Giải thích chi tiết: Tiện – chế độ cắt, lực cắt, công suất, tuổi bền dao
Bài toán dùng để làm gì
Trước khi tiện một chi tiết, người thợ cần biết đặt tốc độ trục chính bao nhiêu vòng/phút, lực cắt lớn cỡ nào (để kiểm tra đồ gá, mâm cặp), máy có đủ công suất không, mất bao lâu cho một lần cắt và một lưỡi dao cắt được bao nhiêu chi tiết. Sheet này trả lời các câu hỏi đó từ dữ liệu catalogue mảnh dao.
Hình dung đơn giản
Kiến thức nền cần có
Đọc lại các mục sau ở Chương 0 nếu chưa nắm chắc: 0.2 đơn vị · 0.3 lực · 0.6 vật liệu · 0.11 chuyển động quay · 0.12 công suất
Các đại lượng và lấy số liệu ở đâu
| Ký hiệu | Ý nghĩa | Đơn vị | Lấy số liệu ở đâu |
|---|---|---|---|
| mat, kc1.1, mc | Nhóm vật liệu (P, M, K, N); lực cắt riêng tại phoi dày 1 mm; số mũ | N/mm², – | Tự tra trong Du_lieu (giá trị tham khảo Sandvik Coromant); hoặc catalogue Sandvik/Mitsubishi/Kennametal |
| D | Đường kính phôi tại chỗ cắt | mm | Bản vẽ, phôi |
| vc | Tốc độ cắt (tốc độ mép phôi đi qua lưỡi dao) | m/ph | Hộp mảnh dao / catalogue theo cấp vật liệu dao: thép P 150–300 |
| f, ap | Lượng chạy dao mỗi vòng; chiều sâu cắt | mm/v, mm | Catalogue mảnh dao (vùng phá phoi của mã bẻ phoi) |
| κr, γ0 | Góc nghiêng chính và góc trước của dao | ° | Mã cán dao (ví dụ PCLNR → 95°) và mã mảnh |
| η, Pm | Hiệu suất truyền động và công suất động cơ trục chính | –, kW | Lý lịch máy; η ≈ 0,75–0,85 |
| L | Chiều dài cắt | mm | Bản vẽ |
| C, n | Hằng số và số mũ Taylor về tuổi bền dao | m/ph, – | Ước lượng từ catalogue (tốc độ ứng với tuổi bền 15 phút) hoặc theo dõi thực tế; carbide n ≈ 0,2–0,3 |
Xây dựng công thức từng bước
Công thức tổng quát không "từ trên trời rơi xuống": nó được ghép từ những công thức con đơn giản. Đi lần lượt từng bước:
Bước 1. Tốc độ trục chính
Một vòng phôi đi được quãng đường π·D; muốn mép phôi chạy vc mét mỗi phút thì phải quay:
n = 1000·vc/(π·D)
Bước 2. Chiều dày phoi
Lưỡi dao nghiêng κr nên phoi mỏng hơn lượng chạy dao một chút.
h = f·sinκr
Bước 3. Lực cắt riêng thực tế
Phoi càng mỏng thì mỗi mm² càng khó cắt; góc trước dương làm cắt nhẹ hơn khoảng 1 % mỗi độ.
kc = kc1.1·h^(−mc)·(1 − γ0/100)
Bước 4. Lực cắt chính
Lực = áp lực cắt riêng × diện tích phoi (ap × f).
Fc = kc·ap·f
Bước 5. Công suất cắt và kiểm tra máy
Công suất = lực × vận tốc. Chia cho hiệu suất để ra công suất động cơ cần.
Pc = vc·ap·f·kc/(60·10³) ; Pc/η ≤ Pm
Bước 6. Năng suất bóc phoi và thời gian máy
Thể tích phoi mỗi phút và thời gian để dao đi hết chiều dài L.
