Nghiên cứu công nghệ chế tạo ống lót xi lanh ướt lắp trong động cơ đốt trong trên máy công cụ thông thường vμ máy cnc ThS.. trương nguyên trung Bộ môn Công nghệ Giao thông - ĐH GTVT Tó
Trang 1Nghiên cứu công nghệ chế tạo ống lót
xi lanh ướt lắp trong động cơ đốt trong
trên máy công cụ thông thường vμ máy cnc
ThS trương nguyên trung
Bộ môn Công nghệ Giao thông - ĐH GTVT
Tóm tắt: ống lót ướt lμ chi tiết được lắp ghép vμo các lỗ xi lanh của động cơ đốt trong Nó
lμ chi tiết rất quan trọng dùng nhiều trong các ngμnh Ô tô, Máy kéo, Máy xây dựng, Đầu máy toa xe ống lót xi lanh lμ chi tiết có thμnh mỏng, yêu cầu kỹ thuật chế tạo lại cao Độ chính xác
về hình dáng, kích thước cũng như độ bóng cμng cao thì công suất động cơ cμng đảm bảo vμ tuổi thọ cμng tăng
Việc gia công chế tạo ống lót xi lanh thực hiện trên máy công cụ thông thường song độ chính xác vμ năng suất không cao Để nâng cao độ chính xác, độ bóng bề mặt, ống lót xi lanh
được gia công chế tạo trên máy hiện đại CNC
Bμi báo nμy tác giả đã nghiên cứu đưa ra công nghệ gia công ống lót trên máy thông thường vμ quan trọng hơn lμ lập trình gia công nó trên máy CNC
Summary: In this article, the writer recommends the technology for manufacturing
cylinder - embedded tubes to be fitted onto common machines, more inportantly, when the tubes are CNC - programmed
I Đặt vấn đề
Ngày nay, máy công cụ điều khiển số
(CNC) đã phát triển mạnh ở nhiều nước trên
thế giới Chúng có thể gia công được nhiều
loại chi tiết máy có độ chính xác cao ở Việt
Nam, lĩnh vực CNC đang có khuynh hướng
phát triển mạnh, nhiều trường Đại học, Viện
nghiên cứu đã nhập thiết bị và đưa công nghệ
này vào chương trình đào tạo cho sinh viên
Đặc biệt hiện đã có nhiều doanh nghiệp, nhà
máy ứng dụng công nghệ CNC vào gia công
chi tiết máy cho chế tạo thiết bị và phụ tùng
thay thế Trong ngành Giao thông vận tải, ống
lót xy lanh động cơ đốt trong là một trong
những chi tiết quan trọng, có điều kiện làm việc khắt khe, có yêu cầu kỹ thuật chế tạo cao
Hiện nay, để thay thế ống lót khi sửa chữa động cơ thường sử dụng nguồn phụ tùng nhập ngoại và sản xuất trong nước Các ống lót chế tạo trong nước có chất lượng kỹ thuật không cao nên khi làm việc nhanh bị hư hỏng
và hiệu quả kinh tế thấp
Bài báo này giới thiệu kết quả nghiên cứu
và khả năng ứng dụng công nghệ gia công ống lót xy lanh động cơ trên máy CNC Kết quả nghiên cứu này nếu được ứng dụng sẽ mang lại ý nghĩa thực tiễn cao
Trang 2II Nội dung nghiên cứu
1 Đặc điểm kết cấu của ống lót xi lanh
động cơ
ống lót xi lanh là một chi tiết lắp vào thân
máy ống lót xi lanh làm việc trong điều kiện
áp suất lớn, nhiệt độ cao và bị ăn mòn nhiều
* ống xi lanh có hai loại:
ống lót khô: Toàn bộ mặt trụ ngoài của
ống lót, được lắp vào lỗ xi lanh của thân máy
Bề mặt ngoài của nó phải được gia công chính
xác toàn bộ để truyền nhiệt tốt ra ngoài áo
nước làm mát ống lót khô có chiều dày từ 3 ⎟
5 mm
ống lót ướt: Là loại ống lót tiếp xúc trực
