Chương 2 độ chính xác gia công cơ

Chương ĐỘ CHÍNH XÁC GIA CƠNG CƠ 2.1 Khái niệm 2.1.1 Đợ chính xác gia cơng Độ xác chi máy hay cụm máy kỹ sư thiết kế quy định vẽ thiết kế Căn vào yêu cầu làm việc cụ thể điều kiện làm việc, độ xác, độ bền lâu, độ tin cậy,v.v chi máy hay cụm máy vào trình độ điều kiện sản xuất người thiết kế quy định độ xác cần phải đạt chi máy hay cụm máy (quá trình thiết kế) Sau gia công cắt gọt (gia công cơ), chi tiết máy khơng tuyệt đối xác mà có sai số gia cơng Độ xác chi tiết máy đạt sau gia công gọi độ xác gia cơng (q trình cơng nghệ) Độ xác gia cơng cơ: mức độ giống hình dáng hình học, tính chất lý lớp bề mặt chi tiết máy gia công so với vẽ thiết kế Độ xác gia cơng tiêu quan trọng chi tiết máy (cả hệ thống máy) Độ xác gia cơng phụ thuộc vào nhiều yếu tố độ xác chi tiết máy (thiết kế), điều kiện trình độ cơng nghệ gia cơng (cơng nghệ),v.v ảnh hưởng lớn đến suất, giá thành gia cơng, độ xác, độ ổn định, độ tin cậy,v.v sản phẩm Nhìn chung, độ xác gia cơng tiêu khó đạt nhất, gây tốn nhất, phản ánh trình độ kỹ thuật, công nghệ quốc gia, vùng lãnh thổ doanh nghiệp 2.1.2 Sai lệch gia cơng Để đánh giá độ xác gia cơng người ta dùng giá trị sai lệch gia công Sai lệch gia công hiểu lượng sai lệch lớn chi tiết máy đạt sau gia công so với sai lệch cho phép vẽ thiết kế Như vậy, sai lệch gia công lớn độ xác gia cơng thấp Sai lệch gia cơng (để đánh giá độ xác gia cơng) gồm thành phần sơ đồ phân loại hình 2.1 Sai lệch gia cơng gồm sai lệch chi tiết sai lệch loạt chi tiết, đó: - Sai lệch chi tiết bao gồm sai lệch kích thước sai lệch chất lượng bề mặt; - Sai lệch loạt chi tiết gồm có sai số ngẫu nhiên sai số hệ thống Các thành phần sai lệch của chi tiết máy trình bày cụ thể giáo trình dung sai 1 Hình 2.1 Sơ đồ phân loại sai lệch gia cơng - Độ xác kích thước (Sai lệch kích thước) đánh giá sai số kích thước thật so với kích thước quy định vẽ thiết kế thể dung sai kích thước Quy định dung sai, sai lệch, lắp ghép,v.v theo TCVN 2244 – 99 (ISO 286-1:1988); TCVN 2245 – 99 (ISO 286-2:1988) Quy định ghi dung sai kích thước, dung sai vẽ kỹ thuật theo TCVN 7583-1:2006 (ISO 129-1:2004) - Độ xác vị trí tương quan (Sai lệch vị trí tương quan - độ song song, độ vng góc, độ đồng tâm,v.v.) đánh giá theo sai số góc yêu cầu bề mặt cần đánh giá so với chuẩn hai mặt phẳng tọa độ vuông góc với Dung sai, sai lệch vị trí tương quan cách ghi ký hiệu vẽ kỹ thuật quy định TCVN 5906 - 2007 (ISO 1101 - 2004) - Độ xác hình dáng hình học đại quan (Sai lệch hình dáng hình học đại quan - Macro-deviations) chi tiết máy mức độ phù hợp hình dáng hình học đại quan đạt so với vẽ thiết kế Khái niệm dung sai, sai lệch hình dáng hình học đại quan cách ghi ký hiệu vẽ kỹ thuật quy định TCVN 5906 - 2007 (ISO 1101 - 2004) - Tính chất hình học tế vi lớp bề mặt (Micro-irregularities) bao gồm Profin độ sóng Profin độ nhám Đặc tính hình học sản phẩm – Nhám bề mặt: thuật ngữ, định nghĩa thông số nhám bề mặt quy định TCVN 5120 : 2007 (ISO 4287 : 1999); phương pháp Profin quy định TCVN 2511: 2007 (ISO 12085 : 1996); cách ghi nhám bề mặt tài liệu kỹ thuật sản phẩm quy định TCVN 5707 : 2007 (ISO 1302 : 22002) - Tính chất lý lớp bề mặt bao gồm cấu trúc tế vi lớp mặt ứng suất dư lớp bề mặt 2 Nội dung giáo trình tập trung phân tích ngun nhân gây sai số gia cơng; phương pháp khảo sát, đánh giá độ xác gia cơng từ đề xuất giải pháp đê đảm bảo độ xác gia cơng 2.2 Chất lượng bề mặt gia công 2.2.1 Khái niệm Chất lượng bề mặt (CLBM) gia cơng có vai trị quan trọng việc nâng cao độ bền, độ ổn định, độ tin cậy hiệu sử dụng thiết bị, máy móc CLBM chi tiết máy ảnh hưởng trực tiếp đến tính chất ma sát vùng làm việc; đến chống mài mịn học; chống ăn mịn hóa,v.v CLBM ảnh hưởng lớn đến khả chịu tải trọng vao đập, đến độ bền mỏi,v.v chi tiết máy Chất