Giáo trình Cơ sở công nghệ chế tạo máy

nghieäp. Boä phaän nghieân cöùu – phaùt trieån luoân gaén lieàn vôùi khaâu tieáp thò vaø cheá thöû ñeå töø ñoù caûi tieán khoâng ngöøng saûn phaåm cuûa mình veà moïi maët: chaát löôïng [r]

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

LỜI NÓI ĐẦU

Khối kiến thức thuộc nhóm cơng nghệ chế tạo máy phân chia thành hai giáo trình chính, là:

1 - CƠ SỞ CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY môn học sở cho tất ngành khí như: CKM, KCN, TKM, CKT, CKĐ, CTĐ, CĐT… Nội dung cung cấp các kiến thức nguyên lý tạo hình bề mặt, chuyển động cắt gọt, nguyên lý cắt gọt kim loại, dụng cụ cắt với phương pháp cắt gọt

Để chế tạo chi tiết máy (đối tượng nghiên cứu Công nghệ chế tạo máy) đạt chất lượng cao cần phải nắm vững kiến thức nguyên lý cắt gọt, chất lượng bề mặt độ xác gia cơng chi tiết máy, khái niệm chuẩn công nghệ cách chọn chuẩn q trình cơng nghệ, như hiểu biết dụng cụ cắt gọt phương pháp gia công cắt gọt

2 – CƠNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY mơn học chun ngành cho ngành CKM Nội dung giáo trình gồm phần như: Thiết kế q trình công nghệ, thiết kế đồ gá, công nghệ gia cơng chi tiết điển hình, cơng nghệ lắp ráp sản phẩm khí

Phần giúp cho sinh viên chuyên ngành sâu vào lãnh vực thiết kế quI trình cơng nghệ trang thiết bị công nghệ đồ gá để định vị kẹp chặt phôi, chi tiết dao cắt máy cơng cụ Ngồi ra, cung cấp số kiến thức công nghệ lắp ráp chi tiết máy thành sản phẩm khí

Để hồn thành tập giáo trình ngồi cố gắng tác giả cịn có góp ý đồng nghiệp cho phù hợp với mục tiêu đào tạo trường đại học Sư Phạm Kỹ Thuật

Ngồi giáo trình ra, q trình học tập sinh viên tham khảo giáo trình Cơng nghệ Chế tạo máy trường Đại học Bách khoa TP HCM Đại học Bách khoa Hà nội

Các tác giả mong đóng góp tận tình thầy đồng nghiệp sinh viên

TP.Hồ Chí Minh, ngày 30 tháng năm 2003

CHƯƠNG

NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN

1.1 Khái niệm trình hình thành sản phẩm khí

1.1.1 Khái niệm sản phẩm khí

Trong trình sản xuất kinh doanh dịch vụ mặt hàng khí, sản phẩm khí chi tiết kim loại túy cụm máy lắp ghép từ chi tiết kim loại phi kim loại hay máy hoàn chỉnh để đáp ứng nhu cầu sử dụng

Ví dụ: Nhà máy sản xuất phụ tùng máy nổ, sản phẩm khí Piston, xéc măng, truyền v.v… hay nhà máy sản xuất ổ bi sản phẩm khí ổ bi lắp ghép từ chi tiết kim loại vòng bi, viên bi v.v… Còn phận phi kim loại vịng cách chế tạo từ nhựa v.v…

Sản phẩm khí máy móc thiết bị hồn chỉnh Ví dụ: Nhà máy sản xuất máy cơng cụ (máy tiện, máy phay v.v…)

Cũng sản phẩm khác, sản phẩm khí sản xuất nhằm đáp ứng nhu cầu mà xã hội thị trường u cầu

1.1.2 Mô hình hình thành sản phẩm khí

Q trình hình thành sản phẩm khí nhận thức rõ qua việc phân tích mối quan hệ mơ tả đây:

SX CBSX & TCSX T - TH

XH - TT SP

NC - PT CT

Ghi chú:

SP: Sản phẩm

XH – TT: Xã hội – Thị trường T – TH: Tiếp thị

NC – PH: Nghiên cứu – Phát triển

CT: Chế thử

CBSX TCSX: Chuẩn bị sản xuất tổ chức sản xuất

SX: Saûn xuaát

Tiếp thị: phận quan trọng, đầu mối giao tế cung cầu, có nhiệm vụ:

- Chào bán hàng

- Nắm bắt thị hiếu khách hàng sản phẩm cơng ty, xí nghiệp sản

- Dự báo nhu cầu phát triển số lượng, chất lượng yêu cầu khác - Kích thích tạo nhu cầu đáng mới, qua tạo thị trường Ở

một vấn đề cần quan tâm nhu cầu có sẳn mà phải qua quảng cáo, dùng thử

Hiện để chiếm lĩnh thị truờng nhiều công ty không ngừng phát triển mạnh quảng cáo – tiếp thị, đặc biệt công ty liên doanh, sản phẩm truyền thống

