Thiết kế và chế tạo cán dao tiện lỗ

GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI

Tính cấp thiết của đề tài

Hiện nay, tuy nhu cầu sử dụng dụng cụ cắt gọt CNC rất lớn nhưng hầu hết các dụng cụ cắt gọt CNC có mặt trên thị trường là từ các hãng nước ngoài như Đức, Nhật, Trung Quốc, Đài Loan,… nên giá thành khá đắt Chính vì thế, chúng em quyết đinh nghiên cứu, tìm tòi tài liệu để có thể tạo ra dụng cụ cắt gọt, cụ thể là cán dao tiện lỗ 2inch x 4D có thể hoạt động tốt nhưng giá thành rẻ hơn so với các hãng đang có trên thị trường Việc tạo ra cán dao tiện lỗ 2inch x 4D hoàn thiện sẽ giúp giảm được chi phí cho công ty, xưởng gia công cơ khí trong việc mua dụng cụ cắt gọt.

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Ý nghĩa khoa học: Đóng góp quan trọng về các nghiên cứu về dụng cụ cắt gọt nói chung và dao cụ máy tiện nói riêng Đưa ra những so sánh khách quan về dao tiện lỗ Ý nghĩa thực tiễn: Giúp cho người tiêu dùng trong gia công cơ khí chính xác có thể tìm được dao phù hợp cho quy trình gia công cho chi tiết Kết quả nghiên cứu về cán dao tiện lỗ tuy còn hạn hẹp trong ngành tiện nhưng sẽ là tiền đề cho gia công các loại dao khác.

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài

- Kiểm tra đánh giá tính năng gia công của cán dao 2inchx4D

- So sánh sự khác nhau giữa cán hãng Iscar và cán gia công

- So sánh ưu nhược điểm của các cán dao tiện lỗ

- Thấy được những nổi bật và những hạn chế của cán dao 2inchx4D

Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu

Các hoạt động nghiên cứu, phân tích và đánh giá trong đồ án này nhắm đến đối tượng là: cán dao tiện lỗ 2inch x 4D và các phương pháp gia công lên cán dao tiện lỗ

- Kích thước cán dao: 2inch x 4D

- Nguyên liệu đầu vào: thép SCM440.

Phương pháp nghiên cứu

Đồ án được thực hiện với các nội dung sau:

- Tìm hiểu nhu cầu sử dụng cán dao tiện lỗ trong gia công CNC

- Tìm hiểu về cấu tạo, nguyên lý làm việc của cán dao tiện móc lỗ

- Thiết kế bản vẽ 2D, 3D và nghiên cứu phương án gia công cán dao tiện móc lỗ

- Tiến hành gia công cán dao tiện móc lỗ

- Chạy thử nghiệm và tiến hành đánh giá kết quả thực nghiệm.

Kết cấu của Đồ án tốt nghiệp

Đồ án tốt nghiệp bao gồm 6 chương:

- Chương 1: Giới thiệu tổng quan về đề tài

- Chương 2: Tổng quan nghiên cứu đề tài

- Chương 3: Cơ sở lý thuyết

- Chương 4: Phương án thiết kế

- Chương 5: Quy trình công nghệ gia công

- Chuong 6: Kiểm nghiệm và hoàn thành sản phẩm

TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI

Giới thiệu tổng quan về gia công CNC và dụng cụ cắt gọt CNC

2.1.1 Giới thiệu tổng quan về gia công cơ khí CNC

Gia công CNC là phương pháp gia công cơ khí bằng máy móc dưới sự điều khiển số của máy tính Trong gia công cơ khí CNC, các máy móc sẽ loại bỏ phần vật liệu dư thừa trên phôi để tạo thành sản phẩm hoàn thiện phục vụ nhu cầu của con người Việc ứng dụng CNC vào sản xuất các bộ phận chi tiết với dung sai nhỏ trở nên dễ hơn và rút ngắn thời gian hoàn thành sản phẩm, do đó tối ưu được chi phí sản xuất chi tiết với số lượng lớn lên đến hàng nghìn sản phẩm Hiện nay trên thị trường có rất nhiều loại máy CNC được ứng dụng vào gia công cơ khí Nếu phân loại theo công dụng thì có máy tiện CNC, máy phay CNC, máy mài CNC, máy khoan CNC,… Còn nếu phân theo hệ điều khiển thì có máy điều khiển điểm, máy điều khiển dạng đoạn thẳng, máy điều khiển theo đường

2.1.2 Giới thiệu tổng quan về dụng cụ cắt gọt trong tiện CNC

Hiện nay, ngành công nghiệp gia công CNC đang phát triển nên nhu cầu sử dụng các dụng cụ cắt gọt kim loại ngày càng nhiều Dụng cụ cắt gọt kim loại nói chung hay dụng cụ cắt gọt kim loại trong tiện nói riêng là những dụng cu cơ khí có độ cứng cao hơn độ cứng của chi tiết gia công với công dụng tạo hình chi tiết sản phẩm bằng cách cắt gọt phôi để loại bỏ đi những phần kim loại thừa Trong gia công tiện CNC thì dụng cụ cắt gọt hay còn gọi là dao tiện sẽ giúp tạo hình nhanh chóng các chi tiết dạng tròn xoay như trục trơn, côn, lỗ tròn,… Dao tiện gồm 2 bộ phận chính là phần cán và phần cắt Cán dao giúp gá chặt dao tiện trên các ụ dao của máy tiện, phần cắt thường tạo thành bởi các mảnh dao tiện có thể thay thế khi bị hỏng

Dao tiện cơ khí có nhiều loại, kiểu dáng để đáp ứng cho việc gia công tiện Đối với dao tiện, dựa vào các cách phân loại khác nhau sẽ có những loại như sau:

- Theo chức năng của dao tiện có dao tiện trong, dao tiện ngoài, dao tiện ren, dao tiện rãnh, dao tiện cắt đứt, dao tiện vai, dao tiện định hình, dao tiện doa lỗ

- Theo hướng tiện của dao trong quá trình gia công thì có dao tiện trái và dao tiện phải Với dao tiện CNC thường sẽ được chia làm nhiều loại tùy vào công nghệ gia công chi tiết bề mặt mà ta ứng dụng cho từng con dao khác nhau Như dao tiện ren, rãnh, phá thô, gia công tinh dù là dao ngoài hay trong thì cũng chỉ có những biên dạng gia công như thế Đối với dao tiện lỗ thì đặc biệt hơn nó chia ra làm hai thể loại khác nhau một là cán dao kết hợp với đầu cuttinghead và thứ hai cán dao liền khối

Hình 2.1: Một số dao tiện thông dụng

2.1.3 Giới thiệu cán dao tiện móc lỗ 2 inch x 4D

Cán dao tiện móc lỗ là dụng cụ thường sử dụng trong gia công cơ khí chính xác dùng để cắt gọt kim loại trên phôi tròn và thực hiện các phương pháp gia công cắt gọt lỗ trơn, tiện ren, tiện rãnh trong lỗ kể cả khi gia công móc lỗ siêu nhỏ chính xác.

Khái niệm

2.2.1 Khái niệm về tiện CNC

Tiện CNC là phương pháp cắt gọt dựa vào chuyển động quay tròn của phôi và chuyển động tiến của dao Hiện nay, tiện là một trong những phương pháp gia công được sử dụng phổ biến nhất chiếm đến 25 – 35 % công việc trong quy trình gia công cắt gọt vật liệu Phương pháp tiện CNC giúp công đoạn tiện tròn, tiện côn, tiện mặt, tiện rãnh cũng như tiện ren trở nên dễ dàng và nhanh chóng Tiện CNC gồm 2 quá trình đó là tiện thô và tiện tinh Tiện thô dùng để loại bỏ lượng vật liệu tối đa trong thời gian ngắn nhất có thể mà không tính đến độ chính xác và độ hoàn thiện bề mặt Trong khi đó, tiện tinh dùng để tạo ra kích thước chính xác cuối cùng Đối với máy tiện CNC thì sẽ có các nguyên công phổ biến như tiện ngoài, tiện trong tiện rãnh, tiện ren, khoan lỗ, ta rô, doa, cắt đứt, lăn nhám,… Mỗi nguyên công đóng một vai trò quan trọng trong quá trình tạo ra sản phẩm hoàn thiện để đáp ứng nhu cầu sử dụng của con người

2.2.2 Khái niệm về phay CNC

Phay CNC là phương pháp cắt gọt dựa vào chuyển động quay tròn của dao đồng thời kết hợp với chuyển động tịnh tiến và chuyển động quay của phôi được cố định trên giá đỡ Phương pháp phay CNC giúp việc gia công phay trở nên dễ dàng, có thể phay được các biên dạng phức tạp Phay CNC cũng gồm 2 quá trình là phay thô và phay tinh Phay thô dùng để lại bỏ lượng vật liệu tối đa trong thời gian ngắn nhất, còn phay tinh dùng để tạo ra sản phẩm hoàn thiện có

