CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG TINH

Nội dung môn học Chương 1:Chất lượng bề mặt chi tiết máy Chương 2:Gia công tinh bề mặt ctm bằng dụng cụ có lưỡi cắt Chương 3:Mài bằng các loại đá Mài Chương 4:Mài Khôn Chương 5:Mài ng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY-VIỆN CƠ KHÍ

NỘI DUNG

Nội dung môn học

Chương 1:Chất lượng bề mặt chi tiết máy

Chương 2:Gia công tinh bề mặt ctm bằng dụng cụ có lưỡi cắt Chương 3:Mài bằng các loại đá Mài

Chương 4:Mài Khôn

Chương 5:Mài nghiền bề mặt chi tiết máy

Chương 6:Mài siêu tinh xác

Chương 7:Mài bằng đai mài

Chương 8:Gia công điện hóa

Chương 9:Gia công bằng hạt mài tự do

Chương 10:Đánh bóng

Chương 11:Các phương pháp gia công bằng biến dạng dẻo Chương 12:Hiệu quả kinh tế của gia công tinh

NỘI DUNG

1.1 Các yếu tố đặc trưng chất lượng bề mặt

1.2 Ảnh hưởng của CLBM đến khả năng làm việc của CTM

1.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến CLBM

Chương 1: Chất lượng bề mặt chi tiết máy

Chất lượng sản phẩm:

 Chất lượng chế tạo các chi tiết

 Chất lượng lắp ráp chi tiết thành SP

Chất lượng chế tạo chi tiết máy đặc trưng:

 Độ chính xác kích thước: dung sai

 ĐCX hình dạng hình học bề mặt: độ không tròn, không phẳng, không trụ, côn…

 ĐCX vị trí tương quan: độ không vuông góc, không đồng tâm, không song song…

 Chât lượng bề mặt: Rz, Ra, Sz, HRC, εHRC, δdu, εdu

Nghiên cứu sâu chất lượng bề mặt

1.1 Các yếu tố đặc trưng CLBM

lớp bề mặt

mặt

 Hình dáng Lớp BM

 Trạng thái, tính chât cơ lý

 Phản ứng của lớp BM với môi trường làm việc

CLBM phụ thuộc PP gia công điều kiện GC (chủ yếu PPGC tinh lần cuối)

1.1.1 Tính chất hình học

a Độ nhấp nhô tế vi, độ sóng: R z , R a , S z

Độ nhấp nhô tế vi

Theo tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN) độ nhám được chia thành 14 cấp, trong đó thấp nhất là cấp 1 và cao nhất là cấp 14

Độ sóng

Chu kỳ không bằng phẳng bề mặt CTM quan sát trong phạm vi lớn hơn độ nhám (1 ÷10mm)

Độ sóng (cont)

Sw bước sóng

Wz chiều cao của sóng

Chiều cao độ sóng được quy định theo dãy: 0.1, 0.2, 0.4, 0.8, 1.6, 3.2, 6.3, 12.5, 25, 50, 100, 200µm

b.Sai số hình dạng bề mặt

Là sai số hình dáng của bề mặt thực so với bề mặt danh nghĩa (bề mặt lý tưởng) được cho trên bản vẽ

1.1.2 Tính chất cơ lý

Được biểu thị bằng độ cứng bm, sự biến đổi về cấu trúc mạng tinh thể lớp bm, chiều sâu lớp biến cứng, độ lớn và dấu của ứng suốt dư

a Độ cứng tế vi (Hiện tượng biến cứng lớp bề mặt)

 Làm tăng độ cứng, độ bền lớp BM dưới tác dụng của Pc

b.ứng suất dư

Nguyên nhân gây ra ứng suốt dư (4 nguyên nhân)

Khi cắt với t ⇒trường lực ⇒BDD không đều, khi P mất ⇒σdư, εdư

xô lệch mạng ⇒tăng thể tích riêng LBM⇒nén lớp trong⇒nén lại lớp ngoài ⇒σdư, εdư

tcắt ⇒biến dạng nhiệt không đều ⇒σdư, εdư

tcắt ⇒chuyển pha ⇒thay đổi thể tích riêng ⇒σdư, εdư

1.2 Ảnh hưởng CLBM đến khả năng làm việc CTM

Chi tiết máy có hai tính chất sử dụng chủ yếu là: tính

b.Lớp biến cứng

Tăng tính chống mài mòn

Giảm tác động cơ học (cầy xới bề mặt)