Nghiên cứu – Phát triển: khâu quan trọng có sức mạnh khoa học – cơng nghệ đủ hồn thành cơng việc:

- Nghiên cứu cải tiến sản phẩm sản xuất

- Nghiên cứu sản xuất sản phẩm thị trường yêu cầu

- Nghiên cứu công nghệ ứng dụng vào lĩnh vực sản xuất xí

nghiệp

Bộ phận nghiên cứu – phát triển gắn liền với khâu tiếp thị chế thử để từ cải tiến khơng ngừng sản phẩm mặt: chất lượng mẫu mã để ngày chiếm lĩnh thị trường nước xuất

Ở hãng công ty lớùn, tỷ lệ đầu tư cho phận nghiên cứu – phát triển lớn, đầu tư lực lượng kỹ thuật, trang thiết bị v.v… Chính từ phận này, thành tựu công nghệ nghiên cứu ứng dụng, góp phần phát triển hãng góp phần phát triển khoa học – công nghệ cho giai đoạn phát triển xã hội

Chế thử: Bất cơng ty, xí nghiệp sản xuất muốn phát triển cải tiến mặt hàng phải có phận chế thử Bộ phận mục đích kiểm nghiệm mặt nguyên lý, kết cấu chất lượng làm việc thiết bị Từ thực tế làm việc thiết bị chế thử tiến hành thay đổi mặt nguyên lý, kết cấu, vật liệu v.v… để thỏa mãn điều kiện tối ưu Bộ phận chế thử cần thiết trang bị đầy đủ máy móc phương tiện kiểm tra, đánh giá chất lượng Cán kỹ thuật cơng nhân phải có kiến thức thực tế tay nghề cao Có đủ lực để thực nhanh chóng sản phẩm phận nghiên cứu phát triển yêu cầu

Chuẩn bị sản xuất tổ chức sản xuất: Đây công đoạn quan trọng trình sản xuất sản phẩm Chuẩn bị sản xuất bao gồm: chuẩn bị thiết kế chuẩn bị công nghệ

- Chuẩn bị thiết kế: Công việc thường thuộc phận NC – PT Căn vào yêu cầu sử dụng, thiết kế nguyên lý thiết bị, từ nguyên lý thiết kế kế cấu thực sau đưa phận chế thử kiểm nghiệm kết cấu sửa đổi hoàn chỉnh đưa sang chuẩn bị sản xuất

công nghệ hồn thành nhanh chóng cơng việc với thời gian cần thiết để nhanh chóng đưa vào sản xuất hàng loạt Có sản phẩm khơng bị lạc hậu chiếm lỉnh thị trường nhờ khả độc quyền mặt hàng

Từ vẽ thiết kế kết cấu đến lúc sản phẩm cụ thể trình phức tạp, chịu tác động nhiều yếu tố khách quan chủ quan làm cho sản phẩn khí sau chế tạo có sai lệch so với thiết kế kết cấu Như chuẩn bị công nghệ chế tạo cần ý khống chế sai lệch phạm vi cho phép

Công nghệ chế tạo máy lĩnh vực khoa học kỹ thuật có nhiệm vụ nghiên cứu, thiết kế tổ chức thực trình chế tạo sản phẩm khí đạt chi tiêu kinh tế kỹ thuật định điều kiện quy mô sản xuất cụ thể Một mặt công nghệ chế tạo máy lý thuyết phục vụ cho công việc chuẩn bị cơng nghệ có hiệu Mặt khác nghiên cứu q trình hình thành bề mặt chi tiết lắp ráp chúng thành sản phẩm

1.2 Quá trình sản xuất trình công nghệ

1.2.1 Quá trình sản xuất

Q trình sản xuất q trình người tác động vào tài nguyên thiên nhiên để biến nó thành sản phẩm phục vụ cho lợi ích người

Quá trình sản xuất nhà máy khí tập hợp hoạt động có ích để biến ngun vật liệu hay bán thành phẩm thành sản phẩm Ví dụ, sản phẩm khí phải qua khai thác quặng, luyện kim, chế tạo phơi, gia cơng khí, gia cơng nhiệt hóa, kiểm tra, lắp ráp hành loạt trình phụ như: vận chuyển, chế tạo dụng cụ, bảo quản, sửa chữa thiết bị, chạy thử, điều chỉnh, sơn, bao bì đóng gói v.v…

1.2.2 Quá trình công nghệ

Q trình cơng nghệ phần q trình sản xuất trực tiếp làm thay đổi hình dáng kích thước, tính chất lý hóa thân chi tiết vị trí tương quan chi tiết trong sản phẩm

