b Phân loại: Lượng dư gia công cơ được phân ra các loại sau: * Lượng dư trung gian: là lớp kim loại bị bóc đi trong mỗi bước công nghệ hoặc mỗi nguyên công và ký hiệu là: Z b Hình 1.1
LƯỢNG DƯ GIA CÔNG
Phương pháp xác định lượng dư gia công hợp lí
Trong Chế tạo máy có 2 phương pháp xác định lượng dư gia công đó là: a) Phương pháp thống kê kinh nghiệm:
Với phương pháp này lượng dư được xác định dựa trên tổng số lượng dư các bước gia công theo kinh nghiệm
Lượng dư phôi đúc thường lấy theo kinh nghiệm mà không tính tới các bước gia công Trong các sổ tay thường cho loại lượng dư này
Phương pháp này xác định lượng dư gia công một cách máy móc, không dựa trên các bước gia công, sơ đồ định vị, kẹp chặt và các điều kiện cắt khác, nên lượng dư thường lớn hơn yêu cầu và không mang lại hiệu quả kinh tế; b) Phương pháp tính toán phân tích:
Phương pháp này do GS Kôvan đề xuất, tập trung vào phân tích và tổng hợp các yếu tố cấu thành lớp kim loại cần phải loại bỏ để có một chi tiết hoàn thiện Thông qua quá trình phân tích sâu và tổng hợp những yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng kim loại và bề mặt, phương pháp giúp xác định phạm vi loại bỏ chính xác, tối ưu hóa thao tác gia công và giảm thiểu sai số Nhờ đó, chi tiết đạt được độ chính xác cao, bề mặt mịn và tính đồng nhất của lớp kim loại sau khi gia công.
Phương pháp này tính lượng dư cho hai trường hợp:
- Trường hợp dao được điều chỉnh sẵn trên máy
- Trường hợp gá đặt chi tiết theo kiểu rà gá
Những vấn đề được trình bày dưới đây chủ yếu liên quan đến trường hợp dao đã được điều chỉnh sẵn trên máy; khi áp dụng vào quá trình rà gá, việc bổ sung chỉ cần thực hiện một vài điều chỉnh nhỏ để đảm bảo hiệu suất và độ chính xác.
Trong quá trình gia công một lô phôi cùng loại trên máy đã được điều chỉnh sẵn, sự biến đổi kích thước phôi do dung sai của đường kính dao khiến lượng dư gia công cũng dao động Với phôi có kích thước nhỏ nhất a_min, sau khi gia công sẽ đạt kích thước b_min và lượng dư gia công tương ứng là Z_bmin; ngược lại, với phôi có kích thước lớn nhất a_max sẽ cho kích thước b_max và lượng dư gia công là Z_bmax Lượng dư thực tế khi gia công sẽ nằm trong khoảng từ Z_bmin đến Z_bmax.
Hình 1.3 Giá trị lượng dư gia công đối với một loạt phôi trên máy điều chỉnh sẵn
Ta thấy rằng, nếu điều chỉnh dao theo kích thước C
Đối với một loạt phôi, khi gặp phôi có kích thước a_min, lớp chiều sâu cắt nhỏ nhất được thực hiện nên lực cắt nhỏ nhất và biến dạng y_min nhỏ nhất, cho lượng dư Z_b_min nhỏ nhất; kích thước hình thành sau khi cắt là C_H + y_min Ngược lại, khi gặp phôi có kích thước a_max, lớp chiều sâu cắt lớn nhất được thực hiện nên lực cắt lớn nhất và biến dạng y_max lớn nhất, dẫn tới lượng dư Z_b_max lớn nhất; kích thước hình thành sau khi cắt là C_H + y_max.
Vậy ta có: Z b min = a min - (C H + y min ) = a min - b min
Nếu thay trị số về dung sai của các kích thước a, b là δ a , δ b : amax = a min + δ a bmax = b min + δ b ta sẽ có: Z b max = (a min + δ a) - (b min + δ b)
Lượng dư danh nghĩa (lượng chênh lệch giữa hai kích thước danh nghĩa a dn , b dn):
Z b dn = a nd - b dn = (a min + H a ) - (b min + H b ) = a min - b min + H a - H b
Hình 1.4 Cách xác định lượng dư
Làm tương tự như với mặt ngoài, ta có được:
Z b max = b min - a min Thay: a min = a max - δ a ; b min = b max - δ b vào Z b max ta có:
Zb dn = b nd - a dn= (b max - B b) - (a max - B a) = b max - a max + B a - B b
* Đối với bề mặt đối xứng Lượng dư của bề mặt đối xứng được xác định tương tự như trên, ta có:
2Zb max = D a max - D b max = 2Z b min + δ
2Zb max = D b min - D a min = 2Z b min + δ
Dung sai của lượng dư là hiệu số giữa lượng dư lớn nhất và nhỏ nhất:
- Bề mặt không đối xứng: δ z = Z b max - Z b min = δ a - δ b
- Bề mặt đối xứng: δ z = 2Z b max - 2Z b min = δ
Các yếu tố tạo thành lượng dư trung gian
Phần kim loại cần phải hớt đi qua một bước hay một nguyên công tức là lượng dư trung gian, bao gồm các yếu tố sau đây:
Rz a - Chiều cao trung bình của lớp nhấp nhô bề mặt do bước công nghệ sát trước để lại
Ta là chiều sâu của lớp hư hỏng bề mặt do bước công nghệ sát trước để lại, ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt và kết quả gia công ρa là sai lệch về vị trí không gian của chi tiết do bước công nghệ sát trước gây ra, thể hiện ở độ không song song, cong vênh và lệch tâm εb là sai số gá đặt do nguyên công đang thực hiện gây ra, ảnh hưởng tới độ chính xác và ổn định của quá trình gia công.
Như vậy, giá trị nhỏ nhất của lượng dư gia công bề mặt không đối xứng tính cho bước công nghệ đang thực hiện được xác định như sau:
Z b min = Rz a + T a + ρ a + ε b Đối với bề mặt đối xứng , thì phương của ρ a và ε b có thể khác nhau nên ta phải tính theo phép cộng vectơ:
Hình 1.5 Các yếu tố tạo thành lượng dư gia công
Khi biết rõ phương của ρ a và ε b thì ta cộng hai vectơ đó theo công thức:
tuy nhiên, trong thực tế thì phương của hai vectơ đó rất khó xác định Vì vậy, ta lấy trị số trung bình theo xác suất: a b a 2 b 2
Như vậy, công thức tính lượng dư cho bề mặt đối xứng là: 2 Z b min 2 Rz a T a a 2 b 2
Các công thức ở trên cho ta cách tính lượng dư từ các yếu tố hợp thành trong trường hợp tổng quát Tuy nhiên, ở một số trường hợp cụ thể, biểu thức để tính lượng dư có thể không cần đầy đủ tất cả các yếu tố đó và vẫn cho kết quả đúng Do đó, người làm toán có thể áp dụng các công thức một cách linh hoạt theo đặc thù bài toán để tối ưu hóa quá trình tính toán và đảm bảo độ chính xác của lượng dư.
Sau công đoạn gia công thứ nhất, Ta không còn xuất hiện trong công thức tính lượng dư đối với các chi tiết làm bằng gang hoặc kim loại màu Nguyên nhân là lớp kim loại hỏng được hình thành do biến dạng dẻo, và với các kim loại có độ hạt cao như gang hoặc kim loại màu, hiện tượng này không đáng kể.
Khi chuẩn định vị trùng với mặt gia công, như mài không tâm, doa tùy động, chuốt lỗ hoặc mài nghiền, sai số chuẩn của kích thước thực hiện bằng 0 Nếu bỏ qua sai số do kẹp chặt và sai số đồ gá, thì trong biểu thức tính không còn chứa ε_b.
- Đối với những nguyên công cuối nhằm nâng cao độ bóng bề mặt (như nghiền, mài siêu tinh) thì T a, ρ a , ε b = 0, lúc đó trong biểu thức chỉ còn Rz a
- Các bề mặt qua nhiệt luyện, sau đó qua mài thì trong biểu thức tính lượng dư sẽ không có
T a bởi vì khi mài phải giữ lại lớp bề mặt đã xử lý nhiệt
TRÌNH TỰ TÍNH LƯỢNG DƯ TRUNG GIAN VÀ KÍCH THƯỚC GIỚI HẠN CHO TỪNG
1 Lập quy trình công nghệ và phương án gá đặt phôi cho các nguyên công
2 Xác định các bề mặt gia công và thứ tự các bước công nghệ cho từng bề mặt
3 Xác định giá trị các đại lượng Rz a , T a , ρ a , ε b
4 Xác định trị số tính toán Z b min cho tất cả các bước công nghệ
5 Ghi kích thước tính toán của bước công nghệ cuối cùng theo bản vẽ (kích thước giới hạn nhỏ nhất)
6 Xác định kích thước cho bước sát trước bằng cách cộng Z b min với kích thước giới hạn nhỏ nhất theo bản vẽ
7 Xác định kích thước cho từng bước công nghệ còn lại bằng cách cộng giá trị Z b min tương ứng với kích thước tính toán của bước công nghệ tiếp theo
8 Ghi kích thước giới hạn nhỏ nhất ứng với từng bước công nghệ trên cơ sở quy tròn giá trị kích thước tính toán theo hàng số có nghĩa của dung sai ở từng bước công nghệ
9 Xác định kích thước giới hạn lớn nhất cho từng bước công nghệ bằng cách cộng thêm dung sai ở từng bước công nghệ với kích thước giới hạn nhỏ nhất đó quy tròn theo dung sai
5 Ghi kích thước tính toán của bước công nghệ cuối cùng theo bản vẽ (kích thước giới hạn lớn nhất)
6 Xác định kích thước cho bước sát trước bằng cách lấy kích thước giới hạn lớn nhất theo bản vẽ trừ đi Z b min
7 Xác định kích thước cho từng bước công nghệ còn lại bằng cách lấy kích thước tính toán của bước công nghệ tiếp theo trừ đi giá trị Z b min tương ứng
8 Ghi kích thước giới hạn nhỏ nhất ứng với từng bước công nghệ trên cơ sở quy tròn giá trị kích thước tính toán theo hàng số có nghĩa của dung sai ở từng bước công nghệ
9 Xác định kớch thước giới hạn nhỏ nhất cho từng bước cụng nghệ bằng cách trừ từng bước công nghệ với kích thước giới hạn lớn nhất đó quy tròn theo dung sai
10 Xác định giá trị của lượng dư theo
10 Xác định giá trị của lượng dư theo từng cặp bước công nghệ nối tiếp nhau:
Zb max = hiệu hai kích thước lớn nhất
Zb min = hiệu hai kích thước nhỏ nhất từng cặp bước cụng nghệ nối tiếp nhau:
Zb max = hiệu hai kích thước nhỏ nhất
Zb min = hiệu hai kích thước lớn nhất
11 Xác định lượng dư tổng cộng cho từng bề mặt gia công Z0 max và Z0 min bằng cách cộng tất cả các giá trị lượng dư trung gian tương ứng
12 Kiểm tra các kết quả tính toán bằng cách tìm hiệu số lượng dư và hiệu số dung sai, rồi đem so sánh kết quả đó với nhau: δz = Zb max - Zb min = δa - δb ; hoặc δz 0 = Z0 max - Z0 min = δph – δct
Kết quả tính toán sẽ được ghi vào bảng sau đây:
Cột 1: Ghi trình tự các bước công nghệ hoặc nguyên công gia công bề mặt ở hàng đầu tiên là phôi, hàng cuối là nguyên công phải đạt độ chính xác, Rz yêu cầu
Cột 2, 3, 4, 5: Tra và tính toán theo các sổ tay, tài liệu Riêng ô I(5) thì để trống vì bản thân phôi thì làm sao có gá đặt
Cột 6: Ô I(6) để trống, các ô khác của cột 6 được tính theo công thức tính lượng dư trung gian (tùy theo bề mặt mà dùng công thức cho hợp lý)
Cột 7: Ghi các kích thước tính toán vào cột 7 theo cách sau:
Đối với mặt ngoài, tại nguyên công cuối cùng (ô X(7)) ghi kích thước nhỏ nhất theo bản vẽ (ô X(10)) Cộng kích thước này với lượng dư tính toán ở cột 6 để xác định kích thước tính toán của nguyên công sát trước; quy trình này được lặp lại cho đến khi kết thúc.
