Các môn học tính toán và thiết kế đồ gá, th iết kế nhà máy cơ khí, tự động hda quá trìn h cống nghệ sẽ hỗ trợ tốt cho môn học công nghệ chế tạo máy và là những vấn đề có quan hệ khăng k
QUAN HỆ GIỮA ĐƯỜNG L ố i, BIỆN PHÁP CÔNG NGHỆ VÀ QUY MÔ SẤN XUẤT TRONG VIỆC CHUẨN BỊ SẨN XUẤT
Số lượng các nguyên công của một quá trìn h công nghệ phụ thuộc vào phiương pháp th iế t kế các nguyên công Trong thực tế người ta thường áp dụmg hai phương pháp th iế t kế các nguyên công tùy theo trìn h độ ph át triể n sảìn xuất của ngành chế tạo máy, đổ là phương pháp tập tru n g nguyên công vài phân tán nguyên công.
Tập tru n g nguyên công cd nghĩa là bố trí nhiều bước công nghệ trong phiạm vi m ột nguyên công, như vậy số lượng nguyên công của quá trìn h công ng*hệ sỗ ít đi.
Phân tán nguyên công cổ nghỉa là bố trí ít bước công nghệ tro n g phạm vi một nguyên công, như vậy số nguyên công của quá trìn h công nghệ sẽ nlniều lên.
H iện nay tro n g lĩnh vực chế tạo máy, nhỉn chung người ta cđ xu hướng vậìn dụng phương pháp tập tru n g nguyên công trê n cơ sở tự động hđa sản xuiất nhằm tă n g n ăn g su ất lao động, rú t ngắn chu kỳ sản xuất, giảm chi phí điiều hành và lập kế hoạch sản xuất Còn phương pháp phân tá n nguyên công chiỉ áp dụng ở quy mô sản x u ất lớn nếu trìn h độ sản x u ất kém (xét về m ặt kỹ/ th u ậ t sản xuất). o các nước công nghiệp p h át triển , người ta áp dụng phương pháp tập tr u n g nguyên công ở cá quy mô sản x u ất hàng loạt vừa và h àn g loạt nhỏ thieo hướng công nghệ linh hoạt và tự động hda trê n cơ sở ghép nhđm đối tưíợng sản x u ấ t theo mức độ giống nhau về kết cấu và công nghệ.
Việc chuẩn bị công nghệ có vai trò quan trọng tro n g quá trìn h chuẩn bị kỹ/ th u ậ t cho sản xuất.
Mục đích của chuấn bị công nghê chế tạo máy là đảm bảo quá trìn h chế tạio sàn phẩm cơ khí ổn định, đều đặn ứng với từ n g quy mô và điều kiện sản x u ấ t nh ất định; đảm bảo được các chỉ tiêu kinh tế kỹ th u ậ t đã được xác định v à đàm bảo kế hoạch sản xuất N hiệm vụ của giai đoạn chuẩn bị công nghệ là thiết kế, th ử nghiệm quá trìn h công nghệ chế tạo sản phẩm , đồng thời g iám sát và điều h àn h quá trìn h ấy tro n g thực tế sản x u ấ t để đ ạ t hiệu quả tốít Như vậy q uan hệ giữa chuẩn bị công nghệ và quá trìn h công nghệ trong th ự c tế sản x u ấ t cd tín h ch ất tư ơ ng hỗ, hoàn th iệ n lẫn nhau Giai đoạn ch u ẩ n bị công nghệ nhằm th iết kế, thử nghiệm quá trìn h công nghệ để áp d ụ n g vào sản xuất; quá trình công nghệ trong thự c tế khi triể n khai sẽ th ể hiiện rõ những sai sdt mà trong giai đoạn th iết kế, th ử nghiệm quá trìn h
13 công nghệ chư a p h á t hiện được
Thông tin ngược này từ quá trìn h sản x u ất thực tế sẽ gđp p h ầ n hoàn th iệ n c h ấ t lượng ch u ẩ n bị công nghệ và tạo điều kiện để đ ạ t hiệu q u ả sả n
- >> Quá trình chuẩn bị công nghệ ^—-— vào ’í _ Quá trình sản xuẩt
Hình 1-2 Quan hệ giữa quá trình chuẩn bị công nghệ và quá trình sản xuất thực tế xu ất tố t hơn sau này Mối quan hệ đã nêu trên cố th ể được tổng q u át hđa ở hình 1-2. ứ n g với mỗi th à n h phần của quá trỉn h công nghệ (nguyên công, gá, bước, động tác, V V ) cần phải xác định yêu cầu cụ th ể về chất lượng, sản lượng, thời gian và chi phí thực hiện nhằm đảm bào tính chất chặt chẽ của quá trìn h công nghệ tùy theo quy mô sản xuất, ỏ quy mô nhỏ (sản xuất đơn chiếc, loạt nhỏ) thư ờ ng chỉ cần lập hò sơ công nghệ dưới dạng phiếu tiến trìn h công nghệ, tro n g đố định thứ tự các nguyên công, hướng dẫn sơ bộ thực hiện từ n g nguyên công quan trọng Ỏ quy mô sản xuất lớn (sản xuất hàng loạt lớn, h àn g khối) phải lập hồ sơ công nghệ tỷ mỉ, chính xác, phải chia quá trìn h công nghệ tới mức phân cấp nhỏ n h ất của nổ là động tác ồ đây hồ sơ công nghệ cần phải lập và chuyển giao cho bộ phận sàn xuất là phiếu tiến trìn h công nghệ; phiếu nguyên công; sơ đồ nguyên công với nội dung cụ th ể về tra n g th iế t bị, dụng cụ, thông số công nghệ, định mức vật tư, định mức thời gian và bậc thợ.
H iện tại trìn h độ chuẩn bị công nghệ trong ngành chế tạo máy ở nước ta còn rấ t thấp, chủ yếu là th ủ công, v ì vậy m à hiệu quả của việc chuẩn bị công nghệ đối với thực tế sản xuất chưa cao, điều đổ ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả sản x u ấ t tro n g các nhà máy chế tạo máy.
Còn ở các nước cổ nền công nghiệp phát triển , người ta đang nâng cao dần trìn h độ chuẩn bị công nghệ trong ngành chế tạo máy theo hướng cơ khí hđa và tự động hđa b ằn g cách sử dụng các thiết bị văn phòng bán tự động và ở mức cao hơn là sử dụng máy vi tính cho việc chuẩn bị và điều hành sản xuất.
CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT CHI TIẾT MẤY
YẾU TỐ ĐẶC TRƯNG CỦA CHAT LƯỢNG BỀ MẶT
Khả n ăng làm việc của chi tiế t máy phụ thuộc rấ t nhiều vào chất lượng của lớp bề m ặt C hất lượng bề m ật là tập hợp nhiều tính ch ất quan trọng của lớp bề m ặt, cụ th ể là:
- H ỉnh dáng lớp bề m ặ t (độ sổng, độ nhám v.v ).
- T rạng thái và tính chất cơ lý của lớp bề m ặt (độ cứng, chiều sâu biến cứng, ứng su ất dư, v.v ).
- P hản ứng của lớp bề m ặt đổi với môi trường làm việc (tính chống mòn, khà năng chống xâm thực hđa học, độ bền mỏi, V V )
C hất lượng bề m ặt chi tiết máy phụ thuộc vào phương pháp và điều kiện gia công cụ thể C hất lượng bề m ặt là mục tiêu chủ yếu cần đ ạ t ở bước gia công tinh các bề m ặt chi tiế t máy.
Lớp bề m ặt chi tiế t m áy khác với lớp lõi về cấu trúc kim loại, V? tính chất cắt gọt và trạ n g thái biến cứng Nguyên nhân chính của sự khác nhau là hiện tượng biến dạng dẻo của lớp bề m ặt Mức độ và chiều sâu biến cứng bề m ặt phụ thuộc vào nhiều yếu tố; những yếu tố này cùng ảnh hưởig cả đến lực cắt và n h iệt cắt Đối với bề mặt chịu tải lớn càn chú ý^đặc biệt tính chất cơ lý của nd.
Trong phạm vi bài này chúng ta cần đi sâu vào tính chất hình hDC và tính chất cơ lỹ của bề m ặt gia công.
1.1 Tính chất hình học của bề mặt gia cồng
Tính chất hình học của bề m ặt gia công được đánh giá bằng độ nhấp nhô tế vi và độ sống bề m ặt. a) Độ nhấp nhô tẽ vi
Trong quá trìn h cắt, lưỡi cát của dụng cụ cát và sự hỉnh thành phoi kim loại tạo ra nhữ ng vết xước cực nhỏ trên bề m ặt gia công Như vậy bề mặt gia công cđ độ nhám (độ nhấp nhô tế vi) Độ nhấp nhô tế vi của bề m ặt gia công được đo bằng chiều cao nhấp nhô 0RZ) và sai lệch proíìn tru n g bỉnh cộng (.Ra) của lớp bề m ặt.
Chiều cao nhấp nhô (i?z) Là trị số tru n g bỉnh của 5 k h o ản g cách từ 5 đỉnh cao n h ấ t đến *5 đáy thấp n hất của n h ấp nhô bề m ặ t tế vi tín h trong phạm vi chiều dài chuẩn l (hỉnh 2-1).
Hình 2-7 Sổ đồ xác định độ nhấp nhô tế vi của bề mặt chi tiết máy
Tri số của R_ ù đươc xác đinh Ilhư sau:
Sai lệch proíĩn tru n g bỉnh cộng (i?a) là trị số tru n g bình của khoảng cich từ các đỉnh trê n đường nhấp nhô tế vi tới đường trụ c tọa độ o x :
( x-0 Độ nhấp nhô tế vi (độ nhám bề m ặt) là cơ sở để đánh giá độ nhẵn bề mật tro n g phạm vi chiều dài rấ t ngắn L
Theo tiêu chuẩn nhà nước thì độ nhẵn bề m ặt được chia làm 14 cấp ứng với giá trị của R.d, R y Độ n hẵn về m ặt cao nh ất ứng với cấp 14 (R, < 0,01 Ịxm\ R < 0,05 ¡um.) T rên bản vẽ chi tiế t máv, yêu cầu về độ nhám bề m ặt được cho theo giá trị của R d hoặc R Trị số i?a cho khi yêu cầu độ nhản bề m ặt cần đ ạ t từ cấp 6 đến cấp 12 CRa = 2,5 -7- 0,04 ¡um) Trị số R L được ghi trên bản vẽ nếu yêu cầu độ nhẵn bề m ặt cần đạt trong phạm vi từ cấp 1 đến cấp 5 là (R y = 320 -ỉ- 20 ¡um), hoặc từ cấp 13 đến cấp 14 là (R z = 0,08 -H 0,05//m) T rong thực tế sản x u ấ t nhiều khi người ta đánh giá độ nhám bề mặt chi tiế t m áy theo các mức độ: thô, bán tinh, tinh và siêu tinh (bảng 2- 1)
Bâng 2-1 Cấp nhẵn bống bề mặt
Chất lưộng bề mặt Cấp nhẵn bóng ôa ị/im)
14 0,01 0,05 Độ nhám bề m ặt và độ chính xác về kích thước cổ quan hệ với nhau chặc chẽ Theo kinh nghiệm, người ta dựầ vào cấp chính xác về kích thước để xác định độ nhám bề m ặ t tương ứng, cụ th ể là giá trị của độ nhám bề mặt khoảng 5 -7- 20% dung sai của kích thước cần đạt. b) Đô sóng bề m ặt là chu kỳ không bằng phảng của bề m ặt chi tiế t máy được quan sá t tro n g phạm vi lớn hơn độ nhám bề m ặt (từ 1 đến 10 m m )
Người ta dựa vào tỷ lệ gần đúng giữa chiều cao nhấp nhô và bước sống để p h ân b iệ t độ n h ấp nhô tẽ vi (độ nhám ) bề m ặ t và độ sổng của bề m ặt chi tiế t máy (hình 2-2). Độ n h ám bề m ặ t ứng với tv lệ
Hh = 0 + 50. Độ sổng bề m ặ t ứ ng với tỷ lệ
1.2 Tính chất cơ lý cùa bề mặt gia công
Tính chất cơ lý của lớp bề m ặt chi tiế t m áy được biểu thị bằng độ m ạng tinh th ể lớp bề m ặt, độ lớn V
Hình 2-2 Tổng quát về độ nhám và độ sóng bề mặt chi tiết máy: h - chiều cao nhấp nhô tế vi
/ - khoảng cách giữa hai đính nhấp nhô tế vi.
