Bài giảng Công nghệ tạo hình dụng cụ: Chương 4 - Bùi Ngọc Tuyên

Bài giảng Công nghệ tạo hình dụng cụ: Chương 4 - Đặc điểm công nghệ chế tạo dụng cụ & các giai đoạn chế tạo dụng cụ được biên soạn với các nội dung chính sau: Đặc điểm công nghệ chế tạo dụng cụ cắt; Các giai đoạn chế tạo dụng cụ cắt; Xác định lượng dư gia công. Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết bài giảng tại đây!

1 Đặc điểm về vật liệu dụng cụ cắt

 Các loại VLDCC:

- Thép các bon dụng cụ: Thép có %C > 0,7, %P, %S nhỏ

- Thép HK dụng cụ: Thép C bổ sung % Mn, W, Cr, Si

- Thép gió (HSS=High Speed Steel): thép hợp kim cao với hàm lượng W > 9 %, ngoài ra còn có

Mo, Co, V, Cr

- HKC: Hợp kim cứng là loại kim loại bột gồm hỗn hợp các bột WC, TiC, TaC cùng chất kết dính Co được ép và thiêu kết ở nhiệt đô cao, áp suất cao

- Gốm +Cermet → Hỗn hợpTiC, TiN, TiCN được thiêu kết cùng với kim loại chịu nhiệt đóng vai trò chất dính kết (binder) như Ni, Co, W, Ta, Mo

+Ceramics  Vật liệu chế tạo bằng phương pháp thiêu kết có nền cơ sở là Al2O3 và Si3N4

- PCBN: Polycrystalline Cubic Boron Nitride

- PCD: PolyCrystalline Diamond

 VLDCC có độ cứng cao thường >60 HRC→ khó gia công cơ, khó nhiệt luyện

 Khi gia công tinh tạo hình DCC lần cuối thường phải gia công bằng các p2 mài

• VLDCC thường có giá thành cao

 Yêu cầu các bề mặt chuẩn, bề mặt khởi thủy, bề mặt làm việc (mặt trước, mặt sau)

phải có độ chính xác hình học cao

 Lưỡi cắt là giao tuyến của mặt trước và mặt sau phải nằm trên bề mặt khởi thủy quyết

định độ chính xác gia công

 Độ chính xác hình học bao gồm:

- Độ chính xác về kích thước,

hình dáng hình học

- Độ chính xác hình học tế vi →

Độ nhám thấp; thông thường

các bề mặt làm việc của DCC

phải có Ra ≤ 0.32 μm

- Độ chính xác về vị trí tương đối

của các bề mặt làm việc với mặt

chuẩn

Mặt trước

Mặt sau

Lưỡi cắt

Mặt chuẩn

3 Đặc điểm về thiết bị tạo hình các bề mặt dụng cụ cắt

 Thiết bị gia công tạo hình kết cấu, hình dáng hình học sơ

bộ ban đầu: các máy công cụ vạn năng thông thường

 Thiết bị gia công tạo hình lần cuối:

- Các máy mài vạn năng với độ chính xác cao

- Các máy mài dụng cụ vạn năng + đồ gá chuyên dùng (ê

tô 3 chiều, đồ gá mài sắc mũi khoan, đồ gá mài sắc dao

phay lăn răng,….)

- Các máy mài dụng cụ chuyên dùng tự động:

+ Máy mài chuyên dùng mài sắc mũi khoan

+ Máy mài chuyên dùng mài sắc dao chuốt

+ Máy mài chuyên dùng mài sắc dao phay lăn răng

4 Đặc điểm về quá trình kiểm tra độ chính xác dụng cụ cắt

 Thiết bị kiểm tra cơ tính, độ cứng, kiểm tra khuyết tật phôi liệu chế tạo DCC

 Thiết bị kiểm tra kích thước, các thông số hình học :

- Thiết bị đo kiểm vạn năng: thước cặp, panme, CMM,…

- Thiết bị đo kiểm chuyên dùng: dụng cụ đo góc trước dao xọc, góc sau mũi khoan, đo kiểm các thông số dao phay lăn răng

1 Dụng cụ cắt bằng vật liệu thép (nguyên khối)

a) Quy trình truyền thống

• Chuẩn bị phôi

• Gia công cơ trước nhiệt luyện

• Nhiệt luyện (tôi, ram, )

