chế tạo bộ mẫu nhám cấp 4 – 9 dùng cho việc giảng dạy đối với sinh viên khoa cơ khí

Quá trình gia công cơ bao gồm nhiều phương pháp, song thường có 2 nhóm cơ bản sau: - Gia công có phoi - Gia công không phoi Gia công cắt gọt kim loại là phương pháp cắt bỏ đi trên bề mặt

Trang 1

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ H ƯỚNG DẪN

Tên đề tài tốt nghiệp: “Chế tạo bộ mẫu nhám cấp 4 – 9 dùng cho việc giảng

dạy đối với sinh viên khoa cơ khí’’

Số trang: 76 Số chương: 5 Số tài liệu tham khảo:9

Hiện vật: Đầu phan độ đơn giản.

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ H ƯỚNG DẪN

Nha Trang, ngày tháng… năm 2007

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

ThS Nguyễn Hữu Thật ThS Lê Văn Bình

PHIẾU ĐÁNH GIÁ CHẤT L ƯỢNG ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP

Họ và tên sinh viên: Hồ Đạt Duyên MSSV: 45DC036 Lớp: 45CT

Ngành: Cơ khí Chế tạo máy

Tên đề tài: “Chế tạo bộ mẫu nhám cấp 4 – 9 dùng cho việc giảng dạy đối với sinh viên khoa cơ khí”.

Số trang: 76 Số chương: 5 Số tài liệu tham khảo: 9

Hiện vật: Bộ mẫu.

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN

Điểm phản biện:

Nha Trang, ngày……tháng………năm 2007

CÁN BỘ PHẢN BIỆN

Nha Trang, ngày… tháng…….năm 2007

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

ĐIỂM CHUNG

Bằng chữ Bằng số

Trang 3

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt thời gian thực hiện đề tài, với sự cố gắng của bản thân đến nay

em đã hoàn thành đề tài “Chế tạo bộ mẫu nhám cấp 4 – 9 dùng cho việc

giảng dạy đối với sinh viên khoa cơ khí ”.

Em xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc, đến thầy Th.S Nguyễn Hữu Thật và thầy Th.S Lê Văn Bình những người đã trực tiếp hướng dẫn, chỉ bảo nhiệt

tình trong suốt quá trình thực hiện đề tài

Em cũng xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến quý thầy, cô, các bạn

đồng nghiệp, cùng người thân đã góp ý, ủng hộ, giúp đỡ em trong suốt thời

gian học tập và nghiên cứu tại trường Đại học Nha Trang cũng như thực hiện

đề tài này

Và đặc biệt em xin chân thành cảm ơn các thầy ở xưởng cơ khí đã giúp

đỡ cho em về trang thiết bị máy móc để em ho àn thành đề tài này

Sinh viên thực hiện:

Hồ Đạt Duyên

LỜI NÓI ĐẦU

Trong những năm gần đây sự phát triển mạnh mẽ của ngành cơ khí nóichung và ngành công nghệ chế tạo máy nói riêng đã mang lại kết quả rất cao,tạo ra khối lượng sản phẩm lớn phục vụ cho sản xuất Công nghệ chế tạo máyphát triển đã giải phóng nhiều sức lao động cho con ng ười Những năm gần

đây trường Đại học Nha Trang mà đặc biệt là khoa cơ khí đã đào tạo hàngtrăm kỹ sư về công nghệ chế tạo máy Đội ngũ này đã góp phần đưa nền kinh

tế nước nhà phát triển Trong những năm học tập và rèn luyện dưới mái

trường đến nay, em được nhà trường giao cho làm đề tài “Chế tạo bộ mẫu

nhám cấp 4 - 9 dùng cho việc giảng dạy đối với sinh vi ên khoa cơ khí’’.

Mục đích của đề tài nhằm tạo ra bộ mẫu để sử dụng cho việc giảng dạy mônhọc công nghệ chế tạo máy Tạo điều kiện cho sinh vi ên có cái nhìn cụ thể vàthực tiễn trong môn học này

Nội dung của đề tài gồm:

Chương 1: Tổng quan về gia công cơ

Chương 2: Tìm hiểu về độ nhám

Chương 3: Quy trình công nghệ gia công bộ mẫu

Chương 4: Tiến hành đo bộ mẫu

Chương 5 : Kết luận và đề xuất ý kiến

Đề tài này em được hoàn thành tại Khoa Cơ khí - Trường Đại học Nha

Trang

Tuy đã có cố gắng nhiều để hoàn thành đề tài một cách tốt nhất, song

cũng không thể tránh được những thiếu sót và sai lầm Em mong được sự

đóng góp và chỉ dẫn của thầy cô giáo và các bạn sinh viên

Nha trang, tháng 11 - 2007Sinh viên: Hồ Đạt Duyên

Trang 5

CHƯƠNG I

TỔNG QUAN VỀ GIA CÔN G CƠ

Sự phát triển của công nghiệp đ òi hỏi phải sản xuất, chế tạo nhiều máymóc thiết bị để làm ra những phương tiện sản xuất hiện đại hoặc chế tạo ramáy móc thiết bị phục vụ cho sản xuất trong nền kinh tế quốc dân Nh à máychế tạo là tổ hợp các phân xưởng, các phòng ban, các bộ phận phục vu, liênkết chặt chẽ nhau.Ví dụ như xưởng chế tạo phôi có nhiệm vụ cung cấp cácphôi liệu khác cho các xưởng khác để chế tạo ra chi tiết máy Ở những chỗnày thì phôi có thể nhận được từ các xưởng rèn, dập, đúc …

