Tính gia công của vật liệu chế tạo máy và ứng dụng của nó

Tính gia công vật liệu chế tạo máy ứng dụng Phần I: Xây dựng phương pháp luận xác định chế độ cắt cho vật liệu biết mác nước sử dụng hệ số tính gia công K. 1, Tính gia công: Chế độ cắt vật liệu phụ thuộc vào tính gia công vật liệu. Do trước tiên ta tìm hiểu tính gia công vật liệu cắt. Khái niệm: Tính gia công vật liệu tập hợp tính chất vật liệu gia công từ quan điểm tích hợp gia công chi tiết máy phương pháp gia công cụ thể. Mức độ tính gia công vật liệu cho kết kinh tế chất lượng trình gia công. Một vật liệu có tính gia công tốt vật liệu khác thời gian tiêu tốn cho cho cắt gọt ngắn, tiêu tốn dụng cụ, lượng thiết bị sản xuất nhỏ với việc đảm bảo yêu cầu kỹ thuật độ xác kích thước hình dáng sản phẩm độ nhám bề mặt. Tính gia công vật liệu đặc trưng số tính chất độ bền, độ cứng mà tính công nghệ khác vật liệu mà với tính chất có ảnh hưởng đến độ mòn dao cụ, lực cắt, độ nhám bề mặt, hình dạng phoi… Tính gia công vật liệu phụ thuộc số nhân tố như: thành phần hóa học vật liệu, phương pháp sản xuất gia công nhiệt, cấu trúc tế vi, độ lớn hạt mạng lưới tinh thể. Các nhân tố nêu nhiều ảnh hưởng cách tương hỗ đến tính gia công đánh giá độc lập riêng lẻ nhau. Tính gia công hàm số không riêng vật liệu gia công mà phương pháp gia công, vật liệu làm dao,…Tính gia công vật liệu đánh giá theo tiêu hình dạng phoi, độ ổn định kích thước sau gia công, lực cắt, độ nhám bề mặt, độ mòn dụng cụ cắt…. HN891 Trang Tính gia công vật liệu chế tạo máy ứng dụng 2. Những quan điểm đánh giá tính gia công vật liệu: - Đánh giá tính gia công từ quan điểm độ lớn tốc độ cắt. - Đánh gia tính gia công từ quan điểm lực cắt. - Đánh giá tính gia công từ quan điểm chất lượng bề mặt sau gia công. - Đánh giá tính gia công từ quan điểm hình thành phoi. - Đánh giá tính gia công từ quan điểm nhiệt ước vật liệu sau gia công. - Phương pháp đánh giá không trực tiếp tính gia công. - Đánh giá tổng hợp tính gia công. Trong thực tế để gia công số lượng lớn vật liệu mà vật liệu có tính gia công riêng nên quan hệ tốc độ cắt, chiều sâu cắt lượng chạy dao vật liệu khác khác nhau. Do việc tính toán hay lập chế độ cắt cho số lượng khổng lồ loại vật liệu tốn không dễ dàng. Chính vậy, người ta đưa khái niệm phương pháp đánh giá tính gia công vật liệu với mục đích phân chia vật liệu thành nhóm gia công riêng rẽ thiết lập cho nhóm gia công chế độ cắt đặc trưng. Theo tài liệu Tiệp tất vật liệu chế tạo máy phân chia thành bốn họ tính gia công bản. Từng họ riêng ký hiệu chữ a, b, c, d xếp chúng theo thứ tự sau: a: gang xám gang ủ. b: Thép thép đúc. c: Hợp kim không chứa sắt (đồng, đồng thau, đồng thanh). d: Hợp kim nhẹ (nhôm, magie hợp kim nó). Ngoài bốn loại có: e: Chất dẻo. f: chất khoáng tự nhiên. g: chất tạo lớp. h: cao su. Tính gia công vật liệu giống thay đổi phương pháp gia công khác nhau. Do đó, phương pháp gia công chia làm bốn loại bản: HN891 Trang Tính gia công vật liệu chế tạo máy ứng dụng - Tiện: thuộc vào tiện có bốn phương pháp bào, xọc, bào răng, cắt ren dao định hình. - Phay: gồm phay răng, phay ren. - Khoan: bao gồm khoét, doa, cắt ren taro đầu cắt ren. - Mài: bao gồm tất phương pháp gia công hạt mài đá mài. Các vật liệu thép, gang kim loại nặng, nhẹ, kim loại không chứa sắt sau chia thành họ lại chia thành 20 nhóm tính gia công cụ thể: - Đối với gang (ký hiệu a): có 1a, 2a, 3a,…., 20a. - Đối với thép (ký hiệu b): có 1b, 2b, 3b, … , 20b. - Kim loại không sắt (ký hiệu c): có 1c, 2c, 3c, …, 20c. - Kim loại nhẹ (ký hiệu d): có 1d, 2d, 3d, …, 20d. Với cách phân nhóm vật liệu thuộc nhóm khó gia công nhóm 20 dễ gia công nhất. Trong ngành chế tạo máy vật liệu thông dụng thuộc từ nhóm đến 18. Nguyên tắc xếp vào nhóm tính gia công điều kiện tính gia công nhau, tuổi bền dao giá trị theo tiêu đánh giá phải nằm giới hạn định. Phải có điều kiện sau: - Chiều sâu cắt độ lớn chạy dao. - Hình học lưỡi cắt dao. - Kích thước dạng dao. - Loại vật liệu dao. - Độ lớn mòn lưỡi cắt. - Kích thước hình dạng vật. - Phương pháp gá vật mẫu. - Độ cứng vững hệ thống công nghệ. Khi xếp nhóm ta cần đánh giá theo tiêu (ví dụ theo độ mòn dao, lực cắt, công suất cắt) lấy vật liệu làm chuẩn coi vật liệu có hệ số tính gia công 1. Đo giá trị tiêu tất vật liệu. Sau thực so sánh với vật liệu chuẩn, ta có hệ số: Giá trị tiêu vật liệu nghiên cứu K= Giá trị tiêu vật liệu chuẩn HN891 Trang Tính gia công vật liệu chế tạo máy ứng dụng Từ giá trị K ta lấy giá trị khoảng cách nhó. Theo tiêu chuẩn giá trị khoảng cách q = 10 10 = 1.26 Hệ số phù hợp với cấp số vòng quay lượng chạy dao máy cắt kim loại. Hệ số tính gia công vật liệu chuẩn K = 1. Vật liệu chuẩn có hai vật liệu liền kề. Nhóm thấp có hệ số: K1 = 1 = = 0.79 q 1, 26 Nhóm cao có hệ số: K = 1.q = 1.1, 26 = 1, 26 Vật liệu chuẩn cho loại vật liệu theo bảng sau: Vật liệu chuẩn Vật liệu Gang Gang ủ Loại a Nhóm 1a ÷ 20a Thép Loại Gang xám 190HB (422418) Nhóm Hệ số tính gia công 11a 1,0 14b 1,0 12c 1,0 12d 1,0 Thép kết cấu Thép đúc b 1b ÷ 20b thường hoá (116001) Kim loại không sắt Kim loại nhẹ c 1c ÷ 20c d 1d ÷ 20d Đồng thau 90HB (423223) Hợp kim nhôm 100HB (424201) Bảng 1.1: Vật liệu chuẩn cho loại vật liệu Căn vào lý luận vào công thức (1.2), (1.3) bảng 1.1 ta thiết lập giá trị hệ số tính gia công giới hạn để phân chia vật