tiếp với nước làm mát, nó được lắp với thân
máy bởi các vòng đai lắp ghép được gia công
chính xác Chiều dầy của ống từ 6 ⎟ 8 mm
Nhược điểm của việc động cơ có dùng
ống lót ướt là do một phần blốc xy lanh không
có độ cứng vững tốt bằng blốc có dùng ống lót
khô
ống lót ướt chế tạo bằng gang xám GX
24 - 44, GX 21 - 40, gang hợp kim cao với Ni
đến 10%, ống lót có thể tôi hay không tôi Loại ống lót tôi bằng dòng điện cao tần chiều sâu lớp thấm tôi δ ≥ 1, 5 mm còn tôi thể tích độ cứng đạt 39 ⎟ 47 HRC, tôi theo phương pháp này gây biến dạng, dễ nứt
Thành phần gang hợp kim của ống lót có tôi là 3,2 ⎟ 3,5%C, 0,6 ⎟ 0,8 Mn, 0,03 ⎟ 6,0% Ti, 2,2 ⎟ 2,4% Si, 0,15 ⎟ 0,4% Cu, 0,3 ⎟ 0,6% Cr, 0,3 ⎟ 0,7% Ni
n
Loại ống lót không tôi chế tạo bằng gang hợp kim Crôm, Crôm-môlipden, ôttenit-nikel cao
2 Điều kiện kỹ thuật chế tạo ống lót
Tính chất sử dụng và tuổi thọ của động cơ đa phần là phụ thuộc vào chất lượng chế tạo ống lót và xy lanh
Điều kiện kỹ thuật cơ bản để chế tạo ồng lót động cơ ô tô lμ:
1 Dung sai theo đường kính của bề mặt làm việc phải đạt độ chính xác cấp
5 hay cao hơn (theo hệ ISO 17 cấp)
2 Sai lệch về hình dáng của lỗ như ô van, côn không được quá 0,01 ⎟ 0,03 mm trên toàn bộ chiều dài của ống lót
3 Dung sai theo đường kính của bề mặt lắp ghép ngoài như sau:
a Vòng đai lắp ghép của các ống lót ướt
và bề mặt lắp ghép ngoài của ống ghép ngắn phải đạt độ chính xác cấp 6 (ISO)
b Các bề mặt ngoài của ống lót khô dễ thay đổi cần đạt cấp 6 hệ ISO17 cấp chính xác
4 Độ lệch của vòng đai lắp ghép bên ngoài của ống lót ướt đối với bề mặt gương
Trang 3trong lỗ không được quá 0,1 mm, của loại ống
lót khô 0,03 ⎟ 0,05 mm
5 Độ lệch mặt tựa đầu của gờ đối với bề
mặt lỗ thường được đo theo chiều dài bằng
0,7 ⎟ 0,8 mm của bán kính xylanh, không được
quá 0, 02 ⎟ 0, 05 mm
Độ bóng bề mặt gương trong lỗ cấp 9 cấp
10, độ bóng bề mặt lắp ghép của ống lót khô
cấp 7 ⎟ 8, của ống lót ướt cấp 6 ⎟ 7 Tôi ống lót
thực hiện bằng 2 phương pháp cơ bản sau:
- Tôi thể tích (đốt toàn bộ) thường đạt độ
cứng HB = 335 ⎟ 445
- Tôi mặt ngoài đạt độ cứng HRC = 40 ⎟
50 bằng dòng điện cao tần có chiều sâu lớp
cứng từ 2,0 ⎟ 2,5 mm
Phôi của loại ống lót tôi có độ cứng
HB = 210 ⎟ 260
- Tốc độ quay của phôi: n = 400 vòng/phút
3 Quy trình công nghệ gia công chế
tạo ống lót ướt trên máy thông thường
Sau khi nghiên cứu đưa ra quy trình công
nghệ chế tạo ống lót ướt xy lanh trên máy
công cụ thông thường:
• Nguyên công 1: Tiện thô mặt trong vμ
xén mặt đầu tán
- Máy tiện 16K20
- Dao tiện BK8
- Tốc độ quay của phôi: n = 315 v/ph
- Chiều sâu cắt: t = 2 mm
- Lượng ăn dao dọc: Sd = 0,11 mm/vòng
- Lượng ăn dao ngang: Sn = 0,07 mm/vòng
• Nguyên công 2: Tiện thô mặt ngoμi vμ
xén các mặt đầu
- Máy 16K20
- Dao tiện BK8
- Chiều sâu cắt: t = 1,5 mm
- Lượng chạy dao dọc: Sd = 0,13 mm/vòng
- Lượng chạy dao ngang: Sn = 0,07 mm/vòng
• Nguyên công 3: Tiện bán tinh vòng đai
lắp ghép
- Máy tiện 16K20
n
n
- Dao tiện ngoài BK8
- Số vòng quay của phôi: n = 500 vòng/phút