lượng bề mặt chi tiết gia công chịu ảnh hưởng lớn phương pháp, qúa trình chế độ công nghệ gia công Mặt cắt ngang cấu trúc bề mặt chi tiết tạo thành q trình gia cơng cho hình 2.1 Hình 2.2 Mặt cắt ngang cấu trúc bề mặt chi tiết Chất lượng bề mặt cấu thành tính chất hình học tế vi lớp bề măt (cấu trúc bề mặt - Surface texture) tính chất lý lớp bề măt gồm lớp hư hỏng bề mặt (Surface integrity) thay đổi cấu trúc tế vi (Microstructural transformations) Cấu trúc lớp bề mặt tính chất lý lớp bề mặt phải đảm bảo kiểm soát suốt q trình gia cơng 2.2.2 Cấu trúc bề mặt (Surface texture) Cấu trúc bề mặt liên quan đến yếu tố hình học đến bề mặt gia công Cấu trúc bề mặt gồm Profin bề mặt (nhám bề mặt; song bề mặt) lỗi hình dáng bề mặt vết gia công (Lay), vết nứt, vết cào xước,v.v hình 2.3 - Profin bề mặt (surface profile) + Nhám bề mặt (Surface roughness): tập hợp mập mô bề mặt quan sát khoảng ngắn tiêu chuẩn (theo TCVN TCVN 5120 : 2007: Profin độ nhám (roughness profile) Profile thu từ profin ban đầu cách loại bỏ thành phần sóng dài thông qua sử dụng lọc profin lc) 3 + Sóng bề mặt (Waviness): độ khơng phẳng bề mặt quan sát khoảng lớn tiêu chuẩn (theo TCVN TCVN 5120 : 2007: Profin độ sóng (waviness profile) Profin thu ứng dụng tiếp sau lọc profin λf lọc profin λc profin ban đầu, cách loại bỏ thành phần sóng dài nhờ lọc profin λf loại bỏ thành phần sóng ngắn nhờ lọc profin λc) - Các lỗi hình dáng: vết gia cơng (Lay); vết nứt, khuyết tật (Flaws); vết chầy xước (cracks),v.v Hình 2.3 Cấu trúc bề mặt 2.2.2.1 Tiêu chuẩn Quốc gia nhám bề mặt Tiêu chuẩn Quốc gia đặc tính hình học sản phẩm – Nhám bề mặt: thuật ngữ, định nghĩa thông số nhám bề mặt quy định TCVN 5120 : 2007 (ISO 4287 : 1999); phương pháp Profin quy định TCVN 2511: 2007 (ISO 12085 : 1996); cách ghi nhám bề mặt tài liệu kỹ thuật sản phẩm quy định TCVN 5707 : 2007 (ISO 1302 : 22002) Hai thông số thường dùng để đánh giá nhám bề mặt gồm: 4 - Sai lệch trung bình cộng profin đánh giá R a (hình 2.4) Ra xác định theo công thức: l Ra = Trong đó: Z ( x ) dx l ∫ (2.1) Z(x) - Chiều cao profin đánh giá vị trí x bất kỳ; l – Chiều dài chuẩn Hình 2.4 Sai lệch trung bình cộng profin Ra - Chiều cao lớn profin Rz (hình 2.5) Hình 2.5 Chiều cao lớn profin Rz Theo TCVN 5707 : 2007 (ISO 1302 : 22002) việc ghi ký hiệu hình vẽ nhám bề mặt tài liệu kỹ thuật quy định hình 2.6 a) Cho phép có QTGC b) Phải cắt bỏ vật liệu c) Không phải cắt bỏ vật liệu Hình 2.6 Ký hiệu hình vẽ nhám bề mặt 5 Một số điểm kết cấu ký hiệu hình vẽ đầy đủ nhám bề mặt hình 2.7 Trong đó: - Vị trí a: Chỉ yêu cầu nhám bề mặt Ví dụ 0,8/Rz 6,8 (cách ghi chiều dài lấy mẫu) - Vị trí a b: Hai nhiều yêu cầu nhám bề mặt - Vị trí c: Ghi phương pháp gia công, xử lý bề mặt, lớp phủ u cầu khác cho q trình gia cơng v.v để tạo bề mặt, ví dụ như, tiện, mài, mạ phủ,v.v - Vị trí d: Vị trí hướng bề mặt Cách ghi ký hiệu vị trí hướng bề mặt yêu cầu (nếu có) Ký hiệu cách ghi hướng vết nhám cho bảng 20.1 - Vị trí e: Ghi lượng dư gia cơng Hình 2.7 Vị trí yêu cầu bổ sung nhám bề mặt Bảng 2.1 ký hiệu Cách ghi vết nhám bề mặt Ký hiệu hình vẽ Giải thích ví dụ Các đường song song với mặt phẳng hình chiếu ghi ký hiệu Các đường vng góc với mặt phẳng hình chiếu ghi ký hiệu Các đường chéo giao so với mặt phẳng hình chiếu ghi ký hiệu Nhiều hướng Các đường gần tròn so với tâm bề mặt ghi ký hiệu 6 Các đường gần hướng tâm so với tâm bề mặt ghi ký hiệu Vết nhám dạng hạt lô nhô khơng có hướng Ghi chú: Nếu cần quy định mẫu vết nhám bề mặt chưa xác định rõ ký hiệu bảng cần đưa thêm vào vẽ thích thích hợp Ví dụ ghi ký hiệu nhám bề mặt vẽ kỹ thuật hình Hình 2.7 a Ký hiệu hình vẽ với nhám bề mặt b Trên đường bao đường dẫn đường dẫn Hình 2.7 Ví dụ ghi ký hiệu nhám bề mặt vẽ kỹ thuật 2.2.2.2 Ảnh hưởng nhám bề mặt tới tính chất sử dụng chi tiết