I Tổng quan

1.Máy gia công

Theo chức năng chính của nó, máy gia công là máymchuyển đổi vật liệu (Hình 1).

Với sự hỗ trợ của năng lượng, vật liệu được
• vận chuyển từ chỗ này đến chỗ khác (Vận chuyển vật liệu)
• biến đổi sang một dạng khác (Biến dạng vật liệu)
• đưa sang một tình trạng năng lượng khác (Thay đổi tình trạng vật liệu)

Trên một máy tiện, chi tiết tiện được sản xuất từ phôi dạng thanh với sự hỗ trợ của năng lượng truyền động điện (Biến dạng vật liệu). Với máy bơm và dụng cụ nâng, vật liệu được vận chuyển.
Với lò nung, cấu trúc của vật liệu được thay đổi (thay đổi tình trạng vật liệu)
2.Vật lý cơ bản cho máy gia công
Để mô tả việc vận chuyển vật liệu trong máy gia công, người ta cần đến những đại lượng vật lý.
 Khối lượng m của vật liệu có đơn vị là kilogam (kg) hay tấn (t). 1t = 1000kg.
Tỷ trọng ϱ chỉ khối lượng của vật liệu tính trên đơn vị thể tích. Đơn vị của tỷ trọng là kg/dm3, g/cm3 hay t/m3 cho chất rắn cũng như kg/m3 cho chất khí.
 Loại vật liệu. Tùy theo mục đích sử dụng, có nhiều cách khác nhau để phân loại vật liệu:
• Theo tình trạng vật lý người ta chia vật liệu ra thành chất rắn, chất lỏng và chất khí.
• Trong sản xuất và gia công người ta chia ra thành vật liệu không có hình dạng (Chất lỏng, bột, hạt) và vật liệu với dạng hình học nhất định (bán thành phẩm, chi tiết, cấu kiện).
 Vận chuyển vật liệu. Việc vận chuyển vật liệu được nhận biết qua vận tốc và dòng vật liệu.
Vận tốc v là đoạn đường vật thể đi qua trong 1 đơn vị thời gian. Đơn vị của vận tốc là m/s, m/min, km/h. Vòng quay n (tần số quay) dùng để mô tả chuyển động tròn của một chi tiết máy. Nó cho biết số vòng quay z trong đơn vị thời gian t. Đơn vị của vòng quay là 1/min hay 1/s.
Lượng chất được chuyển đi trong chất rắn được mô tả bằng dòng khối lượng ṁ, trong chất lỏng và khí bằng lưu lượng V. theo thể tích. Ở đây là khối lượng cũng như thể tích được vận chuyển trong thời gian t. Đơn vị của dòng khối lượng cũng như thể tích là kg/s, t/h cũng như 1/s, 1/min hay m3/h.
2.Máy gia công (máy công cụ, máy làm việc)
Giống như trong lĩnh vực năng lượng (Trang 330), ở đây định luật bảo toàn vật chất có giá trị cho vật liệu: Vật chất không tự sinh ra cũng không tự hủy mà chỉ bị chuyển đổi từ dạng này sang dạng khác.Cân bằng vật liệu nói rằng khối  lượng được đưavào hệ thống thì bằng đúng khối lượng được đưa ra (Hình 2).

Qua thí dụ máy tiện, khối lượng phôi dạng thanh đưa vào sẽ chính xác bằng với khối lượng tổng cộng của chi tiết đã gia công và phoi tiện.

II Các loại máy gia công

1.Phương tiện vận chuyển
Phương tiện vận chuyển là máy làm việc có nhiệm vụ vận chuyển vật liệu. Dụng cụ nâng và giàn cẩu (cầu trục, thiết bị nâng hạ) Dụng cụ nâng và giàn cẩu được sử dụng cho việc nâng tải lên cao, chất tải và dỡ tải, lắp ráp máy, vận chuyển các xe có pa lét (bệ chất hàng) nặng và dẫn các chi tiết gia công nặng vào trong máy công cụ. Một nhà xưởng sản xuất thường có một cầu trục, gồm khung chịu tải, cầu trục, con chạy và tời điện (Hình 1).

Với 4 loại vận chuyển nâng, hạ, chạy tời và chạy cần cẩu, giàn cẩu quét qua toàn bộ bề mặt của nhà xưởng và như thế tạo điều kiện vận chuyển các tải nặng đến bất kỳ nơi nào trong nhà xưởng. Những khu vực sản xuất với việc nạp tải và dỡ tải thường xuyên trong không gian làm việc giới hạn thì được cung cấp thêm một cần cẩu quay. Băng chuyền, hệ thống vận chuyển Việc vận chuyển chi tiết gia công giữa các trạm gia công của một hệ thống dây chuyền sản xuất được thực hiện bằng băng chuyền (Hình 2).

