Gia công trên máy khoan DOA

Máy khoan dùng để tạo hình những mặt trụ tròn bằng các dụng cụ khoan khoét, doa. Phương pháp tạo hình là phương pháp quỹ tích kép do tiếp xúc điểm giữa dao và chi tiết gia công. Trong đó chuyển động chính là chuyển động quay tròn và chuyển động chạy dao là chuyển động tịnh tiến của dao. Cấu trúc phần tạo hình của máy khoan vạn năng gần giống nh¬ư những máy tiện. Sở dĩ có các máy khoan khác nhau là do một vài thay đổi về kết cấu và công dụng đặc biệt của nó mà thôi. Do cấu trúc động học, ngoài sở tr¬ường khoan lỗ, trên máy khoan còn có thể gia công ren trong lỗ bằng ta rô, doa thường, mài nghiền gỗ, «dập cắt », «đột lỗ» các tấm lớn v.v...

Chương 5 GIA CÔNG TRÊN MÁY KHOAN - DOA

I Máy khoan

I.1 Công dụng và phân loại máy khoan.

Máy khoan dùng để tạo hình những mặt trụ tròn bằng các dụng cụ khoan khoét, doa Phương pháp tạo hình là phương pháp quỹ tích kép do tiếp xúc điểm giữa dao và chi tiết gia công Trong đó chuyển động chính là chuyển động quay tròn và chuyển động chạy dao là chuyển động tịnh tiến của dao Cấu trúc phần tạo hình của máy khoan vạn năng gần giống như những máy tiện Sở dĩ có các máy khoan khác nhau là do một vài thay đổi về kết cấu và công dụng đặc biệt của nó mà thôi

Do cấu trúc động học, ngoài sở trường khoan lỗ, trên máy khoan còn có thể gia công ren trong lỗ bằng ta rô, doa thường, mài nghiền gỗ, «dập cắt », «đột lỗ» các tấm lớn v.v

Tùy theo kích thước và hướng đưa mũi

khoan đến vị trí gia công, các máy

khoan vạn năng thường gặp các kiểu

sau đây :

i) Máy khoan bàn một trục chính để

khoan lỗ nhỏ kích thước không quá 16

mm, được dùng nhiều trong ngành chế

tạo dụng cụ Trục chính có tốc độ quay

cao nhận chuyển động từ động cơ qua

bộ truyền bánh đai

ii) Máy khoan đứng, được sử dụng

rộng rãi để gia công lỗ trên các chi tiết

không lớn lắm Khi gia công phải xê

dịch chi tiết sao cho trục mũi khoan

trùng với lỗ cần khoan

Hình V.1- Máy khoan đứng

iii) Máy khoan cần (còn gọi là máy

khoan hướng kính) để khoan lỗ trên

các chi tiết có kích thước lớn Khi gia

công, chi tiết đặt cố định, còn hộp

trục chính khoan sẽ di động tịnh tiến

dọc cần khoan và quay xung quanh

trụ cần khoan để tới vị trị lỗ khoan

iv) Máy khoan nhiều trục chính, lắp nhiều mũi khoan gia công cùng một lúc v) Máy khoan ngang để khoan lỗ sâu.

vi) Máy khoan lỗ tâm để khoan tâm định vị.

Các kích thước cơ bản của máy khoan là: đường kính lớn nhất của mũi khoan được trên máy đó, kích thước côn trục chính, hành trình lớn nhất của trục chính, khoảng cách từ mặt đầu trục chính đến máy bàn

Độ chính xác và độ bóng của khoan thấp (cấp 6-8, Rz = 40-80 μm).

I.2 Máy khoan đứng.

I.2.1 Cấu tạo máy khoan đứng 2A150

Cấu tạo của máy khoan đứng vạn năng (h V.1) gồm tấm đế 11, trên có trụ đứng 7, hộp tốc độ 4 chứa trục chính 14 lắp mũi khoan 13, hộp chạy dao 6, tay gạt 8, để tịnh tiến chạy dao bằng tay hay tự động, bàn máy 12 để gá đặt chi tiết khoan, tay quay 10 để điều chỉnh bàn máy lên xuống thẳng đứng

I.2.2 Sơ đồ động máy 2A150 (Hùng 5.8 )

I.3 Máy khoan cần.

