Nghiên ứu độ hính xá gia ông ủa nguyên ông tiện

Phơng pháp xác định đặc tính của các quy luật phân bố độ chính xác gia công tiện 4.3.1.. Hiện nay cùng với sự phát triển của khoa học và công nghệ, các chủng loại máy công đợc sử dụng

trờng đại học bách khoa hà nội

-

Luận văn thạc sĩ khoa học

Ngành: Công nghệ cơ khí

Nghiên cứu độ chính xác gia công của nguyên công tiện

trờng đại học bách khoa hà nội

Lời nói đầu

Chơng I - Tổng quan về nguyên công tiện

1.1 Bản chất của nguyên công tiện

1.2 Động học qúa trình tiện

1.3 Quá trình tạo phoi

1.4 Dao tiện

1.4.1 Cấu tạo dao tiện

1.4.2 Các mặt trên phôi và các mặt quy ớc để nghiên cứu góc độ

của dao

1.4.3 Các thông số hình học của đầu dao

1.4.4 Các loại dao tiện

1.4.5 Vật liệu phần cắt của dao tiện

1.5 Chế độ cắt khi tiện

1.5.1 Chiều sâu cắt

1.5.2 Bớc tiến

1.5.3 Tốc độ cắt

Chơng II – Giới thiệu một số máy tiện

2.1 Công dụng, phân loại máy tiện

2.1.1 Công dụng của máy tiện

2.1.2 Phân loại máy tiện

2.2 Khái quát về máy tiện ren vít vạn năng

2.2.1 Các chuyển động trong máy tiện

3.2 Tính chất của sai số gia công

3.3 Nguyên nhân gây ra sai số gia công

3.4 Các phơng pháp đạt độ chính xác gia công

3.4.1 Phơng pháp cắt thử

3.4.2 Phơng pháp tự động đạt kích thớc

Chơng IV – Thí nghiệm xác định các quy luật phân bố của độ

chính xác gia công khi tiện

4.1 Khái niệm về sai số ngẫu nhiên

4.2 Các quy luật phân bố của độ chính xác gia công

4.2.1 Quy luật phân bố chuẩn (quy luật Gauss)

4.2.2 Quy luật phân bố chuẩn Logarit

4.2.3 Quy luật xắc suất đều

4.2.4 Quy luật phân bố hình tam giác

4.3.1 Xác định đặc tính của quy luật phân bố chuẩn

4.3.2 Xác định đặc tính của quy luật phân bố lệch tâm

4.2.3 Xác định đặc tính của quy luật phân bố Mođun hiệu hai

nội dung luận văn cao học

Nâng cao năng suất, chất lợng lao động là cơ sở để nâng cao mức sống của ngời lao động Ta biết rằng chất lợng lao động đợc thể hiện ở chất lợng sản phẩm đợc làm ra Nâng cao chất lợng sản phẩm là yếu tố rất quan trọng để nâng cao sức cạnh tranh trong quá trình hội nhập của nền kinh tế Trong chế tạo máy việc nâng cao chất lợng, hạ giá thành sản phẩm là nhiệm

vụ quan trọng mà yếu tố cơ bản là nâng cao độ chính xác gia công các chi tiết máy qua đó cho phép tăng độ bền và tuổi thọ làm việc của các chi tiết máy

Hiện nay cùng với sự phát triển của khoa học và công nghệ, các chủng loại máy công đợc sử dụng ngày càng nhiều, việc nghiên cứu về độ chính xác gia công bằng thực nghiệm trên các máy công cụ khác nhau, trong từng điều kiện xác định là rất cần thiết, từ đó cho ta thấy đợc tình trạng thực tế của máy móc, mức độ ổn định của quy trình sản xuất.v.v để có kế hoạch tổ chức và

điều chỉnh trong quá trình sản xuất nhằm đảm bảo chất lợng sản phẩm góp phần đảm bảo hiệu quả kinh tế cho nền sản xuất

Phơng pháp thực nghiệm đóng vai trò quan trọng trong nghiên cứu Chỉ có bằng thực nghiệm mới cho ta những kết quả chính xác để khẳng định chân lý khoa học Thực nghiệm đợc coi nh một hệ thống có tác động, nhằm

thu nhận những thông tin chính xác về đối tợng nghiên cứu

Để nâng cao chất lợng sản phẩm, cần phải phân tích các thông số của

độ chính xác gia công, nghiên cứu quan hệ phụ thuộc giữa chúng và các yếu

tố công nghệ Giải quyết nhiệm vụ này chỉ có thể thực hiện bằng phơng pháp thực nghiệm

Độ chính xác gia công là đặc tính chủ yếu của chi tiết máy Trong thực

tế không thể chế tạo đợc chi tiết có độ chính xác tuyệt đối bởi vì khi gia công xuất hiện các sai số Kết quả thực nghiệm cho phép xác định các qui luật phân

bố của độ chính xác gia công, biểu thị mối quan hệ giữa các yếu tố ngẫu nhiên với mục đích tối u hoá nguyên công hoặc qui trình công nghệ

Đợc nhận đề tài “nghiên cứu độ chính xác gia công của nguyên công tiện"

Với mục đích của đề tài là “ xác định các qui luật phân bố của độ chính xác gia công khi tiện.”