Q trình cơng nghệ gia cơng q trình cắt gọt phơi để làm thay đổi hình dáng kích thước

Q trình cơng nghệ nhiệt luyện q trình làm thay đổi tính chất lý hóa vật liệu chi tiết

Q trình cơng nghệ lắp ráp trình tạo thành quan hệ tương quan chi tiết thông qua loại liên kết mối lắp ghép

Xác định q trình cơng nghệ hợp lý ghi thành văn kiện cơng nghệ văn kiện cơng nghệ gọi quy trình cơng nghệ

1.2.3Các thành phần qui trình công nghệ

a) Nguyên công

Nếu thay đổi điều kiện: tính liên tục, chỗ làm việc ta chuyển sang ngun cơng khác

Ví dụ: Tiện trục bậc hình 1.1, có phương án gia công sau:

- Phương án 1: Tiện đầu B xong trở đầu tiện C ngay, ngun cơng

- Phương án 2: Tiện đầu B cho loạt, xong tiện đầu C cho loạt máy đó, ta

chia thành ngun cơng tính liên tục không bảo đảm

l1 l2 l3

A

B C

Hình 1-1 Tiện trụïc bậc D

- Phương án 3: Tiện đầu B máy số 1; tiện đầu C máy số 2; Như ngun cơng chỗ làm việc thay đổi tính liên tục bảo đảm

Cịn thực ngun cơng tiện xong, phay rãnh then A, D máy khác, nguyên công

Nguyên công đơn vị q trình cơng nghệ để hoạch toán kinh tế tổ chức sản xuất Phân chia q trình cơng nghệ thành ngun cơng có ý nghĩa kỹ thuật kinh tế

* Ý nghĩa kỹ thuật chỗ vừa tiện vừa phay hay vừa tiện vừa mài chi tiết máy, nên phải chia thành nguyên cơng (khái niệm khơng có máy vạn tổ hợp)

* Ý nghĩa kinh tế chỗ việc phân chia thành hay nhiều nguyên cơng cịn tùy thuộc điều kiện thiết bị sản lượng hàng năm Hoặc máy xác khơng nên làm công việc thô lẫn công việc tinh mà phải chia thành hai nguyên công thô tinh cho hai máy, máy gia công thô máy gia cơng xác (vì máy gia cơng xác đắt tiền máy gia cơng thơ)

b) Gá

Là phần ngun cơng hồn thành lần gá đặt chi tiết (một lần kẹp chặt) Một ngun cơng có hay nhiều lần gá

Ví dụ: Tiện đầu trở đầu (hình 1.1) để tiện hai lần gá c) Vị trí

Là phần nguyên cơng, xác định vị trí tương quan chi tiết gia công với máy dụng cụ cắt

d) Bước

Là phần nguyên công đặc trưng :

- Gia công bề mặt nhiều bề mặt lúc; - Sử dụng dao nhóm dao ghép; - Cùng chế độ cắt

Thay đổi ba yếu tố ta chuyển qua bước khác

Ví dụ : Trên hình 1.1, ta sử dụng phương án để gia cơng ngun cơng tiện có hai bước khác thay đổi bề mặt gia công, nghĩa tiện đầu B bước một, tiện đầu C bước hai

e) Đường chuyển dao

Là phần bước để hớt lớp kim loại, sử dụng dao chế độ cắt

Ví dụ: Khi tiện đầu B trục, lượng dư lớn ta phải cắt hai lần với n, s, t nhau, hai đường chuyển dao bước Nếu lần cắt thứ hai ta sử dụng chế độ cắt khác hai bước khơng phải hai đường chuyển dao

f) Động tác

Là hành động công nhân để điều khiển máy thực việc gia công hay lắp ráp Ví dụ: nhấn nút, quay ụ dao, xiết mâm cặp …

1.3 Hình thức tổ chức sản xuất dạng sản xuất

1.3.1 Các hình thức tổ chức sản xuất

Tổ chức sản xuất theo dây chuyền: ngun cơng hồn thành địa điểm định có quan hệ với mặt thời gian không gian Ta cịn gọi tn thủ nhịp gia cơng T (phút) bước vận chuyển L (mét) Số lượng nguyên công phải tính tốn thơng qua nhịp sản xuất độ tin cậy nguyên công Phương pháp tổ chức sản xuất theo dây chuyền luôn mang lại hiệu kinh tế cao

Tổ chức sản xuất không theo dây chuyền: Mỗi nguyên công thực cách độc lập, khơng có liên quan không gian thời gian với nguyên công khác Hiệu kinh tế phương pháp thấp Việc bố trí thiết bị thường theo nhóm máy: Tiện, phay, bào, mài … Phương pháp phù hợp với sản xuất nhỏ, sửa chữa, chế tạo phụ tùng thay v.v…

