Đề Tài Phân Tích Về Phương Pháp Tiện Kim Loại Và Các Phương Pháp Tạo Hình Có Thể Thực Hiện Trên Máy Tiện.pdf

Để ể hi u biết sâu hơn về gia công của ngành cơ khí, “Phân tích về phương pháp tiện kim loại và các phương pháp tạo hình có thể thực hiện trên máy tiện” là đề tài mà em sẽ nghiên cứu và

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN

MÔN CƠ SỞ CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

Đề tài: Phân tích về phương pháp tiện kim loại và các phương pháp tạo hình có thể thực hiện trên máy tiện

Lớp học phần : 2324I_EMA2022E_21

Giảng viên : TS Trần Anh Quân

Sinh viên: Nguyễn Trọng Minh Quân - 21021358

Mu c lu c

LỜI NÓI ĐẦU 3

I Định nghĩa về tiện kim loại 4

II Đặc điểm của phương pháp tiện 4

III Gia công trên máy tiện 4

1 Định nghĩa về máy tiện 4

2 Các thành phần chính của máy tiện 5

3 Nguyên lý hoạt động của máy tiện 7

4 Các loại máy tiện thông dụng hiện nay 7

4.1 Máy tiện vạn năng 7

4.2 Máy tiện chuyên dùng 7

4.3 Máy tiện chép hình 7

4.4 Máy tiện cụt 7

4.5 Máy tiện ngang 7

4.6 Máy tiện đứng 8

4.7 Máy ti n ren vít vệ ạn năng 8

4.8 Máy tiện Revolver 8

4.9 Máy tiện CNC 8

5 Ứng dụng của máy tiện 10

IV Các phương pháp tạo hình trên máy tiện phổ biến hiện nay 10

1 Tiện trụ mặt ngoài 10

2 Tiện lỗ 11

3 Tiện mỏng 11

4 Tiện khỏa mặt dầu 12

5 Tiện cắt đứt 12

6 Tiện ren 12

7 Tiện định hình 15

8 Tiện chép hình 15

TỔNG KẾT 16

Tài liệu tham khảo 16

LỜI NÓI ĐẦU

Ngành công nghiệp ế ạo máy đóng vai trò quan trọng trong sản xuất ra các ch t chi ti t, các thi t b , công c cho n n kinh t cế ế ị ụ ề ế ủa các nước trên thế ớ gi i Công nghệ chế ạ t o máy là một lĩnh vực khoa h c k thu t có nhi m v nghiên c u, ọ ỹ ậ ệ ụ ứ thi t kế ế, chế tạo, hoàn thi n các s n phẩm cơ khí trong quy mô s n xu t cệ ả ả ấ ụ thể của doanh nghiệp

Đối tượng nghiên cứu của chế tạo máy là các chi tiết gia công nhìn theo khía cạnh hình thành các bề mặt và quan hệ lắp ghép chúng để ạo thành sản phẩm t hoàn thi n ệ

Chế ạ t o máy bao hàm r t nhiấ ều các ngành khác nhau, trong đó không thể thiếu được ngành cơ khí Trong sản xuất công nghiệp, ngành cơ khí luôn có ý nghĩa đặc biệt quan trọng và quá trình tạo hình kim loại được xem là tr ng y u trong ọ ế lĩnh vực gia công cơ khí Từ đó, ứng dụng rộng dãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau ph c vụ ụ đờ ối s ng và xã h i con ộ người Để ể hi u biết sâu hơn về gia công

của ngành cơ khí, “Phân tích về phương pháp tiện kim loại và các phương pháp tạo hình có thể thực hiện trên máy tiện” là đề tài mà em sẽ nghiên cứu

và trình bày trong bài tập lớn cuối kì của môn học này

Trong quá trình làm đề tài cuối kỳ, cá nhân em không thể tránh khỏi những sai sót, mong được sự góp ý và quan tâm của thầy

XIN CHÂN THÀNH CẢM ƠN !

