Bài giảng thiết kế hệ thống sản xuất chương 2 các phương pháp gia công cơ khí

Chương 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG CƠ KHÍ ựa chọn phương pháp gia công hợp lý là bước rất quan trọng trong xây dựng đề cương sản xuất chi tiết một sản phẩm. Tùy thuộc vào sản phẩm là sản phẩm mới hay chỉ là sự cải tiến một sản phẩm sẵn có mà chúng ta có thể lựa chọn các phương pháp khác nhau. Ví dụ, một công ty đã thành lập lâu năm giới thiệu một sản phẩm cải tiến sẽ cố gắng tận dụng, đến mức độ có thể các trang thiết bị máy móc sẵn có tại công ty mình. Trong khi đó, một công ty mới xây dựng sẽ có phạm vi lựa chọn trang thiết bị rộng hơn. Công ty đó có thể đầu tư mua sắm trang thiết bị mới hoặc mua lại dây chuyền công nghệ của một công ty khác. Điều này có thể lý giải là bởi có nhiều cách để thực hiện một nguyên công. Ví dụ, nếu một chi tiết đòi hỏi phải gia công một mặt phẳng trên nó chúng ta có thể sử dụng bất kỳ một trong số các máy sau: máy bào, máy phay, và máy mài mặt phẳng. Một cách tổng quát, các sản phẩm bằng kim loại phải trải qua quá trình sản xuất gồm ba bước: tạo hình thô, gia công đạt kích thước cố định, và gia công hoàn thiện bề mặt. Một bảng phân tích quy cách sản phẩm chi tiết phải chỉ ra tất các nguyên công cần thiết trong quá trình sản xuất ra sản phẩm đó. Bắt đầu từ sản phẩm chính, mỗi chi tiết cấu thành nó phải được xác định bởi kích cỡ, hình dạng, vật liệu, dung sai và nguyên công đòi hỏi. Người kỹ sư có thể thiết kế một sản phẩm mà nó không có khả năng được chế tạo; do đó các kiến thức cơ bản về quy trình công nghệ gia công cơ khí đóng vai trò quan trọng trong việc xây dựng một trình tự gia công hợp lý. Từ đó biến một ý tưởng thiết kế thành một sản phẩm hoàn chỉnh.

Trang 1

ựa chọn phương pháp gia công

hợp lý là bước rất quan trọng

trong xây dựng đề cương sản xuất chi

tiết một sản phẩm Tùy thuộc vào sản

phẩm là sản phẩm mới hay chỉ là sự

cải tiến một sản phẩm sẵn có mà

chúng ta có thể lựa chọn các phương

pháp khác nhau Ví dụ, một công ty

đã thành lập lâu năm giới thiệu một

sản phẩm cải tiến sẽ cố gắng tận

dụng, đến mức độ có thể các trang

thiết bị máy móc sẵn có tại công ty

mình Trong khi đó, một công ty mới

xây dựng sẽ có phạm vi lựa chọn

trang thiết bị rộng hơn Công ty đó có

thể đầu tư mua sắm trang thiết bị mới

hoặc mua lại dây chuyền công nghệ

của một công ty khác Điều này có

thể lý giải là bởi có nhiều cách để

thực hiện một nguyên công Ví dụ,

nếu một chi tiết đòi hỏi phải gia công

một mặt phẳng trên nó chúng ta có

thể sử dụng bất kỳ một trong số các

máy sau: máy bào, máy phay, và máy

mài mặt phẳng Một cách tổng quát,

các sản phẩm bằng kim loại phải trải

qua quá trình sản xuất gồm ba bước:

tạo hình thô, gia công đạt kích thước

sản phẩm chi tiết phải chỉ ra tất các

nguyên công cần thiết trong quá trình sản xuất ra sản phẩm đó Bắt đầu từ sản phẩm chính, mỗi chi tiết cấu thành nó phải được xác định bởi kích

cỡ, hình dạng, vật liệu, dung sai và nguyên công đòi hỏi Người kỹ sư có thể thiết kế một sản phẩm mà nó không có khả năng được chế tạo; do

