L ỜI CAM ĐOAN
5. Phương phỏp nghiờn cứu
2.1.3. Một số hệ điều hành
- 33 -
cho cỏc mỏy CNC. Đú là: Fanuc, Fagor, Heidenhain, Siemens,…Trong đú
một số nước đứng đầu phải kểđến Đức, Đài Loan và Trung Quốc…
2.2. MÁY TIỆN CNC CTX 200E - ĐẶC ĐIỂM, KẾT CẤU
2.2.1. Sơ lược về mỏy tiện CNC
Mỏy tiện CNC xuất hiện đó nhanh chúng thay đổiviệc sản xuất cụng nghiệp. Việc tiến hành cỏc đường cong, hỡnh phức tạp được thực hiện dế dàng như đường thẳng, cỏc cấu trỳc phức tạp 3 chiều cũng dễ dàng thực hiện, và một lượng lớn cỏc thao tỏc do con người thực hiện được giảm thiểu.
Việc tăng tự động húa trong quỏ trỡnh sản xuất với mỏy CNC tạo nờn sự phỏt triển đỏng kể về chớnh xỏc và chất lượng. Kĩ thuật tự động của mỏy tiện CNC giảm thiểu tối đa cỏc sai sút và giỳp người thao tỏc cú thời gian cho cỏc cụng viờc khỏc. Ngoài ra cũn cho phộp linh hoạt trong thao tỏc cỏc sản phẩm và thời gian cần thiết cho thay đổi mỏy múc để sản xuất cỏc linh kiện khỏc.
Trong mụi trường sản xuất, cỏc mỏy tiện CNC cú thể kết hợp thành một tổ hợp, gọi là cell, để cú thể làm nhiều thao tỏc trờn một bộ phận. Mỏy tiện CNC ngày nay
được điều khiển trực tiếp từ cỏc bản vẽ do phần mếm CAM, ( computer – aided
design ) cú thể núi mỏy tiện CNC gần giống nhất với hệ thống robot cụng nghiệp, tức lafchungs được thiết kế để thực hiện nhiều thao tỏc sản xuất (trong tầm giới hạn).
2.2.2. Mỏy tiện CNC CTX 200E
Mỏy tiện CNC CTX 200E (made in Germany) là loạimỏy tiện cụng nghiệp để sản xuất một số loại chi tiết và dựng để giảng dạy trong trường học.
- 35 -
Bảng 2.1. Thụng số kỹ thuật của mỏy tiện CTX 200E
TT Đặc tớnh kỹ thuật Giỏ trị
1 Trọng lượng mỏy 3500 kg
2 Kớch thước phụi lớn nhất (Max size of Workpiece) Φ 200 mm
3 Hệ điều khiển Haidenhain datapilot
4 Cỏc thụng số về điện (Power Supply of the Machine
Volt of Power Net) 35 (KW)
5 Số vũng quay nhỏ nhất của trục chớnh 25 vg/ph
6 Số vũng quay lớn nhất của trục chớnh 5000 vg/ph
Mỏy tiện CTX 200E cú 3 truc X, Z, C:
+ Trục Z: song song với trục chớnh của mỏy và chiều dương hướng từ mõm cặp tới dụng cụ cắt (hay hướng từ trỏi sang phải)
+ Trục X: vuụng gúc với trục mỏy và cú chiều dương hướng về phỏi bàn kẹp dao (hướng đi xa khỏi người thợ)
+ Trục C: trục cú chuyển động quay quanh trục Z, được dựng để xỏc định vị trớ hướng trục cho cụng việc gia cụng thứ hai.
Cỏc điểm chuẩn trờn mỏy:
+ Điểm gốc tọa độ của mỏy: Ký hiệu là M
Là giao của trục Z và mặt đầu của trục chớnh. Từ điểm M quyết định cỏc điểm
khụng của chi tiết và điểm thay dao.
+ Điểm tham chiếu: Ký hiệu R
Được xỏc định so với điểm M. Nú nằm ở đõu đú trong khụng gian(do nhà chế tạo đặt).
Đõy là cụng việc đầu tiờn khởi khi khởi động mỏy, người vận hành mỏy phải đưa về điểm tham chiếu sau đú mới làm cụng việc tiếp theo.
+ Điểm khụng của chi tiết: Ký hiệu W
Điểm khụng của chi tiết do người lập trỡnh hoặc do người vận hành mỏy đặt. thụng
thường điểm W được đặt ở điểm giữa của mặt đầu.
