BÀI TẬP LỚN KỸ THUẬT CHẾ TẠO 2

Gia công là một quá trình sản xuất trong đó một công cụ cắt sắc được sử dụng để cắt vật liệu để lại hình dạng bộ phận mong muốn. Hành động cắt chủ yếu trong gia công liên quan đến biến dạng cắt của vật liệu gia công để tạo thành phoi; khi con chip được gỡ bỏ, một bề mặt mới sẽ lộ ra. Gia công được áp dụng thường xuyên nhất để tạo hình kim loại. Gia công là một trong những quá trình sản xuất quan trọng nhất. Cuộc cách mạng công nghiệp và sự tăng trưởng của các nền kinh tế dựa trên sản xuất trên thế giới có thể bắt nguồn phần lớn từ sự phát triển của các hoạt động gia công khác nhau (Chú thích lịch sử 22.1). Gia công là quan trọng về mặt thương mại và công nghệ vì một số lý do:

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Hồ Đăng Lâm Duy 1719009

Giáo viên hướng dẫn: TS Trương Quốc Thanh Nhóm lớp: L01

Tp Hồ Chí Minh, ngày 13 tháng 5 năm 2021

CHƯƠNG 21 : LÝ THUYẾT VỀ GIA CÔNG KIM LOẠI

Gia công là một quá trình sản xuất trong đó một công cụ cắt sắc được sử dụng để cắt vật liệu để lại hình dạng bộ phận mong muốn Hành động cắt chủ yếu trong gia công liên quan đến biến dạng cắt của vật liệu gia công để tạo thành phoi; khi con chip được gỡ bỏ, một bề mặt mới sẽ lộ ra Gia công được áp dụng thường xuyên nhất để tạo hình kim loại

Gia công là một trong những quá trình sản xuất quan trọng nhất Cuộc cách mạng công nghiệp và sự tăng trưởng của các nền kinh tế dựa trên sản xuất trên thế giới có thể bắt nguồn phần lớn từ sự phát triển của các hoạt động gia công khác nhau (Chú thích lịch sử 22.1) Gia công là quan trọng về mặt thương mại và công nghệ vì một số lý do:

Vật liệu làm việc đa dạng Gia công có thể được áp dụng cho nhiều loại vật liệu gia công Hầu như tất cả các kim loại rắn đều có thể được gia công Nhựa và vật liệu tổng hợp

nhựa cũng có thể được cắt bằng cách gia công Gốm sứ gây khó khăn vì độ cứng và độ giòn cao của chúng; tuy nhiên, hầu hết các đồ gốm có thể được cắt thành công bằng các quy trình gia công mài mòn được thảo luận trong Chương 25

Sự đa dạng của các hình dạng bộ phận và các đặc điểm hình học Gia công có thể được

sử dụng để tạo ra bất kỳ hình học thông thường nào, chẳng hạn như mặt phẳng phẳng, lỗ tròn và hình trụ Bằng cách giới thiệu các biến thể về hình dạng dụng cụ và đường dẫn dụng cụ, có thể tạo ra các dạng hình học không đều, chẳng hạn như ren vít và rãnh chữ T Bằng cách kết hợp một số hoạt động gia công theo trình tự, có thể tạo ra các hình dạng có

độ phức tạp và đa dạng gần như không giới hạn

Độ chính xác về kích thước Gia công có thể tạo ra các kích thước với dung sai rất gần Một số quy trình gia công có thể đạt được dung sai 0,025 mm (0,001 in), chính xác hơn nhiều so với hầu hết các quy trình khác

Hoàn thiện bề mặt tốt Không có khả năng gia công tạo ra các bề mặt nhẵn Có thể đạt được giá trị độ nhám nhỏ hơn 0,4 microns (16 m-in.) Trong các nguyên công gia công thông thường Một số quá trình mài mòn có thể đạt được độ hoàn thiện thậm chí còn tốt hơn

1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO

Gia công không chỉ là một quá trình; nó là một nhóm các quy trình Đặc điểm chung là sử dụng một công cụ cắt để tạo thành một con chip được lấy ra khỏi phôi

Để thực hiện thao tác, cần có chuyển động tương đối giữa công cụ và công việc Chuyển động tương đối này đạt được trong hầu hết các nguyên công gia công nhờ chuyển động chính, được gọi là tốc độ cắt, và chuyển động thứ cấp, được gọi là tiến dao Hình dạng của dụng cụ và sự thâm nhập của nó vào bề mặt gia công, kết hợp với những chuyển động này, tạo ra dạng hình học mong muốn của bề mặt gia công

Dụng cụ cắt : Dụng cụ cắt có một hoặc nhiều cạnh cắt sắc và được làm bằng vật

liệu cứng hơn vật liệu gia công Lưỡi cắt dùng để tách phoi khỏi vật liệu gia công chính, như trong Hình 21.2 Kết nối với lưỡi cắt là hai bề mặt mềm: bề mặt phẳng

và bề mặt phẳng, bề mặt thẳng đứng, bề mặt chip mới được hình thành, được định hướng theo một góc nhất định được gọi là góc cào a Nó được đo so với mặt phẳng vuông góc với bề mặt làm việc Góc cào có thể dương, như trong Hình 21.2 (a), ornegativeasin (b) Mặt sườn này được định hướng một góc gọi là góc trước

Điều kiện cắt : Thực hiện một hoạt động gia công Chuyển động chính được thực hiện ở một tốc độ cắt nhất định v Ngoài ra, dao phải được di chuyển theo phương ngang trên nguyên công Đây là một chuyển động chậm hơn nhiều, được gọi là nguồn cấp f Kích thước còn lại của vết cắt là sự thâm nhập của bề mặt cắt phía dưới bề mặt gốc, được gọi là

bề mặt cắt Nói chung, tốc độ, tiến dao và độ sâu của vết cắt được gọi là điều kiện cắt Chúng tạo thành ba chiều của quá trình gia công và đối với một số hoạt động nhất định (ví dụ: hầu hết các nguyên công dao đơn điểm), chúng có thể được sử dụng để tính toán tốc

độ loại bỏ vật liệu cho quá trình:

2 LÝ THUYẾT VỀ SỰ HÌNH THÀNH PHOI TRONG GIA CÔNG KIM LOẠI

MÔ HÌNH CẮT HỮU CƠ :

Theo định nghĩa, phương pháp cắt trực giao sử dụng một công cụ hình nêm trong đó lưỡi cắt là góc vuông góc với bề mặt gia công Chỉ ở phần lưỡi cắt sắc bén của dụng cụ không làm đứt dao cắt vật liệu, dẫn đến việc tách phoi khỏi vật liệu gốc Trong suốt mặt phẳng nhiệt, nơi năng lượng cơ học tiêu thụ trong quá trình gia công, vật liệu bị biến dạng dẻo

Công cụ trong phép cắt trực giao chỉ có hai yếu tố hình học: (1) góc cào và (2) khe hở Theo chỉ định trước đây, thiết bị định vị phát hiện viêm mạch máu hình thành từ bộ phận gia công; và góc giải phóng mặt bằng cung cấp khe hở nhỏ giữa sườn công cụ và bề mặt gia công mới được tạo ra

Hình thành phôi thực tế :

Khi các vật liệu tương đối giòn (ví dụ, gang) được gia công ở tốc độ cắt thấp, các phoi thường hình thành thành các phân đoạn riêng biệt (đôi khi các phân đoạn được gắn lỏng lẻo) Điều này có xu hướng tạo ra một kết cấu không đều cho bề mặt được gia công Ma sát dao cao và dao và độ sâu cắt lớn thúc đẩy sự hình thành của loại phoi này Khi các vật liệu gia công dễ uốn được cắt ở tốc độ cao và lượng cấp dữ liệu và độ sâu tương đối nhỏ, các phoi dài liên tục được hình thành Bề mặt hoàn thiện tốt thường là kết quả khi loại chip này được hình thành Một lưỡi cắt sắc bén trên công cụ

và ma sát dao - phoi thấp khuyến khích sự hình thành phoi liên tục Các phoi dài, liên tục (như khi quay) có thể gây ra các vấn đề liên quan đến việc thải phoi và / hoặc rối

về công cụ Để giải quyết những vấn đề này, các dụng cụ tiện thường được trang bị

máy bẻ phoi

Mối quan hệ của phoi và chất lượng của sản phẩm

Chất lượng của sản phẩm :

Một trong những mối quan hệ quan trọng trong việc cắt kim loại được đưa ra bởi Eugene Merchant [10] Sự hình thành của nó dựa trên giả định về phép cắt trực giao, nhưng giá trị chung của nó kéo dài đến các nguyên công gia công ba chiều Merchant bắt đầu với định nghĩa của ứng suất cắt được biểu thị dưới dạng mối quan hệ sau