- Chiều sâu cắt: t = 0,75 mm
- Lượng ăn dao: Sd = 0,084 mm/vòng
Trang 4• Nguyên công 4: Tôi vμ Ram
Tôi cao tần bằng dòng điện tần số cao,
chiều sâu thấm tôi đạt > 2,5 mm
• Nguyên công 5: Doa bán tinh mặt trong
- Máy doa kim cương đứng 278K
- Tốc độ quay của trục dao n = 600
vòng/phút
- Chiều sâu cắt: t = 0,75 mm
- Lượng tịnh tiến của trục dao: S = 0,2
mm/vòng
• Nguyên công 6: Tiện tinh các vòng đai
vμ xén mặt đầu
- Máy tiện 16K20
- Dao tiện ngoài BK8
- Chiều sâu cắt: t = 0,5 mm
- Lượng ăn dao dọc: Sd = 0,084
mm/vòng
- Lượng ăn dao ngang: Sn = 0,06 mm/vòng
• Nguyên công 7: Kiểm tra độ kín của
ống lót
Kiểm tra bằng thuỷ lực dưới áp lực p = 4 ⎟
5 KG/cm2 trong khoảng thời gian 2 phút
• Nguyên công 8: Doa tính mặt trong (lỗ)
- Máy doa kim cương đứng 278K
- Dao tiện BK8
- Tốc độ quay trục dao: n = 900 vòng/phút
- Chiều sâu cắt: t = 0,2 mm
- Lượng chạy dao: S = 0,08 mm/vòng
• Nguyên công 9: Mμi thô vòng đai lắp
ghép
s n
s
s
n ct
- Máy mài tròn ngoài: 3A141
Trang 5- Vđá = 35 m/s, nđá = 1980 vòng/phút
- Bước tiến dọc của bàn máy: Sd = 0,3
m/phút
- Bước tiến ụ đá: Sngang = 0,06 mm/ht bàn
- Chiều sâu mài t = 0,5 mm
- Tốc độ quay chi tiết: nct = 200 vòng/phút
• Nguyên công 10: Tiện tinh mặt đầu tán
vμ vát cạnh
- Máy tiện 16K20
- Dao tiện mặt đầu: BK8
- Tốc độ quay của trục chính (chi tiết):
n = 600 vòng/phút
- Chiều sâu cắt t = 0,5 mm
- Lượng ăn dao ngang: Sn = 0,042 mm/vòng
• Nguyên công 11: Mμi khôn sơ bộ mặt
trong
- Máy 2K833
- Tốc độ quay của đầu khôn: n = 280 vòng/phút
- Tốc độ dài của đầu khôn: Vq = 20 m/phút
- Tốc độ tịnh tiến của đầu khôn: Vtt = 15 m/phút
- áp lực mài: p = 5 KG/cm2
- Lượng dư mỗi bên 0, 05 mm
• Nguyên công 12: Xén tinh mặt đầu của
tán
s
n ct
s
- Máy tiện 16K20
- Dao tiện BK8
- Tốc độ quay của trục chính: n = 500 vòng/phút
- Chiều sâu cắt: t = 0,3 mm
- Lượng ăn dao ngang Sn = 0,04 mm/vòng
• Nguyên công 13: Mμi lần cuối các vμnh
đai
v tt
s
Trang 6- Máy mài tròn ngoài 3A141
- Tốc độ quay của trục đá: nđ = 1980
vòng/phút
- Chiều sâu mài: t = 0, 15 mm
- Bước tiến của bàn máy: Sd = 0,2 m/phút
- Bước tiến ngang của ụ đá: SK = 0,001
mm/ht bàn
- Tốc độ quay chi tiết: nct = 350 vòng/phút
• Nguyên công 14: Mμi khôn lần cuối mặt
trong
- Máy 2K833
- nđ = 400 vòng/phút
- Vq = 30 m/phút
- Vtt = 25 m/phút
- Lượng dư mài khôn lần cuối 0, 025 mm
cho mỗi bên
• Nguyên công 15: Lμm sạch
• Nguyên công 16: Kiểm tra vμ nhóm lắp
ráp với Piston
- Kiểm tra mặt ngoài đối với các vết nứt,
rạn rỗ Dùng thiết bị điện từ
- Kiểm tra đường kính ngoài và các kích thước khác (chiều dài, chiều dày của tán )
- Kiểm tra đường kính lỗ ống lót Dùng
đầu to hơi ép Khi xác định kích thước lỗ cần chọn theo các nhóm kích thước
- Kiểm tra độ đồng tâm của bề mặt lắp ghép đối với bề mặt trong lỗ, đồng thời độ lệch mặt đầu tán
4 Lập trình chương trình gia công ống lót xi lanh ướt
to1
v tt
O234 N2 G30 U0 W0 ; N4 G50 X150.Z200 ; N6 T0101 M08 ; N8 G96 S180 M03 ; N10 G00 X90.Z2 ; N12 G99 G01 Z-176.F0.3 ; N14 G00 X86 ;