Mỏy CTX 200E cú 12 vị trớ gỏ dao trờn ổ tớch.
Trục vớt me đai ốc bi
Trong mỏy cụng cụ điều khiển số người ta sử dụng hai dạng vit me cơ bản đú là: vớt me đai ốc thường và vớt me đai ốc bi.
Vớt me đai ốc thường: là loại mà vớt me và đai ốc cú dạng tiếp xỳc mặt
Vớt me đai ốc bi: là loại mà vớt me và đai ốc cú dạng tiếp xỳc lăn.
Ưu điểm của Vớt me đai ốc bi:
- Mất mỏt do ma sỏt nhỏ, hiệu suất của bộ truyền lớn gần bằng 0.9
- Đảm bảo chuyển động ổn định vỡ lực ma sỏt hầu như khụng phụ thuộc vào tốc độ.
- Cú thể loại trừ khe hở và tạo sức căng ban đầu đảm bảo độ cứng vững dọc trục cao. Đảm bảo độ chớnh xỏc làm việc lõu dài. Vớt me bi cú kết cấu đa dạng nhưng chỳng đều cú cấu tạo chung như sau: 1: Vớt me 2: Đai ốc 3: Vũng bi 4: Ống hồi tiếp Hỡnh 2.2: Kết cấu cụm vớt me đai ốc bi Hệ thống gỏ dao
Nhằm tăng năng suất và độchớnh xỏc gia cụng, hệ thụng gỏ đặt và điều chỉnh dao đó được nghiờn cứu và phỏt triển đặc biệt cho mỏy tiện CNC CTX200E. Những phỏt triển này nhằm đạt hai mục tiờu chớnh:
- 37 -
+ Thời gian thay dao ngắn với việc sử dụng thiết bị định vị và kẹp chặt nhanh với chỉ một động tỏc. Hệ thống gỏ dao bao gồm một hệ thống cấp bậc cỏc dụng cụ và cỏc khối gỏ lắp và chỳng lắp vừa vặn vào đầu rơvolve.
Hệ thống gỏ phụi
Sử dụng hệ thống kẹp chặt bằng thủy lực
- 39 -
Chương 3
THẫP CACBON VÀ ỨNG DỤNG CỦA Nể
Thộp cacbon được dựng rất phổ biến trong đời sống và trong kỹ thuật, nú chiếm tỷ trọng rất lớn (80 đến90%) trong tổng sản lượng thộp.
3.1. NHỮNG ĐẶC TÍNH CỦA THẫP CACBON
3.1.1. Khỏi niệm:
Thộp cỏc-bon là hợp kim của sắt và cỏc-bon (lượng C < 2%), Cú ảnh hưởng quyết định dến tớnh chất của thộp. Nhỡn chung nếu hàm lượng cacbon nhiều sẽ làm cho thộp bền cứng, nhưng khi lượng cacbon vượt quỏ 0.9% thỡ sức bền, độ dẻo dai giảm nờn tớnh gia cụng, cắt gọt khú khăn hơn ngoài ra cũn chứa một lượng nhất định cỏc nguyờn tố:
- Mangan (Mn < 0,8%) - Silic (Si < 0,4%) - Phốt pho (P < 0,05%)
- Lưu huỳnh (S < 0,05%) và cỏc nguyờn tố khỏc với lượng ớt.
Sở dĩ chỳng cú ở trong thộp là do điều kiện của luyện thộp khụng cho phộp khử hết (như P và S) hoặc là do chỳng cú lợi cho việc khử ụxy và cơ tớnh của thộp,
nờn người ta cho thờm vào (như Si, Mn).
Cỏc nguyờn tố này với lượng ớt như vậy khụng ảnh hưởng gỡ đến dạng của giản đồ trạng thỏi Fe – C và chỳng ta cũng cú thể dựng nú để nghiờn cứu về thộp cỏc-
bon, do đú người ta cũn coi những nguyờn tố đú là tạp chất.
Thộp thường được luyện từ gang lỏng, gang thỏi hoặc thộp vụn và từ cỏc phế liệu.
So với gang thỡ thộp cú cơ tớnh cao hơn, đặc biệt là tớnh chịu nộn, chịu kộo cao, tớnh chịu va đập tốt, tớnh đàn hồi cao.Thộp cú thể gia cụng ỏp lực dễ dàng.Nhưng thộp cú nhược điểm là tớnh đỳc kộm.