1.3.2 Dạng sản xuất

Dạng sản xuất khái niệm cho ta hình dung qui mơ sản xuất sản phẩm Nó giúp cho việc định hướng hợp lý cách tổ chức kỹ thuật – cơng nghệ tổ chức tồn trình sản xuất Các yếu tố đặc trưng cho dạng sản xuất là:

- Tính lặp lại q trình sản xuất; - Mức độ chun mơn hóa sản xuất

Sản lượng chi tiết cần chế tạo năm nhà máy tính sau: )

100 ).( 100 (

α

β +

+ = N m N

trong đó: N0 - Số sản phẩm năm theo kế hoạch; m – Số lượng chi tiết sản phẩm; β - Số phần trăm gối đầu kế hoạch (10 ÷ 20 %); α - Số phần trăm phế phẩm cho phép (≤ 3%)

Tùy thuộc dạng đặc trưng nêu, người ta chia dạng sản xuất sau: a) Dạng sản xuất đơn

Sản lượng ít, thường từ đến vài chục chiếc, chủng loại nhiều, tính lặp lại khơng biết trước Đới với dạng sản xuất ta phải tổ chức kỹ thuật công nghệ sau:

- Thiết bị vạn đáp ứng tính đa dạng sản phẩm Máy móc bố trí theo loại máy, thành phận sản xuất khác

- Trình độ thợ đa thực nhiều công việc khác

- Tài liệu hướng dẫn cơng nghệ nét bản, qui trình cơng nghệ thể dạng tiến trình

b) Dạng sản xuất hàng loạt

Sản lượng khơng ít, sản phẩm chế tạo loạt theo chu kỳ xác định có tính tương đối ổn định

Tùy theo sản lượng mức độ ổn định sản phẩm mà ta chia loạt nhỏ, loạt vừa loạt lớn

Dạng sản xuất loạt nhỏ gần với sản xuất đơn chiếc, sản xuất loạt lớn thường dùng nhiều thiết bị chuyên dùng, qui trình cơng nghệ thành lập cách tỉ mỉ

c) Dạng sản xuất hàng khối

Có sản lượng lớn, sản phẩm ổn định, trình độ chun mơn hóa sản xuất cao, trang thiết bị, dụng cụ, cơng nghệ thường chun dùng, qui trình cơng nghệ thiết kế tính tốn xác ghi thành tài liệu cơng nghệ có nội dung chi tiết tỉ mỉ Việc bố trí thiết bị theo thứ tự ngun cơng qui tình cơng nghệ tạo thành dây chuyền sản xuất Trình độ thợ đứng máy khơng cần cao phải có thợ điều chỉnh máy giỏi

Khi sản xuất theo kiểu dây chuyền ta phải tính toán số lượng máy suất làm việc ngun cơng cho q trình sản xuất đảm bảo đồng tiến độ gia công, tuân theo nhịp sản xuất dây chuyền Nhịp sản xuất khoảng thời gian lặp lại chu kỳ gia công lắp ráp, khoảng thời gian đối tượng sản xuất hoàn thiện chuyển khỏi dây chuyền sản xuất

N T tn = /

: nhịp sản xuất dây chuyền n

t

: khoảng thời gian làm việc (phút) T

: số lượng sản phẩm hoàn thành thời gian T

N

Để đảm bảo tính đồng dây chuyền sản suất đảm bảo số lượng sản phẩm theo kế hoạch cần phải thỏa mãn điều kiện:

n i Kt Tnc = Trong :

: thời gian ngun cơng thứ i qui trình cơng nghệ i

Tnc

K : số nguyên Tùy thuộc K = 1, 2, mà ta cần chọn số máy cho không bị ứ đọng sản phẩm

Sự phát triển kinh tế – xã hội vài thập kỷ gần xuất nhu cầu đòi hỏi phải có sản phẩm đa dạng, mẫu mã ln thay đổi, với số lượng nhỏ lớn theo nhu cầu lúc, nơi, đối tượng khách hàng Do đặc trưng tổ chức kỹ thuật – công nghệ vừa chứa đựng đặc trưng sản xuất đơn vừa bao gồm yếu tố sản xuất hàng loạt lớn hàng khối Để đáp ứng yêu cầu nhiều kỹ thuật công nghệ ứng dụng Ví dụ gia cơng CNC (Computer numerical control), với loại thiết bị đáp ứng được:

- Gia công với chất lượng suất cao sản phẩm ổn định

- Có khả thay đổi hoạt động chức cách dễ dàng nhờ xử lý phần mềm chương trình

- Q trình chuẩn bị thực nhanh chóng nhờ sử dụng kỹ thuật tính tốn đại

Ngày nhờ ứng dụng thành tựu điện tử – tin học, xử lý điện toán kỹ thuật điều khiển tự động, công nghệ trình sản xuất thực máy điều khiển tự động nhờ máy tính điện tử, có khả lập trình đa dạng để thích nghi với sản phẩm