Cơ sở khoa học của đề tài : Dựa trên các cơ sở khoa học và thực tiễn về:

Lý thuyết về cắt gọt kim loại

Lý thuyết về độ chính xác gia công

Nội dung đề tài bao gồm:

Chơng 1: Tổng quan về nguyên công tiện

Chơng 2: Giới thiệu một số máy tiện

Chơng 3 : Lý thuyết về độ chính xác gia công

Chơng 4: Thí nghiệm xác định độ chính xác gia công tiện

Kết luậnQua thời gian học tập nghiên cứu thực hiện đề tài, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy hớng dẫn : GS.TS Trần Văn Địch và các thầy, cô

hớng dẫn, chỉ bảo và tận tình giúp đỡ em Do khả năng và trình độ còn hạn chế cho nên luận văn chắc chắn còn có những thiếu sót Em rất mong đợc sự giúp đỡ, chỉ bảo của các thầy, các cô, cùng các bạn và đồng nghiệp

Xin chân thành cảm ơn

Hà Nội tháng 10 năm 2006

Nguyễn Nguyễn Thị K Thị K Thị Kim im im

Chơng I : Tổng quan về nguyên công tiện

1.1 Bản chất của nguyên công tiện

Trong các phơng pháp chế tạo chi tiết máy, phơng pháp gia công cắt gọt kim loại là phơng pháp đợc sử dụng rộng rãi nhất Các phơng pháp đó bao gồm: Tiện, phay, bào, mài, khoan

Thực chất của phơng pháp cắt gọt kim loại là việc cắt đi một lớp vật liệu d của phôi thành phoi để đợc hình dáng, kích thớc và độ trơn láng bề mặt chi tiết gia công theo yêu cầu

Tiện là phơng pháp công nghệ gia công cắt gọt kim loại để chế tạo chi tiết máy đợc thực hiện trên máy tiện với dụng cụ cắt là dao tiện

Phơng pháp gia công trên máy tiện gọi là phơng pháp tiện hay nguyên công tiện

Phơng pháp tiện có thể gia công đợc mặt trụ, mặt côn, mặt định hình, mặt ren và mặt phẳng

Chuyển động chính: Chuyển động chính là chuyển động quay tròn của phôi Đây là chuyển động tạo ra quá trình cắt, tạo ra phoi Phần lớn công suất của máy tiêu hao cho chuyển động này

Chuyển động chạy dao: Chuyển động chạy dao là chuyển động tịnh tiến của dao làm cho sự cắt gọt đợc diễn ra liên tục tới khi gia công xong bề mặt Chuyển động chạy dao tạo ra năng suất gia công và độ nhẵn bề mặt gia công Khi tiện ngời ta phân biệt :

- Chạy dao dọc: dao dịch chuyển song song với đờng tâm quay của phôi

- Chạy dao ngang: dao dịch chuyển theo phơng vuông góc với trục của phôi

- Chạy dao xiên: hớng dịch chuyển của dao tạo thành một góc so với trục của phôi Đây là các trờng hợp gia công mặt côn

- Chạy dao theo đờng cong ( khi gia công mặt định hình)

1.3 Quá trình tạo phoi

Gia công tiện có thể dùng nhiều loại dao khác nhau, tuy nhiên nguyên

lý làm việc của chúng đều giống nhau Khi cắt kim loại, phần cắt của dao có hình dáng nh một các nêm Dới tác dụng của lực (lực do cơ cấu máy) tác p

dụng và dao, dao nén kim loại gia công sinh ra biến dạng đàn hồi, lớp kim o loại bị nén xuất hiện ứng suất bên trong Khi dao tiếp tục ăn sâu vào kim loại thì ứng suất bên trong tăng, kim loại nhanh chóng chuyển sang giai đoạn biến dạng dẻo, khi ứng suất bên trong này tăng vợt quá ứng suất bền cho phép của lực liên kết giữa các phần tử bên trong kim loại, làm cho các phần tử kim loại

bị tách ra trợt lên mặt trớc của dao để tạo thành phoi

Hình 1.2.Quá trình hình thành phoi1- chi tiết gia công; 2 các phần tử phoi; 3 dao- -

Phoi tiện có các dạng sau:

- Phoi xếp (hình 1.3 ) phoi cắt ra thành từng đoạn ngắn, gồm nhiều lớp axếp cạnh nhau mặt đối diện với mặt trớc của dao bóng, mặt kia có nhiều gợn

nẻ Phoi xếp thờng xảy ra khi gia công vật liệu có độ cứng trung bình với lợng chạy dao tơng đối thấp, tốc độ cắt trung bình, góc trớc của dao lớn

- Phoi dây (hình 1.3b,c,d) phoi cắt ra kéo dài liên tục thành một sợi dây liền, hoặc xoắn Mặt kề với mặt trớc rất bóng, mặt đối diện hơi có gợn Phoi dây thờng xảy ra khi gia công vật liệu dẻo( thép các bon thấp, đồng, thiếc, chất dẻo với tốc độ cắt lớn Khi cắt ra phoi dây năng lợng tiêu hao ít, lực cắt

ít thay đổi, độ bóng bề mặt cao

- Phoi vụn (hình 1.3e) Phoi cắt ra là những hạt nhỏ rời, hình dạng, kích thớc khác nhau Phoi vụn thờng thu đợc khi gia công vật liệu giòn nh gang, đồng thau

Hình 1.3 Các loại pho i

a Phoi xếp; b Phoi dây bậc; c Phoi dây xoắn

d Phoi dây băng; e Phoi vụn

1.4 Dao tiện

1.4.1 Cấu tạo dao tiện gồm hai phần: đầu dao và thân dao

Thân dao dùng để kẹp dao trên đài gá dao Đầu dao là phần để cắt kim loại Đầu dao gồm các bề mặt và lỡi cắt tạo thành

- Mặt trớc dùng để thoát phoi

- Mặt sau chính là bề mặt của dao đối diện với mặt đang gia công

- Mặt sau phụ là bề mặt của dao đối diện với bề mặt đã gia công

- Lỡi cắt chính là giao của mặt trớc với mặt sau chính

- Lỡi cắt phụ là giao của mặt trớc với mặt sau phụ

- Mũi dao là giao của lỡi cắt chính và lỡi các phụ Mũi dao có thể nhọn, cung lợn r hoặc vát chéo

Hình 1 .4 Cấu tạo dao tiện

1.4.2 Các mặt trên phôi và các mặt quy ớc để nghiên cứu góc độ của dao

- Mặt cha gia công 1: bề mặt của phôi mà dao cha cát qua một lớp lợng d

- Mặt đang gia công 2 : bề mặt của phôi đang tiếp xúc trực tiếp với lỡi cắt của dao trong quá trình cắt gọt

