Giáo trình Cơ khí đại cương - Gia công và cắt gọt kim loại

Cơ khớ đại cương - Gia 
cụng và cắt gọt kim loại 
giáo trình: cơ khí đại c−ơng 
đà nẵng - 2002 
95
ch−ơng 6 
gia công cắt gọt kim loại 
 Gia công kim loại bằng cắt gọt là một quá trình công nghệ rất quan trọng 
trong ngành cơ khí. Đó là ph−ơng pháp dùng những dụng cụ cắt gọt trên các 
máy cắt gọt để hớt một lớp kim loại (l−ợng d− gia công cơ) khỏi phôi liệu để có 
đ−ợc vật phẩm với hình dáng và kích th−ớc cần thiết. 
6.1. nguyên lý cắt gọt kim loại 
6.1.1. Những khái niệm cơ bản về quá trình cắt 
a/ Thực chất, đặc điểm 
 Gia công cắt gọt kim loại là quá trình cắt đi một lớp kim loại (gọi là l−ợng 
d− gia công) trên bề mặt của phôi để đ−ợc chi tiết có hình dáng, kích th−ớc, độ 
chính xác, độ bóng theo yêu cầu kỹ thuật trên bản vẽ. Quá trình đó đ−ợc thực 
hiện trên các máy công cụ hay máy cắt kim loại (còn gọi là máy cái), bằng các 
loại dao tiện, dao phay, dao bào, mũi khoan, đá mài v.v...gọi chung là dao cắt 
kim loại. 
 Gia công cắt gọt có thể dùng để gia công thô, gia công tinh, gia công lần 
cuối để đạt đ−ợc độ bóng, độ chính xác cao. Gia công cắt gọt kim loại dễ tự 
động hoá, cơ khí hoá cho năng suất cao dùng trong sản xuất đơn chiếc, hàng loạt 
và hàng khối. 
b/ Chuyển động cơ bản khi cắt gọt 
Trong quá trình gia công cơ khí, phôi và dụng cụ cắt gọt di chuyển t−ơng 
đối với nhau nhờ những cơ cấu máy. Có hai dạng chuyển động: Chuyển động cơ 
bản là chuyển động sinh ra việc cắt gọt và chuyển động phụ. Chuyển động cơ 
bản có thể chia ra: 
• Chuyển động chính (chuyển động cắt): có tốc độ lớn hơn tất cả các chuyển 
động khác. Chuyển động chính chủ yếu thực hiện quá trình cắt tạo ra phoi, 
ký hiệu là V hoặc n. 
• Chuyển động b−ớc tiến (chuyển động chạy dao): có tốc độ nhỏ hơn chuyển 
động chính. Đây là chuyển động thực hiện quá trình cắt tiếp tục và cắt hết 
chiều dài chi tiết. 
 Việc cắt gọt đ−ợc tiến hành thông qua hai chuyển động này thông qua 
các ph−ơng pháp cắt gọt th−ờng dùng nhiều là tiện, phay, bào, mài, khoan: 
giáo trình: cơ khí đại c−ơng 
đà nẵng - 2002 
96
- Khi tiện thì phôi có chuyển động chính V là chuyển động quay tròn, còn 
dao thì có chuyển động chạy dao gọi là b−ớc tiến S (chuyển động thẳng dọc trục 
phôi). 
 - Khi phay thì ng−ợc lại, dao phay thực hiện chuyển động chính V 
(chuyển động quay tròn) còn phôi thì thực hiện chuyển động với b−ớc tiến S 
(chuyển động thẳng). 
 - Khi khoan thông th−ờng thì mũi khoan vừa có cả chuyển động chính V 
(chuyển động quay tròn) vừa có cả chuyển động chạy dao với b−ớc tiến S. 
 - Khi bào trên máy bào ngang thì dao bào có chuyển động chính V 
(chuyển động thẳng tới - lui), còn phôi có chuyển động chạy với b−ớc tiến S 
(chuyển động thẳng). Khi bào trên máy bào gi−ờng, phôi sẽ có chuyển động 
chính V (chuyển động thẳng tới - lui), còn dao bào thì thì có chuyển động chạy 
dao với b−ớc tiến S (chuyển động thẳng). 
6.1.2. Các thông số cơ bản của chế độ cắt 
 Những thông số cơ bản của chế độ cắt gọt: vận tốc cắt, l−ợng chạy dao, 
chiều sâu cắt. 
a/ Tốc độ cắt V: 
Tốc độ cắt là khoảng dịch chuyển của một điểm trên l−ỡi cắt hoặc một 
điểm trên bề mặt chi tiết gia công sau một đơn vị thời gian. 
 Đối với máy có phôi hoặc dụng cụ cắt quay tròn (tiện): 
 V
D n= π . .
1000
 (m/phút) 
 D - đ−ờng kính của phôi, (mm); 
 n - số vòng quay của phôi hoặc của dụng cụ cắt trong một phút. 
 Đối với máy có phôi hoặc dụng cụ cắt chuyển động thẳng (bào): 
 V
L
t
=
1000.
 (m/phút) 
L - chiều dài hành trình (mm); t - thời gian của hành trình (phút). 
H.6.1. Sơ đồ quá trình cắt gọt kim loại và các chuyển động cơ bản 
(V. Chuyển động chính; S. Chuyển động chạy dao) 
a/ Tiện; b/ Khoan; c/ Bào; d/ Phay; e/ Mài 
giáo trình: cơ khí đại c−ơng 
đà nẵng - 2002 
97
b/ L−ợng chạy dao S: 
Đó là khoảng dịch chuyển của dao theo h−ớng chuyển động phụ sau một 
vòng quay của chi tiết gia công (mm/vòng). 
 L−ợng chạy dao khi phay là sự dịch chuyển của phôi khi dao phay quay 
một vòng (So) hoặc khi dao phay quay một răng (Sz), hoặc là sự di chuyển của 
phôi trong một phút (Sm). Ta có: 
 So= Sz.Z (Z - số răng của dao phay). 