N16 Z30 ;
N18 G30 U0 W0 ; N20 G50 X150.Z200.T0100 ; N22 T0202 ;
N24 G96 S180 M03 ; N26 G00 X118.5 Z3 ; N28 G71 U1.R1.0 ;
Trang 7N30 G71 P32 Q38 U0.3 W0.2 F0.3 ;
N32 G01 X110 ;
N34 Z-164.1 ;
N36 X114.5 Z-168 ;
N38 Z-176 ;
N40 G00 X120.Z10 ;
N42 G30 U0 W0 ;
N44 G50 X150.Z200.T0200 ;
N46 T0303 ;
N48 G96 S200 M03 ;
N50 G00 X116.Z-3 ;
N52 G01 X86.F0.15 ;
N54 G00 Z10 ;
to2
N56 G30 U0 W0 ; N58 G50 X150.Z197.T0300 ; N60 T0101 ;
N62 G96 S180 M03 ; N64 G00 X90.Z3 ; N66 G71 U1.R1.0 ; N68 G71 P70 Q76 U0.2 W0.15 F0.3 ; N70 G01 X96 ;
N72 G01 Z-53 ; N74 X92 ; N76 Z-173.5 ; N78 G00 X86 ; N80 Z10 ;
to1
to3
to4
N82 G30 U0 W0 ; N84 G50 X150.Z197.T0100 ; N86 T0404 ;
N88 G96 S250 M03 ;
Trang 8N90 G00 X94.Z3 ;
N92 G70 P70 Q76 F0.08 ;
N94 G00 X80 ;
N96 Z10 ;
N98 G30 U0 W0 ;
N100 G50 X150.Z197.T0400 ;
N102 T0303 ;
N104 G96 S200 M03 ;
N106 G00 X120.Z-3 ;
N108 G01 X92.F0.15 ;
N110 G00 Z10 ;
N112 G30 U0 W0 ; N114 G50 X150.Z194.T0300 ; N116 T0505 ;
N118 G96 S180 M03 ; N120 G00 X115.Z3 ;
to3
N122 G71 U1.R1.0 ; N124 G71 P126 Q162 U0.2 W0.15 F0.3 ; N126 G01 X97 ;
N128 Z-5 ; N130 X100.Z-7.598 ; N132 Z-30.536 ; N134 X96.Z-34 ; N136 Z-36 ; N138 X105 ; N140 Z-41 ; N142 X101.Z-44.464 ; N144 Z-114.536 ; N146 X105.Z-118 ; N150 Z-152.67 ; N152 X104.Z-155.268 ; N154 Z-159.134 ; N156X104.Z-163 ;
n
N158 Z-165 ; N160 X112.5 ; N162 Z-170.5 ; N164 G00 X120 ; N166 Z10 ;
N168 G30 U0 W0 ; N170 G50 X150.Z194.T0500 ; N172 T0606 ;
Trang 9N174 G96 S250 M03 ;
N176 G00 X112.5.Z3 ;
N178 G70 P126 Q162 F0.08 ;
N180 G00 X120 ;
N182 Z50 ;
N184 G30 U0 W0 ;
N186 G50 X150.Z194.T0600 ;
N188 T0404 ;
N190 G96 S180 M03 ;
N192 G00 X94.Z2 ;
N194 G01 Z0.F0.3 ;
N196 X92.Z-1.F0.15 ;
N198 G00 X86 ;
n
N200 Z10.M09 ; N202 M30 ;
III Kết Luận
Quy trình công nghệ gia công chế tạo ống lót xylanh ướt trên máy thông thường phải qua nhiều nguyên công nên khi thay đổi quá trình gá đặt thì độ chính xác gia công sẽ thấp,
đó là chưa kể đến các yếu tố khác Chương trình gia công trên máy CNC đơn giản, ngắn gọn, khi gia công chỉ một lần gá đặt nên độ chính xác cao, thiết bị chính xác, tốc độ cắt gọt cao nên độ chính xác, năng suất và hiệu quả kinh tế cao i liệu tham khảo
Tài liệu tham khảo
[1] Nguyễn Đắc Lộc, Lê Văn Tiến, Ninh Văn Tốn – Trần Xuân Việt Sổ tay công nghệ chế tạo
máy Tập 1, tập 2 Nhà xuất bản khoa học và
kỹ thuật Hà Nội, 2000
to4
[2] PGS TS Nguyễn Đắc Lộc, PGS TS Tăng Huy
Điều khiển số và công nghệ trên máy công nghệ điều khiển số CNC Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật, Hà Nội, 2002
[3] TS Vũ Hoμi Ân Nhập môn gia công CNC [4] Hồ Thanh Giang, Hồ Thị Thu Nga Công nghệ
chế tạo phụ tùng ô tô - máy kéo Nhà xuất bản Giao thông vận tải, Hà Nội, 2001
[5] Trần Đình Quý, Trương Nguyên Trung Kỹ thuật
chế tạo máy Tập 2 Trường Đại Học GTVT,
Hà Nội, 1993
[6] Trần Đình Quý Bài giảng công nghệ chế tạo
phụ tùng Trường ĐHGTVT, Hà Nội, 1999
метал-лорежущих стаков
Trang 10[8] H Ф Mельников, Б Н Бристол, В И Деметьев Технология машиностроения ¡