I.3.1 Công dụng và phân loại:

Máy dùng để gia công chi tiết lớn,

khó xoay lật bằng cách đưa mũi

khoan tiếp cận chi tiết gia công

Hình V - Các loại máy khoan cần

I.3.2 Cấu tạo máy khoan cần 2B56

Máy gồm tấm đế 1, trên có trụ máy 2, bàn máy 6, ụ trụ chính 5 lắp trên cần 4

và dịch chuyển được trên cần này, đồng thời cần 4 quay quanh trụ 2 một góc

3600 (hình 3 – 2)

I.3.3 Sơ đồ động máy khoan cần 2B56 (Hùng 5.10)

Hinh V- Sơ đồ động máy 2B56 (sẽ thay bằng Hùng 5.10)

I.4 Máy khoan nhiều trục chính (Hùng 5.4)

Máy khoan nhiều trục chính có ba dạng sau đây :

• Bố trí các trục chính thành chuỗi nối tiếp (hình 3 – 3a) để khoan tuần tự các lỗ khác nhau trên một chi tiết hoặc gia công một lỗ bằng các dụng cụ khác nhau

• Bố trí nhiều trục chính thành một ụ (hình 3 – 3b) để khoan đồng thời nhiều lỗ có kích thước, chiều sâu, vị trí khác nhau Chuyển động truyền dẫn đến trục chính bằng khớp các đăng hoặc trục mềm

• Máy tổ hợp nhiều trục chính dùng trong sản xuất hàng khối

Hình 3-3

I.5 Máy khoan lỗ sâu.

Trục chính mang mũi khoan bố trí nằm ngang Máy dùng để gia công các lỗ

có chiều dài lớn hơn đường kính nhiều lần (dạng nòng súng) Có loại máy khoan từ một bên, có loại máy khoan hai bên đồng thời Khi khoan lỗ có

đường kính nhỏ với chiều dài dưới 1000 mm thì chi tiết chuyển động quay

tròn, còn mũi khoan tịnh tiến (hình 3 – 4a) Khi khoan lỗ có đường kính lớn, chi tiết nặng đứng yên, còn mũi khoan đặc biệt sẽ quay và chạy dao theo chiều trục (hình 3 – 4b)

Hình 3 – 4

I.6 Máy khoan CNC

Sự phát triển hiện nay gồm các máy

khoan ba trục điều khiển chương trình số;

các nguyên công khoan được thực hiện tự

động theo các bước mong muốn bằng

việc sử dụng đầu revônve (h.22.29 Kal)

Trên đầu revônve kẹp các dụng cụ cắt

khác nhau

Hình V Máy khoan CNC ba trục đầu

rêvonve kẹp 8 dao

II Máy doa

II.1 Công dụng và phân loại

Máy doa dùng để gia công các chi

tiết lớn như vỏ hộp, thân máy,

cylinder Công việc chính là gia

công lỗ có độ chính xác cao, gia

công nhiều lỗ đồng tâm hoặc các

lỗ trên cùng mặt phẳng theo

phương pháp tọa độ (h6.11GT

hoặc 5.6 hung)

Trên máy doa có thể làm các công

việc như: khoan, khoét, tiện trơn,

phay khoả mặt, cắt ren bằng dao

tiện, ta rô v.v… để gia công xong

toàn bộ chi tiết phức tạp qua nhiều

II.2 Máy doa ngang vạn năng (máy phay-doa):

II.2.1 Khái niệm chung:

Là các máy được dùng phổ biến nhất trong các nhà máy hay phân xưởng cơ khí Hình 35 biểu thị các bộ phận và chuyển động của máy

Trên máy phay doa nằm ngang chi tiết được gá trên bàn máy có thể dịch chuyển ngang theo chiều trục hoặc hướng kính Dụng cụ được kẹp trên trục chính quay trong ụ di chuyển được theo hai hướng Trục chính kẹp được mũi khoan, doa, tarô, hoặc dao phay

Hình V- Máy doa nằm ngang

Máy phay-doa có khả năng gia công rộng lớn, các chi tiết gia công thường

có đường kính từ 1m-3 m, cũng có khi tới 20 m, công suất tới 150 kW Ngày

nay người ta có thể lắp thêm hệ điều khiển CNC cho phép các chuyển động theo chương trình Với điều khiển CNC, các thao tác nhỏ đều được yêu cầu chặt chẽ nên cải thiện được năng suất

II.2.2 Tính năng kỹ thuật máy doa 2620A

II.2.3 Sơ đồ động máy doa 2620A (Hùng 5.13)

