bài giảng công nghiệp phay

Đối với lĩnh vực sản xuất hàng loạt vừa thì chế tạo các máy công cụ có năng xuất cao được điều khiển bằng máy tính, nghĩa là trên cơ sở loại máy có thể thành lập được các công đoạn và cá

Lời Nói Đầu

Ngành chế tạo máy là một trong những ngành công nghiệp chủ yếu sản xuất ra những công cụ lao động quan trong, là cơ sở vật chất của tiến bộ kỹ thuật Mức

độ phát triển, khối lượng, nhịp độ cơ cấu của ngành hế tạo máy ảnh hưởng lớn đến chỉ tiêu sản xuất xã hội, ảnh hưởng đến năng xuất lao động trong công nghiệp

Đối với lĩnh vực sản xuất hàng khối và hàng loạt lớn, phải tổ chức sản xuất các dây huyền tự động tổ hợp điều chỉnh để chế tạo các loại chi tiết có kích thước khác nhau Đối với lĩnh vực sản xuất hàng loạt vừa thì chế tạo các máy công cụ

có năng xuất cao được điều khiển bằng máy tính, nghĩa là trên cơ sở loại máy có thể thành lập được các công đoạn và các phân xưởng tự động gồm các máy điều khiển theo phương trình số( các máy CNC) Đồng thời phải chế tạo các thiết bị

để tự động hóa quá trình vận chuyển, quá trình kiểm tra và quá trình lắp ráp vv Nâng cao hiệu quả sản xuất là con đường chính để phát triển kinh tế đất nước, nâng cao đời sống nhân dân Vì vậy, vấn đề quan trọng của ngành nghề chế tọa máy hiện nay là ứng dụng vào sản xuất một nền công nghệ tiên tiến, những máy cắt và ứng dụng cụ có năng suất cao, đồng thời cả hình thức tổ chức và điều khiển hiện đại

Máy phay chiếm một phần lớn trong các loại máy cắt kim loại Trên các máy phay có thể thực hiện được nhiều công việc khác nhau Kết cấu của máy phay không được cải tiến Do đó năng suất, độ chính xác, độ bền và tuổi thọ của máy cũng ngừng được tăng lên Năng suất cảu máy phay có thể tăng được bằng cách tăng công suất và hành trình chạy nhanh cửa cơ cấu chuyển động chính, mở rộng phạm vi điều chỉnh tốc độ và lượng chạy dao, tự động hóa chu kỳ gia công,

tự động hóa và cơ khí hóa các chuyển động phụ, sử dụng các đồ gá vạn năng và chuyên dùng Độ chính xác, độ bền vững và tuổi thọ của máy phay tăng lên là cao do các chi tiết và các đơn vị lắp ráp chính xác hơn, độ cứng vững của máy tăng lên, sử dụng cơ cấu điều chỉnh tự động, phương pháp bôi trơn vvv

Gần đây số lượng các máy phay điều kiển theo chương trình số ( maysCNC) và các trung tâm gia công được sản suất tăng lên, góp phần nâng cao hiệu quả gia công, đặc biệt là trong sản xuất hàng loạt vừa và hàng loạt nhỏ.

Nội dung được trình bày trong sách giáo khoa này đáp ứng được yêu cầu của chương trình đào tạo thợ phay và giáo viên dạy nghề trong lĩnh vực này ở các trường kỹ thuật chuyên nghiệp Cuốn sách còn có thể làm tài liệu than khảo cho sinh viên cơ khí, thợ điều chỉnh máy phay thợ phay đang làm việc ở nhà máy và các kỹ sư công nghệ

Người dịch

PGS.TS Trần Văn Địch

Lời người dịch

Cuốn sách ‘’ Công nghệ phay’’ của tác giả Ph A Barba.sop là sách giáo khoa

dùng trong các trường hợp trung cấp và dạy nghề ở Liên Xô( trước đây) Sách

đã dịch ra nhiều thứ tiếng khác nhau trên thế giới như tiếng Anh, tiếng Pháp, tiêng Tây Ban Nha , tiếng Bồ Đào Nha và tiếng Ả Rập