3.1.2. Tớnh chất:
- Độ dẻo khỏ nờn khả năng chịu va đập tốt, nhất là loại thộp ớt cacbon.
- Độ đàn hồi tốt.
- Độ cứng tươngđối cao sau khi nhiệt luyện.
- Khả năng chống mài mũn, ăn mũn tốt nhất là sau khi tụi cứng, gia cụng cắt gọt, hàn nối dễ.
- Khú đỳc hơn gang vỡ nhiệt độ núng chảy cao, tớnh lưu động thấp.
3.1.3. Thành phần hoỏ học
Thộp cacbon là thộp thụng thường, ngoài cacbon ra cũn chứa một số nguyờn tố với hàm lượng giới hạn mà trong thộp nào cũng cú, chỳng được gọi là tạp chất thường cú hay chất lẫnvỡ khụng phải do cố ý đưa vào, trong đú cú một số cú lợi và một số cú hại.
Tạp chất cú lợi: mangan và silic
Mọi loại thộp đều cú Mn và Si với lượng khụng vượt quỏ 1%, là do:
- Quặng sắt cú lẫn cỏc hợp chất (khoỏng vật) như ụxit mangan, ụxit Silic, trong quỏ trỡnh luyện gang chỳng bị hoàn nguyờn (MnO → Mn, SiO2 → Si) đi vào gang rồi vào thộp.
- Khi luyện thộp phải dựng ferụ mangan và ferụ silic để khử ụxy, phần khụng tỏc dụng hết với ụxy sẽ đi vào thành phần của thộp.
Trong quỏ trỡnh luyện thụng thường, cỏc thộp đều cú chứa ≤ 0,80% Mn, ≤ 0,4%Si. Chỳng là cỏc nguyờn tố cú ớch, tỏcdụng tốt đến cơ tớnh: nõng cao độ cứng, độ bền (cũng làm giảm độ dẻo, dai).
Tạp chất cú hại: phốt pho và lưu huỳnh
Nú cú lẫn trong quặng sắt và nhiờn liệu (than coke khi luyện gang), làm cho
thộp giũn do đú phải được khử bỏ đến giới hạn cho phộp, khụng được vượt quỏ
0,05% (cho mỗi nguyờn tố).
Vậy với mọi loại thộp đều chứa:
C ≤ 2,14%. Mn ≤ 0,80%, Si ≤ 0,40%, P ≤ 0,05%, S ≤ 0,05%.
- 41 -
Cỏc tạp chất khỏc
Ngoài P, S trong thộp luụn chứa cỏc nguyờn tố H, O, N do chỳng hoà tan vào thộp lỏng từ khớ quyển của lũ luyện. Chỳng đặc biệt cú hại vỡ làm thộp khụng đồng nhất về tổ chức (gõy tập trung ứng suất) và giũn song với lượng chứa quỏ nhỏ (như 0,006 ữ 0,008% với O2) nờn rất khú phõn tớch - gọi là tạp chất ẩn.
Cụng nghiệp luyện kim hiện đại sử dụng lại (tỏi chế) thộp, gang và hợp kim phế liệu, nờn trong đú cú chứa lượng nhỏ cỏc nguyờn tố hợp kim: Crụm, Niken, Cu ≤ 0,30%; Vonfram, Mụlipđen, Titan ≤ 0,050%. Chỳng được coi là tạp chất vỡ khụng cố ý đưa vào, khụng ảnh hưởng đỏng kể đến tổ chức, cơ tớnh (với lượng quỏ nhỏ) của hợp kim Fe - C.
3.1.4. Ảnh hưởng của cacbon tớnh chất và cụng dụng của thộp thường
Cacbon là nguyờn tố quan trọng nhất, quyết định chủ yếu đến tổ chức, tớnh chất (cơ tớnh), cụng dụng của thộp (cả thộp cacbon và thộp hợp kim thấp).