II.3 Máy doa toạ độ

Là máy không những làm được các việc như: vạch dấu và định lỗ tâm, khoan, khoét, doa, tiện trong lần cuối, phay mặt đầu, mà còn có chức năng như máy khắc độ và đo lường chính xác cao, do máy có khả năng di chuyển bàn máy hay trục chính theo hai trục toạ độ vuông góc rất chính xác nhờ những cơ cấu đặc biệt: cơ cấu đo lường quang học, thước kính phóng đại, bàn quay với dụng

cụ quang học v.v… Vì vậy, độ chính xác định vị khoảng cách tâm trong hệ toạ

độ phẳng vuông góc đạt tới 0,001 mm và trong hệ toạ độ cực tới 5’’ Để tính tới ảnh hưởng do biến dạng nhiệt của các cơ cấu đo lường và hiệu chỉnh của máy, cần phải luôn giữ máy trong môi trường nhiệt độ 200C Có hai loại máy doa toạ độ: loại một trụ và loại hai trụ (hình 3 – 6)

Hình V- Sơ đồ máy doa tọa độ một và hai trục

Tuy nhiên, ngày nay máy doa tọa độ đang dần được thay thế bởi các máy doa điều khiển theo chương trình CNC linh hoạt hơn

II.4 Máy doa kim cương.

Máy dùng để gia công tinh lỗ trụ và côn chính xác, cũng có thể tiện và xén mặt đầu Hiện có hai loại máy doa kim cương đứng (hình 3 – 7a) và ngang (hình 3 – 7b) với một hay nhiều trục chính Dụng cụ cắt được làm bằng kim

cương hoặc hợp kim cứng Máy có tốc độ cao (v c = 600 – 800 m/ph), lượng chạy dao bé (s= 0,01–0,1 mm/vòng) và chiều sâu cắt nhỏ (t= 0,1–0,3 mm).

Hình 3 – 7 chèn hình máy doa kim cương Станок с программированием автоматических циклов при специальном оснащении предназначен для тонкого

растачивания и обтачивания точных цилиндрических, конических или фигурных поверхностей вращения,

подрезания наружных и внутренних торцов, вырезания канавок и других работ Технологические возможности станка позволяют осуществлять обработку одновременно двух-трех отверстий в средних и мелких деталях за один или два прохода

Обрабатываемые детали закрепляют в специальном

приспособлении на столе,совершающем рабочую подачу с бесступенчатым регулированием скорости и быстрым

перемещением

На станке могут быть применены стандартные

шпиндельные головки четырех типоразмеров, а также специальные головки

Цикл работы станка полуавтоматический Система

программирования, смонтированная в отдельно стоящем шкафопульте, обеспечивает быстрое изменение цикла, что сводит к минимуму работы, связанные с

переналадкой станка

По желанию заказчика станок может быть налажен на обработку определенной детали с установкой

необходимого количества шпиндельных головок

требуемого типоразмера, инструмента и риспособления, при помощи которых осуществляется цикл обработки

изделия Станок предназначен для использования в

условиях массового или крупносерийного производства,

а также в среднесерийном производстве для обработки ответственных деталей

АЛМАЗНО-РАСТОЧНЫЙ СТАНОК, специализированный станок расточной

группы, предназнач гл обр для отделочного (тонкого) растачивания отверстий алмазным или твердосплавным вращающимся инструментом Возможно

Двухсторонний горизонтальный алмазно-расточный станок-полуавтомат с

подвижным столом

Осн преимущество А.-р с.- сочетание наивысшей (при обработке резцами) точности

и чистоты обрабатываемых поверхностей с высокой производительностью Напр., на лучших совр А.-р с при обработке жёстких изделий обеспечивается круглость расточенных отверстий с предельной погрешностью 0,5-1,0 мкм (в зависимости от размера станка и обрабатываемой поверхности) и качеством поверхности до V 9 (по стали) и до V 12 (по цветным металлам и сплавам)

III Dụng cụ cắt trên máy khoan – doa.

Trên máy khoan – doa có nhiều loại dụng cụ cắt khác nhau: mũi khoan, mũi khoét, mũi doa, ta rô (h.22.24 Kal)

Hình V Các nguyên công khoan và doa

III.1 Mũi khoan và chế độ cắt khi khoan.