 Sm= So.n = So.Z.n (n - số vòng quay của dao trong một phút). 
 L−ợng chạy dao khi khoan là khoảng dịch chuyển của mũi khoan dọc trục 
sau một vòng quay của mũi khoan. 
c/ Chiều sâu cắt t: 
Đó là khoảng cách giữa bề mặt cần đ−ợc gia công và mặt đã gia công sau 
một lần dao cắt chạy qua. 
 - Khi tiện ngoài, chiều sâu cắt đo theo 
đ−ờng vuông góc với trục phôi và đ−ợc tính 
theo công thức: 
 t
D d= −
2
 (mm) . 
D - đ−ờng kính của mặt cần gia công (mm). 
d - đ−ờng kính của mặt đã gia công (mm). 
- Chiều sâu cắt khi phay đo trong mặt phẳng vuông góc với trục dao phay 
và bằng chiều dày của lớp kim loại bị hớt đi sau một lần chạy dao. 
 - Chiều sâu cắt khi khoan bằng nửa đ−ờng kính của mủi khoan: 
 t
D=
2
 (mm). D - đ−ờng kính mũi khoan. 
6.1.3. Dụng cụ cắt gọt 
a/ Cấu tạo của dụng cụ cắt: 
Dao cắt (dao tiện, dao bào, dao phay...) là loại dụng cụ cắt dùng rất rộng 
rãi để gia công kim loại. Dao gồm đầu dao I và thân dao II. Thân dao dùng để 
kẹp trong giá dao. 
mặt thoát 
l−ỡi cắt phụ
l−ỡi cắt chính
mũi 
mặt sau phụ
mặt sau chính H.6.3.Các bộ phận chính của dao tiện
I II 
phôi b−ớc tiến S
chiều sâu cắt t
H.6.2.Các yếu tố cắt gọt khi tiện ngoài
Dd
giáo trình: cơ khí đại c−ơng 
đà nẵng - 2002 
98
b/ Vật liệu chế tạo dao cắt gọt: 
 Để cắt gọt đ−ợc hiệu quả, vật liệu làm dụng cụ cắt gọt phải đạt các yêu 
cầu sau: 
• Độ cứng phần l−ỡi cắt phải cao hơn nhiều so với vật liệu phôi. Để cắt thép 
cácbon và thép hợp kim thấp, độ cứng của dao phải đạt 62ữ65 HRC. 
• Chịu mài mòn tốt, có độ bền đảm bảo và độ dẻo cần thiết để chống lại lực va 
đập và lực uốn v.v... 
• Độ bền nhiệt cao để đảm bảo độ cứng khi gia công với tốc độ cao. 
 Các loại vật liệu dùng để chế tạo dao cắt: 
Thép cácbon dụng cụ: sau khi nhiệt luyện đạt độ cứng 60ữ63 HRC song 
chịu nhiệt thấp. Nóng đến 200ữ3000C thép mất độ cứng. Ngày nay chỉ dùng thép 
này chế tạo dụng cụ cắt nh− c−a, dũa, đục v.v...Các mác thép th−ờng dùng: 
CD80, CD80A, CD100 ... 
Thép hợp kim dụng cụ: Đặc tính cơ học cũng t−ơng tự nh− thép cácbon 
dụng cụ nh−ng chúng có tính nhiệt luyện tốt, độ sâu nhiệt luyện cao hơn ít biến 
dạng và chịu mài mòn tốt ... 
Có thể dùng thép có mác 90CrSi, 100CrW để chế tạo tarô, bàn ren. Đặc 
biệt phổ biến nhất là dùng thép cao tốc (thép gió) để chế tạo các loại dao cắt nh− 
dao tiện, mũi khoan và l−ỡi cắt của dao phay...vì tuy độ cứng không cao hơn hai 
loại trên nh−ng độ bền nhiệt cao hơn (đến 6500C). 
Hiện nay th−ờng dùng các loại thép gió có ký hiệu 80W18Cr4VMo, 
90W9Cr4V2Mo, 90W9Co10Cr4V2Mo v.v... 
Hợp kim cứng: là loại vật liệu có tính cắt gọt rất cao. Độ chịu nhiệt lên 
đến 10000C, độ cứng của vật liệu: 70ữ92 HRC. Mặc dù rất đắt, nh−ng ng−ời ta 
vẫn dùng rất nhiều vì đó là loại vật liệu không phải nhiệt luyện, có thể cắt với 
tốc độ cao, năng suất cao. 
Loại WCCo8, WCCo10 dùng để cắt gang, hợp kim nhôm đúc...Loại 
WCTiC5Co10, WCTiC15Co6...thích hợp khi cắt vật liệu dẻo. 
 Ngoài ra ng−ời ta còn dùng vật liệu gốm, kim c−ơng để chế tạo dao cắt 
gọt. 
giáo trình: cơ khí đại c−ơng 
đà nẵng - 2002 
99
6.2. Máy cắt kim loại 
 Máy công cụ là loại thiết bị dùng để gia công cắt gọt kim loại rất thông 
dụng trong các nhà máy và phân x−ởng cơ khí để chế tạo các máy khác, các khí 
cụ, dụng cụ v.v...dùng trong sản xuất và đời sống. 
 Ngày nay cùng với sự phát triển của tin học và điện tử, máy công cụ và 
công nghệ gia công đã đ−ợc hoàn thiện ở mức độ rất cao. Các máy công cụ làm 
việc hoàn toàn tự động và làm việc theo ch−ơng trình định tr−ớc. Điều đó nói lên 
rằng năng suất và chất l−ợng của các sản phẩm cơ khí ngày một tăng cao. 
