Công nghệ chế tạo máy/phương pháp gia công
CHƯƠNG 5: ĐẶC TRƯNG CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG
5. 1. Tổng quan về các phương pháp gia công.
5.2. Phôi và gia cụng chuẩn bị phôi.
(Xem lại giáo trình CNCT phôi)
5.3. TIỆN
5.3.1. Đặc điểm, khả năng công nghệ
- Tiện là phương pháp gia công cắt gọt thông dụng nhất. Máy tiện chiếm khoảng 25% đến 35% tổng số thiết bị trong phân xưởng gia công cắt gọt.
- Nguyên công tiện thường được thực hiện trên các loại máy tiện như: máy tiện ren vít vạn năng, máy tiện đứng, máy tiện cụt, máy tiện RW, máy tiện tự động, máy CNC.v.v. Ngoài ra tiện còn có thể được thực hiện trên các loại máy khác như: máy khoan, máy phay, máy doa, trung tâm gia công .v.v.
- Dụng cụ cắt khi tiện được gọi là dao tiện. Dao tiện có nhiều loại như: dao đầu thẳng, dao đầu cong, dao vai, dao khoả mặt đầu, dao tiện lỗ, dao tiện định hình.v.v.
- Trên máy tiện ren vít vạn năng có thể gia công được nhiều dạng bề mặt khác nhau như¬ các mặt tṛn xoay trong và ngoài, các loại ren, các bề mặt côn, cắt đứt, khoả mặt đầu, các mặt định hình v.v.. Ngoài ra côn có thể khoan, khoét, doa, ta rô, đánh bóng, mài nghiền, nếu có thêm đồ gá còn có thể lăn ép, cuốn lò xo, mài, phay.v.v.
- Độ chính xác của nguyên công tiện phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: Vật liệu dụng cụ, vật liệu chi tiết gia công, chất lượng chế tạo dụng cụ, trạng thái bề mặt gia công, độ cứng vững của HTCN, tay nghề công nhân.v.v. Độ chính xác đạt được khi tiện tham khảo ở các bảng trong các sổ tay CNCT máy.
- Năng suất gia công khi tiện phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: Vật liệu dụng cụ, vật liệu chi tiết gia công, chất lượng chế tạo dụng cụ, trạng thái bề mặt gia công, độ cứng vững của HTCN, tay nghề công nhân.v.v. Nhìn chung năng suất gia công khi tiện không cao, với dao tiện thường chỉ có một lưỡi cắt.
5.3.2. Gá đặt chi tiết khi tiện
1/ Chuẩn định vị khi tiện:
Chuẩn định vị khi tiện thường chọn: Hai lỗ tâm, mặt trụ ngoài, mặt lỗ, mặt ngoài kết hợp với mặt đầu, mặt lỗ kết hợp với mặt đầu, mặt ngoài kết hợp với lỗ tâm.v.v. Tuỳ theo cách chọn chuẩn mà ta có thể có các phương án gá đặt thích hợp.
2/ Gá trên hai mũi tâm:
- Sơ đồ gá đặt.
Hình 5.1
- + Ưu điểm: Đảm bảo độ đồng tâm cao giữa các ngơng trục qua nhiều lần gá đặt.
- + Nhược điểm : Độ cứng vững thấp và phải truyền lực bằng tốc nên độ cứng vững càng thấp.
- Một số loại mũi tâm:
+ Mũi tâm cứng ( Hình 5.1)
Nhược điểm:
- + Mũi tâm tuỳ động.
Hình 5.2 Ưu điểm: Nhược điểm:
+ Với các trục có lỗ lớn thường sử dụng mũi tâm lớn và truyền lực bằng mũi tâm khía, hoặc dùng kết cấu mũi tâm phụ (Hình 5.3).
Hình 5.3
+ Với các trục bé hoặc các trục có kết cấu không cho phép khoan lỗ tâm ở mặt đầu thường dùng kết cấu mũi tâm ngược (Hình 5.5).