5 độ chính xác và độ nhẵn bóng cao Phay CNC được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực để tạo ra các sản phẩm chủ yếu phục vụ cho đời sống con người như các bộ phận máy bay, ô tô, xe máy, khuôn mẫu, linh kiện điện tử, thiết bị y tế,…

Hiện nay, trong gia công cắt gọt thì có các phương pháp phay CNC phổ biến như phay trơn, phay mặt, phay mặt bên, phay đai, phay góc, phay mẫu, phay hồ sơ, phay cưa, phay rãnh và khe, phay bánh răng Để tạo ra một sản phẩm hoàn thiện thì cần kết hợp các phương pháp gia công một cách chính xác và hiệu quả

2.2.3 Khái niệm về cắt dây EDM

Gia công cắt dây EDM còn được gọi là gia công bằng tia lửa điện là phương pháp gia công nhờ sự ăn mòn kim loại bằng tia lửa điện Trong quá trình gia công cắt dây bằng tia lửa điện thì dụng cụ và chi tiết là hai điện cực Trong đó, dây cắt đóng vai trò là catot còn chi tiết gia công đóng vai trò là anot Chuyển động của dây cắt được điều khiển theo đường thẳng nằm trong hệ tọa độ Đề-Các Bàn máy được điều khiển nhờ sự hỗ trợ của máy tính để tạo ra chuyển động theo các phương X và Y Kết hợp với dịch chuyển của 2 đầu dẫn dây trên và dưới theo trục U, V tạo ra góc nghiêng dây giúp máy gia công cắt được góc côn phụ thuộc vào chiều dày phôi gia công và khả năng của máy Chuyển động của dây cắt có thể bắt đầu từ ngoài phôi và đi vào vị trí cần cắt hoặc có thể xỏ dây qua vị trí khoan mỗi qua chiều dày phôi Quá trình cắt là quá trình chạy dây nội suy XY, UV theo biên dạng đã được lập trình trên màn hình điều khiển, tọa độ vị trí của dây cắt và hình ảnh mô phỏng được hiển thị trên màn hình giúp người vận hành máy dễ dàng kiểm soát quá trình cắt

2.2.4 Khái niệm về khoan Gundrill

Khoan gundrill hay được gọi là khoan lỗ sâu (khoan nóng súng) là quá trình khoan sử dụng công cụ cắt dài, mỏng để tạo ra các lỗ kim loại có tỷ lệ độ sâu so với đường kính lớn Mũi khoan có hiệu quả trong đường kính từ 1 – 50 mm Một máy khoan sâu khác với máy khoan xoắn thông thường bởi hình dạng đầu độc đáo Máy khoan sâu sử dụng chất làm mát áp lực cao đẩy phôi ngược ra ngoài giúp quá trình khoan sâu không bị kẹt phoi

Máy khoan sâu ban đầu được tạo ra để sản xuất nòng súng nhưng hiện tại công nghệ khoan sâu được sử dụng để tạo các sản phẩm thuộc nhiều lĩnh vực khác nhau như động cơ diesel, dụng cụ y tế, khuôn ép nhựa,…

Đặc tính vật liệu của cán dao tiện lỗ

Cán dao tiện lỗ thường được làm từ vật liệu có độ cứng cao, độ bền nhiệt, tính chịu mài mòn và độ bền cao Vật liệu dùng làm cán dao tiện lỗ được chia làm 3 nhóm:

- Nhóm 1 là các vật liệu làm dao cắt gọt tốc độ thấp: đây là nhóm vật liệu có độ cứng và bền thấp, giá thành rẻ, có thể kể đến như thép cacbon, thép hợp kim Đặc điểm của nhóm vật liệu này là mất độ cứng nhanh chóng ở nhiệt độ khoảng 250̊C

- Nhóm 2 là các vật liệu làm dao cắt gọt ở tốc độ cao: có thể kể đến như thép gió, loại vật liệu quen thuộc trên thị trường dụng cụ cơ khí Thép gió được hợp thành từ hàm lượng hợp kim đáng kể như vonfram, molypden, crom…để cải thiện độ cứng, độ dẻo và khả năng chống mài mòn Đối với dụng cụ cắt từ thép gió thì nó sẽ mất độ cứng ở nhiệt độ khoảng 650̊C

- Nhóm 3 là các vật liệu làm dao cắt gọt ở tốc độ rất cao: đại diện cho nhóm này là hợp kim cứng, kim loại gốm Có 3 đặc điểm có thể kể đến đối với nhóm vật liệu làm dụng cụ cắt này là tốc độ cắt rất cao, nhiệt độ nóng chảy và độ cứng HRC cao Tốc độ cắt có thể nhanh gấp 10 lần so với vật liệu thép gió HSS.

Kết cấu của cán dao tiện lỗ

Cán dao tiện móc lỗ gồm hai bộ phận chính là thân dao và đầu dao

- Phần thân dao được sử dụng với chức năng kẹp giữa thân dao với ụ dao trên đài dao

- Phần đầu dao gồm các bề mặt sau:

+ Mặt trước của dao: bề mặt thoát phoi trong quá trình cắt gọt

+ Mặt sau chính: mặt dao đối diện với bề mặt đang gia công của chi tiết

+ Mặt sau phụ: mặt dao đối diện với bề mặt đã gia công của chi tiết

+ Lưỡi cắt chính: giao tuyến giữa mặt trước và mặt sau chính của dao có nhiệm vụ cắt chủ yếu trong quá trình tiện

+ Lưỡi cắt phụ: giao tuyến giữa mặt trước và mặt sau phụ của dao, trong quá trình cắt một phần của lưỡi cắt phụ tham gia cắt gọt

+ Mũi dao là giao điểm giữa lưỡi cắt chính và lưỡi cắt phụ Mũi dao có thể nhọn hoặc có bán kính R

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Giới thiệu về cán dao tiện móc lỗ

Một vài thương hiệu nổi tiếng chuyên cung cấp cán dao tiện móc lỗ trên thị trường Việt

Nam hiện nay có thể kể đến như: hãng Sandvik của Thủy Điển, Iscar của Israel, Mitsubishi của

Nhật Bản và một số thương hiệu của các nước khác Tất cả đều là các thương hiệu nổi tiếng mà các công ty và các xưởng gia công cơ khí tin dùng

Hình 3.1: Cán dao tiện móc lỗ của Iscar

Với sự phát triển của mạng internet thì việc tiếp cận được thông số cán dao tiện móc lỗ cũng như giá bán rất dễ dàng Vì hiện nay có rất nhiều công ty chuyên cung cấp dụng cụ cắt gọt

CNC cũng như là cán dao tiện móc lỗ với các thông số được cung cấp đầy đủ trên trang web của công ty và có thể trao đổi với tư vấn viên online để được giải đáp các thắc Qua sự phát triển của các công ty bán dụng cụ cắt gọt CNC có thể thấy được ngành công nghiệp gia công cơ khí CNC đang có bước phát triển vượt bậc so với quá khứ, dần trở thành ngành công nghiệp chủ lực của đất nước, đóng góp phần lớn GDP để phát triển đất nước ngày càng giàu mạnh

Hình 3.2: Trang web của các công ty bán dụng cụ CNC

3.1.2 Ứng dụng cán dao tiện móc lỗ

Cán dao tiện móc lỗ sẽ giúp tiện biên dạng tròn, rãnh, ren đường kính bên trong lỗ của chi tiết tròn xoay Một số sản phẩm ứng dụng của cán dao tiện móc lỗ

Hình 3.3: Một số sản phẩm ứng dụng cán dao móc lỗ

3.1.3 Một số máy CNC được ứng dụng trong quy trình gia công cán dao tiện móc lỗ

Hình 3.8: Máy cắt dây EDM

Các vấn đề liên quan đến cán dao tiện móc lỗ

3.2.1 Tìm hiểu về cán dao tiện móc lỗ

Trên thị trường hiện nay có nhiều loại dao tiện móc lỗ Nếu dựa vào công dụng thì có thể chia dao tiện móc lỗ thành các loại sau: dao tiện lỗ trơn, dao tiện ren và dao tiện rãnh Còn nếu dựa vào cấu tạo cán dao thì có thể chia làm 2 loại là: cán dạo tiện móc lỗ liền khối và cán dao tiện móc lỗ tách rời gồm thân cán dao và đầu cutting head được liên kết với nhau qua khớp nối Đối với cán dao tiện móc lỗ liền thân và cán dao tiện móc lỗ tách rời thì đều có ưu và nhược điểm riêng

Cán dao tiện móc lỗ liền khối Cán dao tiện móc lỗ tách rời Ưu điểm: Do phần thân dao và phần lưỡi cắt là một khối thống nhất nên sai số là không có nên gia công chính xác hơn Ưu điểm: Do phần thân dao và phần lưỡi cắt là 2 phần riêng biệt nên có thể linh hoạt chọn đầu lưỡi cắt phù hợp với nguyên công để gắn vào thân dao Tiết kiệm được chi phí mua nhiều cán dao khác nhau