6.2.1. phân loại và ký hiệu 
a/ Phân loại máy công cụ 
- Theo khối l−ợng chia ra loại nhẹ d−ới 1 tấn, loại trung bình d−ới 10 tấn và loại 
hạng nặng từ 10 tấn trở lên. Có loại đến 1600 tấn. 
- Theo độ chính xác của máy: độ chính xác th−ờng, cao và rất cao. 
- Theo mức độ gia công của máy: 
• Máy vạn năng: có công dụng chung để gia công nhiều loại chi tiết có hình 
dạng, kích th−ớc khác nhau. Th−ờng dùng trong sản xuất đơn chiếc, hàng 
loạt nhỏ. 
• Máy chuyên môn hoá dùng để gia công một loại hay một vài loại chi tiết có 
hình dạng gần giống nhau nh− dạng trục, bạc, vòng bi v. v... Th−ờng dùng 
trong sản xuất hàng loạt nh− máy gia công bánh răng, vòng bi, tiện ren, v.v... 
• Máy chuyên dùng gia công một loại chi tiết có hình dạng, kích th−ớc nhất 
định. Loại này dùng trong sản xuất hàng loạt lớn và hàng khối. 
- Phân loại theo công dụng và chức năng làm việc: máy tiện, máy bào, khoan, 
phay, mài v.v... 
b/ Ký hiệu máy 
 Để dễ dàng phân biệt các nhóm máy khác nhau, ng−ời ta đã đặt ký hiệu 
cho các máy. Các n−ớc có ký hiệu khác nhau. Các máy sản xuất ở Việt nam 
đ−ợc ký hiệu nh− sau: 
• Chữ đầu tiên chỉ nhóm máy: T - tiện; KD - khoan doa; M - mài; TH - tổ hợp; 
P - phay; BX - bào xọc; C - cắt đứt ... 
• Chữ số tiếp theo biểu thị kiểu máy, đặc tr−ng cho một trong những kích th−ớc 
quan trọng của chi tiết hay dụng cụ gia công. 
• Các chữ cái sau cùng chỉ rõ chức năng, mức độ tự động hoá, độ chính xác và 
cải tiến máy. 
giáo trình: cơ khí đại c−ơng 
đà nẵng - 2002 
100
Ví dụ: T620A: T - tiện; số 6 - kiểu vạn năng; số 20 - chiều cao tâm máy là 
200 mm t−ơng ứng với đ−ờng kính lớn nhất gia công trên máy là 400 mm, chữ A 
là cải tiến từ máy T620. 
Theo TCVN, máy công cụ có 5 cấp chính xác theo các chữ cái E, D, C, B, 
A. Trong đó E là cấp chính xác th−ờng; B là cấp chính xác đặc biệt cao; A là cấp 
siêu chính xác . 
6.2.2. Truyền dẫn và truyền động trong máy cắt 
gọt kim loại 
a/ Các hình thức truyền dẫn 
 - Truyền dẫn tập trung: Là truyền dẫn mà động cơ điện truyền vào trục 
trung tâm chạy dọc theo phân x−ởng để truyền chuyển động đến từng máy bằng 
bộ truyền đai. Hình thức này đơn giản nh−ng hiệu suất thấp, cồng kềnh không 
an toàn, muốn sửa chữa một máy, phải ngừng toàn bộ phân x−ởng. 
 - Truyền dẫn nhóm: Một động cơ truyền dẫn cho một nhóm máy. 
 - Truyền dẫn độc lập: Một máy đ−ợc truyền dẫn từ một hoặc nhiều động 
cơ. Mỗi động cơ làm một nhiệm vụ riêng, do một hệ thống điều khiển riêng nh− 
động cơ chính, động cơ chạy dao thẳng đứng, động cơ chạy dao nhanh, động cơ 
thuỷ lực, động cơ bôi trơn, động cơ làm mát. 
 Hiện nay loại này đ−ợc sử dụng nhiều, đặc biệt là các máy tự động, bán 
tự động có hàng chục động cơ trên một máy. 
b/ Các hình thức truyền động 
Truyền động đai: gồm 2 bánh đai (puli) chủ động và bị động. Đai thang hay đai 
dẹt truyền chuyển động quay tròn giữa 2 puli với tỷ số truyền: 
 ( )i D
D
n
n
= − =1
2
2
1
1 η 
 η - hệ số tr−ợt lấy bằng (0,01ữ0,02). 
 n1; n2 - vận tốc vòng của các bánh đai. 
 D1; D2 - đ−ờng kính ngoài của puli 1, 2. 
Truyền động bánh răng: gồm các bánh răng trụ hoặc côn ăn khớp với nhau 
truyền chuyển động quay giữa các trục song song hoặc vuông góc với nhau nhờ 
các các bánh răng có số răng Z . 
 Tỷ số truyền: i
Z
Z
n
n
= =1
2
2
1
 Z1; Z2 - số răng của các bánh răng. 
 n1; n2 - số vòng quay của các bánh răng. 
n1 n2D1 D2
1 2 
M
M 
Z1; n1
Z2; n2 Z2; n2
Z1; n1 X
X
X 
X
giáo trình: cơ khí đại c−ơng 
đà nẵng - 2002 
101
Truyền động trục vít-bánh vít: 
 Đó là dạng truyền chuyển động quay giữa 2 trục không song song. Bánh 
vít có số răng Zbv ăn khớp với trục vít có số đầu mối K (K = 1, 2, 3). 
Tỷ số truyền của loại truyền động này rất nhỏ và tính theo công thức: i = 
K/Zbv dùng để thay đổi ở mức độ lớn giá trị vòng quay n giữa 2 trục quay. 
Truyền động xích 
 Tỷ số truyền: i
Z
Z
n
n
= =1
2
2
1
 Z1; Z2 - số răng của các bánh xích. 
 n1; n2 - số vòng quay của các bánh xích. 