Sách giới thiệu những vấn đề cơ bản về các phương pháp, các loại máy phay,đồ

gá và dụng cụ phay Ngoài ra tác giả còn giới thiệu qui trình công nghệ phay tiên tiến, khái niệm về cơ khí hóa và tự động hóa, khái niệm về tiêu chuẩn hóa à chất lượng sane phẩm, thiết bị điện của máy phay, kỹ thuật an toàn và các phương pháp phòng cháy, chữ cháy

Trong lần xuất bản này chúng tôi bổ sung thêm chương 16 ‘‘ Hiệu quả kinh tế khi phay’’ để bạn đọc có thể tính toán các chỉ tiêu kinh tế quyết định chọn phay

là phương pháp gia công hợp lý

Nội dung cuốn sách rất phong phú, cách trình bày dễ hiểu, các hình vẽ rõ ràng, sáng sủa và trong mỗi chương đều có các câu hỏi kiểm tra Nó rất phù hợp với yêu cầu và nội dung chương trình môn học’’ Công nghiệp phay’’ trong các trường dạy nghề, trung cấp và ao đẳng của Việt Nam

Cuốn sách cũng có thể dùng tài liệu tham khảo cho các kỹ sư công nghệ, thợ điều chỉnh máy phay và thợ phay làm việc ở các nhà máy cơ khí

Bản dịch chắc còn nhiều thiếu sót, chúng tôi rất mong được bạn đọc góp ý kiến Các ý kiến xin gửi về Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, 70 Trần Hưng Đạo

PGS TS Trần Văn Định

Những Khái niệm cơ bản về phay

1 Khái niệm về quá trình cắt kim loại

Quá trình cắt kim loại là quá trình hớt đi một lớp phoi trên bề mặt gia công để có chi tiết đạt hình dạng, kích thước và độ bóng bề mặt theo yêu cầu

Các dạng gia công co khí chủ yếu là: tiện bào, khoan, phay , mài, vv Tất cả các ạng gia công này đều được thực hiện trên các máy cắt kim loại bằng các dụng cụ cắt khác nhau: dao tiện, mũi khoan,dao phay, vv Cơ sở của tất cả các quá trình cắt khác nhau là quá trình tiện, còn cơ sở của tất cả các loại dịnh cụ cắt là dao tiện

Để thực hiện một quá trình cắt nào đó cần thiết phải có hai chuyển động: chuyển động chính( chuyển động làm việc) và chuyển động chạy dao Chuyển động chính trong quá trình tiện là chuyển động quay của chi tiết( hình 1,a) Còn khi phay , chuyển động chính là chuyển động quay của dao phay ( hình 1,b) Tốc độ của chuyển động chính là tốt độ cắt

Chuyển động tịnh tiến của dao theo phương dọc hoặc phương ngang là chuyển động chạy dao khi tiện Còn khi phay chuyển động chạy dao là chuyển động tịnh tiền của vật chất gia công ( chi tiết) theo phương dọc, ngang, hoặc thẳng đứng Tốc độ của chuyển động chính luôn luôn lớn hơn tốc độ chuyển động chạy dao Trong quá trình cắt lim loại các bề mặt mới được hình thành do các lớp bề mặt biến dạng và được hớt dần với sự tạo thành phoi

Trên hình 2 biểu thị sơ đồ quá trình hình thành

phôi khi cắt lim loại Phôi và dao được kẹp chặt trên máy Dao dược gá ở một độ sâu cắt nhất định và chuyển động nhờ lực tác dụng của máy

Khi cắt vật liệu dẻo, người ta phân biệt các giai đoạn hình thành phoi như sau( theo I.A Timê) Khi mới bắt đầu cắt, dao và chi tiết tiếp xúc với nhau( hình 2,a) Sau đó lưỡi dao ăn sâu vào kim loại làm kim loại bị dồn ( hình 2.b).Sự lún sâu của lưỡi dao vào kim loại sẽ thắng lực liên kết giữa lớp kim loại bị hớt đi và phần kim loại còn lại( kim loại chính), hiện tượng này dẫn đến sự trượt phần từ phoi đầu tiên(hình 2,c) Sau đó dao tiếp tục chuyển động và tách những phần từ phoi tiếp theo kim loại chính( thứ hai, thứ ba, v.v ).các số 1,2,3 10( trên hình