Nhược điểm: Do phần thân dao và lưỡi cắt là một khối nên chỉ phù hợp để gia công một nguyên công nhất định, không linh hoạt bằng cán dao tiện móc lỗ tách rời Tốn nhiều chi phí để mua cán dao phù hợp với các nguyên công

Nhược điểm: Do phần thân dao và phần lưỡi cắt được liên kết với nhau qua khớp nối và được gắn chặt bằng ốc nên sẽ phát sinh ra sai số dẫn đến việc gia công có sai số một khoảng nhất định

Bảng 3.1: So sánh ưu nhược điểm của cán dao tách rời và cán liền khối

Những nhược điểm lớn nhất của dao tiện lỗ:

- Dễ rung động khi gá dài: Làm cho bề mặt gia công không hoàn thiện, phá hỏng phôi, làm chíp mài mòn nhanh và dễ bể chíp

- Khó thoát phoi: Không thoát phoi được sẽ gây nên bề mặt sau tiện bị xướt, không đạt độ bóng, gây bể chíp

- Không nhìn thấy được khi gia công:

Các điều cần lưu ý khi chọn cán dao tiện lỗ:

- Cần chọn đường kính cán tiện lỗ gần bằng với lỗ cần gia công nhất nhưng cũng phải đảm bảo còn khoảng trống để phoi thoát ra ngoài khi gia công

- Sử dụng hệ thống kẹp tốt (Ưu tiên kẹp ôm hết dao tiện)

- Đảm bảo khi gia công phải đúng chế độ cắt của chíp tránh tạo ra phôi dây khó thoát phôi hoặc nhiều vấn đề khác khi gia công

- Chiều dài phần nhô ra phải nhỏ nhất tránh rung động khi gia công

- Lắp đường nước tưới nguội bắn trực tiếp vào chíp khi gia công

- Chọn góc vào dao lớn để tạo ra lực dọc trục lớn và lực hướng tâm nhỏ

- Chọn bán kính chíp tiện nhỏ hơn chiều sâu cắt, điều chỉnh chíp tiện lớn hơn nếu không đủ tăng độ rung do ma sát gây ra

- Cân nhắc bề mặt tiện với rãnh bẻ phôi hở thuận lợi cho việc tiện lỗ

- Chíp dao tiện lắp vào cán phải có góc cắt và góc sau dương để giảm độ lệch dao

3.2.2 Các thể loại tiện lỗ

Tiện thô là bước gia công đầu tiên dùng để bóc đi lượng lớn bề mặt ngoài của phôi nhằm loại bỏ phần bề mặt phôi xấu, lồi lõm cũng như định hình một phần hình dạng của chi tiết sản phẩm một cách nhanh nhất Đối với tiện thô thì chiều sâu cắt có thể từ 4mm đến 6mm Máy tiện dùng để gia công thô cần có công suất lớn, độ cứng vững cao và độ chính xác không quá quan

12 trọng trong quá trình tiện thô Còn phần lưỡi cắt dùng để gia công thô thường là chip W và chip

C vì chúng có góc cắt lớn giúp loại bỏ phần vật liệu dư thừa một cách nhanh chóng và dao W và

C có nhiều lưỡi cắt nên tiết kiệm được chi phí gia công Đối với tiện thô thì có thể cắt theo từng lớp, từng đoạn hoặc cắt phối hợp giữa từng lớp và từng đoạn Cắt theo từng lớp thì lực cắt nhỏ có thể đạt độ chính xác cao nhưng năng suất thấp Trong khi cắt theo từng đoạn thì trên mỗi đoạn phải chia nhiều lần cắt, lượng dư lớn và không đều, lực cắt lớn, không đạt độ chính xác cao nhưng lại cho năng suất cao hơn nhiều so với phương pháp cắt theo từng lớp Và cuối cùng là phương pháp cắt phối hợp dùng để khắc phục nhược điểm của hai phương pháp trên

* Định nghĩa tiện bán tinh

Tiện bán tinh là phương pháp gia công được sử dụng trước khi tiện tinh dùng để loại bỏ các bậc gồ ghề xuất hiện nhiều trên chi tiết để hổ trợ cho quá trình tiện tinh tiếp theo Chiều sâu mỗi lát cắt tiện bán tinh có thế cắt là từ 2mm đến 4mm Khi tiện bán tinh nên chọn chiều sâu mỗi lát cắt phù hợp sao cho nhiệt tỏa ra khi cắt vật liệu không quá lớn làm ảnh hướng đến chất lượng cũng như độ chính xác, độ nhám bề mặt của sản phẩm và tăng tuổi thọ cho dao cắt

Tiện tinh là công đoạn gia công cuối cùng để hoàn thiện sản phẩm với dung sai kích thước và độ nhám đạt chuẩn theo bản vẽ công nghệ mà kỹ sư thiết kế đã vẽ Đối với công đoạn tiện tinh thì thường sử dụng các dao tiện có lưỡi cắt hợp kim cứng để loại bỏ một lượng vật liệu tương đối nhỏ trên bề mặt chi tiết Vì tiện tinh là công đoạn cuối cùng quyết định chất lượng sản phẩm nên chế độ cắt, lưỡi dao cắt phải được lựa chọn cho phù hợp với từng phôi kim loại khác nhau để đạt được kết quả mong muốn Máy tiện sử dụng cho quá trình tiện tinh cần có độ chính xác và độ cứng vững cao

Tiện ren là một trong những phương pháp tạo ra ren dùng để lắp chặt các chi tiết với nhau khi lắp ghép, đảm bộ độ kín khít và truyền động giữa các chi tiết Phương pháp tiện ren sử dụng dao tiện chung dùng để tạo hình ren, yêu cầu góc mũi dao phải hợp nhất với góc đỉnh ren một cách chính xác Khi tiện ren thường chia chiều sâu ren ra nhiều lần cắt để tạo ra ren hoàn thiện Khi gia công ren cần đảm bảo chính xác bước ren, chiều dày ren trên đường kính trung bình, độ chính xác hình dạng biên dạng ren và độ nhẵn bóng của ren Dựa vào hình dạng, cấu tạo thì có các loại ren phổ biến là ren trụ, ren côn, ren ngoài, ren trong Dựa theo tinh chất của cách cắt ren, có 3 phương pháp cắt tiện ren là phương pháp lấn dao, phương pháp lùi dao và phương pháp cắt ren nhiều đầu mối Mỗi phương pháp đều có ưu và nhược điểm riêng Tùy vào yêu cầu cũng như điều kiện máy móc hiện có thì có thể chọn phương pháp gia công ren phù hợp để tạo ra ren đạt yêu cầu theo bản vẽ

Tiện rãnh là quá trình tiện tạo ra một khoảng hẹp có độ sâu nhất định dạng hình trụ, hình nón hoặc mặt của chi tiết Hình dạng rãnh hoặc một phần của rãnh sẽ có hình dạng của lưỡi dao cắt Để tạo ra rãnh có kích thước và hình dạng mong muốn thì cần quan tâm đến chiều dài, chiều rộng và hình dạng lưỡi dao, chiều sâu rãnh, vị trí gá dao và đường tâm chi tiết, độ nhẵn bóng của rãnh Đối với việc gia công tiện rãnh thì có hai phương pháp phổ biến là cắt rãnh thẳng một mạch và cắt rãnh bằng cách mở rộng rãnh.

Tính toán các thông số

3.3.1 Vật liệu, kích thước của phôi gia công

Phôi gia công là vật liệu SCM 440 độ cứng 110 KSI

Lý do chọn vật liệu thép SCM 440: Có nhiều vật liệu có thể sử dụng để làm cán dao tiện móc lỗ bao gồm thép, kim loại nặng và cacbua Tuy nhiên, đối với thép thường thì khi tỷ lệ L/D lớn hơn 4 đến 5 lần thì sẽ dễ xảy ra hiện tượng rung nên sẽ giới hạn độ sâu cắt và tốc độ cắt Khi xảy ra rung động thì độ hoàn thiện bề mặt của sản phẩm sẽ kém và cũng làm giảm tuổi thọ của lưỡi cắt Vì vậy, người ta thường sử dụng kim loại nặng hoặc cacbua để làm cán dao tiện móc lỗ Giữa kim loại nặng và cacbua thì người ta ưu tiên sử dụng cacbua để làm cán dao tiện móc lỗ vì độ cứng vững cao, ngăn chặn được các rung động khi gia công, cho phép gia công các lỗ sâu có tỷ lệ L/D lớn hơn Và thép SCM440 là vật liệu có tỷ lệ cacbua trung bình với hàm lượng cabon từ 0.38 đến 0.43% nên rất phù hợp để làm cán dao

Hình 3.10: Mức độ cứng vững của từng vật liệu theo tỉ lệ L/D [5]