Truyền động trục vít me - đai ốc: 
 Đây là một dạng truyền chuyển động để biến chuyển động quay tròn 
thành chuyển động tịnh tiến. 
Khi trục vít quay tròn tại chỗ, đai ốc tịnh tiến ; khi đai ốc cố định, trục vít 
quay tròn và tịnh tiến. Sau n vòng quay của trục vít với b−ớc vít tx đai ốc tịnh 
tiến đ−ợc một đoạn S = tx.n: 
M
n1; Z1 
n2; Z2 
K
Zbv
b/ 
H.6.4. Truyền động trục vít-bánh vít 
a/ 1- Vít vô tận; 2- Bánh răng vít vô 
tận
H.6.5. Truyền động trục vít me - đai ốc
giáo trình: cơ khí đại c−ơng 
đà nẵng - 2002 
102
Truyền động thanh răng - bánh răng: 
 Đây cũng là dạng biến chuyển động quay thành tịnh tiến và ng−ợc lại. Sự 
ăn khớp giữa thanh răng có b−ớc t = π.m và bánh răng có số răng Z đ−ợc tính 
theo công thức: 
 S = t.Z.n = π.m.Z.n (mm). 
 m - số môđun của răng; n, Z - số vòng quay và số răng của bánh răng. 
6.2.3. Các loại cơ cấu truyền động trong máy cắt kim 
loại 
a/ Truyền động vô cấp: 
Đây là truyền động cho ta tốc độ 
bất kỳ giữa 2 tốc độ giới hạn nmin và 
nmax. Trong máy cắt kim loại có một số 
cơ cấu truyền dẫn vô cấp sau: 
Bánh đai côn - đai dẹt (a): 
 ( )i D
D
n
n
= − =1
2
2
1
1 η 
D1, D2 - đ−ờng kính puli t−ơng ứng với 
vị trí dây đai 
Cặp bánh đai côn - đai dẹt (b): 
 ( )i D
D
n
n
= − =1
2
2
1
1 η 
D1
D2
n1
n2
I
II
b
D1
D2
n1
n2
cần gạt
a 
I
I
giáo trình: cơ khí đại c−ơng 
đà nẵng - 2002 
103
D1, D2 - đ−ờng kính puli t−ơng ứng với 
vị trí dây đai. 
Bánh côn ma sát và con lăn (c): 
 ( )i D
D
n
n
= − =1
2
2
1
1 η 
D1, D2 - đ−ờng kính bánh côn tại vị trí 
con lăn. 
b/ Truyền động phân cấp: 
Là truyền động cho ta tốc độ nhất định giữa 2 tốc độ giới hạn nmin và nmax. 
Có các cơ cấu thay đổi tốc độ nh− sau: 
Thay đổi tốc độ bằng bằng khối bánh răng di tr−ợt: 
Dùng để thay đổi tốc độ giữa các 
trục. Tuỳ theo số l−ợng bánh răng di tr−ợt 
nhiều hay ít, trục bị động sẽ nhận đ−ợc 
các giá trị vòng quay khác nhau. Tại các 
vị trí ăn khớp của các cặp bánh răng sẽ 
cho ta một tỷ số truyền i t−ơng ứng. 
Cơ cấu thay đổi tốc độ bằng ly hợp vấu (b). 
Trong cơ cấu này các bánh răng Z1, 
Z2 không di tr−ợt mà chúng chỉ truyền 
chuyển động quay cho trục bị động II khi 
đ−ợc khớp vào ly hợp M. Khi gạt ly hợp 
M sang trái hoặc sang phải ta sẽ có các tỷ 
số truyền: i1 = Z1/Z3 và i2 = Z2/Z4. 
Cơ cấu Nooctông: 
Trên trục chủ động có một khối bánh răng hình tháp có số răng từ Z1ữZ6 nhận 
cùng một số vòng quay n1. 
Để truyền sang trục bị động II cần 
có bánh răng trung gian Za luôn luôn ăn 
khớp với bánh di tr−ợt Zb lắp trên trục II. 
Tại vị trí nhất định sẽ có i t−ơng ứng: 
 i
Z
Z
Z
Z
Z
Z
i
a
a
b
i
b
= =* 
 Th−ờng các giá trị số răng của mỗi 
bánh răng chênh lệch không nhiều nên 
vòng quay nII cũng chênh lệch rất ít. Cơ 
cấu này thích hợp để thực hiện thay đổi 
l−ợng chạy dao S ở máy tiện. 
n2
I II
D1 D2 
n1
c
A
B C D Đ E 
I
II
n1
n2
Z1 Z2 Z3 Z4 Z5 Z6
Za 
Zb 
X X X X X X 
X
H.6.8. Cơ cấu Nooctong 
1 2 
I
II
n1
n2
Z1 Z2
Z3 Z4 a/
H.6.6. Thay đổi tốc độ bằng 
bánh răng di tr−ợt 
x x 
1 2 
I
II
n1
n2
Z1 Z2
Z3 Z4 
H6.7. Thay đổi tốc độ bằng ly hợp vấu 
x x 
giáo trình: cơ khí đại c−ơng 
đà nẵng - 2002 
104
Cơ cấu đảo chiều 
 Trong máy cắt kim loại th−ờng sử dụng 2 loại cơ cấu đảo chiều cơ khí: 
đảo chiều bằng ly hợp (a) và đảo chiều bằng bánh răng di tr−ợt (b). 
 Theo nguyên tắc nếu số trục chẳn thì trục bị động quay ng−ợc chiều với 
trục chủ động. Nếu số trục là số lẻ, trục bị động và trục chủ động quay cùng 
chiều. 
c/ Truyền động gián đoạn 
 Trong máy cắt kim 
loại th−ờng sử dụng  ... 
• Loại dao gia công mặt phẳng gồm dao phay trụ, dao phay mặt đầu. 
• Loại dao gia công rãnh gồm dao đĩa, dao phay 3 mặt cắt, dao phay ngón... 