đây được suy ra bằng cách kết hợp các phương trình (21,7), (21,8) và (21,11):

Nó xác định mối quan hệ chung giữa góc cào, ma sát dao - phoi và góc mặt phẳng cắt Có thể tăng góc mặt phẳng cắt bằng cách (1) tăng góc cào và (2) giảm góc ma sát (và hệ số ma sát) giữa dao và phoi Có thể tăng góc cào bằng cách thiết kế dụng

cụ thích hợp và có thể giảm góc ma sát bằng cách sử dụng chất lỏng cắt bôi trơn

Tầm quan trọng của việc tăng góc mặt phẳng cắt có thể được nhìn thấy trong kết quả góc trong diện tích mặt phẳng cắt nhỏ hơn Vì cường độ cắt được áp dụng trên khu vực này, lực cắt cần thiết để tạo thành phoi sẽ giảm khi diện tích mặt phẳng cắt giảm Góc mặt phẳng cắt lớn hơn dẫn đến năng lượng cắt thấp hơn, yêu cầu năng lượng thấp hơn và nhiệt độ cắt thấp hơn Đây là những lý do chính đáng để cố gắng làm cho góc mặt phẳng cắt càng lớn càng tốt trong quá trình gia công

Mối quan hệ giữa công suất và năng lượng trong gia công :

Độ dày phoi trước khi cắt cũng ảnh hưởng đến năng lượng cụ thể và giá trị mã lực đơn vị Khi giảm, yêu cầu công suất đơn vị sẽ giảm , yêu cầu giá trị năng lượng riêng rất cao Các giá trị U và HPu trong Bảng 21.2 vẫn có thể được sử dụng để ước tính mã lực và năng lượng cho các tình huống không bằng 0,25 mm (0,010 in) bằng cách áp dụng hệ số hiệu chỉnh để tính đến bất kỳ sự khác biệt nào về độ dày của phoi trước khi cắt

3 Nhiệt cắt

Các phương pháp thực nghiệm đã được phát triển để đo nhiệt độ trong gia công Kỹ thuật đo được sử dụng thường xuyên nhất là cặp nhiệt điện dao-chip Cặp nhiệt điện này bao gồm công cụ và con chip là hai kim loại khác nhau tạo thành mối nối cặp nhiệt điện Bằng cách kết nối đúng cách các dây dẫn điện với dụng cụ và bàn làm việc (được kết nối với chip), điện áp được tạo ra tại giao diện dao - chip trong quá trình cắt có thể được theo dõi bằng cách sử dụng chiết áp ghi hoặc thiết bị thu thập dữ liệu thích hợp khác Đầu ra điện áp của cặp nhiệt điện dao - chip (đo bằng mV) có thể được chuyển đổi thành giá trị nhiệt độ tương ứng bằng các phương trình hiệu chuẩn cho tổ hợp công việc

CHƯƠNG 22: NGUYÊN CÔNG GIA CÔNG CƠ VÀ MÁY CÔNG CỤ

Nội dung chương

22.1 Gia công và chi tiết hình học

22.2 Tiện và các thao tác liên quan

22.2.1 Các điều kiện cắt khi tiện

22.2.2 Các thao tác liên quan đến tiện

22.2.3 Máy tiện

22.2.4 Các máy tiện khác

22.2.5 Máy khoan

22.3 Khoan và các thao tác liên quan

22.3.1 Điều kiện cắt trong khoan

22.3.2 Các thao tác liên quan đến khoan

22.5 Trung tâm gia công và trung tâm tiện

22.6 Các thao tác gia công khác

Gia công là quy trình linh hoạt và chính xác nhất trong tất cả các quy trình sản xuất với

khả năng tạo ra sự đa dạng của một phần hình học và các tính năng hình học Đúc cũng có

thể tạo ra nhiều hình dạng khác nhau, nhưng nó thiếu độ chính xác và độ chính xác của gia

công Trong chương này, chúng tôi mô tả các hoạt động gia công quan trọng và máy công

cụ được sử dụng để biểu diễn chúng Ghi chú lịch sử 22.1 cung cấp một bản tóm tắt tường

thuật về sự phát triển của công nghệ máy công cụ

Ghi chú lịch sử 22.1 Công nghệ máy công cụ

Loại bỏ vật chất như một phương tiện để làm cho mọi thứ trở nên có niên đại trở lại thời tiền

sử, khi con người học cách chạm khắc gỗ và đá dăm để làm săn bắn và trồng trọt dụng cụ Có bằng chứng khảo cổ học cho thấy người Ai Cập cổ đại sử dụng cơ chế dây cung xoay để khoan lỗ

Sự phát triển của máy công cụ hiện đại đang chặt chẽ liên quan đến Cách mạng Công nghiệp Khi James Watt thiết kế động cơ hơi nước của mình ở Anh vào khoảng năm 1763, một trong số các vấn đề kỹ thuật mà anh ấy phải đối mặt là làm cho của xi lanh đủ chính xác để ngăn hơi nước thoát ra xung quanh piston John Wilkinson đã xây dựng một máy doa bánh xe nước vào khoảng năm 1775, điều này đã cho phép Watt chế tạo động cơ hơi nước của mình Máy doa này thường được công nhận là máy đầu tiên máy công cụ

Một người Anh khác, Henry Maudsley, đã phát triển máy tiện cắt trục vít đầu tiên vào khoảng năm 1800 Mặc dù việc chuyển gỗ đã được thực hiện đối với nhiều người hàng thế kỷ, cỗ máy của Maudsley đã bổ sung thêm một bộ phận vận chuyển công cụ được cơ giới hóa với các hoạt động cấp liệu và ren có thể được thực hiện với độ chính xác cao hơn nhiều so với bất kỳ phương tiện nào trước đây

Eli Whitney được ghi nhận là người phát triển máy phay ở Hoa Kỳ vào khoảng năm 1818 Sự phát triển của máy bào và máy định hình đã xảy ra trong Nước Anh từ năm 1800 đến năm 1835,

để đáp ứng với cần chế tạo các bộ phận cho động cơ hơi nước, dệt may thiết bị và các máy khác liên quan đến Cuộc cách mạng công nghiệp Máy khoan động lực là được phát triển bởi James Nasmyth vào khoảng năm 1846, được phép khoan các lỗ chính xác trên kim loại

Hầu hết các máy doa thông thường, máy tiện, máy phay, máy bào, máy định hình và máy khoan được sử dụng ngày nay có thiết kế cơ bản giống như các phiên bản đầu tiên phát triển trong suốt hai thế kỷ qua Hiện đại trung tâm gia công — máy công cụ có khả năng thực hiện nhiều hơn một loại thao tác cắt— được giới thiệu vào cuối những năm 1950, sau số kiểm soát đã được phát triển (Ghi chú lịch sử 38.1)

22.1 GIA CÔNG VÀ CHI TIẾT HÌNH HỌC

Để giới thiệu chủ đề của chúng tôi trong chương này, hãy để chúng tôi cung cấp tổng

quan về việc tạo ra các chi tiết hình học bằng cách gia công Các bộ phận được gia công

có thể được phân loại là quay hoặc không quay (Hình 22.1) hình dạng giống cái đĩa Hoạt

động đặc trưng tạo ra hình học này là một trong đó một công cụ cắt loại bỏ vật liệu từ một nhóm làm việc luân phiên Ví dụ bao gồm quay và nhàm chán Khoan có liên quan chặt chẽ với nhau ngoại trừ một hình trụ được tạo ra và công cụ quay (đúng hơn là hơn công việc) trong hầu hết các hoạt động khoan Một phi luân chuyển (còn gọi là khối lăng trụ) có dạng khối hoặc dạng tấm, như trong Hình 22.1 (b) Hình dạng này đạt được bằng chuyển động thẳng của workpart, được kết hợp với công cụ xoay hoặc công cụ tuyến tính chuyển động Các hoạt động trong danh mục này bao gồm phay, tạo hình, bào và cưa

Mỗi hoạt động gia công tạo ra một đặc tính hình dạng do hai yếu tố: (1) chuyển động tương đối giữa công cụ và bàn làm việc và (2) hình dạng của công cụ cắt Chúng tôi phân loại các hoạt động này theo phần nào hình dạng được tạo ra như tạo ra và hình thành Khi tạo, hình dạng của workpart được xác định bởi nguồn cấp dữ liệu quỹ đạo của dụng cụ cắt Đường dẫn theo sau của công cụ trong quá trình chuyển động thức ăn chăn nuôi của nó được truyền đến bề mặt làm việc trong để tạo hình Ví dụ về việc tạo ra công việc hình dạng trong gia công bao gồm tiện thẳng, tiện côn, tiện đường viền, ngoại vi phay và phay biên dạng, tất cả được minh họa trong Hình 22.2 Trong mỗi hoạt động này, Việc loại bỏ vật liệu được thực hiện nhờ chuyển động tốc độ trong hoạt động, nhưng hình dạng bộ phận

là được xác định bởi chuyển động của nguồn cấp dữ liệu Quỹ đạo nguồn cấp dữ liệu có thể liên quan đến các thay đổi về độ sâu hoặc chiều rộng của vết cắt trong quá trình hoạt động Ví dụ, trong tiện đường viền và phay biên dạng các hoạt động được hiển thị trong hình của chúng tôi, chuyển động của nguồn cấp dữ liệu dẫn đến những thay đổi về chiều sâu và chiều rộng, tương ứng, khi tiến hành cắt