3.3.2 Xác định lực cắt Để có thể xác định được lực cắt thì có nhiều phương pháp: phương pháp đo trực tiếp, phương xác định thông qua đo công suất cắt, phương pháp bảng và biểu đồ, phương pháp tính toán theo công thức Trong đồ án lần này, nhóm quyết định chọn phương pháp tính toán theo

14 công thức để có thể xác định lực cắt Theo phương pháp tính dựa vào lực cắt đơn vị và diện tích tiết diện phoi cắt trong “Giáo trình công nghệ chế tạo máy” ta có công thức tính lực cắt như sau:

Trong đó: q là diện tích tiết diện phoi cắt (mm 2 ) p là lực cắt đơn vị, là hằng số phụ thuộc vào vật liệu gia công (N/mm 2 )

Vì thép SCM 440 là vật liệu dẻo, từ thực nghiệm ta có p = (2,5 − 4,5)σ b Trong đó giá trị hệ số nhỏ được dùng khi chiều dày lớp cắt a lớn và ngược lại Theo cơ tính của thép SCM 440 thì độ bền dẻo 𝜎 𝑏 = 655 N/mm 2 nên ta tính được lực cắt đơn vị p là: p = (2,5 − 4,5)σ b = (2,5 − 4,5) 655 = (1637,5 − 2947,5) N/mm 2

Diện tích tiết diện phoi cắt được tính theo công thức: q = s t(mm 2 ) [4]

Trong đó: s là lượng chạy dao khi tiện (mm/vòng) t là chiều sâu cắt (mm) Tiết diện phoi cắt sẽ phụ thuộc vào hình dạng hình học của lưỡi cắt, trong đồ án lần này nhóm sẽ khảo sát đối với chip tiện thô WNMG 08 04 08-PR 4435, với chip tiện tinh VNMG 16

04 08-PF 4315 Đối với chip WNMG 08 04 08-PR 4435

Thông số cắt của chip WNMG 08 04 08-PR 4435 do hãng sản xuất cung cấp là:

Hình 3.11: Thông số chip tiện thô [5] Để có thể tính được lực cắt lớn nhất thì dựa vào thông số cắt do nhà sản xuất cung cấp ta chọn tra được giá trị s và t lần lượt là: s = ap = 0,197 inch = 5,0038 mm t = fn = 0,022 inch = 0,5588 mm

Từ thông số s và t, tính được diện tích phoi cắt lớn nhất đối với chip WNMG 08 04 08-PR

Từ giá trị q và p đã tính toán, ta tính được lực cắt P:

P = p q = (1637,5 − 2947,5) 2,79612344 = (4578,65 − 8241,57) N Đối với chip VNMG 16 04 08-PF 4315

Thông số cắt của chip VNMG 16 04 08-PF 4315 do hãng sản xuất cung cấp là:

Hình 3.12: Thông số chip tiện tinh [5] Để có thể tính được lực cắt lớn nhất thì dựa vào thông số cắt do nhà sản xuất cung cấp ta chọn tra được giá trị s và t lần lượt là: s = ap = 0,059 inch = 1,4986 mm t = fn = 0,018 inch = 0,4572 mm

Từ thông số s và t, tính được diện tích phoi cắt lớn nhất đối với chip WNMG 08 04 08-PR

Từ giá trị q và p đã tính toán, ta tính được lực cắt P:

3.3.3 Tính độ võng của cơ sở công nghệ khi gia công cán dao

Dựa vào “Giáo trình Công nghệ chế tạo máy” , ta tính độ võng của cán dao theo công thức 3.18 [4] :

L là chiều dài phần lồi ra tối đá khi gắn cán dao trên ụ dao (mm)

D là đường kính cán dao (mm)

E là mô đun đàn hồi N/mm 2 Để có thể tính được độ võng tối đa của cán dao để xác định độ võng ảnh hướng đến dung sai kích thước sản phẩm khi gia công thì cần phải tính độ võng theo lực cắt lớn nhất Theo tính toán ở phần trên, lực cắt lớn nhất là đối với chip chạy thô với lực cắt P = F = 8241,57 N, chiều dài L = 4 inch = 101,6 mm, đường kính D = 2 inch = 50,8 mm, mô đun đàn hồi đối với thép SCM 440 là E = (1,9 10 11 − 2,1 10 11 N/mm 2 )

Từ các giá trị của P, L, D và E ta tính được độ võng của cán dao tối đa là:

= 4,63865 10 −8 𝑚𝑚 Với độ võng rất nhỏ thì cán dao tiện móc lỗ sẽ không ảnh hưởng nhiều đến dung sai sản phẩm khi gia công

PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

Giới thiệu tổng quan về công ty

4.1.1 Thông tin về công ty

Tên doanh nghiệp: Công ty cổ phần thiết bị dầu khí Việt Mỹ

Nơi đăng ký quản lý: Chi cục thuế thành phố Thủ Dầu Một Địa chỉ công ty: Số 29 đường Dân Chủ, KCN VSIP II, phường Hòa Phú, thành phố Thủ

Dầu Một, tỉnh Bình Dương, Việt Nam Địa chỉ nhà máy: Nhà xưởng C_1B_C2, Lô C_1B_CN, đường C3 KCN Mỹ Phước 3, phường Thới Hòa, thị xã Bến Cát, tỉnh Bình Dương, Việt Nam Đại diện pháp luật: Hoàng Hữu Chung

Giám đốc: Hoàng Hữu Chung

Ngày hoạt động: 29/10/2018 Điện thoại: 0274-3628-082

Lĩnh vực kinh doanh: Gia công cơ khí; xử lý và tráng phủ kim loại

4.1.2 Lịch sử hình thành Được thành lập vào năm 2008 với tên Công ty Cổ phần Waterford – một trong những nhà máy sản xuất cung cấp sản phẩm cho ngành dầu khí Năm 2018 được Công ty Cổ phần thiết bị dầu khí Việt Mỹ (viết tắt là VINAM) mua lại Với đội ngũ giàu kinh nghiệm có nhiều năm làm việc tại các công ty Dịch vụ dầu mỏ lớn nhất thể giới, công ty đã và đang giúp khách hành tối đa hóa giá trị thông qua việc xoay vòng nhanh chóng, chất lượng cao và tiết kiệm chi phí

Cùng với bề dày kinh nghiệm sản xuất, đã đưa VINAM trở thành nhà cung cấp tốt nhất cho mọi yêu cầu của khách hàng trong cả ứng dụng dầu khí và phi dầu khí

Trong ứng dụng dầu khí, VINAM là nhà sản xuất hoàn thiện duy nhất của Việt Nam có thể cung cấp dịch vụ gia công cơ khí chính xác cao, có thể nâng cao hiệu quả của các công cụ, thiết bị khai thác dầu và cuối cùng là tối ưu hóa hiệu suất hồ chứa Đối với ứng dụng phi dầu khí, thông qua các giải pháp sáng tạo và đáng tin cậy, VINAM cũng có thể cung cấp nhiều dịch vụ gia công cơ khí chính xác phù hợp với các ứng dụng công nghiệp khác nhau

4.1.4 Yêu cầu của công ty

Với nhu cầu mở rộng xưởng sản xuất, công ty đã yêu cầu nhóm nghiên cứu và chế tạo dụng cụ cắt để phục vụ cho quá trình sản xuất của công ty Qua quá trình nghiên cứu và khảo sát các mặt hàng chủ yếu ở xưởng thì nhóm nhận thấy cán dao tiện lỗ đường kính 2 inch, chiều dài 8 inch được sử dụng rất nhiều trong các nguyên công tiện Từ đó nhóm đã báo cáo với công ty và được giao nhiệm vụ chế tạo cán dao tiện lỗ 2 inch x 8 inch.

So sánh ưu nhược điểm các phương án thiết kế

Qua quá trình nghiên cứu, tìm hiểu cán dao tiện móc lỗ trên thị trường, nhóm nhận thấy có 3 phương án thiết kế cán dao, đó là cán dao tách rời với đầu dao, cán dao liền thân và cán dao không có mặt chí ốc Mỗi phương án có ưu và nhược điểm riêng, dưới đây là bảng so sánh ưu, nhược điểm của từng phương án

Phương án Ưu điểm Nhược điểm

Cán dao tách rời với đầu dao - Linh hoạt chọn đầu lưỡi cắt phù hợp

- Tiết kiệm chi phí mua cán dao

- Phần thân dao và phần lưỡi cắt được gắn chặt qua khớp nối và ốc nên khi gia công có sai số một khoảng nhất định

Cán dao liền thân - Ít sai số khi gia công - Chỉ gia công được một nguyên công nhất định

- Tốn nhiều chi phí để mua cán dao phù hợp với từng nguyên công

Cán dao không có mặt chí ốc - Ít bị rung động khi gia công

- Cần phải có ụ dao phù hợp

- Ụ dao kẹp ít phổ biến

Bảng 4.1: So sánh ưu nhược điểm các phương án thiết kế

*So sánh các phương án

Nội dung Cán dao tách rời Cán dao liền thân Cán dao không có mặt chí ốc

Tiết kiệm chi phí X X Độ thông dụng X X

Tính linh hoạt X X Ít sai số X X X

Bảng 4.2: Bảng so sánh giữa các phương án

Với các dữ kiện được phân tích ở bảng 4.2, nhóm quyết định chọn cán dao tách rời để tiến hành nghiên cứu và chế tạo Bằng những công dụng vượt trội, cán dao tiện tách rời sẽ là phương án tối ưu nhất.