L - khoảng cách giữa hai đỉnh sóng. ứng bề m ặt, sự biến đổi về cấu trúc dấu của ứng suất trong lớp bề mật, chiều sâu lớp biến cứng bề m ặt. a) Hiện tượng bien cứng cùa lớp be mặt
T rong quá trìn h gia công, tác dụng của lực cắt làm xô lệch m ạng tinh th ể lớp kim loại bề m ặt và gây biến dạng dẻo ở vùng trước và vùng s;au lưỡi cắt Phoi kim loại được tạo ra do biến dạng dẻo của các hạt kim load trong vùng trư ợt Giữa các h ạ t tin h thể kim loại x u ấ t hiện ứng suất Thể tích riêng tă n g và m ật độ kim loại giám ở vùng cát Giới hạn bền, độ cứng, độ giòn của lớp bề m ặt được nâng cao; ngược lại tính dẻo dai của lớp bề m ặt lại giảm Đồng thời tín h dẫn từ của lớp bề m ặt cũng thay đổi Nhiều tính chất khác của lớp bề m ặt cũng thay đổi Kết quả tổng hợp là lớp bề m ặt kim loại bị cứng nguội, chác lại và cố độ cứng tế vi cao Độ cứng tế vi là một tính chất lý học quan trọ n g của lớp bề mặt Mức độ biến cứng và chiều sâu lớp biến cứng bề m ật phụ thuộc vào tác dụng của lực cát, mức độ biến dụng dẻo của kim loại và ảnh hưởng nhiệt của vùng cát Lực cắt tăng làm cho mức độ biến dạng dẻo của vật liệu tăng; qua đó làm táng mức độ biến Cling và chiều sâu lớp biến cứng bề m ạt N hiệt sinh ra ở vùng cắt sẽ hạn chế hiện tượng biến cứng bề m ặt Như vậy mức độ biến cứng của lớp bề mặt phụ thuộc vào tỷ lệ tác động giừa h ai yếu tố lực cát và nhiệt sinh ra trong vùng cắt. b) ứng suất dư trong lớp bê mặt
Khi gia công, tro n g lớp bề m ặt chi tiết có ứng suất dư Trị số, dấu và chiều sâu phân bô của ứng s u ấ t dư trong lớp bề m ặt phụ thuộc vào điều kiện gia cô)ng cụ thể Sau đây là những nguyên nhân chủ yếu gây ra ứng suất dư trong lớp bề m ặt chi tiế t máy:
1 Khi cắt m ột lớp m ỏng vật liệu, trường lực x u ất hiện gây ra biến dạng dẻo kìhông đều ở từ n g khu vực trong lớp bề mặt Khi trường lực m ất đi, biến dạng dẻo gây ra ứng su ấ t dư trong lớp bề mặt.
2 Biến dạng dẻo sinh ra khi cắt làm chắc lớp v ật liệu bề m ặt, làm tăng thể tí ch riêng của lớp kim loại mỏng ở ngoài cùng Lớp kim loại ở bên trong do kh ông bị biến d ạn g dẻo nên vẫn giữ thể tích riêng bình thường Lớp kim loại ngoài cùng cđ xu hướng tă n g thể tích, gây ra ứng su ấ t dư nén; để cân bằng thì lớp kim loại bên tro n g phải sinh ra ứng su ất dư kéo.
3 N hiệt sinh rạ ở vùng cắt cổ tác dụng nung nóng cục bộ các lớp mỏng bề m ậ t làm giảm m ôđun đàn hồi của vật liệu, cổ khi làm giảm tới trị số nhỏ nhất Sau khi cắt, lớp v ật liệu bề m ặt ở vùng cắt bị nguội nhanh, co lại, sinh ra ứng su ấ t dư kéo; để cân bằng thỉ lớp kim loại bên trong phải sinh ra ứng su ất dư nén.
4 Kim loại bị chuyển pha trong quá trình cát và nhiệt sinh ra ở vùng cắt làm thay đổi cấu trú c v ật liệu, dẫn đến sự th ay đổi về th ể tích kim loại
ẨNH HƯỞNG CỦA CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT TỚI KHẢ NĂNG LÀM VIỆC CỦA CHI TIẾT MẤY
C hất lượng bề m ặ t cđ ảnh hưởng nhiều đến khả năng làm việc của chi tiết máy, đến mối lắp ghép của chúng trong kết cấu tổng thể của máy o đây sẽ đi sâu khảo s á t m ột số ảnh hưởng cơ bản của chất lượng bề m ặt (độ nhấp nhô tế vi, lớp biến cứng bề mặt, ứng suất dư bề mặt) đối với khả năng làm việc của chi tiế t m áy (tính chống mòn, độ bền mỏi, tính chống ăn mòn hda học, độ chính xác các mối láp ghép).
2.1 Ẩnh hưởng đến tính chống mòn a) Ảnh hường đến độ nhấp nhô tễ vi (độ nhám hề mặt)
Chiều cao và hình dạng của nhấp nhô tế vi trên bề mặt cùng với chiều của vết gia công cđ ản h hưởng đến ma sát và mài mòn chi tiết máy.
Do bề m ặt hai chi tiế t tiếp xúc nhau cố nhấp nhô tế vi (nhám) nên trong giai đoạn đầu của quá trìn h làm việc, hai bề m ật này chỉ tiếp xúc nhau ở một số đỉnh cao nhấp nhô; diện tích tiếp xúc thực chỉ bằng một phần của diện tích tiếp xúc tính toán Tại các đỉnh tiếp xúc đổ áp suất rấ t lớn, thường vượt quá giới hạn chảy, có khi vượt quá cả giới hạn bền của vật liệu Áp suất đó làm cho các điểm tiếp xúc bị nén đàn hồi và làm biến dạng áèo các nhấp nhô, đổ là biến d ạng tiếp x.úc Biến dạng tiếp xúc co' thể tính theo công thức thực nghiệm như sau:
A = Cpx (um) (2.4) với c, X - hệ số và số m ũ phụ thuộc điều kiện thực nghiệm (dạng tiếp xúc, vật liệu, v.v ); p - áp su ất tiếp xúc {N im m 2).
Khi hai bề m ặt co' chuyển động tương đối với nhau sẽ xày ra hiện tượng trư ợt dẻo ở các đỉnh n hấp nhô; các đinh nhấp nhô bị mòn nhanh lcàm khe hở lắp ghép tăn g lên Đo' là hiện tượng mòn ban đầu Trong điều kiện lam việc nhẹ và vừa, mòn ban đ ầu có th ể làm cho chiều cao nhấp nhô giảm 65 -7- 75%; lúc đó diện tích tiếp xúc thực tâng lên và áp suất tiếp xúc giảm đi Mòn ban đầu ứng với thời gian chạy rà kết cấu cơ khí ỏ giai đoạn này hình dạng nhấp nhô và chiều của vết gia công cũng thay đổi Sau giai đoạn này quá trìn h mài mòn trở nên bình thường và chậm Đố là giai đoạn mòn bình thường Cuối cùng là giai đoạn mòn kịch liệt, khi đd bề m ặt tiếp xúc bị tróc ra, nghĩa là cấu trú c bề m ặt chi tiết bị phá hỏng Như vậy, quá trin h mài mòn của m ột cặp chi tiế t máy, xét trên cơ sở ma sát ở bề m ặt tiếp xúc, thường qua ba giai đoạn: mòn ban đầu, mòn binh thường, mòn kịch liệt (hình 2-3). ỏ h ìn h 2- 3 b iểu th ị mối q u an hệ giữa lượng mòn và thời gian sử dụng của m ột cặp chi tiế t m a sát với nhau tùy theo độ nhám bề m ặt ban đầu Độ nhám bề m ặt ban đầu phụ thuộc phương pháp gia công Các đường đặc trư n g
Hình 2-3 Quá trình mài mòn của một cặp chi tiết ma sát (tiếp xúc) vối nhau c, b, c ứng với ba độ nhám ban đầu khác nhau của các bề m ặt tiếp xúc 0 đây giai đoạn m òn ban đầu là khoảng thòi gian từ 0 đến tp từ 0 đến t ỳ từ 0 đến t y Giai đoạn mòn bình thường của cặp chi tiết, tùy theo độ nhám bề mặt ban đầu, ứng với khoảng thời gian từ t x đến TJ, t2 đến 7 \, ¿3 đến T y
Giai đoạn mòn kịch liệt của cặp chi tiế t ứng với khoảng thời gian từ T y T y
7*3 trở đi 0 đường đặc trư ng c, cặp chi tiế t cđ độ nhẵn bổng bề m ặt ban đầu kém n h ấ t nên giai đoạn mòn ban đàu xảy ra nhanh nhất, nghĩa là xét về thời pian thì ¿3 < t 2 < t y như vậy cường độ mòn của cặp chi tiết này là lớn n h ấ t ở giai đoạn mòn ban đầu r?uổi thọ của cặp chi tiế t có độ nhẵn bống bề m ặt tan đau kém n h ấ t ứng với giai đoạn mòn bình thường cũng ngán n h ấ t, nghĩa là n -■ 3 r 2 < T y
A ^ Hình 2.4 Quan hệ giữa lương mòn ban đầu (//) và sai
• lệch prôfin trung binh cộng /?a- Đương 1 ưng vơi diẽu chi tiế t máy, nếu giảm kiện làm việc nhẹ, đưònq 2 - điều kiện làm việc nặng.
21 hoặc tăng chiều cao n hấp nhô tế vi tới trị số tối ưu, ứng với điều kiện làm việc của chi tiết, thì sẽ đ ạt được lượng mòn ban đầu ít nhất, qua đố kéo dài tuổi thọ của chi tiết. o hình 2-4 cđ quan hệ giữa đô mòn ban đầu (u) và trị số của sai [ệch prôfin tru n g bình cộng i?a, tùy theo điều kiện làm việc nặng hay nhẹ LuỢng mòn ban đầu ít n h ấ t ứng với giá trị của R a tại các điểm R ị , R a2\ đd là giá trị tối ưu của R N ếu giá trị của R nhỏ hơn trị số tối ưu R aV R a2 thì sẽ bị mòn kịch liệt vì các p h ần tử kim loại dễ khuếch tán Ngược lại, giá trị của
R a lớn hơn trị số tối ưu R aV R,ì2 thì lượng mòn sẽ tăn g lên vì các nhấp nhô bề m ặt bị phá vỡ và cá t đứt.
Tóm lại, khi th iế t kế hai bề m ặt ma sát với nhau phải chọn độ nhám bề m ặt tối ưu để giảm độ mòn của chúng đến mức nhỏ nhất, tùy theo điều kiện làm việc cụ thể. b) Ảnh hường cùa lớp hiên cứng bề mặt
Lớp biến cứng bề m ặ t của chi tiết máy co' tác dụng nâng cao tính chống mòn Biến cứng bề m ặ t làm hạn chế tác động tương hỗ giừa các phân tử và tác động tương hỗ cơ học ở bề m ặ t tiếp xúc nghĩa là, hạn chế sự khuếch tán oxy trong không khí vào bề m ặ t chi tiết máy để tạo thành các ôxyt kim loại, như các ôxyt sắ t FeO, F e20 3, Fe30 4 là các ôxyt cố tác dụng ăn mòn kim loại.
H iện tượng biến cứng bề m ặ t chi tiết máy còn hạn chế quá trình biến dạng dẻo to àn phần của chi tiết máy, qua đo' hạn chế hiện tượng chảy và hiện tượng mài mòn của kim lo ạ i c) Ảnh hường cùa ứng suất dư be mặt ứ n g su ấ t dư ở lớp bề m ặ t chi tiết máy no'i chung không ảnh hưởng cáng kể tới tín h chống mòn, nếu chi tiết máy làm việc trong điều kiện ma sát bình thường Còn ứng su ấ t bẽn trong xét trên toàn bộ tiết diện của chi tiết máy, cổ th ể cố ảnh hưởng đến tín h chất và cường độ mòn của chi tiết máy.
2.2 Ánh hưởng đến độ bền mói của chỉ tiết máy a) Ảnh hường của độ nhám bầ mặt Độ nh ám bề m ặt cd ảnh hưởng đến độ bền mỏi của chi tiết máy, nhất là khi chi tiế t máy chịu tải trọ n g chu k>r cd đổi dấu, vì ở đáy các nhấp nhô tế vi cđ ứ n g su ấ t tậ p tru n g với trị số lớn, co' khi trị số này vượt quá giới hạn mỏi của v ậ t liệu, ứ n g su ấ t tập trung này sẽ gây ra các vết nứt tế vi ở đáy các nhấp nhô, đd là nguồn gốc gây phá hỏng chi tiết máy.
Kill tiện thép 45 theo hai yêu cầu khác nhau về độ nhám bề m ặ t thì sẽ nhận được hai giới hạn mỏi khác nhau.
- ữ n g với chiều cao nhấp nhô tế vi R z = 75 /um thì cổ giới hạn mỏi là Ơ _J = 195 M N /m2 (195 N im m 2).
- ứ n g với chiều cao nhấp nhô tế vi R = 2/um thì cổ giới hạn mỏi là ơ = 282 M N /m2 (282 N im m 2).
N ghĩa là ở trường hợp độ nhám bề m ặt thấp (độ nhẵn bổng bề m ặ t cao) thì giới hạn mỏi của vật liệu tăng khoảng 50%.
M ặt khác, độ bền của chi tiết máy cũng sẽ tă n g khi chi tiế t chịu tải trọ n g va đập, nếu độ nhám bề m ặt thấp Đối với thép CT5 nếu giảm độ nhám bề m ặ t từ R z = 1 0 0 ịim xuống R z = 0,1 p,m thì độ bền chịu va đập cổ th ể tă n g 17%. b) Ảnh hường cùa lớp biên cứng bề mặt
Bề m ặt bị biến cứng có th ể làm tăn g độ bền mỏi khoảng 20% Chiều sâu và mức độ biến cứng của lớp bề m ặt đều cổ ảnh hưởng đến độ bền mỏi của chi- tiế t máy; cụ th ể là hạn chế khả năng gây ra các vết nứ t tế vi làm phá hỏng chi tiết, n h ấ t là khi bề m ặt chi tiế t có ứng su ấ t dư nén.