III.1.1 Các loại mũi khoan

Tạo lỗ thuộc về những nguyên công quan trọng nhất trong chế tạo máy Khi chế tạo động cơ ô tô, giá thành gia công lỗ thường cao nhất Khoan là quá trình tạo lỗ bằng gia công cắt gọt phổ biến và thông dụng nhất từ bề mặt đặc; các quá trình tạo lỗ khác là đột, gia công bằng tia lửa điện, laser, chùm tia điện tử

Mũi khoan để gia công lỗ có nhiều loại khác nhau tuỳ theo công dụng của chúng như: mũi khoan ruột gà, mũi khoan lỗ sâu, mũi khoan lỗ tâm (H.22.22 Kal) Chúng thường có khả năng gia công lỗ tương đối sâu Nói chung mũi khoan bền và linh hoạt, tuy nhiên tùy theo đường kính cần thận trọng để khoan

lỗ chính xác mà không bị gãy mũi khoan Hơn nữa khi khoan phoi thoát ra ngược với hướng chuyển động chạy dao Kết quả làm phoi dễ bị kẹt và giảm tác dụng của dung dịch trơn nguội gây khó khăn cho quá trình khoan

Thông thường, đường kính lỗ khoan lớn hơn đường kính mũi khoan (dễ quan sát thấy khi rút mũi khoan khỏi lỗ) Lượng lay rộng này tùy thuộc vào chất lượng mũi khoan, máy, cũng như thực tế sản xuất

Hình V Các kiểu mũi khoan

Mặt khác theo tính chất về nhiệt, một vài kim

loại và vật liệu phi kim có tính giãn nở nhiệt

lớn trong khi khoan, nên sau khi khoan lỗ trở

nên nhỏ hơn đường kính mũi khoan Nếu

khoan lỗ thông thì bề mặt dưới còn bavia phải

tiến hành cạo sửa bavia

Một vài loại mũi khoan (khoét, doa) được trình bày trên (h.22.24 kal)

Khoan bậc để tạo lỗ có hai hoặc nhiều đường kính khác nhau (h.V.)

Khoan đầu bằng để mở rộng lỗ

Khoan tâm ngắn để tạo lỗ định vị ở mặt

đầu chi tiết khi tiện chống tâm

Khoan điểm dùng để lấy dấu ở vị trí mong

muốn trên bề mặt

Mũi khoan mai (ngòi bút) (h22.22dKal) có

các lưỡi tháo được để tạo lỗ sâu và rộng

Ưu điểm của nó là độ cứng vững cao (vì

không có rãnh trên thân), dễ mài lưỡi cắt

và giá thành thấp

Khoan maniven (h22.23bKal) có khả năng định tâm tốt, phoi dễ gãy, có thể

gia công các lỗ sâu

III.1.2 Mũi khoan ruột gà (hình 22 – 23 Kal)

Để gia công lỗ thường ( < 5

d

l

) thì mũi khoan ruột gà là hợp lý và thông dụng nhất

Về cấu tạo mũi khoan ruột gà có thể chia

• Phần cắt là phần chủ yếu của mũi

khoan để cắt vật liệu gia công Phần này có

năm lưỡi cắt: hai lưỡi cắt chính, hai lưỡi cắt

phụ, một lưỡi cắt ngang Mũi khoan có thể

coi như hai dao tiện ghép với nhau bằng lõi hình trụ

• Phần định hướng có tác dụng định hướng mũi khoan khi làm việc, đồng thời cũng là phần dự trữ khi mài lại phần cắt đã bị mòn Ở phần này có hai rãnh thoát phoi với góc xoắn từ 18-30o Trên hai rãnh này có hai cạnh viền để định hướng và giảm ma sát khi mũi khoan đi vào lỗ Đường kính của phần

định hướng giảm dần về phía cán để giảm ma sát với lượng giảm 0,01-0,1 mm trên 100 mm dài Giữa hai rãnh xoắn là lõi mũi khoan

Hình V - Mũi khoan chuẩn và mũi khoan truyền maniven

(ii).Cổ dao là bộ phận nối tiếp giữa bộ phận công tác và cán dao, có tác dụng

để thoát đá khi mài bộ phận làm việc và cán dao, đồng thời cũng là chỗ ghi ký

hiệu của dao Bộ phận này chỉ có ở các mũi khoan có đường kính D > 12 mm.