- Mặt đã gia công 3: bề mặt của phôi mà dao đã cắt bỏ một lớp lợng d

Hình 1 .5 Các mặt trên phôi và các chuyển động khi gia công tiện

a Khi tiện ngoài b Tiện mặt đầu hoặc cắt đứt;

1 Bề mặt chagia công; 2 Bề mặt đang gia công; 3 Bề mặt đã gia công

I Chuyển động chính; II Chuyển động chạy dao

Muốn xác định góc độ của dao cắt, cần xác định các mặt phẳng toạ độ Vì lỡi cắt của dao có thể thẳng hoặc cong, mặt khác tốc độ cắt tại mỗi điểm trên lỡi cắt là khác nhau nên các mặt phẳng toạ độ cần đợc xác định tại mỗi

điểm trên lỡi cắt Các mặt phẳng gồm:

- Mặt phẳng cắt gọt là mặt phẳng tạo bởi tiếp tuyến của lỡi cắt tại điểm

đang xét và véc tơ tốc độ cắt tại điểm đó (hình 1.6) Nếu lỡi cắt thẳng, mặt phẳng cắt gọt đợc xác định bởi lỡi cắt chính và véc tơ tốc độ cắt tại điểm

đang xét

góc với véc tơ tốc độ cắt tại điểm đang xét

Do đó tại một điểm đang xét mặt phẳng cơ sở luôn vuông góc với mặt phẳng cắt gọt

- Tiết diện chính là mặt phẳng đi qua một điểm của lỡi cắt chính và vuông góc với hình chiếu của lỡi cắt chính trên mặt phẳng cơ sở

- Tiết diện phụ là mặt phẳng đi qua một điểm của lỡi cắt phụ và vuông góc với hình chiếu của lỡi cắt phụ trên mặt phẳng cơ sở

Hình 1.6 Các mặt phẳng toạ độ khi tiện

1.4.3 Các thông số hình học của đầu dao

Để quá trình dao cắt gọt đảm bảo năng suất và chất lợng gia công thì

đầu dao phải có các thông số hình học hợp lý, nghĩa là có các góc độ của dao phải hợp lý Các góc độ của dao (hình 1.7) đó là:

- Góc nghiêng chính ( ) tạo bởi hình chiếu tiếp tuyến của lỡi ϕ cắt tại

điểm đang xét và phơng chạy dao

- Góc nghiêng phụ (ϕR 1 R) tạo bởi hình chiếu của lỡi cắt phụ trên mặt phẳng cơ sở và phơng chạy dao

- Góc mũi dao ( ) tạo bởi hình chiếu của lỡi cắt chính và hình chiếu εcủa lỡi cắt phụ trên mặt phẳng cơ sở

Ta có quan hệ của các góc ϕ, ε và ϕR 1 Rnh sau:

ϕ, + ε + ϕR 1 R = 180P0

- Góc trớc chính ( ) đợc tạo bởi mặt trớc và mặt phẳng cơ sở đo γtrong tiết diện chính Góc trớc( ) ảnh hởng đến sự thoát phoi, thờng lấy từ γ( 10– P

MÆt ph¼ng c¾t gät

MÆt c¾t chÝnh MÆt ph¼ng c¬ b¶n Bíc tiÕn

Nếu mũi dao là điểm thấp nhất của lỡi cắt thì λ > 0, khi cắt phoi thoát

về phía bề mặt đã gia công

Nếu mũi dao là điểm cao nhất của lỡi cắt thì λ < 0, khi cắt phoi thoát

về phía bề mặt đang gia công

Nếu lỡi cắt chính song song với mặt phẳng cơ sở thì λ = , khi cắt phoi 0thoát ra về phía cán dao

Hình 1 góc nâng của lỡi cắt chính 8

1.4.4 Các loại dao tiện

Dao tiện có nhiều loại, ngời ta phân biệt các loại dao tiện nh sau:

- Dựa vào hớng tiến của dao có dao phải, dao trái

và dao có đầu vuốt dài

- Dựa vào công dụng của dao, ngời ta phân biệt các loại dao sau: Dao tiện ngoài đầu hẳng, dao tiện ngoài đầu cong, dao vai, dao xén mặt đầu, dao tcắt đứt, dao cắt rãnh, dao tiện định hình, dao tiện ren, dao tiện lỗ suốt, dao tiện

lỗ kín (hình 1.9)

- Dựa vào kết cấu, dao tiện đợc chia ra:

+ Dao tiện liền: cán dao và đầu dao đợc làm bằng một loại vật liệu duy nhất

+ Dao lắp ghép: phần cắt đợc ghép với thân dao bằng phơng pháp hàn hoặc kẹp chặt bằng cơ khí

Hình 1 Phân loại dao tiện dựa theo công dụng của dao.9

a Dao tiện ngoài đầu thẳng; b Dao tiện ngoài đầu cong; c Dao vai

d Dao tiện mặt đầu; e Dao cắt đứt; g Dao tiện rãnh

h Dao tiện định hình; i Dao tiện ren; k Dao tiện lỗ suốt

l Dao tiện lỗ kín

1.4.5 Vật liệu phần cắt của dao tiện

a) Yêu cầu đối với vật liệu làm dao

Để cắt gọt có hiệu quả dao tiện phải đảm bảo các yêu cầu sau:

- Độ cứng cao.