Hạn chế QT tác động tương hỗ oxy ⇒cản trở tạo oxit ⇒ít bị bóc tách

c.ứng suất dư

Điều kiện bình thường ⇒ ít ảnh hưởng

Điều kiện khác ⇒ có ảnh hưởng

1.2.2 ảnh hưởng đến tính chống mỏi

a Độ nhám bề mặt

Chịu tải trọng đổi dấu, có

chu kỳ ⇒đáy nhấp nhô tập

1.2.3 ảnh hưởng đến tính chống ăn mòn hóa học

a Nhấp nhô tế vi

 Đáy nhấp nhô ⇒chứa chất ăn mòn ⇒

Rz tăng

b Biến cứng

 Biến dạng ⇒xô lệch mạng ferrit

nhiều hơn peclit ⇒thế năng ko đều

⇒ phân cực(anot la ferrit) ⇒ trở

thành phần tử an mòn, gạp chất an

mòn ⇒ bóc tách

1.2.4 ảnh hưởng đến độ chính xác mối ghép

1.3 Các yếu tố ảnh hưởng tới chất lượng bề mặt

1.3.1 ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt

a Các yếu tố hình học của dụng cụ cắt

Khi cắt dao nhọn r =0

Khi căt dao tròn r≠0

S tg

r

Rz = − −

Ảnh hưởng của bước tiến dao s (mm/vũng)

Khi cắt lượng chạy dao S có ảnh hưởng đến chiều cao

nhấp nhô theo đồ thị như sau:

Đường 1 biểu thị mối quan hệ tổng quát giữa Rz và

bán kính mũi dao S trong phạm vi r>0,15 mm

Đường 2 biểu thị mối quan hệ tổng quát giữa Rz và

bán kính mũi dao S khi r < 0,15 mm và r > 0,05 mm

Đường 3 biểu thị mối quan hệ tổng quát giữa Rz với

S và R và với cả chiều sâu cắt tối thiểu hmin

Quan hệ giữa Rz và S được biểu thị bằng công thức

sau:

min là chiều dày lớp kim loại bé nhất

mà dao có thể cắt được Chiều dày này phụ thuộc vào bán kính mũi dao R Nếu mài lưỡi dao cắt bằng đá kim cương mịn ở mặt trước và mặt sau lưỡi cắt, khi R=10àm thì hmin = 4 àm Mài dao hợp kim cứng bằng

đá thường nếu R = 40 àm thì hmin > 20àm

b Các yếu tố mang tính biến dạng dẻo

Cắt Vthấp ⇒BDD ít, tcắt thấp ⇒Rz thấp

V=15 ÷20 (m/ph) ⇒BDD, tcắt tăng ⇒ Fms >ρms(nội

ma sát) ⇒hình thành lẹo dao (α↑, γ↓) ⇒Pcắt↑↓

⇒BD ko đều ⇒ Rz↑

Ảnh hưởng của chiều sâu cắt t

 Chiều sâu cắt ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt trên phương diện hình học nhưng nó lại tác động thông qua lực cắt và rung động

c Ảnh hưởng do rung động của HTCN

b Yếu tố biến dạng dẻo

1.3.3 ảnh hưởng đến ứng suất dư

Phụ thuộc nhiều yếu tố: BD đàn hồi, BDD, biến đổi θ0C và chuyển pha

 t ↑ ⇒ εdư ↑

 γ ↓→âm lớn (γ<0) ⇒ (σdư) nén ⇒ có lợi

 Dùng DCC có lưỡi xác định (tiện…) ⇒ (σdư)nén với

VL giòn, (σdư) kéo với VL dẻo

 Dùng DCC có lưỡi không xác định (mài) ⇒ (σdư)nén

1.4 Phương pháp đảm bảo chất lượng BMGC

Chuẩn bị HTCN tốt

Dùng PP gia công tinh thích hợp

Khi thiết kế quy trình công nghệ cần phải xét đến khả năng đạt độ nhẵn

Vật liệu thép C45 nhiệt luyện đạt 40 HRC

1.5 Các phương pháp kiểm tra chất lượng

Chương 2: GIA CÔNG TINH BỀ MẶT

BẰNG DỤNG CỤ CÓ LƯỠI

- Phương pháp Doa

- Gia công bằng dụng cụ kim cương và nitrit

bo trên máy tiện và máy phay

2.1 Doa

- Doa là phương pháp gia công tinh lỗ lần cuối, gia công các lỗ đã qua nguyên công: khoan, khoét hay tiện trong