Đối với mặt trong, ở nguyên công cuối cùng (tức ô X(7)) ghi kích thước lớn nhất theo bản vẽ (ô X(9)) Lấy kích thước này trừ đi lượng dư tính toán ở cột 6 sẽ được kích thước tính toán của nguyên công sát trước, và quy trình này được lặp lại cho các nguyên công tiếp theo cho đến khi kết thúc.
Cột 8: Hàng cuối cùng [tức ô X(8)] ghi theo dung sai của bản vẽ, tất cả các ô còn lại của cột được tra theo sổ tay
Cột 9, 10: Hàng cuối cùng [tức ô X(9), X(10)] ghi theo các kích thước giới hạn của bản vẽ Còn các ô còn lại thì được ghi theo cách sau:
Đối với mặt ngoài, lấy kích thước tính toán từ cột 7 và làm tròn theo dung sai của từng hàng, sau đó ghi kết quả vào cột 10 Tiếp theo, lấy kích thước giới hạn từ cột 10 bằng cách cộng dung sai để được kích thước tương ứng ở cột 9.
Chọn phôi và phương pháp chế tạo phôi
Trong thực tế sản xuất, phôi thường được chọn theo hai hướng sau:
Theo hình dạng chi tiết gia công, phương pháp này giúp phôi có hình dạng và kích thước gần như chi tiết hoàn chỉnh Khi đó, chi phí gia công sẽ được giảm xuống, nhưng chi phí sản xuất phôi có thể lớn, đặc biệt với sản xuất đơn chiếc và loạt nhỏ, ví dụ như phôi của trục khuỷu.
Việc sử dụng phôi liệu được sản xuất sẵn và phổ biến trong ngành (phôi cán) có thể dẫn đến lượng dư gia công khá lớn, khiến chi phí gia công tăng, nhưng lại mang ưu điểm là chi phí chế tạo phôi thấp nhờ phôi đã được chuẩn hóa từ trước.
Việc lựa chọn loại và phương pháp chế tạo phôi là một bài toán tổng hợp nhằm đảm bảo hiệu quả kinh tế - kỹ thuật cho toàn bộ quá trình sản xuất Phương án phôi hợp lý nhất là phương án có tổng phí tổn thấp nhất đồng thời đáp ứng yêu cầu về chất lượng, tính khả thi và thời gian sản xuất Để đạt được điều này, cần tiến hành so sánh các phương án dựa trên chi phí sản xuất, chi phí vận hành, rủi ro kỹ thuật và điều kiện thực tế, từ đó xác định phương án tối ưu giúp tối ưu hóa tổng phí tổn và hiệu quả chế tạo phôi.
Lựa chọn phương pháp chế tạo phôi có thể căn cứ vào các yếu tố sau:
Dựa vào vật liệu chế tạo chi tiết, quyết định phương pháp sản xuất phù hợp nhằm tối ưu chất lượng và chi phí Ví dụ, chi tiết làm bằng gang thường được chế tạo bằng phương pháp đúc, trong khi chi tiết bằng thép có thể được gia công bằng các phương pháp như cán, rèn, dập hoặc đúc tùy thuộc vào yêu cầu về hình dáng và độ bền.
Dựa vào hình dạng chi tiết và yêu cầu kỹ thuật, các chi tiết có hình dạng phức tạp nên chọn phương pháp đúc; còn các chi tiết đơn giản nhưng có kích thước lớn thường được thực hiện bằng cán.
Dựa trên dạng sản xuất, việc lựa chọn công nghệ đúc phụ thuộc vào quy mô và tính chất sản phẩm: với sản xuất đơn chiếc hoặc loạt nhỏ, nên sử dụng đúc trong khuôn cát, đúc thủ công, hàn và rèn để đảm bảo linh hoạt và chi phí hợp lý; với sản xuất loạt lớn hoặc hàng khối, nên dùng đúc áp lực và đúc trong khuôn kim loại để đạt năng suất cao và chất lượng đồng nhất.
Dựa vào điều kiện cụ thể, cần xem xét kỹ thuật của nhà máy sản xuất để xác định các loại phôi được phép gia công Từ đó sẽ xác định được hướng lựa chọn phương pháp chế tạo phôi phù hợp, cân nhắc các yếu tố như phạm vi gia công, chất lượng sản phẩm, chi phí và hiệu quả sản xuất để tối ưu hóa quá trình gia công phôi.
ĐẶC TRƯNG CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG CẮT GỌT
TIỆN
Là phương pháp gia công cắt gọt được thực hiện nhờ chuyển động chính thường là chuyển động quay tròn của phôi, kết hợp với các chuyển động chạy dao dọc và ngang, do dao thực hiện Tiện là phương pháp cắt gọt thông dụng nhất Số lượng máy tiện chiếm ( 25-35) % tổng số lượng máy công cụ trong một phân xưởng cơ khí
Tiện có thể gia công được nhiều bề mặt công nghệ khác nhau như: mặt tròn xoay trong và ngoài, các bề mặt ren, bề mặt côn và bề mặt định hình…
Hình 2.1 Khả năng công nghệ của tiện
* Độ chính xác của nguyên công tiện phụ thuộc chủ yếu vào các yếu tố sau:
Độ chính xác của máy là yếu tố then chốt quyết định chất lượng gia công, và các yếu tố như độ đảo của trục chính, độ song song giữa các đường trượt và tâm trục chính, cũng như độ đồng tâm giữa tâm trục chính với đường tâm của ụ động đều ảnh hưởng lớn đến sai số gia công Trình độ tay nghề của người thợ cũng đóng vai trò quan trọng, đặc biệt với phương pháp cắt thử, nơi thao tác và hiệu chuẩn thủ công có thể làm biến thiên kết quả Vì vậy, để đạt được hiệu quả sản phẩm cao cần đồng bộ giữa hiệu chuẩn, căn chỉnh các trục và đường tâm, và nâng cao trình độ người vận hành, nhất là khi áp dụng phương pháp cắt thử trong quy trình gia công.
Trang 18 tình trạng của dao khi gia công trên máy CNC Chất lượng của nguyên công gia công ít phụ thuộc vào kỹ năng của người thợ khi gia công trên máy công cụ truyền thống
Cấp chính xác của một số nguyên công khi tiện ngoài như sau:
+ Khi tiện ngoài thì có thể đạt được cấp chính xác là 13-12: Rz = 80m
+ Khi tiện bán tinh thì có thể đạt được cấp chính xác là 11- 9: Rz = 40-20m
+ Khi tiện tinh thì có thể đạt được cấp chính xác là 8 - 7: Ra = 2,5m
+ Khi tiện tinh mỏng thì có thể đạt được cấp chính xác là 7 - 6: Ra = 1,25-0,63m
Cấp chính xác của một số nguyên công khi tiện trong như sau:
+ Khi tiện trong thô có thể đạt được cấp chính xác là 13-12: Rz = 80m
+ Khi tiện bán tinh trong có thể đạt được cấp chính xác là 11-10: Rz = 40-20m
+ Khi tiện tinh trong có thể đạt được cấp chính xác là 9 - 7: Ra < 2,5-0,63m
+ Khi tiện tinh trong mỏng có thể đạt được cấp chính xác 6: Ra = 0,32m
Độ chính xác về vị trí tương quan giữa các bậc trục và độ đồng tâm giữa mặt trong và mặt ngoài phụ thuộc vào phương pháp gá đặt phôi và độ chính xác của máy, và có thể đạt đến 0,01 mm.
- Khi tiện ren độ chính xác có thể đạt được cấp 7: Ra = 2,5-1,25m
Năng suất gia công tiện phụ thuộc vào điều kiện gia công cụ thể như độ cứng vững của hệ thống công nghệ, vật liệu và hình học của phôi, vật liệu và kết cấu của dao, chế độ cắt, chất bôi trơn và trình độ tay nghề của người thợ, cũng như yêu cầu kỹ thuật của nguyên công Nhìn chung, các yếu tố này quyết định khả năng gia công, ổn định quá trình và mức độ đạt được chất lượng cũng như năng suất Năng suất tiện thường ở mức thấp nhất khi gia công các trục dài và hệ thống kém cứng vững.