- Chịu nhiệt độ cao (có khả năng giữ đợc độ cứng ở nhiệt độ cao, trong thời gian dài)

- Độ chống mòn tốt

- Độ bền cơ học tốt, có độ dẻo dai cần thiết (khả năng chống lực va đập

và lực uốn trong quá trình cắt)

- Dẫn nhiệt tốt, tính công nghệ tốt

b) Các vật liệu làm dao tiện thông dụng

và crôm cao, ( 6 ữ 18) % wonfram, (3 5) ữ % crôm và các thành phần hợp kim khác nh Silic, Mangan, Môlípđen Các mác thép đợc sử dụng rộng rãi là thép gió P9 (9% Vonfram), P18 (18% wofram), P6M5 ( 6% wofram, 5%

môlípđen, 8% côban)

- Đặc điểm tính chât: Đạt độ cứng 62 ữ 65 HRC (độ cứng sau khi nhiệt luyện), tuổi bền nhiệt cao có thể đạt tới 600P

0 P

C Thờng dùng để chế tạo dao tiện, chế tạo mũi khoan, mũi khoét, mũi doa, ta rô, bàn ren cắt gọt với tốc độ trung bình (25 35) m/phút.ữ

* Hợp kim cứng (HKC) Hợp kim cứng là vật liệu đợc chế tạo bằng cách ép và thiêu kết bột cácbít Vonfram, cácbít Titan, với chất kết dính là côban Hợp kim cứng đợc chế tạo thành từng mảnh có kích thớc khác nhau

- Đặc điểm tính chất của HKC: Có độ cứng cao (85 ữ 92) HRC mà không cần phải nhiệt luyện.Tuổi bền nhiệt cao từ ( 900 ữ 1100)P

o P

C Thờng dùng HKC thuộc nhóm một cácbít ( nhóm cácbít Vonfram côban) để gia - công thô gang và kim loại mầu nh BK8 (8% côban, 92% cácbít Vofram), để gia công tinh và bán tinh dùng BK6 Gia công thép và các vật liệu dẻo khác

cácbít Vonfram- côban) nh T15K10 ( 10% côban, 15% cácbít Titan, 75% cácbít Von fram) để gia công thô và T15K6 để gia công tinh

d Đờng kính bề mặt sau khi cắt (mm)

Hình 1.10 Chiều sâu cắt khi tiện các bề mặt khác nhau

a Tiện ngoài; b Tiện trong; c Tiện mặt đầu; d Cắt đứt

Khi tiện trong ( hình 1.10b) chiều sâu cắt là nửa hiệu đờng kính lỗ sau khi cắt và đờng kính lỗ trớc khi cắt

Khi tiện mặt đầu, chiều sâu cắt đợc đo theo phơng vuông góc với mặt

đầu (hình 1.10c)

Khi tiện cắt đứt, chiều sâu cắt là bề rộng của rãnh cắt (hình 1.10d)

1.5.2 Bớc tiến s (mm/vòng):

Lợng chạy dao là lợng dịch chuyển của dao theo phơng của chuyển

động chạy dao sau một vòng quay của chi tiết gia công

π

1000

Hình 1.1 Sơ đồ xác định tốc độ cắt khi tiện1

Chơng II: Giới thiệu về một số máy tiện

2.1 Công dụng, phân loại máy tiện

2.1.1 Công dụng của máy tiện:

Máy tiện là loại máy cắt gọt kim loại có số lợng lớn trong các nhà máy cơ khí, chiếm (40 50) %, bởi vì máy tiện gia công đợc nhiều bề mặt: ữ Gia công đợc các mặt tròn xoay ngoài và trong (mặt trụ, mặt côn, các loại ren, mặt định hình), xén mặt đầu, cắt rãnh, cắt đứt tiện chi tiết lệch tâm Ngoài ra máy tiện còn có thể khoan, khoét, doa, tarô và bàn ren Máy tiện điều khiển theo chơng trình có sự trợ giúp của máy vi tính có thể phay đợc mặt phẳng, mặt nghiêng, mặt định hình, rãnh, rãnh then Gia công đợc hình nhiều cạnh lồi lõm trên mặt đầu và mặt trụ

Các chi tiết gia công trên máy tiện đạt chính xác cấp 6, độ nhẵn cấp 6 ữ

7 (RR a R2,5 ữ RR a R1,25) Máy tiện siêu chính xác thì gia công đạt độ nhẵn và độ chính xác có thể cao hơn

2.1.2 Phân loại máy tiện.

Máy tiện có nhiều loại, có thể phân biệt các loại máy tiện nh sau:

* Căn cứ vào khối lợng của máy chia ra các loại máy sau:

- Máy loại nhẹ: khối lợng ≤ 1 tấn, đờng kính phôi D = (100 ữ 200) mm

- Loại trung: khối lợng ≤ 10 tấn, đờng kính phôi D = (200 ữ 500) mm

- Loại lớn: khối lợng (10 ữ 30) tấn, đờng kính phôi D = (630 ữ 1200) mm

mm

- Loại đặc biệt nặng: khối lợng 100 tấn.>

* Căn cứ vào công dụng của máy có các loại sau:

- Máy tiện vạn năng là máy tiện làm đợc nhiều công việc của nghề tiện Máy này dùng nhiều trong sản xuất đơn chiếc và hàng loạt nhỏ

+ Máy tiện ren vít vạn năng: Máy tiện vạn năng làm đợc các công việc của nghề tiện, gia công đợc các loại ren, (máy có trục trơn và trục vít me) Ví dụ máy tiện T616, T6M16, T630 (của Việt Nam), 1K62,16K20 (của Liên Xô cũ), SU50A (của Tiệp Khắc), Weiller (của Đức), TUD (của Ba Lan), BMT 1340E ( của Đài Loan)

+ Máy tiện vạn năng không có trục vít me (máy tiện vạn năng

đơn giản), làm đợc tất cả các công việc của nghề tiện trừ việc cắt ren bằng dao

nhất định của chi tiết nh máy tiện cổ trục khuỷu, máy tiện hớt lng các loại răng dao phay, máy tiện ren, máy tiện cắt, máy tiện vành bánh xe Loại máy tiện này dùng trong sản xuất hàng loạt

công các chi tiết lớn và nặng, có hình dáng phức tạp thờng dùng gia công các chi tiết đờng kính lớn và chiều dài nhỏ