I Định nghĩa về tiện kim loại

Tiện là phương pháp gia công cắt gọt kim loại có phoi được thực hiện bằng sự phối hợp chuyển động của phôi và dao Chuyển động chính là chuyển động xoay tròn của phôi tạo thành chuyển động cắt Kết hợp với đó là chuyển động tịnh tiến dao tổng hợp do cùng lúc chuyển động tiến dao dọc và dao ngang

Nguyên lí của phương pháp tiện:

Khi tiện trục trơn chuyển động tiến dao ngang chúng ta có chuyển động Sng = 0

Khi trục trơn chuyển động tiến dao chúng ta có dọc ≠ 0

Như vậy trong chuyển động tiện thì trục dao ngang luôn bằng 0

Để thực hiện một quy trình tiện tốt nhất thì khi tiện mặt đầu hoặc cắt đứt, chuyển động tiến dao dọc Sd = 0, chuyển động tiến dao ngang Sng ≠ 0

II Đặc điểm của phương pháp tiện

Tiện là một phương pháp gia công cơ khí có phôi Giống như phay, quá trình gia công tiện dựa trên hai chuyển động tạo hình Đó là chuyển động quay tròn của phôi và chuyển động tịnh tiến của lưỡi cắt

Các sản phẩm của phương pháp gia công tiện chủ yếu là dạng tròn xoay như: trục trơn, trục bậc, côn, ren, lỗ, lệch tâm…

Giống như gia công phay, gia công tiện có năng suất cao, tính vạn năng lớn, độ chính xác cao

Có nhiều kiểu, loại, kích cỡ máy tiện khác nhau do đó các sản phẩm phương pháp này có tính đa dạng cao

Khó gia công các chi tiết có hình dạng phức tạp, đặc biệt trên mặt phẳng

III Gia công trên máy tiện

1 Định nghĩa về máy tiện

Máy tiện là máy cắt kim loại, được dùng rộng rãi gia công để các mặt tròn xoay như mặt trụ, mặt định : hình, mặt nón, mặt ren vít, gia công ren, lỗ mặt đầu cắt đứt không tròn xoay, hình và nhiều cạnh, ellipse, Máy tiện là máy cắt kim loại,

có chuyển động chính là chuyển động quay tròn quanh tâm của phôi tạo ra tốc

độ cắt Chuyển độngchạy dao là chuyển động tịnh tiến của dao gồm: chạy dọc

và chạy ngang

Chức năng chính của máy tiện là loại bỏ phần vật liệu của phôi để tạo hình, biên dạng, kích thước theo đúng yêu cầu Trong một máy tiện dao cố định và phôi được quay tròn

Máy tiện được sử dụng chính trong việc sản xuất các chi tiết có biên dạng trụ tròn Nó còn được sử dụng để tạo ren, khoan lỗ, cắt phôi, tiện rãnh

2 Các thành phần chính của máy tiện

2.1 Bàn máy

Đây là bộ phận cơ bản của máy tiện, có cấu tạo dạng khối đặc Trên bàn máy là các rãnh dẫn hướng chứ V (biên dạng vuông góc 90°) Hai thanh dẫn hướng được gia công chính xác, đảm bảo song song với trục máy Hai thanh dẫn hướng giúp bàn xe dao và ụ động trượt di chuyển theo trục máy (tiếp xúc bề mặt) Bàn máy phải được chế tạo để chịu được ứng suất lớn từ các lực sinh ra trong quá trình gia công

2.2 Đầu máy

Trên đầu máy tiện có các cần gạt để thực hiện các chức năng khác nhau: Thay đổi tốc độ spindle, khoá spindle, Khởi động máy, tắt máy, chuyển để độ cắt ren,…

Đây là bộ phần nằm phía bên tay trái của bàn máy, đây là nơi đặt trục chính và trục chính được nối với mâm cặp kẹp phôi Bên trong tích hợp nhiều kết cấu cơ khí giúp thay đổi tốc độ, chế độ cắt của trục chính

2.3 Ụ động

Đây là bộ phận nằm bên phải của bàn máy Ụ động làm nhiệm vụ hỗ trợ gá phôi trong trường hợp phối dài và kẹp mũi khoan, mũi taro, mũi dao doa Nó di chuyển được trên thanh dẫn hướng và khoá cố định tại bất kỳ vị trí nào Một số bộ phận của ụ động bao gồm: Phần thân ụ động, Mũi chống tâm (mũi định tâm), trục vít thay đổi chiều dài mũi chống tâm, Hộp số giảm tốc (tuỳ loại máy), Chân trượt, Khoá ụ động Đầu chống tâm có thể di chuyển tiến và lùi thông qua tay quay

2.4 Bàn daoxe

Đây là một bộ phận rất quan trọng của máy tiện Nó làm nhiệm vụ giúp di chuyển và điều khiển dao cắt

2.4.1 Bàn trượt

Bàn trượt có dạng chữ H Bộ phận này được gắng liền với bàn máy tiện và trượt trên 2 thanh dẫn hướng, giúp di chuyển bàn trượt ngang (hay cụm eto kẹp dao) và đài gá dao Nó có thể khoá tại bất kỳ vị trí nào Trên các loại máy tiện

có chức năng tự động chạy bàn trượt này

2.4.2 Bàn trượt ngang (Cụm êto kẹp dao)

Bộ phận này nằm trên bàn trượt chữ H Được di chuyển bằng cách quay tay quay Nó cũng có chức năng tự động

