Giáo trình Cơ khí đại cương (Nghề Cắt gọt kim loại Trình độ Trung cấp Cao đẳng nghề)

1 BỘ LAO ĐỘNG -THƯƠNG BINH VÀ XÃ HỘI TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ KỸ THUẬT CƠNG NGHỆ GIÁO TRÌNH Tên mơn học: CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG NGHỀ: CẮT GỌT KIM LOẠI TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG NGHỀ Hà Nội , năm 2021 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng nguyên trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm LỜI GIỚI THIỆU Hiện nay, nghiệp cơng nghiệp hóa, đại hố đất nước, chế tạo máy ngành quan trọng kinh tế quốc dân sử dụng hầu hết lĩnh vực công nông nghiệp Các cán kỹ thuật ngàng chế tạo máy đào tạo phải có kiến thức kỹ thuật đồng thời phải biết vận dụng kiến thức để giải vấn đề cụ thể thực tế sản xuất chế tạo, lắp ráp, sử dụng, sửa chữa Với mục đích đó, tài liệu cung cấp phần lý thuyết lĩnh vực công nghệ chế tạo máy, yếu tổ ảnh hưởng đến chất lượng gia công khi, đồng thời giới thiệu phương pháp gia công thông dụng để tạo dạng bề mặt đạt yêu cầu khác chất lượng gia cơng Trong tài liệu trình bày số quy trình cơng nghệ gia cơng chi tiết điển hình áp dụng thực tế sản xuất, biện pháp kỹ thuật để đảm bảo chất lượng lắp sản phẩm Do xuất lần đầu, nên sách không tránh khỏi sai sót Chúng tơi mong nhận ý kiến đóng góp bạn đọc đồng nghiệp Chúng xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng năm 2021 Chủ Biên Lê Văn Hùng MỤC LỤC TT I II NỘI DUNG TRANG Chương 1: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ SẢN XUẤT CƠ KHÍ 1.1 Khái niệm q trình sản xuất khí 1.2 Khái niệm chất lượng bề mặt sản phẩm 10 1.3 Khái niệm độ xác gia cơng khí 13 Chương 2: VẬT LIỆU DÙNG TRONG CƠ KHÍ 18 2.1 Tính chất chung kim loại hợp kim 18 2.2 Thép 21 2.3 Gang 25 2.4 Kim loại hợp kim màu 25 2.4.1 Đồng hợp kim đồng 2.4.2 Nhôm hợp kim nhôm III IV 2.5 Hợp kim cứng 28 Chương 3: PHÔI ĐÚC, CHẾ TẠO PHÔI ĐÚC 29 3.1 Khái niệm chung đúc kim loại 29 3.2 Đúc khuôn cát 30 3.3 Đúc gang xám, thép 41 3.4 Đúc kim loại màu 43 3.5 Các phương pháp đúc đặc biệt 45 Chương 4: GIA CÔNG KIM LOẠI BẰNG ÁP LỰC 47 4.1 Khái niệm chung gia công kim loại bằng áp lực 47 4.2 Cán kim loại 49 4.3 Kéo kim loại 55 4.4 Ép kim loại 58 4.5 Rèn tự 59 4.6 Dập thể tích 65 4.7 Kỹ thuật dập 69 V VI Chương 5: KỸ THUẬT HÀN 78 5.1 Khái niệm chung 78 5.2 Hàn hồ quang bằng tay 79 5.3 Hàn hồ quang tự động bán tự động 85 5.4 Hàn cắt kim loại bằng khí 86 5.5 Hàn điện tiếp xúc 93 5.6 Các phương pháp hàn đặc biệt 94 Chương 6: GIA CÔNG CẮT GỌT KIM LOẠI 97 6.1 Nguyên lý cắt gọt kim loại 97 6.2 Máy cắt kim loại 101 6.2.1 Phân loại ký hiệu 6.2.2 Truyền dẫn truyền động máy cắt kim loại 6.2.3 Các loại cấu truyền động máy cắt kim loại 6.2.4 Máy tiện 6.2.5 Máy khoan - doa 6.2.6 Máy bào, xọc 6.2.7 Máy phay 6.2.8 Máy mài 6.2.9 Máy CNC 6.2.10 Máy cắt tia lửa điện VII Chương 7: XỬ LÝ VÀ BẢO VỆ BỀ MẶT KIM LOẠI 119 7.1 Khái niệm chung 119 7.2 Các phương pháp xử lý bảo vệ bề mặt kim loại 119 7.2.1 Xử lý nhiệt kim loại 7.2.2 Các phương pháp xử lý bề mặt khác 7.2.3 Bảo vệ chống gỉ CHƯƠNG TRÌNH MƠN HỌC Tên mơn học: CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG Mã số mơn học: MHCG 10 Thời gian môn học: 30 (LT: 22 giờ; TH: giờ; KT: giờ) I VỊ TRÍ, TÍNH CHẤT MƠN HỌC - Vị trí: + Mơn học Cơ khí đại cương bố trí sau sinh viên học xong môn học MHCG 7, MHCG 8, MHCG - Tính chất: + Là mơn học kỹ thuật sở thuộc môn học, mô đun đào tạo nghề khí + Là mơn học giúp cho học sinh, sinh viên có hiểu biết khái quát q trình sản xuất khí II MỤC TIÊU MƠN HỌC: + Kiến thức: - Trình bày khái niệm trình sản xuất, chất lượng bề mặt độ xác gia cơng, tính cơng nghệ kết cấu - Trình bày khái quát loại vật liệu dùng khí - Trình bày nguyên lý chế tạo loại phôi đúc, phôi rèn - dập, phôi hàn cắt kim loại - Trình bày nguyên lý cắt gọt kim loại, loại máy công cụ cấu thường dùng máy công cụ, cơng việc thực máy công cụ thông dụng - Nêu dạng ăn mòn kim loại, cách xử lý bảo vệ bề mặt sản phẩm khí + Kỹ năng: - Nhận biết loại