• Loại dao gia công bánh răng nh− dao phay môđun, dao phay lăn răng ... 
d/ Sơ đồ cắt khi phay 
 Khi dao phay quay tròn theo tốc độ của trục chính đ−ợc tính theo công 
thức: v
dn= π
1000
 m/phút 
d - đ−ờng kính của dao phay (mm). 
n - số vòng quay của trục chính (v/ph). 
L−ợng chạy dao S: Vì dao phay có Z l−ỡi cắt 
nên sau một vòng hoặc một phút các l−ỡi đều 
tham gia cắt một l−ợng bằng nhau, do đó 
ng−ời ta chia ra: 
• L−ợng chạy dao răng Sz (mm/răng). 
• L−ợng chạy dao vòng Sv (mm/vòng). 
• L−ợng chạy dao phút S (mm/phút). 
 Trong đó: 
z - số răng của dao phay, n - số vông quay của dao trong một phút. 
H.6.23. Dao phay và sơ đồ một số nguyên công phay 
H.6.24.Sơ đồ cắt khi phay
1. Dao phay; 2. chi tiết gia công
giáo trình: cơ khí đại c−ơng 
đà nẵng - 2002 
116
Chiều sâu phay t (mm): chiều sâu lớp kim loại bị cắt trong một hành trình phay. 
Chiều rộng phay B (mm): là chiều rộng đã gia công sau một hành trình phay đo 
theo ph−ơng song song với trục dao. 
Chiều dày cắt a (mm): là khoảng cách giữa hai vị trí kế tiếp nhau của quỹ đạo 
chuyển động của một điểm trên l−ỡi cắt đo theo ph−ơng vuông góc với l−ỡi cắt 
chính. 
Chiều dày cắt thay đổi từ amin đến amax (hoặc amax đến amin). 
e/ Các ph−ơng pháp gia công phay 
 Theo chiều quay của dao và h−ớng tịnh tiến của phôi ta chia ra 2 ph−ơng 
pháp phay: 
Phay thuận (a): là ph−ơng pháp mà chiều quay 
của dao trùng với h−ớng tịnh tiến của phôi tại 
điểm tiếp xúc M. 
Khi phay thuận, chiều dày tiết diện cắt 
thay đổi từ amax đến amin (≈ 0). L−ỡi dao không bị 
tr−ợt và gây lực ép, ép chặt phôi lên bàn máy. 
Nh−ng sự va đập của phôi và l−ỡi dao lớn dễ gây 
gãy răng dao. Nên phay thuận chỉ để phay tinh. 
Phay nghịch: tại M vectơ vận tốc và h−ớng 
chạy dao ng−ợc nhau. Nh− vậy tiết diện cắt từ 
giá trị amin đến amax. Do l−ỡi dao cắt từ d−ới lên 
có xu h−ớng nâng phôi nên gây ra rung động; 
dao th−ờng bị tr−ợt khi dao cùn, nh−ng lại tránh 
đ−ợc lớp biến cứng mặt ngoài. 
Phay nghịch thích hợp khi phay thô. 
f/ Đầu phân độ trên máy phay 
 Đây là một loại đồ gá quan trọng dùng trên máy phay. Nhiệm vụ của nó 
là chia đều hay không đều các vết gia công trên phôi. 
Đầu phân độ đặt trên bàn máy phay nằm ngang (hoặc đứng) dùng khi cần 
phay các loại rãnh thẳng, xoắn trên phôi bằng dao phay môđun, dao phay ngón... 
H.6.25.Phay thuận
H.6.26.Phay nghịch 
giáo trình: cơ khí đại c−ơng 
đà nẵng - 2002 
117
Có 2 cách phân độ: phân độ gián 
đoạn và phân độ liên tục. Khi chia đều 
ng−ời ta dùng phân độ gián đoạn đơn 
giản (chia chẳn) hoặc phân độ vi sai 
(chia không chẳn). Trên hình (H.6.27b) 
bao gồm trục chính (1) để kẹp phôi; 
cặp bánh vít - trục vít (2) có một trong 
các tỷ số truyền sau: 
 i
K
Zbv
= = 1
40
1
60
1
90
1
120
; ; ; 
 Các cặp bánh răng trụ hay côn 
th−ờng có i = 1. Đĩa phân độ (3), trên 
cả hai mặt đều có các vòng lỗ có số lỗ 
xác định sẵn (ví dụ: 24, 25, 28, 30, 34, 
37, 38, 39, 41, 42, 43. 
Mặt kia là 46, 47, 49, 51, 53, 54, 
57, 58, 59, 62, 66). Tay quay (4) dịch 
chuyển đ−ợc theo h−ớng kính t−ơng ứng 
với các vòng lỗ khác nhau. Khi quay tay 
quay (4), trục (5) mang cặp bánh răng 
trụ i = 1 quay theo và truyền chuyển 
động quay đến trục vít - bánh vít và làm 
trục chính (1) mang phôi quay. 
 Mỗi đầu phân độ đ−ợc đặc tr−ng bằng nghịch đảo tỷ số truyền của trục vít 
- bánh vít đ−ợc ký hiệu N (N = 40, 60, 90, 120). 
 Khi phân độ đơn giản, số vòng quay n của tay quay (4) bằng: 
 n
N
z
= (z - số rãnh cần gia công). 
 Nh− vậy nếu z là số rãnh chia đều, thì sau khi gia công xong 1/z (một 
rãnh), phôi phải quay vòng đến vị trí phay tiếp theo. Tr−ờng hợp tổng quát ta có: 
 n
N
Z
A
a
b
A
a m
b m
= = + = + .
.
 (vòng) 
 Trong đó: A - số vòng quay nguyên (đầy đủ), 
 a/b - số phân số không chia hết, 
 m - số nguyên chọn sao cho m.b có giá trị đúng bằng lỗ trên một 
vòng nào đó ở đĩa (3). 