2.1.3 Biện pháp công nghệ: a) Phương pháp gá đặt:
Việc chọn chuẩn và phương pháp gá đặt hợp lý là yếu tố quyết định ảnh hưởng đến năng suất và chất lượng gia công Việc chọn chuẩn công nghệ phụ thuộc vị trí của bề mặt cần gia công và yêu cầu hình dáng, độ chính xác Đối với gia công bề mặt ngoài, chuẩn có thể là mặt ngoài thuần túy, hoặc kết hợp với mặt đầu và/hoặc lỗ tâm; còn với gia công mặt trong, chuẩn thường là mặt ngoài hoặc mặt ngoài kết hợp với mặt đầu để đảm bảo độ chuẩn xác và sự ổn định của gá đặt trong suốt quá trình gia công.
Khi gia công chi tiết dạng hộp, mặt phẳng đáy được chọn làm chuẩn định vị kết hợp với hai lỗ có đường tâm vuông góc với mặt đáy để xác định vị trí chi tiết; hai lỗ này đóng vai trò là vị trí tham chiếu dùng để gá chi tiết lên đồ gá chuyên dụng, đảm bảo độ lặp lại và cố định trong quá trình gia công Đồ gá được thiết kế riêng cho chi tiết hộp, cho phép gá đặt và kẹp chắc chắn, giảm thiểu dịch chuyển và rung động để gia công các mặt còn lại một cách ổn định Tùy theo cách gia công và yêu cầu kỹ thuật, phương pháp định vị có thể được điều chỉnh bằng cách bổ sung chốt định vị, khối kẹp và các mặt tham chiếu để đảm bảo tính vuông góc và song song giữa các bề mặt, tối ưu hóa chất lượng sản phẩm và thời gian sản xuất.
Có 19 chuẩn gá đặt với nhiều cách gá khác nhau, như gá trên 2 mũi tâm, gá trên mâm cặp 3 chấu, gá trên các trục gá và gá trên mâm cặp 4 chấu.
- Với các chi tiết dài và kém cứng vững trong những trường hợp đó người ta thường dùng luynet Luynet có 2 loại: luynet động và luynet tĩnh
Hình 2.2 Tiện trục dùng luynet; (a) – Luynet tĩnh, (b) Luynet động
Luynet tĩnh gá cố định trên băng máy có độ cứng và ổn định cao, vì thế việc điều chỉnh các vấu luynet chính xác là bắt buộc để đảm bảo cố định chi tiết trong quá trình gia công Bề mặt phôi tiếp xúc với các vấu luynet cần được gia công để đảm bảo đồng tâm với hai lỗ tâm, giúp nâng cao độ chính xác và chất lượng gia công Nếu bề mặt tiếp xúc chưa được gia công, ta có thể lắp vào chi tiết một ống đỡ có mặt trụ ngoài đã được gia công tinh, sau đó ống được kẹp chặt bằng vít để cố định một cách chắc chắn.
Luynet động được lắp cố định trên bàn dao và chuyển động cùng bàn dao trong quá trình cắt, nên luôn ở gần vị trí tác dụng của lực cắt Dù độ cứng vững của luynet động kém hơn luynet tĩnh, nó có ưu điểm là đỡ chi tiết gia công tốt hơn nhờ vị trí tác dụng lực luôn được tối ưu.
Trong gia công tiện, gá đặt dao là bước then chốt để lưỡi dao cắt nằm đúng mặt phẳng nằm ngang và đi qua tâm của chi tiết gia công, đặc biệt khi tiện ren hoặc cắt đứt Việc gá dao chuẩn giúp tăng độ chính xác, giảm biến dạng và kéo dài tuổi thọ dao Khi tiện ren, cần có sơ đồ tiến dao rõ ràng để đảm bảo đường tiến dao ôm tròn và tiếp xúc đều với bề mặt, tối ưu hóa quá trình gia công Sơ đồ tiến dao khi tiện ren thể hiện các hướng tiến, nhịp chạy và các khoảng chạy, giúp người vận hành dự đoán được sự thay đổi tốc độ và áp lực cắt Điều này cải thiện chất lượng ren, giảm sai lệch và tăng hiệu suất sản xuất.
Mặc dù tiện ren cho năng suất thấp so với một số quy trình gia công khác, tiện ren trong và tiện ren ngoài vẫn được sử dụng phổ biến trong ngành cơ khí và sản xuất nhờ khả năng tạo ren chính xác trên các chi tiết trục, vỏ và lỗ Khi tiện ren, có hai cách tiến dao được áp dụng phổ biến, tùy thuộc vào cấu trúc chi tiết, vật liệu và yêu cầu chỉnh sửa kích thước; lựa chọn phương pháp phù hợp giúp tối ưu chất lượng ren và độ bền của chi tiết Tiện ren ngoài thường dùng để tạo ren trên bề mặt ngoài, trong khi tiện ren trong thực hiện các ren bên trong lỗ hoặc khoang; cả hai đều đòi hỏi thiết bị và được vận hành với các thông số gia công tối ưu Dù năng suất thấp, ưu điểm về độ chính xác, dung sai và khả năng gia công trong các chi tiết có đường kính nhỏ hoặc yêu cầu ren chuẩn cao vẫn làm cho tiện ren luôn có chỗ đứng vững vàng trong quy trình sản xuất.
Tiện ren theo phương pháp tiến dao hướng kính cho phép tất cả các lưỡi dao tham gia cắt, giúp đạt độ bóng bề mặt ren cao hơn Tuy nhiên, thoát phôi khó làm tăng lực cắt, nên thường chọn chế độ cắt nhỏ để đảm bảo chất lượng và độ chính xác gia công, dù năng suất thấp.
Hình 2.3 Sơ đồ tiến dao khi tiện
Tiện ren theo phương pháp tiến dao nghiêng và cung nối giữa hai lưỡi cắt tham gia cắt nên thoát phôi dễ, lực cắt nhỏ; vì vậy nên chọn chế độ cắt lớn để tăng năng suất, dù độ nhám bề mặt gia công có thể lớn Hiện nay người ta dùng phương pháp này để gia công thô trước, rồi sau đó tiến hành gia công tinh bằng tiến dao hướng kính Sơ đồ cắt khi gia công mặt trụ trơn được trình bày để minh họa cho quá trình gia công và các tham số liên quan.
BÀO, XỌC
Phương pháp bào là một trong những phương pháp cắt gọt cổ điển ra đời từ sớm trong lịch sử gia công cơ khí Trong quá trình gia công, hai chuyển động cơ bản cần thiết là chuyển động chính và chuyển động chạy dao; cả hai đều là chuyển động thẳng và được thực hiện liên tiếp để chế tác bề mặt chi tiết.
Hình 2.8 Nguyên lý làm việc của bào và xọc
Bào và xọc được dùng phổ biến trong sản xuất đơn chiếc và loạt nhỏ vì quá trình gia công có thể thực hiện với ít đồ gá và ít dạng cụ phức tạp, giúp tăng tính linh hoạt của quy trình sản xuất Trong thực tế, bào và xọc mang lại sự phù hợp với các chi tiết có yêu cầu gia công tinh, nhưng năng suất vẫn thấp so với các phương pháp khác do nhiều lý do chính như yêu cầu độ chính xác cao, thao tác phức tạp và thời gian thiết kế, chỉnh sửa dụng cụ cho từng loại chi tiết Vì vậy, dù phổ biến ở quy mô nhỏ, bào và xọc cần được cân nhắc kỹ khi đánh giá hiệu quả sản xuất và chi phí vận hành.
+ Có hành trình chạy không
+ Đầu bào thực hiện chuyển động tịnh tiến khứ hồi do đó tốc độ bị giới hạn bởi lực tuyến tính Khi bào và xọc thì:
+ Bào và xọc không thể gia công bằng nhiều dao đồng thời Hơn nữa dao chỉ có một lưỡi cắt chính để tham gia cắt
+ Bào thực hiện chuyển động cắt theo phương ngang
+ Xọc thực hiện chuyển động cắt theo phương thẳng đứng
2.2.2 Khả năng công nghệ của bào và xọc
Các phương pháp gia công có tính linh hoạt cao, với chuyển động cắt đơn giản, được dùng chủ yếu để gia công các bề mặt phẳng và một số bề mặt định hình có đường sinh thẳng.
- Khi bào - xọc thô có thể đạt cấo chính xác 13-12: Rz = 80m
- Khi bào - xọc tinh có thể đạt cấo chính xác 8-7: Ra = 2,5m
- Khi bào tinh mỏng bằng dao rộng bảng có thể đạt cấo chính xác 7-6: Ra = 1,25-0,63m
- Phương pháp xọc thường dùng để gia công các rãnh then hoặc lỗ
Hình 2.9 Biên dạng các bề mặt có thể gia công bằng phương pháp bào hoặc xọc
2.2.3 Biện pháp công nghệ của bào và xọc:
- Để tăng năng suất khi bào người ta có thể dùng các biện pháp sau:
+ Trong sản xuất nhỏ: Thường dùng phương pháp gá đặt dựa theo dấu rà gá và cắt thử nên năng suất thấp
+ Dùng nhiều dao có thể gia công theo 2 cách:
Gá dao theo cách phân chia chiều sâu cắt thành nhiều lớp giúp kiểm soát lực cắt và giảm thiểu ảnh hưởng của hiện tượng mòn dao không đều lên chất lượng bề mặt gia công Việc thực hiện chia nhỏ độ sâu cắt cho dao tiếp xúc với vật liệu theo từng cấp độ cho phép quá trình cắt diễn ra ổn định hơn, hạn chế biến dạng và rung lắc Nhờ đó, chất lượng bề mặt được cải thiện đáng kể và độ nhám bề mặt ổn định, đồng thời tuổi thọ dao được tăng lên Phương pháp này còn giúp tiết kiệm chi phí vận hành nhờ giảm sự mòn không đều và tối ưu hóa năng suất gia công.