liệu theo nhóm cho việc gia công dao có lưỡi, thể bảng 1.2 sau: HN891 Trang Tính gia công vật liệu chế tạo máy ứng dụng Hệ số tính gia công Phạm vi Trung Gang Nhóm tính gia công Thép Gang ủ Đồng Nhôm 0,045 – 0,056 bình 0,05 xám - 1b - - - 0,057 – 0,071 0,063 - 2b - - - 0,072 – 0,089 0,08 - 3b - 1c 1d 0,09 – 0,112 0,1 1a 4b - 2c 2d 0,113 – 0,14 0,126 2a 5b 1a 3c 3d 0,15 – 0,18 0,16 3a 6b 2a 4c 4d 0,19 – 0,22 0,2 4a 7b 3a 5c 5d 0,23 – 0,28 0,25 5a 8b 4a 6c 6d 0,29 – 0,35 0,31 6a 9b 5a 7c 7d 0,36 – 0,44 0,4 7a 10b 6a 8c 8d 0,45 – 0,56 0,5 8a 11b 7a 9c 9d 0,57 – 0,71 0,63 9a 12b 8a 10c 10d 0,72 – 0,89 0,9– 1,12 1,13 – 1,41 0,8 1,0 1,26 10a 11a 12a 13b 14b 15b 9a 10a 11a 11c 12c 13c 11d 12d 13d 1,42 – 1,78 1,6 13a 16b 12a 14c 14d 1,79 – 2,24 2,0 14a 17b 13a 15c 15d 2,25 – 2,82 2,5 15a 18b 14a 16c 16d 2,83 – 3,55 3,15 16a 19b 15a 17c 17d 3,56 – 4,47 4,0 17a 20b 16a 18c 18d 4,48 – 5,62 5,0 18a - 17a 19c 19d 5,63 – 7,08 6,3 19a - 18a 20c 20d 7,09 – 8,92 7,9 20a - 19a - - Bảng 1.2: Phân nhóm vật liệu theo tính gia công gia công dao có lưỡi HN891 Trang Tính gia công vật liệu chế tạo máy ứng dụng Việc phân nhóm vật liệu phương pháp gia công mài (bao gồm việc gia công với hạt mài) chia thành 10 nhóm. Vật liệu có tính mài tốt xếp vào nhóm khó vào nhóm 10. Vì mài có số ảnh hưởng lẫn tác động lên trình mài nên lấy hệ số tính gia công cắt gọt dao có lưỡi. Đối với mài, vật liệu gia công chia thành nhóm gang (a), thép (b), đồng (c), nhôm (d) việc xếp nhóm tính gia công theo hệ số thời gian mài (cũng tương đương hệ số tính gia công). Thể bảng sau: - Vật liệu thép: vật liệu chuẩn 141094 (nhóm 5b) Độ chênh lệch nhóm cho hệ số: q = 15 10 = 1.16 Hệ số thời gian mài K Nhóm gia công 1b 2b 3b 4b 5b 6b 7b 8b 9b 10b 1,8 1,55 1,34 1,16 1,0 087 0,75 0,65 0,56 0,49 Bảng 1.3: Phân nhóm thép phương pháp gia công mài - Vật liệu gang: vật liệu chuẩn gang xám 422420 (nhóm 8a) Độ chênh lệch nhóm cho hệ số: q = 20 10 = 1.12 Hệ số thời gian mài K Nhóm gia công 1a 2a 3a 4a 5a 6a 7a 8a 9a 10a 2,18 1,95 1,75 1,56 1,4 1,25 1,12 1,0 0,9 0,81 Bảng 1.4: Phân nhóm gang phương pháp gia công mài - Vật liệu đồng: vật liệu chuẩn 423213 (nhóm 10c) HN891 Trang Tính gia công vật liệu chế tạo máy ứng dụng Độ chênh lệch nhóm hệ số: q = 25 10 = 1.10 Hệ số thời gian mài K Nhóm gia công 1c 2c 3c 4c 5c 6c 7c 8c 9c 10c 2,33 2,12 1,93 1,76 1,6 1,46 1,33 1,2 1,1 1,0 Bảng 1.5: Phân nhóm gang phương pháp gia công mài Dựa vào sở lý luận trên, cho vật liệu biết mác nước ta xem vật liệu tương đương với vật liệu Tiệp Khắc cách sử dụng bảng sau: STT Liên Xô Trung Quốc Triều Tiên Tiệp Khắc Ba Lan Nhật CT0 A0 10001 STO - CT5 A5 11500 STS 