Khi chi tiế t máy làm việc ở môi trường cò nhiệt độ cao, dưới tác dụng nhiệt quá trìn h khuếch tán các phân tử kim loại trong lớp bề m ặt sẽ tăn g lên, làm giảm độ bền mỏi của chi tiết máy. c) Ảnh hường cùa ứng suất dư trong lớp be mặt ứ n g xuất dư nén trê n lớp bề m ặt cổ tác dụng nâng cao độ bền mỏi; còn ứng suất dư kéo lại hạ th ấp độ bền mỏi của chi tiế t máy Ảnh hưởng của ứng suất dư bề m ặt đối với độ bền mỏi của chi tiết máy, xét về trị số và dấu của ứng suất dư, cổ th ể xác định bằng mối quan hệ theo thực nghiệm sau: ơ - lb = ơ - l a - ' a ơ d ( 2 -5 ) tro n g đổ: ơ_la - giới hạn mỏi khi không cổ ứng suất dư bề m ặt, ơ ỉb - giới hạn mỏi khi cđ ứng suất dư bề m ặt, ơj - ứng su ấ t dư lớn n h ất, kể cả dấu, ở lớp bề m ặt, a - hệ số phụ thuộc loại v ật liệu của chi tiết.
Công thức thực nghiệm trá n cho biết nếu ứng suất dư bề m ặt co' trị số th ay đổi trong phạm vi từ + 5 0 0 đến -500 N im m 2 thì giới hạn mỏi của chi
CÁC YẾU TỐ ẤNH HƯỞNG ĐẾN CHAT LƯỢNG BÈ MẶT CHI TIẾT MÁY
T rạng thái và tín h chất của lớp bề m ặt chi tiế t máy trong quá trỉn h gia công do nhiều yếu tố công nghệ quyết định.
Tính chất cơ lý của lớp bề m ặt chi tiế t bị thay đổi dưới tác dụng của lực cắt và nhiệt sinh ra tro n g vùng cắt 0 các phương pháp cát gọt (tiện, phay, bào, v.v ) thỉ tác động của vùng cắt đối với tính chất cơ lý của lớp bề m ặt thường m ạnh hơn tác động của nhiệt cát ỏ quá trìn h biến dạng dẻo của vật liệu gia công tại vùng cắt, dưới tác động của lực cắt, xảy ra hiện tượng biến đổi về cấu trú c vật liệu, hiện tượng chuyển pha và xô lệch mạng tinh thể, hiện tượng biến cứng của lớp bề mật, làm độ ứng tế vi tăng và độ dẻo dai giảm.
Lớp bề m ặ t của chi tiết thép thường được phân chia thành ba vùng khác nhau. à) Vùng ngoài cđ m ức độ biến dạng dẻo lớn, m ạng tinh thể và từng tinh th ể kim loại bị biến đổi m ạnh, cấu trúc vật liệu bị lộn xộn, độ cứng tế vi tăng. b) Vùng giữa cđ độ hạt lớn, mạng tinh th ể bị cứng tế vi th ấ p hơn vùng ngoài c) Vùng tro n g cd mức độ biến dạng dẻo ít n h ấ t và cđ cấu trú c vật liệu gần như bỉnh thường.
Khi gia công chi tiế t gang xám thì sự biến đổi của lớp bề m ặt nđi chung là ít, chiều sâu của lớp bề m ặt bị biến đổi ở đây thường nhỏ hơn 15ụm
Khi gia công thô và tin h chi tiế t thép, th ỉ sự biến đổi của lớp bề m ặ t thư ờng mạnh hơn khi gia công chi tiế t gang, với chiều sâu từ 50 đến 300 ụ m
Nếu tiện bổc vỏ với chiều sâu cắt lớn và lượng chạy dao lớn thì chiều sâu lớp bề m ặ t bị biến đổi có th ể tới giá trị 500 -r 1000¡um H ình 2-6 cho biết độ lớn của ứng su ấ t ở vùng a, b, c của lớp bề m ặt chi tiế t thép sau nguyên công tiện. xô lệch ít hơn và cổ độ
Hình 2-6 Sự phân bố ứng suất trong lốp b'ê mặt gia công sau khi tiện thép*
Khi mài, tác động của nhiệt cát đối với trạn g thái, tính chất của lớp bề m ặt gia công thường trội hơn so với tác động của lực cát ò quá trìn h mài xảy ra hiện tượng biến đổi cấu trúc vật liệu bên tro n g lớp bề m ặt, các phần tử cacbit tập tru n g ở phía ngoài các h ạt tinh thể, như vậy sẽ hỉnh th àn h tổ chức cố cấu trú c giống như cấu trúc sau quá trình tôi và ủ Quá trìn h biến đổi cấu trú c này tạo ra các ứng suất kéo và nén với trị số xấp xỉ giới hạn chảy và cd khi vượt quá giới hạn chảy của vật liệu Quá trìn h biến đổi về cấu trú c như vậy ở lớp bề m ặt chi tiết, sau bước m ài thô và bán tinh thường ứng với chiều sâu lớp bề m ặt tới khoảng 10 -ỉ- 30/4771; sau bước m ài tinh và siêu tinh, khoảng 5/4771 ứ n g su ấ t phân bố trong lớp bề m ặt chi tiết cd khi sâu tới 50 -r 150/4771.
Một hiện tư ợng nữa cần lưu ý khi khảo sát lớp bề m ặt, đổ là hiện tượng thoát cacbon ò các chi tiết rèn thì lớp bề m ặt phân th àn h hai vùng: vùng ngoài bị th o á t cacbon nhiều, vùng trong bị thoát cacbon ít Ỏ các chi tiết được rèn nống tro n g khuôn thì chiều sâu lớp bề m ặ t bị th o á t cacbon, tùy theo trọng lượng chi tiết, cổ khi tới 150 -r 300/4/71 ệ chi tiế t rốn tự do thỡ chiều sâu này cđ th ể tới 500 -r 1000/4/71 Đối với phôi cán thì chiều sâu lớp bê m ặt bị biến đổi cổ th ể tới 150/4771, chiều sâu lớp bề m ặt bị th o á t cacbon có thể tới 50/4/71 Chi tiế t đúc từ gang xám thường có lớp vỏ peclit dày tới 300/4F1, dưới lớp vỏ này là lớp ferrit đóng vai trò tru n g gian giữa lớp vỏ và lớp lỗi Chi tiế t đúc từ thép cd lớp bề m ặt thoát cacbon với chiều sâu tới 200/4 n
Nói chung, quá trìn h hình th à n h tính chất hình học và tính chất cơ lý của lớp bề m ặ t chi tiế t khi gia công cơ rấ t phức tạp Ỏ đây sẽ đi sâu khảo sát những yếu tố cơ bản n h ất trê n cơ sở các nhdnt yếu tố ảnh hưởng như sau:
- Các yếu tố ảnh hưởng cd tính chất in dập hình học lên bề m ặ t gia công, ví dụ, ảnh hưởng của dao cắt và chế độ cát.
- Các yếu tố ản h hưởng phụ thuộc vào biến dạng dẻo của lớp bề m ặt.
- Các yếu tố ảnh hưởng do dao động của máy, dụng cụ và chi tiế t gia công.
3.1 Anh hưởng đến độ nhám bề mặt a Các yêu tố mang tính ch ấ t hình học cùa dụng cụ cắt và chế độ cắt
Mối quan hệ giữa các thông số hình học của dụng cụ cắt và chế độ cát với chất lượng bề m ặ t chi tiết m áy đã được nhiều công trìn h lý thuyết và thực Ighiệm đề cập đến, chủ yếu trên cơ sở các phương pháp cắt gọt như
Từ kết quả nghiên cứu, bước đầu người ta đã tìm được các biện pháp công nghệ thích hợp để cải thiện chất lượng bề m ặt chi tiết máy, n h ấ t là giảm chiều cao nhấp nhô tế vi R y (giảm độ nhám ) để tă n g độ n h ẵn bổng bề m ặt, cải th iệ n chiều sâu lớp biến cứng cũng như độ cứ n g bề m ặt Qua thự c nghiệm đối với phư ơng p h áp tiệ n người ta đ ã xác
Hình 2-7 Quan hệ giữa chiều cao nhấp nhô tế vi Rz và lượng tiến dao s khi tiện. định được mối quan hệ giữa các thông số: chiều cao nhấp nhô tế vi R r lượng tiến dao s, bán kính mũi dao r, chiều dày phoi nhỏ nhất /imin (hình 2-7).
T rên hình 2 -7 đường cong 1 biểu thị mối quan hệ tổng quát giữa R v s và r, cụ th ể là tro n g phạm vi giá trị của lượng chạy dao s > 0,15 mmlvòng\ Đường cong 2 biểu th ị mối quan hệ thực nghiệm, kể cả phạm vi giá trị của lượng chạy dao s nhỏ hơn (S < 0 ,1 mm/ưòng) Từ đường cong 2 người ta xác định được mối quan hệ giữa R s và r, h min đối với bước tiện tinh và biểu thị bằng đường cong 3 N hư vậy, tùy theo giá trị thực tế của lượng chạy dao s cổ th ể xác định mối quan hệ giữa R y với s, r và h mìn như sau:
- Khi s > 0,15 m m lvòng thì giá trị của chiều cao nhấp nhô tế vi R y = — - Khi s < 0,1 m m lvòng thỉ
2 1 + rh min Ó đây, chiều dày phoi kim loại /imin phụ thuộc bán kính mũi dao r Nếu mài lưỡi cát bằng đá kim cương mịn ở m ặt trước và m ặt sau lưỡi cắt, khi r = 10/*m th ì /imin = 4ịxm M ài dao hợp kim cứ ng b ằ n g đá thư ờ ng nếu r = 40//m thì /imin > 20//m.
Nếu lượng chạy dao s quá nhỏ (S < 0,03 mm/vòng) thì trị số của R y lại tăng, nghĩa là thực hiện bước tiện tinh hoặc phay tinh với lượng chạy dao s quá nhỏ sẽ không cđ ý nghĩa đối với việc cải thiện chất lượng bề mặt chi tiết M ặt khác với giá trị không đổi của lượng tiến dao s cổ th ể đ ạt độ nhám bề m ặ t th ấp hơn nếu vật liệu gia công có sức bền cao hơn.
H ình 2 -8 là ví dụ về ảnh hưởng của hỉnh dạng hình học của dụng cụ cắt và chế độ cắt đến độ nhám bề m ặt khi tiện 0 đây khi tiện lượng chạy dao Sj đưa dao tiện từ vị trí 1 sang vị trí 2 (hình 2 -8a) để lại trê n bề m ặt chi tiết phần sót lại m tạo th à n h nhấp nhô bề m ặt, phần sdt lại m phụ thuộc vào bước tiến S { và hình dạng hình học của dụng cụ cắt Giảm lượng chạy dao từ S { đến S 2 thì chiều cao nhấp nhô sẽ từ R ’y giảm xuống còn 7i” (hỉnh 2-8b) Mếu th ay đổi góc
hi Sỏ an toan v ì 6ơ ỏ - 6ơ thường m = 2 T 8 chi tiết.
Như đà biết, để đảm bảo không có phế phẩm nếu bỏ qua sai số hệ thống thay đổi thi tru n g tâm phân bố phải trù n g với tru n g tâm dung sai và dung sai ố > 6ơ.
Nếu tính cả dung sai điều chinh ố I thi điều kiện để không sinh ra phế phẩm là:
Khi sai số hẻ thống cđ ảnh hưởng rõ rệt đến độ chính xác gia công thỉ điều kiện để khổng sinh ra phế phẩm là:
Ahl - sai số hệ thống.
Vì tru n g tâm phân phối phải trù n g với tru n g tâ m d u n g sai thì kích thước điều chỉnh có th ể xác định như sau: r _ ^m ax ^ m in ^ d c đ c " 2 2
CHUẨN
Đ ỊN H N G H ĨA V À P H Â N L O Ạ I C H U Ẩ N
Khi gia công cơ m ột sản phẩm cơ khí hay một chi tiế t máy cần bảo đảm những yêu cầu về chất lượng sản phẩm , về năng su ấ t và giá thành.
Mỗi chi tiế t khi được gia công cơ thường có các d ạng bề m ặ t sau: bề m ặt gia công, bề m ặt dùng để định vị, bề m ặt dùng để kẹp chặt, bề m ặ t dùng để đo lường và bề m ặt không gia công.
Trong thực tế cđ th ể cđ một bề m ặt làm nhiều nhiệm vụ khác nhau, ví dụ, vừa dùng để định vị, vừa dùng để kẹp chặt hay kiểm tra. Để xác định vị trí tương quan giữa các bề m ặt của m ột chi tiế t hay giữa các chi tiết khác nhau người ta đưa ra khái niệm về chuẩn, và định nghĩa chuẩn như sau:
"Chuẩn là tập hợp cùa những bề mặty đường hoặc điểm cùa một chi tiết mà căn cứ vào đó người ta xác định vị trí cùa các bề mặty đường hoặc điểm khác của bản thân chi tiễt đó hoặc cùa chi tiết khác".
Cần chú ý rằn g tập hợp của những bề m ặt, đường hoặc điểm có nghĩa là chuẩn đổ cđ th ể là m ột hay nhiều bề m ặt, đường hoặc điểm Vị trí tương quan của các bề m ặt, đường hoặc điểm được xác định tro n g quá trìn h th iế t kế hoặc gia công cơ, lắp ráp hoặc đo lường.
