các phương pháp gia công kim loại 2

Gia công tinh bằng biến dạng dẻo BDD: dưới áplực của dụng cụ có ñộ cứng cao hơn kim loại ñược giacông, các nhấp nhô trên bề mặt kim loại bị ép xuống, chiều cao các nhấp nhô giảm ñi và hì

Email: tronghaduy@ymail.com

2.1 ðộ chính xác kích thước 2.2 ðộ chính xác hình dáng 2.3 ðộ sóng

2.4 ðộ nhám bề mặt 2.5 Tính chất cơ lý bề mặt

Gia công tinh bằng biến dạng dẻo (BDD): dưới áplực của dụng cụ có ñộ cứng cao hơn kim loại ñược giacông, các nhấp nhô trên bề mặt kim loại bị ép xuống, chiều cao các nhấp nhô giảm ñi và hình thành các nhấpnhô tế vi mới.

ðặc ñiểm: ngoài việc làm giảm ñộ nhám bề mặt thìcòn:

- Nâng cao ñộ cứng bề mặt,

- Nâng cao tính chống mài mòn,

- Nâng cao giới hạn chảy và giới hạn mỏi của chi tiết

Rz20 2,5 Dao tiện bản rộng

0,03-0,006 0,02-0,04 0,01-0,02

Rz40 Rz20 2,5 Tiện

Thay ñổi kích thước sau khi lăn ép

ðộ nhám ban ñầu Phương pháp gia

công ban ñầu

2.2 ðộ chính xác về hình dáng

ðộ chính xác về hình dáng phụ thuộc vào kết cấu dụng

cụ là ñịnh kích thước hoặc không ñịnh kích thước

A- Cơ cấu ñàn hồi

Vì là cơ cấu ñàn hồi nên hình dáng phôi không thay ñổisau khi gia công Do vậy ñộ chính xác hình dáng củacác nguyên công trước phải ñảm bảo trong phạm vi cho phép

B- Cơ cấu không ñàn hồi

Cơ cấu không ñàn hồi nên có thể sửa ñược sai số hìnhdáng

Mức ñộ sửa sai số hình dáng nằm trong giới hạn biếndạng lượng dư

So với các phương pháp gia công cắt gọt khác thì khảnăng khắc phục ñộ sóng của phương pháp gia côngbằng BDD tốt hơn vì:

- Lưỡi cắt không thay ñổi hình học ñại quan;

- Không suất hiện lẹo dao theo chu kỳ;

- Không gia công ngắt quãng vì nhiều lưỡi cắt

2.5 Tính chất cơ lý của bề mặt

Nhìn chung, sau khi gia công BDD thì cơ tính của kimloại bề mặt theo chiều hướng tăng lên, tức hóa cứng, làm tăng giới hạn bền, giới hạn chảy, ñộ cứng

ðộ cứng và giới hạn bền có thể tăng ñến 1,5-3 lần

Tuy nhiên tính biến cứng làm giảm ñộ dẻo và dai củalớp kim loại bề mặt

Email: tronghaduy@ymail.com

2.1 Các dạng prôfin làm việc của con lăn2.2 Lăn ép bằng con lăn hoặc bi

3 Các thông số công nghệ và khả năng công nghệ

3.1 Lực lăn3.2 Bước tiến con lăn3.3 Tốc ñộ lăn

3.4 Số lần lăn

Các phương pháp gia công:

Lăn ép bằng con lăn hoặc bi với chuyển ñộngquay của phôi

Lăn ép giữa các con lăn với chuyển ñộng quay của con lăn

Ép bằng mũi kim cương hoặc hợp kim cứng vớichuyển ñộng quay của phôi

Dưới tác dụng của lực hướng kính và tiếp tuyếnthì kim loại tại vùng tiếp xúc bị dịch chuyển, các ñỉnhnhấp nhô bị san phẳng.