Gá dao theo cách đặt các dao nối tiếp liên tục theo phương tiến dao cho phép gia công với bước tiến dao lớn
Hình 2.10 Sơ đồ gá dao khi gia công dùng nhiều dao
Các chi tiết có bề mặt gia công hẹp nên gá thành hàng dọc theo phương chuyển động cắt
PHAY
Phay là phương pháp gia công cắt gọt trong đó dụng cụ cắt quay tròn để tạo ra chuyển động cắt Chuyển động tiến dao thường do máy điều khiển, đôi khi do dạo hoặc cả máy và dao cùng thực hiện theo các hướng khác nhau Khác với tiện và khoan, các lưỡi cắt của dao phay không tham gia cắt liên tục, phoi ngắn hơn, lưỡi cắt bị nung nóng gián đoạn nên khả năng chịu tải tốt hơn.
Tiết diện ngang của phoi không đều gây dao động lực cắt và tải trọng va đập lên lưỡi cắt, vì vậy máy phay cần được thiết kế có độ cứng vững cao để đảm bảo ổn định gia công, giảm hao mòn dụng cụ và tăng hiệu suất sản xuất.
Dao phay có nhiều dạng khác nhau: dao phay trụ, dao phay mặt đầu, dao phay đĩa, dao phay ngón, dao phay lăn rang, dao phay định hình,…
Dao phay có thể chế tạo liền như dao phay trụ, dao phay lăn răng, hoặc ở dạng rời giữa phần thân và phần cắt; các mảnh dao được gia công theo tiêu chuẩn và lắp vào thân bằng vít, tạo thành hệ dao phay có thể thay mảnh Mỗi mảnh dao quay có thể có nhiều lưỡi cắt; khi lưỡi cắt mòn, người ta xoay lại vị trí mảnh dao để dùng lưỡi cắt còn lại, và tiếp tục cho đến khi tất cả các lưỡi cắt bị mòn thì thay mảnh dao khác Thiết kế này giúp giảm thời gian gá dao, mài dao và điều chỉnh dao, đồng thời đảm bảo góc của lưỡi cắt luôn đúng chuẩn.
Hình 2.11 Các loại dao phay và khả năng tạo hình
2.3.2 Khả năng công nghệ a Phay mặt phẳng
Khi phay mặt phẳng ta có thể sử dụng các loại dao phay trụ, dao phay mặt đầu, dao phay ngón, dao phay đĩa
Dao phay mặt đầu được sử dụng rộng rãi trong sản xuất hàng loạt nhờ độ cứng cao và đường kính lớn, giúp tiết kiệm thời gian gia công Với nhiều lưỡi cắt tham gia quá trình cắt, dao phay mặt đầu mang lại sự ăn khớp và êm hơn so với dao phay trụ Mỗi mảnh cắt quay có từ 3–4 lưỡi cắt được chế tạo theo tiêu chuẩn và kẹp chặt vào đầu dao Khi dùng máy chuyên dụng, có thể gia công đồng thời nhiều bề mặt khác nhau bằng các dao phay mặt đầu khác nhau.
Hình 2.12 Dao phay mặt đầu
Phay mặt phẳng bằng dao phay trụ có hai chế độ phay: nghịch và thuận, tùy theo chiều quay của dao và hướng tiến dao Trong phay nghịch, chiều dày phoi biến đổi từ min đến max nên quá trình cắt ít va đập nhưng dễ gây hiện tượng trượt ở thời điểm dao bắt đầu quá trình cắt, làm bề mặt nhấp nhô Ngược lại, khi phay thuận, chiều dày phoi biến đổi từ max đến min nên không có hiện tượng trượt, năng suất cắt cao hơn, tuy nhiên quá trình cắt có va đập, đặc biệt khi dao bắt đầu quá trình cắt Để giảm va đập, cần khử bỏ khe hở giữa các bộ phận dịch chuyển của bàn máy.
Đối với cắt bỏ vỏ cứng lớn trên phôi thô, nên thực hiện phay nghịch trước và phay thuận sau đó để đạt năng suất cao, đặc biệt là khi phay tinh nên dùng phay thuận để tránh hiện tượng trượt và tăng độ bóng cho bề mặt.
Hình 2.13 Gia công bằng dao phay trụ a Phay nghịch; b Phay thuận
Dao phay ngón: Dao phay ngón thường được dung khi gia công rãnh hoặc các bậc dài, hẹp nhưng có khoảng cách giữa 2 mặt lớn
Các biện pháp gá đặt khi phay mặt phẳng: (đã học trong CNCTM 1)
- Lấy dấu cắt thử: rà theo dấu, năng suất thấp, chỉ sử dụng trong sản xuất đơn chiếc
Gá với cữ so dao cho phép gá đặt nhanh, ổn định và tăng năng suất, thường được dùng trong sản xuất hàng loạt khi phay mặt phẳng Để nâng cao năng suất phay mặt phẳng, cần áp dụng các biện pháp như tối ưu hóa đồ gá và vị trí gia công, lựa chọn dao phay phù hợp với vật liệu và điều kiện gia công, thiết lập đúng tốc độ cắt, sâu cắt và tiến trình gia công, kiểm soát rung và nhiệt, làm mát hợp lý và theo dõi mòn dao để duy trì độ chính xác và chất lượng bề mặt Kết hợp giữa gá đặt nhanh với các biện pháp này sẽ rút ngắn thời gian gia công và cải thiện chất lượng sản phẩm trong sản xuất hàng loạt.
- Phay đồng thời nhiều bề mặt cùng lúc bằng cách dùng nhiều dao trên một trục
- Phay nhiều chi tiêt trên một lần gá, theo cách gá tuần tự, gá song song, hoặc gá phối hợp
Việc sử dụng các loại đồ gá thích hợp giúp giảm thời gian gá đặt và có thể gia công đồng thời nhiều bề mặt hoặc rút ngắn thời gian phụ trợ so với thời gian gia công cơ bản Khi dùng đồ gá quay liên tục, cần đảm bảo vận tốc quay của đồ gá không vượt quá lượng chạy dao cho phép để đảm bảo độ nhám bề mặt và đủ thời gian cho công nhân tháo lắp và gá chi tiết Trong quy trình gia công, phay các mặt trụ tròn xoay là một bước quan trọng đòi hỏi điều chỉnh đúng tốc độ gia công, chế độ cắt và thứ tự gia công để tối ưu hóa năng suất và chất lượng bề mặt.
Phay có thể gia công các mặt trụ ngoài, mặt trụ trong và phay rãnh tròn xoay trên mặt trụ dựa trên nguyên lý cả dao và phôi cùng quay Nhờ có nhiều lưỡi cắt tham gia cắt nên năng suất của phương pháp phay cao hơn so với tiện và trong nhiều trường hợp người ta dùng phay để thay thế tiện.
Hình 2.15 Phay các mặt trụ tròn xoay
Với phương pháp này có thể sử dụng dao phay trụ, dao phay đĩa hoặc dao phay ngón c Phay rãnh then:
Phay rãnh then được thực hiện sau công đoạn tiện tinh, với chuẩn là hai cổ trục kết hợp với vai trục Nếu yêu cầu độ chính xác cao, cần mài hai cổ trục làm chuẩn công nghệ để đảm bảo hai mặt bên của rãnh đối xứng với nhau qua mặt phẳng qua tâm.
Các phương pháp phay rãnh then:
+ Phay rãnh then bằng dao phay đĩa 3 mặt
+ Phay rãnh then chữ nhật bằng dao phay ngón
+ Phay rãnh then chữ nhật bằng dao phay chuyên dung
+ Phay trục then hoa bằng dao phay đĩa hai mặt bên
+ Phay trục then hoa bằng dao phay lăn răng cho năng suất cao
Hình 2.16 Phay rãnh then d Phay ren
Khi phay ren bằng dao phay đĩa trục dao phải tạo với trục chi tiết 1 góc bằng góc nâng bằng góc tb tg tg s
Trong đó: s – bước ren dtb – đường kính trung bình của ren β – góc nâng của ren xác định trên đường kính trung bình
Vì trục dao phay được đặt nghiêng một góc φ nên ở mọi đường kính ren khác nhau đều chịu ảnh hưởng của góc φ, gây ra sai số dạng ren Để tránh sai số này khi phay ren, nếu lưỡi cắt không nằm trong mặt phẳng qua tâm sẽ cần chế tạo lưỡi cắt có dạng cong, tuy nhiên việc chế tạo dao phay có lưỡi cắt cong rất phức tạp Do thực tế, người ta thường dùng dao phay có lưỡi cắt thẳng và chấp nhận sai số dạng ren khi phay; điều này hợp lý về mặt kinh tế và chế tạo Bài viết phân tích mối quan hệ giữa góc φ, vị trí lưỡi cắt và sai số dạng ren, cũng như cân nhắc giữa lưỡi cắt thẳng và cong trong quá trình gia công ren.
Phay ren bằng dao phay ren lược thực chất gồm nhiều dao đĩa có lưỡi cắt thẳng ghép lại nên về bản chất giống tiện ren Trục gá dao song song với tâm chi tiết, các lưỡi cắt nằm trong mặt phẳng chứa tâm dao và tâm chi tiết Dao quay tròn tạo ra chuyển động cắt, chi tiết quay và tịnh tiến dọc trục một khoảng từ 1 đến 2 bước ren Phương pháp này đạt độ chính xác tương đương tiện ren nhưng cho năng suất cao hơn, và có thể phay các mặt định hình.
Có thể phay các mặt định hình bằng các phương pháp sau:
Phay định hình bằng dao phay định hình cho phép tạo rãnh định hình có đường sinh thẳng, tương tự gia công các rãnh hình chữ nhật, rãnh hình cung tròn, rãnh then hoa, rãnh mang cá và bánh răng.
Vận tốc cắt ở các điểm trên lưỡi cắt không đồng nhất khiến dao mòn không đều, làm cho quá trình chế tạo dao gặp khó khăn và vận tốc cắt không cao dẫn đến năng suất thấp Độ chính xác gia công phụ thuộc vào độ chính xác khi chế tạo dao, cách gá đặt và độ chính xác của bề mặt làm chuẩn, nên việc kiểm soát chất lượng ở từng bước là yếu tố quyết định để nâng cao hiệu suất và độ chính xác gia công.