- Doa thường doa các lỗ φ<150mm và tùy theo yêu cầu lỗ gia công chia thành: Doa thô, bán tinh và

doa tinh

- Doa thường thực hiện sau khoan, khoét, trong sản xuất hàng loạt, khối thì khoan khoét doa thực hiện trên máy nhiều trục để nâng cao năng xuất Có thể dùng tổ hợp (khoan – khoét – doa) trên cùng một nguyên công

-Khi doa thường xảy ra hiện tượng lay rộng, mức độ phụ thuộc vào đường kính lỗ gia công, độ mòn của dao, lượng dư doa, tính chất cơ

độ đảo răng cao, hạt kim loại bị dính vào lưỡi cắt, ngoài ra khi gia

cấp chính xác 7-9 và độ nhám 0,63-1,25 um) Doa còn được sử

dụng làm nguyên công trung gian cho các biện pháp gia công tinh

PPGC các lỗ đã qua khoan, khoét, tiện trong

Thực hiện trên máy khoan, tiện, phay, máy doa

Máy doa tọa độ

Máy doa CNC

 Lượng dư doa thô: 0,25÷0,5mm, doa tinh 0,05

Doa có độ cứng vững cao, lưỡi cắt thường phân bố không đối xứng nên giảm được rung động trong quá trình cắt, góc trước lớn nên có thể cắt được lớp phoi mỏng Tốc cắt nhỏ 8 ÷

10 m/ph nhưng bước tiến dao lớn 0,5 ÷ 3,5 mm/vòng nên năng suất doa vẫn cao

Các phương pháp doa

Doa máy: Là phương pháp doa mà dao doa được lắp trên máy

để gia công, có hai phương pháp thực hiện đó là cưỡng bức

và tự lựa

Doa cưỡng bức: Dao doa được lắp cứng với trục máy, có thể

có hoặc không có bạc dẫn Doa cưỡng bức thường xảy ra hiện tượng lay động lỗ do :

 Có độ lệch tâm giữa trục dao và trục máy

 Dao mài không tốt nên ở một số lưỡi cắt xuất hiện hiện tượng lẹo dao

 Vật liệu trên thành lỗ có độ cứng không đều, hoặc khi doa chi tiết chế tạo từ vật liệu dẻo làm cho biến dạng lớp bề mặt không đều

Các phương pháp gia công tinh - TS Bùi Ngọc Tâm 47

 Dao doa bị mòn

Doa tùy động

Trục doa được nối với trục máy bằng khớp tuỳ động, nghĩa là giữa trục doa và trục máy có chuyển động lắc tương đối đối với nhau theo cả hai phương

doa dao được định hướng nhờ bề mặt lỗ của chi tiết

do đó khắc phục được ảnh hưởng sai lệch của trục chính và ảnh hưởng của độ đồng tâm giữa trục dao

và trục chính

 Lưỡi dao doa tùy động

 Trục dao doa tùy động

Các phương pháp gia công tinh - TS Bùi Ngọc Tâm 49

Lưỡi dao doa tùy động

 Dao doa tuỳ động hai lưỡi cắt dùng gia công các lỗ

có đường kính φ75-150

Th©n dao

Hai dao ghÐp

MiÕng

chÆn

Trục dao tự lựa

chốt chỏm cầu và chốt trụ cho dù trục chính có bị đảo,

bị lắc thì trục dao cũng chỉ nhận chuyển động quay và

trục dao tự lựa khi gia công trên máy doa ngang thường

sử dụng để doa chi tiết dạng hộp Nèi víi

trôc chÝnh

Chèt chám cÇu Th©n khíp tù lùa

Chèt trô

Trôc dao

Dùng dao 1 lưỡi trên máy doa (dao ba)

Trôc dao doa

B¹c dÉn hø¬ng

Doa tay

Là phương pháp doa mà dao doa được nối với tay quay, do đó chuyển động cắt của dao là do tay của người công nhân thực hiện

Mũi doa tay

Các phương pháp gia công tinh - TS Bùi

Nếu như thao tác đều đặn, nhịp nhàng thì bằng phương pháp doa tay có thể đạt độ chính xác cao hơn doa máy , nhưng phải có dao doa riêng cho doa tay

Phương pháp này không cần có máy nhưng tốn sức lao động, độ chính xác phụ thuộc nhiều vào tay nghề công nhân