- Máy tiện cụt dùng để gia công chi tiết lớn có chiều dài ngắn Máy tiện cụt không có ụ động, trục chính nằm ngang, mâm cặp có đờng kính rất lớn gá lắp phôi mất nhiều thời gian, hiện nay rất ít dùng

- Máy tiện Rơvônve Máy tiện rơvonve không có trục vít me và ụ động nhng có đầu rơvonve có thể gá đợc nhiều dao Thờng dùng để gia công các chi tiết ngắn nh chốt, vít, mũ ốc, bạc

* Dựa theo mức độ tự động hoá có máy tiện bán tự động, máy tiện tự động

- Máy tiện bán tự động là máy tiện thực hiện tự động một phần các thao

dụng cụ cắt, còn ngời công nhân chỉ gá lắp phôi, tháo chi tiết khi gia công xong, tắt mở máy)

- Máy tiện tự động là loại máy mà các thao tác và nguyên công đợc thực hiện tự động hoàn toàn

* Dựa theo độ chính xác của máy: Chia ra 5 loại:

- Loại có độ chính xác tiêu chuẩn

- Loại có độ chính xác nâng cao

- Loại có độ chính xác cao

- Loại có độ chính xác đặc biệt cao

- Loại có độ chính xác đặc biệt

2.2 Khái quát về máy tiện ren vít vạn năng :

Máy tiện ren vít vạn năng là loại máy đợc sử dụng rất phổ biến trong sản xuất, chế thử các chi tiết máy Nó có thể gia công đợc nhiều dạng bề mặt

cụ thể là: tiện đợc mặt trụ, mặt côn, các loại ren, tiện mặt định hình, tiện mặt phẳng (mặt đầu), cắt rãnh, cắt đứt, gia công đợc chi tiết lệch tâm, có thể khoan, khoét, doa, ta rô và bàn ren trên máy

2.2.1 Các chuyển động trong máy tiện

Muốn gia công một bề mặt có những hình dạng khác nhau (Mặt trụ, mặt côn, mặt đầu, mặt định hình ) trên máy tiện, máy phải truyền cho cơ cấu chấp hành (trục chính và bàn dao) các chuyển động tơng đối Chuyển động tơng đối này phụ thuộc vào bề mặt gia công, hình dạng của dao và theo một quy luật nhất định Các chuyển động đó bao gồm:

- Chuyển động chính là chuyển động tạo ra tốc độ cắt chính, tạo thành

phoi Đó là chuyển động quay tròn của phôi

1000

Dn

Trong đó: D Đờng kính vật gia công (mm).-

n - Tốc độ quay của phôi (vòng/phút)

- Chuyển động chạy dao là chuyển động tạo ra năng suất gia công và

độ bóng bề mặt gia công

Tuỳ theo hớng tiến của dao ta có các chuyển động chạy dao sau:

+ Chuyển động chạy dao dọc: phơng của chuyển động tiến song song với đờng tâm quay của chi tiết ( khi tiện trụ)

+ Chuyển động chạy dao ngang: Phơng của chuyển động tiến vuông góc với đờng tâm quay của chi tiết (khi tiện mắt đầu)

+ Chuyển động chạy dao xiên so với đờng tâm của chi tiết một góc ( khi tiện côn)

2.2.2 Máy tiện Weiller, máy tiện BMT 1340E

* Máy tiện Weiller (của Đức)

Hình dáng bề ngoài của máy tiện Weiller

ảnh 12 Hình dáng bề ngoài của máy tiện Weiller

Đặc tính kỹ thuật của máy:

Khoảng cách hai mũi tâm: 650 mm

Chiều cao tâm máy : 160 mm

Công suất động cơ: 4 KW, n = 3600 vòng/phút

Điều khiển vô cấp tốc độ trục chính theo bốn khoảng tốc độ:

( V1,V2,W1,W2)

- Giới hạn tốc độ trục chính: 20 3000 vòng/phút

0 P

5

0 P

3

-Tiện ren hệ Mét: 1 bớc ren từ 0,4 7,0 mm

– 4 Tiện ren modul: Có 18 bớc ren, từ modul 0,25

2-

Bớc tiến ngang: SR n R = 1/3SR d

Máy có cơ cấu đo tự động theo hai trục x, z đợc hiển thị số, có cảm

biến đo tốc độ trục chính

* Máy tiện BMT 1340E (Đài Loan).

Hình dáng bề ngoài của máy tiện BMT 1340E

Đặc tính kỹ thuật của máy:

Khoảng cách hai mũi tâm: 1000 mm

Số cấp tốc độ trục chính: 9

- Khoảng tốc độ: 80 2000 vòng/phút

Lỗ côn trục chính : Côn Mooc số NP

0 P

5

0 P

3 -Tiện ren hệ Mét: Có 30 bớc ren từ 0,4 7,0 mm

–

”

Bớc tiến dọc 0,068 0,936 mm/vòng

Bớc tiến ngang 0,034 0,468 mm/vòng

-Khối lợng máy: 700 Kg

Kích thớc định khối: 1905 x 762 x1473

Công suất động cơ: 2,2 KW

2.3 Các phơng pháp gia công cơ bản trên máy tiện.

Có nhiều phơng pháp gia công tiện ta có thể phân biệt gồm các phơng pháp tiện chạy dao dọc và các phơng pháp tiện chạy dao ngang + Tiện chạy dao dọc:

Hình 2.2 Phân loại các phơng pháp tiện

chơng III: Lý thuyết về độ chính xác gia công

3.1 Khái niệm về độ chính xác gia công :

Độ chính xác gia công của chi tiết máy là mức độ giống nhau về kích thớc, hình dáng hình học, vị trí tơng quan của chi tiết gia công trên máy và chi tiết lý tởng trên bản vẽ

Nh vậy, độ chính xác gia công đợc đánh giá theo các yếu tố sau:

Tiện chạy dao ngang

Tiện mặtđịnh hình Tiện ren

Tiện côn Tiện mặt trụ

Tiện cắt đứt Tiện cắt rãnh Tiện mặt đầu

Khi gia công chi tiết hình trụ độ chính xác về hình dáng hình học đánh giá qua độ côn, độ ôvan, độ đa cạnh, độ tang trống, vv