Trong quá trình tạo hình, hình dạng của chi tiết được tạo ra bởi dạng hình học của dụng

cụ cắt Trong hiệu ứng, lưỡi cắt của dụng cụ có hình dạng ngược lại với hình dạng được tạo ra trên chi tiết bề mặt Xoay mẫu, khoan và chuốt là những ví dụ của trường hợp này Trong những các hoạt động, được minh họa trong Hình 22.3, hình dạng của dụng cụ cắt được truyền cho làm việc để tạo ra một phần hình học Các điều kiện cắt trong quá trình tạo hình thường bao gồm chuyển động tốc độ chính kết hợp với chuyển động nạp liệu được dẫn vào công việc

HÌNH 22.1 Các bộ phận được gia công được phân loại là (a) chuyển động, hoặc (b)

không chuyển động, được thể hiện ở đây theo khối và các bộ phận phẳng

HÌNH 22.2 Tạo hình trong gia công: (a) tiện thẳng, (b) tiện côn, (c) tiện đường viền, (d)

phay trơn, và (e) phay biên dạng

HÌNH 22.3 Định hình để tạo hình trong gia công: (a) tiện khuôn, (b) khoan, và (c) chuốt

HÌNH 22.4 Kết hợp giữa định hình để tạo hình: (a) cắt ren trên máy tiện và (b) phay

Gia công được phân loại là một quá trình thứ cấp Nói chung, các quá trình thứ cấp tuân theo các quá trình cơ bản, mục đích của nó là thiết lập hình dạng ban đầu của phôi Ví dụ

về các quy trình cơ bản bao gồm đúc, rèn và cán thanh (để sản xuất thanh và phôi thanh) Các hình dạng được tạo ra bởi các quá trình này thường yêu cầu tinh chỉnh bởi các quá trình thứ cấp Các hoạt động gia công phục vụ cho việc biến đổi các hình dạng ban đầu thành các hình dạng cuối cùng do người thiết kế bộ phận chỉ định Ví dụ, cổ phiếu thanh là hình dạng ban đầu, nhưng hình dạng cuối cùng sau một loạt các nguyên công gia công là một trục Chúng tôi thảo luận chi tiết hơn về các quy trình cơ bản và thứ cấp và cung cấp thêm các ví dụ trong Phần 40.1.1 về lập kế hoạch quy trình

22.2 TIỆN VÀ CÁC THAO TÁC CÓ LIÊN QUAN

Tiện là một quá trình gia công trong đó một dụng cụ một điểm loại bỏ vật liệu khỏi bề mặt của phôi đang quay Công cụ được đưa tuyến tính theo hướng song song với trục quay

để tạo ra dạng hình trụ, như được minh họa trong Hình 22.2 (a) và 22.5 Các dụng cụ đơn điểm được sử dụng trong quá trình tiện và các nguyên công gia công khác được thảo luận trong Phần 23.3.1 Theo truyền thống, tiện được thực hiện trên một máy công cụ được gọi

là máy tiện, cung cấp năng lượng để quay chi tiết ở một tốc độ quay nhất định và để ăn dao

ở một tốc độ và chiều sâu cắt xác định Bao gồm trên DVD đi kèm với văn bản này là một video clip về việc bật

HÌNH 22.5 Thao tác tiện

22.2.1 ĐIỀU KIỆN CẮT TRONG TIỆN

Tốc độ quay khi tiện liên quan đến tốc độ cắt mong muốn trên bề mặt của phôi hình trụ bằng phương trình

trong đó N = tốc độ quay, vòng/phút; v = tốc độ cắt, m/phút (ft/phút); và Do = đường kính ban đầu của chi tiết, m (ft)

Hoạt động tiện làm giảm đường kính của nguyên công từ đường kính ban đầu Do của nó đến đường kính cuối cùng Df, được xác định bởi độ sâu của vết cắt d:

Nguồn cấp dữ liệu lần lượt được biểu thị bằng mm/vòng quay (in/rev) Nguồn cấp dữ liệu này có thể được chuyển đổi thành tốc độ di chuyển tuyến tính tính bằng mm/phút (in/phút) theo công thức

trong đó fr = tốc độ tiến dao, mm/phút (in/phút); và f = feed, mm/rev (in/rev)

Thời gian để máy chuyển từ đầu này sang đầu kia của bàn làm việc hình trụ được cho bởi

trong đó Tm = thời gian gia công, phút; và L = chiều dài của bàn làm việc hình trụ, mm (in) Việc tính toán trực tiếp hơn thời gian gia công được cung cấp bởi phương trình sau:

trong đó Do = Đường kính làm việc, mm (in); L = chiều dài bàn làm việc, mm (in); f = nguồn cấp dữ liệu, mm/vòng quay (in/rev); và v = tốc độ cắt, mm/min (in/min) Như một vấn đề thực tế, một khoảng cách nhỏ thường được thêm vào chiều dài phôi ở đầu và cuối của phần để cho phép tiếp cận và vượt quá mức của công cụ Do đó, khoảng thời gian của chuyển động nguồn cấp dữ liệu trong quá trình làm việc sẽ dài hơn Tm

Tốc độ thể tích loại bỏ vật liệu có thể được xác định thuận tiện nhất bằng phương trình sau:

trong đó RMR = tốc độ loại bỏ vật liệu, mm3/phút (in3/phút) Khi sử dụng phương trình này, các đơn vị của f được biểu thị đơn giản là mm(in), do đó bỏ qua đặc tính quay của chuyển động Ngoài ra, phải cẩn thận để đảm bảo rằng các đơn vị cho tốc độ phù hợp với các đơn vị cho f và d

22.2.2 CÁC THAO TÁC LIÊN QUAN ĐẾN TIỆN

Ngoài việc tiện, có thể thực hiện một loạt các nguyên công gia công khác trên máy tiện; chúng bao gồm những điều sau, được minh họa trong Hình 22.6:

HÌNH 22.6 Các nguyên công gia công ngoài việc tiện được thực hiện trên máy tiện: (a)

tiện bề mặt, (b) tiện côn, (c) tiện đường viền, (d) tiện biên dạng, (e) vát mép, (f) tiện rãnh, (g) tiện ren, (h) doa, (i) khoan, và (j) đan

(a) Tiện bề mặt Dụng cụ được đưa xuyên tâm vào vật quay ở một đầu để tạo ra một bề

mặt phẳng ở đầu đó

(b) Tiện côn Thay vì ăn dao song song với trục quay của nguyên công, dao được ăn

theo một góc, do đó tạo ra hình trụ côn hoặc hình nón

(c) Tiện đường viền Thay vì ăn dao dọc theo một đường thẳng song song với trục quay

như khi tiện, dao đi theo một đường bao khác với đường thẳng, do đó tạo ra một dạng đường bao trong phần được tiện

(d) Tiện biên dạng Trong thao tác này, đôi khi được gọi là tạo hình, công cụ có hình

dạng được truyền đạt cho nguyên công bằng cách đưa công cụ hướng tâm vào nguyên công

(e) Vát mép Lưỡi cắt của công cụ được sử dụng để cắt một góc trên góc của hình trụ,

tạo thành cái được gọi là '' vát mép ''

(f) Tiện rãnh Công cụ được đưa xuyên tâm vào gia công quay tại một số vị trí dọc theo

chiều dài của nó để cắt phần cuối của chi tiết Thao tác này đôi khi được gọi là chia tay

(g) Tiện ren Một công cụ nhọn được đưa tuyến tính qua bề mặt bên ngoài của bàn làm

việc đang quay theo hướng song song với trục quay với tốc độ tiến dao hiệu quả lớn, do đó tạo ra các ren trong hình trụ Các phương pháp gia công ren vít được thảo luận chi tiết hơn trong Phần 22.7.1

(h) Doa Một công cụ một điểm được đưa tuyến tính, song song với trục quay, trên

đường kính bên trong của lỗ hiện có trên chi tiết

(i) Khoan Việc khoan có thể được thực hiện trên máy tiện bằng cách đưa mũi khoan

vào nguyên công quay dọc theo trục của nó Doa có thể được thực hiện theo cách tương tự