Việc xác định chuẩn ở m ột nguyên công gia công cơ, chính là việc xác định vị trí tương quan giữa dụng cụ cát và bề m ặt cần gia công của chi tiết để đảm bảo nhữ ng yêu cầu kỹ th u ậ t và kinh tế của nguyên công đo'.
Do mục đích và yêu cầu sử dụng, chuẩn được phân chia ra nhiều loại: a) Chuẩn thiết kê
Chuẩn th iế t kế là chuẩn được dùng tro n g quá trìn h th iế t kế Chuẩn th iết kế được hình th à n h khi lập các chuỗi kích thước tro n g quá trìn h th iế t kế.
C huẩn th iế t k ế có th ể là c h u ẩ n th ự c hay chuẩn ảo (hình 4- 1).
C huẩn th ự c như m ặt A (hình 4- la ) dùng để xác định kích thước Ấ Aj
1 o) b) các bậc của trục C huẩn ào như đ iểm o (hình 4 -lb ) là đỉnh hình nđn côn (a).
Hình 4-1 Chuẩn của m ặt lăn bánh răn g côn thiết kế dùng để xác định gdc b) C huẩn công nghệ C huẩn công nghệ chia ra: chuẩn gia công, chuẩn lắp ráp và chuẩn kiểm tra.
Chuẩn gia công dùng để xác định vị trí của những bề m ặt, đường hoặc điểm của chi tiế t tro n g quá trìn h gia công cơ.
C huẩn gia công bao giờ cũng là chuẩn thực.
Hãy xem xét hai ví dụ (hình 4-2):
Nếu gá đ ặ t để tự động đ ạ t kích thước cho cả loạt chi tiế t m áy thì m ật A làm cả hai nhiệm vụ tỳ và dịnh vị (h ìn h 4- 2a).
- Nếu rà gá từ n g chi tiế t theo đường vạch dấu B (hoặc theo một bề m ặt nào khác) thì m ậ t A chỉ làm nhiệm vụ tỳ, còn chuẩn định vị là đường vạch dấu B (hỉnh 4 -2b) N hư vậy là chuẩn gia công cổ th ể trù n g hoặc không trù n g với m ặt tỳ của chi tiế t lên đồ gá hoặc lên bàn máy.
C huẩn gia công còn chia ra chuẩn thô và chuẩn tinh.
- Chuẩn thô là nhữ ng bề m ặt dùng làm chuẩn chưa được gia công.
T rong h ầu h ết các trường hợp, chì chuẩn thô là những yếu tố hình học thực của phôi chưa gia công Chỉ trong trường hợp phôi đưa vào xưởng đã ở dạng gia công sơ bộ thì chuẩn thô mới là những bề m ặt đã gia công N hững trường hợp như vậy thường gặp trong sản xuất máy hạng nặng, ở đd các vật rèn lớn chuyển đến từ các nhà máy luyện kim đã qua tiện thô, mục đích là
93 để phát hiện phế phẩm của quá trình tạo phôi, vận chuyển dễ và giảm khối lượng gia công cơ.
- Chuẩn tinh là những bề m ặt dùng làm chuẩn đã qua gia công Nếu chuẩn tinh còn được dùng tro n g quá trìn h láp ráp sau này thì gọi là chuẩn tinh chính Còn những chuẩn tin h không được sử dụng tro n g quá trìn h láp ráp sau này thì gọi là chuẩn tinh phụ.
- Mặt lỗ A của bánh răn g được dùng làm chuẩn tinh khi gá đ ặt để gia công răng, nhưng lỗ A cũng được dùng để lắp với trụ c (khi lắp ráp) (hình 4-3a) Nên lỗ A được gọi là chuẩn tinh chính.
- M ặt 1 và 2 của pittông được gia công để làm chuẩn tin h phụ vì khi láp ráp không dùng đến nổ (hỉnh 4-3b).
Chuẩn lắp ráp là chuẩn dùng để xác định vị trí tư ơng quan của các chi tiết khác nhau của m ột bộ phận máy trong quá trin h lắp ráp.
Chuẩn láp ráp cd th ể trù n g với m ặt tỳ lắp ráp và củng cđ khi khồng.
Khi lắp ráp th â n động cơ đốt tro n g cần bảo đảm độ th ẳ n g gđc giữa tâ m lỗ xylanh (m ặt E ) với tâm ổ láp trụ c khuỷu M (của chi tiết 1) là 0,05/1000 m m
(tương ứng với 10” /90°) (hình 4 -4 ) Khi tiế n hành lắp các chi tiế t 1, 2, 3, 4 ph ải bảo đảm những yêu cầu về:
- Độ song song của ổ trụ c M với m ặ t lắp c,.
- Độ song song của hai m ặt Dn và C2.
- Độ vuông gđc của tâm lỗ chi tiết 3 với m ật D y
Nếu căn cứ vào các yếu tố trên cần phải giải chuỗi kích thước theo phương pháp láp lẫn, khi đđ các m ặt Cp C2> Z)2, D 3 là chuẩn lắp ráp Nhưng nếu thực hiện lắp ráp bằng phương pháp rà và kiểm tra m ặt M theo m ật E để bảo đảm độ thẳng góc giữa tâm lỗ xylanh với tâm lỗ trục khuỷu, thì khi đó m ặt E trở thành chuẩn láp ráp và các m ặt Cp C2, z>2, z>3 chi iâ những m ặt lỳ.
( huấn kiểm (ra (hay còn gọi là chuẩn do lường) là ch u ẩ n cản cứ vào đò đè tiến hành đo hay kiểm tr a kích thước về vị trí giữa các yếu tố hình học của chi tiết máy.
QƯẤ T R ÌN H GÁ Đ Ặ T C H I T IẾ T K H I G IA C Ô N G
2.1 Khái niệm về quá trình gá đặt
Gá đặt chi tiết trước khi gia công bao gồm hai quá trìn h : định vị chi tiết và kẹp chặt chi tiết.
Quá trin h định vị là sự xác định vị trí chính xác tương đối của chi tiết so với dụng cụ cắt trước khi gia công Chảng hạn khi quay m ặt A (hỉnh 4 - 6b), chi tiết được định vị bằng m ặt B để bảo đảm kích thước H ỏ^\ dụng cụ cắt được điều chỉnh theo kích thước Hòu mà gốc kích thước là bàn máy
(hoặc bề m ặt của đồ định vị trên đồ gá).
Quá trìn h kẹp chặt là quá trinh cố định vị trí của chi tiết sau khi đã định vị để chống lại tác dụng của ngoại lực (chủ yếu là lực cắt) trong quá trinh gia công chi tiết làm cho chi tiết không rời khỏi vị trí đã được định vị.
Gá đặt trên mâm cặp ba chấu tự định tâm (hình 4-7) Sau khi đưa chi tiết lên mâm cặp, vặn cho các chấu cặp tiến vào sao cho tâm của chi tiết trù n g với tâm của trục chính của máy, đ ó là quá trìn h định vị Sau đó tiếp tục vặn cho chấu cặp tạo nên lực kẹp chi tiết để chi tiế t sẽ không bị dịch chuyển trong quá trình gia công sau này Đó là quá trìn h kẹp chặt t l
B Hình 4-ồb Định vị chi tiết để phay Hình 4-7 Gá dặt trên mâm cắp ba chấu
Cần chú ỹ rằn g trong quá trỉnh gá đật, bao giờ quá trin h định vị cũng xảy ra trước, chỉ khi quá trình định vị kết thúc thỉ mới bắt đàu của quá trình kẹp chặt Không bao giờ hai quá trình này xảy ra đồng thời, và cũng không bao giờ quá trìn h kẹp chặt xảy ra trước quá trin h định vị.
Gá đ ặt chi tiế t hợp lỹ hay không là một trong nhữ ng vấn đề cơ bản của việc th iế t kế quy trin h công nghệ Vi nếu khi đã khống chế dược những nguyên nhân khác sinh ra sai sổ gia công trong m ột mức độ n h ất định thì độ chính xác của chi tiết gia công chủ yếu do quá trìn h gá đ ặt quyết định
Chọn được phương án gá đặt hợp lý còn giảm được thời gian phụ, đảm bào độ cứng vững tốt để nâng cao chế độ cắt, giảm thời gian cơ bản.
2.2 Các phương án gá đặt chi tiết khi gia công ô/ Phương ỏn rà gỏ Cú hai trường hợp: rà trực tiếp trờ n mỏy và rà theo dẫu đã vạch sẵn.
Theo phư ơng pháp này công n h ân d ù n g m á t với n h ữ n g d ụ n g cụ như bàn rà, mũi rà, đồng hồ đo hoặc hệ thống ống kính quang học (như trên máy doa tọa độ) để xác định vị trí của chi tiế t so với máy hoặc dụng cụ cát.
Chảng hạn khi gia công lỗ d 2 của bạc lệch tâm (hình 4-8) trê n m âm cặp 4 chấu phải tiến hành rà để bảo đảm tâm lỗ 0 2 trù n g với tâm trục chính của máy Hình 4-8 Rà khi gia công lỗ bạc lệch tâm.
P h ư ơ n g p h áp rà gá th ư ờ n g được d ù n g trong sản x u ất đơn chiếc hay loạt nhỏ hoặc trong những trường hợp m ặt phôi quá thô không th ể dùng đồ gá được. hl Phương pháp tự động dạt kích thước Theo phương pháp này dụng cụ cắt cđ vị trí tương quan cố định so với vật gia công (tức là vị trí đă điêu chỉnh) Vị trí này được bảo đảm cố định nhờ các cơ cấu định vị của đồ gá Khi gia công theo phương pháp này, m áy và dao được điều chỉnh trước.
Ví dụ: khi phay b ằ n g dao phay 3 m ặ t (hình 4-9), dao đã được điều chỉnh trước để đảm bảo các kích thước a và ò.
N hững đặc điểm của hai phương pháp gá đ ặt kể trê n đã được trỉn h bày trong mục 2 chương 3.
Hình 4-9 Phay bằng dao phay đĩa ba mặt.
N G U Y Ê N T Ắ C 6 Đ lỂ M k h i đ ị n h v ị c h i t i ế t
Một vật rắn tuyệt đối trong không gian có 6 bậc tự do chuyển động, khi đật nó trong hệ tọa độ Đề các (là hệ tọa dộ không gian 3 chiầu) 6 bậc tự đo đó là: 3 bậc tịnh tiến dọc trục õx, oy, oz, 3 bậc xoay quanh trục ox, oy, oz.
Bậc tự do theo m ột phương nào đó của m ột vật rán tuyệt đối là khả năng di chuyển của vật rắ n theo phương đó m à không bị b ất kỳ m ột cản trở
7-CNCTM 97 nào Tuy nhiên trong phạm vi công nghệ chế tạo máy, khái niệm này cần đươc bổ sung yêu càu về giới hạn kích thước khi di chuyển.
Chảng hạn khi đ ặ t một khối lập phương trong hệ tọa độ Đê các (hình 4- 10), cd th ể tháy các chuyển động trôn được khống chế như sau:
- M ặt phảng x o y khống chế 3 bậc tự do. Điểm 1 khống chế bậc tự do tịnh tiến theo phương o z Điểm 2 khống chế bậc tự do quay quanh ọy. Điểm 3 khống chế bậc tự do quay quanh o x
- M ặt phảng y o z khống chế 2 bậc tự do. Điểm 4 khống chế bậc tự do tịnh tiến theo phương OX Điểm 5 khổng chế bậc tự do quay quanh o z
- M ật phảng Z O X khống chế 1 bậc tự do. Điểm 6 khống chế bậc tự do tịnh tiến theo phương oy.
C ần chú ý rằ n g mỗi m ặ t p h ẳn g đêu có khả n ãn g khổng chế 3 bậc tự do, n h ư n g ở n h ữ n g m ặt phảng v o z và X O Z , chi cần khống chế hai và m ột bậc tự do vì có những bậc tự do ở m ặt này cd thể khống chế nhưng ở m ặt x o y củng đã được khống chế rồi do đd nd k h ô n g khống chế nữa Như vậy 6 bậc tự do chuyển động của m ột vật rá n tu y ệ t đối đã được k hống ch ế hết Người ta d ù n g nguyên tác 6 điểm này để định vị các chi tiết Khi đó coi chi tiết như một vật rán tuyệt đối, và cũng đ ặt nd trong tọa độ Đề các Chi tiế t sẽ được khống chế 6 bậc tự do chuyển động bằng các điểm định vị như ở hình 4- 10.
T rong quá trìn h định vị chi tiết, không phải lúc nào cũng cần phải khống chế cả 6 bác tự do, mà tùy theo yêu cầu gia công ở từng nguyên công, số bậc tự do cd th ể được khống chê từ 1 đen G Một điều càn lưu ý nửa ìà sô' bậc tự do được khống chế (số điểm định vị) còn phụ thuộc vào kích thước của bề m ặt định vị, vào các mối láp ghép giữa bê m ặt định vị của chi tiết và các bề m ặt định vị của đồ gá.
Dưới đây là một số ví dụ về các chi tiết định vị.
- Một m ặt phảng tương đương 3 điểm (khống chế 3 bậc tự do).
- Một khối V dài tương đương 4 điểm (khống chế 4 bậc tự do, hình 4-11).
- Một khối V ngắn tương đương 2 điểm (khống chế 2 bậc tự do, hình 4-12).
- Một chốt trụ dài tương đương với 4 điểm (khống chế 4 bậc tự do, hình 4- 13a).