Hình 5.4
+ Khi cắt với vận tốc lớn ( n>500 v/p) để tránh mũi tâm người ta thường dùng mũi tâm quay cùng chi tiết hoặc mũi tâm gắm mảnh HKC (Hình 5.5 a).
Hình 5.5
+Ngoài ra còn một trường hợp để tránh hỏng mũi tâm người ta còn sử dụng kết cấu mũi tâm cầu (Hình 5.5b).
- Biện pháp truyền lực:
Thường truyền lực bằng Tốc. Tốc có nhiều loại như tốc đầu thẳng, tốc đầu cong, tốc cặp tự kẹp .v.v.
Hình 5.6
- Biện pháp nâng cao độ cứng vững:
Thường sử dụng Luynét (Hình 5.7).
Hình 5.7
Luynét có 2 loại:
+ Luynét tĩnh: Được lắp có định trên băng máy.
- Ưu điểm : Độ cứng vững cao
- Nhược điểm: Vị trí đỡ của Luynét không theo sát vị trí tác động của lực cắt.
+ Luynét động: Được lắp trên bàn xe dao và chuyển động cùng với dao. Luynét động có 2 loại: Loại chạy trước và loại chạy sau dao.
- Nhược điểm : Độ cứng vững thấp.
- Ưu điểm : Vị trí đỡ của Luynét luôn theo sát vị trí tác động của lực cắt.
Sơ đồ ở hình 5.7 kết Luynét chạy trước chỉ dùng khi tiện bán tinh hoặc khi tiện tinh. Kết Luynét chạy sau có thể cho dùng cho cả tiện thô, tiện bán tinh và tiện tinh.
3/ Mâm cặp 3 chấu tự định tâm.
Hình 5.8
- Ưu điểm: Lực kẹp lớn, tính vạn năng cao.
- Nhược điểm: Độ chính xác đồng tâm thấp, tuy thao tác khá đơn giản nhưng năng suất không cao.
4/ Mâm cặp 4 chấu không tự định tâm.
Hình 5.9
- Ưu điểm: Có thể gá được các chi tiết có hình dạng không tròn xoay.
- Nhược điểm: Năng suất thấp.
5/ Sanga (Mâm cặp đàn hồi).
Hình 5.10
- Ưu điểm: Độ đồng tâm cao, dễ cơ khí hoá và tự động hoá.v.v.
- Nhược điểm: Tính vạn năng thấp.
6/ Trục gá.
Hình 5.11
7/ Gá trên mâm cặp một đầu chống tâm.
Hình 5.12
8 / Gá trên mâm cặp một đầu đỡ luynét.
Hình 5.13
9 / Gá trên bàn dao.
Hình 5.14
Chi tiết được gá trên bàn dao và thực hiện chuyển động tịnh tiến, dao được gá trên trục dao, trục dao được gá trên trục chính của máy và thực hiện chuyển động quay ( Như tiện trên máy doa).
10/Gá trên Ke.
Hình 5.15
5.3.3. Các phương pháp tiện.
1 . Tiện mặt trụ ngoài:
- Có thể sử dụng dao đầu thẳng,dao đầu cong, dao vai.v.v.
- Các phương án phân chia lượng dư như hình 5.16
Hình 5.16
- a- Cắt từng lớp.
- a- Cắt từng đoạn .
- a- Cắt phối hợp.
2 . Tiện cắt đứt.
Bản chất quá tŕnh cắt giống như tiện ngoài, tuy nhiên do điều kiện cắt gọt khắc nghiệt và dao kém cứng vững hơn so với tiện ngoài nên chế độ cắt chọn nhỏ hơn so với tiện ngoài. Khi tiện cắt đứt thường để lại lõi ở tâm, để khắc phục thường dùng kết cấu dao như hình 5.17
Hình 5.17
3. Khoả mặt đầu.
Có thể dùng các loại dao như dao đầu thẳng, dao đầu cong, dao vai, dao khoả mặt đầu chuyên dùng .v.v. (hình 5.18) và chế độ cắt chọn nhỏ hơn so với tiện ngoài.