Cơ tớnh
- Cacbon cú ảnh hưởng bậc nhất (theo quan hệ đường thẳng) đến độ cứng HB
- Về mặt định lượng cứ tăng 0,1%C độ cứng HB sẽ tăng them khoảng 25 đơn vị
- Đầu tiờn cacbon làm giảm rất mạnh độ dẻo (δ,ψ) và độ dai va đập (ak) làm cho cỏc
chỉ tiờu này giảm đi nhanh chúng, song càng về sau mức giảm này càng nhỏ đi.Ảnh
Hỡnh 3.1: Ảnh hưởng của cacbon đến cơ tớnh của thộp thường
hưởng của cacbon đến giới hạn bền σb khụng đơn giản như đối với độ cứng. Thấy rằng cứ tăng 0,1%C trong khoảng 0,1 ữ 0,5%C giới hạn bền tăng σb tăng 70 ữ
90Mpa, trong khoảng 0,6 ữ 0,8%C σb tăng rất chậm và đạt đến giỏ trị cực đại trong khoảng 0,8 ữ 1,0%C, khi vượt quỏ giới hạn này σb lại giảm đi.
Vai trũ của cacbon, cụng dụng của thộp theo thành phần cacbon:
Do cacbon cú ảnh hưởng lớn đến cơ tớnh nờn nú quyết định phần lớn cụng dụng của
thộp.
- Thộp C thấp(≤ 0,25%) cú độ dẻo, dai cao nhưng độ bền, độ cứng lại thấp, hiệu quả nhiệt tụi + ram khụng cao (muốn cao phải qua thấm C), được dựng làm kết cấu
xõy dựng, tấm lỏ dập nguội.
- Thộp C trung bỡnh(0,30 ữ 0,50%) cú độ bền, độ cứng, độ dẻo, độ dai đều khỏ cao, hiệu quả tụi + ram tốt, túm lại cú cơ tớnh tổng hợp cao nờn dựng chủ yếu làm cỏc chi tiết mỏy chịu tải trọng tĩnh và va đập cao.
- Thộp C tương đối cao (0,55 ữ 0,65%), độ cứng tương đối cao, giới hạn đàn hồi cao nhất, được dựng làm cỏc chi tiết đàn hồi.
- Thộp cú C cao (≥ 0,70%), độ cứng và tớnh chống mài mũn đều cao, dựng làm cỏc cụng cụ như dao cắt, khuụn dập, dụng cụ đo…
Tớnh cụng nghệ:
- Thộp càng cú %C ớt thỡ tớnh hàn và khả năng dập nguội, dập sõu của thộp càng dễ.
- Thộp cú %C cao thỡ cứng khú gia cụng cắt, song nếu %C quỏ thấp, thộp mềm dẻo cũng khú gia cụng cắt.
- Núi chung tớnh đỳc của thộp khụng cao.
3.1.5. Ảnh hưởng của cỏc tạp chất
Mangan: Được cho vào mọi thộp dưới dạng ferụ Mn để khử ụxy thộp ở trạng thỏi lỏng tức là loại trừ FeO rất cú hại:
Mn + FeO → Fe + MnO (MnO nổi lờnđi vào xỉ và bị cào ra khỏi lũ
Ngoài ra nú cũng loại trừ được tỏc hại của lưu huỳnh.Mangan cú ảnh hưởng tốt đến cơ tớnh, khi hoà tan vào ferit nú nõng cao độ bền, độ cứng của pha này, sẽ
- 43 -
làm tăng cơ tớnh của thộp, song vỡ %Mn chỉ cú 0,50 ữ 0,80% nờn ảnh hưởng này khụng quan trọng. Mn cũn cú tỏc dụng làm giảm nhẹ tỏc hại của lưu huỳnh
Silic:Được cho vào mọi thộp dưới dạng ferụ Si để khử ụxy triệt để thộp ở trạng thỏi lỏng: Si + FeO → Fe + SiO2 (SiO2 nổi lờn đi vào xỉ và bị cào ra khỏi lũ)
Silic cũng hoà tan vào ferit, nõng cao độ bền, độ cứng của pha này nờn làm
tăng cơ tớnh của thộp, song %Si chỉ cú 0.20 ữ 0,40% nờn ảnh hưởng khụng rừ rệt.
Phụt pho: Cú khả năng hoà tan vào ferit làm xụ lệch rất mạnh mạng tinh thể pha này làm tăng mạnh tớnh giũn, khi P vượt quỏ giới hạn hoà tan sẽ tạo nờn Fe3P cứng
giũn. Do đú nú gõy tớnh giũn nguội hay bở nguội (ở nhiệt độ thường), chỉ cần 0,10% P hoà tan, ferit đó trở nờn giũn. Ngoài ra P cũng là nguyờn tố thiờn tớch rất mạnh (phõn bố khụng đều) nờn để trỏnh giũn lượng %P trong thộp phải ≤ 0,050%. Song P cũng cú mặt cú lợi cho gia cụng cắt gọt.