Nếu lăn ép với lực lớn sẽ sinh biến dạng xô trượttrên bề mặt kim loại, ñiều này làm ảnh hưởng xấu ñến

ñộ nhám bề mặt

Nếu quá trình lăn ép có giá trị lực cắt nhỏ, tứcbước tiến dao nhỏ thì ñiều kiện biến dạng dẻo là tốtnhất

2.1 Các dạng prôfin làm việc của con lăn:

a

2.1 Các dạng prôfin làm việc của con lăn:

Dạng prôfin làm việc của con lăn có ảnh hưởngñến ñặc trưng hình học của bề mặt gia công, quyếtñịnh ñến việc nâng cao khả năng làm việc của chi tiếtmáy

- Dùng con lăn có gờ ép: khi yêu cầu ñộ nhám thấp

và cần ñế ñộ cứng vững của hệ thống tốt, b=1-6,

6-15, hoặc lớn hơn α=5-150

- Các loại ñầu lăn có bán kính cong R: chế tạo khó,

gá ñặt dễ

2.2 Lăn ép bằng con lăn hoặc bi:

Trong trường hợp này, kết cấu dụng cụ khá ñơngiản là một con lăn hoặc một bi có cơ cấu ñàn hồi, vàñòi hỏi chi tiết có ñộ cứng vững cao

Có thể dùng nhiều con lăn hoặc bi phân bố ñốixứng ñể lực tác ñộng lên chi tiết ñược cân bằng Lúcnày có thể áp dụng cho chi tiết có ñộ cứng vững thấp

Khi gia công:

- Chuyển ñộng cưỡng bức do phôi thực hiện

- Dụng cụ chuyển ñộng tịnh tiến dọc chiều dàiphôi

- Dung dịch trơn nguội ñược tưới vào bi

- ðể ñảm bảo chất lượng, ñộ ñảo mặt ñầu củacon lăn không vượt quá 0,001mm, các viên bi sai lệchkhông quá 0,001mm

3.1 Lực lănTrị số ứng suất nén cực ñại có thể chọn gầnñúng q=(1,8÷2,1)σch.

ðối với thép có ñộ cứng trung bình thì có côngthức thực nghiệm P= 50 + D2/6 (kG)

Trong ñó D là ñường kính bề mặt gia công

Khi cần nâng cao ñộ cứng bề mặt lên (25-40)%,

và chiều sâu lớp chai cứng ñạt ñược là h ñược xácñịnh theo công thức: P=2.h.σch.m2

Trong ñó h≥0,02.Rct

Rct – bán kính chi tiết gia công

3.2 Bước tiến con lănBước tiến con lăn ảnh hưởng ñến:

- ðộ biến cứng;

- ðộ nhẵn bề mặt chi tiết gia công;

- Năng suất gia công…

Chọn bước tiến nhỏ S=(0,2÷0,6) mm/v ñể ñạt ñộnhám thấp

ðối với dụng cụ có bề rộng b thì chọnS=(0,3÷0,5)b

Tốc ñộ lăn ép có thể chọn ñến 200m/ph.

3.4 Số lần lăn

Trong thực tế, chất lượng bề mặt ñược cảithiện trong lần lăn ép ñầu tiên

Trong các lần lăn ép sau sẽ dẫn ñến giảm

ñộ bóng, gây bong tróc kim loại bề mặt

Email: tronghaduy@ymail.com

ñộ dao ñộng E.

Bước tiến của ñầu bi S

2 Lăn ép rung mặt phẳng

Bao gồm các chuyển ñộng:

- Chuyển ñộng tịnh tiến của phôi S;

- Chuyển ñộng chạy dao ngang Sn;

- Chuyển ñộng hành trình kép của dụng cụ trongmột phút Nhtk

2.1 Dụng cụ lăn ép mặt phẳng

Các vết lăn ép có 2 dạng chủ yếu sau:

- Vết theo ñường cycloit;

- Vết theo ñường hình sin

Thiết bị lăn ép có thể dùng trên máy phay hoặcmáy bào

Dụng cụ tạo vết theo ñường hình sin:

- Bi 8 ñược giữ và lăn không trượt trên vòng bi 7;

- ðầu bi chuyển ñộng qua lại và bi 8 lăn tại tâm

ñể tạo nên hình sin

ðể tăng năng suất thì ta có thể tạo nên số bi nhiều hơn tham gia vào quá trình lăn ép.