Hình 5.18
4. Tiện lỗ:
Bản chất quá tŕnh cắt gọt khi tiện lỗ giống như tiện ngoài, tuy nhiên do điều kiện cắt gọt khắc nghiệt và do kích thước của dao bị hạn chế bởi kích thước của lỗ, dao có chiều dài phần nhô ra khỏi đài dao lớn, nhất là đối với các lỗ có đường kính nhỏ, chiều dài lỗ lớn nên chế độ cắt chọn nhỏ hơn so với tiện ngoài. Khi tiện lỗ thương chọn dao có góc sau lớn hơn tiện ngoài và thường gá dao cao hơn tâm (mục đích là tăng góc sau ). Các sơ đồ tiện lỗ như hình 5.19
Hình 5.19
- a/ Tiện lỗ trên máy tiện ( Chi tiết quay, dao tịnh tiến) : Lỗ thường bị côn, nguyên nhân chủ yếu do phương chạy dao s không song song với đường tâm trục chính của máy và do biến dạng của dao.Tiện lỗ trên máy tiện chỉ dùng để gia công lỗ trụ hoặc côn có chiều dài nhỏ hoặc là các chi tiết có kết cấu thuận lợi cho việc gá trên mâm cặp.
- b/ Tiện lỗ trên máy doa (Dao quay chi tiết tịnh tiến): Lỗ thường bị ô van. nguyên nhân do đường tâm trục dao không song song với phương chạy dao s.
- c/ Để khắc phục nhược điểm của 2 sơ đồ trên người ta sử dụng sơ đồ như hình c (Tiện trên máy doa) . Phương pháp này thường dùng để gia công lỗ trên chi tiết dạng hộp.
5/ Tiện ren.
- a/ Dùng dao tiện đơn: Là phương pháp khá đơn giản ,có tính vạn năng cao và được sử dụng khá phổ biến tuy nhiên năng suất không cao
Các sơ đồ cắt như hình 5.20
Hình 5.20
- b/ Để nâng cao năng suất người ta thường dùng các phương pháp như tiên bằng dao lược ren hoặc dùng phương pháp tiện ren gió lốc ( hình 5. 21)
Hình 5.21
6/ Tiện các măt định hình.
Bản chất là kêt giữa hai chuyển động chạy dao dọc Sd và chạy dao ngang Sn.
- Khi tiện các mặt trụ ngoài , mặt lỗ thì Sd 0 , Sn = 0.
- Khi tiện mặt đầu thì Sn 0 , Sd = 0.
- Khi tiện các mặt định hình Sd 0, Sn 0 .Thực chất đây là phương pháp được sử dụng trên các máy điều khiển số CNC.
a/ Tiện côn.
- Bằng dao tiện định hình.
Hình 5. 22
- Ưu điểm: Năng suất cao
- Nhược điểm: Lực cắt lớn, Chỉ gia công được các chi tiết có chiều dài L nhỏ, độ chính xác phụ thuộc vào chất lượng chế tạo dao.
- Bằng cách đánh lệch ụ động.
Đánh lệch ụ động một lượng
Hình 5.23
- Ưu điểm: gia công được các chi tiết có chiều dài L lớn, CLBM tốt.
- Nhược điểm: Chỉ gia công được các chi tiết có góc côn nhỏ, không gia công được mặt côn lỗ, dễ làm hỏng mũi tâm. Để khắc phục dùng kết cấu mũi tâm cầu.
- Bằng cách đánh lệch đài dao trên.