đó các kiến thức cơ bản về quy trình công nghệ gia công cơ khí đóng vai trò quan trọng trong việc xây dựng một trình tự gia công hợp lý Từ đó biến một ý tưởng thiết kế thành một sản phẩm hoàn chỉnh

Tính kinh tế trong sản xuất phụ thuộc vào sự lựa chọn mua sắm trang thiết bị máy móc sao cho phù hợp Việc

này phụ thuộc vào số lượng sản phẩm

cần sản xuất Đối với sản xuất nhỏ, số lượng ít thì các máy đa năng như máy tiện, máy khoan là sự lựa chọn phù hợp Các máy chuyên dùng chỉ thích hợp cho sản xuất số lượng lớn các sản phẩm đã được tiêu chuẩn hóa Người kỹ sư chỉ có thể ra quyết định lựa chọn máy móc tối ưu khi nắm

L

Trang 2

phẩm đòi hỏi, và ưu nhược điểm của

từng trang thiết bị được sử dụng

Trong chương này, nhiều phương

pháp sản xuất khác nhau sẽ được giới

thiệu, mục đích ở đây là giúp người

học làm quen với những phương

pháp gia công và điều kiện áp dụng

của chúng Hầu hết các phương pháp

được giải thích trên quan điểm về gia

công kim loại, vì kim loại tiếp tục

đóng vai trò chủ đạo trong hầu hết

các sản phẩm được sản xuất Tiếp

theo, các hoạt động gia công được

phân loại theo:

1 Thay đổi hình dạng vật liệu

2 Gia công chi tiết đến kích thước cố định:

a Phương pháp gia công truyền thống

b Phương pháp gia công không truyền thống

3 Gia công tinh (gia công hoàn thiện)

4 Nối ghép các chi tiết hoặc vật liệu

5 Thay đổi tính chất lý tính

Vật liệu phi kim như plastic đang xuất hiện ngày càng nhiều trong các sản phẩm Quy trình tạo hình sản phẩm plastic sẽ được đề cập ở cuối chương

Trang 3

PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG THAY ĐỔI HÌNH DẠNG VẬT LIỆU

Rất nhiều sản phẩm kim loại có hình dạng ban đầu là các thỏi, thanh Chúng được chế tạo từ quặng tinh luyện, nấu chảy rồi đổ vào khuôn để tạo hình với kích thước phù hợp Bảng 2.1 liệt kê các phương pháp gia công làm thay đổi hình dạng của vật liệu và các loại máy móc được sử dụng

Phương pháp Trang thiết bị/ máy móc

Đúc

Rèn (nóng và nguội)

Ép Cán

Kéo dây Dập Uốn

Đột lỗ Cắt

Ép Vuốt Hàn cắt Tạo hình bằng thuốc nổ Tạo hình bằng điện Tạo hình bằng từ trường Tạo hình bằng kết tủa điện Tạo hình bằng bột kim loại Tạo hình dẻo

Khuôn, áo khuôn, máy đúc áp lực, máy đúc dây chuyền

Búa, búa hơi, búa thả, máy ép rèn

Thuốc nổ, khuôn

Điện cực, tụ điện Cuộn dây

Chất điện phân, điện cực, và khuôn

Máy dập và khuôn Khuôn, máy ép khuôn

Đúc - Casting

Đúc là rót hoặc bơm kim loại nóng chảy vào khuôn, sau đó kim loại

nguội đi và cứng lại tạo thành hình dạng mong muốn Các phương pháp

đúc khác nhau cơ bản ở vật liệu làm khuôn và phương pháp điền đầy kim loại (phương pháp rót kim loại nóng chảy vào khuôn) Chẳng hạn rót ở điều

kiện bình thường hay rót dưới áp lực cao Các phương pháp đúc điển hình gồm có đúc khuôn cát, đúc khuôn vỏ mỏng, đúc khuôn thạch cao, đúc khuôn vĩnh cữu, đúc khuôn mẫu chảy, và đúc áp lực

