Công thức tính chế độ cắt khi phay, tiện, khoan, taro (có ví dụ tính)

Ba công thức dùng hằng ngày khi lập chế độ cắt: số vòng quay n = 1000 × Vc / (π × D), tốc độ ăn dao khi phay Vf = fz × Z × n, và khi tiện hoặc khoan Vf = f × n. Vc chọn theo vật liệu phôi và loại dao. D là đường kính dao khi phay, khoan, và là đường kính phôi khi tiện.

Bài này giải thích từng đại lượng, có ví dụ tính cho phay, tiện, khoan, taro và bảng tốc độ cắt tham khảo để bắt đầu khi chưa có catalog của hãng.

Ký hiệu và đơn vị

Ký hiệu	Tên	Đơn vị
Vc	Tốc độ cắt (vận tốc tại lưỡi cắt)	m/phút
n	Số vòng quay trục chính	vòng/phút
D	Đường kính dao (phay, khoan) hoặc phôi (tiện)	mm
Z	Số răng (số me) của dao phay	răng
fz	Lượng chạy dao mỗi răng	mm/răng
f	Lượng chạy dao mỗi vòng (tiện, khoan)	mm/vòng
Vf	Tốc độ ăn dao (tốc độ bàn máy)	mm/phút
ap	Chiều sâu cắt	mm
ae	Chiều rộng cắt (bước ngang khi phay)	mm

Công thức tính số vòng quay từ tốc độ cắt

n = 1000 × Vc / (π × D) ≈ 318 × Vc / D

Hằng số 318 là 1000 chia π, dùng để tính nhẩm: dao D10 chạy Vc 100 m/phút thì n ≈ 318 × 100 / 10 = 3.180 vòng/phút. Khi biết số vòng quay đang chạy, tính ngược: Vc = π × D × n / 1000.

Vc là đại lượng cần giữ đúng theo vật liệu vì nó quyết định nhiệt ở lưỡi cắt và tuổi bền dao. n chỉ là con số đặt trên máy để đạt Vc đó. Cùng một Vc, dao càng nhỏ càng phải quay nhanh.

Phay: tốc độ ăn dao và lượng bóc phoi

Vf = fz × Z × n (mm/phút)
Q = ap × ae × Vf / 1000 (cm³/phút)

Ví dụ: dao phay ngón hợp kim D10, 4 me, phay biên thép S45C. Chọn Vc = 100 m/phút, fz = 0,05 mm/răng, ap = 10 mm, ae = 2 mm.

• n = 1000 × 100 / (3,1416 × 10) ≈ 3.183 vòng/phút
• Vf = 0,05 × 4 × 3.183 ≈ 637 mm/phút
• Q = 10 × 2 × 637 / 1000 ≈ 12,7 cm³/phút

Máy chỉ quay tối đa 2.500 vòng/phút thì giữ nguyên fz và tính lại Vf theo n thực: 0,05 × 4 × 2.500 = 500 mm/phút. Giữ fz quan trọng hơn giữ Vf: fz quá nhỏ làm lưỡi miết trên bề mặt thay vì cắt, dao hợp kim mòn nhanh hơn.

Phay với chiều rộng cắt nhỏ: hiện tượng mỏng phoi

Khi ae nhỏ hơn nửa đường kính dao, phoi thực tế mỏng hơn fz. Chiều dày phoi lớn nhất bằng fz × 2 × √(ae/D − (ae/D)²). Với ae = 20% D, phoi chỉ dày khoảng 0,8 × fz; với ae = 10% D, khoảng 0,6 × fz. Vì vậy khi phay tinh biên hoặc phay xoắn ốc với ae nhỏ, catalog thường cho phép tăng fz để phoi đủ dày.

Tiện: số vòng quay theo đường kính phôi

Khi tiện, D là đường kính phôi tại điểm cắt. Tốc độ ăn dao Vf = f × n, lượng bóc phoi Q = Vc × ap × f (cm³/phút), thời gian cắt t = L / (f × n) (phút, L là chiều dài tiện tính bằng mm).

Ví dụ: tiện ngoài phôi thép D50 bằng mảnh CNMG 120408, Vc = 200 m/phút, f = 0,25 mm/vòng, ap = 2 mm, chiều dài 100 mm.

• n = 1000 × 200 / (3,1416 × 50) ≈ 1.273 vòng/phút
• Vf = 0,25 × 1.273 ≈ 318 mm/phút
• Q = 200 × 2 × 0,25 = 100 cm³/phút
• t = 100 / 318 ≈ 0,31 phút, khoảng 19 giây

Trên máy tiện CNC, lệnh G96 S200 giữ tốc độ cắt không đổi: đường kính giảm thì máy tự tăng vòng quay. Luôn đặt giới hạn vòng quay, ví dụ G50 S2500 trên Fanuc hệ lệnh A, để khi tiện mặt đầu vào gần tâm, mâm cặp không quay vượt mức an toàn.