Nếu ít bi thì năng suất thấp Nếu nhiều bi thìnăng suất cao nhưng các vết lăn chồng chéo nhauphức tạp

Dụng cụ tạo vết theo ñường cycloit:

Cũng tương tự như dụng cụ hình sin, nhưng lúcnày thì ñầu bi chuyển ñộng theo vòng tròn ñể tạo hìnhcycloit

2.2 Dụng cụ lăn ép rung mặt trụ

Bi 5 thực hiện lăn ép với chuyển ñộng dao ñộngtheo biên ñộ E và quay tại tâm bi trên vòng bi lăn ñỡ6

Chuyển ñộng dao ñộng: bạc lệch tâm 20 quay tạo dao ñộng với biên ñộ E, dao ñộng này truyềnqua trục 18, ñến trục 9 ñến bi 5

Chuyển ñộng quay: chuyển ñộng của phôi

a- ðộ chính xác về mặt kích thướcDưới tác dụng của lực lăn ép P, bề mặt chi tiết bịbiến dạng dẻo và hình thành các nhấp nhô mới.

Chiều cao của các nhấp nhô này có thể có cáctrường hợp sau:

Trong thực tế, giá trị lực ép ñược xác ñịnh bằngthực nghiệm ñể ñạt yêu cầu.

b- ðộ nhám bề mặt

ðộ nhám bề mặt phụ thuộc vào chế ñộ gia công, gồm: tốc ñộ quay của phôi; lượng chạy dao dọc củabàn máy; tốc ñộ vòng của ñầu bi và chất lượng bề mặtban ñầu

c- Bán kính rãnh lõm của nhấp nhô tế viBán kính rãnh lõm là lớn so với các phươngpháp gia công khác => sự tập trung ứng suất thấp, tuynhiên diện tích mặt tựa thấp nên khả năng chống màimòn thấp

d- Diện tích vết tương ñối Frt

Fr – Diện tích do viên bi tạo ra

Fn – Diện tích danh nghĩa của bề mặt gia công

Ftt – Diện tích mặt tựa thực tế tương ñối

Frt tăng thì hàm lượng dầu bôi trơn tăng, do ñó làmgiảm nhiệt ma sát và giảm lượng mài mòn

100

.

n

r rt

e- Cấu trúc tế vi lớp bề mặtDưới tác dụng của lực ép viên bi, lớp kim loại bềmặt bị biến dạng dẻo, làm:

- Tăng ñộ cứng tế vi

- Dẫn ñến khả năng chịu mài mòn tốt

Nếu lực ép tăng quá giới hạn thì ñộ cứng tế vi giảm

f- Ứng suất tế vi lớp bề mặtDưới tác dụng biến dạng dẻo cao, trên bề mặthình thành lớp ứng suất dư nén rất lớn, làm tăng ñộbền mỏi của chi tiết

Viên bi càng nhỏ thì càng nâng cao ñộ bền mỏi

g- ðường kính viên biChọn ñường kính bi phụ thuộc vào lực ép, vậtliệu chi tiết Thông thường ñường kính bi khoảng 4-7mm, và không vượt quá 20mm.

h- Biên ñộ dao ñộng Eðối với vết hình sin, E không vượt quá 3-4mm.ðối với vết hình cycloit, bề rộng ñường trượttrong khoảng 2-3mm

i- Lực ép PLực ép nhỏ - làm san phẳng các ñỉnh nhấp nhô

Email: tronghaduy@ymail.com

a- Nong lỗ bằng bib- Nong lỗ bằng chày

3 Các thông số công nghệ và khả năng công nghệ

a- Góc cônb- Lực nongc- ðộ ñôi

d- Bôi trơn

Nguyên lý

Là phương pháp gia công tinh bằng biến dạng dẻo của kim loại trong trạng thái nguội dưới tác dụng của viên bi hoặc chày nong

ðộ chính xác có thể ñạt ñược IT6, IT7 ðộ nhám

bề mặt Ra=0,63-0,08µm

ðược thực hiện trên máy ép hoặc máy chuốt

a

a1

1- Nong lỗ bằng biCần chọn ñúng kích cỡ bi cần gia công, dùng cơ cấu tay hoặc máy ñể ép bi qua lỗ Tuy nhiên biện pháp này có ñộ thẳng của tâm lỗ kém hơn là dùng chày ñẩy

có ñịnh hướng

Vì vậy chỉ nên dùng khi gia công lỗ ngắn, vật liệu mềm như kim loại màu, ñộ chính xác ñạt ñược khoảng IT7, ñộ nhám cấp 10-11.

