Chế độ cắt gia công cơ khí là một trong những yếu tố quan trọng. Chọn chế độ cắt phù hợp giúp tiết kiệm thời gian tạo ra sản phẩm. Góp phần nâng cao chất lượng và độ chính xác chi tiết. Hơn nữa còn giúp quá trình chọn dao và phương pháp gia công thích hợp nhất.

Chọn chế độ cắt là xác định chiều sâu cắt, số lần chạy dao, lượng chạy dao, tốc độ cắt và công suất cần thiết trong điều kiện gia công nhất định.

Chế độ cắt trong gia công cơ khí là chế độ cắt ít tốn thời gian nhất để chế tạo sản phẩm do đó giá thành cũng sẽ rẻ hơn. 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 chế độ hợp lý và tiết kiệm.

Chế độ cắt chịu sự tác động của một loạt các nhân tố như thành phần hóa học của vật liệu, phương pháp sản xuất, và gia công nhiệt, cấu trúc tế vi, độ lớn của hạt và mạng lưới tinh thể. Các nhân tố trên nhiều khi ảnh hưởng 1 cách tương hỗ nhau đến chộ cắt và không thể đánh giá độc lập, riêng lẻ nhau, chế độ cắt còn phụ thuộc vào phương pháp gia công, loại vật liệu dao, thông số hình học dụng cụ cắt gọt, điều kiện gá, kẹp chặt chi tiết vị vậy chế độ cắt rất phức tạp, thường được chọn theo kinh nghiệm và sử dụng các công thức thực nghiệm để tính toán chế độ cắt.

Thông số tối ưu chế độ cắt khi phay & tiện

Các thông số về lượng chạy sao (S), vận tốc cắt (V), và chiều sâu cắt (T). Các thông số này cực kỳ quan trọng, nó ảnh hưởng trực tiếp tới quá trình gia công cũng như chất lượng sản phẩm, thời gian gia công, nhiệt độ cắt, dao và quá trình lẹo dao, độ nhám, độ cong vênh, năng suất,.. và từ đó ảnh hưởng trực tiếp đến giá thành sản phẩm.

Khi sử dụng chế độ cắt trên bản vẽ chế tạo cần phải vạch rõ ràng những yêu cầu về độ chính xác kích thước, hình dáng, độ bóng bề mặt sau khi gia công, đặc trưng vật liệu sản phẩm như nhãn hiệu thép, trạng thái cơ tính và trạng thái lớp bề mặt phôi.

Các yếu tố ảnh hưởng đến chế độ cắt trong gia công cơ khí

• Chiều sâu cắt (t): Là khoảng cách giữa các bề mặt đang và đã gia công, đo theo chiều vuông góc với bề mặt đã gia công.
• Lượng chạy dao (s): Là khoảng cách dịch chuyển của dao trên vòng quay của phôi, hoặc là khoảng dịch chuyển của phôi sau một vòng của dao.
• Thương có lượng chạy dao dọc, ngang, nằm ngang, thẳng đứng, nghiêng, hoặc là lượng chạy dao tròn
• Chiều rộng của Phôi b(mm): Là khoảng cách giữa các bề mặt đang và đã gia công đo theo mặt cắt.
• Chiều dày phôi a (mm): Là khoảng cách giữa hai vị trí liên tiếp của mặt cắt sau một vòng quay của phôi hay sau một lần chạy dao, đo theo phương vuông góc với chiều rộng phôi.
• Diện tích phôi f (mm2): Là chiêu sâu cắt (t) và lượng chạy sao (S), hoặc chiều rộng phôi (b) với chiều dày(a): f = ts = ba
• Tốc độ cắt V(m/ph): Là đoạn đường dịch chuyển của lưỡi cắt đối với mặt đang gia công trong một đơn vị thời gian.

Mỗi phương pháp gia công khác nhau thì đều có các thông số về chế độ cắt khác nhau, và chế độ cắt phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố. Chính vì vậy các thông số chế độ cắt và đặc biệt là cách lựa chọn thông số chế độ cắt trong gia công cơ khí chế tạo máy là điều mà bạn cần lưu ý.

Thông số tối ưu chế độ cắt khi chọn chế độ phay

• ho chiều sâu cắt (depth of cut) – là chiều sâu vật liệu được cắt sau mỗi lần dao chạy qua.
• h chiều sâu phay (feature depth) – là tổng chiều (độ) sâu vật liệu được cắt sau khi kết thúc quá trình chạy dao. Thông thường thì chiều sâu này không được quá chiều dài me cắt, trừ một số trường hợp thiết kế phôi có góc thoát hoặc dao đặc biệt.
• T số me dao (teeth) – là số me cắt của dao.
• Lt lượng ăn dao/răng (feed per tooth or chip load) – lượng vật liệu mà 1 me dao có thể cắt được chiều tiến dao.
• L lượng chạy dao/vòng – lượng vật liệu mà dao có thể cắt được chiều tiến dao sau khi quay 01 vòng.
• F tốc độ tiến dao (feed) – tốc độ tiến của dao trong quá trình cắt (mm/min hoặc inch/min).
• S tốc độ quay dao (speed) – tốc độ quay của dao trong quá trình cắt (vòng/phú rpm).