máy Nhám bề mặt ảnh hưởng lớn đến tính chất sử dụng chi tiết máy (CTM) Nhám bề mặt ảnh hưởng trực tiếp đến khả chống mịn hóa học; chống mài mòn học; đến độ bền mỏi chi tiết đến độ xác, độ bền mối ghép Việc lựa chọn thông số nhám bề mặt hợp lý góp phần nâng cao tính làm việc CTM đồng thời góp phần nâng cao suất, hạ giá thành sản phẩm 2.2.2.3 Nguyên nhân ảnh hưởng đến nhám bề mặt Có nhiều nguyên nhân ảnh hưởng đến nhám bề mặt, nhiên phân thành ba nhóm ngun nhân chính, nhóm ngun nhân in dập hình học động học (gọi tắt nguyên nhân động hình học); nhóm nguyên nhân động lực học nguyên nhân rung động hệ thống công nghệ (HTCN) a Nhóm ngun nhân động hình học q trình gia cơng chủ u in dập hình học dụng cụ cắt chế độ cắt Khi tăng góc nghiêng φ; góc nghiêng phụ φ1 Rz tăng Tăng bán kính mũi dao r Rz giảm Giảm lượng chạy dao S Rz giảm Tuy nhiên không nên gia công với lượng chạy dao S nhỏ (S < 0.03 mm/vòng) 7 Nếu S nhỏ bán kính mũi dao nên xảy tượng trượt mũi dao bề mặt gia công Chiều sâu cắt t ảnh hưởng đến nhám bề mặt, khơng nên cắt với t q nhỏ b Nhóm ngun nhân động lực học trình cắt Động lực học trình cắt ảnh hưởng biến dạng dẻo (BDD) lớp bề mặt gia công BDD lớp bề mặt ảnh hưởng lớn đến nhám bề mặt BDD lớp bề mặt tăng làm tăng trị số nhám bề mặt Ra; Rz,v.v tăng, chất lượng bề mặt gia công giảm Vì vậy, tất nguyên nhân làm tăng lực cắt, tăng BDD lớp bề mặt làm tăng trị số nhám bề mặt Các yếu tố ảnh hưởng đến lực cắt ảnh hưởng đến BDD lớp bề mặt bao gồm: - Ảnh hưởng tốc độ cắt V Tốc độ cắt V ảnh hưởng lớn đến BDD lớp bề mặt ảnh hưởng lớn đến nhám bề mặt Khi gia công vật liệu dẻo (thép), quan hệ vận tốc cắt Rz hình 2.8 Rz 20 60 v (m/ph) Hình 2.8 Ảnh hưởng vận tốc cắt v đến Rz + Khi tốc độ cắt V thấp, nhiệt cắt không cao, BDD lớp bề măt nhỏ trị số Rz nhỏ + Khi tăng tốc độ cắt V lên khoảng 20 - 60 m/phút nhiệt cắt lớn, lực cắt lớn , biến dạng dẻo lớp bề mặt lớn khoảng vận tốc lẹo dao xuất nên R z lớn + Nếu tiếp tục tăng tốc độ cắt V > 60m/ph, tốc độ cắt lớn tốc độ hình thành BDD (BDD khơng kịp hình thành) khỏang vận tốc cắt lẹo dao khơng hình thành nên Rz giảm Khi gia cơng kim loại giịn (gang) mảnh kim loại bị trượt vỡ không theo thứ tự làm tăng R z Tăng tốc độ cắt giảm tượng vỡ vụn kim loại nên Rz giảm.v - Ảnh hưởng lượng chạy dao S Lượng chạy dao S ngồi ảnh hưởng mang tính chất hình học nói trên, cịn có ảnh hưởng lớn đến mức độ BDD biến dạng đàn hồi bề mặt gia cơng, ảnh hưởng lớn đến nhám bề mặt Hình 2.9 đồ thị quan hệ lượng chạy dao S Rz gia công thép cacbon Khi gia công với lượng chạy dao S=(0,02 - 0,15) mm/vịng bề mặt gia cơng có Rz nhỏ Nếu gia cơng với S < 0,02mm/vịng Rz tăng lên ảnh hưởng BDD lớn 8 ảnh hưởng yếu tố hình học Nếu lượng chạy dao S > 0,15 mm/vịng BDD tăng kết hợp với ảnh hưởng yếu tố hình học, làm Rz tăng (đoạn BC hình 2.9) Rz C B A 0,02 0,15 S(mm/vg) Hình 2.9 Ảnh hưởng lượng chay dao S đến Rz - Ảnh hưởng chiều sâu cắt t Chiều sâu cắt nhìn chung ảnh hưởng đến nhám bề mặt Tuy nhiên chiều sâu cắt lớn rung động q trình cắt tăng, Rz tăng Ngược lại, chiều sâu cắt nhỏ làm cho dao bị trượt bề mặt gia công xảy tượng cắt khơng liên tục, Rz tăng - Ảnh hưởng vật liệu gia công Vật liệu gia công ảnh hưởng đến nhám bề mặt chủ yếu khả BDD Vật liệu dẻo dai (thép cacbon), dễ BDD làm cho R z tăng Vật liệu cứng, khó BDD độ hạt nhỏ Rz giảm Độ cứng vật liệu gia cơng tăng hạn chế ảnh hưởng tốc độ cắt tới nhám bề mặt - Ảnh hưởng dung dịch trơn nguội Dung dịch trơn nguội làm giảm ma sát vùng gia công, giảm nhiệt cắt, giảm lực cắt, giảm BDD bề mặt làm giảm Rz c Ảnh hưởng rung động hệ thống công nghệ Rung động HTCN tạo chuyển động tương đối có chu kỳ dụng cụ cắt bề mặt gia công, làm thay đổi điều kiện ma sát, gây nên độ sóng nhấp nhơ tế vi bề mặt gia cơng Nếu rung động có tần số lớn, biên độ nhỏ gây nhám