• Gia công tinh sau nhiệt luyện

• Tổng kiểm tra

• Cắt thử

• Đánh số hiệu, bao gói, bảo quản

b) Quy trình tiên tiến

 Chuẩn bị phôi: phôi thanh đã nhiệt luyện tiêu chuẩn

• Tổng kiểm tra

• Phủ bề mặt phần cắt

• Cắt thử

• Đánh số hiệu, bao gói, bảo quản

II Các giai đoạn chế tạo dụng cụ cắt

Giới thiệu máy mài dụng cụ CNC S20E Michael Deckel

Phạm vi kẹp và mài dụng cụ Đường kính mài tối đa cho phép Khoảng 250 mm

Chiều dài phôi tối đa Khoảng 500 mm

Chiều dài mài tối đa Khoảng 340 mm

Phạm vi di chuyển và hệ thông đo

Trục X

Chuyển động Điều chỉnh hệ thống kỹ thuật với

động cơ xoay chiều

Trục Y

Chuyển động Điều chỉnh hệ thống kỹ thuật với

động cơ xoay chiều

Trục Z

Chuyển động Điều chỉnh hệ thống kỹ thuật với

động cơ xoay chiều

Trục A

Chuyển động Điều chỉnh hệ thống kỹ thuật với động cơ xoay chiều

Hệ thống đo Gián tiếp/mã hóa

Trục C

Chuyển động Điều chỉnh hệ thống kỹ thuật với động cơ xoay chiều

Hệ thống đo Gián tiếp/mã hóa

Hệ thống điều khiển

Chuyển động trục chính

Thông số khác

Phần mềm NUMROTOplus® tích hợp trên máy mài dụng cụ CNC S20E Michael Deckel

a Quy trình chế tạo thân dao

Thân dao thường bằng thép

→ Quy trình chế tạo thân

dao cơ bản giống như quy

trình chế tạo các chi tiết máy

thông thường

b Quy trình chế tạo răng dao

(mảnh cắt)

 Luyện kim bột chế tạo

phôi

 Cắt, phân mảnh dao

 Gia công tinh, mài sắc

 Phủ bề mặt

2 Dụng cụ cắt bằng vật liệu chê tao theo công nghệ luyện kim bột (dụng cụ ghép răng cắt)

III Xác định lượng dư gia công

 Lượng dư gia công là cơ sở để xác định kích thước hình học của phôi chế tạo dụng cụ cắt

 Lượng dư gia công được xác định trên cơ sở các yếu tố sau:

 Bản vẽ thiết kế dụng cụ cắt → kích thước, hình dáng, độ chính xác, điều kiện kỹ thuật dụng cụ cắt

 Phương pháp và độ chính xác chế tạo phôi

 Tiến trình công nghệ lựa chọn

 Độ chính xác máy, dụng cụ, phương pháp gá đặt ở mỗi nguyên công

Dạng phôi Trạng thái bề mặt Sai lệch kích thước (mm)

Bảng 4.1: Độ chính xác của một số phương pháp chế tạo phôi

Điều kiện kỹ thuật của dụng cụ cắt có ảnh hưởng đến trị số lượng dư: DCC yêu cầu độ chính xác cao → yeu cầu gia công nhiều lần → lượng dư gia công lớn

Loại dụng cụ Đường kính (mm) Chiều dài (mm) Độ đảo cho phép

Lớn hơn 150 đến 170

0,15 0,2

Lớn hơn 250 đến 350

0,25 0,3

Lớn hơn 250 đến 500

0,25 0,3

Lớn hơn 250 đến 500

0,2 0.25

Lớn hơn 10 đến 20

Lớn hơn 20 đến 30

…

250 đến 500

250 đến 500 Lớn hơn 500 đến 800 Đến 250

0,3 0,3 0,3 0,2

Bảng 4.2: Dung sai độ đảo phôi dụng cụ sau nhiệt luyện và nắn thẳng (mm)

 Lượng dư trung gian nhỏ nhất 𝒃𝒎𝒊𝒏 xác định theo các công thức:

- Khi gia công bề mặt tròn xoay, đối xứng:

𝒃

𝟐

)

- Khi gia công mặt phẳng một phía:

Zbmin = amin – bmin = Ha + Ta + a + b

Ha – Chiều cao các khuyết tật bề mặt hoặc độ nhấp nhô tế vi (độ nhám bề mặt)

của nguyên công trước để lại

Ta - chiều cao lớp hư hỏng bề mặt do bước hay nguyên công sát trước để lại

a – sai lệch không gian do bước hay nguyên công sát trước để lại như độ lệch tâm,

độ lệch khuôn, độ lệch lõi

b – sai số gá đặt do bước hay nguyên công đang thực hiện tạo nên

 Lượng dư trung gian lớn nhất :

Zbmax = Zbmin +δa - δb

a – là dung sai kích thước bước gia công trước

b – là dung sai kích thước bước gia công đang thực hiện

 Xác định kích thước tại các bước, nguyên công theo các công thức:

Dbmin =Damax + zbmin

Dbmax =Damax + zbmin + b

 Ví dụ sơ đồ tính các kích thước trung gian và phôi khi chế tạo dao khoét ϕ60-0,05

 Lượng dư tổng:

Zbi– Lượng dư trung gian của nguyên công hay bước thứ i

n – là số bước hay số nguyên công

 Trên cơ sở xác định lượng dư trung gian các nguyên công, các bước →

Xác định kích thước ở các bước, các nguyên công và phôi theo quy trình:

Kích thước thiết kế → Kích thước bước, NC cuối → Kích thước bước,NC

kề trước →… … → Kích thước phôi

 Lượng dư tổng một phía đối với các dụng cụ tròn xoay có thể tính theo công thức:

Zt =Tph + ξ + Znl + Zm

Tph– Chiều sâu lớp mất cacbon và khuyết tật của phôi

ξ– Độ chính xác định tâm hoặc chuẩn

Znl – Lượng dư gia công trước khi nhiệt luyện

Zm –Lượng dư mài sau nhiệt luyện