2,c,d,) biểu thị trịnh tự hình thành phoi Phoi – là lớp kim loại bị biến dạng và bị tách khỏi chi tiết gia công Tùy vào điều kiện cắt, vật liệu gia công và các yếu tố khác mà phoi có hình dạng khác nhau.

người ta phân biệt các dạng phoi sau đây( hình 3):

Phoi vụn( hình 3, a)thu được khi gia công vật liệu giòn( gang, đồng thau,v v ) Các vật liệu của phoi rời nhau Nếu gia công thép có lượng chạy dao lớn và tốc

độ cawtgs nhỏ, ta cũng thu được phoi vụn

Phoi xếp( hình 3,b) thu được gia công thép với tốc độ cắt trung bình Mặt phoi tiếp xúc với mặt trước của dao rất bóng, còn mặt kia có nhiều gợn nẻ Nhìn chung phoi có dạng từng đốt xếp lại với nhau

Phoi dây( hình 3,c) thu được khi gia công các vật liệu dẻo( đồng, nhôm, thép, vv.vv)

với tốc độ cắt lớn phoi có dạng như một tấm băng cuốn lại thành lò xo phẳng hoặc lò xo dạng ren vít( khi tiện), hoặc những phoi riêng biệt( khi phay) không

có gợn nẻ như phoi xếp

2 Khái niệm về hình học của dao

Dao tiện là một dụng cụ cắt đơn giản nhất và hay dùng nhất

CÁC THÀNH PHẦN CỦA DAO TIỆN

cấu tạo của dao gồm có đâù

Chuyển động chạy dao – là chuyển động tương đối của dụng cụ và chi tiết gia công được thêm vào chuyển động chính và tạo điều kiện đưa vùng gia công lan

ra toàn bề mặt gia công Chuyển động chạy dao có thể liên tục và có thể gián đoạn

Tốc độ cắt v- là quãng đường( do bằng mét) mà một điểm trên lưỡi cắt chính ở cách trục quay xa nhất đi được trong một phút

Sau một vòng quay của dao phay, điểm của lưỡi cắt nằm trên đường tròn của dao có đường kính D sẽ đi được quãng đường mà chiều dài là chu vi đường tròn

đó, tức là bằng D

Để xác định quãng đường mà điểm đó đi được trong một phút cần phải nhân quãng đường đi được sau một vòng với số vòng quay của dao trong một phút, tức là Dn mm/ph Nếu tốc độ cắt biểu thị bằng m/ ph, thi công thức tính tốc độ cắt có dạng sau:

Lượng chạy dao răng(szmm/ răng, là lượng chuyển dịch của bàn máy với chi tiết, hoặc khi dao quay được một răng

Lượng chạy dao một vòng của dao phay(so,mm/vòng), là lượngchuyển dịch ủa bàn máy với chi tiết, hoặc của dao sau một vòng quay của dao phay Lượng chạy dao một vòng bằng lượng chạy dao răng nhân với số răng của dao phay:

sM = so n = sz.Z .n

Trên hình 12, chúng ta thấy mỗi răng hớt một lượng phoi như nhau, và phoi này

có hình giống như dấu phẩy Lợp phoi do một răng cắt ra và được chính xác định bằng hai cung tiếp xúc của hai răng liền nhau Khoảng cách giữa hai cung tròn này đo theo bán kính dao phay sẽ biến đổi trên toàn bộ tiết diện phoi Khoảng cách đó xác định chiều dày cắt Trên hình 12 ta thấy chiều dày cắt biến đổi từ 0 đến cực đại

Khi phay người ta cũng phân biệt các bề mặt: chưa gia công, dã gia công và đang gia công ( hình 13)