Hình 2.18 Phay bề mặt định hình
Phay chép hình theo mẫu là quá trình gia công trong đó ngoài chuyển động cắt do dao quay tròn còn có hai chuyển động tiến dao: tiến dao dọc Sd do bàn máy thực hiện và tiến dao ngang Sng do đầu dao thực hiện, bằng cách con lăn hoặc đầu dao luôn tiếp xúc với bề mặt dưỡng nhờ lực ép của lò xo hoặc tải trọng của đối trọng Độ chính xác khi gia công mặt định hình phụ thuộc vào độ chính xác của cam mẫu, độ chính xác của việc thiết kế và chế tạo đồ gá, cũng như độ chính xác của việc điều chỉnh máy Phay tốc độ cao có thể tăng năng suất và chất lượng bề mặt tùy thuộc vào điều kiện gia công và tham số điều khiển được thiết kế phù hợp.
KHOAN, KHOÉT, DOA
Khoan, khoét và doa là ba phương pháp gia công lỗ phổ biến trong gia công cơ khí Dù đều nhằm tạo lỗ, nhưng mỗi phương pháp có khả năng công nghệ riêng, từ độ chính xác, đường kính và chất lượng bề mặt đến dung sai, nên phạm vi ứng dụng của khoan, khoét và doa sẽ khác nhau tùy thuộc vào yêu cầu kỹ thuật và vật liệu.
Khoan là phương pháp tạo lỗ từ phôi đặc trên các máy khoan, máy tiện và cả máy phay vạn năng Nhờ những tiến bộ đáng kể trong thiết bị, ngày nay việc khoan có thể được thực hiện ngay tại trung tâm gia công để khép kín quy trình công nghệ và gia công các lỗ chính xác trên cùng một lần gá Để gia công các lỗ có tỉ lệ L/D bằng hoặc nhỏ hơn 10, người ta dùng mũi khoan ruột gà với hai lỗ xoắn ở hai bên để dẫn dung dịch làm mát trực tiếp tới vùng cắt.
Khả năng khoan cho phép tạo các lỗ có đường kính từ 0.1 mm đến 80 mm Đối với những lỗ có đường kính lớn hơn 20 mm, phương án phổ biến là hình thành lỗ ban đầu trong quá trình đúc hoặc gia công áp lực, sau đó dùng khoét mở rộng lỗ để đáp ứng đúng yêu cầu.
Khi khoan các lỗ có đường kính lớn hơn 20 mm, lực cắt dọc trục và công suất máy yêu cầu sẽ lớn Vì vậy, nên áp dụng phương pháp khoan mở rộng lỗ nhiều lần bằng các mũi khoan có đường kính tăng dần hoặc khoét mở rộng lỗ để thay cho khoan thông thường Ngoài ra, người ta cũng có thể dùng mũi khoan có kết cấu đặc biệt để khoan lấy lõi.
Hình 2.20 Mũi khoan lấy lõi
Khi khoan lỗ nhỏ, đường kính nhỏ hơn 4mm nên dùng tốc độ cắt cao với bước tiến s nhỏ nhằm giảm dao động ngang và lực dọc trục để tránh gãy mũi khoan
Hình 2.21 Cấu tạo mũi khoan ruột gà
Khoan đạt độ chính xác thấp vì mũi khoan có những nhược điểm sau:
- Kết cấu mũi khoan chưa hoàn thiện, phần lõi giữa của mũi khoan nhỏ nên mũi khoan có độ cứng vững kém
- Phần cắt và phần cán của mũi khoan được chế tạo ở hai nguyên công khác nhau nên giữa chúng có độ lệch tâm, khi khoan lỗ sẽ bị lay rộng
Thiếu đồ gá chuyên dụng để mài mũi khoan khiến hai lưỡi cắt không đồng đều, dẫn tới lực tác dụng theo phương dọc trục lên hai lưỡi cắt không cân bằng Vì thế, lỗ khoan dễ bị cong hoặc lệch khi vật gia công đứng yên trong quá trình mài mũi khoan quay và tịnh tiến Ngược lại, khi vật gia công quay, lỗ khoan thường bị loe.
Hình 2.22 Nguyên nhân và các hiện tượng sai lệch khi khoan
Ngoài ra khi khoan còn có thể xuất hiện các sai lệch khác do các nguyên nhân sau:
- Mặt đầu bị nghiêng hoặc không phẳng dẫn tới đường tâm lỗ bị nghiêng làm cho tiết diện ngang của lỗ có dạng ovan
Khoan tâm hoặc khoan hai lần với hai gá cố định sẽ gây sai số gá đặt, dẫn đến độ lệch tâm giữa mũi khoan và tâm lỗ mồi hoặc làm sai lệch vị trí tương quan giữa các lỗ khoan.
- Hai lưỡi cắt mài không đối xứng làm cho đường kính lỗ lớn lên hoặc lỗ bị côn
- Hai lỗ khoan giao nhau không đúng dẫn tới lượng dư gia công không đều, mũi khoan bị đẩy lệch làm cho lỗ không tròn hoặc bị loe
- Mũi khoan có lưỡi cắt ngang cản trở quá trình cắt nên dễ gây sai lệch vị trí lỗ
Độ cứng vững của mũi khoan kém khiến không nên dùng mũi khoan để mở rộng lỗ đúc, vì lượng dư gia công không đồng đều và đường tâm lỗ không thẳng dễ gây gãy dao hoặc dẫn tới mòn nhanh mũi khoan do độ cứng lớp vỏ lớn Độ chính xác của mũi khoan đạt được khá thấp (cấp 12–13), với Ra từ 3.2 đến 12.5 μm, khiến lỗ khoan có sai số hình dạng, kích thước và vị trí tương quan.
Các biện pháp công nghệ để nâng cao độ chính xác và năng suất khi khoan:
Đối với khoan lỗ sâu trên chi tiết nhỏ, ngắn và dễ gá đặt, nên gá chi tiết lên mâm cặp của máy tiện để chi tiết quay trong khi dao tịnh tiến Nếu chi tiết dài, nên đỡ bằng luynet tĩnh để giảm rung, tăng độ ổn định và độ chính xác khi gia công Việc gá chi tiết đúng trên mâm cặp giúp quá trình khoan diễn ra trơn tru, hạn chế dao mòn và đảm bảo lỗ khoan đạt yêu cầu Đây là yếu tố quan trọng trong quy trình khoan lỗ sâu trên chi tiết, giúp nâng cao chất lượng sản phẩm và hiệu suất gia công.
Hình 2.23 Khoan trên máy tiện
- Dùng đầu khoan revonve để giảm thời gian thay dao khi gia công lỗ bằng nhiều bước dao liên tục
- Dùng đầu khoan nhiều trục để gia công đồng thời nhiều lỗ trong cùng một lần tiến dao
- Dùng bạc dẫn hướng để tăng độ cứng vững của mũi khoan đồng thời đảm bảo độ chính xác tương quan của lỗ so với các bề mặt khác
Trước khi khoan, nên dùng mũi khoan tâm để tạo lỗ mồi nhằm nâng cao độ chính xác về vị trí tương quan giữa các lỗ, từ đó định vị lỗ khoan chính xác hơn và cải thiện chất lượng gia công Đồng thời, áp dụng bước tiến nhỏ trong quá trình khoan để giảm lực dọc trục và hạn chế tình trạng gãy mũi khoan.
- Dùng đồ gá nhằm bỏ nguyên công lấy dấu và giảm thời gian gá đặt
- Mài thu hẹp lưỡi cắt ngang để giảm lực cản chiều trục
Mài thay đổi hình dạng của lưỡi cắt chính hoặc kết hợp điều chỉnh hình dạng lưỡ cắt chính và lưỡi cắt ngang để giảm lực cản chiều trục đồng thời cải thiện điều kiện cắt của lưỡ cắt chính Việc tối ưu hóa hình dạng lưỡcắt giúp tăng hiệu suất gia công, giảm ma sát và tăng độ ổn định của quá trình cắt Bằng cách điều chỉnh các góc cạnh và độ cong của cả lưỡi cắt chính lẫn lưỡi cắt ngang, lực cản theo trục được giảm, từ đó nâng cao tuổi thọ dụng cụ và chất lượng sản phẩm Trong quá trình mài, cần cân nhắc giữa độ sắc và độ bền để duy trì hình dạng tối ưu của lưỡ cắt trong chu trình gia công.
- Mài lưỡi cắt chính thành nhiều đoạn gãy khúc nối tiếp nhau để chia nhỏ phoi tạo điều kiện thoát phoi dễ dàng
Mài đổi hình dạng lưỡi cắt chính và lưỡi cắt ngang, đồng thời thu hẹp mặt sau nhằm giảm lực cản chiều trục và cải thiện điều kiện cắt của lưỡi cắt chính, đồng thời giảm ma sát ở mặt sau Việc tạo không gian dẫn dung dịch làm mát trực tiếp vào vùng cắt góp phần nâng cao hiệu quả bôi trơn và làm nguội trong quá trình gia công.
Quá trình mài tạo ra mũi khoan tâm ngày ở đầu mũi khoan và đồng thời mài lưỡi cắt chính có dạng nằm ngang, giúp tăng độ ổn định và độ chính xác khi khoan Thiết kế này cho phép mũi khoan có mũi tâm ngày và lưỡi cắt chính nằm ngang, tối ưu hóa đường dẫn và giảm lệch trong quá trình khoan Kiểu mũi khoan này đặc biệt hiệu quả khi khoan các tấm mỏng, vì lưỡi cắt nằm ngang giảm ma sát và mang lại bề mặt khoan sạch, ít biến dạng.
- Dùng mũi khoan có hai đường dẫn dung dịch trơn nguội từ cán tới mặt sau của phần cắt nhắm đưa dung dịch trực tiếp vào vùng cắt
Trong quá trình gia công lỗ bậc, đảm bảo đồng tâm giữa các bậc là yếu tố then chốt để đạt độ chính xác và chất lượng sản phẩm Để làm được điều này, chỉ cần tiến dao một lần và mài mũi khoan có dạng bậc sao cho chiều dài các góc vát phù hợp với yêu cầu kỹ thuật Mũi khoan bậc được thiết kế nhằm tạo ra các bậc lỗ có đường kính khác nhau một cách chuẩn xác, từ đó tăng độ đồng tâm và độ chính xác kích thước Việc chọn lựa mũi khoan bậc với các góc vát và chiều dài góc vát phù hợp sẽ tối ưu hóa quá trình gia công, đảm bảo bề mặt và độ bền của lỗ sau khi gia công.