Các phương pháp thiết cán dao

Hiện nay, nhóm tìm hiểu được 3 phương pháp thiết kế cán dao: sử dụng bản vẽ 3d do hãng sản xuất cung cấp hoặc đo kiểm cán dao thực tế rồi thiết kế lại, phương án thứ 3 là kết hợp 2 phương án trên

4.3.1 Phương pháp thiết kế đo kích thước cán dao

Dùng thước cặp để đo các kích thước chiều dài tổng, khoảng cách giữa 2 mặt phẳng, đường kính đầu khớp nối:

Hình 4.1: Đo chiều dài tổng bằng thước cặp

Hình 4.2: Đo khoảng cách hai mặt phẳng bằng thước cặp

Hình 4.3: Đo đường kính khớp nối bằng thước cặp

Dùng Panme để đo chính xác kích thước đường kình ngoài của cán dao:

Hình 4.4: Đo đường kính cán dao bằng panme

Dùng máy đo cao điện tử để đo kích thước chiều cao từ mặt đỉnh ren đến mặt phẳng dưới:

Hình 4.5: Đo chiều cao đỉnh ren đến mặt phẳng bằng máy đo cao

Dùng máy chiếu biên dạng để đo biên dạng các răng lắp ghép với đầu cutting head:

Hình 4.6: Đo biên dạng ren bằng máy chiếu PPM

Dùng máy đo tọa độ để đo các kích thước không thể đo một cách chính xác bằng các phương pháp đó khác Dùng phương pháp này sẽ đo chính xác được kích thước các lỗ và khoảng cách, góc giữa các lỗ

Hình 4.7: Đo kích thước lỗ và khoảng cách các lỗ bằng CMM

4.3.2 Phương pháp thiết kế dựa trên bản vẽ cán dao của hãng Iscar

Hình 4.8: Bản vẽ cán dao Iscar

Dựa vào bản vẽ và sản phẩm thực tế của hãng Iscar bằng phương pháp thiết kế ngược và môn học “Dung sai – Kĩ thuật đo” để tạo ra bản vẽ sản phẩm thực tế với đầy đủ kích thước dung sai và yêu cầu kĩ thuật

Hình 4.9: Bản vẽ cán dao tiện móc lỗ 2x4D

Phương pháp kết hợp giữa việc dựa trên bản vẽ hãng và kiểm tra kích thước thực tế nhằm mục đích có thể thiết kế ngược lại cán dao một cách chính xác và hoàn thiện nhất Hoàn thành bản vẽ kĩ thuật của sản phẩm và lên quy trình công nghệ gia công gồm có:

- Nguyên công 1: Vạt mặt khoan tâm

- Nguyên công 2: Chống tâm tiện đường kính ngoài

- Nguyên công 3: Vạt mặt đủ chiều dài (L)

- Nguyên công 4: Phay mặt đầu, đầu khớp nối và phay 2 bậc định vị

- Nguyên công 5: Gá êto phay bậc chí ốc

- Nguyên công 6: Gá êto phay bậc chí ốc còn lại

- Nguyên công 7: Cắt dây răng lắp đầu cuttinghead

- Nguyên công 8: Khoan lỗ dẫn nước

- Nguyên công 9: Tap lỗ ren 1/4" – 18 NPT để gắn ốc nước.

QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG

Quy trình công nghệ nguyên công tiện

5.1.1 Bản vẽ công nghệ và sơ đồ gá đặt

* Nguyên công 1: Vạt mặt khoan tâm

Hình 5.1: Bản vẽ công nghệ nguyên công 1

Hình 5.2: Sơ đồ gá nguyên công 1

* Nguyên công 2: Chống tâm tiện đường kính ngoài

Hình 5.4: Sơ đồ gá đặt nguyên công 2

* Nguyên công 3: Vạt mặt đủ chiều dài (L)

5.1.2 Tính toán chế độ cắt nguyên công tiện Để gia cụng được cỏn dao tiện múc lỗ đạt độ nhỏm bề mặt 𝑅𝑎 = 32 à𝑖𝑛, dung sai đường kính ngoài −0.0008 𝑖𝑛𝑐ℎ thì cần phải chọn vật liệu và hình dạng hình học lưỡi cắt phù hợp với vật liệu phôi cần gia công cùng với chế độ cắt hợp lý Ngoài ra, chế độ cắt còn phụ thuộc vào máy tiện CNC dùng để gia công

Công thức để tính chế độ cắt [4] :

1000 Trong đó: 𝑉𝑐 là tốc độ cắt (𝑚/𝑝ℎú𝑡)

𝑛 là số vòng quay trục chính (𝑣ò𝑛𝑔/𝑝ℎú𝑡) Thông thường, tốc độ cắt Vc được nhà sản xuất lưỡi dao khuyên dùng Tuy nhiên, để có thể chạy được tốc độ cắt của hãng sản xuất thì cần đảm bảo được các yếu tố như độ cứng vững của máy, gá kẹp phôi tốt, giải nhiệt tốt trong quá trình gia công… Nên tùy vào tình hình thực tế mà có thể linh hoạt lựa chọn tốc độ cắt phù hợp để có thể gia công sản phẩm chính xác nhất Thông thường sẽ lấy theo 80% chế độ cắt của nhà sản xuất rồi sau đó sẽ điều chỉnh tăng hoặc giảm cho phù hợp với từng loại vật liệu, từng tình trạng của máy gia công

Chọn thông số cắt tiện thô đường kính cán dao

Thông số chip DNMG 11 04 08 - PM 4425 của nhà sản xuất cung cấp là:

Hình 5.7: Thông số cắt của DNMG 08 04 08-PR 4415 của nhà sản xuất [5]

Thép SCM 440 là loại thép 4140 độ cứng 110 KSI Dựa vào bảng phụ lục chế độ cắt cho máy tiện của Sandvik, đối với thép 4140-110 KSI thì chu trình tiện thô, tiện tinh có vận tốc cắt 𝑉𝑐 là 180 𝑚/𝑝ℎú𝑡 Vì nhóm lập trình tiện CNC chạy theo hệ inch nên đổi từ m/phút sang ft/phút là: 𝑉𝑐 = 180 3,28 = 590 𝑓𝑡/𝑝ℎú𝑡 Để đảm bảo chất lượng bề mặt như nhau với sự thay đổi đường kính thì khi lập trình gia công sẽ sử dụng lệnh G96 với vận tốc cắt

𝑉𝑐 = 590𝑓𝑡/𝑝ℎút kèm với lệnh G50 để giới hạn tốc độ vòng quay trục chính tối đa phù hợp với máy dùng để gia công, ở tình huống thực tế máy mà nhóm dùng để gia công là GT 2100 với tốc độ quay trục chính tối đa là 1000 𝑣ò𝑛𝑔/𝑝ℎú𝑡

Còn về hai thông số là chiều sâu mỗi lát cắt 𝑎𝑝 và lượng tiên bàn dao 𝑓𝑛 thì dựa vào thông số do nhà sản xuất cung cấp kết hợp với kinh nghiệm gia công thực tế phù hợp với từng loại máy gia công, từng vật liệu gia công để chọn ra thông số phù hợp để tối ưu hóa thời gian gia công cũng như tăng tuổi thọ cho lưỡi cắt:

Chọn thông số cắt tiện tinh đường kính cán dao

Thông số chip VNMG 16 04 08 - PF 4315 của nhà sản xuất cung cấp là:

Hình 5.8: Thông số cắt của VNMG 16 04 08 - PF 4315 của nhà sản xuất [5] Để cú thể đạt được kớch thước dung sai và độ nhỏm bề mặt 𝑅𝑎 = 32 à𝑖𝑛 như yờu cầu bản vẽ đề ra, cần giữ nguyên vận tốc cắt 𝑉𝑐 và tốc độ vòng quay trục chính tối đa giống như chu trình tiện thô và điều chỉnh chiều sâu cắt cũng như lượng tiến bàn dao sao cho phù hợp Dựa vào thông số nhà sản xuất cung cấp cũng như kinh nghiệm gia công nhiều lần trước đó thì chọn chiều sâu cắt và lượng tiến bàn dao là:

Chọn thông số khoan chống tâm Đối với mũi khoan chống tâm thì nhóm sử dụng mũi khoan CDS040 của Widin Thông số mũi khoan do nhà sản xuất cung cấp là:

Hình 5.9: Thông số kích thước mũi chống tâm CDS040 [6]