(j) Đan Đây không phải là một hoạt động gia công vì nó không liên quan đến việc cắt

vật liệu Thay vào đó, nó là một hoạt động tạo hình kim loại được sử dụng để tạo ra một mẫu hình chữ thập thông thường trên bề mặt gia công

Hầu hết các hoạt động của máy tiện sử dụng các công cụ đơn điểm, chúng ta sẽ thảo luận trong Phần 23.3.1 Tiện, đảo mặt, tiện côn, tiện đường viền, vát mép và doa đều được thực hiện bằng các công cụ đơn điểm Thao tác tạo ren được thực hiện bằng cách sử dụng một công cụ đơn điểm được thiết kế với dạng hình học định hình đường ren Một số hoạt động nhất định yêu cầu các công cụ khác ngoài một điểm Chuyển biểu mẫu được thực hiện bằng một công cụ được thiết kế đặc biệt gọi là công cụ biểu mẫu Mặt đất hình dạng biên dạng vào công cụ thiết lập hình dạng của phôi Công cụ cắt về cơ bản là một công cụ biểu mẫu Việc khoan được thực hiện bằng một mũi khoan (Mục 23.3.2) Knurling được thực hiện bởi một công cụ knurling, bao gồm hai cuộn định hình cứng, mỗi cuộn được gắn giữa các tâm Các cuộn tạo hình có dạng khía mong muốn trên bề mặt của chúng Để thực hiện đan, công cụ được ấn vào bàn làm việc đang quay bằng đủ áp lực để tạo ấn tượng hoa văn lên bề mặt làm việc

22.2.3 MÁY TIỆN

Máy tiện cơ bản được sử dụng để tiện và các nguyên công liên quan là máy tiện động

cơ Nó là một máy công cụ đa năng, vận hành bằng tay và được sử dụng rộng rãi trong sản xuất vừa và thấp Thuật ngữ động cơ có từ thời khi những cỗ máy này được điều khiển bằng động cơ hơi nước

Công nghệ máy tiện động cơ Hình 22.7 là bản phác thảo của máy tiện động cơ cho thấy các thành phần chính của nó Bệ đỡ đầu chứa bộ phận truyền động để quay trục chính, làm

quay công việc Đối diện với phần đầu là ụ, trong đó một tâm được gắn để đỡ đầu kia của phôi

Dụng cụ cắt được giữ trong một trụ dụng cụ được gắn chặt vào thanh trượt chéo, được lắp vào thanh răng Thanh răng được thiết kế để trượt dọc theo đường đi của máy tiện để đưa dao song song với trục quay Những con đường giống như những đường mòn mà cỗ

xe đi qua, và chúng

HÌNH 22.7 Sơ đồ của một máy tiện , cho biết các bộ phận chính của nó

được chế tạo với độ chính xác cao để đạt được độ song song cao so với trục chính.Các đường này được lắp vào giường của máy tiện, cung cấp một khung cứng cho máy công cụ

Bộ phận vận chuyển được dẫn động bởi một trục vít quay với tốc độ thích hợp để có được tốc độ tiến dao mong muốn Đường trượt chéo được thiết kế để nạp liệu theo phương vuông góc với chuyển động của toa xe Do đó, bằng cách di chuyển thanh răng, dao có thể được đưa song song với trục làm việc để thực hiện chuyển động quay thẳng; hoặc bằng cách di chuyển thanh trượt chéo, công cụ có thể được đưa xuyên tâm vào sản phẩm để thực hiện các thao tác lật mặt, tiện khuôn hoặc cắt

Máy tiện động cơ thông thường và hầu hết các máy khác được mô tả trong phần này là máy tiện ngang; tức là trục quay nằm ngang Điều này thích hợp cho phần lớn các công việc tiện, trong đó chiều dài lớn hơn đường kính Đối với những công việc có đường kính lớn so với chiều dài và công việc nặng nhọc thì việc định hướng công việc sao cho nó quay quanh trục thẳng đứng sẽ thuận tiện hơn; đây là những máy tiện dọc

Kích thước của máy tiện được chỉ định bằng cách xoay và khoảng cách tối đa giữa các tâm Vòng xoay là đường kính bàn làm việc tối đa có thể quay được trong trục quay, được xác định bằng hai lần khoảng cách giữa đường tâm trục chính và các đường của máy Kích thước tối đa thực tế của phôi hình trụ có thể chứa được trên máy tiện nhỏ hơn dao động vì

bộ phận vận chuyển và bộ trượt chéo nằm trong đường đi Khoảng cách tối đa giữa các tâm cho biết chiều dài tối đa của phôi có thể được gắn giữa các tâm đầu và ụ Ví dụ: máy tiện

350 mm x 1,2 m (14 in x 48 in) chỉ định rằng trục xoay là 350 mm (14 in) và khoảng cách tối đa giữa các tâm là 1,2 m (48 in)

Phương pháp tổ chức công việc trong máy tiện Có bốn phương pháp phổ biến được

sử dụng để giữ các bàn làm việc quay vòng Các phương pháp giữ chỗ làm việc này bao gồm các cơ chế khác nhau để nắm bắt công việc, căn giữa và hỗ trợ nó ở vị trí dọc theo trục trục chính và xoay nó Các phương pháp được minh họa trong Hình 22.8 là (a) lắp nguyên công giữa các tâm, (b) mâm cặp, (c) ống kẹp, và (d) tấm mặt Video clip của chúng tôi về việc gia công minh họa các khía cạnh khác nhau của việc cố định để tiện và các hoạt động gia công khác

HÌNH 22.8 Bốn phương pháp gá gia công được sử dụng trong máy tiện: (a) gá gia công

giữa các tâm bằng cách sử dụng khò, (b) mâm cặp ba chấu, (c) ống kẹp, và (d) mặt che cho bàn làm việc hình trụ

Giữ công việc giữa các tâm đề cập đến việc sử dụng hai tâm, một tâm ở phần đầu và một bên ở ụ, như trong Hình 22.8 (a) Phương pháp này thích hợp cho các chi tiết có tỷ lệ giữa chiều dài và đường kính lớn Tại trung tâm của headstock, một thiết bị gọi là con chó

được gắn bên ngoài tác phẩm và được sử dụng để điều khiển chuyển động quay từ trục quay Trung tâm của ụ có một điểm hình nón được đưa vào một lỗ côn ở cuối tác phẩm Trung tâm ụ có thể là trung tâm ‘‘ sống ’’ hoặc trung tâm ‘‘ chết ’’ Tâm sống quay trong một ổ trục trong ụ, do đó không có chuyển động quay tương đối giữa vật làm việc và tâm sống, do đó, không có ma sát giữa tâm và phôi Ngược lại, một tâm chết được cố định vào

ụ, để nó không xoay; thay vào đó, phôi quay về nó Do ma sát và sự tích tụ nhiệt, thiết lập này thường được sử dụng ở tốc độ quay thấp hơn Trung tâm trực tiếp có thể được sử dụng

ở tốc độ cao hơn

Mâm cặp, Hình 22.8 (b), có sẵn trong một số kiểu dáng, với ba hoặc bốn ngàm để kẹp bàn gia công hình trụ theo đường kính ngoài của nó Các hàm này thường được thiết kế để chúng cũng có thể nắm được đường kính bên trong của một bộ phận hình ống Mâm cặp

tự định tâm có cơ cấu để di chuyển các hàm vào hoặc ra đồng thời, do đó định tâm nguyên công tại trục trục chính Các mâm cặp khác cho phép hoạt động độc lập của từng hàm Mâm cặp có thể được sử dụng có hoặc không có tâm ụ Đối với các bộ phận có tỷ lệ giữa chiều dài và đường kính thấp, việc giữ bộ phận trong mâm cặp theo kiểu công xôn thường

đủ để chịu được lực cắt Đối với các thanh làm việc dài, cần có trung tâm ụ để hỗ trợ Một ống nối bao gồm một ống lót hình ống với các khe dọc chạy trên một nửa chiều dài của nó và cách đều nhau xung quanh chu vi của nó, như trong Hình 22.8 (c) Đường kính bên trong của ống kẹp được sử dụng để giữ các vật hình trụ như bệ đỡ Do có các khe, một đầu của ống kẹp có thể được siết chặt để giảm đường kính của nó và tạo ra một lực bám chắc chắn chống lại công việc Bởi vì có giới hạn đối với việc giảm thiểu có thể đạt được trong một ống kẹp có đường kính nhất định bất kỳ, các thiết bị gia công này phải được chế tạo với nhiều kích cỡ khác nhau để phù hợp với kích thước bộ phận làm việc cụ thể trong hoạt động