KHOÉT
Khoét là phương pháp gia công mở rộng lỗ trên máy khoan, máy tiện, máy phay hoặc máy doa nhằm:
- Nâng cao độ chính xác và chất lượng bề mặt của lỗ
- Chuẩn bị cho doa để đạt độ chính xác và độ nhẵn bóng bề mặt cao hơn
Khoét có khả năng đạt độ chính xác cấp 10 ÷ 12, Ra = 2.5 ÷ 10 μm
Hình 2.25 Khả năng công nghệ của khoét
Dao khoét có nhiều lưỡi cắt hơn dao khoan, nên có độ cứng và sự ổn định cao hơn mũi khoan Quá trình khoét không những đạt được độ chính xác và độ nhẵn bóng cao hơn so với khoan mà còn sửa sai số về vị trí, giúp tối ưu hóa chất lượng lỗ khoan.
Trang 34 tương quan của lỗ do khoan, đúc hoặc gia công áp lực để lại đồng thời đạt được năng suất cao hơn do có khả năng cắt với lượng chạy dao lớn
Khoét có thể gia công được lỗ trụ, lỗ bậc, lỗ côn và mặt đầu vuông góc với tâm lỗ tuỳ theo kết cấu của dao
Khi khoét có thể dung bạc dẫn hướng ở một hoặc hai đầu để nâng cao độ cứng vững, do đó nâng cao độ chính xác và năng suất
Hình 2.26 Các kiểu dẫn hướng khi khoét
DOA
Doa là phương pháp gia công tinh các lỗ đã được khoan, khoét hoặc tiện, thường được thực hiện trên các máy như máy khoan, máy tiện, máy phay hoặc máy doa Lượng dư doa thô khoảng 0.25–0.5 mm, dư doa tinh khoảng 0.05–0.15 mm Nếu lượng dư quá nhỏ dao có thể bị trượt hoặc bị kẹt, làm mất độ bóng hoặc tăng độ nhám bề mặt; nếu lượng dư quá lớn sẽ làm tăng tải trọng lên dao, khiến dao nhanh mòn và dẫn tới sai lệch kích thước gia công Với dư nhỏ, doa khó sửa được sai lệch về vị trí tương quan hoặc chỉ sửa được rất ít Vì vậy nên khoét và doa trên cùng một lần gá để đảm bảo tính chính xác và tối ưu hiệu suất gia công.
Doa có thể đạt độ chính xác cấp 7 ÷ 9, Ra = 0.63 ÷ 1.25 μm, trong một số trường hợp, doa có thể đạt cấp chính xác 6
Dao doa có độ cứng cao và lưỡi cắt phân bố không đối xứng nên giảm rung động trong quá trình cắt; góc trước lớn cho phép cắt lớp phoi mỏng Khi dao doa mòn cạnh trước, tiếp tục gia công có thể khiến dao bị trượt trên bề mặt gia công, gây biến cứng bề mặt và làm khó cho bước gia công tinh ở các giai đoạn sau Vận tốc cắt nhỏ khoảng 8–10 m/ph nhưng bước tiến dao lớn từ 0.5–3.5 mm/vòng nên doa có năng suất cao.
Hình 2.27 Dao doa Các phương pháp doa:
Khi doa trên máy có thể dùng các phương pháp doa sau đây:
Doa cưỡng bức là dao doa được lắp cố định với trục máy, có thể có hoặc không có bạc dẫn Doa cưỡng bức thường gây hiện tượng lay rộng lỗ do lệch tâm giữa dao và lỗ gia công, kèm theo rung động và biến dạng trong quá trình cắt Nguyên nhân phổ biến gồm lắp đặt không chính xác, bạc dẫn bị mòn hoặc hỏng, dao doa bị lệch hoặc nghiêng, thông số ăn dao và vận tốc quay không phù hợp, cũng như độ cứng và sự ổn định của hệ thống kẹp chi tiết Hậu quả là lỗ không đồng tâm, đường kính tăng quá thiết kế và bề mặt gia công không đạt yêu cầu Để khắc phục, cần kiểm tra và điều chỉnh vị trí lắp đặt, thay bạc dẫn đúng chuẩn, căn chỉnh trục và tâm lỗ, điều chỉnh thông số ăn dao và vận tốc quay cho phù hợp, và tăng độ cứng cũng như ổn định của máy để giảm rung.
+ Có độ lệch tâm giữa trục dao và trục máy
+ Dao mài không tốt nên ở một số lưỡi cắt xuất hiện hiện tượng lẹo dao
Trong quá trình gia công, độ cứng không đồng đều trên thành lỗ hoặc do doa chi tiết làm từ vật liệu dẻo có thể gây biến dạng lớp bề mặt không đồng nhất Biến dạng này làm giảm chất lượng bề mặt, ảnh hưởng tới độ nhám và độ chính xác kích thước của chi tiết Để đảm bảo chất lượng gia công, cần kiểm soát độ cứng vật liệu, lựa chọn vật liệu phù hợp và tối ưu quá trình doa nhằm giảm biến dạng lớp bề mặt.
Doa tuỳ động là phương pháp gia công trong đó trục doa được nối với trục máy bằng khớp tuỳ động, cho phép hai trục có sự chuyển động lắc tương đối theo cả hai phương Việc định hướng dao doa dựa vào bề mặt lỗ của chi tiết gia công giúp khắc phục sai lệch của trục chính và sự lệch tâm giữa trục doa và trục chính Phương pháp này có thể được thực hiện trên máy khoan; khi đó cần kết hợp với hai bạc dẫn hướng trên trục doa để tăng độ ổn định và độ chính xác của quá trình doa.
Đối với doa tùy động, có thể sử dụng dao doa tùy động hai lưỡi cắt Lưỡi doa có khả năng dịch chuyển nhẹ theo phương hướng kính để tự điều chỉnh với lỗ đã gia công; do kết cấu đơn giản và dễ mài lại nên được ưa chuộng, dù lưỡi cắt mòn nhanh Thường dùng để gia công các lỗ có đường kính từ ϕ75 đến ϕ150 mm.
Trong sản xuất đơn chiếc hoặc trong sửa chữa, phương pháp doa tay có thể được áp dụng Dao doa tay có nhiều lưỡi và có góc φ nhỏ hơn so với góc φ của dao doa máy, giúp quá trình dẫn mài diễn ra chính xác hơn Dao doa tay có hai loại, phù hợp với nhiều yêu cầu gia công khác nhau.
- Loại đường kính cố định theo tiêu chuẩn có lưỡi cắt thẳng hoặc lưỡi cắt xoắn trái dùng để doa các lỗ theo tiêu chuẩn
- Loại có đường kính thay đổi được trong phạm vi hẹp, còn gọi là dao doa tăng, dùng để doa các lỗ phi tiêu chuẩn
Doa tay được định vị chuẩn xác vào bề mặt lỗ đã gia công, sau đó chi tiết được kẹp chặt trên eto hoặc bàn máy để tiến hành gia công Năng suất doa tay thấp và điều kiện làm việc nặng nhọc, tuy nhiên phương pháp này vẫn phù hợp cho sản xuất đơn chiếc và các công việc sửa chữa.
Các điều cần chú ý khi doa:
- Chỉ nên doa các lỗ có ϕ < 80mm Không nên doa các lỗ quá lớn và các lỗ có kích thước phi tiêu chuẩn
- Không nên doa các lỗ không thông vì không doa được tới đáy lỗ
- Không nên doa các lỗ ngắn vì dao doa không được định vị ổn định lỗ sẽ bị lay rộng
- Không nên doa các lỗ có rãnh vì khi cắt dao không được định hướng tốt lỗ sẽ bị méo
- Không nên doa vật liệu quá cứng hoặc quá mềm
Để tăng độ chính xác gia công và giảm sai số gá đặt, nên bố trí khoan – khoét – doa thực hiện trong cùng một lần gia công hoặc ít nhất khoan – khoét – doa trên cùng một chu trình Việc này giúp hạn chế sự lệch vị trí giữa các thao tác, tránh lượng dư công không đồng đều, từ đó nâng cao độ chính xác và chất lượng gia công.
Doa đạt độ chính xác cấp 7, Ra = 0.8μm và chỉ đạt hiệu quả kinh tế trong sản xuất hang loạt khi khoan khoét doa được phối hợp đồng bộ.
GIA CÔNG REN BẰNG TARO
Gia công ren bằng taro chủ yếu dùng để gia công ren lỗ có đường kính trung bình và nhỏ theo tiêu chuẩn, đảm bảo độ chính xác và chất lượng ren Kỹ thuật này cho phép taro gia công ren lỗ với các đường kính nhỏ và trung bình một cách hiệu quả Ngoài ren lỗ, taro còn được dùng để gia công ren trụ và ren côn, đáp ứng các yêu cầu gia công khác nhau trên các chi tiết cơ khí.
Khi tarô có nhiều lưỡi dao cùng tham gia cắt, sinh nhiệt và thoát phôi gặp khó khăn; nếu đường kính ren lớn thì mô men xoắn tăng, dễ làm gãy tarô Để tránh gãy tarô, gia công với vận tốc cắt thấp (5 ÷ 15 m/ph) Cắt ren lỗ thông có thể thực hiện bằng tay hoặc máy, cắt ren lỗ thông không thông phải thực hiện bằng tay Một bộ tarô tay gồm 2 hoặc 3 chiếc có đường kính khác nhau để tarô 2–3 lần, nhằm giảm mô men xoắn, tránh gãy tarô, giảm cường độ lao động và nâng cao độ bóng mặt ren.
Trong hình 2.28 về mũi taro, độ chính xác và chất lượng bề mặt ren phụ thuộc vào chất lượng taro và biện pháp công nghệ được áp dụng khi cắt ren Khi phần cắt ren của taro được mài, độ chính xác của ren có thể đạt cấp 7.
Khi taro bằng máy, nên tiến hành khoan và taro trong cùng một lần gá để đảm bảo lượng dư cắt ren đều, đường tâm taro trùng với tâm lỗ, tránh hiện tượng gãy taro Quy trình này giúp tối ưu độ bền của ren và tăng độ chính xác của lỗ taro Cần chọn dụng cụ và mũi taro phù hợp với vật liệu, điều chỉnh tốc độ cắt và lực đẩy sao cho đạt được ren đều và bề mặt hoàn thiện tốt Trong quá trình thực hiện, đảm bảo định vị chi tiết chắc chắn, kiểm tra đồng tâm giữa tâm taro và tâm lỗ và sử dụng kẹp giữ chắc để ngăn dịch chuyển Nếu khoan và taro được thực hiện ở hai lần gia công riêng biệt, cần kiểm tra lại căn chỉnh, điều chỉnh lượng dư cắt và theo dõi tình trạng dụng cụ để tránh sai lệch và gãy taro.