Thông số cắt được nhà sản xuất cung cấp trong WIDIN PRODUCT Catalogue trang 550 đối với vật liệu có độ cứng khoảng 32 HRC là:

Hình 5.10: Thông số cắt của mũi chống tâm CDS040 [6]

Dựa vào thông số cắt do nhà sản xuất cung cấp ta tính được tốc độ quay trục chính Trải qua thực tiễn nhiều lần gia công, thì tốc độ cắt phù hợp cho mũi khoan chống tâm CDS040 đối với vật liệu SCM440 là khoảng 30m/phút Từ 𝑉𝑐 ta có thể tính được tốc độ quay trục chính bằng công thức sau [4] :

𝜋 2,05.25,4 = 183 𝑣ò𝑛𝑔/𝑝ℎú𝑡 Khác với tiện tròn thì khi khoan ta sẽ sử dụng lệnh G97 vì khi khoan thì đường kính gia công sẽ không thay đổi Đối với giá trị lượng tiến bàn dao thì dựa vào thông số do nhà sản xuất cung cấp và gia công thực tế, nhóm chọn giá trị:

5.1.3 Bản vẽ công nghệ gia công nguyên công tiện

* Nguyên công 1: Vạt mặt khoan tâm

Hình 5.11: Bản vẽ công nghệ vạt mặt, khoan tâm

* Nguyên công 2: Tiện đường kính ngoài của cán dao

Hình 5.12: Bản vẽ công nghệ tiện đường kính ngoài

* Nguyên công 3: Đảo đầu, vặt mặt để đạt tổng kích thước chiều dài

Hình 5.13: Bản vẽ công nghệ vạt mặt đạt kích thước tổng

Quy trình công nghệ nguyên công phay

* Nguyên công 4: Phay khớp nối, khoan và tap ren lỗ M6x1, khoan lỗ dẫn đường nước

*Nguyên công 5: Phay mặt phẳng chí ốc thứ nhất

*Nguyên công 6: Phay mặt phẳng chí ốc thứ hai

5.2.2 Tính toán chế độ cắt nguyên công phay

Khi gia công phay CNC cần quan tâm đến tốc độ cắt, chiều sâu mỗi lát cắt, lượng ăn dao cho mỗi me cắt, số lượng me cắt… để có thể phay đúng yêu cầu bản vẽ đã đề ra Đối với phay CNC thì sẽ có hai thông số quan trọng do nhà sản xuất cung cấp là tốc độ cắt 𝑉𝑐 và lượng ăn dao của mỗi me cắt 𝑓𝑧 Cũng giống với tiện CNC thì các thông số do nhà sản xuất cung cấp chỉ mang tính chất tham khảo tương đối vì các thông số khi lập trình gia công phay CNC còn phụ thuộc vào độ cứng vững của máy, gá kẹp phôi tốt, giải nhiệt trong quá trình gia công Nên tùy vào thực tế mà linh hoạt chọn thông số cắt sao cho phù hợp nhất Cũng giống như tiện, thông thường sẽ lấy theo 80% thông số do nhà sản xuất cung cấp rồi từ đó tăng hoặc giảm tùy theo tình huống thực tế với kinh nghiệm nhiều lần gia công

Dựa vào catalogue của hãng Widin trang 450, đối với dao End Milling thì vận tốc cắt dựa trên công thức [4] :

𝑉𝑐: tốc độ cắt (𝑚/𝑝ℎú𝑡) 𝐷𝑐: đường kính dao (𝑚𝑚) 𝑛: số vòng quay trục chính (𝑣ò𝑛𝑔/𝑝ℎú𝑡) Dựa vào catalogue của hãng Widin trang 450, đối với dao End Milling thì lượng ăn dao của mỗi me cắt [4] :

𝑓𝑧: lượng ăn dao cho mỗi me cắt (𝑚𝑚/𝑡) 𝑉𝑓: bước tiến bàn (𝑚𝑚/𝑝ℎú𝑡)

𝑍: số lượng me cắt 𝑛: số vòng quay trục chính (𝑣ò𝑛𝑔/𝑝ℎú𝑡) Trong quá trình gia công phay cán dao tiện móc lỗ, nhóm sử dụng dụng cụ cắt của hãng Widin gồm dao flat milling, chamfer milling, drill và tap, riêng dao face milling thì sử dụng của hãng Kennametal Vận tốc cắt 𝑉𝑐 của dao phay hãng Widin sẽ được nhà sản xuất cung cấp trong catalogue khi mua sản phẩm của hãng Dựa vào phụ lục về chế độ cắt khi phay của hãng Widin cung cấp thì vận tốc cắt đối với vật liệu thép 4140 là Vc = 130 m/phút Vật liệu dùng để làm cán dao là thép SCM 440 là một loại thép 4140 – 110 KSI nên sẽ sử dụng vận tốc cắt trên để tính ra số vòng quay trục chính tương ứng khi phay cán dao Sử dụng máy phay PUMA-6030 trục chính có thể quay tối đa là 5000 vòng/phút

Chọn thông số cắt cho dao face milling

Dao phay mặt đầu của hãng Kennametal nhóm sử dụng có mã 7713VR12 -A063Z06R Thông số kích thước dao phay do hãng cung cấp là:

Hình 5.20: Thông số kích thước của dao phay mặt 7713VR12 – A063Z06R [6] Đối với dao phay mặt đầu thì cần chọn lưỡi cắt phù hợp với vật liệu gia công Vật liệu gia công là thép SCM 440 có độ cứng trung bình nên nhóm dựa vào bảng tra do hãng cung cấp chọn lưỡi cắt 432-X5 với lớp phủ SP6519

Hình 5.21: Tên lưỡi cắt cho dao phay mặt đầu [6]

Sau khi chọn được lưỡi cắt phù hợp thì từ đó tra được vận tốc cắt và lượng ăn cho mỗi me cắt tương ứng

Hình 5.22: Vận tốc cắt của dao phay mặt đầu [6]

Vì thép SCM 440 có độ cứng từ 25 đến 30 HRC nên chọn ở hàng 3, từ đó tra qua lớp phủ SP6519 thì sẽ có ba thông số vận tốc cắt 𝑉𝑐 tương ứng Tùy theo tình hình thực tế mà

39 chọn sao cho phù hợp nhất, để có thể tăng tuổi thọ cho lưỡi cắt thì nhóm chọn vận tốc cắt trung bình là 𝑉𝑐 = 165 𝑚/𝑝ℎú𝑡

Từ giá trị vận tốc cắt ta tính ra được tốc độ vòng quay trục chính bằng công thức sau [4] :

Vì chiều sâu cắt nhỏ, nhóm dựa bảng tra chiều sâu cắt của hãng cung cấp để tra được 𝑓𝑧 phù hợp nhất

Hình 5.23: Lượng ăn dao của mỗi me cắt dao phay mặt đầu [6]

Với lưỡi cắt 435-X5 thì để tăng tuổi thọ cho lưỡi cắt, nhóm chọn 𝑓𝑧 nhỏ ở cột 20%, lấy thông số cắt 𝑓𝑧 = 0.06𝑚𝑚/𝑡 Từ fz ta có thể tính được lượng tiến bàn là [4] :

Chọn thông số cắt cho dao flat milling dùng phay thô Đối với dao phay thô dùng để phay cán dao tiện, dựa vào dụng cụ cắt có sẵn ở công ty thì nhóm sử dụng dao phay thô có mã là ZF604 120 của hãng Widin Vì đầu khớp nối có đường kính 40 𝑚𝑚 và tổng đường kính cán dao là 2 𝑖𝑛𝑐ℎ (50.8 𝑚𝑚) nên nhóm quyết định chọn dao phay 12 𝑚𝑚 để gia công đạt hiệu quả tốt nhất

Thông số cắt do nhà sản xuất cung cấp trong WINDIN PRODUCT Catalogue trang 491 đối với dòng giao phay ZF61 Cán dao là vật liệu SCM 440 có độ cứng HRC từ 25-30 nên sẽ chọn vào cột đầu tiên

Hình 5.24: Thông số cắt chung cho dao phay ZF60 của Widin [6] Để có thể chọn được thông số chính xác nhất đối với mỗi dao phay nhất định thì nên dựa vào thông số cắt của dao đó được ghi chi tiết sau hộp đựng hoặc do nhà sản xuất cung cấp riêng cho khách hàng Thông số cắt chi tiết đối với dao ZF604 120

Hình 5.25: Thông số của dao phay ZF604 120 [6]

Dựa vào vận tốc cắt phù hợp đối với thép SCM 440 là 130 m/phút, ta tính được tốc độ vào quay trục chính [4] :

𝑛 = 3448 𝑣ò𝑛𝑔/𝑝ℎú𝑡 < 8000 𝑣ò𝑛𝑔/𝑝ℎú𝑡 nên phù hợp với thông số chung do nhà sản xuất cung cấp