Từ những phôi liệu này muốn chế tạo ra các chi tiết máy, ng ười ta phảithực hiện gia công cơ Quá trình gia công cơ bao gồm nhiều phương pháp,

song thường có 2 nhóm cơ bản sau:

- Gia công có phoi

- Gia công không phoi

Gia công cắt gọt kim loại là phương pháp cắt bỏ đi trên bề mặt kim loạimột lớp dư thừa (lượng dư gia công ) để cho chi tiết đạt được hình dáng, kích

thước và chất lượng gía công theo bề mặt theo yêu cầu

Cắt gọt kim loại có thể thực bằng máy hoặc bằng tay, với b àn tay lao

động của mình, những thợ cơ khí đã và đang làm ra nhiều sản phẩm khác

nhau, từ những cổ tay những thiết bị phức tạp đến những chi tiết máy tinh vi

1.1 Đặc điểm của phương pháp gia công có phoi.

- Đặc điểm chung của phương pháp gia công kim loại bằng cắt gọt (gia

công cơ), là dùng những lưỡi cắt tác dụng vào phôi liệu một lực cần thiết để

tác phôi ra khỏi nó và tạo thành hình dáng có kích thước cần thiết

- Gia công kim loại bằng cắt gọt có nhiều phương pháp khác nhau, mỗi

phương pháp có khả năng đạt chất lượng và năng suất nhất định, đồng thờiđược sử dụng trong phạm vi thích ứng Do đó ng ười thợ phải nắm bắt đ ược

những đặc điểm cơ bản và những biện pháp cần thiết ở từng ph ương pháp mới

có thể vận dụng được một cách linh hoạt khi giải quyết về v ấn đề công nghệ

thường gặp

1.2 Các phương pháp gia công có phoi ch ủ yếu

1.2.1 Tiện

1 Nguyên lý gia công

Tiện là phương pháp gia công mà trong đó phôi th ực chuyển động quaytròn còn dụng cụ cắt chuyển động tịnh tiến Nhờ chuyển động tịnh tiến m à

phương pháp tiện có thể gia công mặt trụ, mặt côn, mặt đầu, mặt vai, cắt đứt,

tiện rãnh, tiện lỗ trụ và côn (H1.1 a, b, c, d,e) Ngoài ra trên máy ti ện còn cóthể khoan, khoét, doa, ta rô, tiện định hình, lăn nhám (H.1.1 e, f, g ,h, I, j)thậm chí còn có thể thực hiện các nguyên công như mài, mài siêu tinh, màinghiền Lăn ép và chà kim cương nếu có trang thiết bị và những đồ gá thíchhợp

Hình 1.1 Những bề măt có thể gia công bằng ph ương pháp tiện

Trang 7

2 Dụng cụ cắt

Phương pháp tiện dụng cụ cắt có rất nhiều loại Song ng ười ta chủ yếu

chia làm 2 dạng bao gồm dao tiện trụ trong và dao tiện trụ ngoài

- Dao tiện trụ ngoài:

Để tiện suốt mặt trụ ngoài người ta dùng dao tiện suốt, để gia công trục

bậc người ta dùng dao tiện bậc (H.1.2) là một số dao tiện mặt trụ ngoài

Hình 1.2.

a) Dao tiện suốt đầu thẳng; b) Dao tiện suốt đầu cong;

c) Dao tiện trục bậc; d) Dao tiện tinh rộng bản.

-Dao tiện trụ trong

Dao tiện lỗ bao gồm dao tiện lỗ suốt ( H 1.3a) và dao tiện lỗ kín(H.1.3b) Dao tiện lỗ được gá trên ổ dao, đảm bảo cho mũi dao nằm ngang vớitâm lỗ Góc sau của dao được được mài lớn hơn so với dao tiện ngoài ( = 12 ÷

160) (H.1.4) là dao tiện lỗ, kẹp chặt miếng hợp kim cứng bằng vít ở vị tri nằmngang.

Hình.1.3 Dao tiện lỗ

Hình 1.4 Dao tiện lỗ gắn mảnh hợp kim cứng.

1 Cán dao; 2 Miếng hợp kim cứng; 3 Chốt định vị; 4 Vít

3 Khả năng công nghệ của ph ương pháp tiện.

Tiện có thể tạo được nhiều dạng bề mặt khác nhau nh ư các mặt trụ,côn (cả trong lẫn ngoài), các mặt đầu mặt định hình, ren … khối lượng côngviệc chiếm khoảng 30 ÷ 40% to àn bộ khối lượng gia công cơ khí

Độ chính xác mà tiện có thể đạt: Độ chính xác của nguy ên công tiện

phụ thuộc vào các yếu tố sau: Độ chính xác của thân máy tiện, độ cứng vữngcủa hệ thống công nghệ, tình trạng dao cụ, trình độ tay nghề của công nhân.Việc đạt được độ chính xác gia công có thể thực hiện nhiều phương pháp

khác nhau như cắt thử và điều chỉnh sẵn

Trang 9

Chất lượng bề mặt gia công: Tuỳ theo vị trí bề mặt gia công, ph ươngpháp gia công mà chất lượng của chi tiết gia công có thể đạt đ ược chất lượngkhác nhau

(bảng 1.1) độ chính xác vị trí tương quan như độ đồng giữa các bậc củatrục, giữa mặt trong và mặt ngoài có thể đạt tới 0.01mm tuỳ thuộc v ào phươngpháp

gá đặt phôi

Bảng 1.1 Độ chính xác gia công mặt trụ.

