Giáo trình công nghệ chế tạo máy

Với mục đích đó tài liệu này cung cấp những phần lý thuyết cơ bản nhất trong lĩnh vực công nghệ chế tạo máy, những yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng khi gia công cơ khí, đồng thời giới thi

Trang 1

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP NAM ĐỊNH

GIÁO TRÌNH MÔN HỌC: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY NGÀNH: CẮT GỌT KIM LOẠI

TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG

NAM ĐỊNH 2014

Trang 3

LỜI NÓI ĐẦU

Hiện nay trong sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước, chế tạo máy là một ngành quan trọng của nền kinh tế quốc dân được sử dụng trong hầu hết các lĩnh vực công, nông nghiệp, xây dựng, giao thông, quốc phòng

Các cán bộ kỹ thuật trong ngành chế tạo máy được đào tạo phải có kiến thức kỹ thuật cơ bản về công nghệ chế tạo đồng thời phải biết vận dụng những kiến thức đó để giải quyết những vấn đề cụ thể trong thực tế sản xuất như chế tạo, lắp ráp, sử dụng, sửa chữa

Môn học Công nghệ chế tạo máy có vị trí quan trọng trong chương trình đào tạo cán bộ kỹ thuật, công nhân kỹ thuật ngành công nghệ kỹ thuật cơ khí về thiết kế quy trình công nghệ chế tạo các loại máy và các trang bị cơ khí phục vụ các ngành kinh tế như công nghiệp, nông nghiệp, giao thông, điện lực

Mục tiêu của môn học là tạo điều kiện cho người học nắm vững và vận dụng có hiệu quả các phương pháp thiết kế, xây dựng và quản lý các quá trình chế tạo sản phẩm cơ khí về kỹ thuật sản xuất và tổ chức sản xuất nhằm đạt được các chỉ tiêu về kinh tế kỹ thuật theo yêu cầu trong điều kiện và quy mô sản xuất cụ thể

Với mục đích đó tài liệu này cung cấp những phần lý thuyết cơ bản nhất trong lĩnh vực công nghệ chế tạo máy, những yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng khi gia công

cơ khí, đồng thời giới thiệu các phương pháp gia công thông dụng để tạo ra các dạng

bề mặt của chi tiết cơ khí với các yêu cầu khác nhau về chất lượng gia công

Trong tài liệu này cũng trình bày một số quy trình công nghệ gia công các chi tiết điển hình đã được áp dụng trong thực tế sản xuất

Trong quá trình biên soạn cuốn sách không tránh khỏi những sai sót Chúng tôi rất mong nhận được các ý kiến đóng góp của bạn đọc và các đồng nghiệp Các ý kiến đóng góp gửi về: Bộ môn Công nghệ cơ khí, Trường Cao đẳng Công nghiệp Nam Định