37 hai lần gá khác nhau thì phải dùng đầu taro tự lựa để tránh ảnh hưởng của độ không đồng tâm giữa lỗ và trục chính của máy
Dụng cụ taro bằng tay có phần côn dẫn hướng dài giúp dễ dẫn hướng và đảm bảo đường tâm taro trùng với đường tâm lỗ, từ đó tránh ren bị bệch dẫn tới gãy taro và tăng độ chính xác cũng như tuổi thọ của dụng cụ.
Khi taro vận tốc cắt nhỏ và hành trình rút taro không quay ngược, năng suất thấp Trong sản xuất hàng loạt và hàng khối, người ta dùng taro tự bóp lại sau khi cắt ren để có thể rút taro qua lỗ nhắm, từ đó nâng cao năng suất Để gia công mũ ốc, có thể dùng taro máy đầu cong thực hiện trên máy khoan hoặc máy tiện.
Hình 2.29 Bộ taro tay Để tăng năng suất khi gia công ren trong ngày nay người ta đã sử dụng 2 biện pháp sau:
- Sử dụng dụng cụ khoan taro tổ hợp để kết hợp khoan với taro trong 1 hành trình tiến dao
Gia công ren trên máy chuyên dụng bằng dụng cụ tổ hợp khoan – phay ren được thực hiện với một công cụ duy nhất, vừa khoan lỗ vừa phay ren Trên mặt đầu dụng cụ có lưỡi cắt để khoan lỗ, trong khi các lưỡi cắt nằm dọc ở hai bên mặt công cụ để định hình và phay ren.
Hình 2.30 Gia công ren bằng khoan – phay kết hợp
Qúa trình khoan – phay ren được tiến hành theo các bước sau đây:
- Dụng cụ tiến dao dọc, các lưỡi cắt trên mặt đầu thực hiện việc khoan lỗ chuẩn bị cho bước phay ren tiếp theo
- Dụng cụ lùi ngược trở lại theo phương thẳng đứng tối thiểu 1 bước ren
- Điều chỉnh dao dịch chuyển hướng kính đảm bảo đường kính đỉnh ren để chuẩn bị phay ren
- Lùi dao theo phương hướng kính để tâm dao trùng với tâm lỗ
- Dao lùi theo phương thẳng đứng trở về vị trí xuất phát để chuẩn bị cho quá trình gia công chi tiết tiếp theo.
CHUỐT
Chuốt là phương pháp gia công được sử dụng rộng rãi để gia công lỗ tròn, lỗ có rãnh thẳng, rãnh xoắn, lỗ then hoa, mặt phẳng và mặt rãnh bằng dụng cụ có nhiều lưỡi tham gia cắt cùng một lúc Chuốt cũng có thể dùng để gia công mặt trụ ngoài và bánh răng, nhưng do kết cấu dao phức tạp nên ít dùng.
Hình 2.31 Cấu tạo dao chuốt
Khi chuốt rãnh xoắn ngoài chuyển động tịnh tiến còn có chuyển động xoay tương đối giữa dao và phôi để tạo nên bước xoắn của rãnh
Phương pháp chuốt có các ưu điểm sau:
- Độ chính xác có thể đạt cấp 7, Ra = 0.8 ÷ 0.6 μm, tốc độ cắt thấp nên biến dạng dẻo ít vì thế chất lượng bề mặt tốt
- Chuốt có thể thay cho gia công thô và tinh Khi gia công lỗ chuốt có thể thay cho cả khoan rộng, khoét và doa
- Vận tốc cắt thấp nhưng năng suất cao do có nhiều lưỡi cắt cùng tham gia cắt cùng một lúc
Có thể gia công được các lỗ thông suốt có đường tâm thẳng và tiết diện ngang không đổi, bao gồm lỗ tròn và lỗ vuông Quá trình chuốt cho phép gia công các lỗ trụ có đường kính tới 320 mm, lỗ then hoa có đường kính tới 420 mm, rãnh rộng 100 mm và chiều dài lỗ lên tới 10 m.
Hình 2.33 Sơ đồ gá đặt khi chuốt lỗ
Tuy nhiên, chuốt cũng có các nhược điểm sau:
- Dao chuốt khó chế tạo, đắt tiền
- Nhiều lưỡi cắt cùng tham gia cắt nên lực cắt lớn vì vậy máy phải có công suất lớn, hệ thống công nghệ phải đủ độ cứng vững
Trong quá trình chuốt, áp lực tác động vuông góc với thành lỗ rất lớn, ảnh hưởng đáng kể đến độ chính xác và hình dạng của lỗ Nếu thành lỗ có độ dày không đồng nhất hoặc thành mỏng, vật liệu sẽ chịu biến dạng đàn hồi và dẻo theo phương vuông góc, với mức độ biến dạng khác nhau tùy vị trí và điều kiện gia công Sau khi chuốt, biến dạng dư cũng khác nhau, gây ra sai số hình dạng và có thể khiến đường kính lỗ bị nhỏ đi, từ đó ảnh hưởng tới chất lượng bề mặt và độ chính xác gia công.
- Chuốt không sửa được sai lệch về vị trí tương quan Do đó, trước khi chuốt cần đảm bảo độ chính xác về vị trí tương quan của lỗ
Trước khi chuốt, cần đảm bảo mặt đầu của chi tiết vuông góc với tâm lỗ, vì mặt đầu là mặt tỳ và mặt định vị chính là mặt lỗ đã gia công chuẩn bị Nếu mặt đầu không vuông góc với lỗ đồ gá, quá trình gá đặt sẽ phức tạp và thời gian gá đặt sẽ tăng lên.
- Khi chuốt cho phép tỳ trực tiếp vào mặt đầu nếu mặt đầu nhỏ
- Nếu mặt đầu lớn nhất thiết phải dùng đệm cầu tự lựa để khắc phục sai số về độ không vuông góc giữa mặt đầu với tâm lỗ
Chuốt mặt phẳng là một dạng chuốt ngoài, khác với chuốt lỗ ở chỗ lực tác động lên dao và chi tiết không đối xứng Khi chuốt mặt phẳng có nhiều lưỡi dao cùng tham gia quá trình cắt, do đó đòi hỏi công suất máy lớn và độ cứng vững của hệ thống công nghệ ở mức cao.
Hình 2.34 Sơ đồ chuốt mặt phẳng
Khi chuốt mặt phẳng có thể dùng các kiểu dao chuốt sau:
- Nếu mặt đã qua gia công thô nên dùng chuốt lớp vì chiều sâu cắt trên từng lưỡi cắt đồng đều, độ chính xác đạt được cao
Đối với chi tiết chưa qua gia công thô, nên dùng phương pháp chuốt mảnh Trong phương pháp này răng dao có độ cao bằng nhau và chiều rộng của lưỡi cắt được mở rộng từ một mép hoặc mở rộng từ giữa ra cả hai phía Phương pháp này chỉ áp dụng khi chuốt thô Để tăng năng suất khi chuốt mặt phẳng, người ta có thể cho dao đứng yên còn chi tiết gá trên bàn máy thực hiện chuyển động tịnh tiến hoặc quay liên tục.
Trong sản xuất hàng loạt có thể dùng dao chuốt định hình để chuốt các mặt định hình.
MÀI
Bản chất của mài là quá trình cắt gọt được thực hiện đồng thời bởi nhiều hạt mài có các lưỡi cắt khác nhau được phân bố một cách ngẫu nhiên trên bề mặt đá mài
2.9.1 Cấu tạo đá mài: Đá mài được chế tạo từ vật liệu mài kết hợp với chất kết dính được tạo hình và thêu kết trong những điều kiện xác định và đảm bảo quan hệ:
Vhạt mài + Vdính kết + Vlỗ rỗng = 100%
Vhạt mài – Thể tích hạt mài
Vdính kết - Thể tích chất kết dính
Vlỗ rỗng – Thể tích lỗ rỗng trong toàn bộ viên đá
1 Mài tròn ngoài có tâm
Mài tròn ngoài có tâm có tính vạn năng cao Khi mài có thể gá chi tiết trên hai mũi tâm hoặc một đầu trên mâm cặp, một đầu trên mũi tâm Nên dùng hai mũi tâm làm chuẩn tinh thống nhất để lượng dư đều và đảm bảo đồng tâm giữa các bậc trục Sau khi nhiệt luyện cần nắn thẳng và sửa lại lỗ tâm trước khi mài
Hình 2.36 Khả năng công nghệ mài tròn ngoài có tâm
Khi chi tiết có kích thước ngắn, đường kính lớn và độ cứng cao, người ta dùng phương pháp tiến đá hướng kính để tăng năng suất gia công Với phương pháp này, việc mài định hình được thực hiện nhanh chóng bằng cách sửa đá có hình dạng âm bản của chi tiết cần gia công, từ đó tối ưu hoá quá trình gia công và đảm bảo độ chính xác mong muốn.
Mục đích của mài thô là lấy đi được thể tích phoi lớn nhất với chi phí gia công thấp nhất
Trang 42 Để tăng thể tích phoi lấy đi ta có thể tăng chiều sâu cắt t, bước tiến s Tuy nhiên, sẽ dẫn tói những ảnh hưởng sau:
Khi lực pháp tuyến tăng lên, sai số hình dạng trên phôi gia công sẽ tăng, gây biến dạng và giảm độ chính xác của sản phẩm Để khắc phục, người ta dùng đá mài có kích thước hạt lớn và kẹp chặt chi tiết một cách ổn định nhằm tăng cường truyền lực và giữ phôi ở vị trí cố định, từ đó giảm sai lệch hình dạng và đảm bảo tính chính xác trong quá trình gia công.