Dạng bề mặt gia công

Độ chính xáckích thước(TCVN)

Chiều cao nhấp nhô, ìm

-2.51.25 ÷ 0.63Tiện ngoài: Thô

-2.5 ÷ 0.630.32 ÷0.08

-Năng suất gia công: -Năng suất gia công của ph ương pháp tiện phụ thuộc

vào nhiều yếu tố như độ chính xác yêu cầu về hình dạng, kích thước và vị trí

tương quan của chi tiết, phương pháp gá đặt, vật liệu làm dao, kết cấu dao, vật

liệu gia công, dung dịch tr ơn nguội Nhìn chung năng suất của phương phápgia công thấp, nhất là khi gia công chi tiết có độ cứng vững thấp nh ư trục dài,nhỏ, các ống có thành mỏng vật liệu mềm, kim loại m àu, thép có hàm lượngcác bon thấp

1.2.2 Phay

1 Nguyên lý gia công.

Phay là phương pháp gia công c ắt gọt có năng suất rất cao, đ ược sử

dụng rộng rãi trong ngành chế tạo máy Trên các máy phay có thể gia công

được các mặt phẳng, các gờ lồi, các r ãnh nhiều mặt định hình khác nhau

Trong sản xuất hàng loạt và hàng khối phay hầu như thay thế cho bào và phầnlớn xọc Sở dĩ như vậy là vì dao phay có nhiều lưỡi cắt cùng làm việc, tốc độphay lại cao hơn, đồng thời thực hiện được nhiều biện pháp công nghệ để tăng

năng suất Trong quá trình phay, chi tiết và dụng cụ có các chuyển động sau:

- Chuyển động chính: Là chuyển động của dụng cụ cắt hoặc của chi tiết

gia công, thường thực hiện với tốc độ lớn v à tạo ra quá trình cắt gọt

- Chuyển động chạy dao: Là chuyển động tương đối giữa dụng cụ vàchi tiết gia công, được thêm vào chuyển động chính nhằm tạo điều kiện đ ưavùng gia công ra toàn bề mặt gia công Chuyển động chạy dao có thể đ ượchiện liên tục hoặc gián đoạn Thường là chuyển động tịnh tiến hoặc chuyển

động quay tròn của chi tiết gia công

Trang 11

Hình 1.5 Các sơ đồ phay.

a Phay mặt phẳng bằng dao phay mặt trụ; b.Phay mặt phẳng bằng dao

phay mặt đầu; c Phay rãnh bằng dao phay đĩa 2 mặt; d Phay r ãnh bằng daophay đĩa ba mặt; e Phay rãnh bằng dao phay cắt đứt; f Phay r ãnh bằng daophay ngón

2 Dụng cụ cắt.

Theo đặc điểm cấu tạo dao phay ng ười ta chia làm các loại sau:

- Theo hướng của răng dao có:

+ Dao răng thẳng: Răng song song với trục dao

+ Dao răng xiên: Răng nằm xiên một góc so với trục dao

+ Dao rãnh xoắn: Răng nằm ở vị trí đường xoắn ốc

+ Dao răng so le: Mỗi răng xiên theo hướng khác nhau mỗi răng xi êntheo hướng khác nhau và cách không đều nhau

- Theo cấu tạo của răng:

+ Dao răng nhọn: Lưng răng là một mặt phẳng hoặc 2 mặt li ên tiếp

nhau hoặc mặt cong đơn giản

+ Dao hớt lưng: Lưng răng là một mặt xoắn ốc

Hình 1.6 Dao phay răng nhọn và dao phay răng hớt lưng.

- Theo cấu tạo toàn bộ:

+ Dao phay liền khối: Thân và dao được cấu tạo cùng một vật liệu trừ

lưỡi cắt gắn hợp kim cứng

+ Dao phay răng chắp: Dao được cấu tạo riêng bằng vật liệu khác và

được ghép vào thân dao

+ Dao phay lắp ghép: Dao gồm hai hoặc ba phần lắp ghép với nhauthành một dao có bề rộng lớn hơn

- Theo điều kiện cắt gọt của dao: Dao mặt trụ và dao mặt đầu

Hình 1.7 Dao mặt trụ và dao mặt đầu.

3 khả năng công nghệ của phay.

Gia công bằng phương pháp phay có thể đạt đựơc chất lượng bề mặt và

năng suất cao hơn phương pháp tiện Mặt khác phương pháp phay thường ổnđịnh hơn tiện Với phương pháp phay bề mặt gia công có thể đạt đ ược Ra =1.6µm

Trang 13

1.2.3 Bào và xọc.

1 Nguyên lý gia công.

Bào và xọc được thực hiện bởi hai chuyển động thẳng nối tiếp nhau:Chuyển động cắt là chuyển động qua lại còn chuyển động chạy dao là chuyển

động thẳng Khi dao chạy lại th ì không cắt và lúc này thực hiện chuyển động

chạy dao không Ở bào và xọc, tốc độ cắt thường không ổn định, ngoài rahành trình làm việc thường có tốc độ thấp, còn hành trình chạy dao không thìtốc độ cao để tăng năng suất

Hình 1.8 Hướng chuyển động của dao v à chi tiết gia công

2 Khả năng công nghệ của ph ương pháp

Ngoài mặt phẳng, bào còn có khă năng gia công được mặt định hình có

đường sinh thẳng Bằng ph ương pháp bào, tuỳ theo nguyên công thô hay tinh

mà độ nhám đạt được sẽ khác nhau

Khi bào thô có thể đạt cấp chính xác cấp 12 – 13, độ nhám Rz = 80µm,còn khi bào tinh có thể đạt cấp chính xác 7 – 8, độ nhám Ra= 2.5µm Nếu bàomỏng độ chính xác có thể đạt cấp 6 – 7 và độ nhám Ra= 0.63 – 1.25µm