Ví dụ: Cần gia công bánh răng có Z = 27 với đặc tr−ng của phân độ N = 
40. Ta có: 
 n
N
Z
= = = + ìì = +
40
27
1
13 2
27 2
1
26
54
H.6.27. Đầu phân độ 
a/ Sơ đồ chung; b/ Sơ đồ nguyên lý đầu phân độ 
giáo trình: cơ khí đại c−ơng 
đà nẵng - 2002 
118
 Vậy sau khi gia công xong một rãnh ta sẽ quay tay quay (4) một vòng 
tròn, sau đó ta quay thêm một góc có chứa 26 lỗ trên vòng lỗ 54. Tiếp tục nh− 
vậy ta sẽ gia công xong 27 răng đ−ợc chia đều không có sai số. Đó là tr−ờng hợp 
phân độ đơn giản. Khi không thể phân độ đơn giản vì không thể chọn m thích 
hợp ta dùng phân độ vi sai. Lúc này phải sử dụng bộ bánh răng a, b, c, d để nối 
từ trục chính đến tay quay để bù trừ sao cho l−ợng sai số là tối thiểu. 
6.2.8. máy mài 
a/ Khái niệm 
 Mài là ph−ơng pháp gia công mà dụng cụ cắt là đá mài. Mài có thể gia 
công thô để cắt bỏ lớp thô cứng mặt ngoài các loại phôi, nh−ng đa số tr−ờng hợp 
là gia công tinh các bề mặt (mặt trụ, mặt phẳng, rãnh, lỗ, mặt định hình, ren, 
răng, then, then hoa...). Mài dùng gia công các vật liệu cứng nh− thép đã tôi, 
gang trắng ...cũng có thể gia công thô để cắt phôi, cắt bavia, mài thô ... 
Chuyển động chính khi mài là chuyển động quay tròn của đá mài: 
 v
D n= π . .
.601000
 (m/s) 
 Trong đó D - đ−ờng kính của đá mài, 
 n - số vòng quay trục chính mang đá (v/ph) 
 Chuyển động chạy dao khi mài có thể là chạy dao vòng, chạy dao dọc, 
chạy dao ngang, chạy dao thẳng đứng, hoặc chạy dao h−ớng kính. 
 Khác với các ph−ơng pháp cắt gọt khác, mài có đặc tr−ng riêng mỗi hạt đá 
mài nh− một l−ỡi dao cắt, lực cắt và tốc độ cắt lớn (đến 50 m/s), nhiệt độ vùng 
gia công rất cao (hàng ngàn độ), hiện t−ợng tr−ợt dể xảy ra, bề mặt gia công bị 
biến cứng. 
Mài là ph−ơng pháp gia công nâng cao độ chính xác (cấp 1ữ2) và độ bóng 
(Ra = 0,32ữ0,16). Khi nghiền hoặc mài bằng ph−ơng pháp đặc biệt có thể đạt 
đ−ợc độ bóng, độ chính xác cao hơn. 
b/ Đá mài 
 Vật liệu hạt mài là thành phần chủ yếu của đá, chúng gồm các loại kim 
c−ơng nhân tạo, các ôxyt nh− ôxyt nhôm th−ờng, ôxyt nhôm trắng, cácbit silic, 
cácbit boric... 
Hạt mài đ−ợc chế tạo với kích th−ớc hạt khác nhau để chế tạo các loại đá 
khác nhau. 
 Chất dính kết để liên kết các vật liệu hạt mài th−ờng dùng chất dính kết 
vô cơ nh− keramit, hữu cơ nh− bakêlit hoặc cao su. 
 Trong thực tế th−ờng sử dụng các loại loại đá mài có hình dạng nh− sau: 
giáo trình: cơ khí đại c−ơng 
đà nẵng - 2002 
119
c/ Các chuyển động cơ bản của máy mài 
 Tất cã các loại máy mài đều có chuyển động chính là chuyển động quay 
tròn của đá mài vđ (m/s), còn chuyển động chạy dao có thể có hai, ba loại khác 
nhau: 
• Chuyển động chạy dao vòng Sv 
(a) - là chuyển động quay tròn 
của chi tiết vc (m/ph). Tr−ờng 
hợp chi tiết lớn không quay 
đ−ợc (d) thì chuyển động chạy 
dao vòng là chuyển động quay 
hành tinh của đá. 
• Chuyển động chạy dao dọc Sd 
(b) - là chuyển động thẳng khứ 
hồi của bàn máy mang chi tiết S 
(m/ph). 
• Chuyển động chạy dao ngang 
Sn(hay chạy dao h−ớng kính Sk 
theo chu kỳ của bàn máy Sn 
(mm/hành trình kép). 
H.6.28. Hình dạng đá mài 
H.6.29.Các chuyển động cơ bản khi mài
giáo trình: cơ khí đại c−ơng 
đà nẵng - 2002 
120
d/ Các loại máy mài và ph−ơng pháp mài 
- Máy mài tròn trong: dùng gia công tinh các loại lỗ 
- Máy mài tròn ngoài dùng mài bề mặt ngoài của chi tiết (a). 
- Máy mài phẳng dùng gia công mặt phẳng bằng mặt ngoài đá trụ hoặc mặt đầu 
đá bát, đá cốc, đá chậu. 
- Máy mài định hình dùng mài các bề mặt 
định hình nh− mài mặt ren, mặt răng, mài 
mặt côn, then, then hoa... 
- Máy mài chính xác và siêu chính xác 
kèm theo các phụ tùng, đồ gá, dụng cụ đo 
nh− máy nghiền, máy đánh bóng, máy 
mài doa, máy mài siêu chính xác, máy 
mài thuỷ lực... 
- Máy mài tròn không tâm dùng mài mặt 
trụ ngoài và trong các chi tiết đơn giản, 
không có bậc với năng suất cao. Máy có 
thể gia công liên tục, không phải dừng 
máy để gá kẹp. 