2.1

Bảng 2.1

Trang thiết bị sử

dụng để thay đổi hình

dạng của vật liệu

Trang 4

Trong Hình 2.1, kim loại nóng chảy (molten metal) đựng trong phểu được ép dưới áp lực của một pittong (plunger) vào trong hốc khuôn (cavity) Các chốt đẩy (ejector pin) có nhiệm vụ tách hai nửa khuôn ra để

lấy chi tiết ra ngoài

Rèn (Nóng và Nguội) – Forging (Hot and Cold)

Rèn nóng là dùng lực tác động, thường là dùng búa, tác động vào kim loại đã được nung nóng tới nhiệt độ bằng 60% nhiệt độ nóng chảy (nhiệt độ tuyệt đối) để tạo hình sản phẩm Nhiều năm trước, rèn được làm thủ công với lò lửa và đe Hiện nay hầu hết nguyên công rèn được làm với búa máy Rèn là phương pháp tốt nhất để gia tăng sức bền và độ cứng của thép, đồng thiếc, đồng thau, đồng đỏ, nhôm và magiê Rèn khuôn hở, rèn khuôn định hình, rèn chồn hay rèn máy, và rèn ép là các phương pháp rèn nóng khác nhau Bên cạnh đó còn có phương pháp rèn nguội: thỏi kim loại dưới tác động của áp suất cực lớn sẽ bị chảy ra trong khuôn để tạo hình thành sản phẩm

Ép Đùn – Extruding

Phôi được làm từ bột kim loại hoặc hạt plastic bị ép chảy qua các

khuôn để tạo ra sản phẩm Sản phẩm thường có dạng dài Việc lựa chọn phương pháp ép phụ thuộc vào đặc tính của vật liệu; một số được ép nguội

Hình 2.1

Sơ đồ phương pháp

đúc áp lực

Trang 5

với chất kết dính, trong khi số khác được nung nóng tới nhiệt độ cần thiết rồi ép Thông thường, bột kim loại sẽ bị nén thành các thỏi rồi sau đó nung nóng trong môi trường không có chất oxy hóa, hoặc các hạt plastic bị nung chảy trước khi cho vào ép

Hình 2.2 minh họa phương pháp ép đùn trực tiếp Một pittong bơm đẩy

(Ram) ép kim loại chảy qua khuôn (Die) tạo thành sản phẩm có dạng dài

Cán – Rolling

Phôi kim loại được đưa vào máy cán khi còn nóng và cán thành các tấm, thanh, hoặc phiến Các sản phẩm của cán thường phải qua thêm một quá trình gia công nữa để chế tạo thành một sản phẩm hoàn chỉnh Tấm có mặt cắt ngang hình vuông hoặc hình tròn với diện tích mặt cắt ngang lớn hơn 230 cm2 Thanh cũng tương tự tấm nhưng diện tích mặt cắt ngang nhỏ hơn 230 cm2 Phiến có mặt cắt ngang hình chữ nhật với bề ngang tối thiểu 25.4 cm và chiều dày tối thiểu 11

Trang 6

Hình 2.3 mô tả phương pháp cán Phôi kim loại còn nóng được ép

chạy qua các con lăn (roller) của máy cán Sau đó người ta dùng nước để làm nguội phôi kim loại (water cooling)

Kéo/ Kéo Dây – Drawing/ Wire Drawing

Để chế tạo những chi tiết có dạng lõm sâu, như vỏ đồ hộp, người ta sử dụng phôi là tấm thép phẳng Trải qua một loạt các nguyên công trong đó mỗi khuôn sẽ tạo hình chi tiết có hình dạng càng lúc càng gần hơn với hình dạng hoàn thiện của sản phẩm Những chi tiết có dạng lõm sâu thường được chế tạo bởi máy ép thủy lực, bởi vì chúng tạo ra một lực ép chậm và