Đối với tất cả các dạng phay, người ta phân biệt chiều sâu cắt và chiều rộng phay Chiều sâu cắt là khoảng cách giữa các bề mặt chưa gia công và đã gia công ( xem hình 13)

Còn chiều rộng phay là chiều rộng mặt gia công sau một lần chuyển dao Thường thường người ta ký hiệu chiều sâu cắt là, còn chiều Bề mặt gia công

Bề mặt chưa gia công

13 Các bề mặt khi phay

rộng phay là B Điều này phù hợp khi các thông số trên được xem như các thông

số công nghệ Thông số ( chiều sâu hay chiều rộng phay) ảnh hưởng đến chiều dài tiếp xúc giữa lưỡi cắt chính và chi tiết được ký hiệu bằng chữ B, còn thông

số không ảnh hưởng đến chiều dài tiếp xúc đó được ký hiệu bằng chữ t Trên hình 14, ta thống thông số B ảnh hưởng đến chiều dài tiếp xúc giữa lưỡi cắt và chi tiết là chiều rộng khi phay mặt phẳng bằng dao phay bậc bằng dao phay ( hình 14b,c) Còn trên hình 14,d,đ là chiều sâu cắt khi phay rãnh và phay bậc bằng dao phay ngón ( dao phay trụ đứng), phay bậc bằng dao phay mặt dấu( hình 14, e), bằng dao phay mặt đầu có lưỡi dao phay mặt đầu( hình,h), và phay không đối xứng bằng dao phay mặt đầu ( hình 14 i)

Vì vậy, trong những chương sau ta sẽ ký hiệu B là chiều rộng khi gia công bằng dao phay hình trụ, dao phay đĩa, dao phay cắt và định hình, hoặc là chiều sâu cắt khi gia công bằng dao phay mặt đấu và dao phay trụ đứng là chiều sâu cắt khi gia công bằng dao phay cắt và định hình, hoặc là chiều rộng phay( chiều rộng cắt ) Khi gia công bằng dao phay mặt đầu và dao phay trụ đứng)

Lớp kim loại cần lấy đi trong khi phay gọi là lượng dư Lượng dư, tùy theo độ

ày có thể được lấy đi bằng một hay nhiều lần chạy dao Người ta phân biệt hai laoij phay thô và tinh Khi phay thô, chiều sâu cắt và lượng chạy dao răng lấy theo thời gian hạn lớn nhất cho phép của điều kiện cắt Phay tinh dùng để gia công chi tiết có độ chính xác và độ bóng bề mặt cao

5 Phay thuận và phay nghịch

Khi phay bằng các dao phay hình trụ dao phay đĩa, người ta phân biệt hai loại phay nghịch( phay ngược chiều chuyển động chạy ao) và phay thuận( cùng chiều chuyển động chạy dao)

Phay nghịch là quá trình phay khi chiều chuyển động của chi tiết ngược nhau( hình,c,b)

Phay thuận là quá trình phay khi chiều chuyển động của dao phay và chi trùng nhau ( hình c,d)

Khi phay nghịch, chiều dày cắt thay đổi từ 0 tại điểm A ( điểm vào của răng) đến cực đại tại điểm B ( điểm ra của răng) Khi phay thuận, chiều dài cắt thay dổi từ cực đại ở điểm B( điểm vào răng) đến 0 ở điểm A ( điểm ra của răng) Vì vậy khi phay nghịch tăng dần, do đó tải trọng của máy cũng tăng dần lúc răng bắt đầu tiếp xúc với chi tiết vì lúc này chiều dày cắt là lớn nhất Như vậy phay thuận chỉ có thể tiến hành trên các máy có độ cứng vững tốt, và chủ yếu ở các máy không có khe hở tiếp xúc giữa trục vít me – đai ốc dẫn Nhưng phay thuận cho ta độ chính xác cao hơn phay nghịch

Góc nghiêng của lưỡi cắt chính khi phay thuận có trị số dương, còn khi phay nghịch có trị số âm( không phụ thuộc vào hướng của rãnh xoắn ốc)

