Đang tải... (xem toàn văn)
GIA CÔNG CẮT GỌT KIM LOẠI Gia công kim loại bằng cắt gọt là phương pháp dùng những dụng cụ cắt gọt trên các máy cắt gọt để hớt một lớp kim loại lượng dư gia công cơ khỏi phôi liệu để có [r]
(1)49 TRƯỜNG ĐHBK ĐÀ NẴNG - LƯU ĐỨC HÒA CHƯƠNG GIA CÔNG CẮT GỌT KIM LOẠI Gia công kim loại cắt gọt là phương pháp dùng dụng cụ cắt gọt trên các máy cắt gọt để hớt lớp kim loại (lượng dư gia công cơ) khỏi phôi liệu để có vật phẩm với hình dáng và kích thước cần thiết 6.1 NGUYÊN LÝ CẮT GỌT KIM LOẠI 6.1.1 NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ QUÁ TRÌNH CẮT a/ Thực chất, đặc điểm Gia công cắt gọt kim loại là quá trình cắt lớp kim loại (gọi là lượng dư gia công) trên bề mặt phôi để chi tiết có hình dáng, kích thước, độ chính xác, độ bóng theo yêu cầu kỹ thuật trên vẽ Quá trình đó thực trên các máy công cụ hay máy cắt kim loại (còn gọi là máy cái), các loại dao tiện, dao phay, dao bào, mũi khoan, đá mài v.v gọi chung là dao cắt kim loại Gia công cắt gọt có thể dùng để gia công thô, gia công tinh, gia công lần cuối để đạt độ bóng, độ chính xác cao Gia công cắt gọt kim loại dễ tự động hoá, khí hoá cho suất cao dùng sản xuất đơn chiếc, hàng loạt và hàng khối b/ Chuyển động cắt gọt Trong quá trình gia công khí, phôi và dụng cụ cắt gọt di chuyển tương nhờ cấu máy Có hai dạng chuyển động: Chuyển động là chuyển động sinh việc cắt gọt và chuyển động phụ Chuyển động có thể chia ra: - Chuyển động chính (chuyển động cắt): có tốc độ lớn tất các chuyển động khác Chuyển động chính chủ yếu thực quá trình cắt tạo phoi, ký hiệu là V n - Chuyển động bước tiến (chuyển động chạy dao): có tốc độ nhỏ chuyển động chính Đây là chuyển động thực quá trình cắt tiếp tục và cắt hết chiều dài chi tiết Việc cắt gọt tiến hành thông qua hai chuyển động này thông qua các phương pháp cắt gọt thường dùng nhiều là tiện, phay, bào, mài, khoan Ví dụ: Khi tiện thì phôi có chuyển động chính V là chuyển động quay tròn, còn dao thì có chuyển động chạy dao gọi là bước tiến S (chuyển động thẳng dọc trục phôi) Khi khoan thì mũi khoan vừa có chuyển động chính V (chuyển động quay tròn) vừa có chuyển động chạy dao với bước tiến S 6.1.2 CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA CHẾ ĐỘ CẮT a/ Tốc độ cắt V: là khoảng dịch chuyển điểm trên lưỡi cắt điểm trên bề mặt chi tiết gia công sau đơn vị thời gian π D n (m/phút); - Đối với máy có phôi dụng cụ cắt quay tròn (tiện) thì: V = 1000 L - Đối với máy có phôi dụng cụ cắt chuyển động thẳng (bào): V = (m/phút) 1000 t D - Đường kính phôi; n- số vòng quay phôi phút; L - chiều dài hành trình (mm); t thời gian hành trình (phút) b/ Lượng chạy dao S: Đó là khoảng dịch chuyển dao theo hướng chuyển động phụ sau vòng quay chi tiết gia công (mm/vòng) GIÁO TRÌNH: CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG - 2007 Lop6.net (2) 50 TRƯỜNG ĐHBK ĐÀ NẴNG - LƯU ĐỨC HÒA c/ Chiều sâu cắt t: Đó là khoảng cách bề mặt cần gia công và mặt đã gia công sau lần dao cắt chạy qua D−d t= (mm) D - đường kính mặt cần gia công (mm) d - đường kính mặt đã gia công (mm) phôi bước tiến S d D t H.6.1.Các yếu tố cắt gọt tiện ngoài 6.1.3 DỤNG CỤ CẮT GỌT a/ Cấu tạo dụng cụ cắt: Dao cắt (dao tiện, dao bào, dao phay ) là loại dụng cụ cắt dùng rộng rãi để gia công kim loại Dao gồm đầu dao I và thân dao II Thân dao dùng để