Xọc: Chủ yếu để gia công các mặt phẳng trong v à lỗ lớn như rãnh thentrên ống, trên bánh răng Chi tiết gia công bằng bào hay xọc thường được gátheo dấu vạnh sẵn hoặc rà gá thử Phương pháp này rất mất thời gian và chỉ

được dùng trong sản xuất đơn chiếc và hàng loạt nhỏ là thích hợp

1.2.4 Khoan – Khoét – Doa

1 Nguyên lý gia công

Khoan, khoét, doa là những phương pháp gia công lỗ có thể đạt chất

lượng gia công khác nhau Tuỳ theo h ình dạng tính chất vật liệu, loại phôi và

chất lượng yêu cầu mà ứng dụng có khác nhau nh ư: Chỉ có thể chỉ khoan hoặckhoan rồi doa, hoặc khoan, khoét rồi doa Muốn sử dụng hợp lý các ph ương

pháp trên để đạt năng suất chất lượng và hiệu quả kinh tế thì phải nắm vững

bản chất Khả năng công nghệ của c húng

Hình 1.9 Sơ đồ khi khoan Hình 1.10 Khoét Hình 1.11.Doa

2 Khả năng công nghệ của khoan, khoét, doa

- Khoan: Là phương pháp gia công ph ổ thông để gia công lỗ tr ên vậtliệu đặc Khoan có thể gia công đ ược lỗ có đường kính 0,1 ÷ 80mm, nhưngphổ biến là gia công những lỗ≤ 35mm Khoan có thể khoan lỗ thông hoặc lỗ

không thông, các lỗ sâu được khoan bằng mũi khoan đặc biệt Độ chính xáccủa khoan thấp, chỉ đạt cấp 12 -13 và độ nhám bề mặt Ra =3.2 – 2.5µm Do

Trang 15

đó khoan chỉ dùng gia công lỗ bắt bu lông Đối với những lỗ yêu cầu độ chínhxác cao hơn khoan chỉ là nguyên công gia công thô đ ể bóc đi phần lớp dư, và

chỉ để lại lượng dư cần thiết cho các nguyên công bán tinh và tinh sau đó

- Khoét: Là phương pháp gia công l ỗ nhằm mục đích nâng cao độ chínhxác của lỗ sau khi khoan Khoét có thể đạt độ chính xác từ cấp 10 đến cấp 12

và độ nhám bề mặt Rz=2.5 ÷1.25 µm

- Doa là phương pháp gia công tinh đ ã được khoan hoặc khoét Độchính xác của doa có thể đạt 9 ÷ 7 độ nhám bề mặt Ra= 0.63 ÷ 1.25 µm

1.2.5 Mài

1 Nguyên lý gia công

Mài là phương pháp gia công v ới vô số các cạnh cắt với h ình dạng hình

học không xác định của đá mài tự nhiên hoặc đá mài nhân tạo Mài kim loại làquá trình cắt gọt, chi tiết gia công của đá m ài ở đó tạo rất nhiều phoi vụn d o

ma sát cắt gọt và cào miết của các hạt mài vào chi tiết gia công

2 Khả năng công nghệ

Mài là phương pháp gia côn g tinh có độ chính xác rất cao Đồng thời

độ nhám bề mặt có thể đạt tới cấp 13 ÷ 14

1.3 Phương pháp gia công không phoi.

1.3.1 Đặc điểm của phương pháp gia công không phoi.

Là phương pháp gia công đ ạt độ chính xác và chất lượng gia công rất

cao Gia công không phoi ch ủ yếu là các phương pháp hiện đại và khó thựchiện

1.3.2 Các phương pháp gia công không phoi ph ổ biến.

1 Phương pháp gia công bằng biến dạng dẻo

Gia công tinh bằng biến dạng dẻo dựa tr ên cơ sở làm biến dạng dẻo kimloại ở trạng thái nguội Bản chất của phương pháp này là: Dưới áp lực của củadụng cụ như: (Con lăn, bi, chày…) có độ cứng cao hơn kim loại gia công, cáckim loại trên bề mặt gia công bị biến dạng dẻo ép xuống, do đó chiều cao mấp

mô giảm và tạo thành các nhấp nhô tế vi mới, phương pháp này có thể làm độ

nhám và làm chắc các bề mặt mà các phương pháp gia công tinh bằng phươngpháp cắt gọt kim loại không đặt được như: Nâng cao độ cứng bề mặt, nângcao tính chống mài mòn, nâng cao giới hạn chảy và đặc biệt là nâng cao giớihạn mỏi của chi tiết Vì vậy mà phương pháp biến dạng dẻo mang lại hiệu quảkinh tế cao.

Hình 1.12 Sơ đồ biến dạng các nhấp nhô

bề mặt gia công bằng biến dạng dẻo.

D p : đường kính phôi; d đường kính chi tiết:d: trị số biến dạng dư;

R bđ : Chiều cao nhấp nhô ban đầu; chiều cao nhấp nhô sau khi lăn ép.