2- Nong lỗ bằng chàya- Chày nong một nấcChủ yếu ñể gia công lỗ nhỏ, ñạt cấp chính xác IT7-IT8 ðộ bóng cấp 8-9.

Chất lượng gia công phụ thuộc vào: kết cấu của chày, lượng dư và chế ñộ ép hợp lý

Bề rộng làm việc b=0,5-1,2mm; góc côn vào

α=3-50; góc côn ra α1=4-60

Vật liệu làm chày dùng thép Y10A, Y12A, P18 tôi ñạt ñộ cứng 62-65 HRC

Chày một nấc Hướng của lực P?

a

a 1

Có thể mạ crôm dày khoảng 0,005-0,012mm, hoặc thấm nitơ với chiều sâu 0,5-0,7mm.

Chày nong có thể làm theo bộ với mỗi bộ từ 3-4 chiếc ðường kính phần làm việc của các chày trong bộchày là khác nhau

3,45 - 3,48 - 3,51 - 3,53

Lượng dư gia côngThông thường, việc xác ñịnh lượng dư ñược thực hiện bằng: thực nghiệm, giải tích, ñồ thị… Do tính chất phức tạp nên lượng dư ñược nghiên cứu là từthực nghiệm.

Yêu cầu ñối với lượng dư

- ðảm bảo ñủ ñể không tạo vết lõm khi thiếu lượng dư

- Lượng dư sẽ tăng theo ñường kính và chiều dài

lỗ gia công

- Lượng dư sẽ giảm khi ñộ nhám bề mặt chi tiết trước gia công là cao

Chế ñộ gia côngCác yếu tố tác ñộng ñến chế ñộ gia công:

- ðộ dôi; mức ñộ và chiều sâu lớp biến cứng; yêu cầu về ñộ nhám bề mặt

b- Nong bằng chày nong nhiều nấcChủ yếu ñể dùng gia công lỗ có ñường kính lớn, thường trên 6mm.

Có 3 loại dụng cụ nong nhiều nấc cơ bản:

a- Loại có kết hợp với lưỡi cắt, các vòng nong thường là 3-4 vòng ñược bố trí ngay sau các lưỡi cắt,

có lượng dư của các vòng trong khoảng 0,03-0,04mm

b- Loại một khối liền có nhiều nấc ñể nong

c- Loại bao gồm nhiều vòng nong, nhưng các vòng ñược chế tạo tách biệt không dính liền

Lượng nâng của các vòng nong có ảnh hưởng ựến ựộ chắnh xác gia công, ựộ nhám bề mặt và năng suất gia công của chày nong.

Tổng số các vòng nong phụ thuộc vào lượng dư gia công

Lượng dôi là giá trị ựể bù cho biến dạng ựàn hồi của vật liệu sau khi gia công lỗ mà làm cho lỗ bị nhỏ lại

0-0,01 0,005-0,015

0,025-0,04 0,04-0,05

0,035-0,045 0,045-0,06

0,03-0,035 0,034-0,04

10-20

21-30

đã tôi Chưa tôi

Thép đồng thau

đồng thiếc

Vật liệu chi tiết đường kắnh lỗ

Lượng dư và lượng dôi

a- Góc cônKhi gia công gang, góc côn α=2-30.Khi gia công thép có hàm lượng cácbon trung bình hoặc cao, góc côn α=4-50.