Dựa vào thông số fz do nhà sản xuất cung cấp để tính bước tiến bàn phù hợp Dựa vào thông số của dao và tính cứng vững của máy, nhóm chọn 𝑓𝑧 = 0.038 𝑚𝑚/𝑡 0.0015 𝑖𝑛𝑐ℎ/𝑡 Dựa vào công thức [4] tính bước tiến bàn ta có :

𝑉𝑓 = 525.4752 𝑚𝑚/𝑝ℎú𝑡 < 2400 𝑚𝑚/𝑝ℎú𝑡 nên phù hợp với thống số chung do nhà sản xuất cung cấp

Chọn thông số cắt cho dao flat milling dùng phay tinh Đối với dao phay tinh thì nhóm dùng dao TX304 120 của hãng Widin Thông số cắt chung do nhà sản xuất cung cấp trong WINDIN PRODUCT Catalogue trang 498 đối với dòng giao phay TX304 120

Hình 5.26: Thông số cắt chung cho dao phay TXB304 của Widin [6]

Thông số cắt chi tiết của dao phay TX304 120 do nhà sản xuất cung cấp trên vỏ hợp và cung cấp riêng cho khách hàng:

Hình 5.27: Thông số của dao phay TX304 120 [6]

Dựa vào vận tốc cắt phù hợp đối với thép SCM 440 là 130 m/phút, ta tính được tốc độ vào quay trục chính [4] :

𝑛 = 3448 𝑣ò𝑛𝑔/𝑝ℎú𝑡 < 6200 𝑣ò𝑛𝑔/𝑝ℎú𝑡 nên phù hợp với thông số chung do nhà sản xuất cung cấp

Dựa vào thông số fz do nhà sản xuất cung cấp để tính bước tiến bàn phù hợp Dựa vào thông số của dao và tính cứng vững của máy, nhóm chọn 𝑓𝑧 = 0.038 𝑚𝑚/𝑡 0.0015 𝑖𝑛𝑐ℎ/𝑡 Dựa vào công thức [4] tính bước tiến bàn ta có:

𝑉𝑓 = 525.4752 𝑚𝑚/𝑝ℎú𝑡 < 2300 𝑚𝑚/𝑝ℎú𝑡 nên phù hợp với thống số chung do nhà sản xuất cung cấp

Các thông số cắt cho dao phay tinh nhóm tính toán ngoài việc phù hợp với thông số do nhà sản xuất cung cấp thì thông số đó đã được kiểm chứng qua nhiều lần gia công trước và đã cho kết quả tối ưu nhất

Chọn thông số cắt cho dao chamfer milling

Dao chamfer nhóm sử dụng trong khi gia công cán dao tiện móc lỗ có mã CCT502 100 của hãng Widin với các thông số kích thước do hãng sản xuất cung cấp là:

Hình 5.28: Thông số của dao chamfer CCT502 100 [6] Để chọn thông số cắt cho dao chamfer thì cần dựa vào thông số do nhà sản xuất cung cấp và tính cứng vững của máy, kinh nghiệm nhiều lần gia công để đưa ra thông số chính xác nhất Thông số dao chamfer được nhà sản xuất Widin cung cấp trong WINDIN PRODUCT Catalogue trang 552 là:

Hình 5.29: Thông số chung cho dao phay chamfer của Widin [6]

Hình 5.30: Thông số cắt của dao chamfer [6]

Quy trình công nghệ nguyên công cắt dây

5.3.2 Tính toán chế độ cắt của cắt dây EDM Để có thể gia công phần khớp nối, nhóm sử dụng máy cắt dây Anotronic PNC Phần khớp nối với mục đích dùng để liên kết cán dao tiện móc lỗ với đầu cutting head nên yêu cầu về độ nhỏm bề mặt khụng quỏ cao là 𝑅𝑎 = 63 à𝑖𝑛 trong hệ inch tương ứng 𝑅𝑎 = 1.6 à𝑚 trong hệ mét Để có thể gia công cắt dây đạt được độ nhám bề mặt mong muốn thì dựa vào bảng tra chế độ cắt trong sách hướng dẫn do hãng sản xuất máy cắt dây cung cấp Để có thể tra được chế độ cắt phù hợp thì ngoài dựa vào độ nhám mong muốn còn cần quan tâm đến thời gian cắt và tình trạng hiện tại của máy Các thông số cần điều chỉnh khi cài đặt thông số trên máy cắt dây lần lượt là LV, HV, Ton, Toff, GAP V, VDI, ROUNGHNESS, TWO GAP, WEAR RATIO, SPEED

- LV: dòng điện áp thấp có thể điều chỉnh từ 0-64 A LV lớn thì tia lửa lớn hơn, nhanh hơn, khoảng cách lớn hơn nhưng thô hơn, ngược lại, LV nhỏ hơn thì tia lửa nhỏ hơn, chậm hơn, khoảng cách nhỏ hơn nhưng bề mặt tốt hơn

- HV: dòng điện cao thế có thể điều chỉnh từ 0-7A, tương tự như LV thì HV lớn thì tia lửa lớn hơn, nhanh hơn, khoảng cách lớn hơn nhưng thô hơn, ngược lại, HV nhỏ hơn thì tia lửa nhỏ hơn, chậm hơn, khoảng cách nhỏ hơn nhưng bề mặt tốt hơn

- Ton: cú nhiệm vụ dựng để bật chu kỳ đỏnh lửa, phạm vi từ 1-2000à𝑠 được chia thành

48 bước Ton lớn thì chất lượng bề mặt thô, khoảng cách lớn hơn, tỷ lệ hao mòn thấp hơn nhưng Ton nhỏ thì chất lượng bề mặt tốt hơn, khoảng cách nhỏ hơn và tỷ lệ hao mòn cao hơn

- Toff: nhiệm vụ dựng để tắt chu kỳ đỏnh lửa cú phạm vi từ 1-255à𝑠, hiển thị dữ liệu thực Tương tự với LV và Ton thì Toff nhỏ thì loại bỏ mảnh vụn không dễ dàng nhưng Toff lớn hơn thì loại bỏ mảnh vụn dễ dàng hơn

- ROUNGHNESS: tùy vào độ nhám mong muốn để tùy chọn chế độ cắt phù hợp

- GAP: được điều chỉnh từ 0-15, GAP nhỏ thì khoảng cách đánh lửa nhỏ hơn, nhanh hơn nhưng khó loại bỏ các mảnh vụn Tuy nhiên GAP lớn thì khoảng cách đánh lửa lớn, chậm hơn và dễ dàng loại bỏ mảnh vụn

- SPEED: có thể điều chỉnh từ 0-15, SPEED nhỏ thì tốc độ nhảy chậm hơn để có điện tích điện cực lớn hơn và tia lửa tốt, còn SPEED lớn thì tốc độ nhảy nhanh hơn cho điện cực dài, cho khoảng cách nhảy xa hơn và dễ loại bỏ mảnh vụn hơn

Hiểu rõ các yếu tố trên và yêu cầu độ nhám bề mặt , dựa vào bảng tra chế độ cắt trong sách hướng dẫn Anotronic PC - Based EDM System trang III - 2, nhóm chọn được chế độ cắt phù hợp khi gia công khớp nối cho cán dao tiện móc lỗ

Hình 5.48: Chế độ cắt của cắt dây EDM

5.3.3 Bản vẽ gia công nguyên công cắt dây EDM

Khác với nguyên công tiện và phay thì bản vẽ công nghệ cắt dây EDM sẽ có cách gá đặt chi tiết kèm với các yêu cầu liên quan về rà chi tiết và cách cài đặt giá trị tọa độ của dây cắt vào máy để có thể gia công đạt được kích thước mong muốn

Hình 5.49: Bản vẽ công nghệ gá đặt khi cắt dây EDM

Quy trình công nghệ nguyên công khoan gundrill

5.4.1 Bản vẽ công nghệ và bản vẽ lắp

Hình 5.51: Bản vẽ lắp nguyên công 8

5.4.2 Tính toán chế độ cắt của khoan Gundrill Để gia công phần đường nước tưới nguội cho cán dao với độ đồng tâm cao là 0.005 TIR nhóm đã sử dụng máy khoan gundrill cho nguyên công này

* Chọn thông số dao khoan

Với kích thước đường nước trên bản vẽ là lỗ 1/4 18npt nên chọn mũi khoan có kích thước nằm trong khoảng (4.0001-20) mm

Hình 5.52: Thông số dao khoan gundrill [7]

* Chọn chế độ cắt cho dao khoan gundrill

+ Với vật liệu làm cán là SCM440 là vật liệu có tỷ lệ cacbua trung bình với hàm lượng cabon từ 0.38 đến 0.43%

+ Kích thước cần khoan 10.7 mm, tuy nhiên để có thể dễ dàng tap hơn nên nhóm chọn khoan đường kính lỗ 10.8 mm

Từ những thông số trên khi tra catalogue thông số cắt gundrill Sanvik trang 11 ta sẽ có được chế độ cắt cho khoan gundrill Vc = 47.5 m/min