Lưu ý khi doa

 Chỉ nên doa các lỗ có φ < 80mm Không nên doa các lỗ quá lớn và các lỗ có kích thước phi tiêu chuẩn

Không nên doa các lỗ ngắn vì dao doa không được định vị ổn định

lỗ sẽ bị lay động

Không nên doa các lỗ không thông vì không doa được tới đáy lỗ

Không nên doa các lỗ có rãnh vì khi cắt dao không được định hướng tốt lỗ sẽ bị méo

Không nên doa vật liệu quá cứng hoặc quá mềm

Nên bố trí khoan-khoét-doa hoặc ít nhất khoét-doa trên một lần gá

để tránh sai số gá đặt, đảm bảo lượng dư gia công đồng đều, nâng cao độ chính xác gia công

2.1.2 Kết cấu dao doa, chế độ cắt khi doa

a.Kết cấu dao doa

Để đảm bảo cho dao doa làm việc ổn định, bước răng của nó được chế tạo không đều Còn để tiện cho việc kiểm tra kích thước của dao thì số răng là chẵn

Phần trụ có bề rộng bằng f để đảm bảo kích thước của dao doa khi

bị mòn và khi mài lại, đồng thời giảm độ nhám bề mặt và dẫn

hướng dao tốt hơn trong quá trình gia công

b Chế độ cắt

-Thông số chủ yếu khi doa là tốc độ cắt và lượng chạy dao Các số đó phụ thuộc đường kính dao, vật liệu dao, vật liệu gia công và tính chất cơ lý của vật liệu gia công

-Đường kính lớn nhất khi doa là 150mm, nếu D> 150mm thì dùng tiện trong Chú ý là chi tiết sau đúc không nên

doa luôn mà nên khoét -> doa (do bề mặt sau đúc cứng)

- Khi gia công lỗ nếu vật liệu là thép thì dùng hợp kim

cứng T15K6), gia công gang dùng BK2, BK3M

- Gia công lỗ chính xác dùng dao doa hợp kim cứng 1 lưỡi

2.2.1.Dụng cụ cắt có lưỡi bằng vật liệu siêu cứng

chất lượng khi gia công thép nhiệt luyện, gang, kim loại màu

mài lại Đây là ưu điểm để nó nó được sử dụng trong dây truyền sản xuất

tự động và máy CNC

có cấu trúc mịn và đồng nhất, nhờ đó mà có thể tạo lưỡi cắt có bán kính đỉnh nhỏ Kim cương cũng có tính dẫn nhiệt cao và hệ số ma sát thấp

thấp hơn KCTN

2.2 Gia công bằng dụng cụ kim cương và nitrit bo (CBN

Vật liệu siêu cứng được dùng chế tạo dao tiện và phay, dao tiện

Độ nhám bề mặt, sai số hình dáng hình học của chi tiết thấp có thể đạt được khi tiện dao kim cương với v cao, s,t nhỏ

trục chính(<2um) độ đảo mặt đầu phải thấp (<3um)

Dao phay kim cương có 2-3 lưỡi, các lưỡi được gá cách tâm

và mặt đầu khoảng cách khác nhau, thực hiện đồng thời cả phay thô và phay tinh Phay thô 2 lưỡi và phay tinh 3 lưỡi

- Chế độ cắt phải được chọn đảm bảo năng suất gia công, nhám bề

mặt với điều kiện không gây rung động, tùy thuộc vào tính chất của vật liệu gia công có thẻ xảy ra lẹo dao nên cần phải cắt với v cao và có

bền dao cao

2.2.3 Chế độ cắt khi tiện và bằng dao gắn mãnh hkc

- Tiện nhôm và hợp kim nhôm bằng dao kim cương tự nhiên cho

Tiện bằng dao kim cương nhân tạo thì Ra =0.32- 1.25 um

chưa nhiệt luyện là 0.32-1.25 gia công gang đạt Ra=0.16-1.25 um

đạt cấp cx 4 Tiện bằng dao kim cương cho năng suất tăng từ

1.5-2.5 lần

2.2.4 Chất lượng bề mặt và phạm vi ứng dụng của dụng cụ kim cương và nitrit bo

- Phay mặt phẳng với dao kim cương với chế độ

hợp lý đạt Ra =0.04-0.16

- Phay mặt phẳng thép nhiệt luyện với dao nitrit bo cho Ra= 0.32- 1.25 um, phay mặt phẳng gang