Trang 4

MỤC LỤC

Lời nói đầu 1

Mục lục 2

Danh mục các bảng, hình và sơ đồ 7

Chương 1 Những khái niệm cơ bản 14

1.1 Quá trình sản xuất và quá trình công nghệ 14

1.1.1 Quá trình sản xuất 14

1.1.2 Quá trình công nghệ 14

1.2 Các thành phần của quá trình công nghệ 15

1.2.1 Nguyên công 15

1.2.2 Bước 15

1.2.3 Đường chuyển dao (lần chuyển dao) 16

1.2.4 Gá và vị trí 17

1.2.5 Động tác 17

1.3 Dạng sản xuất và các hình thức tổ chức sản xuất 17

1.3.1 Sản lượng cơ khí 17

1.3.2 Dạng sản xuất 18

1.3.3 Các hình thức tổ chức sản xuất 20

1.4 Biện pháp công nghệ 21

1.4.1 Trật tự gia công 21

1.4.2 Biện pháp công nghệ 21

Tóm tắt nội dung cốt lõi 21

Câu hỏi ôn tập 21

Hướng dẫn tự học 22

Nội dung phần thảo luận 22

Chương 2 Chất lượng bề mặt gia công cơ 23

2.1 Khái niệm về chất lượng bề mặt gia công 23

2.1.1 Khái niệm 23

2.1.2 Tính chất hình học của lớp bề mặt 23

2.1.3 Tính chất cơ lý của lớp bề mặt 24

2.2 Ảnh hưởng của chất lượng bề mặt đến khả năng làm việc của chi tiết máy 25

2.2.1 Ảnh hưởng đến tính chống mòn 25

2.2.2 Ảnh hưởng đến độ bền mỏi của chi tiết máy 27

2.2.3 Ảnh hưởng tới tính chống ăn mòn hóa học của lớp bề mặt 27

2.2.4 Ảnh hưởng đến độ chính xác các mối ghép 28

2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt 28

2.3.1 Ảnh hưởng đến nhám bề mặt 28

2.3.2 Ảnh hưởng đến lớp biến cứng bề mặt 31

2.3.3 Ảnh hưởng đến ứng suất dư bề mặt 32

2.4 Phương pháp đánh giá chất lượng bề mặt 32

2.4.1 Đánh giá độ nhám bề mặt 32

2.4.2 Đánh giá mức độ và chiều sâu biến cứng 32

2.4.3 Đánh giá ứng suất dư 32

2.5 Phương pháp đảm bảo chất lượng bề mặt 32

Trang 5

Chương 3 Độ chính xác gia công 34

3.1 Khái niệm 34

3.2 Các phương pháp đảm bảo độ chính xác gia công trên máy công cụ 35

3.2.1 Phương pháp đo dò cắt thử 35

3.2.2 Phương pháp chỉnh dao sắn 36

3.3 Nguyên nhân gây sai số gia công 37

3.3.1 Do độ chính xác của máy công cụ 37

3.3.2 Nguyên nhân do dụng cụ cắt 38

3.3.3 Do biến dạng đàn hồi của hệ thống công nghệ 40

3.3.4 Nguyên nhân do gá đặt chi tiết 42

3.3.5 Nguyên nhân do biến dạng nhiệt và ứng suất dư 43

3.3.6 Nguyên nhân do rung động của hệ thống công nghệ 44

3.3.7 Nguyên nhân do dụng cụ đo và phương pháp đo 45

3.4 Điều chỉnh máy 46

3.4.2 Điều chỉnh tĩnh 46

3.4.3 Điều chỉnh theo chi tiết cắt thử nhờ calíp làm việc 47

3.4.4 Điều chỉnh theo chi tiết cắt thử bằng dụng cụ đo vạn năng 47

Chương 4: Chuẩn 49

4.1 Định nghĩa và phân loại 49

4.1.1 Định nghĩa 49

4.1.2 Phân loại 49

4.2 Quá trình gá đặt chi tiết khi gia công 52

4.2.1 Khái niệm về quá trình gá đặt 52

4.2.2 Các phương án gá đặt chi tiết khi gia công 53

4.3 Nguyên tắc sáu điểm khi định vị 54

4.3.1 Nguyên tắc 6 điểm định vị 54

4.3.2 Ứng dụng nguyên tắc 6 điểm trong quá trình định vị 56

4.3.3 Một số chú ý 58

4.4 Sai số gá đặt 59

4.4.1 Sai số kẹp chặt 59

4.4.2 Sai số của đồ gá 60

4.4.3 Sai số chuẩn 60

4.5 Nguyên tắc chọn chuẩn 62

4.5.1 Nguyên tắc chung 62

4.5.2.Nguyên tắc chọn chuẩn thô 62

4.5.3 Nguyên tắc chọn chuẩn tinh 63

Chương 5 Đặc trưng của các phương pháp gia công 66

5.1 Tổng quan các phương pháp gia công 66

5.2 Phôi và gia công chuẩn bị phôi 66

Trang 6

5.2.1 Các phương pháp tạo phôi 66

5.2.2 Gia công chuẩn bị phôi 67

5.3 Tiện 72

5.3.1 Đặc điểm - khả năng công nghệ 72

5.3.2 Gá đặt chi tiết khi tiện 75

5.3.3 Các phương pháp cắt khi tiện 79

5.4 Phay 85

5.4.1 Đặc điểm, khả năng công nghệ 85

5.4.2 Các phương pháp phay 85

5.5 Bào và xọc 95

5.5.1 Đặc điểm và khả năng công nghệ 95

5.5.2 Các phương pháp bào – xọc 96

5.6 Khoan, khoét, do, ta rô 97

5.6.1 Khoan 97

5.6.2 Khoét 100

5.6.3 Doa 101

5.6.4 Gia công ren bằng ta rô 103

5.7 Chuốt 104

5.7.1 Đặc điểm – khả năng công nghệ 104

5.7.2 Một số biện pháp công nghệ 105

5.8 Mài 107

5.8.1 Đặc điểm – khả năng công nghệ 107

5.8.2 Các phương pháp mài 108

5.9 Các phương phá gia công tinh lần cuối 114

5.9.1 Mài nghiền 114

5.9.2 Mài khôn 119

5.9.3 Mài siêu tinh xác 121

5.9.4 Đánh bóng 122

5.9.5 Cạo 122

5.10.2 Các phương pháp gia công bằng biến dạng dẻo 124

5.11 Các phương pháp gia công băng điện vật lý và điện hóa 127

5.11.2 Gia công bằng tia lửa điện EDM 127

5.11.3 Gia công dùng chùm tia laser 129

5.11.4 Gia công bằng siêu âm 130

5.11.5 Gia công điện hóa 131

5.11.6 Gia công mài điện hóa 131

5.11.7 Gia công bằng tia nước 132

Chương 6: Phương pháp thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết máy 137 6.1 Ý nghĩa của việc chuẩn bị sản xuất 137

6.2 Phương pháp thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết máy 138

6.2.1 Những tài liệu ban đầu để thiết kế quy trình công nghệ 138

6.2.2 Trình tự thiết kế một quy trình công nghệ 138

Trang 7

6.3 Một số bước cơ bản khi thiết kế quy trình công nghệ 139

6.3.1 Tính công nghệ trong kết cấu 139

6.3.2 Xác định lượng dư gia công 141

6.3.3 Chọn phôi và phương pháp chế tạo phôi 141

6.3.4 Thiết kế nguyên công 142

6.3.5 So sánh các phương án công nghệ 143

Chương 7 Quy trình công nghệ gia công chi tiết điển hình 140

7.1 Khái niệm công nghệ điển hình 145

7.2 Quy trình công nghệ gia công chi tiết dạng hộp 145

7.2.1 Đặc điểm và yêu cầu kỹ thuật 145

7.2.2 Tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết dạng hộp 146

7.2.3 Vật liệu, phôi và phương pháp chế tạo phôi 147

7.2.4 Quy trình công nghệ chế tạo chi tiết dạng hộp 148

7.2.5 Biện pháp thực hiện các nguyên công chính 149

7.3 Quy trình công nghệ gia công chi tiết dạng càng 154

7.3.3 Tính công nghệ trong kết cấu đối với chi tiết dạng càng 155

7.3.4 Quy trình công nghệ chế tạo chi tiết dạng càng 156

7.4 Quy trình công nghệ gia công chi tiết dạng trục 163

7.4.4 Quy trình công nghệ chế tạo chi tiết dạng trục 165

7.5 Quy trình công nghệ gia công chi tiết dạng bạc 174

7.5.3 Tính công nghệ trong kết cấu đối với chi tiết dạng bạc 175

7.5.4 Quy trình công nghệ chế tạo các chi tiết dạng bạc 175

7.6 Quy trình công nghệ gia công chi tiết bánh răng 179

7.6.1 Phân loại bánh răng 179

7.6.2 Độ chính xác của bánh răng 180

7.6.4 Nhiệt luyện bánh răng 181

7.6.6 Yêu cầu kỹ thuật 181

7.6.7.Quy trình công nghệ gia công bánh răng 181

7.6.8 Các phương pháp gia công răng 183

Chương 8: Công nghệ lắp ráp các sản phẩm cơ khí 196

8.1 Khái niệm về công nghệ lắp ráp 196

8.1.1.Vị trí của công nghệ lắp ráp 196

Trang 8

8.1.2 Nhiệm vụ của công nghệ lắp ráp 196

8.2 Các phương pháp lắp ráp 197

8.2.1 Phân loại các mối lắp 197

8.2.2 Khái niệm về độ chính xác lắp ráp 197

8.2.3 Các phương pháp lắp ráp 197

8.3 Các hình thức tổ chưacs lắp ráp 199

8.3.1 Lắp ráp cố định 200

8.3.2 Lắp ráp di động 200

8.4 Thiết kế quy trình công nghệ lắp ráp 201

8.4.1 Khái niệm và định nghĩa 201

8.4.2 Những tài liệu ban đầu để thiết kế quy trình công nghệ lắp ráp 201

8.4.3 Trình tự thiết kế quy trình công nghệ lắp ráp 202

8.5 Công nghệ lắp ráp một số mối ghép điển hình 202

8.5.1 Lắp các mối lắp cố định tháo được 202

8.5.2 Lắp các mối lắp cố định không tháo được 202

8.5.3 Lắp các mối lắp di động 203

8.5.4 Lắp ráp bộ truyền bánh răng 203

Tài liệu tham khảo 205

Trang 9

Hình 2-6 Ảnh hưởng của hình dáng hình học của dụng cụ cắt và chế

độ cắt đến độ nhám bề mặt khi tiện

29

Trang 10

Hình 4-9 Đồ gá tiện lỗ 54

Hình 4-23 Chuẩn thô là mặt không gia công có vị trí tương quan cao

nhấ

64

Trang 11

Hình5-18 Sơ đồ tiện thô các mặt trụ ngoài 82

Trang 12

Hình 5-51 Các bề mặt gia công bằng phương pháp bào và xọc 99

Trang 13

Hình 5-84 Chày nghiền điều chỉnh đường kính để nghiền lỗ trụ 122

Trang 14

Hình 7.10 Sơ đồ gia công từng lỗ 156

Trang 15

Hình 7-43 Một số loại bánh răng 182

Trang 16

Chương 1 NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN

* Mục tiêu:

- Hiểu được khái niệm về quá trình sản xuất và quá trình công nghệ, các thành phần của quá trình công nghệ và mục đích của việc phân chia thành các thành phần của quá trình công nghệ trong sản xuất cơ khí

- Trình bày được đặc điểm của các dạng sản xuất và các hình thức tổ chức sản xuất

- Vận dụng các kiến thức trên để lựa chọn và định hướng việc lập quy trình công nghệ gia công, tổ chức sản xuất, lập dự toán trong sản xuất cơ khí

1.1 QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT VÀ QUÁ TRÌNH CÔNG NGHỆ

Thăm dò địa chất  khai thác mỏ  luyện kim  tạo phôi  gia công cơ 

nhiệt luyện  kiểm tra  lắp ráp  chạy thử  thị trường  Dịch vụ sau bán hàng Theo nghĩa hẹp, quá trình sản xuất trong nhà máy cơ khí là quá trình tổng hợp các hoạt động có ích của con người để biến nguyên liệu và bán thành phẩm thành sản phẩm của nhà máy Quá trình tổng hợp đó bao gồm: Chế tạo phôi, gia công cắt gọt, gia công nhiệt luyện, hóa nhiệt luyện, kiểm tra, lắp ráp và hàng loạt quá trình phụ khác như chế tạo dụng cụ, chế tạo đồ gá, vận chuyển, chạy thử, điều chỉnh, sơn, bao bì, đóng gói, bảo quản trong kho…

1.1.2 Quá trình công nghệ

Quá trình công nghệ là một phần của quá trình sản xuất, trực tiếp làm thay đổi trạng thái và tính chất của đối tượng sản xuất Thay đổi trạng thái và tính chất bao gồm: thay đổi hình dáng, kích thước, độ chính xác gia công, chất lượng bề mặt, tính chất cơ lí, vị trí tương quan giữa các bề mặt của chi tiết… Tuỳ theo chức năng, nhiệm

vụ mà có các quá trình công nghệ khác nhau:

- Quá trình công nghệ tạo phôi: có nhiệm vụ chủ yếu là làm thay đổi hình dáng, kích thước của đối tượng sản xuất Ngoài ra nó còn có thể làm thay đổi tính chất cơ lí của vật liệu

- Quá trình công nghệ gia công cắt gọt: có nhiệm vụ chủ yếu là làm thay đổi hình dáng, kích thước, độ chính xác gia công, chất lượng bề mặt.v.v của đối tượng sản xuất bằng gia công có tạo phoi

- Quá trình công nghệ nhiệt luyện: là thay đổi tính chất cơ lí bằng nhiệt của đối tượng sản xuất

- Ngoài ra ta còn có các quá trình công nghệ khác như quá trình công nghệ kiểm tra, quá trình công nghệ lắp ráp…

Trang 17

Xác định quá trình công nghệ hợp lý, rồi ghi thành văn kiện công nghệ đó được coi là quy trình công nghệ

1.2 CÁC THÀNH PHẦN CỦA QUÁ TRÌNH CÔNG NGHỆ

1.2.1 Nguyên công

Nguyên công là một phần của quá trình công nghệ do một công nhân hay một nhóm công nhân gia công liên tục một chi tiết hay một tập hợp chi tiết tại một chỗ làm việc nhất định

- Trong sản xuất đơn chiếc loạt nhỏ thì mỗi máy là một chỗ làm việc do đó quy trình có bao nhiêu máy thì bấy nhiêu nguyên công còn nếu sản lượng gia công lớn thì cần phải quan tâm tới tính liên tục

Ví dụ: Khi gia công chi tiết trục như hình vẽ:

Hình 1-1 Nguyên công

Với chi tiết có hình dạng như trên ta có các phương án gia công bề mặt A, B như sau:

- Phương án 1: Gia công trên máy tiện 1K62 gia công bề mặt A, gia công bề mặt

B cho 1 chi tiết rồi gia công cho chi tiết tiếp theo thì đây là một nguyên công

- Phương án 2: Gia công trên máy tiện 1K62 gia công bề mặt A cho cả loạt chi tiết sau đó mới gia công bề mặt B cho cả loạt chi tiết thì đây là 2 nguyên công

Chỗ làm việc: Là một vị trí trong phân xưởng tại đó có các thiết bị chính, các trang bị phụ nhằm hoàn thành một công việc nhất định nào đó

Ý nghĩa của nguyên công: Nguyên công là một phần cơ bản của quá trình công nghệ, tại đó sẽ cho chúng ta biết: định vị, kẹp chặt, bề mặt gia công, dụng cụ cắt, trang thiết bị công nghệ, độ chính xác và chất lượng bề mặt đạt được, chế độ cắt … Từ đó

có thể tính toán được giá thành, hạch toán được kinh tế, điều độ được sản xuất

Tên nguyên công vừa được ghi theo số thứ tự bằng chữ số La Mã vừa được ghi theo nội dung công việc

1.2.2 Bước

Bước là một phần của nguyên công được thực hiện bằng một dụng cụ cắt hay một tập hợp dụng cụ cắt, gia công một bề mặt hay một tập hợp các bề mặt trong một lần điều khiển lấy chế độ cắt ( chế độ cắt không đổi)

- Máy: 2H135

Trang 18

- Gia công: Bước 1: Khoan lỗ 17

1.2.3 Đường chuyển dao (lần chuyển dao)

- Đường chuyển dao là một lần dịch chuyển của dụng cụ cắt theo phương chạy

dao s để bóc đi một lớp kim loại nhất định Đường chạy dao là một phần của bước

Ví dụ: Khi tiện trục từ đường kính A xuống đường kính B ta cần 2 đường chuyển dao

Hình 1.3 Đường chuyển dao

Trang 19

1.2.4 Gá và vị trí

- Gá là một phần của nguyên công được thực hiện trong một lần gá đặt chi tiết

Gá đặt chi tiết bao gồm hai quá trình là: định vị và kẹp chặt

+ Định vị: xác định cho chi tiết có một vị trí tương quan chính xác trong hệ thống công nghệ

+ Kẹp chặt: cố định vị trí chi tiết đã được định vị để chống lại tác động của ngoại lực

- Vị trí: Là một phần của nguyên công, được xác định bởi một vị trí tương quan giữa chi tiết với máy hoặc giữa chi tiết với dụng cụ cắt

Một lần gá có thể có nhiều vị trí nhưng một vị trí bao giờ cũng thuộc một lần gá

1.2.5 Động tác

Động tác là các hành động cụ thể của công nhân trực tiếp tác động vào hệ thống công nghệ nhằm hoàn thành các công việc của một nguyên công

Ví dụ: bấm công tắc, đẩy ụ động, quay bàn dao … là các động tác

Việc đưa khái niệm động tác vào các văn kiện công nghệ nhằm mục đích chủ yếu là để giải quyết một cách triệt để bài toán về kinh tế Vì trong sản suất loạt lớn, hàng khối nếu thực hiện các động tác không hợp lý sẽ làm giảm năng suất gia công

Chú ý: Sở dĩ phải phân chia quá trình công nghệ thành nhiều thành phần là vì 2

yếu tố: kinh tế và kỹ thuật

Trang 20



m N N

Trong đó: N- số chi tiết sản xuất trong một năm

N1- số sản phẩm (số máy) được sản xuất trong một năm theo kế hoạch (được cho trong nhiệm vụ thiết kế)

m- số chi tiết trong một sản phẩm

- số chi tiết được chế tạo thêm để dự trữ (5% đến 7%)

1





m N N

1.3.2 Dạng sản xuất

1.3.2.1 Khái niệm

Dạng sản xuất (loại hình sản xuất) là một khái niệm kinh tế, kỹ thuật tổng hợp

phản ánh mối quan hệ qua lại giữa các đặc trưng về kỹ thuật, về công nghệ của nhà máy với các hình thức tổ chức sản xuất, hạch toán kinh tế được sử dụng trong quá trình đó nhằm tạo ra các sản phẩm đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật

Để phân loại dạng sản xuất có nhiều quan điểm khác nhau ở đây phân loại dạng sản xuất theo sản lượng hàng năm và khối lượng chi tiết

1.3.2.2 Đặc điểm của các dạng sản xuất

a/ Dạng sản xuất đơn chiếc

Là dạng sản xuất mà sản lượng gia công của mỗi mặt hàng rất nhỏ, thường chỉ một đến vài chục chiếc Số chủng loại mặt hàng nhiều, các mặt hàng không lặp lại hoặc lặp lại theo một chu kỳ

Đặc điểm:

- Sử dụng máy: chủ yếu là máy vạn năng

- Bố trí máy: thường bố trí máy theo nhóm máy

- Đồ gá và các trang bị công nghệ: chủ yếu là vạn năng

- Phương pháp gá đặt: chủ yếu sử dụng phương pháp rà gá

- Phương pháp đảm bảo độ chính xác gia công: chủ yếu sử dụng phương pháp

đo dò cắt thử

- Định mức kĩ thuật: rất đơn giản, thường định mức theo kinh nghiệm

- Bậc thợ: thợ đứng máy đòi hỏi tay nghề cao, không cần thợ điều chỉnh

- Năng suất: rất thấp và mất nhiều thời gian rà gá, đo dò cắt thử …

- Độ chính xác gia công: Không cao nhất là sự đồng đều của loạt chi tiết

- Văn kiện công nghệ: được lập rất đơn giản thường chỉ sử dụng phiếu tiến trình công nghệ

Trang 21

b/ Dạng sản xuất hàng khối

Là dạng sản xuất mà số chủng loại mặt hàng rất ít, sản lượng gia công của một mặt hàng rất lớn, sản phẩm rất ổn định, lâu dài

Đặc điểm:

- Sử dụng máy: chủ yếu là máy chuyên dùng, máy tự động cho năng suất cao

- Bố trí máy: theo quy trình công nghệ Tại mỗi máy thường chỉ hoàn thành một công việc nhất định của một quy trình công nghệ nhất định

- Đồ gá, trang thiết bị công nghệ: chủ yếu là chuyên dùng

- Phương pháp gá đặt: chủ yếu sử dụng phương pháp tự động đạt kích thước

- Phương pháp đảm bảo độ chính xác gia công: thường sử dụng phương pháp chỉnh sẵn dao