Tấm mặt, Hình 22.8 (d), là một cơ cấu gia công gắn chặt vào trục quay của máy tiện và

được sử dụng để kẹp các bộ phận có hình dạng không đều Do hình dạng bất thường của chúng, các bộ phận này không thể được giữ bằng các phương pháp gia công khác Do đó, tấm ốp mặt được trang bị các kẹp được thiết kế riêng cho hình dạng cụ thể của bộ phận

22.2.4 CÁC MÁY TIỆN

Ngoài máy tiện động cơ, các máy tiện khác đã được phát triển để đáp ứng các chức năng

cụ thể hoặc để tự động hóa quá trình tiện Trong số các máy này có (1) máy tiện phòng chạy dao, (2) máy tiện tốc độ, (3) máy tiện tháp pháo, (4) máy gia cố, (5) máy trục vít tự động và (6) máy tiện điều khiển số

Máy tiện phòng chạy dao và máy tiện tốc độ có quan hệ mật thiết với máy tiện động cơ Máy tiện phòng công cụ nhỏ hơn và có phạm vi tốc độ và nguồn cấp dữ liệu có sẵn rộng

hơn Nó cũng được chế tạo để có độ chính xác cao hơn, phù hợp với mục đích chế tạo các

bộ phận của dụng cụ, đồ đạc và các thiết bị có độ chính xác cao khác

Máy tiện đồng tốc cấu tạo đơn giản hơn máy tiện động cơ Nó không có bộ phận vận chuyển và bộ trượt chéo, và do đó không có trục vít dẫn động để điều khiển cỗ xe Người vận hành giữ dụng cụ cắt bằng phần còn lại gắn vào máy tiện để hỗ trợ Tốc độ cao hơn trên một máy tiện tốc độ, nhưng số lượng cài đặt tốc độ bị hạn chế Các ứng dụng của loại máy này bao gồm các hoạt động tiện gỗ, kéo sợi kim loại và đánh bóng

Máy tiện tháp pháo là một máy tiện vận hành bằng tay trong đó ụ được thay thế bằng một dao cắt tháp pháo có chứa tháp pháo Ngoài ra, bài đăng công cụ thông thường được

sử dụng trên động cơ

Máy tiện được thay thế bằng tháp có mặt phía sau có khả năng chỉ mục các vật liệu tối

đa vào vị trí Do đó, do khả năng thay đổi nhanh chóng từ dụng cụ cắt này sang dụng cụ cắt tiếp theo, máy tiện tháp pháo được sử dụng cho các công việc sản xuất cao đòi hỏi phải thực hiện trình tự các vết cắt trên chi tiết

Như tên cho thấy, một máy gia công (biệt danh là chucker) sử dụng một mâm cặp trong trục chính của nó để giữ phôi Ụ không có trên một tấm đệm, vì vậy các bộ phận không thể được gắn kết giữa các tâm Điều này hạn chế việc sử dụng máy gia công cho các bộ phận ngắn, nhẹ Việc thiết lập và vận hành tương tự như máy tiện tháp pháo ngoại trừ hoạt động cấp liệu của dụng cụ cắt được điều khiển tự động chứ không phải do người vận hành Chức năng của người vận hành là tải và dỡ các bộ phận

Máy thanh tương tự như máy kẹp chỉ khác là sử dụng một ống kẹp (thay cho mâm cặp), cho phép đưa cổ phiếu thanh dài qua bệ đỡ vào vị trí Vào cuối mỗi chu kỳ gia công, một hoạt động cắt sẽ tách phần mới ra Kho thanh sau đó là được lập chỉ mục để trình bày cổ phiếu cho phần tiếp theo Việc cấp nguồn cũng như lập chỉ mục và cung cấp các dụng cụ cắt được thực hiện tự động Do khả năng vận hành tự động ở mức độ cao nên nó thường được gọi là máy thanh tự động Một trong những ứng dụng quan trọng của nó là trong sản xuất vít và các mặt hàng phần cứng nhỏ tương tự; tên máy trục vít tự động thường được sử dụng cho các máy được sử dụng trong các ứng dụng này

Máy thanh có thể được phân loại là một trục chính hoặc nhiều trục chính Một máy thanh trục chính có một trục chính thường chỉ cho phép sử dụng một dụng cụ cắt tại một thời điểm trên một phôi duy nhất đang được gia công Do đó, trong khi mỗi công cụ đang cắt công việc, các công cụ khác không hoạt động (Máy tiện tháp pháo và máy gia cố cũng bị giới hạn bởi hoạt động chạy dao tuần tự, thay vì đồng thời này) Để tăng hiệu suất sử dụng dụng cụ cắt và tốc độ sản xuất, nhiều máy thanh trục chính có sẵn Những máy này có nhiều hơn một trục chính, do đó nhiều bộ phận được gia công đồng thời bằng nhiều bộ dao

Ví dụ, một máy thanh tự động sáu trục chính hoạt động trên sáu bộ phận cùng một lúc, như trong Hình 22.9 Ở cuối của mỗi chu kỳ gia công, các trục xoay (bao gồm cả ống kẹp và thanh gia công) được lập chỉ mục (xoay) để vị trí tiếp theo Trong hình minh họa của chúng tôi, mỗi bộ phận được cắt tuần tự bởi nhiều bộ dao cắt, mất sáu chu kỳ (vị trí 1 là để chuyển thanh cổ phiếu đến '' dừng '') Với sự sắp xếp này, một phần được hoàn thành vào cuối mỗi chu kỳ Do đó, máy trục vít tự động sáu trục có tỷ lệ sản xuất rất cao

Trình tự và tác động của các chuyển động trên máy trục vít và máy gia cố truyền thống được điều khiển bởi cam và các thiết bị cơ khí khác Hình thức điều khiển hiện đại là điều khiển số máy tính (CNC), trong đó máy công cụ các hoạt động được điều khiển bởi '' chương trình hướng dẫn '' bao gồm mã chữ và số (Mục 38.3) CNC cung cấp một phương tiện điều khiển phức tạp và linh hoạt hơn các thiết bị cơ khí Điều này đã dẫn đến sự phát triển của các máy công cụ có khả năng các chu trình gia công phức tạp và hình dạng bộ phận, và mức độ vận hành tự động cao hơn hơn so với các máy trục vít và máy gia cố thông thường Máy tiện CNC là một ví dụ của những chiếc máy này đang lần lượt Nó đặc biệt hữu ích cho các hoạt động tiện đường viền và đóng công việc khoan dung Ngày nay, mâm cặp và máy thanh tự động được thực hiện bởi CNC

HÌNH 22.9 (a) Máy đánh cá sáu trục chính loại máy phóng xạ, và (b) trình tự hoạt động

để sản xuất bộ phận: (1) nguồn cấp dữ liệu để dừng, (2) máy đo vòng quay, (3) máy đo thứ hai và bề mặt điểm, (4) máy khoan, (5) vát mép, và (6) vết cắt

22.2.5 MÁY KHOAN

Khoan cũng tương tự như quay Nó sử dụng một công cụ đơn điểm để chống lại một workpart đang quay Sự khác biệt là doa được thực hiện trên đường kính bên trong của một

lỗ hiện có hơn là đường kính bên ngoài của một hình trụ hiện có Trên thực tế, doa là một hoạt động quay bên trong

Máy công cụ dùng để thực hiện các nguyên công doa được gọi là máy doa (cũng là máy doa) Người ta có thể mong đợi rằng các máy nhàm chán sẽ có các đặc điểm chung với các máy tiện; thực sự, như đã chỉ ra trước đây, máy tiện đôi khi được sử dụng để gia công doa Máy nghiền có thể nằm ngang hoặc dọc Ký hiệu đề cập đến hướng trục quay của trục quay máy hoặc bàn làm việc Trong hoạt động doa ngang, thiết lập có thể được sắp xếp theo một trong hai cách Thiết lập đầu tiên là thiết lập trong đó tác phẩm được gắn vào một trục quay, và dụng cụ được gắn vào một thanh doa đúc hẫng đưa vào sản phẩm, như minh

họa trong Hình 22.10 (a) Thanh doa trong thiết lập này phải rất cứng để tránh bị lệch và

rung trong quá trình cắt Để đạt được độ cứng cao, các thanh doa thường được làm bằng cacbua xi măng, có mô đun đàn hồi đạt tới 620 103 MPa (90 106 lb / in2) Hình 22.11 mô

tả một thanh doa cacbit

HÌNH 22.10 Hai dạng doa ngang: (a) thanh doa được đưa vào phôi quay, và (b) gia

công được đưa qua thanh doa quay

Cách thiết lập thứ hai có thể là một trong đó công cụ được gắn vào một thanh doa, và thanh doa được đỡ và xoay giữa các tâm Công việc được gắn chặt vào một cơ cấu cấp liệu đưa nó qua dụng cụ Thiết lập này, Hình 22.10 (b), có thể được sử dụng để thực hiện nguyên công doa trên máy tiện động cơ thông thường

