C4- LUCCAT CGKL
1
GVC NGUYỄN THẾ TRANH - TRẦN QUỐC VIỆT
Chương 4
LỰC CẮT
4.1. KHÁI NIỆM
Trong quá trình cắt kim loại, để tách được phoi và thắng được ma sát cần phải
có lực. Lực sinh ra trong quá trình cắt là động lực cần thiết nhằm thực hiện quá trình
bi
ến dạng và ma sát.
Vi
ệc nghiên cứu lực cắt trong quá trình cắt kim loại có ý nghĩa cả lý thuyết lẫn
thực tiễn. Trong thực tế, những hiểu biết về lực cắt rất quan trọng để thiết kế dụng cụ
cắt, đồ gá, tính toán thiết kế máy móc thiết bị,... Dưới tác dụng của lực và nhiệt, dụng
cụ sẽ bị mòn, bị phá huỷ. Muồn hiểu được quy luật mài mòn và phá huỷ dao thì phải
hiểu được quy luật tác động của lực cắt. Muốn tính công tiêu hao khi cắt cần phải biết
lực cắt. Những hiểu biết lý thuyết về lực cắt tạo khả năng chính xác hoá lý thuyết quá
trình c
ắt. Trong trạng thái cân bằng năng lượng của quá trình cắt thì các mối quan hệ
lực cắt cũng cân bằng.
L
ực cắt sinh ra khi cắt là một hiện tượng động lực học, tức là trong chu trình
th
ời gian gia công thì lực cắt không phải là hằng số mà biến đổi theo quãng đường của
dụng cụ.
Theo c
ơ học, nghiên cứu về lực nói chung là xác định 3 yếu tố:
 Điểm đặt của lực.
 Hướng (phương và chiều) tác dụng của lực.
 Giá trị (độ lớn) của lực.
Trong cắt gọt kim loại, người ta gọi lực sinh ra trong quá trình cắt tác dụng lên

dh2
P
d1
P
d2
P
bd
F
ms1
F
ms2
F
ms
P
bd
P
Dao
Phoi
Chi tiết
Trên hình 4.1, trong trường hợp
cắt tự do, ta có:
bd1 dh1 d1
bd2 dh2 d2
bd bd1 bd2
ms ms1 ms2
P = P + P
P = P + P
P = P + P
F = F + F
(4.1)

định được các lực thành phần P
x
, P
y
và P
z
, thì lực cắt tổng P được
tính theo công thức:
x y z
P P P P  
   
và
2 2 2
x y z
P P P P  
Đây là phương pháp phân tích lực cắt phổ biến nhất, bởi vì phương các chuyển
động
cắt là hoàn toàn xác định nên việc đo các thành phần lực cắt được tiến hành dễ
dàng. Mặt khác từ vận tốc chuyển động theo các phương và lực cắt thành phần tương
ứng theo các phương đó ta có thể tính được công suất cắt và rõ ràng nếu xác định được
các lực thành phần ta cũng dễ dàng xác định được giá trị lực cắt tổng.
4.2.2. Phân tích lực cắt theo các mặt chịu tải.
Khi nghiên cứu bản chất động lực học của quá trình cắt kim loại, lực cắt còn
được phân tích thành các thành phần theo các mặt chịu tải. Khảo sát quá trình bào tự
do, ta có sơ đồ trên hình 4.3.
Hình 4.2 - Hệ thống lực cắt khi tiện
* Thành phần P
z
hay P
v

và lực chạy dao P
s
trong mô hình cắt tự do trên đây
xây d
ựng vòng tròn Thales, nhờ đó ta vẽ và xác định được các lực:
4.3. CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH LỰC CẮT.
Để xác định lực cắt ta có thể dùng nhiều phương pháp sau:
 Phương pháp đo trực tiếp.
 Phương pháp xác định thông qua đo công suất cắt.
 Phương pháp bảng và biểu đồ.
 Phương pháp tính toán theo công thức.
4.3.1. Phương pháp đo trực tiếp lực cắt.
Việc đo lực cắt được tiến hành bằng cách dùng dụng cụ đo trực tiếp xác định
giá trị các thành phần lực cắt theo các phương chuyển động cắt.
Tu
ỳ thuộc vào cấu tạo của thiết bị đo lực ta có thể xác định lực cắt qua độ lớn
tức thời hay độ lớn cực đại của nó.
Thi
ết bị đo lực cắt được chế tạo trên cơ sở nhiều nguyên lý khác nhau, đó là:
- Theo nguyên lý c
ơ học,
- Theo nguyên lý thu
ỷ khí,
- Theo hi
ệu ứng về điện,
- Theo nguyên lý bi
ến dạng dẻo.
1. Dụng cụ đo lực cắt theo nguyên lý cơ học.
Dụng cụ đo dựa trên nguyên lý đàn hồi của lò xo.
Dao 1 được kẹp trên cơ cấu kẹp dao 5 nhờ các vít 8; cơ cấu 5 và lò xo 2

F
1
P
P
v
P
e
P
c
P
s
a
a
f
γ
α
v
s
Hình 4.3 - Vòng tròn xác định lực trên các mặt chịu tải
C4- LUCCAT CGKL
4
GVC NGUYỄN THẾ TRANH - TRẦN QUỐC VIỆT
2. Dụng cụ đo lực cắt theo nguyên lý thuỷ khí.
Dưới tác dụng của lực cắt trên đầu dụng cụ, chốt đỡ sẽ ép lên màn chắn tạo nên
áp l
ực dầu có giá trị được ghi nhận trên áp kế, từ giá trị áp suất suy ra được lực tác
d
ụng trên đầu dụng cụ khi cắt.
Lo
ại dụng cụ đo này có ưu điểm lớn là nhạy, độ chính xác cao, nhưng có nhược

P
Hình 4.10-
Nguyên lý biến dạng dư
Theo sức bền vật liệu, nếu có lực P tác
dụng lên quả cầu đường kính D, quả cầu sẽ
ép lên bề mặt vật liệu tạo biến dạng, khi bỏ
tải trọng lực P, do có biến dạng dư nên trên
bề mặt tồn tại lõm cầu có đường kính d. Ta
có thể thấy rằng giá trị d phụ thuộc vào lực P,
đường kính quả cầu cứng D v
à tính chất vật
liệu của bề mặt.
Với tính chất bề mặt và đường kính
quả cầu D cho trước ta có thể lập được mối
quan hệ giữa d và lực P.
d = f(P)
T
ừ quan hệ này ta có thể ứng dụng để
chế tạo lực kế đo lực cắt. Dụng cụ đo lực
theo nguyên lý biến dạng dư này cho ta xác
định được lực cắt lớn nhất.