14 Chiều sâu cắt và chiều rộng phay

Trong những điều kiện giống nhau thì tuổi bền của dao phay thuận cao hơn phay nghịch( tuổi bền của dao là thời gian làm việc liên tục của dao giữa hai lần sửa dao – xem 53) Nhược điểm chính của phương pháp phay nghịch là ở chỗ dao phay luôn luôn có xu hướng nâng chi tiết lên khỏi bàn máy

6 Những khái niệm chung về kết cấu, sử dụng và điều khiển các máy phay công xon

Nguyên lý làm việc của máy phay được nói ở chương 6 Trong phần này chúng

ta chỉ nghiên cứu một số bộ phận chính của máy phay công xon Theo các bố trí trục

15 Sơ đồ các phương pháp phay

Chính người ta phân máy phay ông xôn ra làm hại loại

- Máy phay ngang;

- Máy phay đứng

MÁY PHAY NGANG Đặc biệt cảu máy phay loại này là cso trục chính nằm ngang và có ba chuyền động buông góc với nhau: chuyển động dọc, chuyển động ngang và chuyển động thẳng đứng Máy phay ngang lại chia ra làm hai loại: loại đơn gian và loại vạn năng Ở các máy phay ngang vạn năng ngoài những chuyển động nói trên, bàn máy có thể quay xung quanh trục thẳng đứng một góc 45 về hai phía Để hiệu chỉnh bàn máy đến một góc độ cao đó đối với trục chính, người ta sử dụng bộ phận quay có khắc độ( nằm giữa các sống trượt

và bàn máy)

Trên hình 16 trình bày dạng tổng quát của các máy phay công xôn 6P82 6P82D 6P83 và 6P83P Những bộ phận chính của máy là thân máy 1 tủ để chứa các dụng cụ điện 2, hộp tốc độ 3, hộp điều chỉnh 4, nắp trên của máy 5, bàn máy cần

7 và hộp chạy dao 8

Thân máy dùng để kẹp chặt tất cả các bộ phận và cơ cấu của máy

Nắp trên của máy dịch chuyển theo thanh trượt trên của thân máy và dùng( nhờ quai treo) để giữ vững đuôi sủa trục gắn dao Các vòng có thể duy chuyển theo các thanh trượt của lắp trên và được kẹp bằng đai ốc Nên nhớ rằng, không được chuyển các quai treo từ máy này sang máy khác Phân chia ra của nắp trên có thể điều chỉnh dài, ngắn khác nhau Để tăng độ cứng vững kẹp chặt nắp, người

ta dùng một cơ cấu nắp máy với cần máy

Cần máy(công xôn) là chi tiết đúc dạng hộp có các thanh trượt thẳng đứng và

nằm ngang Cần máy được các thanh trượt thẳng đứng gắn với thân máy và chuyển động theo phương thẳng đứng Còn sống trượt thì chuyển động theo các thanh trượt nằm ngang Cần máy dược kẹp trên các thanh trượt bằng cơ cấu kẹp

chuyên dùng Cần máy là bộ phận cơ sở của máy, giữa mối liên kết giữa tất cả các bộ phận tạo ra chuyển động chạy dao dọc, ngang và thẳng đứng Dưới cần máy ó một trục vít để nâng lên hạ xuống.

Bán máy được gắn và chuyển động dọc theo sống trượt Trên bàn máy có lắp đồ

gá, các cơ cấu kẹp chặt và chi tiết gia công Để thực hiện việc gắn các cơ cấu ấy, trên bề mặt gia công tác của bàn máy có các rãnh hình chữ T

Sống trượt là một bộ phận trung gian giữa công xôn và bàn máy Bàn máy chuyển dịch dọc theo sống trượt trên, còn phần dưới của sống trượt cùng với bàn máy chuyển dịch thepo phương ngang( theo thnah trượt trên của công xôn)

16 Những bộ phận chính của các máy 6P82,6P82T, 6P83 và 6p83T

Trục chính của máy phay có tác dụng truyền chuyển động quay từ hộp tốc độ tới dao phay Độ chính xác gia công phụ thuộc nhiều vào trục chính quay có chính xác hay không, vào độ cứng vững và độ chịu rung của nó