CHƯƠNG

CƠ SỞ LÝ THUYẾT CẮT GỌT KIM LOẠI

2.1 Khái niệm chung

Hiện có nhiều phương pháp để gia công kim loại: Đúc, rèn, cán, hàn song phương pháp tạo phôi sản phẩm thô sơ, thường độ xác độ bóng khơng cao

Để nâng cao độ bóng độ xác chi tiết theo yêu cầu kỹ thuật phải tiến hành gia công cắt gọt kim loại

Gia cơng kim loại cắt gọt (cịn gọi gia cơng có phoi) tức bóc lớp “kim loại thừa” để tạo nên hình dáng chi tiết phù hợp với yêu cầu kỹ thuật chi tiết

Hiện xuất nhiều phương pháp gia công phương pháp: tiện, phay, bào, khoan, khoét, doa, chuốt, mài phương pháp để cắt gọt kim loại

Hệ thống thiết bị dùng để hoàn thành nhiệm vụ cắt gọt gọi hệ thống công nghệ, bao gồm: Máy –Đồ gá – Dao – Chi tiết Ví dụ hình 2.1:

- Máy có nhiệm vụ cung cấp lượng cần thiết cho trình cắt gọt

- Đồ gá có nhiệm vụ xác định giữ vị trí tương quan xác dao, máy chi tiết gia cơng suốt q trình gia cơng chi tiết

- Dao có nhiệm vụ trực tiếp cắt bỏ lớp “kim loại thừa” khỏi chi tiết nhờ lượng máy cung cấp thông qua chuyển động tương đối

- Chi tiết gia cơng đối tượng q trình cắt gọt Mọi kết trình cắt phản ảnh lên chi tiết gia công

Mỗi phương pháp gia công dùng máy, dao chuyển động chúng khác nhau, nên tạo quỹ đạo chuyển động tương đối khác kết hình thành bề mặt chi tiết khác

Maùy Dao

Phôi Gá

2.1.1 Các bề mặt thường gặp chi tiết máy

Trong gia cơng khí, bề mặt chi tiết gia cơng thường gặp chia ba dạng chính:

a)

b)

c)

Hình 2.2 Các bề mặt thường gặp

gia công

- Dạng bề mặt trịn xoay: mặt trụ, mặt cơn, mặt ren, mặt định hình (hình 2.2a); - Dạng mặt phẳng prôfil tạo nên mặt phẳng (hình 2.2b);

- Dạng mặt đặc biệt: cam đóa (hình 2.2c)

2.1.2 Các chuyển động tạo hình bề mặt

Chuyển động tạo hình bao gồm chuyển tương đối dao phôi, trực tiếp tạo bề mặt gia công

Để tạo bề mặt gia công, máy phải truyền cho cấu chấp hành máy chuyển động tương đối Chuyển động tương đối phụ thuộc vào bề mặt gia cơng Vì cần nghiên cứu chuyển động tương đối để tạo bề mặt, dựa vào để thiết kế dao máy Số chuyển động tạo hình (như chuốt: hình 2.3a), (như tiện, bào, xọc: hình 2.3b, phay: hình 2.3c), (như lăn răng: hình 2.3d) Các chuyển động (dù phức tạp) quy chuyển động (đơn giản) vài cấu ngun thủy có chuyển động quay trịn tịnh tiến

Trong cắt gọt kim loại, chuyển động chia thành chuyển động sau:

- Chuyển động chạy dao: Là chuyển động cần thiết để tiếp tục tạo phoi cắt (chuyển động – Hình 2.3) Chuyển động chạy dao tịnh tiến, quay

- Chuyển động phụ: Bao gồm chuyển động đưa dao vào, lùi dao ra, chạy dao cắt lần hai

Ví dụ:

- Khi chuốt (hình 2.3a) chuyển động cắt chuyển động tịnh tiến (1) dao, khơng có chuyển động chạy dao

- Khi tiện (hình 2.3b) chuyển động cắt chuyển động quay tròn (1) chi tiết, chuyển động chạy dao chuyển động tịnh tiến (2) dao Khi bào xọc (hình 2.3b) chuyển động cắt chuyển động tịnh tiến (1) dao, chuyển động chạy dao chuyển động tịnh tiến (2) bàn máy mang chi tiết

- Khi phay (hình 2.3c) chuyển động cắt chuyển động quay tròn (1) dao, chuyển động chạy dao chuyển động tịnh tiến (2) bàn máy mang chi tiết