kẹp giá dao mặt thoát lưỡi cắt phụ I II mặt sau phụ mũi dao lưỡi cắt chính mặt sau chính H.6.2.Các phận chính dao tiện b/ Vật liệu chế tạo dao cắt gọt: Yêu cầu phải có độ cứng cao, chịu mài mòn tốt, có độ bền đảm bảo và độ bền nhiệt cao để gia công với tốc độ lớn - Thép cácbon dụng cụ: sau nhiệt luyện đạt độ cứng 60÷63 HRC song chịu nhiệt thấp Nóng đến 200÷3000C thép độ cứng Ngày dùng thép này chế tạo dụng cụ cắt cưa, dũa, đục v.v Các mác thép thường dùng: CD80, CD80A, CD100 - Thép hợp kim dụng cụ: Có thể dùng thép có mác 90CrSi, 100CrW để chế tạo tarô, bàn ren Đặc biệt phổ biến là dùng thép cao tốc (thép gió) để chế tạo các loại dao cắt dao tiện, mũi khoan và lưỡi cắt dao phay vì độ cứng không cao hai loại trên độ bền nhiệt cao (đến 6500C) Hiện thường dùng các loại thép gió có ký hiệu 80W18Cr4VMo, 90W9Cr4V2Mo, 90W9Co10Cr4V2Mo v.v - Hợp kim cứng: là loại vật liệu có tính cắt gọt cao Độ chịu nhiệt lên đến 10000C, độ cứng vật liệu: 70÷92 HRC Mặc dù đắt, người ta dùng nhiều vì đó là loại vật liệu không phải nhiệt luyện, có thể cắt với tốc độ cao, suất cao Loại WCCo8, WCCo10 dùng để cắt gang, hợp kim nhôm đúc Loại WCTiC5Co10, WCTiC15Co6 thích hợp cắt vật liệu dẻo Ngoài người ta còn dùng vật liệu gốm, kim cương để chế tạo dao cắt gọt 6.2 MÁY CẮT KIM LOẠI Ngày cùng với phát triển tin học và điện tử, máy công cụ và công nghệ gia công đã hoàn thiện mức độ cao Các máy công cụ làm việc hoàn toàn tự động và làm việc theo chương trình định trước 6.2.1 PHÂN LOẠI VÀ KÝ HIỆU a/ Phân loại máy công cụ - Theo khối lượng chia loại nhẹ tấn, loại trung bình 10 và loại hạng nặng từ 10 trở lên Có loại đến 1600 - Theo độ chính xác máy: độ chính xác thường, cao và cao GIÁO TRÌNH: CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG - 2007 Lop6.net (3) 51 TRƯỜNG ĐHBK ĐÀ NẴNG - LƯU ĐỨC HÒA - Theo mức độ gia công máy: + Máy vạn năng: có công dụng chung để gia công nhiều loại chi tiết có hình dạng, kích thước khác Thường dùng sản xuất đơn chiếc, hàng loạt nhỏ + Máy chuyên môn hoá dùng để gia công loại hay vài loại chi tiết có hình dạng gần giống dạng trục, bạc, vòng bi v v Thường dùng sản xuất hàng loạt máy gia công bánh răng, vòng bi, tiện ren, v.v + Máy chuyên dùng gia công loại chi tiết có hình dạng, kích thước định Loại này dùng sản xuất hàng loạt lớn và hàng khối - Phân loại theo công dụng: máy tiện, máy bào, khoan, phay, mài v.v b/ Ký hiệu máy: Để dễ dàng phân biệt các nhóm máy khác nhau, người ta đã đặt ký hiệu cho các máy Các nước có ký hiệu khác Các máy sản xuất Việt nam ký hiệu sau: - Chữ đầu tiên nhóm máy: T - tiện; K - khoan; M - mài; P - phay; B - bào - Các chữ số biểu thị kiểu máy, đặc trưng cho kích thước quan trọng chi tiết hay dụng cụ gia công - Các chữ cái sau cùng rõ mức độ tự động hoá, độ chính xác và cải tiến máy Ví dụ: T620A: T - tiện; số - kiểu vạn năng; số 20 - chiều cao tâm máy là 200 mm tương ứng với đường kính lớn gia công trên máy là 400 mm, chữ A là cải tiến từ máy T620 6.2.2 TRUYỀN DẪN VÀ TRUYỀN ĐỘNG TRONG MÁY CẮT GỌT KIM LOẠI a/ Các hình thức truyền dẫn - Truyền dẫn tập trung: Là truyền dẫn mà động điện truyền vào trục trung tâm chạy dọc theo phân xưởng để truyền chuyển động đến máy truyền đai Hình thức này đơn giản hiệu suất thấp, cồng kềnh không an toàn, muốn sửa chữa máy, phải ngừng toàn phân xưởng - Truyền dẫn