Máy doa đứng được sử dụng cho các loại phôi lớn, nặng có đường kính lớn; thường thì đường kính bàn làm việc lớn hơn chiều dài của nó Như trong Hình 22.12, chi tiết được kẹp vào bàn làm việc xoay so với bệ máy Có sẵn bàn làm việc có đường kính lên đến 40

ft Máy doa điển hình có thể định vị và ăn nhiều dụng cụ cắt đồng thời Các công cụ được gắn trên các đầu công cụ có thể được ăn theo chiều ngang và chiều dọc tương đối của bàn làm việc Một hoặc hai đầu được gắn trên một thanh ngang nằm ngang được lắp ráp với vỏ

máy công cụ phía trên bàn làm việc Các dụng cụ cắt lắp phía trên tác phẩm có thể được sử dụng để tiện và doa Ngoài các dụng cụ trên thanh ngang, một hoặc hai đầu dụng cụ bổ sung có thể được lắp trên các cột bên của vỏ để có thể bật đường kính ngoài của tác phẩm Các đầu dao được sử dụng trên máy doa đứng thường bao gồm các tháp để chứa một số dụng cụ cắt Điều này dẫn đến mất sự phân biệt giữa máy này và máy tiện tháp pháo thẳng đứng Một số nhà chế tạo máy công cụ phân biệt rằng máy tiện tháp pháo đứng được sử dụng cho đường kính làm việc lên đến 2,5 m (100 in), trong khi máy doa đứng được sử dụng cho đường kính lớn hơn [7] Ngoài ra, máy tiện đứng thường được áp dụng cho các công việc riêng lẻ, trong khi máy tiện tháp pháo đứng được sử dụng để sản xuất hàng loạt

HÌNH 22.11 Thanh doa làm bằng cacbua xi măng (WC – Co) sử dụng chèn cacbua xi

măng có thể lập chỉ mục (Được sự cho phép của Kennametal Inc., Latrobe, Pennsylvania.)

HÌNH 22.12 Máy doa thẳng đứng

22.3 KHOAN VÀ CÁC THAO TÁC LIÊN QUAN

Khoan, Hình 22.3 (b), là một nguyên công gia công được sử dụng để tạo ra một lỗ tròn

trong một phần Công việc Điều này trái ngược với doa, chỉ có thể được sử dụng để mở rộng một lỗ hiện có Khoan thường được thực hiện bằng một dụng cụ hình trụ quay có hai cạnh cắt về kết thúc làm việc của nó Công cụ này được gọi là mũi khoan hoặc mũi khoan (được mô tả trong Phần 23.3.2) Các mũi khoan phổ biến nhất là mũi khoan xoắn, được mô

tả trong Phần 23.3.2 Máy khoan xoay đưa vào bàn làm việc tĩnh để tạo thành một lỗ có đường kính bằng mũi khoan đường kính Khoan thường được thực hiện trên máy khoan, mặc dù máy khác các công cụ cũng thực hiện thao tác này Video clip về cách tạo lỗ minh họa cách khoan hoạt động

22.3.1 ĐIỀU KIỆN CẮT TRONG KHOAN

Tốc độ cắt trong hoạt động khoan là tốc độ bề mặt ở đường kính ngoài của máy khoan

Nó được chỉ định theo cách này để thuận tiện, mặc dù gần như tất cả các đường cắt là thực hiện ở tốc độ thấp hơn gần trục quay hơn Để đặt đường cắt mong muốn tốc độ khoan, cần phải xác định tốc độ quay của mũi khoan Để N đại diện cho vòng quay/phút của trục chính,

trong đó v = tốc độ cắt, mm / min (in / min); và D = đường kính mũi khoan, mm (in) Trong một số các hoạt động khoan, phôi được quay xung quanh một công cụ tĩnh, nhưng cùng một công thức áp dụng

Nguồn cấp f trong khoan được chỉ định bằng mm/vòng (in/rev) Nguồn cấp dữ liệu được

đề xuất gần như là tỷ lệ với đường kính khoan; các nguồn cấp dữ liệu cao hơn được sử dụng với các mũi khoan có đường kính lớn hơn Từ có (thường) hai cạnh cắt tại điểm khoan, chiều dày phoi chưa cắt (phoi tải trọng) được lấy bởi mỗi lưỡi cắt là một nửa nguồn cấp dữ liệu Nguồn cấp dữ liệu có thể được chuyển đổi thành tỷ lệ thức ăn bằng cách sử dụng phương trình tương tự như khi quay:

trong đó tốc độ nạp fr = mm, mm/phút (in/min)

Các lỗ khoan là lỗ xuyên hoặc lỗ mù, Hình 22.13 Thông qua các lỗ, mũi khoan thoát ra khỏi mặt đối diện của công việc; trong lỗ mù, nó không Gia công Thời gian cần thiết để khoan một lỗ thông có thể được xác định theo công thức sau:

trong đó Tm = thời gian gia công (khoan), min; t = chiều dày làm việc, mm (in); fr = tốc

độ thức ăn, mm / phút (trong / phút); và A ¼ mức cho phép tiếp cận tính đến góc mũi khoan, đại diện cho khoảng cách mà mũi khoan phải đi vào công việc trước khi đạt đến đường kính đầy đủ, Hình 22.10 (a) Trợ cấp này được đưa ra bởi

trong đó A = cho phép tiếp cận, mm (in); và u = góc của mũi khoan Trong quá trình khoan một thông qua lỗ, chuyển động thức ăn thường tiến hành hơi vượt ra khỏi phía đối diện của công việc,

HÌNH 22.13 Hai loại lỗ: (a) lỗ xuyên và (b) lỗ mù

do đó làm cho khoảng thời gian cắt giảm thực tế lớn hơn Tm trong Eq (22,9) bằng một lượng nhỏ

Trong lỗ mù, độ sâu lỗ d được xác định là khoảng cách từ bề mặt làm việc đến độ sâu

của đường kính toàn phần, Hình 22.13 (b) Do đó, đối với một lỗ mù, thời gian gia công

được cho bởi

trong đó A ¼ mức cho phép tiếp cận theo phương trình (22,10)

Tốc độ loại bỏ kim loại trong quá trình khoan được xác định là sản phẩm của diện tích mặt cắt của mũi khoan và tốc độ tiến dao:

Phương trình này chỉ có giá trị sau khi mũi khoan đạt đến đường kính đầy đủ và loại trừ cách tiếp cận ban đầu của mũi khoan vào công việc

22.3.2 CÁC THAO TÁC LIÊN QUAN ĐẾN KHOAN

Một số hoạt động liên quan đến khoan Chúng được minh họa trong Hình 22.14 và mô

tả trong phần này Hầu hết các hoạt động sau khi khoan; một lỗ trước tiên phải được tạo ra

bằng cách khoan, và sau đó lỗ được sửa đổi bởi một trong các hoạt động khác Căn giữa

và hướng điểm là ngoại lệ cho quy tắc này Tất cả các hoạt động sử dụng công cụ xoay (a) Doa Doa được sử dụng để mở rộng một chút lỗ, để cung cấp dung sai tốt hơn trên đường kính của nó và để cải thiện độ hoàn thiện bề mặt của nó Dụng cụ này được gọi là doa, và nó thường có các ống sáo thẳng

(b) Khai thác Thao tác này được thực hiện bởi một vòi và được sử dụng để cung cấp các ren vít bên trong trên một lỗ hiện có Khai thác được thảo luận chi tiết hơn trong Phần 22.7.1

(c) Phản biện Đối chiếu cung cấp một lỗ bậc, trong đó đường kính lớn hơn theo đường kính nhỏ hơn một phần vào lỗ Một lỗ đối xứng được sử dụng để đặt các đầu bu lông vào một lỗ để các đầu không nhô ra trên bề mặt

(d) Phản đòn Điều này tương tự như đối trọng, ngoại trừ bước trong lỗ có hình nón đối với vít và bu lông đầu phẳng

HÌNH 22.14 Các hoạt động gia công liên quan đến khoan: (a) doa, (b) tarô, (c) đối trọng,

(d) bắt chìm, (e) khoan tâm, và (f) hướng điểm

(e) Định tâm Còn được gọi là khoan trung tâm, thao tác này khoan một lỗ bắt đầu để thiết lập chính xác vị trí của nó cho quá trình khoan tiếp theo Công cụ này được gọi là mũi khoan tâm

(f) Hướng điểm Phương pháp gia công tại chỗ tương tự như phay Nó được sử dụng để cung cấp một bề mặt được gia công phẳng trên bàn làm việc trong một khu vực cục bộ