2.4.3 Bàn trượt phức hợp

Bộ phận này có biên dạng chân đế tròn, được chia độ và sử dụng để gia công cắt góc cạnh, tiện biên dạng côn

2.4.4 Đài gá dao

Đây là bộ phận nằm trên bàn trượt phức hợp và có nhiệm vụ kẹp dao Một số loại đài gá dao được sử dụng trên các máy tiện:

Đài gá dao 1 hướng (k p trẹ ục vít)

Đài gá dao 4 hướng

Đài gá dao 8 hướng

2.5 Cơ ấ chạy dao c u

Là các cơ cấu giúp tiến dao ăn vào phôi Một máy tiện có 3 kiểu chạy dao cắt vào phôi

Theo chi u dề ọc: Dao di chuy n song song v i tr c máy tiể ớ ụ ện

Theo chi u ngangề : Dao di chuy n vuông góc v i ể ớ trục máy ti n ệ

Theo góc: Điều chỉnh bàn trượt phức h p sao cho dao c t vào phôi theo m t ợ ắ ộ góc yêu cầu

Dao cắt vào phôi theo chiều dọc và chiều ngang có thể sử dụng chức năng điều khiển bằng tay hoặc tự động Đối với kiểu cắt vào phôi theo góc chỉ dùng bằng tay để điều khiển

2.6 Cơ cấu tiện ren

Tiện ren là một chức năng thực hiện trên máy tiện Trục vít quay giúp di

chuyển dao cắt vào phôi theo biên dạng ren Cơ cấu nữa đai ốc được sử dụng trong máy tiện

2.7 Trục chạy dao

Đây là một trục dài với rãnh then, làm nhiệm vụ truyền động từ trục chính máy tiện đến hệ thống bánh răng bên trong bàn xe dao Trục chạy dao được sử dụng

để di chuyển bàn xe dao và bàn trượt ngang để thực hiện các nguyên công: tiện, doa, tiện bề mặt, cắt

2.8 Trục vít me

Đây là trục vít ren dài, chỉ được sử dụng để thực hiện nguyên công tiện ren Nó cũng có thể được sử dụng để thực hiện các nguyên công gia công tiện trên một

số loại máy tiện giống như trục chạy dao

3 Nguyên lý hoạt động của máy tiện

Chuyển động chính của máy tiện gồm chuyển động quay của phôi và chuyển động chạy dao:

+ Chuyển động quay của phôi: tạo ratốc độ cắt

+ Chuyển động chạy dao: tạo ra năng suất gia công bóng và độ bề mặt gia công Các loại chuyển động chạy dao:

• Chuyển động chạy dao dọc: chuyển động tịnh tiến có phương song song với đường tâm của máy tiện

• Chuyển động chạy dao ngang: chuyểnđộng tịnh tiến có phương vuông góc với đường tâm máy tiện

• Chuyển động chạy dao nghiêng: chuyển động có hướng dịch chuyển tạo thành góc với đường tâm của máy (gia công mặt côn)

• Chuyển động chạy dao theo đường cong: gia công các bề mặt định hình

Về nguyên chung, lý vật cần gia công sẽ được lắp trên mâm cặp có chuyển động quay tròn, dao được gá trên bàn dao thực hiện quá trình cắt gọt chi tiết theo yêu cầu

4 Các loại máy tiện thông dụng hiện nay

4.1 Máy tiện vạn năng

Là loại máy tiện thông dụng nhất và ra đời sớm nhất

Gồm hai nhóm: Máy tiện trơn và máy tiện ren vít

Máy tiện vạn năng được chế tạo thành nhiều cỡ: Cỡ nhẹ 500kg; trung cỡ

4 tấn; cỡ lớn 15 tấn; cỡ nặng 400 tấn - Về truyền động kết cấu máy này

có loại cótrục vít me, có loại không có trục vít me

Máy tiện vạn năng thường dùng để gia công mặt trụ ngoài, côn trong, mặt trụ trong, côn ngoài, ren vít trong

4 Máy 2 tiện chuyên dùng

Chỉ để gia công một vài loại chi tiết nhất định như: máy tiện ren chính xác, máy tiện hớt lưng, máy tiện trục khuỷu,…

4.3 Máy tiện chép hình

Được trang bị các cơ cấu chép hình để gia công những chi tiết có hình dáng đặc biệt theo thiết kế Loại này truyền động ch có trỉ ục trơn