bề mặt Nếu rung động có tần số nhỏ, biên độ lớn gây sóng bề mặt Rung động giảm làm cho R z giảm 2.2.2.4 Đánh giá nhám bề mặt Để đo lường, đánh giá thông số nhám bề mặt R a, Rz,v.v, phương pháp phổ biến sử dụng máy dò profin Sơ đồ đo nhám phương pháp dị Profin hình 2.10; ví dụ máy đo nhám SJ 201 hãnh Mitutoyo (Nhật bản) hình 2.11 Khi đầu dị di chuyển (hình 2.10a), mũi dị trượt Profin bề mặt chi tiết Tín hiệu dao động đầu dò (do nhám bề mặt) truyền đến chuyển đổi tín hiệu, 9 khuyếch đại tín hiệu sau chuyển đến phận ghi biểu đồ và phận ghi hiển thị liệu Kết đo hiển thị biểu đồ nhám bề mặt hình 2.10b,c hiển thị hình thiết bị đo hình 2.11 Hình 2.10 Sơ đồ đo nhám bề mặt phương pháp dò Profin 10 10 Py ∆R = y = JΣ (2.10) Một số nhận xét Muốn giảm sai số gia cơng ∆R có biện pháp như: + Giảm lực cắt Py: chọn tính vật liệu, chọn thơng số hình học dao, chọn chế độ công nghệ hợp lý.v.v + Tăng độ cứng vững J Σ : sử dụng máy, chọn sơ đồ gá đặt hợp lý v.v Chuyển vị mũi dao bề mặt gia cơng y tổng chuyển vị chi tiết chịu lực hệ thống, nghĩa là: n y = ∑ yi i =1 (2.11) Trong đó: yi - lượng chuyển vị chi tiết chịu lực thứ i hệ thống n - số chi tiết chịu lực hệ thống (theo phương y) n Py i =1 JΣ y = ∑ yi = = y1 + y + + y n = Py J1 + Py J2 + + Py Jn = Py ( 1 + + + ) J1 J Jn 1 1 = ( + + + ) JΣ J1 J Jn Gọi ωΣ = 1 ωi = J i độ mềm dẻo chi tiết chịu J Σ độ mềm dẻo HTCN lực thứ i hệ thống J i - độ cứng vững chi tiết chịu lực thứ i Ta có: n ωΣ = ∑ ωi = ω1 + ω + ωi i =1 (2.12) Vậy độ mềm dẻo HTCN khả biến dạng đàn hồi hệ thống tác dụng ngoại lực Thay ωΣ = J Σ vào cơng thực (2.10) Ta có: ∆R = y = ωΣ Py (2.13) Như suy cho việc xác định ảnh hưởng biến dạng đàn hồ y HTCN đến sai số gia công ∆R tính theo cơng thức (2.10) (2.13) Trong số 21 21 trường hợp có phương án bù trừ biến dạng đàn hồi lực cắt P ymin gây sai số gia cơng xác định theo công thức (2.14): ∆R = y = ∆Py JΣ = ωΣ ∆Py (2.14) Trong thực tế, để đơn giản độ cứng vững HTCN xác định theo công thức: 1 1 =( + + + ) JΣ J may J dao J ctiet (2.15) Hoặc độ mềm dẻo xác định theo công thức: ωΣ = ω may + ωdao + ωctiet + J ,J ,J Trong đó: may dao ctiet máy, dao chi tiết gia công (2.16) , ω may , ω dao , ω ctiet độ cứng vững, độ mềm dẻo 2.4.3.2 Ảnh hưởng biến dạng đàn hồi đến độ chính xác gia công Xét sơ đồ gia cơng trục hình 2.16: l J ut J us Py Jd l/2 Hình 2.20 Sơ đồ tiện trục trơn gá mũi tâm Bài toán đặt cần xác định lượng tăng bán kính ∆R ( SSGC) toạ độ x = l/2 Từ sơ đồ gá đặt ta có: Py Ụ sau có độ cứng vững J us , chịu lực tác dụng lực lượng yus = Py J us Ụ trước có độ cứng vững yut = dạng lượng 22 , biến dạng J ut Py , chịu lực tác dụng lực Py J ut 22 , biến Chi tiết có độ cứng vững J ct , chịu lực tác dụng P y, biến dạng lượng Yct = Py J ct Dao có độ cứng vững J d , chịu lực tác dụng Py , biến dạng lượng yd = Py Jd Áp dụng cơng thức 2.12 ta tính biến dạng đàn hồi HTCN tiết diện khảo sát sau: y = yct + y d + ( yut + yus ) 1 1 1  y = ∆R = Py  + + ( + ) J J J J d ut us   ct Nếu cho x biến thiên từ – l, sử dụng phương pháp hình học khảo sát hàm y = f(x) ta hoàn toàn xác định biên dạng chi tiết ảnh hưởng biến dạng đàn hồi HTCN hình 2.21 1+2 Hình 2.21 Ảnh hưởng BDĐH đến độ xác gia cơng tiện trục Như biến dạng đàn hồi HTCN vừa gây sai số kích thước vừa gây sai số hình dáng hình học chi tiết gia cơng 2.4.3.3 Sai sớ in dập Do phơi có sai số hình dáng hình học nên sau lần cắt gây nên sai số loại chi tiết gia công, nhiên trị số giảm nhiều lần Hiện tượng sai số hình dáng hình học phơi gây nên sai số loại chi tiết gia công gọi sai số in dập Để đặc trưng cho mức độ in dập sai số phôi lên chi tiết gia công sau lần cắt người ta đưa khái niệm hệ số in dập Kid Kid định nghĩa sau: K id = ∆ ct ∆ ph (2.17) Trong đó: ∆ph - sai số phôi 23 23 ∆ct - sai số chi tiết sau lần cắt ∆ ph = Từ (2.17) ta có: ∆ct = Kid ∆ph ∆ ct K id (2.18) * Nếu q trình gia cơng gồm n lần cắt sai số in dập tổng cộng xác định theo công thức n K idΣ = ∏ K idi (2.19) i =1 Trong đó: Kidi - hệ số in dập lần cắt thứ i n - số lần cắt số bước gia công Như vậy, sai số gia công sau n lần cắt xác định theo công thức: n ∆ ct = ∆ phoi × K idΣ = ∆ phoi × ∏ K idi i =1 (2.20) * Nguyên nhân gây sai số in dập Gia cơng chi tiết hình 2.22 y max t max D ph max ct D ma x y t D D ph ct min Hình 2.22 Nguyên nhân gây sai số in dập Do phơi có sai số hình dáng hình học nên tiết diện xét có D phmax Dphmin Kích thước chỉnh dao L Khi gia cơng vị trí có Dphmax có tmax → Pymax → ymax nên Kích thước chi tiết nhận Dctmax = 2(L + ymax) Khi gia công vị trí có Dphmin có tmin → Pymin → ymin nên kích thước chi tiết nhận Dct = (L + ymin) Vậy phơi có sai số hình dáng hình học nên làm cho chiều sâu cắt t thay đổi → lực cắt Py thay đổi → BDĐH HTCN y thay đổi → sai số in dập Như nguyên nhân gây sai số in dập BDĐH HTC N 24 24 Cách xác định Kid: sai số in dập xác định theo công thức: K id = A= ∆ ct A = ∆ phoi + A (2.21) C py S y HB n JΣ Trong đó: Chú ý: - Nếu độ cứng vật liệu không làm cho P y thay đổi dẫn đến BDĐH HTCN y thay đổi gây sai số gia công Người ta gọi sai số in dập tính vật liệu khơng - Mịn dao: Mịn dao ngồi ảnh hưởng tới độ xác gia cơng trình bày trên, dao mịn làm cho lực cắt P y tăng dẫn đến BDĐH HTCN y tăng gây sai số gia công 2.4.4 Nguyên nhân gá đặt chi tiết Gá đặt chi tiết nguyên nhân gây sai số gia công Sai số gá đặt chi tiết xác định theo công thức:     ε gd = ε c + ε k + ε dg (2.22) Về trị số, sai số gá đặt xác định theo công thức: ε gd = ε c2 + ε k2 + ε dg Trong đó: ε gd εk (2.23) - sai số gá đặt - sai số kẹp chặt chi tiết (sai số kẹp) ε c - sai số chuẩn ε dg - sai số đồ gá Nguyên nhân gá đặt chi tiết trình bày cụ thể chương 2.4.5 Nguyên nhân biến dạng nhiệt ứng suất dư 2.4.5.1 Biến dạng nhiệt máy đồ gá Máy đồ gá chi tiết máy hợp thành Trong q trình gia cơng, nhiệt phát sinh từ nguồn : nhiệt ma sát, nhiêt cắt, từ động điện, nhiệt từ môi trường.v.v nung nóng chi tiết máy chúng bị biến dạng nhiệt Biến dạng gây nên sai số gia công Biến dạng nhiệt máy đồ gá phức tạp, việc nghiên cứu biến dạng lý thuyết gặp nhiều khó khăn Vì vậy, ảnh hưởng 25 25 biến dạng nhiệt máy đồ gá tới độ xác gia cơng thường nghiên cứu thực nghiệm Để giảm ảnh hưởng biến dạng nhiệt máy đồ gá đến độ xác gia cơng có biện pháp như: - Trước gia công cho máy chạy không tải thời gian để biến dạng nhiệt máy đồ gá đạt tới trạng thái bão hoà tiến hành gia công - Các cấu máy phải đảm bảo điều kiện phát toả nhiệt tốt - Các máy gia cơng địi hỏi độ xác cao phải đặt phịng có điều hồ nhiệt độ.v.v 2.4.5.2 Biến dạng nhiệt dao Khi cắt, phần nhiệt cắt khơng lớn truyền vào dao, kích thước đầu dao bé nên dao bị nung nóng đến nhiệt độ cao Do biến dạng nhiệt dao lớn nên ảnh hưởng lớn đến độ xác gia cơng Khi dao bị nung nóng dao bị giãn dài gây nên sai số gia công Độ giãn dài dao thời điểm trước lúc đạt tới trạng thái cân nhiệt xác định theo công thức: − τ ∆L = ∆Lc (1 − e ) (2.24) Trong đó: ∆Lc - biến dạng nhiệt dao trạng thái cân ∆Lc = c Lp F σ b (t.s ) 0,7 v ) (2.25) Với: c - hệ số giãn nở nhiệt Lp – chiều dài phần công xôn dao (mm) F - tiết diện thân dao (mm2) σb- giới hạn bền vật liệu gia công (KG/mm2) S - Lương chạy dao (mm/vg) t – chiều sâu cắt (mm) v – vận tốc cắt (m/ph) Biến dạng nhiệt dao phụ thuộc vào thời gian cắt cho hình 2.19: 26 26 Hình 2.19 Ảnh hưởng q trình gia cơng gián đoạn đến biến dạng nhiệt dao Khi dao cắt không liên tục, biến dạng nhiệt dao xác định theo cơng thức: ∆L,c = ∆Lc Trong đó: Tmay Tmay + Tnghi (2.26) Tmay - thời gian gia công Tnghi - thời gian nghỉ 2.4.5.3 Biến dạng nhiệt chi tiết gia công Một phần nhiệt truyền vào chi tiết gia cơng, làm