2 Khả năng công nghệ

Các phương pháp gia công khác nhau ở cùng một cấp độ nhám R =

0.63 µm lăn ép có thể đạt được độ nhám thấp Ra= (0.32 ÷ 0.63)µm với bướctiến lớn hơn

S ≥ 0.5 mm/ vòng, trong khi cắt gọt muốn đạt độ nhám tr ên thì phảigiảm bước tiến hoặc dùng hạt mài nhỏ hơn Độ dài của vết nhấp nhô phụthuộc vào kết cấu của dụng cụ lăn, dạng của phần l àm việc của dụng cụ vìchúng quyết định diện tích tiếp xúc với bề mặt gia công theo hướng chạy daodọc Để đạt

Trang 17

Ra =(0.32 ÷0.63)µm, thì phải thay đổi bước tiến xuống (0.3 ÷ 0.4mm/vòng)

1.3.3 Phương pháp gia cô ng bằng công nghệ lăn ép.

1 Nguyên lý gia công.

Hiện nay phương pháp gia công này đư ợc chia làm bốn loại sau:

- Lăn ép con lăn hoặc bi (H.1.13.a) với chuyển động quay cưỡng bứccủa phôi

- Lăn ép giữa các con lăn (H1.13.b) với các chuyển đông quay c ưỡngbức giữa các con lăn

- Chà xát bằng mũi kim cương hoặc hợp kim (H1.13.c) với chuyển

động quay cưỡng bức của phôi

- Cong lỗ bằng bi hoặc chày nong (H1.13.d) với chuyển động thẳng

cưỡng bức của bi hoặc chày nóng

Các yếu tố ảnh hưởng đến các chỉ tiêu cơ bản của chất lượng gia cônglà: Ứng suất pháp và ứng suất cắt lớn nhất của v ùng biến dạng, tỷ lệ giửa hai

ứng suất đó Tỷ lệ này quyết định tính ảnh hưởng của biến dạng và vùng dịch

chuyển kim loại ở vùng tiếp xúc Quá trình san phẳng các nhấp nhô xảy ra lànhờ hiện tượng “dát rộng’’ của bộ phận biến dạng (Con lăn bi …) dưới tácdụng của thành phần lực hướng kính Pk của dụnh cụ l àm cho nhấp nhô tế vi

bị dát rộng từ hai phía từ chỗ tiếp xúc sang chỗ l õm biên cạch

- Nếu lăn ép đường kính bi lớn, bước tiến dao nhỏ có chạy dao dọc ta

sẽ được Pt/Pk dần đến giá trị cực tiểu trong trường hợp này có thể đạt nhấpnhô bề mặt cấp 13 - 14 Đặc biệt, lăn ép không có tiến dọc (Lăn ép rãnh cầu)thì lực cắt Pt = 0 điều kiện biến dạng trong tr ường hợp này là tốt nhất

- Nếu lăn ép với lực lớn sẽ sinh ra biến dạng “ trượt’’ trên bề mặt kimloại theo hướng tiến dao làm nhẵn bề mặt giảm

Hình 1.13: Các dạng gia công bằng biến dạng dẻo

1- Chi tiết gia công 2- Dụng cụ

1.3.4 Phương pháp gia công b ằng công nghệ Lăn - Ép - Rung.

Lăn ép rung là quá trình lăn ép kết hợp với dao động của dụng cụ hoặc

chi tiết theo một hoặc nhiều ph ương Lăn ép rung có thể gia công mặt trụngoài, mặt phẳng, các bề mặt răng v.v

1 Lăn ép rung mặt trụ.

Quá trình lăn ép rung mặt trụ ngoài bao gồm những chuyển động sau

đây:

- Chuyển động quay của phôi Nph

- Bước tiến của đầu bi S

- Chuyển đông rung dọc trục với tần số Nhtk v à biên độ dao động E

2 Lăn ép rung mặt phẳng

Tương tự như trên chuyển động gồm có:

- Chuyển động tịnh tiến của phôi S

- Chuyển động chạy dao ngang Sn ( B ước tiến của dao sau mỗi lần giacông)

Trang 19

- Số hành trình kép của dụng cụ cắt sau một phút Nhtk Lăn ép rung

mặt đầu là một trường hợp riêng của lăn ép riêng mặt phẳng Bao gồm chuyển

động quay của phôi Nphbước tiến ngang của đầu Sn

Hình 1.14 Sơ đồ nguyên lý lăn ép rung mặt trụ

Hình 1.15: Sơ đồ nguyên lý lăn ép rung mặt phẳng

a ,b: Các rãnh tạo ra trên bề mặt gia công có dạng h ình sin

c,d: Các rãnh tạo trên bề mặt có dạng cyloit

3 Sự hình thành nhấp nhờ tế vi trong quá trình lăn ép rung

Lăn ép rung là phương pháp gia công có thể điều chỉnh một cách độc

lập nhiều thông số cho nên nhấp nhô tế vi đều có nhiều dạng và được hìnhthành 2 nhóm

- Hệ thống vết nhấp nhô tế vi đều bố trí đều m à giữa chúng vẫn cónhững phần bề mặt của nguyên công trước để lại

- Nhấp nhô tế vi đều hoàn toàn mới

- Bề mặt có hệ thống có vết nhấp nhô tế vi đều lại đ ược phân ra làm badạng: Các rãnh không cắt nhau ( H.1.16a), các rãnh chạm nhau

(H.1.16b) các rãnh cắt nhau hoàn toàn (H.1.16c)

Trang 21

- Bề mặt có nhấp nhô tế vi điều mới ho àn toàn phân ra làm hai dạng:hình sin (H.1.16d), hoặc lưới (H.1.16e)

Hình 1.16 Các nhấp nhô tế vi đều.