4.4 Máy tiện cụt

Ứng d ng trong gia công các chi tiụ ết có đường kính lớn như: puly, bánh răng, vô lăng… hay các chi tiết nặng + đường kính lớn như: bánh đà, bánh đai… Máy tiện cụt được trang bị thêm mâm c p r t lặ ấ ớn Dòng máy này khi chuyển động ch có 1 trỉ ục trơn

4.5 Máy tiện ngang

Đặc điểm chính của máy tiện ngang là trục chính song song với bàn làm việc và trông giống như nó đang nằm trên mặt đất Máy tiện ngang thích hợp để gia công các phôi nhẹ hơn có đường kính không lớn nhưng dài

Điều này là do máy tiện ngang được gia công bởi mâm cặp và đỉnh so với phôi

Kết cấu này xác định rằng trọng lượng của phôi không thể rất lớn Tải trọng tối đa thông thường là 300 kg và máy tiện hạng nặng có thể chịu 1 tấn Chiều dài gia công là ưu điểm chính của máy tiện ngang so với máy tiện đứng

4.6 Máy tiện đứng

Đặc điểm chính của máy tiện đứng là trục chính vuông góc với bàn và phôi được kẹp chặt vào bàn Máy tiện đứng thích hợp để gia công các phôi nặng có đường kính lớn và chiều dài ngắn Đó là do trên máy tiện đứng, việc kẹp chặt và căn chỉnh các chi tiết được thuận tiện, thanh dẫn quay giữa bàn làm việc và đế có khả năng chịu lực tốt hơn Độ trơn của chuyển động trong quá trình làm việc cao nên chất lượng gia công của chi tiết cao, tuy nhiên chất lượng của các chi tiết này khó đảm bảo khi đặt trên máy tiện thông thường và máy tiện cuối

Máy tiện đứng có thể được chia thành máy tiện đứng một cột và máy tiện đứng cột đôi Máy tiện đứng một cột thường có giá đỡ dao dọc và giá đỡ dao bên Cả hai giá đỡ đều có các hộp tiếp liệu riêng biệt có thể được vận hành riêng lẻ hoặc đồng thời để chuyền dọc và ngang Máy tiện đứng lớn thường có hai trục thẳng đứng Để dễ gia công, máy tiện đứng hai cột thường có hai giá đỡ dao dọc và một giá đỡ dao bên Hai cột lớn hơn có một giá để dao bên trên mỗi cột trong hai cột

4.7 Máy tiện ren vít vạn năng

Là máy tiện thông dụng nhất trong nhóm máy tiện có thể tiện trơn và tiện ren Truyền động cho bàn dao thường dùng hai trục: trục trơn để tiện trụ trơn, trục vít me để tiện ren Trên thực tế có nhiều loại máy tiện ren vít vạn năng

4.8 Máy tiện Revolver

Dùng để gia công hàng loạt những chi tiết tròn xoay với nhiều nguyên công khác nhau Toàn bộ dao cắt cần thiết được lắp trên một bàn dao đặc biệt gọi là đầu revolver, có trục quay đứng hoặc nằm ngang

4.9 Máy tiện CNC

Là loại máy tiện hiện đại nhất hiện nay Máy tiện CNC được điều khiển bằng máy tính với tính tự động, không phụ thuộc vào tay nghề của người thợ Máy tiện CNC được chia làm nhiều loại như máy tiện CNC 2 trục, máy tiện CNC 3 trục, máy tiện CNC thêm co trục phay, máy tiện CNC 2 mâm cặp

Ưu điểm của máy tiện CNC :

Gia công biên dạng phức tạp: Máy CNC là thiết bị duy nhất có thể gia công chính xác nhanh và những chi tiết phức tạp về mẫumãnhưcácbề mặt ba chiều

Mang lại hiệu quả kinh tế và kỹ thuật cao:

+ Tăng tuổi thọ dao nhờ khả năng cắt tốiưu Tiết kiệm dụng cụ cắt gọt,

đồgá và cácphụ tùng khác

+ Tối thiểu phế phẩm

+ Giảm chi phí thuê lao động bởi vì không cần yêu cầu kỹ năng nghề nghiệp nhưng năng suất gia công cao hơn

+ Sử dụng lại chương trình gia công

+ Thời gian sản xuất giảm đáng kể

+ Máy được sử dụng nhiều giờ hơn nhờ vào việc giảm thời gian dừng máy

+ Không tốn thời gian kiểm tra máy như trước kia vì máy CNC sản xuất chi tiết chất lượngcao vàrất đảm bảo

+ CNC có khả năng thay đổi nhanh chóng gia công từ loại chi tiết này sang loại khác với thời gian tối thiểu cho chuẩn bị