Khoan

Khoan dùng cùng công thức với tiện: n tính theo đường kính mũi khoan, Vf = f × n.

Ví dụ: mũi khoan hợp kim D10 khoan thép S45C, Vc = 80 m/phút, f = 0,2 mm/vòng: n ≈ 2.546 vòng/phút, Vf ≈ 509 mm/phút. Mũi khoan thép gió (HSS) cùng cỡ chỉ nên chạy khoảng 20 đến 30 m/phút, tức n khoảng 640 đến 950 vòng/phút.

Taro: tốc độ ăn dao bằng bước ren

Mỗi vòng quay taro tiến đúng một bước ren, nên Vf = n × P (P là bước ren, mm). Thông số này không chỉnh tùy ý được.

Ví dụ: taro máy HSS-E ren M12 × 1,75 trong thép, Vc = 10 m/phút: n ≈ 265 vòng/phút, Vf = 265 × 1,75 ≈ 464 mm/phút. Trên máy phay CNC, dùng chu trình taro cứng G84 để trục chính và trục Z chạy đồng bộ. Đường kính mũi khoan lỗ taro xem ở bảng tra mũi khoan taro.

Bảng tốc độ cắt Vc tham khảo khi phay

Giá trị khởi điểm cho dao phay ngón khi chưa có catalog của hãng. Bắt đầu ở giữa dải, rồi chỉnh theo tiếng cắt, màu phoi và độ mòn dao.

Vật liệu phôi	Nhóm ISO	Dao thép gió HSS (m/phút)	Dao hợp kim phủ (m/phút)
Thép carbon thấp (CT3, S20C)	P	25–35	120–200
Thép carbon, thép khuôn (S45C, P20)	P	18–25	100–160
Thép không gỉ (SUS304)	M	10–15	60–100
Gang xám (FC250)	K	15–25	100–160
Nhôm (A6061)	N	60–120	300–800
Thép đã tôi 45–55 HRC	H	Không dùng	50–100, chiều sâu cắt nhỏ

Catalog của hãng dao luôn chính xác hơn cho từng mã dao cụ thể. Để tính nhanh n và Vf theo vật liệu, dùng Trợ lý chọn dao và chế độ cắt CNC, hoặc tra thêm bảng trong Thư viện tham khảo.

Dấu hiệu cần chỉnh chế độ cắt

Hiện tượng	Nguyên nhân hay gặp	Cách chỉnh
Mặt sau mòn nhanh và đều	Vc quá cao	Giảm Vc 10–20%
Mẻ lưỡi, vỡ góc	fz quá lớn, rung, kẹp dao không chắc	Giảm fz, rút ngắn chiều dài nhô dao
Phoi dính lên lưỡi (lẹo dao)	Vc quá thấp, lưỡi cùn	Tăng Vc, dùng dao sắc, tưới nguội đủ
Rung, bề mặt gợn sóng	Dao nhô dài, ae lớn	Giảm ae, đổi n khoảng 10% để tránh cộng hưởng

Câu hỏi thường gặp

Số 318 trong công thức tính vòng quay ở đâu ra?

318 là 1000 chia π (3,1416), làm tròn. Công thức nhẩm: n ≈ 318 × Vc / D.

Tốc độ cắt và số vòng quay khác nhau thế nào?

Tốc độ cắt Vc (m/phút) là vận tốc lưỡi cắt trượt trên vật liệu, quyết định nhiệt và tuổi bền dao. Số vòng quay n là thông số đặt trên máy để đạt Vc với đường kính đang dùng.

fz và f khác nhau ra sao?

fz là lượng chạy dao mỗi răng, dùng cho dao nhiều răng như dao phay. f là lượng chạy dao mỗi vòng, dùng cho tiện và khoan. Với dao phay, f = fz × Z.

Máy không đủ vòng quay theo bảng thì làm sao?

Chạy ở vòng quay tối đa của máy, giữ fz như bảng và tính lại Vf. Năng suất giảm theo tỷ lệ vòng quay. Với nhôm và thép mềm, để ý hiện tượng phoi dính lưỡi khi Vc thấp hơn nhiều so với khuyến nghị.

Dụng cụ liên quan

• Dao phay ngón hợp kim, cách chọn xem ở bài hướng dẫn chọn dao phay ngón
• Mảnh dao phay và mảnh dao tiện
• Mũi khoan và taro

Tài liệu tham khảo

• Sandvik Coromant: Milling formulas and definitions
• Sandvik Coromant: Machining formulas and definitions