ổn định tại mức độ có thể kiểm soát được Phương pháp sử dụng một loạt các khuôn, khuôn sau nhỏ hơn khuôn trước, để sản xuất dây thép liên tục từ phôi thanh được gọi là phương pháp kéo dây

Khuôn của phương pháp kéo dây có cấu tạo như Hình 2.4 Hướng kéo

dây (drawing direction) từ bên trái hướng sang phải Phôi kim loại sẽ đi

qua bộ phận khuôn có đường kính lớn ở bên trái sang bộ phân khuôn có đường kính nhỏ hơn ở bên phải

Hình 2.4

kéo dây

Trang 7

Dập - Swaging

Dập là phương pháp tạo hình nguội bằng cách dùng lực nén nén kim loại chảy ra trong khuôn và tạo thành sản phẩm Hình dạng sản phẩm phụ thuộc vào thiết kế của khuôn Kim loại sẽ đồng dạng với hình dạng của khuôn, nhưng nó không bị giới hạn hoàn toàn mà có thể chảy ra theo hướng của lực tác dụng

Uốn - Bending

Với phương pháp uốn, thép dải hoặc thép tấm được tạo hình thành thép góc (thép V), thép U, thép ống, hoặc các hình dạng phức tạp khác bằng cách lăn chúng qua một loạt các con lăn Phôi sẽ biến dạng dần dần và tạo thành sản phẩm mong muốn Kỹ thuật uốn vòng, tức là uốn kim loại thành dạng vòng tròn, là cho thép tấm hoặc thép thanh chạy qua một loạt con lăn (thường là 3) Các con lăn được đặt với khoảng cách tính toán sao cho chúng uốn cong vật liệu thành hình cung với bán kính xác định trước

Hình 2.5 minh họa một máy uốn với ba con lăn được bố trí để uốn tấm phôi thép theo bán kính xác định

Hình 2.5

uốn

Trang 8

Đột Lỗ - Punching

Các thép tấm được cho vào máy đột lỗ; trên máy có lắp đặt sẵn các khuôn Mũi đột của máy đột lỗ sẽ dập tạo hình sản phẩm theo hình dạng của khuôn

Hình 2.6 minh họa phương pháp đột lỗ một tấm thép kim loại- sheet metal Phôi thép được đặt lên một khuôn (die) của máy đột lỗ Mũi đột (punch) chuyển động theo hướng từ trên xuống và tạo ra lực cắt (punching force) Giữa mũi đột và khuôn tồn tại một khe hở nhỏ (clearance) để thoát

phôi và lấy chi tiết

Cắt – Shearing

Cắt kim loại với hai lưỡi dao cắt tạo ứng suất cắt lớn hơn ứng suất tối

đa của kim loại

Ép Miết - Spinning

Ép miết là phương pháp sử dụng các phôi tấm kim loại có chiều dày mỏng, ép chúng vào một vật mẫu, trong khi vật mẫu và phôi cùng quay tròn trên máy tiện, để chế tạo sản phẩm với nhiều hình dạng khác nhau Tổng quát, phôi được kẹp vào sản phẩm mẫu làm bằng gỗ, plastic hoặc kim loại và chúng được quay tròn trên máy tiện Kim loại được ép vào vật mẫu

Hình 2.6

đột lỗ

Trang 9

trong khi quay để tạo hình, dụng cụ ép là các công cụ cầm tay hoặc các con lăn

Hình 2.7 minh họa phương pháp ép miết Phôi tấm (blank) được ép vào vật mấu trong khi đang quay tròn bằng dụng cụ là con lăn (spinning roller)