Hình 4-1 ì Khối V dài khống chê 4 bậc tự do uy (?z oy và oz
Hình 4-13 a) Chốt trụ dài khống chế 4 bậc tự do: ox, oỷ, ox , oy; b) Chốt trụ ngắn khống chế 2 bậc tự do: (ĩx, oy ; c) Chốt trám khống chê
1 bậc tự do (khi định yị bằng mặt dáy, một chốt trụ một chốt trám).
- Một chốt tr ụ ngắn tư ơ n g đương với 2 điểm (khống chế 2 bậc tự do, hình 4- 13b).
- Một chốt trá m tương đương với 1 điểm (khống chế 1 bậc tự do, hình 4- 13c).
- H ai m ũi tâ m (gá trê n m áy tiệ n hay m áy mài tròn tương đương với 5 điểm (khống chế 5 bậc tự do, hình 4- 14).
- Mâm cặp ba chấu tự định tâm tương đương với 4 điểm (khống chế 4 bậc tự do khi L > D, hình 4-15).
Hình 4-14 Hai mũi tâm khống chế 5 bậc tự do:
Hình 4-15 Mâm cặp 3 châu tự định tâm không chê
V, m ậ t p h ả n g hay các 4 bậc tự do (khi > - - ú chốt định vị được coi là dài hay ngắn là tùy theo diện tích tiếp xúc giữa bề m ặ t được định vị của chi tiết với đồ định vị và được quv định trong giáo trìn h 'Đồ gá gia công cơ".
C ần chú ý đến mối lắp giữa m ặt định vị của chi tiế t với đồ định vị
Chẳng hạn, khi định vị bằng chốt trụ dài nếu mối lắp ghép giữa chốt định vị và lỗ chi tiế t cd khe hở thì số điểm định vị không phải là 4 điểm nữa Vì khi đó chi tiết cố th ể dịch chuyển hoặc xoay tương đối so với chốt định vị (hình 4- 16).
Hình 4-16 Chi tiết dịch chuyển so vỏi chốt định vị.
T rong công nghệ chế tạo máy còn cd khái niệm về siêu định vị Trường hợp m ột bậc tự do bị khống chế quá m ột lần thì gọi là siêu định vị.
Ví dụ, khi định vị bằng chốt trụ dài, nếu m ặt tỳ ở dưới cũng định vị 3 điểm , thì như vậy chi tiết cd 2 điểm định vị của chốt (quay quanh ox và oy) trù n g với hai điểm định vị của m ặt tỳ dưới
, /'“V ^ Hình 4-18 Sai lệch do siêu định vj:
(cũng quay q u ah ox và oy), '■ J , ~ ~ ,. trư ờ n g hợp như vậy gọi là siêu định vị (hỉnh 4-17: mỗi bậc tự do ox và oy bị khống chế hai lần) Khi đd cd thể xảy ra hai trường hợp: chi tiết có thể bị kênh (hình 4- 18a) hay chốt định vị cd th ể bị cong (hĩnh 4- 18b) là do sai số độ không vuông góc của lỗ chi tiết với m ặ t đầu và của chốt định vị với m ặt tỳ dưới của chốt không bằng nhau.
N ếu chi tiế t bị khống chế quá 6 điểm cùng là m ột trường hợp siêu định vị, vỉ khi đd đã cd m ột hay vài bậc tự do bị khống chế quá m ột lần Như vậy khi định vị chi tiế t cần trán h để rơi vào tỉnh trạ n g siêu định vị vì nd sẽ gây ra sai số cho quá trìn h gia công.
C Á C H T ÍN H S A I s ố GÁ Đ Ặ T
Độ chính xác gia công của một chi tiế t phụ thuộc vào nhiều yếu tố mà chúng ta đã khảo sát trong chương 3 "Độ chính xác gia công" 0 đây chúng
101 ta chỉ xét ảnh hưởng của sai sô gá đặt đến độ chinh xác gia công của chi tiết.
Sai số gá đ ặt của một chi tiế t trong quá trình gia công cơ được xác định bằng công thức sau: a - góc giữa phương kích thước thực hiện và phương dịch chuyển y của chuẩn gốc. y và y min - lượng chuyển vị lớn nhất và nhò n h ất của chuẩn gốc khi lực kẹp thay đổi.
Sự dịch chuyển của chuẩn gốc là do tác dụng của lực kẹp, làm biến dạng bề m ặt của chi tiết dùng để định vị với những thành phần định vị của đồ gá (chốt tỳ hay phiến tỳ chẳng hạn) Bằng thực nghiệm, giáo sư A.p Xôcôlôpxki đã đưa ra công thức xác định biến dạng ở chỗ tiếp xúc giữa m ậ t chi tiết với vấu tỳ của đồ gá: trong đố: £c - sai số chuẩn, £kc - sai số kẹp chặt, £đg - sai số do đồ gá.
4.1 Sai số kẹp chặt £kc
Sai số kẹp c h ặ t là lượng chuyển vị của c h u ẩ n gốc chiếu trê n p h ư ơ ng kích thước thực hiện do lực kẹp thay đổi gây ra: Hình 4-19 Quan hệ giữa lực kẹp và độ chuyển vị Ọmin Ọmơx 7 c - hệ số phụ thuộc vào vật liệu và tình trạ n g bề m ặt tiếp xúc. y = Cqn
Sự dịch chuyển của chuẩn gốc cđ th ể do lực kẹp thay đổi, do biến dạng bề m ặt q - áp lực riêng trên bề m ặt tiếp xúc (N /m m2). n - chỉ số, n < 1.
/ lình 4-20 Sai sô do lực kẹp gây ra. tiếp xúc của phối và đồ gá Quan hồ giữa lực kẹp khi thay đối và độ dịch chuyến có th ể biểu diễn trẽn đồ thị (hỉnh 4-19) n in h 4-20 là một ví dụ về sai sò do lực kẹp gây ra, khi nd thay đổi từ w mm đến w max thì phôi cũng dịch chuyển từ y mm đến y m;lx và do đò kích thước gia công đã thay đổi từ H • đến H
4.2 Sai số cúa đồ gá £đ
Sai số của đồ gá sinh ra do chế tạo đồ gá không chính xác, do đcv mòn của nó và do gá đ ặ t đồ gá trên máy không chính xác.
Có th ể tính sai số của đồ gá theo cổng thức sau: ừ i g = * ct + + ủ u e n - sai số do chế tạo đồ gá, e - sai số do mòn của đồ gá, £| I - sai số do gá đặt đồ gá trên máy.
Khi chế tạo đồ gá, người ta thường lấy độ chính xác của nó cao hơn so với của chi tiết gia công trên đồ gá đó. Độ mòn đồ định vị của đồ ga phụ thuộc vào vật liệu và trong lương của phôi, vào tình tra n g bề m ặt tiếp xúc giữa phôi với đồ gá và vàn điêu kiên gá đặt phôi trên đô gá.
('h ả n g hạn, khi dùng các chốt tỳ để định vị m ột bề m ật của phổi trong quá trin h gia công, thì độ mòn của những chốt tỳ đổ có th ể được xác định theo công thức thực nghiệm sau: u — ò y/N (//m). trong đó:
N số lần tiếp xúc của phôi với chốt tỳ, ò - hệ số phụ thuộc vào tỡnh trạn g hồ m ật và dieu kiện tiốp xỳc
Sai số gá đ ặ t đồ gá trên máy (f| j) không lớn lắm Khi định vị đồ gá trên máy, phải điều chinh những khe hở ở m ặt dẫn hướng hay điều chinh độ đồng tâm trên các trụ c của máy.
Sai số của đồ gá nhiều khi rấ t khó xác định và thường rất nhỏ nên trong trường hợp yêu cầu độ chính xác không cao có th ể bỏ qua sai sổ này.
Như đã biết, chuẩn thiết kế và chuấn công nghệ có th ể trù n g nhau hoặc không trù n g nhau Nếu trù n g nhau tức là th ể hiện tố t quan điếm cống nghệ
10 3 của công tác th iết kế Nếu khi chế tạo thực hiện gia công dễ dàng các kích thước đã cho khi th iế t kế thì về m ột m ặt nào đd, bản th iế t kế cd tín h công nghệ cao Trong m ột số trường hợp, khi chế tạo phải thay đổi m ột số kích thước thiết kế đã cho Về m ặt công nghệ m à ndi thì các kích thước ghi trong bàn vẽ chế tạo không còn là kích thước tỉnh và vô hướng nữa.
Ví dụ, xét kích thước 100+0)1 giữa hai bề m ặt A và B của chi tiế t (hình 4-21) Do yêu cầu làm việc sau này của chi tiết, người thiết kế cho kích thước 100 m m với sai lệch cho phép +0,1 m m Còn trê n q u an điểm công nghệ thì chú ý tới sự hình thành của kích thước đd tro n g quá trìn h công nghệ như th ế nào Sự hình th àn h kích thước ra sao để trán h bớt phế phẩm Giả sử m ặt A được gia công ở nguyên công sá t trước, m ặt
B đang được gia cống thỉ kích thước 100 m m cd gốc ở A và hướng về m ặt B Kích thước công nghệ cd hướng rõ rệt, hướng đd đi từ gốc kích thước tới m ặt gia công Khái niệm về gốc kích thước chỉ dùng tro n g phạm vi công nghệ; nd cd th ể trù n g hay không trù n g với chuẩn thiết kế (vì cd thể kích thước đd sẽ được thay đổi tro n g quá trìn h công nghệ) Về m ặt công nghệ điều quan trọng cần biết là gốc kích thước khi gia công và chuẩn định vị ở nguyên công đd cd trù n g nhau không? Nếu gốc kích thước không trù n g với chuẩn định vị thì sẽ sinh ra sai số chọn chuẩn, sẽ ảnh hưởng đến độ chính xác của kích thước gia công.
Hình 4-21 Sự hình thành kích thưốc công nghệ.
N H Ữ N G Đ IỂ M C Ầ N T U Â N T H Ủ K H I C H Ọ N C H U Ẩ N
Khi chọn c h u ẩ n đ ể gia công chi tiế t m áy phải xác địn h ch u ẩ n cho nguyên công đầu tiên và chuẩn cho nguyên công tiếp theo Thông thường chuẩn dùng ở nguyên công đầu tiên trong quá trìn h gia công chi tiế t m áy là chuẩn thô, còn chuẩn dùng ở các nguyên công tiếp theo thường là chuẩn tinh.
Mục đích của việc chọn chuẩn là để bảo đảm hai yêu cầu:
- C h ất lượng của chi tiết tro n g quá trìn h gia công, N âng cao năng su ấ t và giảm giá th àn h
C h u ẩ n thô th ư ờ n g được d ù n g ở nguyên công đầu tiên trong quá trìn h gia công cơ Việc chọn chuẩn thô cố ý nghĩa quyết định đối với quá trìn h công nghệ, nổ cđ ản h hưởng đến những nguyên công sau và đến độ chính xác gia công của chi tiết Khi chọn ch u ẩ n thô cần chú ý hai yêu cầu:
1/ P h ân phôi đủ lượng dư cho các bề
* , Hình 4-26 Phôi đúc cho chi tiết hộp. m ặt gia công K
2/ Rảo đảm độ chính xác cần th iết về vị trí tương quan giữa các m ặt không gia công với những bề m ặt sắp gia công.
Ví dụ, khi gia công m ặt A, m ặt B và lỗ o của một chi tiế t hộp bằng phôi đúc (hỉnh 4-26), cần chia ra hai trường hợp:
- Trường hợp lỗ đúc đặc (chưa cđ lỗ) thi cđ th ể lấy m ặt A làm chuẩn thô để gia công lỗ, rồi ngược lại lấy lỗ làm chuẩn để gia công m ặt A Cuối
8 cùng lấy m ặt A làm chuẩn để gia công m ặt B
- Trường hợp lỗ đúc rỗng, thì phải lấy m ặt lỗ làm chuẩn thô để gia công m ặt A, rồi sau đó lấy m ậ t A làm chuẩn để gia công m ặt B và lỗ Như vậy lư ợng dư sẽ phân bố đều, trá n h được phế phẩm do lỗ đúc bị lệch Vì nếu lỗ đúc lệch lượng dư phân bố không đều khi cắt dễ bị lệch, sinh ra sai số hình dạng hình học (độ côn, độ ô van, v.v ) và lực cắt không đều sẽ sinh ra rung động và nếu lỗ đúc lệch nhiều quá sẽ không đủ lượng dư để gia công lỗ.
Hình 4-27 vỏ động cơ điện.
Khi gia công vỏ động cơ điện (hình 4- 27) phải bảo đảm độ dày của thành đều đặn Nếu lấy m ặt lỗ A làm chuẩn thô để gia công m ặt đáy c, sau đó lấy c làm chuẩn để gia công lại m ặt A, sẽ bảo đảm độ đồng tâm với tâm B Khi không cd đồ gá thì cần lấy dấu lỗ A để bảo đảm thành lỗ giữa A và B có bề dày đều đận, lấy dấu như vậy chính là lấy lỗ A làm chuẩn định vị.
D ựa vào những yêu càu trên người ta đưa ra 5 điểm cần tu â n thủ khi chọn chuẩn thô.
1/ N ếu chi tiế t gia công cđ m ột bề m ặ t k h ô n g gia công th ì nên chọn bề m ặ t đổ làm chuẩn thô, vì như vậy sẽ làm cho sự thay dổi vị trí tương quan giữa bề m ặt gia công và bề m ặ t k h ô n g gia công là nhỏ nhất.