Trong sản xuất hàng loạt với quy mô lớn, tùy theo kích cỡ và hình dáng của chi tiết gia công, dây chuyền vận chuyển và băng chuyền treo sẽ được sử dụng với băng chuyền xích hay băng chuyền con lăn. Những thiết bị này bảo đảm một dòng vật liệu liên tục; chỗ lưu trữ chi tiết được xem như vùng đệm. Những chi tiết nhỏ hơn được vận chuyển trên giá kê (pa lét), được di chuyển bằng xe vận chuyển chạy trên đường ray hay xe nâng có càng hình chạc (xe xúc). Trong sản xuất tự động, việc lấy chi tiết ra từ băng chuyền vận tải hay giá kê và nạp chi tiết vào trong máy gia công được đảm nhận bởi những thiết bị xử lý thao tác (tay máy), thí dụ như cổng nạp phôi.

2.Máy bơm, máy nén
Máy bơm được sử dụng để vận chuyển chất lỏng. Máy nén được sử dụng để vận chuyển khí và tạo ra khí nén. Trong máy bơm và máy nén, năng lượng của máy truyền động được chuyển sang chất lỏng và khí dưới dạng năng lượng dòng chảy và áp lực. Có nhiều loại thiết kế khác nhau (Hình 3).

Máy bơm ly tâm hút chất lỏng theo hướng trục đẩy bánh cánh quạt (bánh công tác) chuyển động ly tâm và ép vào hệ thống ống dẫn. Trong máy nén khí kiểu pittông, khí được hút (nạp) khi píttông chạy xuống, được nén và đẩy ra khi pittông chạy lên.
3.Máy công cụ (Máy dụng cụ)
Máy công cụ là máy gia công để sản xuất chi tiết (Biến dạng vật liệu). Tùy theo phương pháp sản xuất người ta phân biệt:
Máy công cụ để tạo hình (đổ khuôn) Vật liệu ban đầu là chất không định hình, thí dụ như kim loại đang nóng chảy, bột kim loại hay hạt nhựa. Trong máy, chất không định hình trải qua một quá trình tạo hình để trở thành bán thành phẩm hay sản phẩm hoàn tất. Máy công cụ để tạo hình thí dụ như máy đúc áp lực cho kim loại màu (không chứa sắt) với nhiệt độ nóng chảy thấp (nhôm hay kẽm) hay máy ép chi tiết định hình cho chi tiết thiêu kết hay máy ép đùn nhựa dẻo (Hình 1).

Máy công cụ biến dạng vật liệu Vật liệu ban đầu là phôi đã được chuẩn bị sẵn, thí dụ như một phôi thô có định hình (định dạng), một đoạn tấm kim loại hay một đoạn của phôi dạng thanh, được biến dạng trong máy. Thí dụ
như máy uốn (máy bẻ cạnh), máy vuốt sâu, máy rèn dập là các máy công cụ biến dạng vật liệu (Hình 2).

4.Máy công cụ cắt gọt có phoi
Vật liệu đầu vào - thanh phôi hay đoạn phôi có định dạng cũng như phôi đã được gia công trước – cần phải được gia công hoàn tất. Trong máy công cụ cắt gọt, phôi được định hình qua việc cắt gọt lấy phoi. Thí dụ như máy cưa, máy mài, máy khoan, máy phay, máy tiện và trung tâm gia công là máy công cụ cắt gọt (Hình 3).

Năng lượng cần thiết để cắt gọt vật liệu được cung cấp bởi động cơ điện đã được lắp vào trong máy công cụ.
5. Lò xử lý nhiệt (lò nhiệt luyện), thiết bị gia nhiệt
Lò và các thiết bị gia nhiệt là những thiết bị (máy  làm việc) cung cấp nhiệt năng để đưa nhiệt độ của vật liệu lên cao, qua đó tạo sự biến dạng vật liệu bên trong (thay đổi cấu trúc).
Thí dụ như trong lò xử lý nhiệt (Hình 4)

chi tiết bằng thép được nung nóng và tiếp theo đó được tôi để đạt được sự thay đổi cấu trúc của thép theo ý muốn. Qua đó những tính chất cơ học của thép, thí dụ như độ cứng, được cải thiện một cách cơ bản. Trong nồi hơi của một hệ thống gia nhiệt, một chất mang nhiệt (môi trường truyền nhiệt (không khí hay nước) được nung nóng và qua ống dẫn được vận chuyển (đưa) vào chỗ cần nhiệt.