5550 60T 60Mn 50Mn 13170 - - 50T 50Mn 50Mn 13150 50G - 40X 40Cr 40Gr 14140 40H SGr4 38XC 37CrSi - 13341 - - 35XM 35CrM0 - 15131 35Hm SCM2 Bảng 1.6: Bảng ký hiệu vật liệu nước Từ mác tương đương Tiệp Khắc ta xác định xem vật liệu thuộc họ gang (a), thép (b), hợp kim không chứa sắt (c) hay hợp kim nhẹ (d) theo quy tắc sau: - Thép: HN891 Trang Tính gia công vật liệu chế tạo máy ứng dụng Thép gia công áp lực: số thứ luôn 1. Thể sơ đồ sau: 1X XXX.XX Thép đúc: ký hiệu chữ số cặp với ba chữ số đầu 422 có số bổ sung sau dấu chấm. Sơ đồ là: 422 XXX.XX - Gang: Gang xám: ký hiệu chữ số với số 4224XX, chữ số cuối thể chế độ bền kéo nhỏ nhất. Gang ủ: ký hiệu chữ số với sơ đồ 4225 XX Gang dẻo: ký hiệu chữ số với sơ đồ 4223XX. - Vật liệu không chứa sắt: Đồng thau: ký hiệu chữ số với 4232XX Đồng thanh: ký hiệu chữ số với 4230XX Đồng nhôm: ký hiệu chữ số với 4231XX - Hợp kim nhẹ: Hợp kim nhôm với áp lực làm chắc: 4242XX Hợp kim nhôm với áp lực không làm chắc: 4244XX Hợp kim nhôm đúc: 4243XX Sau xác định vật liệu thuộc họ nào, dựa vào hệ số tính gia công K phương pháp gia công tra bảng 1.2, 1.3, 1.4, 1.5 để phân nhóm xác định vật liệu chuẩn nhóm đó. Từ vật liệu chuẩn ta có chế độ cắt vật liệu chuẩn chế độ cắt vật liệu cho chế độ cắt vật liệu chuẩn nhân với hệ số tính gia công K. Đó phương pháp xác định chế độ cắt cho vật liệu biết mác nước sử dụng hệ số tính gia công K. HN891 Trang Tính gia công vật liệu chế tạo máy ứng dụng HN891 Trang Tính gia công vật liệu chế tạo máy ứng dụng Phần II: Xây dựng phương pháp tính gia công vật liệu chưa biết mác hoặc vừa sản xuất ra. Bằng kiến thức vê tính gia công vật liệu thực việc phân loại, xếp nhóm vật liệu theo tính gia công chúng phương pháp Tiện. Bằng phương pháp đo mặt sáng bóng vật liệu gia công d ei : Căn vào số liệu đề đã cho ta thực sau: Khi gia công mài có đặc thù sau điều chỉnh chiều sâu cắt cho đá mài chạy qua vật liệu mài với lần chạy dao không cắt hết lượng dư cắt. Cứ tiếp tục cho chạy dao hoa lửa phát ra. Tuỳ theo tính gia công vật liệu tính cắt gọt đá mài mà số lần chạy dao không thêm chiều sâu cắt nhiều hay ít. Còn hoa lửa phát chứng tỏ lực cắt lượng dư cắt. Đường cong xây dựng lực cắt (Fy, Fz) với thời gian t. Dạng đường cong phát tia lửa xác định: Fy = C.e Trong đó: − t T (2.1) C – Hằng số đường cong phát tia lửa T – Hằng số thời gian. Dạng đường cong phát tia lửa thể rõ tính gia công vật liệu mài tính cắt gọt đá mài. Cường độ ăn vật liệu lớn đường cong dốc góc α lớn. Với phân tích tính chất riêng đường cong phát tia lửa F y = f(t) ta có tiêu chuẩn để đánh gia tính gia công sau: Tiêu chuẩn độ dốc công: U = 105. HN891 tgα 105.C = S