H.6.30 Máy mài tròn trong
giáo trình: cơ khí đại c−ơng 
đà nẵng - 2002 
121
ch−ơng 7 
xử lý và bảo vệ bề mặt kim loại 
7.1. Khái niệm chung 
 Sự phá huỷ kim loại, các máy móc thiết bị bằng kim loại có thể do nhiều 
nguyên nhân khác nhau nh−ng chủ yếu là do tác dụng hoá học, tác dụng điện 
hoá và tác dụng cơ học. 
Sự phá huỷ kim loại do hoá học hay điện hoá gọi là sự ăn mòn kim loại 
hay sự gỉ. Sự phá huỷ kim loại do cơ học gọi là sự mài mòn kim loại. 
7.1.1. Các dạng ăn mòn kim loại (gỉ) 
 Gỉ có nhiều dạng khác nhau: 
• Theo cơ cấu bên trong có 2 loại: gỉ hoá học và gỉ điện hoá. 
• Theo dạng bên ngoài: gỉ hoàn toàn bề mặt, gỉ bộ phận, gỉ điểm. 
• Theo môi tr−ờng gây gỉ gồm: gỉ trong môi tr−ờng khí quyển, gỉ trong dung 
dịch, gỉ trong không khí, gỉ trong đất v.v... 
7.1.2. Các dạng mài mòn 
 Sự mài mòn là sự thay đổi không mong muốn về hình dáng và kích th−ớc 
của bề mặt chi tiết vì mất đi một l−ợng kim loại do tác dụng cơ học của các phần 
tử rắn từ bề mặt chi tiết hoặc từ môi tr−ờng ngoài. 
Sự mài mòn cơ học có thể xuất hiện ở 2 dạng sau: 
• Khi có chuyển động t−ơng đối của kim loại trên kim loại. 
• Khi có chuyển động của môi tr−ờng phi kim trên bề mặt kim loại. 
7.2. Các ph−ơng pháp xử lý và 
bảo vệ bề mặt kim loại 
 Thực chất của xử lý bề mặt kim loại là tạo cho các chi tiết máy có khả 
năng chống gỉ, chống mài mòn, tính chịu nhiệt v.v...bằng các ph−ơng pháp xử lý 
thích hợp. Có các ph−ơng pháp xử lý bề mặt kim loại sau: 
giáo trình: cơ khí đại c−ơng 
đà nẵng - 2002 
122
7.2.1. Xử lý nhiệt kim loại 
A. Nhiệt luyện 
a/ Khái niệm chung 
 Nhiệt luyện là một quá trình xử lý nhiệt kim loại để làm thay đổi tính chất 
của chúng bằng cách nung nóng đến nhiệt độ xác định, giữ nhiệt một thời gian 
sau đó làm nguội với tốc độ khác nhau theo một chế độ xác định nhằm cải thiện 
tổ chức, cho cơ tính, tính công nghệ mới, khử ứng suất d−, tạo cho kim loại 
những tính chất theo yêu cầu. Quá trình nhiệt luyện đ−ợc đặc tr−ng bởi: 
• Nhiệt độ nung (Tn) cần chọn nhiệt độ nung 
và chế độ nung phù hợp để tránh cong, 
vênh, biến dạng, nứt. 
• Thời gian giữ nhiệt (t1ữt2) để nhiệt độ 
đồng đều trên toàn bộ tiết diện của sản 
phẩm. 
• Tốc độ làm nguội khác nhau nhờ các môi 
tr−ờng khác nhau và cho các kết quả khác 
nhau với các ph−ơng pháp nhiệt luyện 
khác nhau. 
b/ Các ph−ơng pháp nhiệt luyện 
 - ủ: là ph−ơng pháp nung chi tiết đến nhiệt độ xác định (200ữ3000C nếu ủ 
thấp; 600ữ7000C nếu ủ kết tinh lại...), giữ nhiệt, rồi làm nguội chậm (th−ờng làm 
nguội trong lò) với mục đích khử ứng suất d− do quá trình làm nguội không đều 
tr−ớc đó gây ra, làm tổ chức đồng đều, giảm độ cứng, tăng độ dẻo, độ dai, ổn 
định chất l−ợng, làm đồng đều thành phần hoá học, phục hồi lại tính chất hoá lý 
ban đầu. 
 - Th−ờng hoá: là quá trình nung nóng nh− ủ nh−ng làm nguội trong 
không khí tĩnh, nhằm tạo hạt nhỏ, đồng nhất về cấu trúc với độ bền và độ dai cao 
hơn ủ. 
 - Tôi: là ph−ơng pháp nung nóng đến nhiệt độ chuyển biến, giữ nhiệt cho 
đồng đều hoá về tổ chức của vật liệu rồi làm nguội với tốc độ lớn trong môi 
tr−ờng (n−ớc, đầu, n−ớc muối...) để nhận đ−ợc tổ chức không cân bằng có độ 
cứng cao, tăng thêm độ bền. 
Tôi có 2 ph−ơng pháp: tôi thể tích là nung nóng toàn bộ vật tôi rồi làm 
nguội; tôi cục bộ, tôi bề mặt là nung nóng nhanh bề mặt đến nhiệt độ tôi, sau đó 
làm nguội nhanh hoặc nung nóng toàn bộ rồi làm nguội cục bộ phần cần tôi. 
Tn
T0C
0
I II III
t1 t2 t3 t(s)
H.2.1. Quá trình nhiệt luyện
giáo trình: cơ khí đại c−ơng 
đà nẵng - 2002 
123
 - Ram: Sau khi tôi vật liệu dòn, dễ nứt vỡ nên th−ờng phải ram để khử 
ứng suất giảm độ cứng, tăng độ dẻo, độ đàn hồi, độ dai va chạm. 