- Định mức kỹ thuật: rất tỉ mỉ và chính xác, thường sử dụng các phương pháp như tính toán phân tích, bấm giờ, chép thực ngày làm việc.v.v

- Bậc thợ: cần thợ điều chỉnh có tay nghề cao, thợ đứng máy không cần có tay nghề cao

- Văn kiện công nghệ: được lập rất tỉ mỉ, thường phải sử dụng đến phiếu nguyên công

c/ Sản xuất hàng loạt

Là dạng sản xuất mà sản lượng của mỗi mặt hàng không quá ít, số chủng loại mặt hàng không quá nhiều, sản phẩm tương đối ổn định và lặp lại theo chu kỳ

Đặc điểm:

- Kết hợp giữa hai dạng sản xuất trên

- Sản xuất loạt nhỏ giống sản xuất đơn chiếc

- Sản xuất loạt lớn giống sản xuất đơn chiếc

V- Thể tích của chi tiết (dm3)

g - Khối lượng riêng của vật liệu (Kg/ dm3 )

Trang 22

Bảng 1-1 Bảng xác định dạng sản xuất theo số lượng và trọng lượng

Dạng sản

xuất

Q 1 – trọng lượng của chi tiết

> 200 kG 4 ÷ 200 kG < 4 kG Sản lượng hàng năm của chi tiết (chiếc)

1.3.3.1 Sản xuất theo dây chuyền

Sản suất theo dây chuyền là hình thức tổ chức sản xuất mà đối tượng sản xuất đi

từ nguyên công đầu đến nguyên công cuối theo một trật tự nhất định

Đặc trưng của sản xuất theo dây chuyền là nhịp sản xuất Nhịp sản xuất là khoảng thời gian lặp lại của chu kì gia công hoặc lắp ráp Nhịp sản xuất dược xác định theo công thức:

t n = T / N (phút/chiếc) (1.2)

Trong đó:

tn - Nhịp sản xuất của dây chuyền

T - Thời gian làm việc (phút)

N - Số đối tượng sản xuất ra trong khoảng thời gian T (chiếc)

Để đảm bảo tính đồng bộ của dây chuyền sản xuất cần phải thoả mãn điều kiện:

1.3.3.2 Sản xuất không theo dây chuyền

Sản xuất không theo dây chuyền là hình thức tổ chức mà các nguyên công của QTCN không bị ràng buộc lẫn nhau về thời gian và địa điểm, máy được bố trí theo nhóm và không phụ thuộc vào thứ tự các nguyên công

Hình thức tổ chức sản xuất này thường được dùng trong sản xuất đơn chiếc loạt nhỏ

Trang 23

1.4 BIỆN PHÁP CÔNG NGHỆ

1.4.1 Tr t tự gia công

- Đối với từng bề mặt gia công thường gia công theo trật tự sau:

Gia công phá  gia công thô  gia công bán tinh  gia công tinh  gia công tinh lần cuối

- Đối với cả quy trình công nghệ thường gia công theo trình tự sau:

1.4.2 Biện pháp công nghệ

* T p trung nguy n công: là một biện pháp công nghệ khi nghiên cứu thiết lập

một nguyên công mà nguyên công đó được tập trung lại từ hai hay nhiều nguyên công khác

* Phân tán nguy n công: là một biện pháp công nghệ khi nghiên cứu thiết lập

một nguyên công trong đó một nguyên công có thể tách thành nhiều nguyên công nhỏ Nguyên công phân tán triệt để nhất là nguyên công chỉ có một bước

* hạm vi s dụng

+ Tập trung nguyên công thường được sử dụng trong mọi loại hình sản xuất, tuỳ từng điều kiện cụ thể mà có các biện pháp tập trung thích hợp

Ví dụ: Trong sản xuất đơn chiếc loạt nhỏ trên các máy vạn năng thường tập

trung nhiều nguyên công trên một máy, ngày nay với sự phát triển của các máy gia công CNC hoặc trung tâm gia công thì một máy có thể gia công được rất nhiều bề mặt trong một lần gá nên khi lập quy trình công nghệ thường chọn biện pháp công nghệ là tập trung nguyên công từ dạng sản xuất đơn chiếc đến hàng khối

+ Phân tán nguyên công: Thường chỉ được sử dụng trong sản xuất kém phát triển và cũng tuỳ điều kiện cụ thể mà chọn biện pháp phân tán thích hợp

Ví dụ: Trong sản xuất loạt lớn, hàng khối thường phân tán nguyên công triệt để thực hiện trên các máy vạn năng có trang bị đồ gá chuyên dùng hay các máy chuyên dùng đơn giản

TÓM TẮT NỘI DUNG CỐT LÕI

Nội dung cốt lõi của chương là các khái niệm cơ bản về quá trình sản xuất, quá trình công nghệ, các thành phần của quá trình công nghệ Đặc điểm của các dạng sản

xuất và các hình thức tổ chức sản xuất

CÂU HỎI ÔN TẬP

1 Quá trình công nghệ là gì? Hãy nêu các thành phần của quá trình công nghệ Cho ví dụ minh họa?

2 Có mấy dạng sản xuất? Hãy nêu đặc điểm và phạm vi ứng dụng của mỗi dạng?

Trang 24

HƯỚNG DẪN TỰ HỌC

Sinh viên đọc từ trang 4- 15 và tài liệu [1] trang 1-13 trả lời các câu hỏi sau:

1 Để sản xuất ra một sản phẩm cơ khí thì phải trải qua các giai đoạn nào?

2 Quá trình công nghệ được phân chia thành các thành phần nào, mục đích của việc phân chia này?

3 Việc xác định dạng sản xuất nhằm mục đích gì, so sánh đặc điểm của việc tổ chức sản xuất đối với từng dạng sản xuất?

NỘI DUNG PHẦN THẢO LUẬN

Phương pháp tổ chức sản xuất khi khách hàng đặt gia công chi tiết bánh răng với

số lượng là 10 sản phẩm, 1000 sản phẩm, số lượng lớn chu kỳ đều đặn trong nhiều năm

Trang 25

Chương 2 CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT GIA CÔNG CƠ

profin trung bình cộng Ra của lớp bề mặt

* Chiều cao nhấp nhô R z : là trị số trung bình của tổng các giá trị tuyệt đối của

chiều cao 5 đỉnh cao nhất và chiều sâu 5 đáy thấp nhất của profin tính trong phạm vi chiều dài chuẩn đo l

Trị số Rz được xác định như sau:

5

)

( )

Hình 2-1: Sơ đồ xác định độ nhấp nhô tế vi

Trang 26

Chiều dài chuẩn l là chiều dài của phần bề mặt được chọn để đo độ nhám bề mặt, không tính đến những dạng mấp mô khác có bước lớn hơn l (sóng bề mặt chẳng hạn)

của khoảng cách từ các điểm trên profin đến đường trung bình, đo theo phương pháp tuyến với đường trung bình

Độ nhám bề mặt là cơ sở để đánh giá độ nhẵn bề mặt trong phạm vi chiều dài chuẩn rất ngắn l Theo tiêu chuẩn Nhà nước thì độ nhẵn bề mặt được chia làm 14 cấp ứng với giá trị của Ra, Rz (cấp 14 là cấp nhẵn nhất, cấp 1 là cấp nhám nhất).Trong thực

tế sản xuất, người ta đánh giá độ nhám bề mặt chi tiết máy theo các mức độ: thô (cấp 1- 4), bán tinh (cấp 5 - 7), tinh (cấp 8 - 11), siêu tinh (cấp 12 - 14) Trong thực tế, thường đánh giá nhám bề mặt bằng một trong hai chỉ tiêu trên

Việc chọn chỉ tiêu nào là tùy thuộc vào chất lượng yêu cầu và đặc tính kết cấu

xác hơn và thuận lợi hơn những bề mặt có yêu cầu nhám trung bình Với những bề mặt

2.1.2 2 Độ sóng bề mặt

Độ sóng bề mặt là chu kỳ không bằng phẳng của bề mặt chi tiết máy được quan sát trong phạm vi lớn hơn độ nhám bề mặt