Để tính được tốc độ tiến bàn ta dựa vào công thức sau:

F = S x Lt x T (mm/min or inch/min)

Lưu ý: lượng ăn dao răng này tính theo phương chạy dao chứ không phải theo phuơng z, ví dụ dao 1 me lượng ăn dao răng Lt = 0.1 (theo sách của Nga là Fz) S = 10,000 vòng/phút thì để đảm bảo Fz = 0.1 (thực hiện được 10,000 lần tiến dao 0.1 trong 1 phút) thì F = 10,000 x 0.1, còn T thì bao nhiêu me ta nhân bấy nhiêu lần

Trong đó

• Lt tùy theo dao & vật liệu mà rất khác nhau. Nhưng nếu quá lớn thì quá tải dao, còn nếu dao quá nhỏ thì dao trượt & nhanh mòn.
• S tùy theo dao & vật liệu mà rất khác nhau.

Thông thường

• Giữa nhôm, đồng thau và đồng đỏ có lượng chạy dao chênh lệch khá lớn (đồng đỏ < nhôm 50%), với thép thì < 75%.
• Chạy cạnh & chạy cắt (slot) thì tùy vào độ sâu 1 cũng như độ lấn dao (step over) của nhát cắt mà có tốc độ đề nghị cũng thay đổi (tốc độ spindle).
• Với dao ngón thép gió (HSS end mill) thì Lt thường khoảng 0.05-0.1mm
• Với dao thép gió (HSS) thì với đường kính 3mm cắt nhôm, tốc độ spindle nên để 6000rpm, với dao cát bít thì 24000rpm. Đường kính dao tỉ lệ nghịch với tốc độ spindle.

Chế độ chạy biên/cạnh (profile)

Chạy cắt (slot)

Chất liệu phôi gia công: nhôm (aluminum alloys)

Thông số gợi ý khi cắt biên (side – profile):

• S: 10,000 – 11,000 rpm
• F: 800 – 1000 mm/min
• Step down max: 9mm
• Step over: 0.6 – 1 mm

Thông số gợi ý khi cắt (profile – slot):

• S: 80000 rpm
• F: 600 – 700 mm/min
• Step down max: 6mm

Với chất liệu đồng thau (brass) thì thông số chạy dao gần như nhôm.

Với chất liệu đồng đỏ (copper) thì thông số chạy dao S & F giảm 50-60%.

Với đường kính dao thì tỉ lệ nghịc với S. F giữ nguyên.

Một số đề nghị khác

• Với dao HSS cùng nhóm vẫn có thể chạy với thông số dao như trên.
• Nên có nước tưới nguội để tăng độ bền dao.

Chế độ cắt khi tiện

Chiều sâu cắt t (mm) là lớp kim lọai được tiện đi trong một đường chuyển dao chiều sâu cắt được đo theo phương vuông góc với bề mặt gia công.

t = D – d / 2 (mm)

Trong đó

• D là đường kính đang gia công (mm)
• d là đường kính đã gia công (mm)

Khi tiện đường kính lỗ chiều sâu cắt là nửa hiệu của đường kính lỗ sau khi gia công và đường kính lỗ trước khi gia công.

Khi tiện mặt đầu chiều sâu cắt là kích thước của lớp kim lọai bớt đi theo phương vuông góc với mặt đầu.

Khi tiện cắt đứt chiều sâu cắt là bề rộng của rãnh được cắt.

Lượng chạy dao s (mm/vòng) là quãng đường dịch chuyển của đỉnh dao theo phương chạy dao trong một vòng quay của phôi

Tốc độ cắt V (m/phút) là quãng đường đi được của một điểm xa nhất trên bề mặt cắt tương đối so với đỉnh dao trong một đơn vị thời gian.

Khi tiện trụ ngoài

• Khi gá dao ngang tâm thì các góc độ của dao không thay đổi.
• Chiều dài nhô ra khỏi ổ dao không được vượt quá 1,5h (h là chiều cao của thân dao), nếu gá dao  với chiều dài nhô ra lớn hơn 1,5h thì trong quá trình cắt gọt dưới tác dụng của lực cắt P sẽ làm cho dao bị uốn hay có thể gẫy dao, khi dao bị uốn mũi dao sẽ ở vị trí thấp tâm dẫn đến kích thước và độ bóng bề mặt chi tiết sẽ thay đổi.
• Khi gá dao cao hơn tâm máy một khoảng, mặt phẳng cắt gọt và mặt phẳng đáy thay đổi dẫn đến góc sau và góc trước của dao thay đổi nghĩa là góc sau giảm, góc trước tăng. Khi gá cao tâm góc trước tăng góc sau giảm mặt sau chính của dao tựa vào chi tiết gia công gây nên rung động trong quá trình cắt dẩn đến độ bóng của sản phẩm sẽ không cao.
• Khi gá dao thấp hơn tâm máy do mặt phẳng cắt và mặt phẳng đáy thay đổi dẫn tới góc sau tăng và góc trước giảm do góc trước giảm điều kiện thoát phoi khó khăn dẫn đến lực cắt tăng.

Các yếu tố ảnh hưởng đến chế độ cắt gia công cơ khí

• Thành phần hóa học của vật liệu

• Phương pháp sản xuất

• Gia công nhiệt

• Độ lớn của hạt và mạng lưới tinh thể

• Vật liệu và thông số hình học của dao

• Khả năng công nghệ của máy

• Điều kiện gá, kẹp chặt chi tiết

• Phương pháp gia công

• Phương pháp giải nhiệt của quá trình gia công

• Vật liệu gia công cơ khí

Các nhân tố trên ảnh hưởng một cách tương quan đến nhau về chế độ cắt và không thể đánh giá một cách độc lập. Ngoài ra chế độ cắt còn phụ thuộc vào phương pháp gia công, loại vật liệu dao, thông số hình học, kẹp chặt chi tiết,… Vì vậy chế độ cắt thương phức tạp, được chọn theo kinh nghiệm và sử dụng các công thức thực nghiệm để tính toán chế độ cắt.