T (C − 1) (2.2) Trang 10 Tính gia công vật liệu chế tạo máy ứng dụng Trong đó: S diện tích đường cong. T số thời gian tính theo công thức: T=  n  n∑ t +  ∑ ti ÷ i =1  i =1  n n i n n i =1 i =1 (2.3) n∑ ti ∑ ln( Fyi ) + ∑ (ti .ln Fyi ) i =1 C số đường cong phát tia lửa điện tính theo công thức: n  n  C = e  T ∑ ln Fyi + ∑ (ti ln Fyi ) ÷ i =1  i =1  (2.4) Với i thời điểm đo và: ti = (i - 1).5 (2.5) Sau tính toán độ dốc U loại vật liệu lần đo khác nhau, ta có hệ số thời gian mài K xác đinh: K= UVL U chuan (2.6) Theo đề ta chọn vật liệu làm chuẩn. Để phân nhóm vật liệu thép cho việc gia công mài ta dựa vào hệ số K tra bảng sau: Hệ số thời gian mài K Nhóm gia công 1b 2b 3b 4b 5b 6b 7b 8b 9b 10b 1,8 1,55 1,34 1,16 0,87 0,75 0,65 0,56 0,49 Bảng 2.1: Nhóm tính gia công vật liệu thép gia công mài Độ chênh lệch nhóm cho hệ số: q = 15 10 = 1,16 Để đơn giản cho trình tra bảng để phân nhóm gia công, ta chia khoảng bảng 2.1 thành sau: HN891 Trang 11 Tính gia công vật liệu chế tạo máy ứng dụng Hệ số thời Nhóm gia công 1b 2b 1,709- 1,44- gian mài K 1,96 1,70 3b 1,3- 4b 5b 6b 7b 8b 9b 10b 1,05- 0,93- 0,79- 0,72- 0,59- 0,54- 0,45- 1,43 1,29 1,04 0,92 0,78 0,71 0,58 0,53 Bảng 2.2: Nhóm tính gia công vật liệu thép chia khoảng gia công mài Bằng việc sử dụng ngôn ngữ lập trình C++ cho toán (mã code chương trình phần phụ lục), ta kết tính hệ số K: Lần Lần Lần Lần Vật liệu 1,709 1,95 1,701 3,944 Vật liệu Vật liệu 1,344 1,39 136 1,195 Vật liệu 1,42 1,42 1,35 1,345 Vật liệu 0,976 1,006 0,93 0,98 Bảng 2.3: Hệ số thời gian mài K vật liệu Và từ đó, dựa vào bảng 2.2 ta phân nhóm vật liệu sau: Lần Lần Lần Lần Vật liệu 1b 1b 1b 0b Vật liệu 5b 5b 5b 5b Vật liệu 3b 3b 3b 4b Vật liệu 3b 3b 3b 3b Vật liệu 5b 5b 5b 5b Bảng 2.4: Phân nhóm vật liệu lần đo HN891 Trang 12 Tính gia công vật liệu chế tạo máy ứng dụng (Chú ý: 0b không nằm giá trị khoảng bảng 2.2, tức không phân nhóm cho vật liệu) Như vậy, với việc phân chia vật liệu ta kết luận:  Vật liệu thuộc nhóm 1b.  Vật liệu vật liệu thuộc nhóm 5b.  Vật liệu vật liệu thuộc nhóm 3b. HN891 Trang 13 Tính gia công vật liệu chế tạo máy ứng dụng LẬP TRÌNH Mã code chương trình lập trình C++: Phương pháp Mài #include #include #include // HAM TINH TONG Ti BINH PHUONG int t1() { int i,T; T=0; for(i=1;i[...]