- Lăn ép rung với việc đưa dao động vào quá trình lăn ép có khả năng

điều hoà được nhấp nhô tế vi Nhấp nhô tế vi đều h ình thành được phân biệt

với nhấp nhô khác bởi sự thay đổi theo quy luật, tính ổn định đảm bảo, sựphân bố khá đồng đều về mặt hình dáng và kích thước (H.1.17b), với tính

điều hoà cao trên nên nhấp nhô tế vi điều có thể đặc trưng bỡi thông số hình

học mà qua đó ta có thể điều khiển được thông số công nghệ

- Như vậy có thể nói nhấp nhô tế vi đều l à đặc trưng có bản của bề mặt

lăn ép rung

Hình 1.17 Các kiểu nhấp nhô tế vi

Hình 2.1 Bề mặt chi tiết sau khi gia công

Xét một phần bề mặt được khuếch đại (H.2.1), trên đó có những nhấpnhô sau:

-Nhấp nhô có độ cao h1 thuộc về độ không thẳng của bề mặt

-Nhấp nhô có độ cao h2 thuộc về độ sóng của bề mặt

-Nhấp nhô có độ cao h3 thuộc về độ nhám bề mặt

Và người ta coi những nhấp nhô nào mà tổng tỷ số giữa bước sóng S và

chiều cao nhấp nhô H: S/H ≤ 50 thì thuộc về độ nhám bề mặt Do đó nhám l àmức độ cao thấp của các nhấp nhô xét trong phạm vi của bề mặt gia công

Vậy độ nhám (độ bóng, độ nhấp nhô bề mặt, độ nhẳn), l à tập hợpnhững nhấp nhô tế vi trên bề mặt gia công, tạo lên những profin mấp mô của

bề mặt được khảo sát trên bề mặt của một vùng được xác định Độ nhám bềmặt được đặc trưng bởi trung bình số học (Ra) và độ mấp mô (Rz) của profilequyết định chất lượng bề mặt gia công Ảnh h ưởng đến tính năng sử dụng củachi tiết (chịu độ mài mòn, độ chống gỉ, độ bền mối ghép căng v.v )

2.2 Các chỉ tiêu để đánh giá bề mặt.

Để đánh giá nhám người ta dùng yếu tố hình học của nhám làm chỉ

tiêu Các chỉ tiêu này được xác định trong chiều dài chuẩn L và được tính toán

so với đường trung bình của profile bề mặt Đường trung bình mm gọi là

đường chuẩn

Hình 2.2 Hình dáng phóng đại của profile

bề mặt sau gia công và các thông số đáng giá

Đường chuẩn có dạng của profile danh nghĩa bề mặt, v à trong giới hạn

chiều dài chuẩn nó chia profile thực sao cho tổng bình phương khoảng cách từ

các điểm trên profile đến đường trung bình (y1, y2, y3, yn) là nhỏ nhất

Theo cách khác thì đường trung bình là đường chia profile bề mặt saocho tổng diện tích tạo bởi nó v à profile ở hai phía đó bằng nhau, tức là:

F1 + F2 + F3 + + Fn = F’1+ F2

’+ F3

’+ + Fn

’

Theo tiêu chuẩn Nhà Nước Việt Nam ( TCVN 2511 – 95 ), để đánh giá

nhám người ta thường dùng các tiêu chuẩn sau:

1 Sai lệch trung bình số học của profile Ra

Là trung bình số học các giá trị tuyệt đối của profile (y) trong khoảngchiều dài chuẩn Sai lệch profile (y) l à khoảng cách từ các điểm tr ên profile

đến đường trung bình, đo theo phương pháp tuyến với đường trung bình

dx x y l R

t

0

)(

Trang 25

2 Chiều cao nhấp nhô profile theo m ười điểm Rz

Là trung bình của tổng các giá trị tuyệt đối của chiều cao 5 đỉnh caonhất và chiều sâu của 5 đáy thấp nhất của profile trong kho ảng chiều dàichuẩn

profile Sm, chiều dài tựa µp …) Việc chọn chỉ tiêu nào (Ra hay Rz) là tuỳthuộc vào chất lượng yêu cầu của bề mặt và đặc tính kết cấu của bề mặt Chỉtiêu Ra là thông số ưu tiên được sự dụng phổ biến nhất v ì nó cho phép đánh

giá chính xác hơn và thu ận tiện hơn những bề mặt có yêu cầu nhám trung

bình Đối với những bề mặt quá nhám hoặc quá nhẵn th ì dùng chỉ tiêu Rz lạicho ta khả năng đánh giá chính xác hơn Ngoài ra, ch ỉ tiêu Rz còn được sửdụng đối với những bề mặt không thể kiểm tra trực tiếp thông số Ra củanhám, chẳng hạn những bề mặt có kích th ước nhỏ hoặc có profile phức tạp

Tiêu chuẩn cũng quy định dãy số của các thông số nhám Ra, Rzvà Rmax

(bảng 2.1 và bảng 2.2) Khi định các thông số nhám tr ước hết phải dùng cácgiá trị ưu tiên

Bảng 2.1 Sai lệch trung bình số học profile, R a (µm).