cho biến dạng nhiệt gây sai số gia cơng Nếu chi tiết bị nung nóng gây sai số kích thước cịn bị nung nóng khơng vừa gây sai số kích thước, vừa gây sai số hình học Tuy nhiên biến dạng nhiệt chi tiết ảnh hưởng đáng kể gia cơng chi tiết nhỏ, mỏng cịn chi tiết lớn ảnh hưởng khơng đáng kể 2.4.5.4 Ảnh hưởng ứng suất dư Ứng suất dư có hai loại: - Ứng suất dư bên chi tiết - Ứng suất dư bề mặt chi tiết Các nghiên cứu chứng minh ứng suất dư bề mặt chi tiết ảnh hưởng không đáng kể đến độ xác gia cơng Ứng suất dư bên chi tiết, theo thời gian tự cân làm cho chi tiết bị cong vêng Kết gây nên sai số gia công Để giảm ảnh hưởng ứng suất dư, trước gia cơng ta phải có biện pháp để khử ứng suất dư như: dùng biện pháp nhân tạo (ủ, thường hoá, ram.v.v.) dùng biện pháp tự nhiên (thời hiệu.v.v) 2.4.6 Nguyên nhân rung động HTCN Rung động HTCN ảnh hưởng lớn tới độ xác gia cơng Rung động làm cho vị trí tương đối mũi dao bề mặt gia công thay đổi theo chu kỳ, làm cho diện tích lớp cắt thay đổi nên lực thay đổi gây sai số gia cơng Để làm giảm ảnh hưởng rung động tới độ xác gia cơng, sử dụng biện pháp như: Sử dụng máy kết cấu máy có độ cứng vững cao; Chọn sơ đồ gá đặt hợp lí để nâng cao độ cứng vững HTCN; Tránh gia công bề mặt không liên tục; Giảm rung động từ bên tới.v.v 2.4.7 Nguyên nhân đo lường Qua trình đo lường gây sai đo, sai số ảnh hưởng lớn tới độ xác gia công Đây nguyên nhân công nghệ mà đo lường, phản ánh sai dẫn tới thực sai Nguyên nhân gây sai số đo phương pháp đo; dụng cụ đo; đối tượng đo; người đo; việc chuẩn bị môi trường đo Tổng hợp nguyên nhân gây sai số đo hình 2.20 27 27 Hình 2.20 Nguyên nhân gây sai số đo Để đạt độ xác cao đo lường, cần phải xem xét đến nguyên nhân gây sai số đo đề cập trên, từ có biện pháp kỹ thuật thích hợp để hạn chế sai số, nâng cao độ xác phép đo 2.5 PHƯƠNG PHÁP KHẢO SÁT ĐỘ CHÍNH XÁC GIA CƠNG Khảo sát độ xác gia cơng cơng việc có vai trị quan trọng q trình thiết kế QTCN Việc khảo sát độ xác gia cơng nhằm mục đích khảo sát, xác định nguyên nhân gây sai số gia công, quy luật xuất sai số, trị số sai số gia công,v.v Nếu trường phân bố kích thước tính tốn (dung sai công nghệ) nằm phạm vi dung sai cho phép (dung sai thiết kế) tiến hành khai QTCN gia cơng Nếu trường phân bố kích thước tính tốn khơng trùng với dung sai thiết kế tiếp tục tìm ngun nhân, điều QTCN điều thơng số công nghệ liên quan,v.v dung sai công nghệ nằm phạm vi dung sai thiết kế Có nhiều phương pháp khảo sát độ xác gia cơng, giáo trình trình bày số phương pháp thống kê 2.5.1 Phương pháp thống kê kinh nghiệm 2.5.1.1 Khái niệm về độ chính xác bình quân kinh tế Độ xác bình qn kinh tế độ xác đạt cách kinh tế điều kiện sản xuất bình thường Điều kiện sản xuất bình thường điều kiện sản xuất có đặc điểm sau: - Thiết bị gia cơng hồn chỉnh - Trang bị công nghệ đạt yêu cầu chất lượng - Sử dụng bậc thợ trung bình - Chế độ cắt, định mức kỹ thuật theo tiêu chuẩn 2.5.1.2 Phương pháp thống kê kinh nghiệm 28 28 Cơ sở phương pháp độ xác bình qn kinh tế Theo phương pháp từ thực tế sản xuất người ta đúc rút thành kinh nghiệm, số liệu thống kê đưa vào bảng sổ tay CNCT Máy Khi sử dụng người cán công nghệ việc tra cứu kết bảng Ưu điểm: Sử dụng đơn giản, nhanh chóng Nhược điểm: kết khơng sát với thực tế trường, sử dụng phương pháp người cán cơng nghệ phải có trình độ định tra cứu xử lý kết bảng cách hợp lý 2.5.2 Phương pháp thống kê xác suất Nội dung phương pháp thống kê xác suất: gia công thử loạt từ 60 - 100 chi tiết sau tiến hành khảo sát tìm quy luật xuất sai số trị số gia cơng loạt thử Khi có quy luật xuất sai số gia công loạt thử trị số sai số gia cơng coi quy luật xuất sai số gia công trị số sai số gia công loạt đại trà với điều kiện yếu tố công nghệ giữ nguyên thử Ưu điểm: đơn giản, kết sát với trường Nhược điểm: phải tốn