Hình 5.53: Thông số cắt của dao khoan gundrill [7]

𝜋 10.8 ≈ 1400 𝑣ò𝑛𝑔/𝑝ℎú𝑡 Sau khi tính toán ta sẽ có được các thông số khoan gundrill như sau:

D = 10.8 mm (Đường kính lỗ đường nước tưới nguội) n = 1400 vòng/phút (Vòng quay trục chính) f = 4.445 mm (bước tiến bàn dao)

Fs = 1600 N/mm 2 (lực cắt dao khoan)

Hình 5.54: Hình ảnh mũi khoan gundrill [7]

5.4.3 Bản vẽ gia công nguyên công khoan gundrill

Hình 5.55: Bản vẽ công nghệ khoan Gundrill

5.4.4 Bản vẽ gia công nguyên công 9

Mô phỏng nguyên công tiện và phay bằng phần mềm Mastercam

Hình 5.57 : Mô phỏng nguyên công 1 trên mastercam

Hình 5.58: Mô phỏng nguyên công 2 trên mastercam

Hình 5.59: Mô phỏng nguyên công 3 trên mastercam

Hình 5.60 : Mô phỏng nguyên công 4 trên mastercam

Hình 5.61: Mô phỏng nguyên công 5 và 6 trên Mastercam

KIỂM NGHIỆM VÀ HOÀN THIỆN SẢN PHẨM

Kiểm tra lại các kích thước sau khi gia công

Kiểm tra các kích thước một cách toàn diện để sản phẩm đầu ra là sản phẩm hoàn thiện nhất tránh các lỗi sai như: Sản phẩm không lắp được đầu cuttinghead, không siết được các ốc ở mối lắp ghép, sản phẩm bị lệch,…

Hình 6.1: Đo đường kính cán dao

Hình 6.2: Đo bề ngang 2 bậc sản phẩm

Hình 6.3: Đo độ cao từ mặt phẳng cán đến đầu khớp nối

Hình 6.4: Dùng máy CMM để đo tọa độ các lỗ khoan

Hình 6.5: Dùng máy chiếu hình để đo các răng khớp nối

Gia công thử nghiệm

Sau khi gia công hoàn tất Tiến hành gia công thử nghiệm trên nhiều phương diện khác nhau theo từng chế độ cắt khác nhau tùy theo chip dao và vật liệu như: Tiện thô trên phôi thô, tiện móc chấu với độ va đập lớn, tiện tinh hoàn tất sản phẩm thực tế Cho thấy theo đúng chế độ cắt và mức gá tối đa L/D = 2 thì sản phẩm có thể gia công tốt theo yêu cầu của người dùng a Bề mặt gia công thô b Bề mặt gia công tinh c Bề mặt khi tiện chấu d Bề mặt sau tiện ren

Hình 6.7: Bề mặt khi dùng cán thử nghiệm để gia công

Hoàn thiện sản phẩm

Với sự phát triển về hiện đại hóa – công nghiệp hóa hiện nay thì theo đó nó kéo theo sự phát triển của ngành cơ khí nói chung và ngành gia công chính xác nói riêng Hiện nay, chúng ta có thể dễ dàng nhìn thấy các sản phẩm của ngành gia công cơ khí chính xác ở khắp mọi nơi, cùng với sự phát triển của nó thì gia công tiện cũng ngày càng phát triển kéo theo đó nhu cầu sử dụng dao tiện trong để tiện các chi tiết móc lỗ cũng ngày càng cao Vì thế, sự cạnh tranh lớn mạnh trong ngành gia công và cung cấp cán dao tiện hiện nay cũng phải đảm bảo được:

- Sản phẩm đạt các chất lượng cần thiết mà cán dao tiện cần có

- Sử dụng đa năng để tiện các thể loại khác nhau

Ứng dụng của sản phẩm cán dao tiện móc lỗ

Kích thước cán dao tiện móc lỗ nhóm gia công có đường kính 2 inch, chiều dài 8 inch

Hình 6.9: Kích thước cán dao tiện móc lỗ

Hình 6.10: Bản vẽ lắp của hệ thống cán dao móc lỗ

Với kích thước trên thì để gia công hạn chế rung động và đạt được kết quả tốt nhất thì chiều dài cán dao được kẹp vào ụ dao phải được 3 lần đường kính cán dao Đối với cán dao

2 inch là phải kẹp 6 inch có nghĩa là phần lồi ra của cán dao có thể tiện được chiều sâu là 2

66 inch Vì đây là cán dao tiện móc lỗ tách rời nên chiều sâu tối đa cán dao của nhóm gia công là 2 inch cộng với chiều dài của từng đầu cuttinghead

Hình 6.11: Chiều sâu cắt tốt nhất của cán dao tiện móc lỗ 2 inch [5]

Nhưng trong một số trường hợp cần gia công lỗ sâu hơn thì ta cũng có thể kẹp cán dao vào ụ dao ngắn lại nhưng tối thiểu phải là 2D và gia công với chiều sâu mỗi lát cắt phải nhỏ phù hợp để hạn chế rung động đến mức cho phép Mặc dù là có thể kẹp 2D để gia công nhưng cần phải hạn chế vì nếu chọn chế độ cắt không phù hợp rất dễ xảy ra rung động gây ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm gia công

Hình 6.12: Chiều sâu tối đa cán dao có thể tiện được [5]

Tương tự chiều sâu tối đa mà cán dao có thể tiện thì đường kính tối thiểu cán dao có thể tiện khi gắn đầu cuttinghead sẽ bằng đường kính 2 inch của cán dao cộng với phần lồi ra của đầu cuttinghead

Một số sản phẩm được gia công bằng cán dao tiện móc lỗ 2 inch x 4

- Máy gia công: Doosan GT3100

Chi tiết vòng chích mặt đầu Đối với chi tiết này thì cán dao tiện móc lỗ được dùng để tiện đường kính trong

Hình 6.14: Bản vẽ chi tiết vòng chích mặt đầu

Vật liệu: Thép 4140 Gá kẹp: Mâm cặp

TT Bước công nghệ Dao

F(inch/ph) Vc(ft/ph) t(inch)

2 Tiện thô đường kính ngoài

3 Tiện thô đường kính trong

WNMG – 080408 – PR4315 (Cán dao lỗ)

5 Tiện tinh đường kính ngoài

6 Tiện thô rảnh mặt đầu VNMG – 160408 –

7 Tiện tinh rảnh mặt đầu

Bảng 6.1: Chế độ cắt tiện vòng chích mặt đầu

Hình 6.15: Sản phẩm vòng chích mặt đầu sau khi gia công

Chi tiết nắp ren Đối với chi tiết này thì cán dao tiện móc lỗ được dùng để gia công đường kính trong và ren

Hình 6.16: Bản vẽ chi tiết nắp ren

Nguyên công 1: Vạt mặt tiện đường kính ngoài

OD: 4.25 inch, ID: 0 inch, L: 3 inch Vật liệu: Nhựa PP Gá kẹp: Mâm cặp

Chế độ cắt F(inch/ph) Vc(ft/ph) t(inch)

2 Tiện thô đường kính ngoài WNMG – 080408

5 Tiện tinh đường kính ngoài VNMG – 160408 –

Bảng 6.2: Chế độ cắt nguyên công 1 tiện nắp ren

3.75 inch, L:0.7 inch Vật liệu: Thép 4140 Gá kẹp: Mâm cặp

6 Tiện tinh đường kính trong

VBMG – 160408 – PF4315 (Cán dao thiết kế)

7 Tiện thô ren 0.16667 S (vòng/phút) = 250

8 Tiện tinh ren 0.16667 S (vòng/phút) = 250

Bảng 6.3: Chế độ cắt nguyên công 2 tiện nắp ren

Hình 6.17: Sản phẩm nắp ren sau khi gia công

Chi tiết vòng có ren Đối với chi tiết này thì cán dao tiện móc lỗ được ứng dụng để tiện đường kính trong và ren

Hình 6.18:Bản vẽ chi tiết vòng có ren

Vật liệu: Thép 4140 Gá kẹp: Mâm cặp

6 Tiện tinh đường kính trong

7 Tiện thô rảnh thoát ren

8 Tiện tinh rảnh thoát ren

10 Cắt đứt Dao Grovee 4mm

Bảng 6.4: Chế độ cắt chi tiết vòng có ren

Hình 6.19: Sản phẩm vòng có ren sau khi gia công

Tiêu đề	Thiết Kế Và Chế Tạo Cán Dao Tiện Lỗ
Tác giả	Võ Anh Tuyên, Lê Minh Thành, Huỳnh Ngô Trung Nguyên
Người hướng dẫn	ThS. Trần Chí Thiên
Trường học	Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
Chuyên ngành	Công Nghệ Kỹ Thuật Cơ Khí
Thể loại	Đồ Án Tốt Nghiệp
Năm xuất bản	2023
Thành phố	Tp. Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	95
Dung lượng	9,98 MB