Vuốt – Stretch Forming

Trong vuốt, những tấm thép kim loại rất lớn với chiều dày mỏng được tạo hình trên một máy nén kim loại Quá trình này là sự kéo căng phôi kim loại vượt quá giới hạn đàn hồi của nó và làm cho phôi biến dạng theo hình dạng của khuôn

Trang 10

Trong Hình 2.8 phôi thép (sheet meta)l được kẹp chặt bởi các vấu kẹp (gripping jaws) của một máy nén Một pittong đẩy (ram) mang theo khuôn định hình (form die) tác động vào phôi để làm nó bị biến dạng theo mong

muốn

Hàn Cắt – Torch Cutting

Hàn cắt là phương pháp cắt các tấm thép lớn sử dụng mỏ hàn để đốt

cháy Một mỏ hàn cắt tạo ra ngọn lửa cắt khác với ngọn lửa hàn ở chỗ mỏ

hàn của nó có nhiều lổ nhỏ bố trí thành hình tròn Các lỗ này có tác dụng tạo ra ngọn lửa gia nhiệt sớm Ngọn lửa gia nhiệt sớm bao xung quanh một tia phun khí oxy nguyên chất, tia oxy này được phun qua một lỗ trung tâm Khi ngọn lửa gia nhiệt sớm làm gia tăng nhiệt độ của điểm cần cắt đến một nhiệt độ xác định, người công nhân lúc này mới bật tia phun khí oxy để đốt cháy tạo thành một lỗ thủng xuyên qua tấm thép Sau đó mỏ cắt được di chuyển theo đường cắt để cắt sản phẩm Phương pháp này có tính kinh tế nhưng tạo ra một gờ gồ ghề và tiêu tốn một lượng đáng kể vật liệu

Tạo Hình Bằng Thuốc Nổ - Explosive Forming

Tạo hình bằng nổ là phương pháp tạo hình sản phẩm rất nhanh dưới áp suất cực lớn Áp suất được tạo ra bởi một hoặc nhiều vụ nổ tác động trực tiếp vào phôi Năng lượng của các vụ nổ được tính toán phụ thuộc vào kích

cỡ của phôi và mức độ biến đổi hình dạng nhiều hay ít của sản phẩm Vụ

nổ, cho dù xảy ra trong chất lỏng hay trong không khí, tạo ra những sóng xung kích cường độ lớn Chúng truyền qua môi trường giữa khối thuốc nổ

và phôi Hình 2.9 minh họa bốn cách bố trí tạo hình nổ khác nhau Trong

đó Cartridge: thuốc nổ Blank: phôi Die: khuôn Vacuum line: rãnh thoát khí Piston: pittong Rubber: nhựa

Trang 11

Tạo Hình Bằng Điện – Electrohydraulic Forming

Phương pháp tạo hình bằng điện là quá trình biến năng lượng điện từ thành công có ích Tương tự như tạo hình bằng nổ, nhưng áp suất đạt được

từ một cực đánh tia lửa điện thay vì một khối thuốc nổ Một giàn tụ điện được nạp đến hiệu điện thế rất cao và sau đó cho phóng điện xuyên qua không gian giữa hai điện cực, môi trường trung gian là chất lỏng không dẫn điện Hiện tượng này làm phát sinh ra luồng sóng xung kích truyền đi với vận tốc cực cao, tạo ra một áp suất lớn làm biến dạng phôi

Hình 2.9

Sơ đồ 4 phương pháp

tạo hình bằng nổ

Trang 12

Hình 2.10 minh họa phương pháp tạo hình bằng điện trong đó phôi

tấm kim loại (sheet workpiece) được đặt giữa khuôn đúc (die) và giá đỡ phôi (blankholder) Điện cực tia lửa điện (spark gap) được nạp tới hiệu

điện thế rất cao và cho phóng điện để tạo ra sóng xung kích ép phôi kim loại biến dạng vào khuôn