22.3.3 MÁY KHOAN

Máy công cụ tiêu chuẩn để khoan là máy khoan Có nhiều loại máy khoan bấm, trong

đó cơ bản nhất là máy khoan thẳng đứng, Hình 22.15 Máy khoan thẳng đứng trên sàn và bao gồm một bàn để giữ bàn làm việc, một đầu khoan với trục chính cho mũi khoan, chân

đế và cột để hỗ trợ Một máy khoan tương tự, nhưng nhỏ hơn, là máy khoan bàn, được gắn trên bàn hoặc băng ghế thay vì sàn nhà

Máy khoan xuyên tâm, Hình 22.16, là một máy khoan lớn được thiết kế để khoét lỗ trên các bộ phận lớn Nó có một cánh tay hướng tâm mà đầu khoan có thể được di chuyển và kẹp chặt Do đó, đầu có thể được định vị dọc theo cánh tay ở những vị trí cách cột một khoảng đáng kể để đáp ứng công việc lớn Cánh tay hướng tâm cũng có thể được xoay quanh cột để khoan các bộ phận ở hai bên của bàn làm việc

Máy khoan gang là một máy khoan về cơ bản bao gồm hai đến sáu mũi khoan thẳng đứng được kết nối với nhau theo một sắp xếp thẳng hàng Mỗi trục chính được cấp nguồn

và hoạt động độc lập, và chúng chia sẻ một bàn làm việc chung, do đó, một loạt các hoạt động khoan và liên quan có thể

được thực hiện theo trình tự (ví dụ: định tâm, khoan, doa, khai thác) chỉ bằng cách trượt bàn làm việc dọc theo bàn làm việc từ trục chính này sang trục tiếp theo Một máy liên quan là máy khoan nhiều trục, trong đó một số trục khoan được kết nối với nhau để khoan nhiều lỗ đồng thời vào phôi

Ngoài ra, máy ép khoan CNC có sẵn để kiểm soát vị trí của các lỗ trong bộ phận gia công Các máy ép khoan này thường được trang bị tháp để chứa nhiều công cụ có thể được lập chỉ mục dưới sự điều khiển của chương trình CNC Thuật ngữ máy khoan tháp CNC được sử dụng cho các máy công cụ này

Việc giữ nguyên công trên máy khoan được thực hiện bằng cách kẹp chặt bộ phận này trong ống kẹp, vật cố định hoặc đồ gá Vise là một thiết bị gia công đa năng có hai hàm kẹp để nắm công việc ở vị trí Vật cố định là một thiết bị giữ chỗ làm việc thường được thiết kế tùy chỉnh cho một phần công việc cụ thể Bộ cố định có thể được thiết kế để đạt được độ chính xác cao hơn trong việc định vị chi tiết liên quan đến hoạt động gia công, tốc

độ sản xuất nhanh hơn và thuận tiện hơn cho người vận hành khi sử dụng Đồ gá là một thiết bị gia công cũng được thiết kế đặc biệt cho bàn làm việc Đặc điểm phân biệt giữa đồ

gá và đồ gá là đồ gá cung cấp phương tiện dẫn hướng dụng cụ trong quá trình khoan Một vật cố định không cung cấp tính năng hướng dẫn công cụ này Đồ gá dùng để khoan được gọi là đồ gá khoan

HÌNH 22.15 Máy khoan thẳng

HÌNH 22.16 Máy khoan lỗ xuyên tâm (Được sự cho phép của Willis Machinery and

Tools Co., Toledo, Ohio.)

22.4 PHAY

Phay là một hoạt động gia công trong đó phôi được đưa qua một dụng cụ hình trụ quay với nhiều cạnh cắt, như được minh họa trong Hình 22.2 (d) và (e) (Trong một số trường hợp hiếm hoi, một công cụ có một lưỡi cắt, được gọi là dao cắt ruồi, được sử dụng) Trục quay của dụng cụ cắt vuông góc với hướng tiến dao Định hướng giữa trục dao và hướng tiến dao này là một trong những đặc điểm giúp phân biệt phay và khoan Trong quá trình khoan, dụng cụ cắt được đưa theo phương song song với trục quay của nó Dụng cụ cắt trong phay được gọi là dao phay và các cạnh cắt được gọi là răng Các khía cạnh của hình học dao phay được thảo luận trong Phần 23.3.2 Máy công cụ thông thường thực hiện thao tác này là máy phay Người đọc có thể xem các nguyên công phay và các loại máy phay khác nhau trong video clip về các trung tâm gia công và phay của chúng tôi

Dạng hình học được tạo bởi phay là một mặt phẳng Các hình học làm việc khác có thể được tạo ra bằng đường dẫn dao cắt hoặc hình dạng dao cắt Do có nhiều hình dạng có thể

và tỷ lệ sản xuất cao, phay là một trong những nguyên công gia công linh hoạt và được sử dụng rộng rãi nhất

Phay là một hoạt động cắt bị gián đoạn; các răng của dao phay ra vào làm việc trong mỗi vòng quay Hành động cắt gián đoạn này khiến răng phải chịu một chu kỳ của lực tác động và sốc nhiệt trên mỗi vòng quay Vật liệu dụng cụ và hình dạng máy cắt phải được thiết kế để chịu được các điều kiện này

22.4.1 CÁC THAO TÁC HÀNH PHAY

Có hai loại nguyên công phay cơ bản, được thể hiện trong Hình 22.17: (a) phay ngoại

vi và (b) phay mặt Hầu hết các nguyên công phay tạo ra hình học bằng cách tạo ra hình dạng (Phần 22.1)

Phay ngoại vi Trong phay ngoại vi, còn được gọi là phay trơn, trục của dao song song với bề mặt đang được gia công và nguyên công được thực hiện bằng cách cắt các cạnh ở ngoại vi bên ngoài của dao Một số kiểu phay ngoại vi được thể hiện trong Hình 22.18: (a) phay phiến, dạng phay ngoại vi cơ bản trong đó chiều rộng dao vượt ra ngoài phôi ở cả hai mặt; (b) xọc, còn được gọi là phay rãnh, trong đó chiều rộng của dao cắt nhỏ hơn chiều rộng phôi, tạo ra rãnh khi gia công — khi dao rất mỏng, thao tác này có thể được sử dụng

để gia công các rãnh hẹp hoặc cắt a bàn làm việc trong hai, được gọi là phay cưa; (c) phay mặt bên, trong đó máy cắt gia công mặt bên của phôi; (d) phay dọc, giống như phay mặt bên, chỉ cắt diễn ra ở cả hai mặt của nguyên công; và phay dạng, trong đó các răng phay

có biên dạng đặc biệt xác định hình dạng của rãnh được cắt khi gia công Do đó, phay mẫu được phân loại là nguyên công định hình (Phần 22.1)

HÌNH 22.17 Hai loại nguyên công phay cơ bản: (a) ngoại vi phay mặt phẳng và (b)

công Nó đang phay ‘‘ chống lại nguồn cấp dữ liệu ’’ Ở dưới phay, còn được gọi là phay leo, hướng chuyển động của dao cắt giống với hướng tiến dao khi răng cắt gia công Nó đang phay '' với nguồn cấp dữ liệu ''

Hình dạng tương đối của hai dạng phay này dẫn đến sự khác biệt trong các hành động cắt của chúng Trong phay lên, phoi được tạo thành bởi mỗi răng dao bắt đầu rất mỏng và tăng độ dày trong quá trình quét của dao cắt Trong quá trình phay xuống, mỗi phoi bắt đầu dày và giảm chiều dày trong suốt quá trình cắt Chiều dài của phoi trong phay xuống nhỏ hơn trong phay lên (sự khác biệt được phóng đại trong hình của chúng ta) Điều này có nghĩa là dao được thực hiện với thời gian ít hơn trên mỗi khối lượng vật liệu cắt, và điều này có xu hướng tăng tuổi thọ của dao khi phay xuống

Hướng của lực cắt là phương tiếp tuyến với ngoại vi của dao cắt đối với các răng đang gia công Trong phay lên, điều này có xu hướng nâng phôi khi răng dao cắt ra khỏi vật liệu Trong phay xuống, hướng lực của dao cắt này hướng xuống, có xu hướng giữ nguyên công dựa vào bàn máy phay