C hẳng hạn trên hình (4- 28a) lấy m ặ t A làm c h u ẩ n thô để gia công các m ặ t B, c và D để bảo đảm độ dồng tâm với A Khi gia công p ittô n g (h ìn h 4 -2 8 b ) b à n g phôi g an g đúc tro n g khuốn cát, người ta chọn chuẩn
Hình 4-28 Chuẩn thô là mặt không gia công.
Hình 4-29 Chuẩn thô là mặt không gia công có vị trí tương quan cao nhất. thô là m ặt tro n g để gia công m ặt ngoài để bảo đảm th àn h pittông cố độ dày đều đặn.
2/ Nếu có m ột số bề m ặt không gia công, thì nên chọn bề m ặt không gia cống nào có yêu cầu độ chính xác về vị trí tương quan cao n h ất đối với các bẽ m ật gia công làm chuẩn thô.
C hảng hạn khi gia công lỗ biên (hình 4-2 9 ) nên lấy m ặt A làm chuẩn thô để báo đảm lỗ có bê dày đều nhau; vì yêu cầu về vị trí tương quan giữa tâm lỗ với mnt A cao hơn đối với m ật B
3/ T rong các bề m ặ t phải gia công, nên chon m ặt nào có lượng dư nhỏ, đều làm chuẩn thô.
Vi dụ Khi gia công b ăng m áy tiện
(h ìn h 4 -3 0 ) người ta chọn m ặ t B làm chuẩn thô để gia công m ặt A, sau đđ lấy m ật A làm chuẩn gia cồng lại m ặt B Vì khi đúc, m ặt B nằm ở nửa phần khuôn dưới, cđ cấu trúc kim loại tốt hơn và do đó khả nâng chống mòn tốt.
4/ Cố gắng chọn bề m ặt làm chuẩn thô tương đối bằng phảng, không có mép rèn dập (bavia), đậu ngót, đậu rót hoặc quá gồ ghề
5/ Chuẩn thô chỉ nên dùng một làn trong cả quá trỉn h gia công chẳng hạn khi gia công trụ c bạc (hinh 4-31), nếu lần gá thứ n h ất dùng m ật 2 làm chuẩn để gia công m ặt 3 và gá lần thứ hai vẫn dùng m ật 2 làm chuẩn để gia công m ặt 1 thì sẽ khổ bảo đảm độ đồng tâm giữa các m ặt 1 và 3.
Khi chọn chuẩn tinh người ta cũng đưa ra mấy điểm cần tu ân theo:
1/ Cố gắng chọn chuẩn tinh là chuẩn tinh chính, như vậy sẽ làm cho chi tiết lúc gia công cđ vị trí tương tự lúc làm việc Vấn đê này rấ t quan trọng khi gia công tinh.
C hảng hạn khi gia công răng của bánh răng, chuẩn tin h được chọn là bề m ặt lỗ A Lỗ A cũng là bê m ặt sau này được lắp với trụ c truyền đông của bánh răng (hình
2/ Cố gắng chọn chuẩn định vị trù n g với gốc kích thước để sai số chọn chuẩn £ q (] ) = 0 (hình 4-22a).
3/ Chọn ch u ẩn sao cho khi gia công chi tiế t không bị biến d ạn g do lực cắt, lực kẹp M ặt chuẩn ph ải đủ điện tích định vị Ví dụ, sơ đò kẹp c h ặ t khi gia công biên (hình 4-33).
4/ Chọn chuẩn sao cho kết cấu đồ gá đơn giản và th u ậ n tiện khi sử dụng.
M Hình 4-33 Sơ đồ kẹp chặt khi gia công biên.
5/ Cố gắng chọn chuẩn thống nhất.
ĐẶC TRƯNG CẤC PHƯƠNG PHẤP GIA CÔNG
C H Ọ N P H Ô I V À CÁC P H Ư Ơ N G P H Á P G IA C Ô N G C H U Ẩ N B Ị P H Ô I
Muốn chế tạo m ột chi tiết máy đ ạt yêu cầu kỹ th u ậ t và chỉ tiêu kinh tế, người công nghệ phải xác định được kích thước của phôi và chọn loại phôi thích hợp Kích thước của phôi được tính toán theo lượng dư gia công, còn chọn loại phôi thì phải căn cứ vào các yếu tố sau:,
- V ật liệu và cơ tín h của vật liệu m à chi tiế t cần phải cđ theo yêu cầu th iết kế.
- Kích thước, hình dáng và kết cấu của chi tiết.
- Số lượng chi tiế t cần cổ hoặc dạng sản xuất.
- Cơ sở vật ch ất kỹ th u ậ t cụ th ể của nơi sẽ sản x u ất nó.
Muổn chọn phôi hợp lý chảng những phải nám vững các yêu cầu th iết kế m à còn phải am hiểu kỹ về đặc tính các loại vật liệu và các loại phôi, nắm vững phạm vi công dụng của từng loại phôi N hững kiến thức cần th iết về m ặ t này đã cho tro n g giáo trìn h "Kim loại học và n h iệt luyện", "Chế tạo phôi", v.v
Chọn phôi hợp lý chảng nhừng bảo đảm tố t những tính n ăn g kỹ th u ậ t của chi tiế t m à còn cd ảnh hưởng tốt đến n ăng su ất và giá thành sản phẩm
Chọn phôi tốt sẽ làm cho quá trìn h công nghệ đơn giản đi nhiều và phí tổn về vật liệu cũng như chi phí gia công giảm đi.
Chi phí kim loại khi gia công được đánh giá bằng hệ số trong đổ *
K - hệ số sử dụng vật liệu.
Gc[ - khối lượng chi tiết hoàn thiện (kG).
Hệ số K còn nói lên trỉn h độ kỹ th u ậ t chế tạo phôi Xu hướng chung là làm cho hình dáng và kích thước của phôi giống như chi tiế t gia công Ngàv nay kỹ th u ậ t chế tạo phôi tiến bộ rấ t nhiều đã làm giảm nhiều công sức trong gia công, thậm chí cổ trường hợp bỏ hẳn được việc gia công cơ.
Trong gia công cơ khí các dạng phôi cổ th ể là: phôi đúc, phôi rèn, phôi dập, phôi cán và các loại vật liệu phi kim loại như gỗ, phíp, nhựa v.v Phôi được chế tạo ra dưới dạng thỏi, tấm hoặc ép th àn h nh ữ n g chi tiế t định hình
Các loại phôi bằng vật liệu phi kim loại nổi chung rẻ tiền và giảm được công sức gia công.
1.2 Các phương pháp gia công chuẩn bị phôi
Gia công chuẩn bị phôi là những nguyên công mở đầu cho quá trình công nghệ gia công cơ Muốn biết tại sao phải cổ các nguyên công gia công chuẩn bị phôi cần nhắc lại tính chất của các phôi liệu sau khi đã chế tạo ra nđ.
- Phôi được chế tạo ra cổ chất lượng bề m ặt quá xấu so với yêu cầu như xù xì, rỗ, nứt, lớp bề m ật bị chai cứng, các đậu ngót, đậu rdt, v.v chưa được lấy hết Tỉnh trạ n g đổ của phôi liệu làm cho dụng cụ cắt bị hòng, mòn nhanh, chế độ cắt khi gia công bị hạn chế nhiều đồng thời dễ sinh va đập, rung động làm cho độ chính xác ban đầu của th iết bị giảm nhanh, máy móc chổng hỏng.
- Về hình dáng hinh học, phôi cổ nhiều sai lệch so với yêu cầu của chi tiết như méo mó, ô van, độ cón, độ cong vênh, lệch tâm , v.v Theo tín h chất in dập sai số đã được học trong chương "Độ chính xác gia công" thì: nếu sai lệch của phôi lớn thỉ sau một lần cắt sai lệch in dập lại sẽ lớn Do đó để đạt được yêu cầu m à chi tiết đòi hỏi phải thực hiện nhiều lần chạy dao làm cho thời gian gia công kéo dài, chi phí gia công lớn.
Nếu dùng máy cổ công su ất lớn, độ cứng vững cao để gia công phá lân đầu (còn gọi là gia công bđc vỏ) thì ở các nguyên công sau như gia công bán tinh và gia công tinh dễ đ ạ t được độ chính xác cao m à không phải cắt nhiều làn.
- Đối với các loại phôi cán (phôi thanh) cần phải nán thảng trước khi đưa lên máy để gia công n h ất là đối với các máy rơvônve, máy bán tự động
Trong nhiều trư ờng hợp thanh thếp cán lại phải c á t th à n h từng đoạn phù hợp với chiều dài của chi tiết hoặc để dễ gá đ ặt trên máy.
Tình trạ n g trê n của phôi làm cho quá trìn h gá đ ặ t gặp nhiều khđ khăn
Nếu dùng chuẩn thô th ì bề m ặ t cũng phải bằng phảng Trong nhiều trường hợp lại cần tạo nên chuẩn tinh phụ thống n h ất để phục vụ cho việc gá đặt trong suốt quá trìn h công nghệ, ví dụ, lỗ tâm của các loại phôi hình trụ.
Vì những lý do trê n nên cần phải gia công chuẩn bị phôi Việc gia công chuẩn bị phôi thường là:
- Gia công lỗ tâm làm chuấn phụ.
T ất nhiên không phải b ất cứ loại phôi nào cũng phải qua toàn bộ các nguyên công QỈ uẩn bị nđi trên, v í dụ, phôi th an h thì phải cát đứt, nắn th ẳn g còn phôi đúc thi phải làm sạch.
Phương thức tổ chức gia công chuẩn bị phôi phụ thuộc vào dạng sản xuất và vào cơ sở vật ch ất kỹ th u ậ t cụ th ể của nơi sản xuất Nếu sản lượng lớn việc gia công chuẩn bị phôi thường được tách khỏi hẳn qui trìn h công nghệ gia công cơ chính thức, khi đó một bộ phận của xưởng làm phôi sẽ chuyên trách với đầy đủ th iết bị riêng như máy nắn thẳng, máy làm sạch, máy cưa, máy khoan tâm , máy gia công phá v.v
Trong sản xuất đơn chiếc và loạt nhỏ mặc dù vẫn tồn tại những công việc gia công chuẩn bị phôi nhưng về hình thức tổ chức lại không phân rạch ròi mà cổ th ể thực hiện ở các phân xưởng khác nhau sao cho th u ận tiện, đảm bảo vệ sinh công nghiệp và điều kiện giữ gìn th iết bị v í dụ, làm sạch phôi có th ể thực hiện ở phân xưởng đúc, rèn dập còn nắn thẳng, gia công lỗ tâm , gia công phá lại thực hiện ở phân xưởng cơ khí.
T rong m ột số trư ờ n g hợp cụ th ể người ta còn kết hợp việc gia công chuẩn bị và gia công bán tinh vào một nguyên công, thậm chí cổ khi kết hợp cả gia công tinh vào đđ Nổi chung kết hợp gia công chuẩn bị phôi với gia công tin h trên một máy là m ột hiện tượng sử dụng th iết bị không hợp lý, làm cho các máy chính xác bị xuống cấp nhanh.
ĐẶC T R Ư N G CÁC P H Ư Ơ N G P H Á P G IA C Ô N G C Ắ T G Ọ T
T rong giai đoạn hiện tại cổ nhiều phương pháp gia công để biến đổi hỉnh dạng, kích thước của phôi thành chi tiết yêu cầu Tuy vậy các phương pháp gia công cắt gọt (gia công cơ) vẫn chiếm phần chủ yếu. Đặc điểm chung của các phương pháp này là dùng những ỉưỡi cát tác dụng vào phôi liệu m ột lực cần thiết để tách phoi ra khỏi nò và tạo th àn h hình dạng, kích thước cần thiết Gia công bằng cắt gọt cổ nhiều phương pháp khác nhau, mỗi phương pháp cđ khả năng đạt chất lượng và năng su ấ t n h ất định và được sử dụng tro n g phạm vi thích ứng Do đổ người công nghệ phải nắm chắc được những đặc điểm cơ bản và những biện pháp mới cđ th ể vận dụng được một cách linh hoạt khi giải quyết những vấn đề công nghệ cụ th ể nhằm đ ạ t được các mục tiêu kinh tế kỹ th u ậ t cđ hiệu quả nhất.
Các nguyên công cắt gọt chủ yếu là: tiện, phay, bào, khoan, khoét, doa, tarô, chuốt, mài, nghiền, khôn, v.v
T iện là m ột phương pháp gia công cắt gọt thông dụng nhất, nđ tạo nên hình d ạ n g m ặt gia công b ằng hai chuyển động gọi là chuyển động tạo hình
Chuyển động quay trò n của chi tiế t (trong m ột số trường hợp sẽ là của dao) là chuyển động chính Di chuyển th ẳn g là chuyển động chạy dao nhằm giúp cho chuyển động chính tạo nên chiều dài cần th iết của m ặ t gia công.
T iện thường được thự c hiện trên máy tiện Trong sản xu ất n h j đôi khi còn thực hiện trên m áy phay (gia công lỗ), máy khoan Đối với các chi tiế t lớn, d ạn g hộp còn cđ th ể tiện lỗ trê n máy doa ngang, doa đứng Tuy vậy máy tiện là m ột loại m áy cđ công dụng rộng rãi và hầu như được tra n g bị cho tấ t cả các cơ sở sàn x u ấ t cơ khí dù là nhỏ Tỷ lệ nhổm m áy tiện tro n g m ột cơ sở sản xu ất thư ờng là cao nhất, khoảng 25 -7- 50%, vì ngoài nguyên công tiện, trê n máy tiện còn cđ th ể khoan, khoét, doa, tarô, v.v
Dao tiện có kết cấu đơn giản, thường dao chỉ cđ m ột vài lưỡi cắt thẳng
Riêng dao tiện định hình lưỡi cắt cd th ể cong tùy theo hình dạng bề m ặt cần tạo nên.