Ra=0.63-2.5um

-To khi tiện dao kim cương thấp dao nitrit bo do

tính dẫn nhiệt cua dao kim cương tốt hơn

-Dụng cụ nitrit bo được dùng chủ yếu trong các phân xưởng dụng cụ, sửa chữa chế tạo khuôn mẫu, sửa chữa chi tiết bị mòn, phay bằng nitrit bo dùng gia công chi tiết có profin phức tạp trên máy điều khiển số CNC hay bề mặt chi tiết có độ cứng cao

-Tiện bằng dao kim cương khi có yêu cầu cao về độ chính xác kích thước, sai số hình học thấp và chất lượng bề mặt cao, thường dùng hiệu quả khi gia công kim loại màu (đồng, nhôm,babit), vật liệu phi kim (chất dẻo,cao su…), hợp kim cứng và gốm

Chương 3 Mài bằng các loại đá Mài

Các phương pháp gia công tinh - TS Bùi

3.1 Ứng dụng mài để gia công tinh

-Mài là phương pháp gia công tinh được sử dụng rộng rãi Mài gia công được các mặt trụ ngoài, trụ trong, mặt phẳng, mặt định hình

- Trên cơ sở vật liệu siêu cứng chế tạo ra nhiều loại đá mài khác nhau có khả năng cắt gọt và tuổi bền cao do

đó nâng cao năng suất gia công tinh Sử dụng đá mài kim cương và nitrit bo nâng cao chất lượng bề mặt

3.2 Mài tròn ngoài:

3.2.1 Mài có tâm

cũng dùng gia công các loại dao: khoan, khoét chuốt…

-Mài có tâm

-Mài vô tâm

b Phương pháp tiến dao hướng kính(ngang)

- Đá mài tiến dao hướng kính ăn hết lượng dư gia công, dùng gia công các chi tiết có l<80mm, thực tế thường dùng gia công

cổ trục, cam và các mặt định hình khác

c Phương pháp tiến dao tiếp tuyến

- Đá thực hiện tiến dao tiếp tuyến với chi tiết gia công, lượng kim loại lúc đầu bị bóc tách lớn và sau đó giảm dần, ở thời điểm tâm đá trùng tâm chi tiết thì quá trình bóc tách dừng lại và tiếp theo là quá trình chạy rà

d Phương pháp tiến dao xiên

tiết gia công có độ cứng vững cao

e Mài tròn ngoài bằng mặt đầu đá mài

- Để gia công các mặt trụ có đường kính lớn, lượng dư được hớt sau một số bước của đá dọc theo đường sinh chi tiết gia công

2 Mài vô tâm

a Mài vô tâm tiến dao dọc

- Là phương pháp gia công cho năng suất cao nhất khi mài mặt trụ ngoài, phương pháp thực hiện trên máy mài vô tâm Chi tiết được gá cao tâm hơn đá để loại trừ sai số hình dáng hình học, chuẩn định vị khi gia công cũng là bề mặt gia công, tốc độ tiến dao dọc phụ thuộc vào góc α Phương pháp này cho phép đạt

độ chính xác 2-3 và sai số hình dáng hình học < 2.5µm Độ nhám

Ra =0.32-0.16 Số bước khi mài phụ thuộc vào lượng dư gia công

và yêu cầu về độ chính xác kích thước, độ nhám bề mặt

b Mài vô tâm tiến dao ngang

- Sơ đồ tương tự như tiến dao dọc nhưng đá dẫn đặt // đá mài

thực hiện bằng ăn dao hướng kính của bánh dẫn, do có góc α nhỏ nên chi tiết chuyển động dọc trục để tỳ vào chốt tỳ cứng khống chế 1 bậc tự do tịnh tiến dọc trục đá

- Phương pháp dùng gia công các chi tiết có bậc mà phương pháp mài vô tâm tiến dao hướng trục không thực hiện được

III Mài lỗ

Thực hiện trên máy mài tròn trong, thường chi tiết được kẹp

trên mâm cặp đường kính đá thường bằng (0.8-0.9) đường kính

lỗ Khi Φlỗ > 125 thì chọn đường kính đá 0.65-0.75 đường kính

lỗ

- Để gia công lỗ thông suốt và lỗ không thông có chiều dài lớn, đá ngoài chuyển động tịnh tiến(ăn dao dọc) và ăn dao hướng kính

sau mỗi hành trình kép, lần ăn dao hướng kính cuối cùng thực

hiện chạy rà vài lần mà không tiến dao hướng kính đến khi hết

1 Phương pháp tiến dao hướng trục