Bảng 2.2 Chiều cao nhấp nhô profile theo m ười điểm R z

3,2

4,05,0

6,3

8,010,0

12,5

16,020

25

3240

50

6380

100

125160

200

250320

400

500630

-Chú thích ưu tiêm dùng s ố đậm

Trang 27

3 Sai lệch trung bình bình phương:

Sai lệch trung bình bình phương được xác định công thức sau đây:

4 Chiều cao lớn nhất profile

Chiều cao lớn nhất của profile Rmaxlà khoảng cách giữa đỉnh và hai đáycủa profile trong giới hạn chiều d ài chuẩn

5 Bước nhấp nhô trung bình của profile sm

Bước nhấp nhô trung bình là trị số trung bình số học của bước nhấp

nhô profile trong giới hạn chiều dài chuẩn Nó được xác định theo công thứcsau

Sm= 



n

i mi

S

n 1

1

6 Bước nhấp nhô trung bình theo đỉnh s

Bước nhấp nhô trung bình của profile theo đỉnh s là giá trị trung bình

số học của của bước nhấp nhô profile theo đỉnh trong giới hạn chiều d àichuẩn

S = 



n

i i

S

l 1

1

7 Chiều dài tựa

Chiều dài tựa profile là tổng chiều dài các đoạn cắt trong giới hạn củachiều dài chuẩn, cắt vật liệu của phần lồi profile bằng đ ường thẳng cắt đều

đường trung bình ( H.2.3)

Hình.2.3 profile bề mặt sau khi gia công

8 Chiều dài tựa tương đối của profile tp (mr)

Chiều dài tựa tương đối của profile là tỷ số chiều dài tựa của profiletrên chiều dài chuẩn

l

l 1

% 100

Thông thường chiều dài tựa tương đối của profile có thể thay đổi trong

Chiều dài chuẩn l (mm)0.01; 0.03; 0.08; 0.25; 0.8; 2.5; 8; 25

9 mối quan hệ giữa Ra,Rq

Người ta đã đánh giá được chất lượng bề mặt qua mối quạ hệ của Ra,

Rq qua bảng sau:

Bảng 2.4 Bảng đánh giá mối quan hệ giữa R q và R a

Nói chung độ nhám một bề mặt không thể đán h giá một cách đầy đủ

thông qua Ra,Rz,Rq bỡi vì đây là những giá trị trung bình Hai bề mặt có thể

có chung giá trị nhám nhưng có tophography khác nhau(H.2.4), sau đây cho

thấy 3 bề mặt sau có cùng Ranhưng chúng có sự khác biệt đáng kể trong h ình

ảnh hưởng của nhấp nhô bề mặt đến khả năng làm việc của chi tiết máy

Biểu đồ (H.2.4), biểu diễn sự ăn mòn của chi tiết theo thời gian.

Trong giai đoạn đầu của quá trình làm việc, các bề mặt chỉ tiếp xúc ở

bề mặt nhấp nhô nên diện tích tiếp xúc nhỏ Tại các nhấp nhô đó áp suất lớn

Thường vượt qua giới hạn chảy và có khi cả giới hạn bền của vật liệu Cácđỉnh nhấp nhô bị biến dạng đ àn hồi và làm biến dạng dẻo các đỉnh nhấp nhô

Khi 2 bề mặt có chuyển động t ương đối với nhau, sẽ làm nhấp nhô bị sanphẳng Quá trình xảy ra mau chóng, đây l à giai đoạn mòn ban đầu sau giai

đoạn mòn ban đầu

Hình 2.4 Biểu đồ biễu diễn sự ăn mòn của chi tiết theo thời gian

Diện tích tiếp xúc giữa các bề mặt tăng l ên Áp suất tiếp xúc làm việcgiảm đi nên chi tiết làm việc với mức độ mòn bình thường Khi vượt qúa mòncho phép thì chi tiết làm việc với độ mòn lớn Đó là giai đoạn mòn kích liệt

Trên hình (Hình 2.4), biểu thị mối liên hệ giữa lượng mòn và thời gian

sử dụng của một cặp chi tiết với nhau Các đ ường a , b , c ứng với ba độ

nhám ban đầu khác nhau của bề mặt tiếp xúc Đường a, ứng với độ bóng cao

nhất, cho tuổi thọ cao nhất Vậy nâng cao độ bóng be mặt đến giá trị tối ưulàm chỉ tiết tuổi thọ cao hơn

2.3.2 Ảnh hưởng đến tính chống ăn mòn của lớp bề mặt

Các chổ lõm trên bề mặt là nơi có chứa tạp có tác dụng ăn mòn hoá họccủa axít , muối Sau khi ăn mòn hết bề mặt lại tạo ra các nhấp nhô mới v à

cứ thế tiếp tục Quá trình ăn mòn xay ra theo chiều hướng như (Hinh 2.5)

Trang 33

Vậy bề mặt càng nhẵn thì càng ít bị ăn mòn, bán kính đáy lõm càng lớnthì mức độ chóng ăn mòn càng cao Để chống ăn mòn người ta phủ lên bề mặtmột lớp bảo vệ bằng cách mạ s ơn

Hình 2.5; Biểu hiện quá trình ăn mòn hoá học của bề mặt

2.3.3 Ảnh hưởng đến tính bền mỏi của chi tiết máy.

Độ nhám bề mặt có ảnh h ưởng lớn đến độ bền mỏi của chi tiết nhất là khi

chịu tải trọng chu kỳ đổi dấu v ì ở đáy các nhấp nhô có ứng suất tập trung lớn,

đó dễ tạo nên các vết nứt tế vi

2.4 Những nguyên nhân ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt

2.4.1 Ảnh hưởng của yếu tố hình học

- Khi dao tiện có đỉnh nhọn (r=0) với bước tiến s chạy từ vị trí I sang II

để lại phần chưa cắt là tam giác ABC (theo hình 2.7), làm thành nh ấp nhô bề

mặt

Hình 2.7 Ảnh hưởng của yếu tố hình học đến chẩt lượng bề mặt

IB = IC.cotg :AI = ICC cotg1

Nên AB = IC (cotg+ cotg1)

Vậy tăng s thì tăng Rz(các yếu khác giữ nguyên)

+ Dao có bán kính r ngư ời ta chứng minh được,

Trang 35

2.4.2 Ảnh hưởng của biến dạng dẻo v à biến dạng đàn hồi

Khi gia công vật liệu dẻo thì bề mặt gia công bị biến dạng mạnh l àmcho cấu trúc của nó thay đổi Ảnh h ưởng rất lớn đến độ nhám bề mặt

- Tốc độ cắt là yếu tố ảnh hưởng lớn nhất sự phát triển biến dạng dẻokhi tiện

- Độ thị biểu diển mối quan hệ giữa tốc độ cắt đến độ nhám b ề mặt

được thể hiện ở hình (H.2.8)

Hình 2.8 Ảnh hưởng của biến dạng dẻo đến bề mặt gia công.