Khi thực hiện nguyên công tiện, việc chọn máy, dao không th ể tùy tiện m à phải căn cứ vào yêu cầu kỹ th u ậ t và năng su ất cần đạt Do đổ phải nắm chác khả n ăng công nghệ cũng như các biện pháp thực hiện mới giải quyết được n h ữ n g vấn đề trên a Khả năng công nghệ của phương pháp tiện Tiện có th ể tạo được nhiều dạng bề m ặt khác n h au như các m ặt trụ, m ặt côn (cả tro n g lẫn ngoài), các m ặt đầu, m ặt định hình trò n xoay, ren trong và ngoài, v.v như trên hình 5-12 Khối lượng công việc tiện chiếm khoảng 30-40% toàn bộ khối lượng gia công cơ khí. Độ chính xác của nguyên công tiện phụ thuộc vào các yếu tố chính sau đây:
- Độ chính xác bản th â n máy tiện như độ đảo trụ c chính, sai lệch hoặc độ mòn của sống trư ợt, độ lệch tâm giữa ụ trước và ụ sau, v.v
- Dộ cứng vững của hệ thống công nghệ.
- T rình độ tay nghề của công nhân.
T rình độ tay nghề của công nhân trong nhiều trư ờ ng hợp cổ ý nghĩa quyết định như khi gia công bằng phương pháp cắt thử Khi gia công bằng phương pháp cắt th ử người công nhân không những phải biết điều chỉnh m áy chính xác, biết mài dao, biết gá đặt chính xác, m à còn phải biết khống chế lượng dư cho từ n g bước, sao cho đến lượt cát cuối cùng th ì lượng dư phải vừa đủ Nếu lượng dư nhỏ hơn 0,01 mm thì không th ể cắt được m à sinh ra hiện tượng trượt, ảnh hưởng xấu đến chất lượng sản phẩm
Tùy theo vị trí m ặ t gia công (m ặt trong, m ặt ngoài, m ặ t đàu), phương pháp gia công (tiện thô, bán tin h hoặc tiện tinh) ch ất lượng của chi tiế t gia công có th ể đ ạ t được khác nhau (bảng 5-1) Khi tiện ren độ chính xác cổ th ể đạt tới cấp 7 và độ nhám bề m ặ t Ra = 2,5 /um, đôi khi cổ th ể đạt tới
B ả n g 5-1 f)ộ chính xác gia công mặt trụ và mạt đầu trên máy tiện
Dang bề mặt gia công Độ chính xác kích thước (TCVN)
Chiêu cao nhấp nhô ị/im)
- Tiện ngoài thô 13-12 80 - bán tinh 11-9 40-20 - tinh 8-7 - 2,5 tiện mỏng 7-6 - 1,25-0,63
- Khoét: thô 12-11 40 - bán tinh 11 20 - tinh 9-8 - 2,5
- Tiện trong: thô 13-12 80-40 - bán tinh 11-10 40-20 - tinh 9-7 - 2,5 -0,63 mỏng 6-5 - 0,32-0,08
■ Xén mặt dầu thô 12 40 - tinh 11 20 - mỏng 8-7 - 2,5-1,25
Ghi chú: Các sổ liệu trong hảng ghi theo tiổu chuẩn Viột Nam (TCVN) Độ chính xác về vị trí tương quan như độ đồng tâm giữa các bậc của trục, giữa m ặt tro n g và m ặt ngoài có th ể đ ạt tới 0,01 m m tùy thuộc phương pháp gá đặt phôi.
N âng suất gia cõng của phương phap tiện phụ thuộc vào nhiều yếu tố như độ chính xác về hỉnh dạng, kích thước và vị trí tương quan của chi tiết, phương pháp gá đật, vật liệu làm dao, v ật liệu gia công, dung dịch trơn nguội, v.v Nhìn chung năng su ấ t của phương pháp tiện thấp, n h ấ t là khi gia cổng các chi tiế t cd độ cứng vững thấp như trụ c dài, nhò, các ống cố thành mỏng, v ật liệu m ềm, dai như các loại thép không gỉ, các loại thép cđ hàm lượng cacbon thấp, kim loại m àu như nhôm và n h ấ t là đồng đỏ. Để đảm bảo yêu cầu kỹ th u ật, đồng thời nâng cao được năng su ấ t gia công phải cỏ nhữ ng giải pháp công nghệ thích đáng tro n g từ n g trường hợp cụ thể.
9 -C N C T M 129 b) Các biện pháp công nghê khi tiện
• Chuẩn và các phương pháp gá đặt khi tiện Chuẩn công nghệ khi tiện phụ thuộc vào vị trí của m ặ t gia công (m ặt trong, m ặt ngoài, m ặt đầu), hình dạng và kích thước chi tiế t gia công (dài, ngắn, to, nhỏ), độ chính xác về kích thước cũng như hình dạng hình học và vị trí tương quan Thông thường khi gia công m ặt ngoài, chuẩn cd th ể là m ặt ngoài, m ặt trong, hai lỗ tâm , hoặc m ặt ngoài, m ặ t tro n g phối hợp với m ặt đầu Chuẩn để gia công m ặ t trong chỉ cổ th ể là m ặ t ngoài hoặc m ặt ngoài phối hợp với m ặt đàu Trong nhiều trường hợp khi gia công các chi tiết dạng hộp, dạng càng, v.v chuẩn còn cđ th ể là m ặt đầu và hai lỗ chuẩn phụ.
Tùy theo phương pháp chọn chuẩn, khi gia công bằng phương pháp tiện cd nhiều cách gá đ ặt khác nhau như:
- Gá trên m âm cặp ba chấu tự định tâm (m ặt ngoài hoặc m ặt trong).
- Gá trê n m âm cặp và m ột đầu chống tâm - Gá vào hai lỗ tâm
- Gá trên m âm cặp bốn chấu không tự định tâm - Gá đ ặ t bằng ống kẹp đàn hồi (chuấn là m ặt ngoài hoặc m ặ t trong).
- Gá trê n các mũi tâ m lớn.
- Gá trê n các loại trụ c gá (chuẩn là m ặt trong).
- Gá đ ặ t trê n các loại đồ gá chuyên dùng.
Gá trên m ầ m cặp ha chấu tự đ ịn h tâm thường dùng để gia công nhữ ng chi tiết ngán, chiều dài của chi tiết l < 5 d.
Với phương pháp gá đ ặ t này cd th ể gia công được m ặ t ngoài, m ặ t trong, xén m ặt đầu và cát đứt (hình 5 -1 3 )
P hư ơng p h áp gá đặt này tuy đơn giản n h ư n g n ă n g suất không cao Hình 5-13 Gá trên mâm cặp ba chấu tự định tâm. và độ chính xác tự định tâm thấp.
Muốn đ ạt độ chính xác định tâm cao thường tốn nhiều thời gian để rà gá Nếu là m ặt chuẩn tinh và các chấu mâm cặp được sửa đúng tâm trước khi gá đặt thì độ chính xác về định tâm cd khả n ăn g đ ạt tới 0,01 m m
Gá d ặ t trên m ầm cặp ba cháu tự đ ịn h tâm và m ột dầu chống tăm (hình 5- 14a) hoặc gá vào hai lỗ tăm (hình 5- 14b) để gia công những trụ c cổ
Gá vào hai lỗ tâm cổ ưu điểm là th ự c hiện được việc gá đ ặ t nhanh chổng, đảm bảo được độ ch ín h xác đường tâ m q u a n h iề u làn gá N h ư n g ở đây phải tru y ề n lực b ằn g tốc, do đổ độ cứ ng vững kém Vỉ vậy phải yêu cầu ch u ẩ n bị lỗ tâm tốt nếu không khi cắt với chế độ cắt cao dễ sin h ra ru n g động làm ản h h ư ở n g xấu đến độ chính xác gia công.
Hình 5-14 a) Gá trên mâm cặp ba chấu tự định tâm và một dàu chống tâm; b) Gá vào hai lỗ tâm.
Trong thực tế sản xuất cách gá một đầu trê n m âm cặp ba chấu tự định tâm còn đầu kia chống bằng mũi tâm sau được dùng nhiều. Đối với nhữ ng trụ c dài, yếu (l/d > 12) ngoài việc gá trê n m âm cặp và một đầu chống tâm hoặc gá trê n hai mũi tâ m còn có th ể dùng luynet để tăn g độ cứng vững của chi tiết.
Có hai loại luynet: luynet tĩnh và luynet động (hình 5.15 a, b).
Luynet tỉnh gá cố định trê n băng máy Loại này cổ độ cứng vững tốt nhưng đòi hỏi phải điều chỉnh các vấu luynet cẩn th ận Bề m ặ t của chi tiết tiếp xúc với các vấu luynet phải được gia công trước sao cho tâm của nd trù n g với đường tâm của hai lỗ tâm hoặc phần cặp trê n m âm cặp và lỗ tâm Đối với nhữ ng trụ c yếu còn thô, cổ th ể lắp vào chi tiế t m ột ống đỡ cđ
131 m ật trụ ngoài đã được gia công tinh Óng này được kẹp c h ặ t vào chi tiế t nhờ ba hoặc sáu v ít (hình 5 -15c)
Trước khi kẹp c h ặ t ống đỡ phải điều chinh sao cho tâm m ặt ngoài của ống trù n g với tâ m quay
Hình 5-75 Các cách gá dùng thêm giá đỏ luynet. của chi tiết (cũng là đường tâm của trục chính máy tiện) Cố như vậy m ặt ngoài của ống đỡ mới tiếp xúc tốt với các vấu luynet.
L u y n e t d ộ n g cổ độ vững kém hơn lu y n e t tĩn h n h ư n g lại cổ ưu điểm là luôn luôn nằm g ần vị trí của dao cắt o vị vấ luynet
CÁC P H Ư Ơ N G P H Ấ P G IA C Ô N G T IN H B Ằ N G B IẾ N D Ạ N G D Ẻ O
Ngày nay ngoài các phương pháp gia công tinh bằng cát gọt, người ta còn dùng phổ biến các phương pháp gia công tin h không phoi dựa trê n nguyên lý biến d ạng dẻo bề m ặ t gia công ở tr ạ n g th á i nguội P hư ơng pháp này có những ưu điểm m à phư ơng pháp c ắ t gọt không cổ được như: nâng cao độ bền chắc, độ cứng lớp bề m ặt, tính chống mòn lớp bề m ật v.v Bản chất của phương pháp gia công này là: dưới áp lực của dụng cụ có độ cứng cao hơn vật liệu gia công, các nhấp nhô trên bề m ặt gia công bị biến dạng dẻo và bị ép xuống, làm giảm chiều cao nhấp nhô và tạo th àn h các vết nhăn tế vi mới (hình 5-74).
Cĩiá trị lớn n h ất của ứng su ấ t pháp tuyến, ứng su ấ t tiếp tuyến ở vùng biến dạng và tỉ lệ giữa hai ứng suất đo' là các yếu tố ảnh hưởng đến các chi tiêu cơ bản của chát lượng biến dang và dịch chuyển của kim loại ở vùng tiếp xúc Để đ ạ t được độ nhám bề m ặt nhỏ, lực tác động của dụng cụ vào m ặt gia công phải đủ để làm biến dạng dẻo các đỉnh nhấp nhô ban đầu, đồng thời các lực đổ phải nhỏ nhất Chỉ với điều kiện đd các đỉnh nhấp nhô ban đầu mới được "dát rộng" ra làm bề m ặt chắc lại nhờ th àn h phần lực pháp tuyến P R Nếu không sẽ gây ra hiện tượng "xô trượt" theo hướng lực tiếp tuyến p v tạo th à n h m ột lớp kim loại trên bề m ặt không gán chác với nền vật liệu của no' và dễ tro'c đi khi làm việc Muốn vậy góc tiếp xúc giữa dụng cụ và nhấp nhô ban đầu a phải nhỏ Ndi khác đi chiều cao nhấp nhô ban
, T ,, , , p, đầu không lớn, co' nghĩa là tỷ số — phải nho p
Nếu - = m in thỉ co' th ể đat chiều cao nhấp nhồ Ị.s • A R của bề m ă t sau n
K khi gia công khá nhỏ R a = 0,02 -5- 0,01 ¡um.
T re n cơ sở đo' hiện nay phương pháp gia công tin h bằng biến dạng dẻo co' th ế thực hiện bằng các cách:
- Lăn ép bằng con lăn hoặc bi.
- Chà x át bằng các mũi kim cương hoặc hợp kim cứng.
- Nong lỗ bằng bi hoặc chày nong.
N hìn chung khả n ăn g của các phương pháp này co' th ể đ ạt được độ chính xác cấp 6 hoặc 7 (R = 0 ,1 -5 - 0,05 ¡um) nếu nhấp nhô ban đàu của nhôi R không lớn hơn 0,4 Ịum.