Việc tăng nhiệt độ bề mặt phôi dẫn tới xuất hiện các vết cháy và nứt trên bề mặt chi tiết, ảnh hưởng tới chất lượng và độ bền sản phẩm Những vết cháy và nứt này có thể khó bị loại bỏ hoàn toàn bằng quá trình mài tinh, khiến chi tiết không đạt yêu cầu mỹ thuật và chức năng Để khắc phục, cần kiểm soát nhiệt độ trong quá trình gia công, tối ưu hóa tham số mài tinh và áp dụng biện pháp làm mát nhằm giảm thiểu sự hình thành của vết cháy và nứt trên bề mặt chi tiết.
- Lượng mòn của đá tăng, làm tăng chi phí sửa đá
- Rung động tăng làm tăng tốc độ mài mòn của đá cũng như làm tăng độ nhám bề mặt
Hình 2.37 Mài tròn ngoài có tâm tiến dao dọc Mài tinh:
Mục đích của mài tinh là đảm bảo độ chính xác về hình dáng và kích thước cũng như chất lượng bề mặt của chi tiết máy Quá trình mài tinh loại bỏ một lượng phoi rất nhỏ, giúp duy trì dung sai chặt và tối ưu hóa chất lượng bề mặt Để đạt được kết quả này, người ta thường áp dụng các biện pháp công nghệ mài tinh tiên tiến và các điều kiện gia công được tối ưu hóa.
- Chọn chiều sâu cắt t nhỏ, lần tiến dao dọc cuối không tiến đá ngang mà mài cho hết hoa lửa
- Chọn bước tiến sdoc nhỏ
- Chọn tốc độ phôi vphôi nhỏ
- Chọn chế độ sửa đá tinh
- Sử dụng đá mài có hạt nhỏ
- Dùng dầu làm dung dịch trơn nguội
- Tăng tốc độ cắt vc
Khả năng công nghệ của mài:
Mài thô có khả năng đạt độ chính xác kinh tế cấp 9, Ra = 3.2μm
Mài tinh có khả năng đạt độ chính xác kinh tế cấp 7, Ra = 1.6 ÷ 0.4 μm
Mài siêu tinh có khả năng đạt độ chính xác kinh tế cấp 6, Ra = 0.2 ÷ 0.4 μm
Hình 2.38 Mài tròn ngoài có tâm tiến dao ngang
2 Mài tròn ngoài không tâm:
Khi mài không tâm chuẩn định vị chính là mặt đang gia công do đó không mài được chi tiết có rãnh trên mặt
Hình 2.39 Mài tròn ngoài không tâm
Có hai phương pháp mài tròn ngoài không tâm:
Trong quá trình mài không tâm chạy dao dọc, chi tiết được quay và tịnh tiến dọc trục nhờ bánh dẫn dạng hypecboloit tròn xoay có trục đặt lệch với trục chi tiết ở một góc từ 10°12’ đến 30°30’ Chi tiết được gá cao hơn tâm đá mài một khoảng từ (0.5 ÷ 1)R nhờ thanh đỡ ở dưới đặt song song với tâm chi tiết, với R là bán kính chi tiết, còn đá mài thực hiện chuyển động cắt.
Trong mài tròn ngoài không tâm với tiến dao ngang, cấu hình tương tự mài có tâm tiến dao ngang; bánh dẫn được bố trí sao cho đường tâm song song với trục đá và không bắt buộc có dạng hyperboloid Khi hiệu chỉnh đá mài một cách chính xác, quá trình mài có thể tạo được mặt côn và mặt định hình.
Mài không tâm có các ưu điểm sau:
- Giảm thời gian gá đặt và thời gian gia công mặt chuẩn
- Dễ tự động hoá quá trình mài
- Độ cứng vững của hệ thống công nghệ cao hơn mài có tâm
- Có thể mài được các trục dài mà mài có tâm không thực hiện được
- Không có khả năng đảm bảo độ đồng tâm giữa các bậc trục
- Không mài được các bề mặt gián đoạn vì bánh dẫn không truyền được chuyển động quay đều và tính tiến cho chi tiết
Mài không tâm được sử dụng rộng rãi trong sản xuất hàng loạt và hàng khối, nhờ khả năng gia công nhanh và ổn định cho các sản phẩm có yêu cầu độ chính xác cao Trong công nghiệp dệt – sợi, công nghệ này đặc biệt dùng để chế tạo các chi tiết quan trọng như cọc sợi và trục con lăn, góp phần nâng cao hiệu suất vận hành và chất lượng sản phẩm.
B MÀI TRÒN TRONG (MÀI LỖ)
Mài lỗ có khả năng gia công lỗ trụ, lỗ côn, lỗ định hình Có hai phương pháp mài lỗ: mài lỗ không tâm và mài lỗ có tâm
Mài lỗ có tâm thường được thực hiện trên các máy mài lỗ chuyên dụng, máy mài vạn năng có đầu mài lỗ hoặc đôi khi trên máy tiện vạn năng được trang bị đồ gá mài lỗ, nhờ vậy có thể đạt đường kính lỗ chính xác và bề mặt gia công tốt Việc lựa chọn thiết bị phụ thuộc vào kích thước lỗ, yêu cầu dung sai và năng suất mong muốn; quá trình căn chỉnh tâm và kiểm tra dung sai bằng dụng cụ đo chuẩn là yếu tố then chốt để đảm bảo chất lượng sản phẩm.
Mài lỗ có tâm có thể thực hiện theo hai cách sau:
- Khi mài lỗ có tâm có thể thực hiện theo hai cách: chi tiết quay, và chi tiết đứng yên
Hình 2.40 Các phương pháp mài lỗ có tâm
Phương pháp 1 mô tả cách gia công mài tròn với chi tiết kẹp chặt trong mâm cặp: chi tiết quay tròn, trục đá quay ngược chiều với chi tiết và kết hợp chuyển động chạy dao dọc hoặc chạy dao ngang (xem Hình 2.40a) Cách mài này thường được sử dụng trên máy mài tròn trong và phù hợp cho gia công các chi tiết nhỏ, các vật thể tròn xoay hoặc dễ gá trên mâm cặp, đồng thời có thể thực hiện trên máy tiện vạn năng với đồ gá chuyên dụng như ống hoặc đĩa.
45 Điểm lưu ý là đường kính đá mài: Dđá ≤ 0,8 Dlỗ, vận tốc quay của trục đá khoảng 20 - 30 m/s
Cách 2: Chi tiết được gá cố định trên bàn máy, trục mang đá thực hiện tất cả các chuyển động:
Chuyển động quay tròn của đá để cắt, các chuyển động chạy dao v à chuyển động hành tinh của đá xung quanh lỗ gia công (Hình 2.40 b)
Mài lỗ không tâm là một phương pháp gia công tinh lỗ cho năng suất cao, đồng thời đạt được độ chính xác và độ đồng tâm ấn tượng Vì chuẩn gia công là mặt ngoài, chi tiết phải được gia công tinh hoặc bán tinh trước khi mài để mặt ngoài đạt yêu cầu Trong quá trình mài lỗ không tâm, ngoài đá mài, bánh dẫn còn có các con lăn đỡ để ép chi tiết tiếp xúc liên tục với bánh dẫn, giúp quỹ đạo mài ổn định và đảm bảo chất lượng gia công.
Mài không tâm lỗ côn được thực hiện bằng cách điều chỉnh trục đá nghiêng với một góc côn so với trục chi tiết Trục đá sau đó thực hiện đồng thời chuyển động quay và dịch tiến dao dọc theo trục chi tiết, nhằm tạo hình lỗ có đường kính và góc côn mong muốn.
Hình 2.41 Mài lỗ vô tâm
Mài lỗ không tâm có các ưu điểm sau:
- Mài được lỗ của các chi tiết có kết cấu phức tạp mà không thuận tiện đối với các phương pháp gia công khác
- Mài được lỗ phi tiêu chuẩn
- Mài sửa được sai lệch vị trí tương quan của tâm lỗ so với các bề mặt khác do các nguyên công trước để lại
- Mài lỗ có khả năng đạt độ chính xác cao (cấp 6)
- Mài được các rãnh định hình sau khi nhiệt luyện mà các phương pháp khác không gia công được
- Dễ tự động hoá quá trình mài
- Khó tưới dung dịch trơn nguội, nên khó thoát nhiệt, thoát phoi
- Độ cứng vững của trục đá kém ảnh hưởng tới độ chính xác và năng suất của nguyên công
- Phải thiết kế máy có trục quay của đá mài lớn
Mài phẳng là phương pháp gia công tinh các mặt phẳng sau khi phay hoặc bào, đã nhiệt luyện hoặc chưa
Mài phẳng thường đạt đô chính xác cấp 7, Ra = 1.6μm, hoặc có thể đạt cấp 6, Ra = 0.4μm
Các phương pháp mài phẳng:
Mài phẳng bằng đá mài trụ: thực hiện trên máy mài phẳng có bàn máy chuyển động tịnh tiến khứ hồi
Hình 2.42 Mài phẳng bằng đá mài trụ Ưu điểm:
- Đạt được độ chính xác cao, cấp 7 hoặc 6
Mài phẳng bằng đá mài mặt đầu là phương pháp hiệu quả để làm phẳng bề mặt chi tiết với độ chính xác cao và năng suất cao Việc mài bằng mặt đầu của đá chậu nguyên hoặc đá ghép cho phép tối ưu hóa quy trình, tiết kiệm vật liệu mài và mở rộng khả năng công nghệ của quá trình mài Lựa chọn giữa đá chậu nguyên và đá ghép phụ thuộc vào yêu cầu về độ nhám, độ phẳng và tính ổn định của chu trình gia công, đồng thời cho phép thích ứng với nhiều cấu hình và kích thước bề mặt Nhờ tối ưu cấu hình và công nghệ mài mặt đầu, phương pháp này mang lại chất lượng bề mặt tốt hơn, thời gian chu trình ngắn hơn và khả năng ứng dụng rộng hơn trong sản xuất hiện đại.
+ Có thể mài đồng thời nhiều bề mặt trên máy mài chuyên dùng
+ Có thể mài đồng thời hai mặt của một chi tiết bằng hai mặt đầu của viên đá
- Khó thoát phoi, khó dẫn dung dịch trơn nguội nên khó thoát nhiệt
- Muốn đạt độ chính xác và độ nhẵn bóng cao phải dùng chế độ cắt thấp
Hình 2.43 Mài phẳng bằng đá mài mặt đầu