Hình 2-2: Tổng quát về độ nhám và độ sóng bề mặt chi tiết máy

Người ta dựa vào tỉ lệ gần đúng giữa chiều cao nhấp nhô và bước sóng để phân biệt độ nhám bề mặt và độ sóng bề mặt chi tiết máy

Độ nhám ứng với tỉ lệ l/h = 0 – 50

Độ sóng ứng với tỉ lệ L/H = 50 – 1000

Trong đó L: khoảng cách giữa hai đỉnh sóng

l: khoảng cách giữa hai đỉnh nhấp nhô tế vi

Trang 27

Trong quá trình gia công, tác dụng của lực cắt làm xô lệch mạng tinh thể lớp kim loại bề mặt và gây biến dạng dẻo ở vùng trước và vùng sau lưỡi cắt Phoi kim loại được tạo ra do biến dạng dẻo của các hạt kim loại trong vùng trượt Giữa các hạt tinh thể kim loại xuất hiện ứng suất Thể tích riêng tăng và mật độ kim loại giảm ở vùng cắt Giới hạn bền, độ cứng, độ giòn của lớp bề mặt được nâng cao; ngược lại tính dẻo dai của lớp bề mặt lại giảm Tính dẫn từ cũng như nhiều tính chất khác của lớp bề mặt cũng thay đổi Kết quả tổng hợp là lớp bề mặt kim loại bị cứng nguội, chắc lại và có

độ cứng tế vi cao

Có 2 chỉ tiêu để đánh giá độ biến cứng:

- Độ cứng tế vi

- Chiều sâu của lớp biến cứng

Mức độ biến cứng và chiều sâu lớp biến cứng bề mặt phụ thuộc vào tác dụng của lực cắt, mức độ biến dạng dẻo của kim loại và ảnh hưởng nhiệt trong vùng cắt Lực cắt (cường độ, thời gian tác dụng) tăng làm cho mức độ biến dạng dẻo của vật liệu tăng; qua đó làm tăng mức độ biến cứng và chiều sâu lớp biến cứng bề mặt Nhiệt sinh ra ở vùng cắt (nhiệt độ, thời gian tác dụng) sẽ hạn chế hiện tượng biến cứng bề mặt

2.1.3.1 Ứng suất dư trong lớp bề mặt

Nguyên nhân gây ra ứng suất dư trong lớp bề mặt chi tiết máy: sâu xa nhất vẫn

là do biến dạng dẻo

- Khi cắt một lớp mỏng vật liệu, trường lực xuất hiện gây ra biến dạng dẻo không đều ở từng khu vực trong lớp bề mặt Khi trường lực mất đi, biến dạng dẻo không đồng đều này sẽ gây ra ứng suất dư trong lớp bề mặt

- Biến dạng dẻo sinh ra khi cắt làm chắc lớp vật liệu bề mặt, làm tăng thể tích riêng của lớp kim loại mỏng ở ngoài cùng Lớp kim loại ở bên trong do không bị biến dạng dẻo nên vẫn giữ thể tích riêng bình thường Lớp kim loại ngoài cùng có xu hướng tăng thể tích, gây ra ứng suất dư nén; vì có liên hệ với nhau nên lớp kim loại bên trong phải sinh ra ứng suất dư kéo để cân bằng

- Nhiệt sinh ra ở vùng cắt có tác dụng nung nóng cục bộ các lớp mỏng bề mặt làm giảm môđun đàn hồi của vật liệu, có khi làm giảm tới trị số nhỏ nhất Sau khi cắt, lớp vật liệu bề mặt ở vùng cắt bị nguội nhanh co lại, sinh ra ứng suất dư kéo; để cân bằng thì lớp kim loại bên trong phải sinh ra ứng suất dư nén

- Kim loại bị chuyển pha trong quá trình cắt và nhiệt sinh ra ở vùng cắt làm thay đổi cấu trúc vật liệu, dẫn đến sự thay đổi về thể tích kim loại Lớp kim loại nào hình thành cấu trúc có thể tích riêng lớn sẽ sinh ra ứng suất dư nén; lớp kim loại có cấu trúc với thể tích riêng bé phải sinh ra ứng suất dư kéo để cân bằng

Trang 28

Hình 2-3 Mô hình hai bề mặt tiếp xúc

Tại các đỉnh tiếp xúc đó, áp suất rất lớn, thường vượt quá giới hạn chảy, có khi vượt quá cả giới hạn bền của vật liệu, áp suất đó làm cho các điểm tiếp xúc bị nén đàn hồi và làm biến dạng dẻo các nhấp nhô, đó là biến dạng tiếp xúc Khi hai bề mặt

có chuyển động tương đối với nhau sẽ xảy ra hiện tượng trượt dẻo ở các đỉnh nhấp nhô; các đỉnh nhấp nhô bị mòn nhanh làm khe hở lắp ghép tăng lên Đó là hiện tượng

mòn ban đầu

Trong điều kiện làm việc nhẹ và vừa, mòn ban đầu có thể làm cho chiều cao nhấp nhô giảm 65 - 75%; lúc đó diện tích tiếp xúc thực tăng lên và áp suất tiếp xúc giảm đi Sau giai đoạn mòn ban đầu (chạy rà) này, quá trình mài mòn trở nên bình thường và

chậm, đó là giai đoạn mòn bình thường (giai đoạn này, chi tiết máy làm việc tốt nhất) Cuối cùng là giai đoạn mòn kịch liệt, khi đó bề mặt tiếp xúc bị tróc ra, nghĩa là

cấu trúc bề mặt chi tiết máy bị phá hỏng

Mối quan hệ giữa lượng mòn và thời gian sử dụng của một cặp chi tiết ma sát với nhau tùy theo độ nhám bề mặt ban đầu được biểu thị như sau:

Hình 2.4 Quá trình mài mòn của một cặp chi tiết

Các đường đặc trưng a, b, c ứng với ba độ nhám ban đầu khác nhau của các bề mặt tiếp xúc Đường c là cặp chi tiết có độ nhẵn bóng bề mặt ban đầu kém nhất nên giai đoạn mòn ban đầu xảy ra nhanh nhất, cường độ mòn lớn nhất ở giai đoạn mòn ban đầu

2.2.1.2 Ảnh hưởng của lớp biến cứng bề mặt

Lớp biến cứng bề mặt của chi tiết máy có tác dụng nâng cao tính chống mòn Biến cứng bề mặt làm hạn chế sự khuếch tán ôxy trong không khí vào bề mặt chi tiết máy để tạo thành các ôxyt kim loại gây ra ăn mòn kim loại Ngoài ra, biến cứng còn hạn chế quá trình biến dạng dẻo toàn phần của chi tiết máy, qua đó hạn chế hiện tượng chảy và hiện tượng mài mòn

Trang 29

Ngoài phương pháp gia công cắt gọt, người ta dùng các phương pháp gia công biến dạng dẻo để biến cứng bề mặt: phun bi, lăn bi, nong ép

2.2.1.3 Ảnh hưởng của ứng suất dư trong lớp bề mặt

Ứng suất dư ở lớp bề mặt chi tiết máy nói chung không có ảnh hưởng đáng kể tới tính chống mòn nếu chi tiết máy làm việc trong điều kiện ma sát bình thường

2.2.2 Ảnh hưởng đến độ bền mỏi của chi tiết máy

Nếu độ nhám thấp thì độ bền, giới hạn mỏi của vật liệu sẽ cao, và ngược lại

Bề mặt bị biến cứng có thể làm tăng độ bền mỏi khoảng 20% Chiều sâu và mức

độ biến cứng của lớp bề mặt đều có ảnh hưởng đến độ bền mỏi của chi tiết máy; cụ thể

là hạn chế khả năng gây ra các vết nứt tế vi làm phá hỏng chi tiết, nhất là khi bề mặt chi tiết có ứng suất nén

Ứng suất dư nén trên lớp bề mặt có tác dụng nâng cao độ bền mỏi, còn ứng suất

dư kéo lại hạ thấp độ bền mỏi của chi tiết máy Vì thế, khi chế tạo người ta cố gắng làm cho chi tiết có được ứng suất nén trên bề mặt