Khi gia công vật liệu dẻo thì góc côn tăng vàgiảm chiều rộng b

b- Lực nong, tốc ñộ gia công

Lực nong ñược quyết ñịnh bởi ñộ dôi gia công và khả năng biến dạng của vật liệu

Tốc ñộ gia công ít ảnh hưởng ñến chất lượng bề mặt, chủ yếu ảnh hưởng ñến năng suất Tốc ñộ nong ñược chọn theo vật liệu gia công

Thép cacbon có HB=143-320 thì chọn v=12-15m/ph

HB>320 chọn v=8-10m/ph

Nhôm, ñồng thanh, ñồng thau chọn 25m/ph

d- Bôi trơnCần có chất bôi trơn trong quá trình nong ép.

Gia công thép thì dùng dầu máy

Gia công gang thì dùng dầu hỏa

Gia công hợp kim nhôm, nhôm thì dùng xàphòng

Email: tronghaduy@ymail.com

ðối với mặt trụ ngoài ðối với mặt trụ trong ðối với mặt phẳng

2 Dụng cụ mài

Các dạng ñá mài

Thành phần vật liệu mài

3 Thiết bị mài

Máy mài mặt trụ ngoài

Máy mài mặt trụ trong

Máy mài mặt phẳng

4 Các thông số công nghệ và khả năng công nghệ

Khi mài mặt trụ ngoài

Khi mài mặt trụ trong

Khi mài mặt phẳng

1 ðặc ñiểm

Là quá trình gia công cắt gọt ñược thực hiệnbởi nhiều hạt mài có các lưỡi cắt khác nhau ñượcphân bố ñều trên ñá mài

Một số ñặc ñiểm về gia công cắt gọt mài

- Các lưỡi cắt là khác nhau;

- Hình dáng hình học hạt mài khác nhau, góc cắtsắp xếp lẫn lộn;

- Tốc ñộ cắt rất cao, có nhiều hạt mài cùng thamgia vào quá trình cắt;

b- Mài vô tâmChi tiết mài ñược ñặt tự do trên căn ñỡ màkhông cần ñịnh vị hoặc kẹp chặt.

Chi tiết ñược ñặt nằm trên ñá dẫn và ñá cắttương ứng với việc dẫn ñộng và cắt chi tiết

2.1 ðối với mặt trụ ngoài

a- Mài có tâm chạy dao dọc

Phương pháp chạy dao dọc ñược dùng khichiều dài chi tiết lớn hơn bề rộng của ñá

Chạy dao dọc tức cho ñá tiến sâu vào chi tiếtmột lượng cần gia công và cho ñá chạy dọc theochiều dài chi tiết ñể gia công

b- Mài có tâm chạy dao ngang

Phương pháp chạy dao ngang ñược dùng khichiều rộng ñá B lớn hơn chiều dài chi tiết lớn

Chạy dao ngang tức cho ñá tiến sâu vào chi tiếttheo lượng cần gia công nhất ñịnh

c- Mài vô tâm chạy dao dọc

Cũng tương tự như mài có tâm, lúc này ựá dẫncung cấp cho chi tiết quay và chuyển ựộng tịnh tiến

đá dẫn có dạnghypecboloit tròn xoay,

ựặt nghiêng ựi góc 1-40

Tốc ựộ quay vàtịnh tiến của chi tiết phụ

thuộc vào tốc ựộ của ựá

dẫn và góc nghiêng ựá

Phương pháp này cho phép ñạt ñộ chính xáchình dáng hình học rất cao.

Tốc ñộ quay của chi tiết tính theo:

Tốc ñộ tịnh tiến của chi tiết tính theo:

2.2 ðối với mặt trụ trong

Bản chất của quá trình mài lỗ hoàn toàn giốngnhư khi mài mặt trụ ngoài

Cũng bao gồm 3 chuyển ñộng:

- Chuyển ñộng quay của ñá Vñ;

- Chuyển ñộng của chi tiết Vct;

- Chuyển ñộng chạy dao S

Tuy nhiên khi mài lỗ, ñường kính của lỗ làm giớihạn kích thước ñá => việc tăng tốc ñộ cắt chỉ thựchiện ñược bằng cách tăng số vòng quay mà khôngtăng ñược ñường kính ñá => chất lượng mài thấphơn so với mài tròn ngoài

Chi tiết quay tròn trên mâm cặp, ñá cũng ñượcquay tròn quanh tâm quay.