Hình 5.24
- Ưu điểm: gia công được các chi tiết có góc côn lớn, gia công được cả mặt côn ngoài và côn lỗ,
- Nhược điểm: Chỉ gia công được các chi tiết có chiều dài L nhỏ, do phải chạy dao bằng tay nên CLBM thấp .
- Bằng thước chép hình: Có thể là chép hình cơ khí hoặc chép hình thuỷ lực. Trên một số máy đă có sẵn thước này.
- Bằng cách kết hợp Sd,Sn :
a/ Tiện các mặt định hình khác.
Hình 5.25
- +Ngoài phương pháp kết hợp Sd,Sn c̣n có thể dùng các phương pháp khác như dùng dao định hình, tiện chép hình theo dưỡng.
- + Tiện mặt cầu: Là mặt định hình nên có thể sử dụng các phương pháp như dùng dao định hình, tiện chép hình theo dưỡng. Tuy nhiên các phương pháp này cho độ chính xác thấp nên trong thực tế thường sử dụng phương pháp cho dao quay hoặc chi tiết quay .
5.3.3. Gia công trên các máy khác.
- 1/ Tiện trên các loại máy tiện khác.
- 2/ Tiện trên máy khoan.
- 3/ Tiện trên máy phay.
- 4/ Tiện trên máy doa
- 5/ Tiện trên máy trung tâm gia công.
5.9 GIA CÔNG TINH BẰNG BIẾN DẠNG DẺO
5.9.1. Khái niệm.
- Bản chất: Gia công tinh bằng biến dạng dẻo dựa trên cơ sở làm biến dạng dẻo kim loại chi tiết gia công ở trạng thái nguội. Bản chất của phương pháp gia công này là: dưới áp lực của các dụng cụ (nh¬ư con lăn, bi hoặc chầy. v.v...) có độ cứng cao hơn kim loại bị gia công, làm các nhấp nhô trên bề mặt gia công bị biến dạng dẻo và bị ép xuống, do đó chiều cao các nhấp nhô ban đầu bị giảm đi, tạo thành các vết nhăn tế vi mới có chiều cao thấp hơn, đồng thời vật liệu lớp bề mặt chi tiết gia công được làm chắc lại (Hình 5.63).
Hình 5.63
- Ưu điểm: nâng cao độ cứng lớp bề mặt, tăng tính chống mòn lớp bề mặt, nâng cao giới hạn chảy, và đặc biệt là nâng cao giới hạn mỏi của chi tiết máy, v.v. Vì vậy các phương pháp gia công tinh bằng biến dạng dẻo mang lại hiệu quả kinh tế cao.
- Phân loại: Gia công tinh bằng biến dạng dẻo có thể được thực hiện dưới các dạng khác nhau.
Tuy nhiên có thể tổng hợp chúng thành bốn dạng chính sau (Hình 5.64).
Hình 5.64
- - Lăn ép bằng con lăn hoặc bi (H5.6.4a) với chuyển động quay cư¬ỡng bức của phôi.
- - Lăn ép giữa các con lăn với chuyển động quay cưỡng bức của các con lăn (H5.64b).
- - Chà xát bằng mũi kim cư¬ơng hoặc hợp kim cứng với chuyển động quay cưỡng bức của phôi (H5.64c).
- - Nong lỗ bằng bi hoặc chầy nong với chuyển động thẳng của bi hoặc chầy nong (H 5.64d).
5.9.2. Các phương pháp gia công bằng biến dạng dẻo.
1. Lăn ép bằng con lăn hoặc bi.
- Sơ đồ nguyên lý: Như hình 5.65.
Hình
5.65
- Khả năng công nghệ: phương pháp này có thể gia công được nhiều dạng bề như: mặt phẳng, mặt trụ trong, mặt trụ ngoài, các bán kính giữa các bậc trục, các rãnh.v.v. Lăn ép có thể được thực hiện trên các máy như: máy tiện, máy khoan, máy bào, máy phay.v.v.
2. Lăn ép giữa các con lăn
- Sơ đồ nguyên lý: Như hình 5.66.