vật liệu, phân biệt, lựa chọn loại phôi phù hợp với cơng việc gia cơng khí - Nhận biết loại máy dùng để tạo phôi, gia công cắt gọt - Bảo vệ ngắn hạn chi tiết sản phẩm gia công + Năng lực tự chủ trách nhiệm: - Rèn luyện tính kỷ luật, kiên trì, cẩn thận, nghiêm túc, chủ động tích cực sáng tạo học tập III NỘI DUNG MÔN HỌC: Nội dung tổng quát phân phối thời gian: Số TT/ MÃ BÀI Tên mô đun MỞ ĐẦU 0.5 0.5 2.5 2.5 Chương 3: PHÔI ĐÚC, CHẾ TẠO PHÔI ĐÚC Chương 4: GIA CÔNG KIM LOẠI BẰNG ÁP LỰC 4 Chương 1: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ SẢN XUẤT CƠ KHÍ I Tổng số Thời gian Thực hành, Lý thí nghiệm, Kiểm thuy thảo luận, tra ết tập 1.1 Khái niệm trình sản xuất khí 1.2 Khái niệm chất lượng bề mặt sản phẩm 1.3 Khái niệm độ xác gia cơng khí II Chương 2: VẬT LIỆU DÙNG TRONG CƠ KHÍ 2.1 Tính chất chung kim loại hợp kim 2.2 Thép 2.3 Gang 2.4 Kim loại hợp kim màu 2.4.1 Đồng hợp kim đồng 2.4.2 Nhôm hợp kim nhôm 2.5 Hợp kim cứng 2.6 Vật liệu khác III 3.1 Khái niệm chung đúc kim loại 3.2 Đúc khuôn cát 3.3 Đúc gang xám, thép 3.4 Đúc kim loại màu 3.5 Các phương pháp đúc đặc biệt IV 4.1 Khái niệm chung gia công kim loại bằng áp lực 4.2 Cán kim loại 4.3 Kéo kim loại 4.4 Ép kim loại 4.5 Rèn tự 4.6 Dập thể tích 4.7 Kỹ thuật dập V Chương 5: KỸ THUẬT HÀN 2 5,0 5.1 Khái niệm chung 5.2 Hàn hồ quang bằng tay 5.3 Hàn hồ quang tự động bán tự động 5.4 Hàn cắt kim loại bằng khí 5.5 Hàn điện tiếp xúc 5.6 Các phương pháp hàn đặc biệt VI Chương 6: GIA CÔNG CẮT GỌT KIM LOẠI 6.1 Nguyên lý cắt gọt kim loại 6.2 Máy cắt kim loại 6.2.1 Phân loại ký hiệu 6.2.2 Truyền dẫn truyền động máy cắt kim loại 6.2.3 Các loại cấu truyền động máy cắt kim loại 6.2.4 Máy tiện 6.2.5 Máy khoan - doa 6.2.6 Máy bào, xọc 6.2.7 Máy phay 6.2.8 Máy mài 6.2.9 Máy CNC 6.2.10 Máy cắt tia lửa điện Kiểm tra VII Chương 7: XỬ LÝ VÀ BẢO VỆ BỀ MẶT KIM LOẠI 7.1 Khái niệm chung 7.2 Các phương pháp xử lý bảo vệ bề mặt kim loại 7.2.1 Xử lý nhiệt kim loại 7.2.2 Các phương pháp xử lý bề mặt khác 7.2.3 Bảo vệ chống gỉ Thi kết thúc MH Tổng cộng 30 22 Chương 1: Các khái niệm sản xuất khí Mã chương: MHCG 10 - Giới thiệu: “Các khái niệm sản xuất khí” chủ yếu giới thiệu khái niệm q trình sản xuất q trình cơng nghệ dạng sản xuất Mục tiêu: - Trình bày giải thích khái niệm SX khí - Trình bày khái niệm, yếu tố tạo thành chất lượng bề mặt sản phẩm - Trình bày khái niệm yếu tố tạo nên độ xác gia cơng khí 1.1 Các khái niệm trình sản xuất 1.1.1 Sơ đồ q trình sản xuất khí Kỹ thuật khí môn học giới thiệu cách khái quát trình sản xuất khí phương pháp cơng nghệ gia công kim loại hợp kim để chế tạo chi tiết máy kết cấu máy Quá trình sản xuất chế tạo bao gồm nhiều giai đoạn khác tóm tắt sau: 1.1.2 Q trình thiết kế Là q trình khởi thảo, tính toán, thiết kế dạng sản phẩm thể vẽ kỹ thuật, thuyết minh, tính tốn, cơng trình v.v Đó q trình tích luỹ kinh nghiệm, sử dụng thành tựu khoa học kỹ thuật để sáng tạo sản phẩm ngày hoàn thiện Bản thiết kế sở để thực trình sản xuất, sở pháp lý để kiểm tra, đo lường, thực hợp đồng v.v 1.1.3 Quá trình sản xuất Quá trình sản xuất trình tác động trực tiếp ng−ời thông qua công cụ sản xuất nhằm biến đổi tài nguyên thiên nhiên bán thành phẩm thành sản phẩm cụ thể đáp ứng yêu cầu xã hội Quá trình sản xuất thường bao gồm nhiều giai đoạn Mỗi giai đoạn tương ứng với công đoạn, phân xưởng hay phận làm nhiệm vụ chuyên mơn khác Q trình sản xuất chia cơng đoạn nhỏ, theo q trình cơng nghệ 1.1.4 Qui trình cơng nghệ QTCN phần trình sản xuất nhằm trực tiếp làm thay đổi trạng thái đối tượng sản xuất theo thứ tự chặt chẽ, bằng cơng nghệ định Ví dụ: QTCN nhiệt luyện nhằm làm thay đổi tính chất vật lý vật liệu chi tiết độ cứng, độ bền.v.v Các thành phần quy trình cơng nghệ bao gồm: a/ Nguyên công: phần trình cơng nghệ một nhóm cơng nhân thực liên tục chỗ làm việc để gia cơng chi tiết (hay nhóm chi tiết gia công lần) b/ Bước: phần nguyên công để trực tiếp làm thay đổi trạng thái hình dáng kỹ thuật sản phẩm bằng hay tập hợp dụng cụ với chế độ làm việc không đổi Khi thay đổi dụng cụ, thay đổi bề mặt, thay đổi chế độ ta chuyển sang bước c/ Động tác: tập hợp hoạt động, thao tác công nhân để thực nhiệm vụ bước nguyên công 1.1.5 Dạng sản xuất Tuỳ theo quy mô sản xuất, đặc trưng tổ chức, trang bị kỹ thuật quy trình cơng nghệ mà có dạng sản xuất sau: a/ Sản xuất đơn chiếc: dạng sản xuất mà sản phẩm sản xuất với số lượng thường lặp lại không theo quy luật Chủng loại mặt hàng đa dạng, số lượng loại phân xưởng, nhà máy thường sử dụng dụng cụ, thiết bị vạn Đây dạng sản xuất thường dùng sửa chữa, thay 10 b/ Sản xuất hàng loạt: dạng sản xuất mà sản phẩm chế tạo theo lô (loạt) lặp lặp lại thường xuyên sau khoảng thời gian định với số lượng loạt tương đối nhiều (vài trăm đến hàng nghìn) sản phẩm máy bơm, động điện.v.v Tuỳ theo khối lượng, kích thước, mức độ phức tạp số lượng mà phân dạng sản xuất hàng loạt nhỏ, vừa lớn Trong sản xuất hàng loạt dụng cụ, thiết bị sử dụng loại chun mơn hố có kèm loại vạn hẹp c/ Sản xuất hàng khối: hay sản xuất đồng loạt dạng sản xuất sản phẩm sản xuất liên tục thời gian dài với số lượng lớn Dạng sản xuất dể khí hố tự động hố xí nghiệp sản xuất đồng hồ, xe máy, ô tô, xe đạp.v.v 1.1.6 Khái niệm sản phẩm phôi a/ Sản phẩm: danh từ quy ước để vật phẩm tạo giai đoạn cuối trình sản xuất, sở sản xuất Sản phẩm máy móc hồn chỉnh hay phận, cụm máy, chi tiết dùng để lắp ráp hay thay b/ Chi tiết máy: đơn vị nhỏ hoàn chỉnh mặt kỹ thuật máy bánh răng, trục cơ, bi v.v c/ Phôi: gọi bán thành phẩm danh từ kỹ thuật quy ước để vật phẩm tạo từ trình sản xuất chuyển sang q trình sản xuất khác Ví dụ: sản phẩm đúc chi tiết đúc (nếu đem dùng ngay) phơi đúc cần gia công thêm (cắt gọt, nhiệt luyện, rèn dập ) trước dùng Các phân xưởng chế tạo phôi đúc, rèn, dập, hàn, gò, cắt kim loại v.v 1.1.7 Khái niêm cấu máy phận máy a/ Bộ phận máy: phần máy, bao gồm hay nhiều chi tiết máy liên kết với theo nguyên lý máy định (liên kết động hay liên kết cố định) hộp tốc độ, mayơ xe đạp v.v b/ Cơ cấu máy: phần máy phận máy có nhiện vụ định máy Ví dụ: Đĩa, xích, líp xe đạp tạo thành cấu chuyển động xích xe đạp 1.2 Khái niệm chất lượng bề mặt sản phẩm Chất lượng bề mặt chi tiết máy đóng vài trị quan trọng cho máy móc thiết bị có khả làm việc xác để chịu tải trọng, tốc độ cao, áp lực lớn, nhiệt độ.v.v Nó đánh giá độ nhẵn bề mặt tính chất lý lớp kim loại bề mặt 108 d/ Xích truyền động Xích tốc độ: giới thiệu truyền nhiều cấp tốc độ cho trục Phương trình xích động tính: nđc.i1.i2.i3.i4 in = nc • • • • • • • • • • 6.2.4 Máy tiện a/ Công dụng Máy tiện loại máy gia công cắt gọt phổ biến nhà máy khí (40-50%) gia cơng nhiều bề mặt: Mặt trịn xoay ngồi Các mặt trụ, cơn, hay định hình Các loại ren (tam giác, thang, vuông ) Mặt phẳng mặt đầu hay cắt đứt Ngồi máy tiện dùng để khoan lỗ, doa lỗ, mài, chí gia cơng mặt khơng trịn xoay nhờ đồ gá b/ Phân loại máy tiện Căn vào khối lượng máy: Loại nhẹ ≤ 500 kg Loại trung bình ≤ 4.000 kg Loại nặng ≤ 50 Loại siêu nặng ≤ 400 Căn vào công dụng máy: Máy tiện ren vít vạn dùng gia công loại ren công việc khác máy tiện Máy tiện nhiều dao (Revonre): lúc có nhiều lưỡi dao cắt lúc thời gian Máy tiện tự động bán tự động: loại mà thao tác nguyên cơng thực tự động hồn tồn hay phần Máy tiện chuyên dùng: để gia công số bề mặt định, loại hình hạn chế 109 • Máy tiện đứng hay tiện cụt: có mâm cặp lớn quay nằm ngang hay thẳng đứng để gia cơng chi tiết có đường kính lớn đến 20 m c/ Các phận máy tiện: Ụ trước (1): hộp kín có chứa phận quan trọng trục hộp tốc độ Phía hộp trục hộp xe dao (3) hộp động (9) Ụ động (4): di chuyển băng máy, có chứa mủi chống tâm để gá phơi tiện, để lắp mũi khoan, khoét khoan khoét lỗ Hộp bàn xe dao (5): phận dịch chuyển theo hướng dọc ngang để tạo lượng chạy dao (bước tiến) S Phía bàn xe dao có gá kẹp dao(7) Thân máy (6): phận để gá đặt tất phận Ngồi cịn chứa thêm phận làm nguội, thắp sáng, chứa phoi bảng hay cấu điều khiển d/ Một số phương pháp gia công máy tiện Tiện trơn: Là tiện ngồi chi tiết có hình trụ tròn dạng trục trơn hay trục bậc