Khi gia công mặt phẳng, độ chính xác hình dáng hình học đợc đánh giá qua độ phẳng của nó so với độ phẳng lý tởng

*Độ chính xác vị trí tơng quan Độ chính xác vị trí tơng quan thực

chất là sự xoay đi một góc nào đó của bề mặt này so với bề mặt kia (dùng làm chuẩn) Độ chính xác về vị trí tơng quan thờng đợc ghi thành miịt điều kiện kỹ thuật trên bản vẽ thiết kế Ví dụ, độ song song, độ vuông góc, độ đồng tâm,

Độ chính xác càng cao (sai số càng nhỏ) thì giá thành càng cao (hình3.1)

Hình 3.1 quan hệ độ chính xác và giá thành

Độ chính xác gia công trong điều kiện sản xuất phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố, do đó ngời ta thờng gia công chi tiết với “độ chính xác kinh tế” chứ không phải “ độ chính xác có thể đạt tới”

+ “Độ chính xác kinh tế” là độ chinh xác đạt đợc trong điều kiện sản xuất bình thờng với giá thành hạ nhất

+ “Độ chính xác có thể đạt tới” là độ chính xác đạt đợc trong những điều kiện đặc biệt không tính đến giá thành gia công (máy chính xác,

đồ gá tốt, công nhân có tay nghề cao,vv )

3.2 Tính chất của sai số gia công

Khi gia công một loạt chi tiết trong cùng một điều kiện xác định mặc

dù những nguyên nhân gây ra từng sai số của mỗi chi tiết là giống nhau nhng sai số tổng cộng trên từng chi tiết lại khác nhau Sở dĩ có hiện tợng nh vậy

là do tính chất khác nhau của các sai số thành phần, các tính chất đó là:

Một sai số xuất hiện theo từng chi tiết của cả loạt đều có giá trị không

thay đổi gọi là sai số hệ thống cố định

hoặc Một sai số xuất hiện theo từng chi tiết của cả loạt đều có giá trị thay đổi theo một quy luật nào đó, sai số này gọi là sai số hệ thống thay đổi

Sai số mà giá trị của chúng xuất hiện trên mỗi chi tiết không theo một

quy luật nào cả là sai số ngẫu nhiên

3.3 Các nguyên nhân gây ra sai số gia công

* Các nguyên nhân gây ra sai số hệ thống cố định .

- Sai số lý thuyết của phơng pháp cắt

- Sai số chế tạo của máy, dao, đồ gá

- Biến dạng nhiệt của chi tiết gia công

* Các n guyên nhân gây ra sai số hệ thống thay đổi (theo thời gian gia công)

- Dụng cụ bị mòn theo thời gian gia công

- Biến dạng nhiệt của máy, dao, đồ gá

* Các nguyên nhân gây ra sai số ngẫu nhiên

- Độ cứng vững của vật liệu không đồng đều

- Vị trí của phôi trong đồ gá thay đổi (dẫn đến sai số gá đặt)

- Thay đổi của ứng suất d

- Gá dao nhiều lần

- Mài dao nhiều lần

-Thay đổi nhiều máy để gia công một loại chi tiết

- Dao động nhiệt của quá trình cắt

- Các loại rung động trong quá trình cắt.

* Bản chất của phơng pháp là sau khi gá phôi trên máy, ngời công nhân

đa dao vào và tiến hành cắt một lớp lợng d nhất định, sau đố dừng máy để kiểm tra kích thớc phần đã cắt, nếu cha đạt yêu cầu thi lại điều chỉnh dao cắt thử và kiểm tra, công việc đợc lặp lại cho đến khi đạt kích thớc yêu cầu

Trớc khi cắt thử, phôi thờng đợc lấy dấu để ngơi thợ có thể đa dao vào vị trí cắt một cách nhanh chóng và tránh phế phẩm (do đa dao vào cắt quá sâu)

* Ưu điểm:

cao (nhờ vào trình độ tay nghề của công nhân)

- Loại trừ ảnh hởng của mòn dao khi gia công cả loạt chi tiết (do luôn luôn đợc điều chỉnh kích thớc đúng vị trí)

- Không cần chế tạo đồ gá đắt tiền mà chỉ cần ngời thợ rà gá chính xác

- Năng suất thấp do phải cắt nhiều lần

- Giá thành gia công cao

Với những nhợc điểm trên, cho nên phơng pháp cắt thử chỉ đợc sử dụng trong sản xuất đơn chiếc và hàng loạt nhỏ, trong chế thử, sửa chữa hoặc trong các xởng dụng cụ Trong sản xuất hàng loạt lớn và hàng khối, phơng pháp cắt thử chủ yếu đợc dùng ở nguyên công mài, bởi vì lợng mòn của đá

có thể đợc bù lại nhờ điều chỉnh đá bằng tay trong quá trình gia công

3.4.2 Phơng pháp tự động đạt kích thớc

Trong sản xuất hàng loạt lớn và hàng khối, để đạt độ chính xác gia công chủ yếu ngời ta dùng phơng pháp tự động đạt kích thớc

* Bản chất của phơng pháp là trớc khi gia công, dụng cụ cắt đợc điều

chỉnh sẵn để có vị trí tơng quan cố định so với chi tiết gia công Chi tiết gia công cũng phải có vị trí xác định so với dụng cụ cắt Vị trí này của chi tiết gia công đợc đảm bảo nhờ cơ cấu định vị của đồ gá Còn đồ gá cũng có vị trí xác

định trên máy nhờ cơ cấu định vị riêng

* Ưu điểm

- Đảm bảo độ chính xác gia công, giảm phế phẩm Độ chính xác gia công không phụ thuộc vào bề dày nhỏ nhất của lớp phoi đợc cắt và trình độ tay nghề của công nhân