2.2.3 Ảnh hưởng tới tính chống ăn mòn hóa học của lớp bề mặt

2.2.3.1 Ảnh hưởng của độ nhám bề mặt

Các chỗ lõm trên bề mặt do độ nhám tạo ra là nơi chứa các tạp chất như axit, muối Các tạp chất này có tác dụng ăn mòn hóa học đối với kim loại Quá trình ăn mòn hóa học trên lớp bề mặt chi tiết theo sườn của nhấp nhô và hình thành các nhấp nhô mới Như vậy, bề mặt chi tiết máy càng ít nhám thì sẽ càng ít bị ăn mòn hóa học (vì khả năng chứa các tạp chất ít), bán kính đáy các nhấp nhô càng lớn khả năng chống

ăn mòn hóa học của lớp bề mặt càng cao

Có thể chống ăn mòn hóa học bằng cách phủ lên bề mặt chi tiết máy một lớp bảo

vệ bằng phương pháp mạ hoặc bằng phương pháp cơ khí làm chắc lớp bề mặt

Hình 2-5 Quá trình ăn mòn hóa học trên lớp bề mặt chi tiết máy

Trang 30

Biến cứng tăng thì tính chống ăn mòn giảm vì biến cứng tăng thì sự thay đổi của các hạt không đồng đều Hạt ferrit biến dạng nhiều hơn hạt peclit, điều đó làm cho năng lượng nâng cao không đều và thế năng điện tích của các hạt thay đổi khác nhau Hạt ferrit biến cứng nhiều hơn sẽ trở thành anốt Hạt peclit bị biến cứng ít hơn sẽ trở thành catốt Lúc này, tạo ra các pin ăn mòn nên ăn mòn sẽ tăng

Ứng suất dư hầu như không ảnh hưởng đến tính chống mòn khi làm việc ở nhiệt

độ bình thường Còn ở nhiệt độ cao thì sẽ có ảnh hưởng

2.2.4 Ảnh hưởng đến độ chính xác các mối ghép

Trong giai đoạn mòn ban đầu, chiều cao nhấp nhô tế vi Rz, đối với mối ghép lỏng

có thể giảm đi 65 - 75% làm khe hở lắp ghép tăng lên và độ chính xác lắp ghép giảm

đi Để đảm bảo độ ổn định của mối lắp lỏng trong thời gian sử dụng, phải giảm độ nhấp nhô tế vi Giá trị Rz hợp lý được xác định theo độ chính xác của mối lắp tùy theo trị số của dung sai kích thước lắp ghép

Ví dụ: Độ bền mối lắp chặt giữa vành bánh xe lửa và trục ứng với chiều cao nhấp

15%

Tóm lại, độ chính xác các mối lắp ghép trong kết cấu cơ khí phụ thuộc vào chất lượng các bề mặt lắp ghép Độ bền các mối lắp ghép, trong đó độ ổn định của chế độ lắp ghép giữa các chi tiết, phụ thuộc vào độ nhám của các bề mặt lắp ghép

2.3 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT

2.3.1 Ảnh hưởng đến nhám bề mặt

2.3.1.1 Ảnh hưởng của các thông số mang tính chất in d p hình học của dụng cụ cắt và chế độ cắt

- Ảnh hưởng của góc nghiêng chính :  tăng → Rz tăng

- Ảnh hưởng của góc nghiêng phụ 1: 1 tăng → Rz tăng

Nếu lượng chạy dao S quá nhỏ (S < 0.03 mm/vòng) thì trị số của Rz lại tăng Nguyên nhân: do S nhỏ hơn bán kính mũi dao nên xảy hiện tượng trượt của mũi dao trên bề mặt gia công

Trang 31

- Ảnh hưởng của chiều sâu cắt t: t ít ảnh hưởng đến nhám bề mặt Tuy nhiên không nên cắt với t quá nhỏ

Ví dụ: Xét sự ảnh hưởng của hình dạng hình học của dụng cụ cắt và chế độ cắt đến chất lượng bề mặt chi tiết khi tiện

Hình 2-6 Ảnh hưởng của hình dáng hình học của dụng cụ cắt và

chế độ cắt đến độ nhám bề mặt khi tiện

đến vị trí 2 ( hình 2.6 a) Trên bề mặt gia công sẽ chừa lại một phần kim loại m không

học của dao cắt

Nếu thay đổi lượng chạy dao thì thì chiều cao nhấp nhô giảm ( hình 2.6 b)

làm thay đổi cả hình dạng nhấp nhô ( hình 2.6 c)

hình 2.6 e)

Khi bán kính r nhỏ lượng chạy dao S lớn thì ngoài phần cong của lưỡi cắt phần thẳng cũng ảnh hưởng đến hình dạng và chiều cao nhấp nhô ( hình 2.6 f)

2.3.1.2 Ảnh hưởng của biến dạng dẻo lớp bề mặt

Biến dạng dẻo lớp bề mặt ảnh hưởng rất lớn đến nhám bề mặt Biến dạng dẻo lớp bề mặt tăng làm tăng nhám bề mặt Vì vậy, tất cả các nguyên nhân làm tăng Biến dạng dẻo lớp bề mặt đều làm tăng nhám bề mặt

Trang 32

* Ảnh hưởng của tốc độ cắt v

Tốc độ cắt v ảnh hưởng rất lớn đến Biến dạng dẻo lớp bề mặt do đó ảnh hưởng

rất lớn đến nhám bề mặt

Khi gia công vật liệu dẻo (thép), quan hệ giữa vận tốc cắt và Rz như hình 2-7

Hình 2-7 Ảnh hưởng của vận tốc cắt đến độ nhấp nhô tế vi

+ Khi tốc độ cắt v thấp, nhiệt cắt không cao, phoi kim loại tách d , biến dạng

+ Khi tăng tốc độ cắt v lên khoảng 15 - 20 m/phút thì thì nhiệt cắt và lực cắt đều tăng gây ra biến dạng dẻo mạnh khi đó hình thành lẹo dao làm tăng độ nhám bề mặt gia công

+ Nếu tiếp tục tăng vận tốc cắt lẹo dao bị nung nóng nhanh hơn, vùng kim loại biến dạng bị phá hủy, lực dính của lẹo dao không thắng nổi lực ma sát của dòng phoi

và lẹo dao bị cuốn đi, lẹo dao biến mất ứng với vận tốc cắt từ 30 – 60 m/phút

+ Nếu tiếp tục tăng tốc độ cắt v > 60m/ph, tốc độ cắt lớn hơn tốc độ hình thành

Khi gia công kim loại giòn (gang) các mảnh kim loại bị trượt và vỡ ra không theo thứ tự do đó làm tăng độ nhám bề mặt Tăng tốc độ cắt sẽ giảm được hiện tượng

vỡ vụn của kim loại và như vậy làm tăng độ nhám bề mặt

* Ảnh hưởng của lượng chạy dao S

Lượng chạy dao S ngoài ảnh hưởng mang tính chất hình học như đã nói ở trên, còn có ảnh hưởng lớn đến mức độ biến dạng dẻo và biến dạng đàn hồi ở bề mặt gia công, do đó ảnh hưởng rất lớn đến nhám bề mặt Hình 2.6 là đồ thị quan hệ giữa lượng

Hình 2-8 Ảnh hưởng của lượng chạy dao đến độ nhấp nhô tế vi

Trang 33

Khi gia công với lượng chạy dao S=(0,02 - 0,15) mm/vòng thì bề mặt gia công

dạng dẻo lớn hơn ảnh hưởng của các yếu tố hình học Nếu lượng chạy dao S > 0,15

tăng (đoạn BC trên hình 2.8)

Như vậy: để đảm báo độ nhám bề mặt và năng suất gia công nên chọn giá trị lượng chạy dao S trong khoảng từ 0,02 đến 0,125 mm/vòng đối với thép cacbon

