh ki loại màu,hợp kim và vật liệu không kim loại.
1.3.

Tổng quan về dụng cụ cắt trên máy tiện

1.3.1. Phân loại dao tiện
a. Dụng cụ cắt trên máy cơng cụ thơng thƣờng
T y theo đặc tính gia cơng chia dao thành các loại sau:

Hình 1. 6. Phân loại dao tiện theo đặc tính gia cơng
-Dao tiện ngồi:
Dao tiện ngồi gồm có:

+ Dao tiện đầu thẳng
+ Dao tiện đầu cong
+ Dao vai
24