nhóm: Một động truyền dẫn cho nhóm máy - Truyền dẫn độc lập: Một máy truyền dẫn từ nhiều động Mỗi động làm nhiệm vụ riêng, hệ thống điều khiển riêng động chính, động chạy dao thẳng đứng, động chạy dao nhanh, động thuỷ lực, động bôi trơn, động làm mát b/ Các hình thức truyền động - Truyền động đai: gồm bánh đai (puli) chủ động và bị động Đai thang hay đai dẹt truyền chuyển động quay tròn puli với tỷ số truyền: D1 X D1 n2 i= (1 − η) = n n1 D2 η - hệ số trượt lấy (0,01÷0,02) n1; n2 - vận tốc vòng các bánh đai D1; D2 - đường kính ngoài puli 1, D2 X n2 - Truyền động bánh răng: gồm các bánh trụ côn ăn khớp với truyền chuyển động quay các trục song song vuông góc với nhờ các các bánh có số Z Z n2 Z1; n1 = Tỷ số truyền: i = Z n1 Z1; n1 M X Z1; Z2 - số các bánh n1; n2 - số vòng quay các bánh GIÁO TRÌNH: CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG - 2007 Lop6.net M X X X Z2; n2 Z2; n2 (4) 52 TRƯỜNG ĐHBK ĐÀ NẴNG - LƯU ĐỨC HÒA - Truyền động xích n1; Z1 M Z n Tỷ số truyền: i = = Z n1 Z1; Z2 - số các bánh xích n1; n2 - số vòng quay các bánh xích n2; Z2 Zbv - Truyền động trục vít-bánh vít: Đó là dạng truyền chuyển động quay trục không song song Bánh vít có số Zbv ăn khớp với trục vít có số đầu mối K (K = 1, 2, 3) Tỷ số truyền: i = K/Zbv dùng để thay đổi mức độ lớn giá trị vòng quay n trục - Truyền động vítme-đai ốc: Đây là dạng truyền chuyển động để biến chuyển động quay tròn thành chuyển động tịnh tiến Trường hợp (a): Khi trục vít quay tròn chỗ, đai ốc tịnh tiến Trường hợp (b): đai ốc cố định, trục vít quay tròn và tịnh tiến Sau n vòng quay trục vít với bước vít tx đai ốc tịnh tiến đoạn S = tx.n K Truyền động trục vít-bánh vít a/ n S tx b/ n S Truyền động đai Truyền động xích 6.2.3 CÁC LOẠI CƠ CẤU TRUYỀN ĐỘNG TRONG MÁY CẮT KIM LOẠI D1 a/ Truyền động vô cấp: Đây là truyền động cho ta tốc độ tốc độ giới hạn nmin và nmax Trong máy cắt kim loại có số cấu truyền dẫn vô cấp sau: - Bánh đai côn - dây đai dẹt (a): i = cần gạt a/ D1 n2 − η) = ; ( D2 n1 D2 II n2 D1, D2 - đường kính puli tương ứng với vị trí dây đai n2 n1 - Bánh côn ma sát và lăn (c): b/ D n i = (1 − η) = ; D2 n1 D1, D2 - đường kính bánh côn vị trí lăn GIÁO TRÌNH: CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG - 2007 I n1 Lop6.net D1 I D2 II H.6.3 Truyền động vô cấp a/ Bánh côn - đai dẹt; b/ Bánh côn ma sát và lăn (5) 53 TRƯỜNG ĐHBK ĐÀ NẴNG - LƯU ĐỨC HÒA b/ Truyền động phân cấp: Là truyền động cho ta tốc độ định tốc độ giới hạn nmin và nmax Có các cấu thay đổi tốc độ sau: - Thay đổi tốc độ bằng khối bánh di trượt Khối bánh di trượt dùng để thay đổi tốc độ các trục Tuỳ theo số lượng bánh di trượt nhiều hay ít, trục bị động nhận các giá trị vòng quay khác Tại các vị trí ăn khớp các cặp bánh cho ta tỷ số truyền i tương ứng: iII1 = Z1/Z3; iII2 = Z2/Z4 nII1 = n1.Z1/Z3; nII2 = n1.Z2/Z4 Z1 Z2 I n1 x II x nII Z3 Z4 H.6.4 Thay đổi tốc độ cụm bánh di trượt - Cơ cấu thay đổi tốc độ ly hợp vấu Trong cấu thay đổi tốc độ ly hợp vấu các bánh Z1, Z2 không di trượt mà chúng truyền chuyển động quay cho trục bị động II khớp vào ly hợp M Khi gạt ly hợp M sang trái sang phải ta có các tỷ số truyền: i1 = Z1/Z3 và i2 = Z2/Z4 Z2 Z1 I n1 x nII II x Z3 Z4 H.6.5.Thay đổi tốc độ ly hợp vấu - Cơ cấu Noóctông: Trên trục chủ động có khối bánh hình tháp có số từ Z1÷Z6 nhận cùng số vòng quay