chi phí việc gia cơng thử Muốn độ tin cậy cao số chi tiết thử phải nhiều tốn Trong thực tiễn sản xuất, thường sử dụng phương pháp thống kê xác suất sau: 2.5.2.1 Phương pháp khảo sát ĐCX gia công bằng đường cong phân bố lí luận Nội dung phương pháp: - Gia công thử loạt từ 60 - 100 chi tiết - Xây dựng đường cong phân bố thực loạt thử - Nhận dạng đường cong sau tiến hành xây dựng đường cong phân bố lí luận Cách xây dựng đường cong phân bố thực: (Hình 2.21) m n 10 L ∆L 11 KThuoc Lmax Hình 2.21 Đường cong phân bố thực Cách xây dựng đường cong phân bố lí luận: 29 29 Từ đường cong phân bố thực ta tiến hành nhận dạng đường cong Nếu đạt ĐCX gia công chỉnh sẵn dao sai số gia cơng thường phân bố theo quy luật chuẩn Nếu dạng đường cong phân bố thực giống với dạng đường cong quy luật chuẩn sử dụng phương trình quy luật chuẩn để xây dựng đường cong phân bố lí luận Cách xây dựng đường cong phân bố lý luận sau: n - Xác định trung tâm phân bố theo Ltb = ∑L i =1 i n (2.27) n - Xác dịnh chiều rộng khoảng phân tán 6σ với σ= ∑ (L i =1 i − Ltb ) n (2.28) - Tìm điểm uốn điểm cực đại đường cong Vẽ đồ thị (Hình 2.22) L L tb 6σ L max Τ Hình 2.22 Đường cong phân bố lý luận Khi có đường cong phân bố lí luận, ta coi quy luật xuất sai số gia công loạt thử đồng thời quy luật xuất sai số gia công loạt đại trà Muốn xác định sai số cần đặt trường dung sai vào trường phân tán Ví dụ: (hình 2.22) số % phế phẩm phần gạch đồ thị Ưu điểm: Q trình tính tốn đơn giản Nhược điểm: - Do không quan tâm tới sai số hệ thống biến đổi nên có thành phần sai số xuất dạng đường cong khác nên độ xác phương pháp bị ảnh hưởng - Do không quan tâm đến thứ tự gia công nên xác định thời điểm xuất phế phẩm thời điểm phải điều chỉnh lại dao Phạm vi sử dụng: Khi gia công tinh, máy tốt, độ cứng vững HTCN cao, dao mịn nên sai số gia công chủ yếu sai số ngẫu nhiên nên sử dụng phương pháp cho độ tin cậy cao 2.5.2.2 Phương pháp khảo sát ĐCX gia công bằng biểu đồ điểm 30 30 Nội dung phương pháp: Gia công thử loạt chi tiết từ 60 -100 chi tiết Khi gia công chi tiết tiến hành đo kích thước chi tiết Kết biểu diễn điểm biểu đồ.Từ biểu đồ điểm xác định chiều rộng trường phân bố trung tâm phân bố (hình 2.23) Kích thu oc n ∆ n-1 Τ 3σ 3σ nk Thu tu gia cơng Hình 2.23 Khảo sát ĐCX gia công biểu đồ điểm Muốn xác định sai số gia công việc đặt trường dung sai vào trường phân bố Ví dụ hình 2.23 Sai lệch gia công ∆, thời điểm xuất sai số gia công nk , thời điểm điều chỉnh dao dao nk Ưu điểm: - Q trình khảo sát có quan tâm đến trình tự gia công nên ta biết thời điểm xuất phế phẩm đến thời điểm phải điều chỉnh lại dao - Quá trình khảo sát tương đối đơn giản khơng cần quan tâm đến tính chất quy luật xuất sai số gia cơng Nhược điểm: Quá trình thực phải thận tránh ghi nhầm lẫn Phạm vi sử dụng: Với phương pháp gia cơng mà sai số hệ thống chiếm tính trội (chủ yếu mịn dao) sử dụng phương pháp cho độ tin cậy cao 2.6 ĐIỀU CHỈNH MÁY 2.6.1 Khái niệm Điều chỉnh máy công việc quan trọng, cần thiết nguyên công định đến ĐCX gia công đạt nguyên công Trong sản xuất đơn chiếc, loạt nhỏ đảm bảo ĐCX gia cơng phương pháp đo dị cắt thử điều chỉnh máy q trình đo dị cắt thử Trong sản xuất loạt lớn hàng khối, đạt độ xác gia cơng chỉnh sẵn dao, q trình điều chỉnh máy có nhiệm vụ: - Gá đặt đồ gá, dụng cụ cắt vào vị trí có lợi cho điều kiện cắt gọt; - Xác định chế độ làm việc máy; 31 31 - Xác định đảm bảo ví trí tương quan xác dụng cụ cắt chi tiết gia công Đây vấn đề phức tạp định đến ĐCX gia cơng Có nhiều phương pháp điều chỉnh máy, thường hay dùng hai phương pháp: điều chỉnh tĩnh điều chỉnh động Trong điều chỉnh động có phương pháp: - Điều chỉnh theo chi tiết cắt thử Kalíp làm việc - Điều chỉnh theo chi tiết cắt thử dụng cụ đo vạn Trong giáo trình trình phương pháp điều chỉnh tĩnh Điều chỉnh