- Khi phay bánh (hình 2.3d) ngồi chuyển động cắt (1) – chuyển động quay dao, chuyển động chạy dao (2) – chuyển động tịnh tiến dao, chuyển động chạy dao (3) – chuyển động quay phơi (theo ngun lý bao hình)

a) Chuyển động cắt vận tốc cắt

Để đặc trưng cho chuyển động chính, ta sử dụng hai đại lượng:

- Vận tốc cắt v (tại điểm) hay gọi tốc độ cắt: Là lượng dịch chuyển tương đối lưỡi cắt chi tiết gia công đơn vị thời gian

- Số vòng quay n (hoặc số hành trình kép) đơn vị thời gian

Đối với tiện, tốc độ cắt tốc độ tổng hợp tốc độ vịng chi tiết gia cơng tốc độ chuyển động chạy dao Tuy nhiên thực tế tốc độ chuyển động chạy dao thường bé so với tốc độ vòng chi tiết gia công nên thường bỏ qua

Vs Vn V = +

Trong đó: - tốc độ vịng chi tiết gia công Vn - tốc độ chuyển động chạy dao Vs

Vì nhỏ so với nhiều nên tính tốn bỏ qua Vậy cơng thức gần để tính vận tốc sau:

) / (

1000 m ph

n D

V =π ⋅ ⋅

Trong D : Đường kính chi tiết gia cơng (mm)

n : số vịng quay chi tiết gia công phút (vg/phút) Nếu chuyển động chuyển động tịnh tiến, vận tốc cắt (m/phút), số hành trình kép n (htk/phút) chiều dài hành trình L (mm) có quan hệ sau:

) / ( 1000 2

ph m n L

V = ⋅ ⋅

1

2

2

2

b) Chi tiết gia công 1

a)

1

c)

d)

Hình 2.3

Các chuyển động tạo hình b) Chuyển động chạy dao lượng chạy dao

- Lượng chạy dao tiện khoảng dịch chuyển dao theo phương chuyển động chạy dao sau vịng quay chi tiết gia cơng: S (mm/vịng)

- Lượng chạy dao bào, xọc: lượng dịch chuyển tương đối bàn máy mang chi tiết sau hành trình kép dao: Sk ( mm/htk)

- Đối với phương pháp phay, trị số dịch chuyển tương đối bàn máy phút gọi lượng chạy dao phút: Sph = S n (mm/ph); S lượng chạy dao vịng, lượng dịch chuyển bàn máy dao quay vòng (mm/vòng); n số vòng quay dao phút (vịng/ph) Ngồi cịn có khái niệm lượng chạy dao răng, lượng dịch chuyển bàn máy dao quay góc : Sz = S/z (mm/răng); z số dao phay

Tùy theo phương chuyển động chạy dao có lượng chạy dao dọc, lượng chạy dao ngang, lượng chạy dao thẳng, lượng chạy dao vòng …

c) Chuyển động phụ chiều sâu cắt

Chiều sâu cắt t (mm) khoảng cách bề mặt gia công bề mặt chưa gia công, chiều sâu lớp kim loại cắt sau lần cắt đo theo phương thẳng góc với bề mặt gia cơng

Ví dụ tiện chiều sâu cắt tính theo cơng thức: )

(

2 mm

d D

t = −

D : Đường kính chi tiết trước gia cơng (mm) d: Đường kính chi tiết sau gia cơng (mm ) Tập hợp yếu tố: t, s, v - gọi chế độ cắt.

2.1.3 Các phương pháp cắt gọt kim loại

Yêu cầu bề mặt gia cơng đa dạng, phải có nhiều phương pháp cắt gọt để thỏa mãn yêu cầu đa dạng

Có nhiều cách phân loại phương pháp cắt gọt, xuất phát từ mục đích nghiên cứu sử dụng khác nhau:

- Xuất phát từ nguyên lý tạo hình bề mặt: Phương pháp gia cơng định hình (định hình dáng dao lên bề mặt chi tiết gia cơng – hình 2.4a); Phương pháp gia cơng chép hình (chép lại hình dáng chi tiết mẫu – hình 2.4b); Phương pháp gia cơng theo vết (phương pháp quỹ tích) tiện, phay, bào ; Phương pháp bao hình (bề mặt tạo hình đường bao profil dao cắt chúng chuyển động bao hình với – hình 2.4c) phay lăn

- Xuất phát từ máy cắt kim loại: Phương pháp cắt gọt tiện, bào, xọc (hình 2.3b), phay (hình 2.3c), mài, khoan, khoét, doa, chuốt (hình 2.3a)

- Xuất phát từ bề mặt chi tiết gia cơng: Gia cơng mặt phẳng (hình 2.2b), gia cơng mặt trịn xoay (hình 2.2a)

Mẫu

Chi tieát

Dao b)