Ram là ph−ơng pháp nung vật liệu đến nhiệt độ ram (ram thấp 
150ữ2500C; ram vừa 300ữ4500C; ram cao 500ữ6800C) 
b. Hoá nhiệt luyện 
 Hoá nhiệt luyện là ph−ơng pháp làm bảo hoà một số nguyên tố hoá học 
trên lớp bề mặt kim loại để làm thay đổi thành phần hoá học, do đó làm thay đổi 
tính chất của lớp bề mặt đó 
a/ Thấm các bon 
 Mục đích của thấm cácbon là làm bảo hoà cácbon lên lớp bề mặt kim loại 
nhằm làm tăng độ cứng cho lớp bề mặt chi tiết. Th−ờng dùng cho các loại thép 
cácbon và hợp kim có hàm l−ợng cácbon thấp. Thấm cácbon có thể tiến hành ở 
thể rắn, lỏng, khí. 
 Thấm cácbon ở thể rắn đ−ợc dùng nhiều với nguyên liệu chủ yếu là than C 
= (80ữ90)% + chất xúc tác (BaCO3, CaCO3). Nung đến nhiệt độ thấm 
900ữ9500C, giữ nhiệt một thời gian để cácbon nguyên tử thấm vào làm bảo hoà 
cácbon lên bề mặt chi tiết thấm. Lớp bề mặt thấm đ−ợc (0,5ữ2)mm. 
b/ Thấm nitơ 
 Thấm nitơ là ph−ơng pháp làm bảo hoà nitơ vào lớp bề mặt chi tiết kim 
loại nhằm nâng cao độ cứng, độ dai va chạm, tính chống mài mòn, chống mỏi... 
 Vật liệu thấm nitơ th−ờng dùng amôniac (NH3) nhiệt độ thấm 480ữ6500 
 NH3 → 3H + Nng.tử 
 Nitơ nguyên tử có hoạt tính mạnh, thấm vào bề mặt chi tiết. Lớp thấm 
mỏng (0,2ữ0,3)mm; độ cứng đạt đ−ợc 67ữ72 HRC. 
c/ Thấm xianua 
 Thấm xianua là quá trình làm bảo hoà đồng thời cả cácbon và nitơ lên bề 
mặt chi tiết kim loại, nhằm nâng cao độ cứng, tính chịu mài mòn và giới hạn 
mỏi của lớp bề mặt chi tiết. 
Quá trình thấm nitơ có thể ở nhiệt độ thấp 540ữ5600C hoặc ở nhiệt độ 
trung bình 840ữ8600C và nhiệt độ cao 900ữ9500C. 
Vật liệu thấm dùng muối có gốc CN nh− NaCN, KCN...Chiều sâu lớp 
thấm < 0,1ữ0,2 mm. 
giáo trình: cơ khí đại c−ơng 
đà nẵng - 2002 
124
7.2.2. Các ph−ơng pháp xử lý bề mặt khác 
a/ Theo yêu cầu đạt đ−ợc hình dáng tế vi của bề mặt, ng−ời ta th−ờng 
dùng các ph−ơng pháp gia công nh− mài, đánh bóng. 
b/ Theo yêu cầu đạt về tính chất cơ học của lớp bề mặt, th−ờng dùng các 
ph−ơng pháp nh− lăn ép, phun bi v.v... 
c/ Theo yêu cầu đạt đ−ợc về thành phần hoá học, cấu trúc lớp bề mặt, 
th−ờng dùng các ph−ơng pháp xử lý nh− xementit hoá, nitơ hoá, khếch tán crôm 
v.v... 
d/ Theo yêu cầu đạt đ−ợc lớp phủ bề mặt có các tính chất vật lý khác mà 
thành phần hoá học giống hoặc khác với vật liệu nền, th−ờng dùng các ph−ơng 
pháp nh− mạ, phun kim loại ... 
7.2.3. Bảo vệ chống gỉ 
a/ Khái niệm 
 Bảo vệ chống gỉ nhằm đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật của kết cấu khi làm 
việc lâu dài, nâng cao hiệu quả kinh tế... đặc biệt các kết cấu làm việc trong môi 
tr−ờng có các hoạt động hoá học mạnh (không khí, n−ớc biển, ánh sáng mặt 
trời...) 
b/ Ph−ơng pháp bảo vệ 
 - Bảo vệ lâu dài: gồm chọn vật liệu có khả năng chống gỉ tốt và chọn 
ph−ơng pháp tạo lớp chống gỉ nh− phun bi, lăn ép, tạo độ bóng cao v.v... 
• Xử lý kết cấu là chọn kết cấu đơn giản có độ bóng bề mặt cao, có phần 
chuyển tiếp, thuận lợi cho việc bảo quản, chống gỉ, xử lý v.v.. 
• Xử lý môi tr−ờng gỉ cần khử hoặc hạn chế khả năng xâm thực của môi tr−ờng 
nh− độ ẩm, ôxy, ôxýt... 
• Bảo vệ bằng lớp phủ kim loại, phi kim, ôxýt bằng hoá học, điện hoá (tráng 
phủ men, mạ crôm, tráng kẽm, phủ ôxýt nhôm, phun kim loại, mạ điện, ngâm 
dung dịch, quét sơn...) 
• Bảo vệ chống gỉ trong môi tr−ờng nhiệt đới: cần khử thành phần xâm thực 
của môi tr−ờng, các sản phẩm gỉ, n−ớc và độ ẩm môi tr−ờng, cần mạ niken, 
crôm, sơn tổng hợp, sơn chống gỉ có tính kiềm, dùng bao bì đóng gói... 
 - Bảo vệ tạm thời: là quá trình bảo quản trong quá trình sản xuất, trong 
kho, khi vận chuyển nh− làm sạch bôi trơn dầu mỡ, chất chống gỉ, paraphin, bao 
gói, đóng hộp v.v...