Các bước tiến hành: chuẩn bị dao; gá vật gia công lên máy; tiện thơ (phá); tiện tinh Tiện cơn: có phương pháp tiện hình vẽ sau: • Khi dùng dao rộng (a) tiện đoạn côn có chiều dài ngắn với góc nghiêng ỏ Dao rộng chịu lực lớn có bước tiến ngang S chạy tay hay tự động • Xoay nghiêng bàn dao góc α (b): thích ứng với chi tiết có chiều dài ngắn Góc nghiêng ỏ tính theo cơng thức: Ở D, d - đường kính đầu lớn đầu nhỏ đoạn côn l - chiều dài đoạn côn 110 Đánh lệch ụ động (c): lợi dụng độ rơ ụ động, đánh lệch đoạn h Tiện ren: Tuỳ theo dạng ren yêu cầu, người ta sử dụng cách tiến dao khác Phương pháp (a) dùng để cắt ren nhỏ, hai lưỡi cắt chịu lực lớn, hai mép nhẵn Phương pháp (b) (c) ăn dao nghiêng theo mép, có lưỡi tham gia cắt, giảm lực mép bên phải kém nhẵn bóng Phương pháp dùng cắt thơ có kích thước lớn Chú ý: loại ren vng hay hình thang, giai đoạn đầu thường cắt tam giác, sau dùng dao định hình để sửa đúng 111 Gia cơng bề mặt lệch tâm: có pương pháp gia công bề mặt lệch tâm: Phương pháp dùng mũi chống tâm: Trên đầu phôi khoan lỗ tâm trùng với đường trục mặt lệch tâm đường trục ngỗng trục Khi gá lỗ tâm I-I ta công mặt lệch tâm 2, gá lỗ tâm II-II gia công ngỗng trục Phương pháp gia công mâm cặp: người ta tạo mặt lệch tâm bằng cách đệm miếng kim loại có chiều dày A định vấu mâm cặp Chiều dày A xác định theo công thức: Tiện bề mặt đặc biệt dao định hình: Người ta sử dụng loại dao định hình có lưỡi dao mài theo đường cong giống hình dáng mặt ngồi chi tiết gia cơng 112 đ/ Các dụng cụ chủ yếu máy tiện Mâm cặp: phận để kẹp chặt tự định vị phôi gia cơng Có loại mâm cặp sau: Mâm cặp chấu tự định tâm: Khi dùng cơlê quay vít quay 1, ba chấu dịch chuyển vào tâm lượng bằng Loại dùng để cặp chi tiết trịn xoay • Mâm cặp chấu độc lập: Mỗi chấu có vít điều chỉnh riêng Loại dùng thích hợp với phơi khơng trịn xoay để gia cơng bề mặt lệch tâm • Ngồi cịn có mâm cặp tốc mâm cặp hoa mai dùng để gá chi tiết có hình dáng phức tạp chi tiết bắt vào mâm cặp qua bulon - đai ốc Mũi chống tâm: Dùng để đỡ tâm phơi có < L/D < 10 tiện Có loại sau: Loại thường (a): loại có góc α = 600, trường hợp gá vật nặng α = 900 Mũi chống tâm khuyết(b): dùng trường hợp cắt mặt đầu phơi mà khơng vướng dao • Mũi chống tâm cầu (c): dùng trường hợp đường trục chi tiết gia công không trùng tâm trục với đường trục mũi tâm 113 • • Mũi tâm quay (e) dạng mũi tâm lắp vào ổ bi dùng tốc độ quay lớn Mũi tâm khía (d): dùng để chống tâm đỡ chi tiết rỗng Giá đỡ (Luynet): Dùng để gá chi tiết nhỏ dài H/D > gia công nhằm hạn chế sai số hình dạng Giá đỡ cố định (a): định vị vị trí băng máy ,Các vấu giá đỡ vào nhờ trục vít Giá đỡ di động (b): loại di chuyển với dao trình gia cơng, bắt chặt bàn dao Giá đỡ động có vấu đỡ trực tiếp với lực cắt đảm bảo trục khỏi bị cong Ngoài máy tiện người ta dùng số dụng cụ khác Tốc dùng để truyền chuyển động quay từ mâm cặp đến vật gia công vật gá trục hai mũi chống tâm Trục tâm để gá chi tiết có lỗ sẵn gia công tinh 6.2.5 Máy khoan-doa a/ Công dụng phân loại Máy khoan-doa dùng để gia cơng lỗ hình trụ bằng dụng cụ cắt như: mũi khoan, mũi khoét dao doa Máy khoan tạo lỗ thô đạt độ xác, độ bóng bề mặt gia cơng thấp Rz160 - Rz40 Để nâng cao độ xác độ bóng bề mặt lỗ phải dùng khoét hay doa máy doa Sau doa, độ xác đạt cấp độ bóng đạt Ra = 1,25- 0,32 Máy khoan - doa có chuyển động chuyển động quay trịn trục mang dao, chuyển động chạy dao chuyển động tịnh tiến dao Trên máy khoan dùng dụng cụ tarơ, bàn ren để gia cơng ren Máy khoan có loại sau: Máy khan điện cầm tay Cho phép khoan lỗ chi tiết mà không cho phép loại máy khoan có trục cố định thực Máy khoan bàn: loại máy đơn giản, nhỏ, đặt bàn nguội Lỗ khoan lớn d ≤ 10 mm Máy thường có cấp vịng quay với số vòng quay lớn Máy khoan đứng: loại dùng gia cơng loại lỗ đơn có đường kính trung bình d ≤ 50 mm Máy có trục mang mũi khoan cố định Phôi phải dịch chuyển cho trùng tâm mũi khoan Máy khoan cần: để gia cơng lỗ có đường kính lớn phơi có khối lượng lớn khơng dịch chuyển thuận lợi 114 Do toạ độ mũi khoan dịch chuyển quay hay hướng kính để khoan lỗ có toạ độ khác Trong thực tế cịn có máy khoan nhiều trục, máy khoan sâu b/ Dụng cụ cắt máy khoan-doa Mũi khoan: Trong cắt gọt kim loại có loại mũi khoan ruột gà, mũi khoan sâu, mũi khoan tâm Cấu tạo phần cắt mũi khoan có lưỡi cắt lưỡi cắt phụ Ngồi cịn có phần lưỡi cắt ngang Phần cổ dao để ghi đường kính mũi khoan Chi hình trụ dùng cho mũi khoan nhỏ(< 10 mm) Chi dùng cho loại có đường kính lớn Mũi khoét doa: Dụng cụ để khét doa dùng để mở rộng lỗ khoan, tang độ bóng, độ xác bề mặt lỗ trịn xoay Khác với mũi khoan mũi khoét dao doa có số lưỡi cắt nhiều Tarô bàn ren: Ta rô dụng cụ để gia cơng ren lắp trục khoan thao tác bằng tay ứng với kích thước, tarơ có từ 2-3 để cắt từ thô đến tinh Bàn ren dùng để gia cơng ren ngồi với kích thước khơng q lớn 6.2.6 máy bào, xọc a/ Đặc điểm, phân loại công dụng Máy bào, xọc nhóm máy có chuyển động tịnh tiến khứ hồi, dùng để gia công mặt phẳng ngang, đứng hay nằm nghiêng; gia công rãnh thẳng với tiết diện khác nhau: mang cá, chữ “T”, dạng thân khai Máy có khả gia cơng chép hình để tạo mặt cong chiều Chuyển động máy chuyển động tịnh tiến khứ hồi: gồm hành trình có tải hành trình chạy khơng Chuyển động chạy dao thường chuyển động gián đoạn Gia công máy bào, xọc có suất thấp, độ xác thấp độ nhẵn kém b/ Các loại Máy bào, xọc : Tuỳ theo đặc trưng công nghệ, máy bào chia thành: máy bào ngang, máy bào giường, máy xọc (bào đứng) máy chun mơn hố Máy bào ngang: dùng để gia công phôi không lớn (< 600 mm) Bàn máy với phôi di chuyển theo chiều ngang mặt băng thân máy, đầu trượt máy với bàn dao dao bào chuyển động tới-lui mặt băng có dạng én Hộp tốc độ cấu Culít dùng để di chuyển bàn trượt, Máy bào giường: dùng để gia công phôi lớn thân máy Bàn máy với phơi di chuyển theo chiều dọc (chuyển động chính) cịn dao bào kẹp giá dao di chuyển theo chiều ngang 115 Trên máy bào giường gia công phôi dài tới 12 m mặt mộ lúc Máy xọc: Máy xọc loại máy bào đứng có đầu máy chuyển động theo chiều thẳng đứng Máy xọc dùng để gia công lỗ, rãnh, mặt phẳng mặt định hình phơi có chiều cao khơng lớn chiều ngang lớn c/ Dao bào Kỹ thuật bào Tuỳ theo vị trí lưỡi cắt mà dao bào phân thành dao bào phải dao bào trái; tuỳ theo vị trí đầu dao so với thân dao chia thành dao bào ngoài, dao bào mặt mút, dao bào cắt, dao bào định hình, dao bào thẳng, dao bào cong Dao bào chế tạo bằng thép hợp kim dụng cụ (thép gió) hợp kim cứng Những nguyên công thường thực máy bào gia công mặt phẳng ngang, mặt phẳng thẳng đứng, mặt phẳng nghiêng, mặt có bậc, mặt định hình; gia công loại rãnh thông thường, rãnh chữ T, rãnh đuôi én v.v 6.2.7 máy phay a/ Đặc điểm, cơng dụng Máy phay loại máy có nhiều chủng loại có tỷ lệ lớn nhà máy khí Phay máy phay phương pháp khơng đạt suất cao mà đạt độ nhẵn bề mặt tương đối (Ra2,5 - Rz40), độ xác xấp xỉ với gia công máy tiện (cấp - cấp 11) Máy phay dùng phổ biến để gia công mặt phẳng, mặt nghiêng, loại rãnh cong phẳng, rãnh then, lỗ, mặt ren, mặt răng, dạng bề mặt định hình (cam, khn dập, mẫu, dưỡng, chân vịt tàu thuỷ, cánh quạt, cánh tuốcbin ), cắt đứt v.v Trong sản xuất hàng loạt hàng khối, phay thay cho bào phần lớn cho xọc Trong sản xuất đơn hàng loạt nhỏ phay có nhiều cơng dụng, thay cho bào - xọc, dao phay có nhiều lưỡi cắt, tốc độ phay cao có nhiều biện pháp công nghệ, nên suất phương pháp phay cao hẳn bào - xọc giá thành sản phẩm thấp b/ phân loại máy phay Máy phay vạn năng: loại có trục thẳng đứng nằm ngang gia cơng nhiều dạng bề mặt khác Máy phay chuyên dùng: để gia công số loại bề mặt định gồm máy phay bánh răng, máy phay ren, máy phay thùng Máy phay giường: dùng để gia công đồng thời nhiều bề mặt chi tiết lớn Ngoài cịn loại máy phay chép hình, máy tổ hợp, máy phay điều khiển theo chương trình số 116 c/ Dao phay Trong máy phay, chuyển động chuyển động quay tròn dao phay nên cấu tạo dao thường phù hợp với quay tròn trục dao nằm ngang hay thẳng đứng Tuỳ theo dạng bề mặt gia cơng có loại dao sau: • Loại dao gia công mặt phẳng