Phay mặt Trong phay mặt, trục của dao cắt vuông góc với bề mặt đang được phay, và gia công được thực hiện bằng cách cắt các cạnh ở cả phần cuối và ngoại vi bên ngoài của dao Giống như trong phay ngoại vi, tồn tại nhiều dạng phay mặt khác nhau, một số dạng được thể hiện trong Hình 22.20: (a) Phay mặt thông thường, trong đó đường kính của dao lớn hơn chiều rộng gia công, do đó dao kéo dài gia công ở cả hai mặt; (b) phay một phần mặt, trong đó dao cắt chỉ gia công ở một mặt; (c) phay cuối, trong đó đường kính dao cắt nhỏ hơn chiều rộng gia công, do đó rãnh được cắt trong phần; (d) phay biên dạng, một dạng phay cuối, trong đó phần ngoại vi bên ngoài của một bộ phận phẳng được cắt; (e) phay túi, một dạng phay cuối khác được sử dụng để nghiền các túi nông thành các bộ phận phẳng;

và (f) tạo đường viền bề mặt, trong đó dao cắt mũi bi (chứ không phải dao cắt đầu vuông) được đưa qua lại gia công dọc theo đường cong trong những khoảng thời gian gần nhau để tạo ra dạng bề mặt theo chu kỳ Điều khiển máy cắt cơ bản tương tự được yêu cầu để gia công các đường viền của khuôn và hốc khuôn, trong trường hợp đó, hoạt động này được gọi là khuôn chìm

HÌNH 22.19 Hai dạng nguyên công phay ngoại vi với một Dao cắt 20 răng: (a) phay lên,

và (b) phay xuống

HÌNH 22.20 Phay mặt: (a) phay mặt thông thường, (b) phay mặt một phần, (c) phay cuối, (d) phay biên dạng, (e) phay hốc, và (f) tạo đường viền bề mặt

22.4.2 ĐIỀU KIỆN CẮT TRONG PHAY

Tốc độ cắt được xác định ở đường kính ngoài của dao phay Điều này có thể được chuyển đổi thành tốc độ quay trục chính bằng công thức mà bây giờ đã quen thuộc:

Tiến dao trong phay thường được cung cấp dưới dạng bước tiến trên mỗi răng dao; được gọi là tải trọng phoi, nó thể hiện kích thước của phoi được tạo thành bởi mỗi lưỡi cắt Điều này có thể được chuyển đổi thành tốc độ tiến dao bằng cách tính đến tốc độ trục chính và

số răng trên máy cắt như sau:

trong đó tốc độ tiến dao, mm/phút (in/phút); Tốc độ trục chính, vòng quay/phút; số răng trên máy cắt; và f = tải trọng phoi tính bằng mm/răng (in/răng)

Tốc độ loại bỏ vật liệu trong quá trình xay xát được xác định bằng cách sử dụng tích số của diện tích mặt cắt của vết cắt và tốc độ tiến dao Theo đó, nếu một nguyên công phay phiến đang cắt một phôi có chiều rộng w ở độ sâu d, tốc độ loại bỏ vật liệu là

HÌNH 22.21 Phay phiến (ngoại vi) thể hiện lối vào của dao vào phôi

Điều này bỏ qua việc nhập ban đầu của máy cắt trước khi tham gia hoàn toàn Phương trình (22.15) có thể được áp dụng cho phay cuối, phay mặt bên, phay mặt đầu và các nguyên công phay khác, thực hiện các điều chỉnh thích hợp trong tính toán diện tích mặt cắt ngang của vết cắt

Thời gian cần thiết để nghiền một phôi có chiều dài L phải tính đến khoảng cách tiếp cận cần thiết để máy cắt tiếp xúc hoàn toàn Đầu tiên, hãy xem xét trường hợp phay bản,

Hình 22.21 Để xác định thời gian thực hiện một nguyên công phay phiến, khoảng cách tiếp cận A để đạt được độ sâu đầy đủ của dao được đưa ra bởi

trong đó d = chiều sâu của vết cắt, mm (in); và D = đường kính của dao phay, mm (in)

Do đó, thời gian Tm mà dao được tham gia phay phôi là

Phay mặt ngoài, chúng ta hãy xem xét hai trường hợp có thể xảy ra trong Hình 22.22 Trường hợp đầu tiên là khi dao cắt được định tâm trên phôi hình chữ nhật như trong Hình 22.22 (a) Máy cắt đi từ phải sang trái qua phôi Để máy cắt đạt được toàn bộ chiều rộng của tác phẩm, nó phải di chuyển một khoảng cách tiếp cận được đưa ra như sau:

HÌNH 22.22 Phay mặt thể hiện khoảng cách tiếp cận và khoảng cách quá mức cho hai trường hợp: (a) khi dao cắt được căn giữa trên phôi, và (b) khi dao cắt lệch sang một bên

so với phôi

trong đó đường kính dao cắt D, mm (in) và chiều rộng w = của phôi, mm (in) Nếu D =

w, thì phương trình (22,18) giảm thành A = 0,5D Và nếu D <w, thì một rãnh được cắt vào trong tác phẩm và A = 0,5D

Trường hợp thứ hai là máy cắt isoffsettoone sideofthework, như trong Hình 22.22 (b) Trong trường hợp này, khoảng cách tiếp cận được cho bởi

trong đó w = chiều rộng của vết cắt, mm (in) Trong cả hai trường hợp, thời gian gia công được cho bởi

Cần nhấn mạnh trong tất cả các trường hợp phay này rằng Tm đại diện cho thời gian răng dao cắt tham gia vào quá trình gia công, tạo ra phoi Khoảng cách tiếp cận và vượt mức thường được thêm vào khi bắt đầu và kết thúc mỗi đoạn cắt để cho phép phụ tùng tải

và dỡ hàng Do đó, khoảng thời gian thực tế của chuyển động tiến dao cắt có thể lớn hơn

Tm

22.4.3 MÁY PHAY

Máy phay phải có trục quay cho máy cắt và bàn để buộc, định vị và tiếp liệu cho phôi Các thiết kế máy công cụ khác nhau đáp ứng các yêu cầu này Để bắt đầu, máy phay có thể được phân loại là máy ngang hoặc máy đứng Một máy phay ngang có trục chính nằm ngang và thiết kế này rất phù hợp để thực hiện phay ngoại vi (ví dụ: phay phiến, phay rãnh, phay mặt bên và phay rãnh) trên các bàn làm việc có hình khối gần giống Máy phay đứng

có trục chính thẳng đứng và hướng này thích hợp để phay mặt, phay cuối, tạo đường viền

bề mặt và gia công khuôn dập trên các bàn làm việc tương đối phẳng

Ngoài định hướng trục chính, máy phay có thể được phân loại thành các loại sau: (1) kiểu đầu gối và cột, (2) kiểu giường, (3) kiểu máy bào, (4) máy mài vết và (5) máy phay CNC Máy phay đầu gối và cột là loại máy công cụ cơ bản để phay Tên gọi của nó bắt nguồn từ thực tế là hai thành phần chính của nó là một cột hỗ trợ trục quay và một đầu gối (gần giống đầu gối người) hỗ trợ bàn làm việc

Nó có sẵn dưới dạng máy ngang hoặc máy đứng, như được minh họa trong Hình 22.23 Trong phiên bản ngang, một vòm thường hỗ trợ máy cắt Arbor về cơ bản là một trục giữ dao phay và được dẫn động bởi trục quay Một chiếc quần yếm được cung cấp trên máy ngang để hỗ trợ các arbor Trên các máy đầu gối và cột thẳng đứng, dao phay có thể được lắp trực tiếp vào trục chính mà không cần trục quay

HÌNH 22.23 Hai loại máy phay gối và cột cơ bản: (a) ngang và (b) dọc

HÌNH 22.24 Các loại máy phay đầu gối và cột đặc biệt: (a) phổ thông — máy phay

yếm, máy mài, và máy cắt được bỏ qua để rõ ràng: và (b) kiểu ram

Một trong những tính năng của máy phay đầu gối và cột khiến nó trở nên linh hoạt là khả năng di chuyển của bàn làm việc theo bất kỳ trục x – y – z nào Bàn làm việc có thể được di chuyển theo hướng x, yên xe có thể di chuyển theo hướng y và đầu gối có thể được

di chuyển theo phương thẳng đứng để đạt được chuyển động z

Hai máy đầu gối và cột đặc biệt cần được xác định Một là máy phay vạn năng, Hình 22.24 (a), có bàn có thể xoay trong mặt phẳng nằm ngang (về trục thẳng đứng) đến bất kỳ góc nào xác định Điều này tạo điều kiện thuận lợi cho việc cắt các hình dạng góc cạnh và các đường xoắn trên bàn làm việc Một máy đặc biệt khác là máy nghiền ram, Hình 22.24 (b), trong đó đầu dao chứa trục chính nằm trên phần cuối của một thanh ngang; ram có thể được điều chỉnh trong và ngoài trên bàn làm việc để xác định vị trí máy cắt liên quan đến công việc Đầu dao cũng có thể được xoay để đạt được định hướng góc của dao cắt đối với