- Chỉ cắt một lần là đạt kích thớc, không mất thời gian lấy dấu và cắt thử, do đó năng suất gia công tăng

- Sử dụng hợp lý nhân công có trình độ tay nghề cao Với sự phát triển của tự động quá trình sản xuất, những công nhân có trình độ tay nghề cao có khả năng điều chỉnh máy và cùng lúc phục vụ nhiều máy khác nhau

- Nâng cao hiệu quả kinh tế

* Nhợc điểm

- Chi phí cho việc thiết kế, chế tạo đồ gá cũng nh chi phí cho việc điều chỉnh máy, điều chỉnh dao có khi vợt quá hiệu quả kinh tế của phơng pháp mang lại

- Chi phí cho việc chế tạo phôi chính xác đôi khi không bù lại đợc nếu

số chi tiết gia công quá ít

nhanh, do đó cần phải điều chỉnh lại nhiều lần Điều này gây tốn kém cả về thời gian và chi phí, đồng thời làm cho độ chính xác giảm

Chơng IV : Thí nghiệm xác định các quy luật phân bố của độ chính xác gia công khi tiện

4 1 Khái niệm về sai số ngẫu nhiên :

Nh ta biết rằng sự kiện ngẫu nhiên là sự kiện trong một môi trờng nhất định có thể xảy ra hoặc không xảy ra Nh vậy, đại lợng ngẫu nhiên cũng đợc định nghĩa tơng tự nh sau: Đại lợng X đợc gọi là ngẫu nhiên nếu có giá trị bằng a hoặc bằng b khi thử nghiệm

Căn cứ vào giá trị mà đại lợng ngẫu nhiên chia ra làm hai loại:

- Đại lợng ngẫu nhiên gián đoạn

- Đại lợng ngẫu nhiên liên tục

* Đại lợng ngẫu nhiên gián đoạn.

Ngẫu nhiên gián đoạn là các đại lợng mà trong quá trình thử nghiệm chúng chỉ có giá trị nguyên dơng và không có giá trị trung gian

Ví dụ: số lợng các chi tiết phế phẩm có thể là số nguyên dơng 1; 2; 3;

v.v Nh vậy, số lợng các chi tiết phế phẩm là đại lợng ngẫu nhiên gián

đoạn

* Đại lợng ngẫu nhiên liên tục.

Ngẫu nhiên liên tục là các đại lợng mà trong quá trình thử nghiệm chúng có thể có bất kỳ một giá trị nào trong một phạm vi giới hạn nhất định

Ví dụ: các kích thớc của chi tiết gia công trên máy là các đại lợng ngẫu nhiên liên tục bởi vì chúng có thể có bất kỳ một giá trị nào trong một phạm vi giới hạn nhất định

Khả năng xuất hiện của các đại lợng ngẫu nhiên đợc xác định bằng xác suất Toàn bộ các giá trị ngẫu nhiên nằm trong thứ tự tăng dần với chỉ số xác suất đợc gọi là phân bố của các đại lợng ngẫu nhiên

Phân bố ngẫu nhiên đợc phân ra:

+ Phân bố lý thuyết

+ Phân bố thực nghiệm

Trong phân bố lý thuyết việc đánh giá khả năng xuất hiện của đại lợng ngẫu nhiên đợc thực hiện bằng xác suất, còn trong phân bố thực nghiệm việc

đánh giá khả năng xuất hiện của đại lợng ngẫu nhiên đợc thực hiện bằng tần

số hoặc tần suất xuất hiện thử nghiệm

Nh vậy, phân bố thực nghiệm của đại lợng ngẫu nhiên là toàn bộ các giá trị xuất hiện nằm trong thứ tự tăng dần với chỉ số của tần số hoặc tần suất

Bảng 4.1 Phân bố lý thuyết của đại lợng ngẫu nhiên gián đoạn.

Xác suất P(x) P(xR 1 R) P(xR 1 R) P(xR 1 R) P(xR 1 R) … P(xR 1 R) ∑n P x =

1

1 ) (

Bảng 4.2 Phân bố thực nghiệm của đại lợng ngẫu nhiên

1

1 ) (

Hình 4.1 là đồ thị phân bố đại lợng ngẫu nhiên gián đoạn theo số liệu của bảng 2.4

Hình 1 Đồ thị phân bố đại lợng ngẫu nhiên gián đoạn.4

Nếu đại lợng ngẫu nhiên là liên tục thì việc thể hiện phân bố của nó rất khó dới dạng bảng hoặc đồ thị ngay cả giá trị nằm trong phạm vi rất hạn hẹp Vì vậy, trong thực tế khi nghiên cứu đại lợng ngẫu nhiên liên tục các giá trị của qui luật đợc tách ra các khoảng chia sao cho giá trị của các khoảng chia lớn hơn th ng chia độ của dụng cụ đo ( để cha o các giá trị cần đo nằm trong một khoảng chia nào đó) Sau đó cần tính số lợng các giá trị nằm trong từng khoảng chia, số lợng các giá trị này đợc gọi là tần số Vì vậy, bảng phân bố thực nghiệm của đại lợng ngẫu nhiên liên tục có dạng nh bảng 4.3

Bảng 4.3 Bảng phân bố thực nghiệm của đại lợng ngẫu nhiên liên tục

Khoảng chia x Tần số fRi Tần suất mRi

Hình 4.2 là đồ thị phân bố thực nghiệm của đại lợng ngẫu nhiên đợc xây dựng theo số

Hình 4.2 Đồ thị phân bố thực nghiệm đại lợng ngẫu nhiên gián đoạn

Đờng gấp khúc trên hình 4.2 đợc gọi là đờng cong phân bố thực nghiệm

Khi nghiên cứu lý thuyết của các đại lợng ngẫu nhiên liên tục rất khó tách chúng ra thành các khoảng chia, vì vậy ngời ta đa ra khái niệm “hàm phân bố”