Khu vực I V thấp, nhiệt cắt không cao, phoi thoát ra dể biến dạng lớp

bề mặt không cao vì vậy nhấp nhô bề mặt ít

Khu vực II: Khi thay đổi tốc độ cắt 15 – 20 m/phút nhiệt cắt, lực căt lớngây ra chảy dẻo ở mặt trước và mặt sau dao Đến một lúc n ào đó xuất hiện lẹodao, ảnh hưởng đến bề mặt Khu vực n ày ít dùng

Khu vực III: Nếu tiếp tục tăng V nhiệt căt cao, phoi cuốn trôi lẹo dao

đã chảy dẻo Khoảng (30 - 60) m/phút lẹo dao bị biến mất Từ (60 –70)m/ph

lẹo dao không còn nên độ bóng được nâng cao rỏ rệt

-Khi gia công vật liệu giòn không qua giai đoạn biến dạng dẻo

Tăng tốc độ cắt thì bề mặt bóng hơn

Khi V thấp: Các hạt kim loại vở vụn lớp bề mặt nhấp nhô, khi V tăngthì các hạt kim loại bề mặt ít bị họặc không vở tan nên bề mặt bóng hơn

-Ảnh hưởng của S trong quá trình biến dạng đối với với độ nhẵn bề mặt(H.2.9).

Hình 2.9: Ảnh hưởng của lượng ăn dao đến độ nhám

2.4.3 Ảnh hưởng của phương pháp gia công.

Với các phương pháp gia công khác nhau th ì chi tiết sẽ có độ nhám và

độ chính xác tương ứng

Theo tiêu chuẩn quốc tế ISO phân chuỗi Ra (từ 0.08 µm = 0.32 µin

đến 100 µm = 400 µin) thành 7 cấp Tiêu chuẩn liên xô củ có 14 cấp (Cấp

nhám 1-3 đạt được do gia công thô Tiện, phay, bào, khoan đạt cấp 4- 6, giacông bán tinh chủ yếu bằng các loại dao cắt với chế độ cắt khác nhau, cấp 7-9gia công mài tiện tinh, chuốt doa v.v., cấp 10- 14 mài nghiền, mài khôn, giacông siêu tinh.v v… tiêu chuẩn việt nam tiêu chuẩn độ nhám ban hành 1971

và sửa đổi bổ sung năm 1978 (TCVN 2511 -78) ), quy định các thông sốnhám bề mặt theo các khoảng giới hạn sau: Ra= 100 đến 0.008 µm, Rz=

1.600 đến 0.025 µm, bước trung bình của các mấp mô S = 12.5 µm đến

0.002 mm

Trang 37

Bảng 2.3 Khả năng đạt độ bóng của các phương pháp gia công.

Phương pháp gia công Độ nhám bề mặt gia công

Rz(mm) Cấp nhámCạo

Mài khôn thườngMài khôn có dao độngMài thô

Mài bán tinhMài tinhPhay thôPhay bán tinhPhay tinhDoa thôDoa tinh

Chuốt thôChuốt tinhTện bóc vỏTiện thôTiện bán tinhTiện tinh với dao hợp kimTiện tinh với dao kim cươngBào thô

Bào tinhBào tinh mỏngVới dao bản rộng

10 ÷ 402.5 ÷ 100.06 ÷ 2.50.06 ÷ 0,42.5 ÷ 100.63 ÷ 40.04 ÷ 10.05 ÷ 0.80.25 ÷10.04 ÷ 0.63

10 ÷ 40

4 ÷ 100.1 ÷ 4

40 ÷ 100

10 ÷ 401.6 ÷ 10

4 ÷ 100.4 ÷4

10 ÷ 802.5 ÷ 10

1 ÷ 2.5

100 ÷ 400

40 ÷ 100

10 ÷402.5 ÷10

2.5 Ý nghĩa của việc xác định độ nhám.

Độ nhám của bề mặt là một chỉ tiêu quan trọng của chi tiết máy Độ

nhám bề mặt không những ảnh h ưởng đến tính chống mòn, chống ăn mòn hoáhọc, tới đặc tính mối lắp mà còn ảnh hưởng đến độ chính xác khi đo chi tiết

Vì vậy việc xác định các thông số nhám bề mặt có ý nghĩa quan trọng trongquá trình chế tạo sản phẩm cũng như nghiên cứu thực nghiệm, đặc biệt là đốivới ngành chế tạo máy

Trong sản xuất, sản phẩm có được chấp nhận đưa vào sử dụng khi yêucầu về độ nhám hay không phụ thuộc vào kết quả đo được sau khi gia công.Trong nghiên cứu, việc xác định thông số của nhám bề mặt giúp ta so sánh

được độ nhẵn của các bề mặt gia công Từ đó, ta biết được khả năng ảnhhưởng của các yếu tố khác nhau đến nhám bề mặt Điều đó có ý nghĩa quan

trọng trong việc chế tạo sảo phẩm có hiệu quả v à chất lượng