N ếu dừ ng làn ép bàng bi co' thể gia công được các dạng m ặ t phảng, m ặt trụ trong, m ặ t trụ ngoài, thậm chí co' th ể lăn ép cả các bán kính lượn giữa các bậc của trục D ụng cụ để thực hiện các nguyên công này như trìn h bày trên hình 5-75.
H ình 5 - 75a là d ụ n g cụ để lăn ép m ặt phảng, cố th ể thực hiện trê n máy phay với đầy đủ các chuyển động như khi phay m ặt phảng.
T rên hình 5-75b là sơ đồ ép ly tâm nhiều bi để gia công m ặt tròn ngOcài
Loai này dùng để làm chác những nơi có ứng su ấ t tập tru n g và chịu tải đổi chiỗu của chi tiết Phương pháp này rấ t cổ hiệu quà, co' th ể nâng cao độ nhan bo'ng bề m ặt (giảm dộ nhám ) từ một đến hai cấp Cổ th ể thực hiện đư'Jc trê n các máy th ô n g thường Các thông số công nghệ cổ th ể là:
- Tốc độ của đàu lăn: 20 -ỉ- 150 m/ph - Tốc độ của phôi: 30 -r 90 m/ph
Hình 5-75 Các sơ đồ lăn ép.
- Bước tiến: 0,1 4- 0,5 mm/vòng - Dường kính bi: 7 -r 10 mm.
Hình 5-75c là dụng cụ lăn ép lỗ nhiều bi không ly tâm.
Các bi 7 được bố trí trong tấm ngăn 6, các bi này tựa trên một vòng có độ côn 5 và chặn bằng hai ổ chặn 8 để xác định vị trí hướng trục Các ổ chặn được lắp trên đĩa 9 và 4, đồng thời được kẹp chặt bằng trục vít 3 Toàn bộ được lắp trôn cán 1 nhờ đai ốc 2 Việc tăng, gicảm đường kính cỉụng cụ được thực hiện bằng cách vặn đai ốc 2 để dịch chuyển bi về phía phải hoặc phía trái.
Hỉnh 5 - 75d là dụng cụ lăn ép có đường kính lớn, dài dùng để lăn ép các xilanh thủy lực bằng thép Đường kính lớn nhất cổ th ể lăn ép bằng dụng cụ này lên tới 200 mm Số lượng bi nhiều hay ít là tùy theo yêu cầu gia công, dường kính lỗ lãn ép v.v Tuy vậy số lượng bi thường dùng khoảng 6 -r 16 khi dường kính lăn ép trong khoảng 50 200 mm.
Chà sát bằng m ủ i k i m cương hoặc hợp k i m cứng là một phương pháp gia công tinh bàng biến d ạ n g dẻo Phương pháp này co' khả năng dùng tr o n g các diều kiện sản xuất khác nhau, khi các phương pháp khác không th ự c hiện được.
Trên hình 5-76 là kết cấu một dụng cụ chà xát bằng mũi kim cương Mui kim cương 4 co' tác dụng đàn hôi để gia công mặt trụ ngoài hoậc mặt đàu Lực gia công có thố điều chinh được nhờ vịt l và số đo lực được chi thị trên đồng hồ 3.
Nong ỉỗ bàng bi hoặc chày nong.
Khi gia công các lỗ thông, co' thể chọn bi tiêu chuẩn đúng kích thước â n gia công rồi dùng cơ cấu đơn giản, thực hiện bằng tay hoặc dùng máy, đô ép bi qua lỗ (hình 5-77) Phương pháp này cho độ thẳ ng tâm lỗ kém hơn so với một số phương pháp khác như dùng chày dẩy cổ phần dẫn hướng Vỉ
1- vít điêu chính áp lực; 2- Lò xo: 3 Đồng hồ so; 4- Mũi kim cương; 5- Chi tiết gia công;
6- Ống giữ dụng cụ; 7- ổng bọc.
! ' < N ( T M 193 vậy í'hỉ dung đó gia uống lo n ỉ 6 sau nong bị cố thỏ đạt dộ (dìinh xác cáp 7 và R — 0.2 0,1 um khi bi có độ chính xác kích thước cấp 6 và bề m ặ t nhẵn hóng đú n g tiêu chuẩn. Đối v ớ i các lỗ khác, cổ th ể nong lỗ bằng chày nong một nấc
(bằng cách đẩy hoặc kéo chày) hoăc chày nong nhiêu nấc. c h à y nong một nấc chủ yếu dùng để gia công các lổ nhỏ thinh 5-78), có thể đạt đô chinh xác cấp 7 hoặc cấp 8 và ìỉ 0,8
Hình 5-77 Nong lỗ bằng bi.
Hình >-78 Nong lồ bằng chày nong: a) kết cấu chày nong; b) đẩy chày; 0) kéo chầy tiot kinh to kỹ t.huõt của phương phỏp này phu thuộc chủ yếu vuằ;, cỏc vếu tô s a u
Chon kbt cấu chày thích hợp.
Chọn lương dư và chế độ ép hợp lý.
Thôn g th ư ờ n g chày nong có góc côn vảo ■ 'V' — 5" góc cồn ra 1 -7- 0°: chiờu ằúng làm viờc b 0,5 - 1.2 ỉĩim ựựv thúo dường kinh
Cu nong! Vat liệu làm chảy nong cổ tho Ị.à V 10A Yĩ2A; th(‘p hợp kim
’0 01X15; thóp gió p 18, khi tôi đạt độ cứng HRC = (52 -• 65 Đê nâng cao tính chống mòn phán iàm việc cố thể ma crôm dày 0,005 4- 0,012 ram hoặc thấm nitơ với chiêu sâu chừng 0,5 4 0,7 nim Làm như vậy tuổi bên của chày có thể nâng lên 2 -4* 4 lần Ngoai ra người ta còn có thể chế tạo phấn làm việc của chày nong bằng hụp kim cứng BK8, BK15 đê cd tuổi bền cao hơn nhiều.
Việc xác định lượng dư nong la ván đô kho Thông thường có thể căn cứ vào đặc tính biến dạng của vật liệu, yêu câu ky thuật của bề mặt gia công để tính to án theo phương pháp giải tích, hoặc căn cứ vào kết quả thực nghiệm, lập nên các đò thị mà xác định lượng dư nong Lượng dư gia công lơn hay nhỏ sẽ tạo nên lực ép lớn hay nhỏ và ảnh hưởng quyết định đến chất lượng gia công Khi nong lỗ, chất lượng bê mặt đạt được ít phu thuộc vào tốc độ ép Tốc độ này chủ yếu chỉ cảnh hưởng đến năng suất.
N ếu lỗ gia công có đ ư ờn g kính
(cấp chính xác 7 4- 8) thi lượng dư theo đường kính 2Z{ 0.05 -r 0,2 mm\ nou 14 < 5 rum, L/d = 2 4- 8, cấp chính xác 7 thỉ 2Zh = 0,03 4- 0,1 mm.
Nếu gia công chi tiế t gang hoặc thép có dư ờn g kính và chiều dài khoảng 30 n i m thì 2Zh — 0,12 m m \ nếu D < 5 n i m và L/D = 2 4 - 7 (các chi tiế t bạc, lỗ bánh r ă n g v.v ) thi 2Zb ô 0 , 0 2 -4- 0,04 mm.
Ngoài chày nong một nấc người ta còn sử dụng chày nong nhiều nấc.
Chày nong nhiều nấc có nhiều loai h ì n h 5 7 9 ' :
Chày nong nhiều nác tố hợp cả lưỡi cát và vòng nong. c)
Hình S-79 Các loai chày nong.
- Chày nong nhiều nấc chế tạo lien một khối. dì ày nong nhiều nấc loại ghép các vong nong với nhau.
CÁC P IIƯ O N G P H Á P G IA C Ô N G BẰNG Đ IỆ N V Ậ T LÝ VÀ Đ IỆ N H Ó A
Gần đây, trong ngành chế tạo máy cũng như nhiou ngành khác người ta dùng khá nhiều các loại vật liệu chịu nhiệt, chịu mòn như các loại thép hợp kim, thép không gỉ, hợp kim cứng v.v Việc gia công các loại vật liệu đó bằng các phương pháp cắt gọt thông thường gặp không ít kho' khản nhẫt là khi càn tạo hình phức tạp hoặc kích thước nhỏ Bởi vậy, để khắc phục khò khăn trên, bên cạnh những phương pháp gia công cắt gọt, đã sử dung các phương pháp gia công mới dựa trên cơ sở của hiện tượng vật lý khi tác dụng nàng lượng lên vật rắn hoặc các hiện tượng hóa học xuất hiện trong khu vực gia công để tạo hình ngày càng được hoàn chỉnh Những phương pháp này ngoài khả n ă n g tạo hình phức tạp, kích thước nhỏ, con có thể gia công vật liệu cò độ cứng vững cao cũng như vật liệu sau khi tôi. Đặc điểm chung của các phương pháp này là:
- Chất lượng và tính chất gia công không phụ thuộc vào tính chất cơ lý của vật liệu m à chỉ phụ thuộc vào các thống số về nhiệt của nò.
- Cđ th ể đ ạt độ chính xác cao ngay cả trong các trường hợp không thể hoặc khổ thực hiện được bằng phương pháp gia công cắt gọt thông thường.
- Không cần dụng cụ gia công cđ độ cứng cao hơn vật liệu gia công.
- Tiết kiệm được nguyên liệu, nâng cao hệ số sử dụng vật liệu.
- Công nghệ tương đối đơn giàn và cd khả năng gia công một bộ phận nhỏ của chi tiết lớn.
- Dễ cơ khí hóa và tự động hóa.
- N ă n g su ất bđc vật liệu ra khỏi vật gia công không lớn nhưng trong nhiêu trường hợp cđ hiệu quả kinh tế lớn, nhất hà khi các phương pháp gia công bằng cắt got thông thường không thực hiện dược.
Về cơ bản, hiện nay các phương pháp gia công này cđ th ể chia thành 5 nhổm:
- Các phương pháp gia công bằng phóng điện ăn mòn, (tia lửa điện, xung điện v.v )
- Các phương pháp gia công bằng các chùm tia (chùm tia điện tử, tia lade, tia plasma, v.v ).
- Các phương pháp gia công bằng siêu âm.
- Các phương pháp gia công bàng điện hóa học.
- Các phương pháp gia công phối hợp giữa các phương pháp nổi trôn với nhau (cực dương cơ khí), giữa các phương pháp nổi trên với các phương pháp gia công cơ (mài điện hđa v.v ).
Sau đây giới thiệu một số phương pháp tiêu biểu đã được ứng dụng rộng rãi trong một số lĩnh vực.
4.1 Phương pháp gia công bằng tia iửa điện
Gia công kim loại bằng tia lửa điện là một dạng gia công phóng tia lửa điện để ăn mòn vật liệu gia công, khi truyền năng lượng qua rãnh dẫn điện.
Sơ đò nguyên lý của phương pháp này cho trên hình 5-81 Dòng điện một chiều cổ điện áp 100 -7- 125 V từ nguồn qua biến trở R nạp vào tụ c.
Khi hai điện cực tiến lại gần nhau, kho hở giữa chúng đủ bé thi giữa ch úng xuất hiện tia lửa điện, chọc thủng lớp cách điện, giữa hai điện cực tạo nên ranh dẫn điện Nhiệt độ ở vùng này lỏn tới hàng ngàn độ làm chảy lỏng, đốt chây phần kim loại trên bề m ặ t gia công (cực dương) và tạo nên hình dạng cần thiết tùv theo hình dạng của điện cực d ụ n g cụ (cực âm).
Trong quá trinh phóng điện, xuất hiện sự ion hóa cực mạnh ở vùng tác dụng và tạo nên áp lực va đập rất lởn, hát kim loại bị phá hỏng ra khỏi vùng gia công dưới dạng những hai nhỏ hĩnh cầu Toàn bộ quá trinh trên xảy ra trong thời gian phóng điện rát nga:, t 10.1 đến 10 7s (giây) Sau thời gian phổng điện, mạch trở lại tran g thãi han đàu và khi điện áp của tụ được nân g lên đến mức đủ để phóng điòn, quá trinh trẽn lại xảy ra ở điểm cđ khoảng cách gần nhất.
Dô dám bảo quá trình gia công liên U(v) tục người ta điêu khiển điện cực dụng cụ đi xu ống sao cho khe hở giữa hai điện cực là không đối và ứng với điện áp nạp vào tụ c
Trị số kho hở giữa hai điện cực phu thuộc vào môi trường gia công và điện áp phóng điện.
T ro n g gia công tia lửa điện, môi trường gia công thường dùng là dầu hỏa
7 / Í 7 10 20 30 uo 50 — 60 ỉ(ỷ ề m ) n in h 5-82 Q uan hệ giữa V và ỗ:
1- môi trường gia công là không khí;
2- môi trường, gia công là dâu hỏa; hay đàu biến thố Quan hệ giữa điện th ế 3 môj trưòng g7a công là dầu biến thế.
V' (điện thế có th ể xuất hiện sự phóng điện) với khoảng cách ố ở giữa hai điện cực giới thiệu tr ê n hình 5-82.
Phương pháp này chi cổ thể gia công được những vật liệu dẫn điện (kim loại, hơp kim v.v ) Nổ cd th ể tạo nên được những hình dạng phức tạp tương ứng với điện cực dụng cụ như hình 5-83 N ă n g s u ấ t gia công phụ thuộc vào năng lượng của xung điện, thời gian tồn tại của nđ, cường độ dòng điện, điện dung của tụ c , môi trường gia công v.v