... Bảng 2.3: Hệ số thời gian mài K của 5 vật liệu Và từ đó, dựa vào bảng 2.2 ta phân nhóm vật liệu như sau: Lần 1 Lần 2 Lần 3 Lần 4 Vật liệu 1 1b 1b 1b 0b Vật liệu 2 5b 5b 5b 5b Vật liệu 3 3b 3b 3b 4b Vật liệu 4 3b 3b 3b 3b Vật liệu 5 5b 5b 5b 5b Bảng 2.4: Phân nhóm vật liệu trong 4 lần đo HN891 Trang 12 Tính gia công của vật liệu chế tạo máy và ứng dụng của nó (Chú ý: 0b là không nằm trong giá trị khoảng... nằm trong giá trị khoảng trong bảng 2.2, tức là không phân được nhóm cho vật liệu) Như vậy, với việc phân chia vật liệu như trên ta có thể kết luận:  Vật liệu 1 thuộc nhóm 1b  Vật liệu 2 và vật liệu 5 thuộc nhóm 5b  Vật liệu 3 và vật liệu 4 thuộc nhóm 3b HN891 Trang 13 Tính gia công của vật liệu chế tạo máy và ứng dụng của nó LẬP TRÌNH Mã code chương trình lập trình trên C++: Phương pháp Mài... 0,87 0,75 0,65 0,56 0,49 Bảng 2.1: Nhóm tính gia công của vật liệu thép khi gia công mài Độ chênh lệch giữa các nhóm cho bằng hệ số: q = 15 10 = 1,16 Để đơn giản cho quá trình tra bảng để phân nhóm gia công, ta chia khoảng của bảng 2.1 thành như sau: HN891 Trang 11 Tính gia công của vật liệu chế tạo máy và ứng dụng của nó Hệ số thời Nhóm gia công 1b 2b 1,709- 1,44- gian mài K 1,96 3b 1,31,43 1,70 4b 5b... tính gia công của vật liệu thép chia khoảng khi gia công mài Bằng việc sử dụng ngôn ngữ lập trình C++ cho bài toán (mã code chương trình ở phần phụ lục), ta được kết quả tính hệ số K: Lần 1 Lần 2 Lần 3 Lần 4 Vật liệu 1 1,709 1,95 1,701 3,944 Vật liệu 2 1 1 1 1 Vật liệu 3 1,344 1,39 136 1,195 Vật liệu 4 1,42 1,42 1,35 1,345 Vật liệu 5 0,976 1,006 0,93 0,98 Bảng 2.3: Hệ số thời gian mài K của 5 vật liệu. . .Tính gia công của vật liệu chế tạo máy và ứng dụng của nó Trong đó: S là diện tích đường cong T là hằng số thời gian và được tính theo công thức: T= 2  n  n∑ t +  ∑ ti ÷ i =1  i =1  n n 2 i n i =1 (2.3) n i =1 n∑ ti ∑ ln( Fyi ) + ∑ (ti ln Fyi ) i =1 C là hằng số đường cong phát ra tia lửa điện và được tính theo công thức: n  n  C = e  T ∑ ln Fyi + ∑... i =1  (2.4) Với i là thời điểm đo và: ti = (i - 1).5 (2.5) Sau khi tính toán được độ dốc U của từng loại vật liệu trong các lần đo khác nhau, ta có hệ số thời gian mài K được xác đinh: K= UVL U chuan (2.6) Theo đề bài ta chọn vật liệu 2 làm chuẩn Để phân nhóm vật liệu thép cho việc gia công bằng mài ta dựa vào hệ số K và tra bảng sau: Hệ số thời Nhóm gia công 1b gian mài K 2b 3b 4b 5b 6b 7b 8b 9b... 0; for(i=1;i . *-.%/01 234.%/ Chế độ cắt của vật liệu phụ thuộc vào tính gia công của vật liệu. Do đó trước tiên ta tìm hiểu thế nào là tính gia công của vật liệu cắt.  Tính gia công của vật liệu là tập. hợp những tính chất của vật liệu được gia công từ quan điểm sự tích hợp của nó đối với gia công các chi tiết máy bằng một phương pháp gia công cụ thể. Mức độ tính gia công của vật liệu đã cho. riêng vật liệu gia công mà còn của phương pháp gia công, vật liệu làm dao, Tính gia công của vật liệu có thể đánh giá theo chỉ tiêu như hình dạng của phoi, độ ổn định của kích thước sau khi gia công,