n1 Z1 Z2 Z3 Z4 Z5 X X Để truyền sang trục bị động II cần có bánh trung gian Za luôn luôn ăn khớp với bánh di trượt Zb lắp trên trục II Z Z Z Tại vị trí định có i tương ứng: i = i * a = i Z a Zb Zb X Z6 n1 X X X I X Za n2 II Zb A Thường các giá trị số bánh chênh lệch không nhiều nên vòng quay nII chênh lệch ít Cơ cấu này thích hợp để thực thay đổi lượng S máy tiện B C D Đ E H.6.6 Cơ cấu Nooctong - Cơ cấu đảo chiều: Trong máy cắt kim loại thường sử dụng loại cấu đảo chiều khí: đảo chiều ly hợp (a) và đảo chiều bánh di trượt (b) Theo nguyên tắc số trục chẳn thì trục bị động quay ngược chiều với trục chủ động Nếu số trục là số lẻ, trục bị động và trục chủ động quay cùng chiều b/ I Z1 Z2 X II X nI X b/ I Z1 II Za III nIII Z3 Z2 X nI X X Za III nIII Z3 Z4 a/ Z4 b/ H.6.7 Cơ cấu đảo chiều a/ Đảo chiều ly hợp vấu; b/ Đảo chiều bánh di trượt GIÁO TRÌNH: CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG - 2007 Lop6.net (6) 54 TRƯỜNG ĐHBK ĐÀ NẴNG - LƯU ĐỨC HÒA c/ Truyền động gián đoạn Trong máy cắt kim loại thường sử dụng cấu Culít để truyền chuyển động tới - lui cho chuyển động chính dao cắt (máy bào ngang) Bánh 1, và đĩa quay làm trượt trượt tới-lui rãnh trượt tay quay 10 làm cho tay quay 10 lắc xung quanh tâm Nhờ bàn trượt có gá dao nhận chuyển động qua-lại trên chi tiết gá trên bàn gá d/ Xích truyền động Xích tốc độ: giới thiệu truyền nhiều cấp tốc độ cho trục chính Phương trình xích động tính: nđc.i1.i2.i3.i4 in = nc 10 H.6.10 Cơ cấu Culít máy z1 X z3 X z4 X nc z k z2 nđc X đc 6.2.4 MÁY TIỆN z5 z6 H.6.11 Xích tốc độ a/ Công dụng: Máy tiện là loại máy gia công cắt gọt phổ biến các nhà máy khí (40÷50%) vì nó có thể gia công nhiều bề mặt: mặt tròn xoay ngoài và trong; các mặt trụ, côn, hay định hình; các loại ren; mặt phẳng mặt đầu hay cắt đứt Ngoài trên máy tiện có thể dùng để khoan lỗ, doa lỗ, mài, chí gia công các mặt không tròn xoay nhờ các đồ gá b/ Phân loại máy tiện - Căn vào khối lượng máy: + Loại nhẹ ≤ 500 kg Loại trung bình ≤ 4.000 kg + Loại nặng ≤ 50 + Loại siêu nặng ≤ 400 H.6.12 Các công việc thực trên máy tiện - Căn vào công dụng máy: + Máy tiện ren vít vạn dùng gia công các loại ren và các công việc khác + Máy tiện nhiều dao (Revonre): nhiều lưỡi dao cùng cắt lúc cùng thời gian + Máy tiện tự động và bán tự động + Máy tiện chuyên dùng: để gia công số bề mặt định, loại hình hạn chế + Máy tiện đứng hay tiện cụt: có mâm cặp lớn quay nằm ngang hay thẳng đứng để gia công các chi tiết có đường kính lớn đến 20 m c/ Các phận chính máy tiện: A B C D H.6.13 C¸c bé phËn chÝnh cña m¸y tiÖn GIÁO TRÌNH: CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG - 2007 Lop6.net (7) 55 TRƯỜNG ĐHBK ĐÀ NẴNG - LƯU ĐỨC HÒA - Ụ trước (1): là hộp kín có chứa phận quan trọng là trục chính và hộp tốc độ Phía hộp trục chính là hộp xe dao (2) và hộp động (3) - Ụ động (4): có thể di chuyển trên băng máy, có chứa mủi chống tâm để gá phôi tiện, có thể lắp mũi khoan, khoét khoan khoét lỗ - Hộp bàn xe dao (5): là phận dịch chuyển theo hướng dọc ngang để tạo lượng chạy dao (bước tiến) S Phía trên bàn xe dao có gá kẹp dao (6) - Thân máy (6): là phận để gá đặt tất các phận trên Ngoài còn chứa thêm phận làm nguội, thắp sáng, chứa phoi và các bảng hay cấu điều khiển GIÁO TRÌNH: CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG - 2007 Lop6.net (8)