- Ưu điểm: Lực tác động lên chi tiết cân bằng và triệt tiêu nhau (Hình 5.67)
Hình
5.66
Hinh
5.67
3. Chà sát bằng mũi kim cương hoặc hợp kim cứng.
- Sơ đồ nguyên lý: Như hình 5.68.
Hình 5.68
4. Nong lỗ bằng bi hoặc chầy nong
- Sơ đồ nguyên lý: Như hình 5.69.
Hình
5.69
5.6. CHUỐT
5.6.1. Đặc điểm - khả năng công nghệ.
- Chuốt là phương pháp gia công được sử dụng rộng rãi trong chế tạo máy. Chuốt có thể gia công lỗ được tròn lỗ tròn, các loại lỗ định hình, then, lỗ then hoa, lỗ có thẳng hoặc rãnh xoắn, , mặt phẳng.v.v. Ngoài ra chuốt còn có thể gia công mặt trụ ngoài, bánh răng nhưng do kết cấu dao phức tạp nên ít dùng.
- Chuyển động cắt khi chuốt rất đơn giản, thường chỉ có một chuyển động tịnh tiến. Nếu chuốt rãnh xoắn thì ngoài chuyển động tịnh tiến còn có chuyển động xoay tương đối giữa dao và phôi để tạo nên bước xoắn của rãnh. Chuốt có thể gia công được các lỗ trụ có đường kính tới 320 mm, lỗ có then hoa với đường kính 420 mm, rãnh rộng 100 mm và chiều dài lỗ đến 10 m.
- Chuốt có thể đạt độ chính xác cấp 7, Nhám bề mặt Ra = 0,8 0,6 m, và do tốc độ cắt thấp nên nhiệt cắt nhỏ nên CLBM đạt được tốt.
- Ưu điểm:
- - Chuyển động đơn giản.
- - Năng suất cao do có nhiều lưỡi cắt đồng thời tham gia cắt, Một mình chuốt có thể thay cho cả gia công thô, bán tinh và tinh. Khi gia công lỗ chuốt có thể thay cho cả khoan rộng, khoét và doa.
- Nhược điểm:
- - Chỉ gia công được các lỗ thông suốt có đường tâm thẳng và tiết diện ngang không đổi như lỗ tròn, lỗ vuông.v.v.
- - Dao chuốt khó chế tạo, đắt tiền, nhất là dao dài.
- - Nhiều lưỡi cắt cùng tham gia cắt nên lực chuốt lớn vì vậy yêu cầu máy phải có công suất lớn, HTCN phải có độ cứng vững cao.
- - Khi chuốt áp lực tác động theo phương vuông góc với thành lỗ rất lớn, nếu chi tiết có thành dày không đều hoặc thành mỏng thì biến dạng đàn hồi và dẻo theo phương hướng kính lớn và khác nhau nên sẽ gây ra sai số hình dáng hình học sau khi chuốt .
- - Chuốt không sửa được sai lệch về vị trí tương quan do bước hay nguyên công trước để lại.
5.6.2. Một số biện pháp công nghệ
- Định vị khi chuốt:
- - Khi chuốt mặt phẳng, chuốt ngoài định vị giống như phay.
- - Khi chuốt lỗ, do dao chuốt tham gia định vị ( Dao chuốt tương đương chốt trụ dài khống chế 4 bậc tự do), nếu mặt đầu có diện tích đủ lớn thì sẽ bị siêu định vị. Để tránh hiện tượng siêu định vị, thường phải dùng kết cấu khớp cầu tự lựa như hình 5.58.
Hình 5.58
- Biện pháp nâng cao năng suất.
Để tăng năng suất khi chuốt mặt phẳng người ra có thể cho dao đứng yên còn chi tiết gá trên bàn máy thực hiện chuyển động tịnh tiến hoặc quay liên tục.
Hình
5.59