(iii).Cán dao là bộ phận để lắp mũi khoan vào trục chính của máy và để truyền lực cũng như truyền chuyển động cho mũi khoan khi cắt Những mũi khoan có

đường kính D> 12mm, bộ phận này có dạng côn Trên cán có phần chuôi dao,

đó là chỗ tựa khi tháo mũi khoan ra khỏi trục chính hay ra khỏi bạc côn (h dungcucat)

l

L

Hình V – Mũi khoan ruột gà

Mũi khoan có thể thêm gờ bẻ phoi được mài dọc theo lưỡi cắt Điều này quan trọng khi khoan trên máy tự động mà ở đó cần phải loại bỏ phoi dài

Sự thay đổi nhỏ thông số hình học có thể ảnh hưởng đáng kể đến nguyên công khoan, đặc biệt là vùng lưỡi cắt ngang Lưỡi cắt ngang không cắt mà tì lên bề mặt gia công làm tăng lực đè chiều trục Nếu góc sau quá nhỏ sẽ làm tăng lực đè, nhiệt sinh ra lớn làm tăng mài mòn Nếu góc sau lớn quá sẽ gây

ra kẹt phoi và gãy lưỡi cắt Một vài kỹ thuật và máy mài sắc được sử dụng để tạo ra thông số hình học hợp lý của mũi khoan (h V )

Hình V - Các loại đầu mũi khoan a)- đơn ; b)- đơn với mài sắc lưỡi

ngang; c)- đơn với mài sắc lưỡi ngang và dải nhỏ; d)- kép với mài sắc lưỡi ngang; e)- kép với mài sắc lưỡi ngang và dải nhỏ

III.1.3 Mũi khoan nòng súng

Khoan nòng súng được dùng để khoan các lỗ sâu với các yêu cầu riêng (nòng

súng) Tỉ lệ L/D khi khoan nòng súng có thể đến 300 hoặc hơn Lực đè (lực

hướng kính có khuynh hướng đẩy lệch mũi khoan) được cân bằng bởi các đệm

tì trên mũi khoan trượt dọc theo mặt trong của lỗ (h22.25a Kal) Do đó mũi khoan tự định tâm, đó là đặc điểm quan trọng khi khoan lỗ sâu và thẳng

Tốc độ cắt khi khoan nòng súng thường cao và lượng chạy dao nhỏ Dung dịch trơn nguội có áp suất cao được bơm theo lỗ trong thân mũi khoan vào vùng cắt Ngoài chức năng bôi trơn và làm nguội, dòng chất lỏng còn đẩy phoi

bị kẹt lên trên

Hình V Khoan nòng súng

III.1.4 Mũi khoan vành (trepan)

Trong nguyên công khoan vành, dụng cụ cắt rỗng tạo ra lỗ lớn bằng cách

« khoét» đi tấm lõi thường từ các chi tiết dạng tấm phẳng Không như các nguyên công khoan khác, khoan vành tạo lỗ nhanh, phoi ít mà lõi vẫn được sử

được các chi tiết dạng đĩa với đường kính đến 150 mm Ngoài ra khoan vành

có thể tạo được các rãnh tròn trên bề mặt chi tiết dày (h22.1f Kal)

Nguyên công khoan vành có thể thực hiện trên máy tiện, máy khoan ép hoặc các máy khác (h.22.26 Kal)

Hình V Khoan vành: (a) - Đầu khoan vành; (b)– Khoan vành lưỡi đơn; (c)- Cấu tạo khoan vành kim cương

Mũi khoan có thể là từng dao cắt đơn hoặc nhiều dao ghép Dạng khác của

khoan đột là khoan vành nòng súng, ở đó dụng cụ được sử dụng tương tự như

khoan nòng súng nhưng không có lỗ tâm

III.1.5 Chế độ cắt khi khoan.

Các yếu tố cắt khi khoan gồm các thông số sau đây :

III.1.5.1.Tốc độ cắt (v) Tốc độ cắt khi khoan là tốc độ vòng ứng với đường

kính lớn nhất của mũi khoan :

D - đường kính mũi khoan, mm.

n – số vòng quay của mũi khoan trong

một phút, vg/ph.

III.1.5.2 Lượng chạy dao (s) Lượng

chạy dao khi khoan là lượng dịch

chuyển của mũi khoan theo chiều trục

sau một vòng quanh nó, được tính

bằng mm/vg Vì mũi khoan có hai lưỡi

cắt chính, nên mỗi răng thực hiện

được một lượng chạy dao răng là:

s z =s/22 2 (mm/).