Lưu huỳnh: Hoàn toàn khụng cú khả năng hoà tan trong Fe (cả Feỏ lẫn Feú) mà
tạo nờn hợp chất FeS. Khi nung để cỏn, kộo thộp dễ bị đứt, góy - gọi là giũn núng hay bở núng.
Khi đưa Mn vào nú sẽ tạo nờn MnS (Sunfua mangan), pha này kết tinh ở nhiệt độ cao, 16200 C, dưới dạng cỏc hạt nhỏ rời rạc nờn khụng bị chảy, gõy đứt, góy. Sunfua mangan cũng cú lợi cho gia cụng cắt.
3.2. PHÂN LOẠI THẫP CACBON
3.2.1. Phõn loại theo chất lượng:
* Theo chất lượng: Theo chất lượng luyện kim tức là mức độ đồng nhất của thành phần hoỏ học, tổ chức, tớnh chất của thộp, nhất là mức độ chứa cỏc chất cú hại như P, S ta cú:
- Thộp chất lượng thường, cú thể cú tới ≤ 0.06% S, ≤ 0.07% P. - Thộp chất lượng tốt, chứa khụng quỏ 0.04% S và 0.035% P.
- Thộp chất lượng cao chứa khụng quỏ 0.025% mỗi nguyờn tố.
* Theo phương phỏp khử ụ xy:
Thộp sụi: Là thộp khử ụ xy chưa triệt để, vẫn cũn FeO nờn cú thể phản ứng với C tạo thành khớ CO2 bay lờn khi thộp lỏng, giống như bị sụi.
Thộp lặng: Là thộp đó được khử ụ xy triệt để, lượng FeO cũn rất ớt trong thộp lỏng, mặt thộp lỏng phẳng lặng.
Thộp nửa lặng: Là loại thộp trung gian giữa hai loại trờn.
* Phõn theo cụng dụng:
Đõy là cỏch phõn loại thường dựng nhất. Gồm cú bốn loại chớnh.
- Thộp cỏn núng thụng dụng (Thộp C vật liệu thường) loại này chủ yếu dựng trong xõy dựng, núi chung khụng qua nhiệt luyện.
- Thộp kết cấu (Thộp cacbon vật liệu tốt) chủ yếu được làm cỏc chi tiết mỏy, thường phải qua nhiệt luyện.
- Thộp dụng cụ, chủ yếu làm dụng cụ cắt gọt, dụng cụ đo lường, thường bắt buộc phải qua nhiệt luyện.
3.2.2. Phõn loại theo thành phần cacbon
a, Phõn loại theo phương phỏp luyện:
- Thộp luyện trong lũ Mactanh cú chất lượng tương đối tốt, giỏ thành khụng cao
lắm, gọi là thộp Mactanh.
- Thộp luyện trong lũ chuyển Betxme- Tụmat cú chất lượng thấp hơn thộp Mactanh.
- Thộp luyện trong lũ điện cú chất lượng tốt nhất.
b, Phõn loại theo hàm lượng Cacbon:
- Thộp Cacbon thấp (C< 0,3%). Loại này cú độ dẻo cao, nhưng độ bền thấp, được dựng làm cỏc chi tiết bằng phương phỏp dập hoặc cỏc chi tiết để thấm cacbon.
- Thộp cacbon trung bỡnh (C= 0,3 – 0,5%), loại này cú cơ tớnh tổng hợp tốt, thường được dựng làm cỏc chi tiết mỏy, như: trục, bỏnh răng...
- Thộp cú hàm lượng Cacbon tương đối cao( C= 0,55 – 0,65%),loại này cú độ cứng và tớnh đàn hồi cao, được dựng làm lũ xo, nhớp...
- 45 -
- Thộp cacbon cao(C= 0,7- 1,3%), loại này cú độ cứng và tớnh chống mài mũn cao, thường được dựng làm dụng cụ cắt gọt
c, Phõn loại theo cụng dụng: - Thộp cacbon kết cấu, gồm 2 loại:
+, Thộp cacbon kết cấu chất lượng thường ( chứa nhiều P,S).