Giả sử X - đại lợng ngẫu nhiên còn x số thực nào đó-

ở đây: X < x và ứng với sự kiện này có xác suất P(X<x) chính là hàm của x, có nghĩa là:

Đối với đại lợng ngẫu nhiên gián đoạn, hàm tích phân F(x) đợc xác

định một cách dễ dàng theo bảng hoặc theo đồ thị Ví dụ, theo đồ thị hình 4.1

thì F(x) đối với bất kỳ giá trị nào của x bằng tổng xác suất của các giá trị X nằm ở bên trái của điểm x

Trong trờng hợp đặc biệt khi X < 3:

P(X<3) = P(x = 0)+ P(x = 1) + P(x = 2) =

32

16 32

10 32

5 32

1

= + +

Hàm tích phân có thể đợc thể hiện dới dạng đồ thị, nếu theo trục hoành ta đặt giá trị x, còn theo trục tung ta đặt giá trị F(x) = P(X < x)

Đối với đại lợng ngẫu nhiên gián đoạn, đồ thị của hàm tích phân có dạng đờng cong bậc Với phân bố theo số liệu của bảng 2, đồ thị sẽ có 4dạng nh hình 4.3

Hình 4.3 Đồ thị hàm tích phân của đại lợng ngẫu nhiên gián đoạn

Trục tung của đờng cong đối với bất kỳ giá trị nào của x sẽ bằng tổng xác suất của các giá trị trớc đó, có nghĩa là:

Nếu biết F(xR 1 R) và F(xR 2 R), có nghĩa là các trục tung của hàm tích phân đối với hai điểm bất kỳ trên trục hoành, thì sẽ biết xác suất của các sự kiện mà giá trị của đại lợng ngẫu nhiên X khi thử nghiệm nhỏ hơn xR 1 R hoặc xR 2 R, bởi vì :

F(xR 1 R) = P (X<xR 1 R) và F(xR 2 R) = P(X <xR 2 R)

F(x)

X

0 1 2 3 4 5 68/32

16/32 24/32 32/32

1/32 6/32 16/32 26/32 31/32 32/32

Khi biết xác suất này, có thể tính đợc xác suất mà khi thử nghiệm đại lợng ngẫu nhiên nằm trong phạm vi từ xR 1 R đến xR 2 R (bao gồm xR 1 R nhng không bao gồm xR 2 R), có nghĩa là:

đại lợng ngẫu nhiên liên tục, đồ thị phân bố của hàm tích phân có dạng một

đờng cong tăng dần và đờng cong này có đờng tiếp tuyến tại tất cả các

điểm (hình4.4)

Hình 4.4 Đồ thị hàm tích phân của đại lợng ngẫu nhiên liên tục

Giả sử ta lấy hai điểm bất kỳ xR 0 R và xR 0 R + ∆x trên trục hoành, toạ độ trục

tung của hàm tại các điểm này sẽ là F(xR 0 R) và F(xR 0 R +∆x )

Cũng cách chứng minh tơng tự trên, ta có:

P(xR 0 R ≤ X < xR 0 R +∆x = F(xR 0 R + ∆x) – F(xR 0 R) (4.5)

Hàm tích phân của đại lợng ngẫu nhiên liên tục là một hàm vi phân

Đạo hàm lần thứ nhất của hàm tích phân đợc gọi là hàm vi phân hoặc là mật

độ xác suất Nó đợc ký hiệu là ϕ(x) Từ định nghĩa của đạo hàm ta có thể viết:

x

x F x x F

∆

∆ +

Và giá trị của ∆xkhi ∆x tiến tới 0

F(x) là một hàm bậc nhất đối với ϕ(x), vì vậy xác suất mà đại lợng ngẫu nhiên X khi thử nghiệm có giá trị nằm trong khoảng từ a đến b bằng một tích phân xác định trong giới hạn từ a đến b của mật độ xác suất

b a

b a

dx x dx

x F a F b F b X a

X a

sẽ là diện tích một hình thang cong có đáy dới là ab và đáy trên là

đờng cong vi phân

Rõ ràng, nếu đại lợng ngẫu nhiên X biến động trong phạm vi ±∝ thì xác suất mà khi thử nghiệm nó có một giá trị bất kỳ trong phạm vi đó sẽ bằng

= +∞

Hình 4.5 Đờng cong phân bố của hàm vi phân của

đại lợng ngẫu nhiên liên tục

4.2 Các quy luật phân bố của độ chính xác gia công

Trong quá trình gia công cơ khí, kích thớc của chi tiết biến động, không bằng kích thớc trên bản vẽ, đó chính là sai số gia công Sai số gia công (độ chính xác kích thớc) có thể phân bố theo nhiều quy luật khác nhau Xác định đúng quy luật phân bố của độ chính xác gia công là nhiệm vụ quan trọng đầu tiên của cả quá trình nghiên cứu Dới đây là các quy luật phân bố

đợc sử dụng trong công nghệ chế tạo máy để xác định độ chính xác gia công

4 2.1 Quy luật phân bố chuẩn (quy luật Gauss).

Quy luật phân bố chuẩn đợc sử dụng rộng rãi trong các ngành kỹ thuật khác nhau Có rất nhiều đại lợng ngẫu nhiên phân bố theo quy luật này

-∞

+∞

X F(X)

Ví dụ: sai số đo, chiều cao nhấp nhô và nhiều loại sai số gia công khác.Quy luật phân bố này còn đợc gọi là quy luật hai thông số ( các giá trị của đại lợng ngẫu nhiên có thể thay đổi từ đến +).-

Hàm vi phân của đại lợng ngẫu nhiên liên tục phân bố theo quy luật chuẩn đợc viết dới dạng:

( ) ( )σ

π σ

Hình 4.6 Đờng cong lý thuyết của quy luật phân bố chuẩn

Từ dạng đờng cong này ta thấy nó đối xứng qua trục tung tại điểm

x= X, có nghĩa là nó có các giá trị âm và dơng so với X Các giá trị gần X

có xác suất cao hơn các giá trị ở xa X