Chi tieát Dao

2.1.4 Khái niệm bề mặt hình thành gia công chi tiết

Trên chi tiết gia công ta phân biệt (hình 2.5):

- Mặt chưa gia công bề mặt chi tiết cắt lớp kim loại dư Lớp kim loại dư tách khỏi chi tiết gọi “phoi”

- Mặt gia công bề mặt chi tiết nối tiếp mặt chưa gia cơng mặt gia cơng Trong q trình cắt, mặt gia công tiếp xúc với lưỡi cắt dao

- Mặt gia cơng bề mặt chi tiết tạo thành sau cắt lớp kim loại

a)

Dao Hình 2.4

Các phương pháp

cắt gọt kim loại c) Chi tiết

phoi phoi

a) b)

Hình 2.5

2.1.5 Khái niệm dụng cụ cắt

Muốn cắt kim loại, yêu cầu độ cứng, độ bền, độ chịu nhiệt, dao cần phải có hình dáng phần cắt hợp lý Có nhiều loại dao (như dao tiện, phay, mũi khoan, khoét, doa ) dùng máy khác xét cho cùng, dù chúng có phức tạp đến đâu, phần cắt chúng có cấu tạo giống dao tiện ngồi (hình2.6)

Dao tiện ngồi

a) b) c)

Hình 2.6 Cấu thành dụng cụ cắt

än từ dao tie

Do chủ yếu ta nghiên cứu kết cấu thơng số hình học dao tiện ngồi sau mở rộng cho loại dao khác Các định nghĩa thơng số hình học tượng xảy q trình tiện áp dụng phương pháp gia công khác

Sau đây, nghiên cứu kết cấu dao tiện ngồi Trên hình 2.7 dao tiện ngồi đầu thẳng có kết cấu đơn giản, gồm hai phần chính:

- Phần làm việc (phần cắt) trực tiếp làm nhiệm vụ cắt

1

4

5

6

B

H

L

Phần cắt

Phần thân

Phương chạy dao Hình 2.7

Kết cấu dao tiện

- Phần thân dùng để gá dao vào bàn dao trục Trên phần cắt dao có mặt sau đây:

- Mặt sau (2) mặt dao đối diện với mặt chi tiết gia công - Mặt sau phụ (3) mặt dao đối diện với mặt chi tiết gia cơng

Các mặt làø mặt phẳng cong Giao tuyến chúng tạo thành lưỡi cắt dao Trên phần cắt gồm lưỡi cắt sau:

- Lưỡi cắt (5) giao tuyến mặt trước mặt sau chính, giữ nhiệm vụ trực tiếp cắt gọt phoi trình cắt

- Lưỡi cắt phụ (6) giao tuyến mặt trước mặt sau phụ, trình cắt phần lưỡi cắt phụ tham gia cắt (rất nhỏ, khoảng ½.S) Dao có mặt sau phụ hay nhiều mặt sau phụ va ødo có hay nhiều lưỡi cắt phụ

Phần nối tiếp lưỡi cắt gọi mũi dao (4); mũi dao nhọn có bán kính r (r ≈ 0,1÷2mm)

Chiều dài phần cắt dao khoảng cách từ mũi dao đến giao tuyến mặt trước thân dao Phần thân dao có tiết diện hình trịn hay hình chữ nhật, hình vng

2.1.6 Các mặt tọa độ để nghiên cứu dụng cụ cắt

Vị trí tương đối bề mặt phần làm việc dao so với bề mặt chi tiết gia cơng có ảnh hưởng lớn tới q trình cắt gọt Vị trí bề mặt lưỡi cắt xác định góc độ phần làm việc dao

Nói đến góc độ phần làm việc dao nghĩa nói đến vị trí tương quan bề mặt lưỡi cắt so với hệ tọa độ chọn làm chuẩn Hệ tọa độ gọi hệ tọa độ xác định

Trong nghiên cứu dụng cụ cắt, hệ tọa độ xác định thành lập sở ba chuyển động cắt (s,t,v ) Tổng quát hơn, phương

của ba chuyển động cắt (s,t,v )

tương ứng phương hệ tọa độ Đề (x, y, z) Như bao gồm ba mặt phẳng sau: (hình 2.8)

Hình 2.8 Các mặt phẳng tạo độ dụng

cụ cắt

Đ

- Mặt (x-x) tạo véc tơ tốc độ cắt v va ø véc tơ chạy dao s

- Mặt (y-y) tạo véc tơ tốc độ cắt v va ø véc tơ chiều sâu cắt t

- Mặt (còn gọi mặt đáy – ký hiệu Đ) tạo véc tơ chạy dao s véc tơ chiều sâu cắt t

Ngoài ba mặt trên, ta cần sử dụng thêm mặt phẳng tiết diện phụ trợ:

- Mặt cắt (ký hiệu C) qua điểm lưỡi cắt chính: mặt phẳng

qua điểm đó, tiếp tuyến với mặt gia cơng chứa véc tơ vận tốc cắt v (nếu lưỡi cắt thẳng mặt cắt chứa lưỡi cắt chính)

Tốc độ cắt tốc độ dịch chuyển tương đối lưỡi cắt chi tiết gia công Ở trạng thái thiết kế (tĩnh) hướng véctơ vận tốc cắt ngược với hướng quay chi tiết (thực chất thiết kế chi tiết không chuyển động nên véctơ vận tốc cắt hoàn toàn quy ước hướng quay chi tiết tưởng tượng chi tiết quay cắt gọt) Còn xét trạng thái làm việc (động), tốc độ cắt tổng hợp tốc độ chuyển động quay chi tiết tốc độ chuyển động chạy dao

- Tiết diện mặt phẳng thẳng góc với hình chiếu lưỡi cắt mặt

đáy (ký hiệu N-N)

- Tiết diện phụ mặt phẳng thẳng góc với hình chiếu lưỡi cắt phụ mặt đáy

(ký hiệu N1-N1)

2.1.7 Thông số hình học phần cắt dao tiện thiết kế (trạng thái tónh)

Hình 2.9 Thông số hình học

dao tieän N

N

N-N

N1

N1 N1-N1

λ > K

Q trình thiết kế, thơng số hình học dao đuợc xét hai tiết diện N-N tiết diện phụ N1-N1, phoi thường theo phương tiết diện đó, kéo theo tượng vật lý xảy trình cắt

Trong tiết diện ta có góc chính, tiết diện phụ ta có góc phụ Trên hình 2.9, xét điểm M lưỡi cắt điểm M1 lưỡi cắt phụ ta có:

- Góc trước γ: góc mặt trước mặt đáy đo tiết diện Góc trước có trị số dương mặt trước thấp mặt đáy, trị số âm ngược lại mặt trước trùng mặt đáy (hình 2.10) Góc γ có ảnh hưởng đến q trình phoi cắt

Hình 2.10 Góc trước γ

- Góc sau α: góc mặt sau mặt cắt đo tiết diện Góc

α ln ln dương có ảnh hưởng đến vấn đề ma sát cắt

Trong góc α góc γ hai góc độc lập chọn trước tùy theo yêu cầu gia công (vật liệu, chất lượng bề mặt gia cơng …), cịn hai góc β δ hai góc phụ thuộc vào góc α

và γ

- Góc sắc β : góc mặt trước mặt sau đo tiết diện

γ + β + α = 90O

- Góc cắt δ : góc mặt trước mặt cắt đo tiết diện

- Góc trước phụ γ1: góc mặt trước mặt đáy đo tiết diện phụ Góc γ1 âm, dương không tương tự γ

- Góc sau phụ α1: góc mặt sau phụ mặt phẳng hợp lưỡi cắt phụ trục Z M1 , đo tiết diện phụ Góc α1 ln ln dương

- Góc sắc phụ β1 : góc mặt trước mặt sau phụ đo tiết diện phụ

- Góc cắt phụ δ1 : góc mặt trước mặt phẳng hợp lưỡi cắt phụ trục Z M1 , đo tiết diện phụ

α1 + β1 + γ1 = 90O

- Góc nghiêng ϕ: góc hình chiếu lưỡi cắt mặt đáy phương chạy dao

- Góc mũi dao ε: góc hình chiếu lưỡi cắt lưỡi cắt phụ mặt đáy

ϕ + ε + ϕ1 = 1800

- Góc nâng λ : Khi lưỡi cắt thẳng λ góc đo lưỡi cắt hình

chiếu mặt phẳng đáy (hình 2.11a) Khi lưỡi cắt cong, λ góc đo tiếp tuyến điểm lưỡi cắt hình chiếu mặt phẳng đáy (hình 2.11b)

Góc λ dương, âm hay có ảnh hưởng đến phương thoát phoi; λ dương mũi dao điểm thấp lưỡi cắt, λ âm mũi dao điểm cao nhất, lưỡi cắt song song với mặt đáy λ = (hình 2.12)

Hình 2.11- Góc nângλ

a) Lưỡi cắt thẳng b) Lưỡi cắt cong

a) b)

ϕ ϕ

Hình 2.12 - Các giá trị góc naâng λ

2.1.8 Ảnh hưởng gá đặt dao chuyển động cắt đến góc độ dao

Trong q trình cắt (trạng thái động), góc độ dao thay đổi nguyên nhân sau:

- Khi gá, hướng dao không đảm bảo vị trí tương quan với chi tiết mũi dao gá không ngang tâm máy

- Do ảnh hưởng chuyển động chạy dao