gồm dao phay trụ, dao phay mặt đầu • Loại dao gia cơng rãnh gồm dao đĩa, dao phay mặt cắt, dao phay ngón • Loại dao gia cơng bánh dao phay môđun, dao phay lăn d/ Sơ đồ cắt phay Khi dao phay quay tròn theo tốc độ trục tính theo cơng thức: Lượng chạy dao S: Vì dao phay có Z lưỡi cắt nên sau vòng phút lưỡi tham gia cắt lượng bằng nhau, người ta chia ra: - Lượng chạy dao Sz (mm/răng) - Lượng chạy dao vòng Sv (mm/vòng) - Lượng chạy dao phút S (mm/phút) Chiều sâu phay t (mm): chiều sâu lớp kim loại bị cắt hành trình phay Chiều rộng phay B (mm): chiều rộng gia cơng sau hành trình phay đo theo phương song song với trục dao Chiều dày cắt a (mm): khoảng cách hai vị trí quỹ đạo chuyển động điểm lưỡi cắt đo theo phương vng góc với lưỡi cắt Chiều dày cắt thay đổi từ amin đến amax (hoặc amax đến amin) e/ Các phương pháp gia công phay Theo chiều quay dao hướng tịnh tiến phôi ta chia phương pháp phay: Phay thuận (a): phương pháp mà chiều quay dao trùng với hướng tịnh tiến phôi điểm tiếp xúc M Khi phay thuận, chiều dày tiết diện cắt thay đổi từ amax đến amin (≈ 0) Lưỡi dao không bị trượt gây lực ép, ép chặt phôi lên bàn máy Nhưng va đập phôi lưỡi dao lớn dễ gây gãy dao Nên phay thuận để phay tinh Phay nghịch: M vectơ vận tốc hướng chạy dao ngược Như tiết diện cắt từ giá trị amin đến amax Do lưỡi dao cắt từ lên có xu 117 hướng nâng phôi nên gây rung động; dao thường bị trượt dao cùn, lại tránh lớp biến cứng mặt ngồi Phay nghịch thích hợp phay thơ f/ Đầu phân độ máy phay Đây loại đồ gá quan trọng dung máy phay Nhiệm vụ chia hay khơng vết gia công phôi Đầu phân độ đặt bàn máy phay nằm ngang (hoặc đứng) dùng cần phay loại rãnh thẳng, xoắn phôi bằng dao phay mơđun, dao phay ngón Có cách phân độ: phân độ gián đoạn phân độ liên tục Khi chia người ta dùng phân độ gián đoạn đơn giản (chia chẳn) phân độ vi sai(chia không chẳn) bao gồm trục (1) để kẹp phơi; cặp bánh vít - trục vít (2) có tỷ số truyền Các cặp bánh trụ hay thường có i = Đĩa phân độ (3), hai mặt có vịng lỗ có số lỗ xác định sẵn (ví dụ: 24, 25, 28, 30, 34, 37, 38, 39, 41, 42, 43 Mặt 46, 47, 49, 51, 53, 54, 57, 58, 59, 62, 66) Tay quay (4) dịch chuyển theo hướng kính tương ứng với vịng lỗ khác Khi quay tay quay (4), trục (5) mang cặp bánh trụ i= quay theo truyền chuyển động quay đến trục vít - bánh vít làm trục (1) mang phôi quay Mỗi đầu phân độ đặc trưng bằng nghịch đảo tỷ số truyền trục vít - bánh vít ký hiệu N (N = 40, 60, 90, 120) Khi phân độ đơn giản, số vòng quay n tay quay (4) , Như z số rãnh chia đều, sau gia cơng xong 1/z (một rãnh), phơi phải quay vịng đến vị trí phay Trường hợp tổng quát ta có: Vậy sau gia cơng xong rãnh ta quay tay quay (4) vịng trịn, sau ta quay thêm góc có chứa 26 lỗ vòng lỗ 54 Tiếp tục ta gia cơng xong 27 chia khơng có sai số Đó trường hợp phân độ đơn giản Khi khơng thể phân độ đơn giản khơng thể chọn m thích hợp ta dùng phân độ vi sai Lúc phải sử dụng bánh a, b, c, d để nối từ trục đến tay quay để bù trừ cho lượng sai số tối thiểu 6.2.8 máy mài a/ Khái niệm Mài phương pháp gia công mà dụng cụ cắt đá mài Mài gia cơng thơ để cắt bỏ lớp thơ cứng mặt ngồi loại phơi, đa số trường hợp gia công tinh bề mặt (mặt trụ, mặt phẳng, rãnh, lỗ, mặt định hình, ren, răng, then, then hoa ) Mài dùng gia công vật liệu cứng thép tơi, gang trắng gia công thô để cắt phôi, cắt bavia, mài thô Chuyển động mài chuyển động quay trịn đá mài: 118 • • • • Chuyển động chạy dao mài chạy dao vòng, chạy dao dọc, chạy dao ngang, chạy dao thẳng đứng, chạy dao hướng kính Khác với phương pháp cắt gọt khác, mài có đặc trưng riêng hạt đá mài lưỡi dao cắt, lực cắt tốc độ cắt lớn (đến 50 m/s), nhiệt độ vùng gia công cao (hàng ngàn độ), tượng trượt dể xảy ra, bề mặt gia công bị biến cứng Mài phương pháp gia công nâng cao độ xác (cấp 1-2) độ bóng (Ra = 0,32- 0,16) Khi nghiền mài bằng phương pháp đặc biệt đạt độ bóng, độ xác cao b/ Đá mài Vật liệu hạt mài thành phần chủ yếu đá, chúng gồm loại kim cương nhân tạo, ôxyt ôxyt nhôm thường, ôxyt nhôm trắng, cácbit