Q = vc·ap·f (cm³/ph) ; tm = L/(f·n)
Bước 7. Tuổi bền dao
Theo Taylor: tốc độ cắt tăng một chút thì tuổi bền giảm rất mạnh. Suy ra số chi tiết cho một lưỡi cắt.
vc·T^n = C → T = (C/vc)^(1/n) ; np = T·60/tm
Ảnh động minh họa
Lời giải mẫu từng bước (số liệu mẫu của công cụ tính ở đầu trang)
Bước A – Số liệu đầu vào (ô vàng của công cụ tính). Đây là bộ số ví dụ có sẵn; khi làm thật bạn thay bằng số của mình:
| TT | Đại lượng | Ký hiệu | Giá trị | Đơn vị | Ghi chú / nguồn |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | Nhóm vật liệu gia công | mat | P – Thép carbon/hợp kim (C45, 42CrMo4) | ||
| 4 | Đường kính gia công | D | 60 | mm | |
| 5 | Tốc độ cắt | vc | 200 | m/ph | Catalogue mảnh dao: thép P 150–300 m/ph |
| 6 | Lượng chạy dao | f | 0,25 | mm/v | |
| 7 | Chiều sâu cắt | ap | 2 | mm | |
| 8 | Góc nghiêng chính κr | κr | 95 | ° | |
| 9 | Góc trước | γ0 | 6 | ° | |
| 10 | Hiệu suất máy | η | 0,8 | ||
| 11 | Chiều dài cắt | L | 100 | mm | |
| 12 | Công suất động cơ trục chính | Pm | 11 | kW | |
| 13 | Hằng số Taylor C | C | 350 | m/ph | vc ứng với tuổi bền 1 phút (ước lượng từ catalogue) |
| 14 | Số mũ Taylor n | nT | 0,25 | Carbide 0,2–0,3; HSS 0,1–0,15 |
Bước B – Tính lần lượt (web tự tính, bạn có thể bấm tay để kiểm tra lại). Dòng xanh lá là kết quả chính:
| TT | Đại lượng | Ký hiệu | Kết quả | Đơn vị | Công thức / cách tính |
|---|---|---|---|---|---|
| 2 | Lực cắt riêng kc1.1 | kc1 | 1 700 | N/mm² | Tại chiều dày phoi 1 mm, góc trước 0° (giá trị tham khảo Sandvik Coromant) |
| 3 | Số mũ mc | mc | 0,25 | ||
| 15 | Tốc độ trục chính | n | 1 061 | v/ph | n = 1000·vc/(πD) |
| 16 | Chiều dày phoi | h | 0,249 | mm | h = f·sinκr |
| 17 | Lực cắt riêng | kc | 2 262 | N/mm² | kc = kc1.1·h^(−mc)·(1 − γ0/100) |
| 18 | LỰC CẮT CHÍNH | Fc | 1 131 | N | Fc = kc·ap·f |
| 19 | CÔNG SUẤT CẮT | Pc | 3,77 | kW | Pc = vc·ap·f·kc/(60·10³) |
| 20 | Pc/η ≤ công suất máy | Kiểm tra | ĐẠT | ||
| 21 | Năng suất bóc phoi | Q | 100 | cm³/ph | Q = vc·ap·f |
| 22 | Thời gian máy | tm | 22,62 | s | tm = L/(f·n) |
| 23 | Tuổi bền dao | T | 9,38 | ph | vc·T^n = C → T = (C/vc)^(1/n) |
| 24 | Số chi tiết / 1 lưỡi cắt | np | 24,88 | ct |
Áp dụng thực tế và lưu ý
Đưa Fc sang JG02 để tính lực kẹp; đưa Pc sang kiểm tra công suất máy.
Tăng f (lượng chạy dao) thường có lợi hơn tăng vc: năng suất tăng mà tuổi bền dao giảm ít hơn.
Nếu KHÔNG ĐẠT công suất: giảm ap (chia nhiều lớp cắt) hoặc giảm f; chọn mảnh dao góc trước dương.
Số chi tiết/lưỡi cắt (np) là cơ sở để đặt tần suất thay dao trong hướng dẫn công việc và kế hoạch kiểm soát; theo dõi thực tế rồi chỉnh hằng số C cho sát.
Lỗi hay gặp: nhập D là đường kính phôi thô cho lượt tinh, hoặc quên đổi m/ph sang m/s.