Hộp tốc độ có tác dụng để truyền ho trục chính những số vòng quay khác nhau Hộp tốc độ đặt bên trong thân máy và được điều khiển bằng bộ phận sang số Bộ phận sang số cho phép chọn một tốc độ bất kỳ mà không cần tuần tự các tốc độ trung gian

Hộp chạy dao dùng sẻ tạo ra lượng chạy dao ra và các chuyển động nhanh( chuyển động phụ) của bàn máy, sống trượt và công xôn

MÁY PHAY ĐỨNG CÔNG XÔN Là loại máy phay có trục chính theo phương thẳng đứng Những bộ phận chính của loại máy này gồm có: thân máy, đầu quay, công xôn hộp tốc độ có gắn trục chính, cộ phận sang số, hộp chạy dao, các

bộ phận điện, bàn máy và sống trượt Công dụng của các bộ phận này cũng giống như loại máy phay ngang Nhưng ở máy phay đứng không có nắp máy phía trên Đầu quay được gắn vào thân máy và có thể quay được các góc từ 0 đến 450 về hai phía trong mặt phẳng đứng Trên hình 17 trình bày các bộ phận điều khiển của một số loại máy phay đứng công xoắn:6P12, 6P12B, 6P13 và 6P13B( xem bảng)

Để điều khiển máy, người ta có thể dùng các công tắc hoặc tay quay Những chuyển động chính của máy có thể điều khiển ở ngay phía trước hoặc bề mặt

bên của máy Người công nhân đứng máy chỉ được phép đóng, mở các công tắc nằm ở mặt ngoài tủ điện Chỉ có thợ điện mới được phép mở tủ điện.

BẢO QUẢN MÁY PHAY Trước khi sử dụng máy phay, cần nghiện cứu kỹ các

bộ phận của máy , làm quen với sách chỉ dẫn

17 Các bộ phận điều khiển của một số loại máy phay 6P12,6P15B, 6P13 và 6P13B

Cách sử dụng và bảo dưỡng máy

Trước khi mở máy, phải lau sạch bụi và phoi ở các thanh trượt của máy, kiểm tra cẩn thận các hệ thống bôi trơn và làm nguội Trước lúc lắp trục gá hoặc dao phay lên trục chính, hãy lau sạch trục gá và lỗ côn của trụ chính Khi cần tháo trục gá hoặc dao phay ra khỏi trục chính nên dùng các búa bằng dồng hoặc đồng nhau Độ đảo của trục chính không được vượt quá trị số cho phép

Cần đặc biệt chú ý đến tình trạng bề mặt của bàn máy Trước lúc gá mỏ kẹp, đồ

gá hay chi tiết lên bàn máy, phải lau sạch bụi và phoi ở bàn máy Không được đăth lên bàn máy những dụng cụ và những vật không dùng đến để tranh gây hư hỏng( các vết xước) bề mặt bàn máy Khi gia công chi tiết với lượng chạy dao dọc cần phải kẹp chặt công xôn và sống trượt đẻ tăng độ cứng vững cho máy và đảm bảo độ ổn định khi phay( tránh rung động) Cũng cần phải kẹp chặt công xôn khi gia công chi tiết với lượng chạy dao ngang Việc tra dầu liên tục cho các bộ phận cọ sát của máy có một ý nghĩa to lớn đối với vấn đề an toàn và tuổi thọ của máy Người ta thường dùng các loại dầu’’NC – 30A’’(TOCT 20799 – 75) và một số mỡ đặc khác để tra máy Đối với các loại máy khác nhau, khi

Bảng1

CÁC BỘ PHẬN ĐIỀU KHIỂN MÁY PHAY ĐỨNG CÔNG XÔN

Số vị trí Các bộ phận điều khiển Số vị trí Các bộ phận điều khiểntrên hình17 trên hình17

1 Công tắc<<dừng>>

2 Công tắc<< mở trục chính>>

22 Công tắc định vị cơ cấu hộp chạy dao