silic, cácbit boric Hạt mài chế tạo với kích thước hạt khác để chế tạo loại đá khác Chất dính kết để liên kết vật liệu hạt mài thường dùng chất dính kết vơ keramit, hữu bakêlit cao su c/ Các chuyển động máy mài Tất cã loại máy mài có chuyển động chuyển động quay trịn đá mài vđ (m/s), cịn chuyển động chạy dao có hai, ba loại khác nhau: Chuyển động chạy dao vòng Sv chuyển động quay tròn chi tiết vc (m/ph) Trường hợp chi tiết lớn không quay (d) chuyển động chạy dao vịng chuyển động quay hành tinh đá Chuyển động chạy dao dọc Sd chuyển động thẳng bàn máy mang chi tiết S (m/ph) Chuyển động chạy dao ngang Sn(hay chạy dao hướng kính Sk theo chu kỳ bàn máy Sn (mm/hành trình kép) d/ Các loại máy mài phương pháp mài Máy mài tròn trong: dùng gia cơng tinh loại lỗ Máy mài trịn ngồi dùng mài bề mặt chi tiết (a) - Máy mài phẳng dùng gia công mặt phẳng bằng mặt đá trụ mặt đầu đá bát, đá cốc, đá chậu Máy mài định hình dùng mài bề mặt định mài mặt ren, mặt răng, mài mặt cơn, then, then hoa - Máy mài xác siêu xác kèm theo phụ tùng, đồ gá, dụng cụ đo máy nghiền, máy đánh bóng, máy mài doa, máy mài siêu xác, máy mài thuỷ lực… 119 Chương 7: Xử lý bảo vệ bề mặt kim loại Mã chương: MH CG 10 - Giới thiệu: Sự phá huỷ kim loại, máy móc thiết bị bằng kim loại nhiều nguyên nhân khác chủ yếu tác dụng hoá học, tác dụng điện hoá tác dụng học Sự phá huỷ kim loại hoá học hay điện hố gọi ăn mịn kim loại hay gỉ Sự phá huỷ kim loại học gọi mài mòn kim loại Mục tiêu: - Nêu dạng ăn mòn kim loại, cách xử lý bảo vệ bề mặt sản phẩm khí • • • • • 7.1 Khái niệm chung Sự phá huỷ kim loại, máy móc thiết bị bằng kim loại nhiều nguyên nhân khác chủ yếu tác dụng hoá học, tác dụng điện hoá tác dụng học Sự phá huỷ kim loại hoá học hay điện hố gọi ăn mịn kim loại hay gỉ Sự phá huỷ kim loại học gọi mài mòn kim loại 7.1.1 Các dạng ăn mịn kim loại (gỉ) Gỉ có nhiều dạng khác nhau: Theo cấu bên có loại: gỉ hố học gỉ điện hố Theo dạng bên ngồi: gỉ hoàn toàn bề mặt, gỉ phận, gỉ điểm Theo môi trường gây gỉ gồm: gỉ môi trường khí quyển, gỉ dung dịch, gỉ khơng khí, gỉ đất v.v 7.1.2 Các dạng mài mòn Sự mài mịn thay đổi khơng mong muốn hình dáng kích thước bề mặt chi tiết lượng kim loại tác dụng học phần tử rắn từ bề mặt chi tiết từ mơi trường ngồi Sự mài mịn học xuất dạng sau: Khi có chuyển động tương đối kim loại kim loại Khi có chuyển động mơi trường phi kim bề mặt kim loại 7.2 Các phương pháp xử lý bảo vệ bề mặt kim loại Thực chất xử lý bề mặt kim loại tạo cho chi tiết máy có khả chống gỉ, chống mài mịn, tính chịu nhiệt v.v bằng phương pháp xử lý thích hợp Có phương pháp xử lý bề mặt kim loại sau: 120 7.2.1 Xử lý nhiệt kim loại Nhiệt luyện a/ Khái niệm chung Nhiệt luyện trình xử lý nhiệt kim loại để làm thay đổi tính chất chúng bằng cách nung nóng đến nhiệt độ xác định, giữ nhiệt thời gian sau làm nguội với tốc độ khác theo chế độ xác định nhằm cải thiện tổ chức, cho tính, tính cơng nghệ mới, khử ứng suất dư, tạo cho kim loại tính chất theo u cầu Q trình nhiệt luyện đặc trưng bởi: - Nhiệt độ nung (Tn) cần chọn nhiệt độ nung chế độ nung phù hợp để tránh cong, vênh, biến dạng, nứt Thời gian giữ nhiệt (t1-t2) để nhiệt độ đồng toàn tiết diện sản phẩm - Tốc độ làm nguội khác nhờ môi trường khác cho kết khác với phương pháp nhiệt luyện khác b/ Các phương pháp nhiệt luyện ủ: phương pháp nung chi tiết đến nhiệt độ xác định (200-3000C ủ thấp; 600-7000C ủ kết tinh lại ), giữ nhiệt, làm nguội chậm (thường làm nguội lị) với mục đích khử ứng suất dư q trình làm nguội khơng trước gây ra, làm tổ chức đồng đều, giảm độ cứng, tăng độ dẻo, độ dai, ổn định chất lượng, làm đồng thành phần hố học, phục hồi lại tính chất hố lý ban đầu Thường hố: q trình nung nóng ủ làm nguội khơng khí tĩnh, nhằm tạo hạt nhỏ, đồng cấu trúc với độ bền độ dai cao ủ Tôi: phương pháp nung nóng đến nhiệt độ chuyển biến, giữ nhiệt cho đồng hoá tổ chức vật liệu làm nguội với tốc độ lớn môi trường (nước, đầu, nước muối ) để nhận tổ chức khơng cân bằng có độ cứng cao, tăng thêm độ bền Tơi có phương