theo chi tiết cắt thử dụng cụ đo vạn 2.6.2 Điêu chỉnh tĩnh 2.6.2.1 Bản chất Bản chất điều chỉnh tĩnh thể rõ chỗ q trình tính tốn kích thước coi có lực cắt tác động vào hệ thống lực cắt trạng thái tĩnh 2.6.2.2 Nội dung phương pháp - Tính tốn kích thước điều chỉnh tính toán ; - Gá đặt dụng cụ cắt theo xác định a Xác định Kích thước xác định theo công thức: = ± ∆bs (2.29) Trong đó: - kích thước điều chỉnh chi tiết mà thực chất kích thước điều chỉnh tính tốn theo kích thước cơng nghệ cần đạt ngun cơng ∆bs - lượng bổ sung Xác định : Việc xác định phải vào điều kiện công nghệ cụ thể như: phương pháp đạt độ xác gia cơng, ý đồ điều chỉnh.v.v Ví dụ: gia cơng chi tiết hình 2.24 n ∆ bs T K K m Tn n s Hình 2.24 Sơ đồ xác định 32 32 Lttdc - Nếu đạt độ xác gia cơng phương pháp đo dị cắt thử kích thước tính tốn theo kích thước cơng nghệ K - Nếu đạt độ xác gia cơng chỉnh sẵn dao tính tốn theo kích thước cơng nghệ m Kích thước cơng nghệ m xác định giải chuỗi kích thước m = n + K Nếu: + Có ý đồ điều chỉnh theo kích thước giới hạn nhỏ = mmax (2.30) + Có ý đồ điều chỉnh theo kích thước giới hạn lớn = mmin (2.31) + Nếu muốn điều chỉnh trung tâm phân bố trùng trung tâm dung sai thì: Lctdc = mmax + mmin (2.32) - Nếu muốn điều chỉnh trung tâm phân bố nằm vị trí có lợi trường dung sai thì: = α mtb (2.33) Trong : α - hệ số kể đến độ lệch trung tâm phân bố trung tâm dung sai ∆bs xác định theo công thức: ∆bs = ∆1 + ∆2 + ∆3 + (2 34) Trong đó: ∆1- lượng bổ sung biến dạng đàn hồi HTCN; ∆1 = y = ∆2 - lượng bổ sung nhám bề mặt; ∆2 = Rz Py JΣ (2.35) (2.36) ∆3 - lượng bổ sung khe hở hướng kính cổ trục, đặc biệt cổ trục Tuỳ theo loại máy cụ thể mà ∆3 tra sổ tay công nghệ CTM b Gá đặt dụng cụ cắt theo xác định 2.6.2.3 Ưu điểm, nhược điểm Ưu điểm: việc tính tốn kích thước điều chỉnh có sở khoa học, q trình triển khai đơn giản Nhược điểm: Sai số gia công lớn sai số lượng bổ sung ∆bs lớn đặc biệt không lường trước hết yếu tố ngẫu nhiên xảy trình cắt Vì không nên dùng phương pháp phương pháp điều chỉnh mà nên kết hợp với phương pháp điều chỉnh khác điều chỉnh tĩnh bước điều chỉnh ban đầu 2.6.3 Điều chỉnh theo chi tiết cắt thử bằng dụng cụ đo vạn 33 33 Nội dung phương pháp: Gá đặt dụng cụ cắt theo kích thước sau cắt thử m chi tiết Nếu kích thước trung bình cộng m chi tiết thử nằm phạm vi dung sai điều chỉnh q trình điều chỉnh coi hồn thành Vấn đề cần xác định Ở xét trường hợp xác định , không kể đến sai số hệ thống biến đổi quan hệ trường phân bố trường dung sai đủ điều kiện để xác định (T > 12σ) Hình 2.26 Tdc N M 6σ 6σ T Hình 2.26 Sơ đồ xác định T > 12σ Giả sử chi tiết cắt thử nằm vị trí xấu trường phân tán trường phân tán lại nằm vị trí xấu trường dung sai, gia cơng xong khơng có phế phẩm Điều chứng tỏ dung sai chi tiết thử nằm khoảng MN gia cơng xong khơng có phế phẩm MN khoảng dung sai điều chỉnh = MN = T - 12σ (2.37) Như , để đảm bảo khơng có phế phẩm trung tâm phân bố phải trùng với trung tâm dung sai dung sai T > 12σ Nếu tính dung sai điều chỉnh điều kiện để khơng có phế phẩm là: 6σ + < T (2.38) Vì trung tâm phân bố trùng với trung tâm dung sai nên kích thước điều chỉnh xác định theo cơng thưc: Ldc = 34 Lmax + Lmin (2.39) 34 35 35 ... a/ b/ c/ Hình 2. 16 Sai số chi tiết gia công gia công máy phay 2. 4.1 .2 Do đợ mòn của máy cơng cu Độ mịn máy công cụ gây sai số gia cơng, nhiên ảnh hưởng độ mịn máy đến độ xác gia cơng khơng lớn... số, nâng cao độ xác phép đo 2. 5 PHƯƠNG PHÁP KHẢO SÁT ĐỘ CHÍNH XÁC GIA CƠNG Khảo sát độ xác gia cơng cơng việc có vai trị quan trọng q trình thiết kế QTCN Việc khảo sát độ xác gia cơng nhằm mục... tiết gia công n S Hình 2. 13 Sơ đồ đo dị cắt thử Ưu điểm: - Có thể đạt độ xác gia công cách chủ động, nghĩa muốn đạt độ xác cao sử dụng thiết bị đo có độ xác thợ có tay nghề cao Nếu độ xác gia cơng