* Ảnh hưởng của chiều sâu cắt t

Chiều sâu cắt nhìn chung không có ảnh hưởng đáng kể đến độ nhám bề mặt

tăng Ngược lại, chiều sâu cắt quá nhỏ sẽ làm cho dao bị trượt trên bề mặt gia công và xảy ra hiện tượng cắt không liên tục, do đó Rz tăng

* Ảnh hưởng của v t liệu gia công

Vật liệu gia công ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt chủ yếu là do khả năng biến dạng dẻo Vật liệu dẻo và dai (thép ít cacbon), càng d biến dạng dẻo sẽ làm cho

Rz tăng Vật liệu càng cứng, càng khó biến dạng dẻo và độ hạt càng nhỏ thì Rz giảm

Độ cứng của vật liệu gia công tăng thì sẽ hạn chế được ảnh hưởng của tốc độ cắt tới nhám bề mặt

* Ảnh hưởng của dung dịch trơn nguội

Dung dịch trơn nguội làm giảm ma sát trong vùng gia công, giảm nhiệt cắt, giảm

c Ảnh hưởng do rung động của hệ thống công nghệ

Rung động của hệ thống công nghệ tạo ra chuyển động tương đối có chu kỳ giữa dụng cụ cắt và chi tiết gia công, làm thay đổi điều kiện ma sát, gây nên độ sóng

và nhấp nhô tế vi trên bề mặt gia công Nếu rung động có tần số lớn, biên độ nhỏ sẽ gây ra nhám bề mặt Nếu rung động có tần số nhỏ, biên độ lớn sẽ gây ra sóng bề mặt Rung động giảm - độ nhám bề mặt tăng

2.3.2 Ảnh hưởng đến lớp biến cứng bề mặt

Biến dạng dẻo lớp bề mặt tăng sẽ làm tăng lớp biến cứng bề mặt Vì vậy tất cả các nguyên nhân làm tăng lực cắt sẽ làm tăng biến dạng dẻo lớp bề mặt do đó sẽ làm tăng mức độ biến lớp bề mặt Tăng thời gian tác dụng của lực cắt sẽ làm tăng chiều sâu lớp biến cứng

Nếu góc trước  tăng từ giá trị âm đến giá trị dương thì mức độ và chiều sâu biến cứng bề mặt chi tiết giảm

Vận tốc cắt tăng làm giảm thời gian tác động của lực gây ra biến dạng kim loại,

do đó làm giảm chiều sâu biến cứng và mức độ biến cứng bề mặt Qua thực nghiệm người ta kết luận:

- Nếu V< 20 m/ph: chiều sâu biến cứng tăng theo giá trị vận tốc cắt

- Nếu V> 20 m/ph: chiều sâu biến cứng giảm theo giá trị lượng chạy dao

Ngoài ra, biến cứng bề mặt cũng tăng nếu dụng cụ cắt bị mòn, bị cùn

Trang 34

- Đo các chỉ tiêu nhám bề mặt Ra, Rz , Rmax .v.v bằng máy dò profin

2.4.2 Đánh giá mức độ và chiều sâu biến cứng

Để đánh giá mức độ và chiều sâu biến cứng người ta chuẩn bị một mẫu kim tương rồi đưa mẫu này lên kiểm tra để đo độ cứng

Để đo chiều sâu biến cứng, dùng đầu kim cương tác động lần lượng xuống bề mặt mẫu từ ngoài vào trong, từ đó sẽ xác định được chiều sâu biến cứng

2.4.3 Đánh giá ứng suất dư

Để đánh giá (xác định) ứng suất dư người ta thường dùng tia Rơnghen kích thích trên bề mặt mẫu một lớp dày 5 -10 µm và sau mỗi lần kích thích ta chụp ảnh đồ thị Rơnghen Phương pháp này cho phép đo được cả chiều sâu biến cứng Tuy nhiên, ph-ương pháp này rất phức tạp và tốn nhiều thời gian cho điều chỉnh đồ thị Rơnghen (mất khoảng 10 giờ trong một lần đo)

2.5 PHƯƠNG PHÁP ĐẢM BẢO CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT

Để đảm bảo chất lượng bề mặt gia công, trước hết phải chuẩn bị hệ thống công nghệ thật tốt, đặc biệt là ở khâu gia công tinh Những biện pháp nhằm cải thiện chất lượng bề mặt chi tiết máy khi gia công bằng các dụng cụ có lưỡi và khi gia công bằng

đá mài đó được kiểm nghiệm và cho trong các bảng

năng đạt được cấp độ nhẵn bóng bề mặt của từng phương pháp gia công

Để tạo ra lớp biến cứng bề mặt (lớp cứng nguội bề mặt) có thể dùng phương pháp cơ khí; nhiệt luyện; hóa luyện hoặc điện hóa (tôi, thấm cacbon, xianua hóa, mạ crôm, mạ thép, )

Ngoài ra, phải lựa chọn được phương pháp gia công hợp lý, chế độ công nghệ hợp lý Vì ứng với một phương pháp gia công chỉ đạt được một cấp chính xác và một cấp độ nhám nhất định Khả năng đạt độ nhám bề mặt của các phương pháp gia công tham khảo trong các sổ tay Công nghệ chế tạo máy

Trang 35

TÓM TẮT NỘI DUNG CỐT LÕI

Nội dung cốt lõi của chương là yếu tố đặc trưng của chất lượng bề mặt chi tiết máy, các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt chi tiết máy và phương pháp nâng

cao chất lượng bề mặt chi tiết máy khi gia công

CÂU HỎI ÔN TẬP

1 Nêu các yếu tố đặc trưng của chất lượng bề mặt chi tiết máy? Ảnh hưởng của chất lượng bề mặt đến khả năng làm việc của chi tiết máy?

2 Trình bày các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt chi tiết máy khi gia công?

3 Nêu các biện pháp nâng cao chất lượng bề mặt chi tiết máy và phương pháp đánh giá chất lượng bề mặt chi tiết máy?

HƯỚNG DẪN TỰ HỌC

Sinh viên đọc từ trang 15-27 và tài liệu [1] trang 15-40 trả lời các câu hỏi sau:

1 Như thế nào một chi tiết máy được gia công có chất lượng bề mặt đạt yêu cầu?

2 Những yếu tố nào ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt chi tiết máy khi gia công?

3 Có các phương pháp nào nâng cao chất lượng bề mặt chi tiết máy khi gia công?

NỘI DUNG PHẦN THẢO LUẬN

Khi thực hiện các bài thực hành của học phần Thưc tập tiện cơ bản chúng ta đã dùng các phương pháp gì để đánh giá chất lượng bề mặt chi tiết gia công, cách đánh giá đó đã chính xác chưa, tại sao? Phân tích các nguyên nhân và biện pháp nâng cao chất lượng bề mặt chi tiết gia công?

Trang 36

Chương 3 ĐỘ CHÍNH XÁC GIA CÔNG

* Mục tiêu:

- Nêu được các chỉ tiêu đánh giá độ chính xác gia công của chi tiết máy

- Trình bày được các yếu tố ảnh hưởng đến độ chính xác gia công của chi tiết máy và các phương pháp pháp đảm bảo độ chính xác gia công trên máy công cụ

- Vận dụng các kiến thức để lựa chọn phương pháp gia công và điều chỉnh máy

để đạt được độ chính xác gia công

3.1 KHÁI NIỆM

Độ chính xác gia công của chi tiết máy là mức độ giống nhau về hình học, về tính chất cơ lý lớp bề mặt của chi tiết máy được gia công so với chi tiết máy lý tưởng trên bản vẽ thiết kế

Nói chung, độ chính xác của chi tiết máy được gia công là chỉ tiêu khó đạt và gây tốn kém nhất kể cả trong quá trình xác lập ra nó cũng như trong quá trình chế tạo Trong thực tế, không thể chế tạo được chi tiết máy tuyệt đối chính xác, nghĩa là hoàn toàn phù hợp về mặt hình học, kích thước cũng như tính chất cơ lý với các giá trị ghi trong bản vẽ thiết kế Giá trị sai lệch giữa chi tiết gia công và chi tiết thiết kế được dùng để đánh giá độ chính xác gia công

* Các chỉ tiêu đánh giá độ chính xác gia công:

- Độ chính xác kích thước: được đánh giá bằng sai số kích thước thật so với kích thước lý tưởng cần có và được thể hiện bằng dung sai của kích thước đó

- Độ chính xác hình dáng hình học: là mức độ phù hợp lớn nhất của chúng với hình dạng hình học lý tưởng của nó và được đánh giá bằng độ côn, độ ôvan, độ không trụ, độ không tròn (bề mặt trụ), độ phẳng, độ thẳng (bề mặt phẳng)

- Độ chính xác vị trí tương quan: được đánh giá theo sai số về góc xoay hoặc sự dịch chuyển giữa vị trí bề mặt này với bề mặt kia (dùng làm mặt chuẩn) trong hai mặt phẳng tọa độ vuông góc với nhau và được ghi thành điều kiện kỹ thuật riêng trên bản

vẽ thiết kế như độ song song, độ vuông góc, độ đồng tâm, độ đối xứng

- Độ chính xác hình dáng hình học tế vi và tính chất cơ lý lớp bề mặt: độ nhám

bề mặt, độ cứng bề mặt

Khi gia công một loạt chi tiết trong cùng một điều kiện, mặc dù những nguyên nhân sinh ra từng sai số của mỗi chi tiết là giống nhau nhưng xuất hiện giá trị sai số tổng cộng trên từng chi tiết lại khác nhau Sở dĩ có hiện tượng như vậy là do tính chất khác nhau của các sai số thành phần

Một số sai số xuất hiện trên từng chi tiết của cả loạt đều có giá trị không đổi hoặc thay đổi nhưng theo một quy định nhất định, những sai số này gọi là sai số hệ thống không đổi hoặc sai số hệ thống thay đổi

Có một sai số khác mà giá trị của chúng xuất hiện trên mỗi chi tiết không theo một quy luật nào cả, những sai số này gọi là sai số ngẫu nhiên

Trang 37

3.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐẢM BẢO ĐỘ CHÍNH XÁC GIA CÔNG TRÊN MÁY CÔNG CỤ

3.2.1 Phương pháp đo dò – cắt thử

Nội dung của phương pháp: Sau khi gá đặt xong, người thợ đưa dao vào cắt thử một đoạn ngắn trên chi tiết gia công sau đó dừng máy để kiểm tra kích thước Nếu kích thước nhận được chưa đạt yêu cầu thì tiếp tục chỉnh dao ăn sâu vào rồi lại cắt thử

và kiểm tra Qúa trình cứ lặp lại như vậy cho đến khi kích thước nhận được đạt yêu cầu theo bản vẽ thì mới tiến hành cắt hết chiều dài l của chi tiết Quá trình được thực hiện như vậy cho từng chiếc chi tiết gia công

- Có thể loại trừ ảnh hưởng sai số do mòn dao đến độ chính xác gia công

- Do phải đo dò từng chi tiết nên năng suất rất thấp

- Do phải tập trung cao độ nên người thợ chóng mệt mỏi do đó d gây ra phế phẩm

- Do năng suất thấp và do cần thợ đứng máy có tay nghề cao nên giá thành cao

* hạm vi s dụng:

- Phương pháp này thường được sử dụng trong sản xuất đơn chiếc loạt nhỏ, trong sửa chữa, lắp ráp

Trang 38

- Trong sản xuất loạt lớn hàng khối ở những nguyên công cần độ chính xác cao người ta vẫn sử dụng phương pháp này

3.2.2 Phương pháp chỉnh dao sẵn

Theo phương pháp này độ chính xác gia công được đảm bảo nhờ dụng cụ cắt có

vị trí tương quan chính xác so với chi tiết gia công hay nói cách khác chi tiết gia công cũng có một vị trí tương quan chính xác đối với dụng cụ cắt (máy và dao đã được chỉnh sẵn) Vị trí này được đảm bảo nhờ độ định vị của đồ gá tác dụng lên các mặt định vị của chi tiết Quá trình được thực hiện cho cả loạt chi tiết gia công

Hình 3-2: Phương pháp tự động đạt kích thước trên máy phay

Ví dụ khi phay: chi tiết gia công được định vị nhờ cơ cấu định vị tiếp xúc với mặt đáy Dao phay mặt đầu được điều chỉnh trước sao cho đường sinh thấp nhất của dao cách mặt trên phiến định vị phía dưới một khoảng K Do đó, khi gia công cả loạt phôi, nếu không kể đến độ mòn của dao thì kích thước K nhận được trên chi tiết gia công của cả loạt đều bằng nhau

- Phương pháp này thường được sử dụng trong sản xuất loạt lớn hàng khối Nhất

là ngày nay sự phát triển của các hệ thống đo lường và điều khiển điện tử phát triển mạnh phương pháp tự động đạt kích thước được sử dụng rộng rãi trong các dạng sản xuất kể cả dạng sản xuất loạt nhỏ

Trang 39

Hình 3-3 Hệ thống đo lường, sử lý và điều khiển điện tử

3.3 NGUYÊN NHÂN GÂY SAI SỐ GIA CÔNG

3.3.1 Do độ chính xác của máy công cụ

3.3.1.1 Do độ chính xác của máy công cụ

Khi chế tạo máy công cụ cũng có nhưng sai số nhất định, sai số này phản ánh một phần hay toàn bộ lên chi tiết gia công dưới dạng sai số hệ thống Các sai số hình học của máy do chế tạo như: độ đảo trục chính theo hướng kính; độ đảo của lỗ côn trục chính; độ đảo mặt đầu trục chính; độ đảo và các sai số chế tạo khác của sống trượt, của bàn máy, sẽ phản ánh toàn bộ hoặc một phần lên chi tiết gia công

Chúng ta cũng biết rằng sự hình thành các bề mặt gia công là do sự phối hợp các chuyển động cắt của máy như chuyển động quay của trục chính, chuyển động tịnh tiến của bàn dao.v.v Nếu các chuyển động này có sai số chúng sẽ gây ra sai số trên gia công

Ví dụ khi tiện nếu phương chạy dao không song song với đường tâm trục chính trong mặt phẳng nằm ngang thì sau khi gia công chi tiết sẽ bị côn (hình 3.4a) Nếu như phương chạy dao không song song với trục chính trong mặt phẳng thẳng đứng thì sau khi gia công bề mặt chi tiết có dạng hypecbollôit ( hình 3.4b)

sn

a) b) Hình 3-4 Sai số khi tiện do trục chính của máy không chính xác

Trang 40

Khi phay mặt phẳng bằng dao phay mặt đầu trên máy phay đứng, nếu đường tâm trục chính không vuông góc với bàn máy trong mặt phẳng vuông góc với phương chạy dao thì bề mặt gia công không song song với mặt phẳng định vị (hình 3.5a) Nếu đường tâm trục chính không vuông góc với bàn máy theo phương chạy dao thì bề mặt gia công sẽ bị lõm ( hình 3.5b) Độ lõm a phụ thuộc vào đường kính dao phay, vào độ không vuông góc và chiều rộng phay B

a) b)

Hình 3-5 Sai số khi phay

số gia công mang tính chất hệ thống

Ví dụ đối với máy tiện nếu sống trượt của thân máy bị mòn sẽ làm cho xe dao tụt xuống và vị trí tương đối của dao so với chi tiết gia công sẽ sai đi và sinh ra sai số gia công, thông thường sống trượt phía trước máy tiện sẽ mòn nhanh hơn vì chịu lực lớn hơn làm cho dao bị nghiêng

Tuy nhiên ảnh hưởng của độ mòn của máy đến độ chính xác gia công không lớn vì máy có tốc độ mòn chậm (trừ một số chi tiết đặc biệt như băng máy, bàn trượt.v.v)

Tiêu đề	Giáo trình Công nghệ chế tạo máy
Tác giả	Bộ Công Thương Trường Cao Đẳng Công Nghiệp Nam Định
Trường học	Trường Cao đẳng Công nghiệp Nam Định
Chuyên ngành	Công nghệ chế tạo máy
Thể loại	Giáo trình
Năm xuất bản	2014
Thành phố	Nam Định

Định dạng
Số trang	207
Dung lượng	3,2 MB