pháp: tơi thể tích nung nóng tồn vật tơi làm nguội; tơi cục bộ, tơi bề mặt nung nóng nhanh bề mặt đến nhiệt độ tơi, sau làm nguội nhanh nung nóng tồn làm nguội cục phần cần Ram: Sau vật liệu dòn, dễ nứt vỡ nên thường phải ram để khử ứng suất giảm độ cứng, tăng độ dẻo, độ đàn hồi, độ dai va chạm Ram phương pháp nung vật liệu đến nhiệt độ ram (ram thấp 150-2500C; ram vừa 300-4500C; ram cao 500-6800C) 121 2.Hoá nhiệt luyện Hoá nhiệt luyện phương pháp làm bảo hoà số nguyên tố hoá học lớp bề mặt kim loại để làm thay đổi thành phần hố học, làm thay đổi tính chất lớp bề mặt a/ Thấm bon Mục đích thấm cácbon làm bảo hoà cácbon lên lớp bề mặt kim loại nhằm làm tăng độ cứng cho lớp bề mặt chi tiết Thường dùng cho loại thép cácbon hợp kim có hàm lượng cácbon thấp Thấm bon tiến hành thể rắn, lỏng, khí Thấm cácbon thể rắn dùng nhiều với nguyên liệu chủ yếu than C = (8090)% + chất xúc tác (BaCO3, CaCO3) Nung đến nhiệt độ thấm 900 - 9500C, giữ nhiệt thời gian để cácbon nguyên tử thấm vào làm bảo hoà cácbon lên bề mặt chi tiết thấm Lớp bề mặt thấm (0,5-2)mm b/ Thấm nitơ Thấm nitơ phương pháp làm bảo hoà nitơ vào lớp bề mặt chi tiết kim loại nhằm nâng cao độ cứng, độ dai va chạm, tính chống mài mịn, chống mỏi Vật liệu thấm nitơ thường dùng amôniac (NH3) nhiệt độ thấm 480-6500 NH3 → 3H + Nng.tử Nitơ ngun tử có hoạt tính mạnh, thấm vào bề mặt chi tiết Lớp thấm mỏng (0,2-0,3)mm; độ cứng đạt 67-72 HRC c/ Thấm xianua Thấm xianua trình làm bảo hồ đồng thời cácbon nitơ lên bề mặt chi tiết kim loại, nhằm nâng cao độ cứng, tính chịu mài mịn giới hạn mỏi lớp bề mặt chi tiết Quá trình thấm nitơ nhiệt độ thấp 540-5600C nhiệt độ trung bình 840-8600C nhiệt độ cao 900-9500C Vật liệu thấm dùng muối có gốc CN nh− NaCN, KCN Chiều sâu lớp thấm < 0,1-0,2 mm 7.2.2 Các phương pháp xử lý bề mặt khác a/ Theo yêu cầu đạt hình dáng tế vi bề mặt, người ta thường dùng phương pháp gia công mài, đánh bóng b/ Theo u cầu đạt tính chất học lớp bề mặt, thường dùng phương pháp lăn ép, phun bi v.v c/ Theo yêu cầu đạt thành phần hoá học, cấu trúc lớp bề mặt, thường dùng phương pháp xử lý xementit hố, nitơ hố, khếch tán crơm v.v 122 • • • • d/ Theo yêu cầu đạt lớp phủ bề mặt có tính chất vật lý khác mà thành phần hoá học giống khác với vật liệu nền, thường dùng phương pháp mạ, phun kim loại 7.2.3 Bảo vệ chống gỉ 1/ Khái niệm Bảo vệ chống gỉ nhằm đảm bảo yêu cầu kỹ thuật kết cấu làm việc lâu dài, nâng cao hiệu kinh tế đặc biệt kết cấu làm việc môi trường có hoạt động hố học mạnh (khơng khí, nước biển, ánh sáng mặt trời ) 2/ Phương pháp bảo vệ Bảo vệ lâu dài: gồm chọn vật liệu có khả chống gỉ tốt chọn phương pháp tạo lớp chống gỉ phun bi, lăn ép, tạo độ bóng cao v.v Xử lý kết cấu chọn kết cấu đơn giản có độ bóng bề mặt cao, có phần chuyển tiếp, thuận lợi cho việc bảo quản, chống gỉ, xử lý v.v Xử lý môi trường gỉ cần khử hạn chế khả xâm thực môi trường độ ẩm, ôxy, ôxýt Bảo vệ bằng lớp phủ kim loại, phi kim, ôxýt bằng hố học, điện hố (tráng phủ men, mạ crơm, tráng kẽm, phủ ôxýt nhôm, phun kim loại, mạ điện, ngâm dung dịch, quét sơn ) Bảo vệ chống gỉ môi trường nhiệt đới: cần khử thành phần xâm thực môi trường, sản phẩm gỉ, nước độ ẩm môi trường, cần mạ niken, crôm, sơn tổng hợp, sơn chống gỉ có tính kiềm, dùng bao bì đóng gói Bảo vệ tạm thời: q trình bảo quản trình sản xuất, kho, vận chuyển làm bôi trơn dầu mỡ, chất chống gỉ, paraphin, bao gói, đóng hộp v.v ... tự động bán tự động 5.4 Hàn cắt kim loại bằng khí 5.5 Hàn điện tiếp xúc 5.6 Các phương pháp hàn đặc biệt VI Chương 6: GIA CÔNG CẮT GỌT KIM LOẠI 6.1 Nguyên lý cắt gọt kim loại 6.2 Máy cắt kim loại. .. gia cơng, tính cơng nghệ kết cấu - Trình bày khái quát loại vật liệu dùng khí - Trình bày nguyên lý chế tạo loại phôi đúc, phôi rèn - dập, phôi hàn cắt kim loại - Trình bày nguyên lý cắt gọt kim. .. quang tự động bán tự động 85 5.4 Hàn cắt kim loại bằng khí 86 5.5 Hàn điện tiếp xúc 93 5.6 Các phương pháp hàn đặc biệt 94 Chương 6: GIA CÔNG CẮT GỌT KIM LOẠI 97 6.1 Nguyên lý cắt gọt kim loại 97