5 Ứng dụng của máy tiện

Hiện nay, máy tiện được ứng dụng phổ biến trong gia công - kéo sợi kim loại, phun nhiệt, chế biến gỗ và gia công kính… Bên cạnh đó, máy tiện còn được sử dụng để định hình đồ gốm với bánh xe thợ gốm Các khối tròn xoay, bề mặt phẳng, xoắnốc hay ren cũng có thể được tạo rabởi máy tiện gia công kim loại nếu tích hợp trang bị phù hợp Còn dòng máy tiện trang trí vẫn có khả năng tạo

ra vật rắn 3 chiều có độ phức tạp cao

IV Các phương pháp tạo hình trên máy tiện phổ biến hiện nay

Để việc gia công cơ khí, tạo ra các sản phẩm có độ chính xác cao, độ bền tốt, ta

có rất nhiều phương pháp tiện phù hợp với từng loại chi tiết, sản phẩm Sau đây

là một số phương pháp tiện phổ biến được dùng nhiều nhất trong gia công cơ khí hiện nay

1 Tiện trụ mặt ngoài

Đây là phương pháp gia công tiện phổ biến nhất Phương pháp tiện ngoài này dùng để tạo ra bề mặt trụ: tiện trụ dài, tiện trụ ngang, và tiện tinh rộng Bằng cách dụng dao tiện ( hay còn gọi là chíp tiện) gia công bề mặt bên ngoài của sản phẩm

a Phương pháp gá đặt chi tiết

Bề mặt trụ ngoài chủ yếu được gia công bằng phương pháp tiện Chuẩn công nghệ khi bề mặt trụ ngoài có thể là mặt ngoài, mặt trong, hai lỗ tâm, hoặc kết hợp mặt trong (mặt ngoài) với lỗ tâm

Tùy theo việc chọn chuẩn mà khi gia công mặt ngoài ta có nhiều cách gá đặt chi tiết:

Gá trên mâm cặp ba chấu tự định tâm (chuẩn là mặt trong và ngoài)

Gá trên mâm cặp bốn chấu (Chuẩn là mặt trong và ngoài)

Gá trên mâm cặp và chống tâm (Chuẩn là mặt trong (ngoài) và lỗ tâm)

Gá trên hai mũi tâm (chuẩn là hai lỗ tâm)

Gá bằng kẹp ống đàn hồi (chuẩn là mặt trong và ngoài)

Gá trên các loại trục gá (chuẩn là mặt trong)

Gá trên các đồ gá chuyên dùng

Ngoài ra, đối với các chi tiết trục dài thì phải dùng thêm luynet Luynet là trang

bị công nghệ không tham gia vào định vị mà chỉ tăng thêm độ cứng cho chi tiết gia công

Luynet có 2 loại:

Luynet tĩnh: là loại được gá trên băng máy Loại này có độ cứng cao nhưng phải điều chỉnh các vấu luynet cẩn thận Bề mặt của chi tiết gia công tiếp xúc với các vấu phải được gia công trước sao cho tâm của nó trùng với đường tâm hai lỗ tâm hay đường tâm quay của máy

Luynet động: là loại được gá cố định với bàn dao, nó luôn nằm gần vị trí dao cắt, vì vậy nó sẽ đỡ tốt hơn luynet tĩnh Luynet động có độ cứng vững kém hơn luynet tĩnh và thường được dùng khi gia công trục trơn Vấu của luynet động có thể chạy trước và sau vị trí của dao cắt

Khi gia công tinh thì vấu của luynet động chạy trước vị trí dao cắt vì nếu chạy sau thì nó sẽ làm xước bề mặt vừa gia công, còn các trường hợp khác thì vấu của luynet động chạy sau vị trí dao cắt

Hình a: Dùng luynet tĩnh Hình b: Dùng luynet động

b Phương pháp cắt

Cắt theo lớp: Là phương pháp cắt mà việc cắt gọt sẽ thực hiện theo từng

lớp Cách này có độ cứng vững tốt, lực cắt nhỏ nên đạt được độ chính xác cao nhưng năng suất không cao

Cắt từng đoạn: Là phương pháp cắt để đạt kích thước yêu cầu theo từng

đoạn Đoạn đầu trục có lượng dư lớn nên phải chia thành 2 lớp để cắt cho hết lượng dư, tiếp theo cắt tiếp đoạn giữa và cuối cùng là đoạn cuối

Cắt phối hợp: Kết hợp hai phương pháp trên, nó có thể điều hòa được

nhược điểm của hai phương pháp đó Lúc đầu ta cắt lớp ngoài 1, sau đó cắt các đoạn 2