Kiểu mài hành tinh, áp dụng cho các chi tiết to, cồng kềnh.

Chi tiết chuyển ựộng quay nhờ ựá dẫn và cáccon lăn tựa đá mài thực hiện chuyển ựộng cắt gọtdọc và ngang.

2.3 ðối với mặt phẳng

Về bản chất cũng giống như mài mặt trụ và màitrong Tuy nhiên chỉ khác ở các chuyển ñộng khimài

Mài bằng ñá mài hình trụ

Phương pháp này có thể ñạt ñộ nhẵn và ñộbóng bề mặt cao vì khả năng thoát phoi và tưới dun dịch trơn nguội tốt

Tuy nhiên cho năng suất thấp vì diện tích tiếpxúc bé

Mài mặt phẳng bằng ñá mài hình trụ

Mài bằng ñá mài mặt ñầu

Ưu ñiểm của phương pháp là cho năng suấtcao vì diện tích tiếp xúc lớn Tuy nhiên do khó thoátphoi và khó ñưa dung dịch làm nguội vào các vùnggia công nên sự tỏa nhiệt kém, và ñộ chính xácthấp hơn khi mài ñá hình trụ

Mài mặt phẳng bằng ñá mài mặt ñầu

2.2 ðộ hạt

Biểu thị bằng kích thước thực của hạt mài.Hạt mài có số hiệu từ 200, 160, …, 20, 16.Bột mài từ 12, 10, …, 4, 3

1 Khi mài mặt trụ ngoài

Vận tốc của ñá Vñ

Nếu vận tốc bé thì áp lực cắt tăng, ñá nhanh bị mònNếu vận tốc cắt cao thì lực ly tâm lớn, nguy hiểmcho ñá mài

Liên kết gốm => Vñ=18-25m/s cho gang và

25-30m/s cho thép

Khi gia công tinh Vñ=30-35m/s

Vận tốc quay của chi tiết Vch

Phụ thuộc chủ yếu vào ñộ nhám bề mặt gia công, lượng chạy dao dọc ngang

Vận tốc này quyết ñịnh chủ yếu ñến năng suất mài.Khi mài thép, chạy thô thì Vch=12-25m/ph

Khi mài tinh thì Vch=15-55m/ph

Vận tốc chạy dao và chiều sâu cắt

Lượng chạy dao dọc phụ thuộc ñường kính của chi tiết gia công

Khi mài thô thì Sd=(0,3-0,7)B ñối với thép và

Sd=(0,3-0,7)B ñối với gang

Khi mài tinh thì Sd=(0,2-0,3)B ñối với thép và

Sd=0,4B ñối với gang

Lượng chạy dao ngang phụ thuộc vào ñộ nhám bềmặt gia công và các thông số của ñá mài.

Khi mài thô thì Sng=0,01-0,06mm ñối với thép

và Sd=0,02-0,08mm ñối với gang

Chiều sâu cắt t phụ thuộc vào nguyên công, với ttinh=0,005-0,015mm

Với tthô=0,01-0,025mm

0,25-(0,25-0,33)B (0,66-0,75)B

Gang xám

(0,2-0,25)B (0,5-0,25)B

Thép

Mài tinh Mài thô

Vật liệu gia công

Email: tronghaduy@ymail.com

ðối với mặt trụ ngoài ðối với mặt trụ trong ðối với mặt phẳng

3 Dụng cụ mài nghiền

Dụng cụ ñể mài nghiền mặt trụ ngoài

Dụng cụ ñể mài nghiền trụ trong

Dụng cụ ñể mài nghiền mặt phẳng

4 Thiết bị mài nghiền

Máy mài nghiền mặt trụ ngoài

Máy mài nghiền mặt trụ trong

Máy mài nghiền mặt phẳng

5 Các thông số công nghệ và khả năng công nghệ

Khi mài nghiền mặt trụ ngoài

Khi mài nghiền mặt trụ trong

Khi mài nghiền mặt phẳng