Tạo Hình Bằng Từ Trường – Magnetic Forming

Năng lượng điện trong tạo hình bằng từ trường được chuyển hoá thành công có ích Hình 2.11 là sơ đồ mạch điện từ trường Mạch điện bao gồm một giàn tụ điện, một nguồn điện, và một cuộn dây Phụ thuộc vào hình dạng sản phẩm cần chế tạo mà phôi được đặt hẳn vào bên trong cuộn dây hay đặt gần cuộn dây Đầu tiên, nguồn điện E được lấy từ một nguồn điện cao thế từ bên ngoài và nạp vào giàn tụ điện Khi đóng công tắc mạch, một trường từ tính được tạo ra Trường từ tính sản sinh ra dòng điện cảm ứng trong phôi và tạo ra một lực tác động vào nó Khi lực này vượt quá giới hạn đàn hồi của vật liệu tạo nên phôi, phôi bị biến dạng và tạo ra sản phẩm mong muốn

Trong Hình 2.11 Charging switch: công tắc nguồn High voltage switch: nguồn cao thế Capacitor coil: cuộn dây

Hình 2.10

tạo hình bằng điện

Trang 13

Tạo Hình Bằng Kết Tủa Điện – Electroforming

Tạo hình kim loại bằng kết tủa điện là một phương pháp tạo hình đặc biệt trong đó sản phẩm được tạo ra bằng sự kết tủa của kim loại trên một khuôn có tính dẫn điện Phương pháp này rất hữu ích khi chúng ta muốn tạo

ra các sản phẩm có bề dày mỏng, độ chính xác cao, bề mặt bên trong khó có thể gia công bằng các máy thông thường

Trong Hình 2.12 một khuôn làm bằng thép không rỉ (stainless steel mandrel) được nối vào một nguồn điện một chiều và nhúng vào một dung dịch điện phân (nickel electroform) Kim loại sẽ kết tủa trên khuôn (nickel deposit forming) và tạo thành sản phẩm mong muốn

Tạo Hình Bằng Bột Kim Loại – Powder Metal Forming

Tạo hình bằng bột kim loại là khoa học và nghệ thuật tạo ra các chi tiết từ bột kim loại dưới áp lực cao Bột kim loại có thể được nung nóng

Trang 14

đến nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ nóng chảy Phương pháp dùng nhiệt trong và sau quá trình tạo hình được gọi là sự nung kết Kết quả là tạo ra sự dính kết giữa các hạt kim loại với nhau, như vậy giúp gia tăng sức bền của vật liệu Đầu tiên phương pháp này chỉ ứng dụng với kim loại, sau này được nghiên cứu áp dụng với gốm Những hạt gốm cực nhỏ được ép dưới áp suất cao để tạo hình sản phẩm và sau đó được nung cháy để việc kết dính xảy ra hoàn toàn Một ứng dụng là dùng để chế tạo vòng bi gốm cho các máy bơm

Hình 2.13 minh họa phương pháp tạo hình bằng bột kim loại, trong đó

Metal power: bột kim loại; Binder: chất liên kết; Mixing: hòa trộn vào nhau; Feedstock: nguyên liệu cơ bản; Injection moulding: đúc khuôn phun; Sintering: nung kết

Tạo Hình Dẻo - Plastic

Có sự khác biệt rất lớn giữa những hợp chất plastic khác nhau, và dẫn tới có nhiều phương pháp gia công Chẳng hạn như đúc khuôn ép, đúc ép chuyển, đúc khuôn phun, đúc khuôn quay, và đúc thổi

Hình 2.13

tạo hình bằng bột

kim loại

Trang 15

PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG CHI TIẾT ĐẾN KÍCH THƯỚC

CỐ ĐỊNH

Máy công cụ được sử dụng để cắt gọt một lượng kim loại thừa từ chi

tiết và tạo ra sản phẩm Lượng kim loại bị cắt gọt đi ở dưới dạng phoi Dụng cụ cắt hoặc phôi chuyển động tịnh tiến với nhau hoặc quay tròn Tất

cả hoạt động gia công này có thể chia thành hai phương pháp: Phương Pháp Truyền Thống và Phương Pháp Không Truyền Thống

CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG TRUYỀN THỐNG

Bảng 2.2 liệt kê 12 phương pháp gia công truyền thống Nó cũng bao gồm các loại máy móc thiết bị sử dụng trong mỗi phương pháp cũng như các đặc tính và/hoặc ứng dụng nổi bật Mỗi phương pháp được mô tả ngắn gọn trong phần diễn giải

Bảng 2.2 Máy móc sử dụng trong các phương pháp gia công truyền thống

Phương pháp Máy móc/ Thiết bị Ứng dụng/ Đặc tính

Máy bào Máy cạo

Máy khoan cầm tay Máy khoan máy Máy khoan đứng Máy khoan cần

Gia công gỗ, gia công ép kim loại, đánh bóng Điều chỉnh tốc độ bằng bánh côn điều tốc, hoặc bánh răng truyền động

Tương tự hoặc nhỏ hơn máy tiện tốc độ cao Phiên bản chính xác của máy tiện bàn Tùy ứng dụng

Có loại máy tiện ngang và máy tiện dọc

Máy tiện có một hay nhiều trục chính cho phép thực hiện đồng thời nhiều nguyên công Máy tiện có một hay nhiều trục chính để chế tạo vít, bulong, hoặc chi tiết có dạng hình trụ

Máy bào giường hai trục, máy bào mép hở, máy bào tấm kim loại, máy xén mép

Máy cạo ngang Máy cạo dọc: xọc rãnh hoặc đục rãnh, chuyên dùng

Sử dụng cho nhiều mục đích

Loại gắn trên bàn hoặc trên nền Khoan lỗ hàng loạt

Đầu khoan có thể dịch chuyển trên cánh tay 2.2

Trang 16

Máy khoan rơvonve

Máy khoan nhiều trục Máy khoan tự động Máy khoan lỗ sâu

Máy khoét Máy doa

Máy cưa tịnh tiến đảo chiều

Máy cưa dĩa Máy cưa đai Máy chuốt

Máy phay công-xôn trụ

Máy phay giường Máy mài xilanh Máy phay lăn Máy vê đầu

đòn dài Hữu ích khi phải khoan nhiều lỗ kích thước khác nhau

Khoan đồng thời nhiều lỗ Loại có bàn phân độ, di chuyển được Khoan lỗ với chiều sâu lớn hơn các máy khoan thông thường khác

Khoét tọa độ, khoét ngang, khoét dọc

Các loại mũi doa tay, mũi doa có bàn cặp, mũi doa cán lắp, mũi doa côn, mũi doa rộng lỗ, mũi doa điều chỉnh, mũi doa chuyên dùng Ngang: cưa máy

Dọc: cưa và giũa Loại có dĩa cưa thép ma sát, dĩa mài Đai cưa, đai ma sát, đai dây

Máy chuốt đứng dọc đơn, máy chuốt đứng kéo lên, máy chuốt đứng kéo xuống, máy chuốt ngang và máy chuốt liên tục

Máy phay cầm tay, máy phay ngang, máy phay vạn năng, máy phay dọc

Máy phay có một, hai hoặc ba trục chính Mài mặt phẳng, mài không tâm, mài răng

Để cắt bánh răng Tạo hình gỗ, plastic và đôi khi cả kim loại Máy cầm tay và máy cố định

Tiện – Turning Tiện là phương pháp gia công trong đó phôi quay tròn tì

vào một dụng cụ cắt cố định Máy được sử dụng là máy tiện Trong nguyên công này, phoi được cắt ra để tạo thành sản phẩm có dạng hình học đối xứng Mặt cắt ngang tại bất kỳ điểm nào trên trục đối xứng của chi tiết đều

là hình tròn

Trong Hình 2.14, turning tool: dụng cụ cắt; workpiece: phôi; chips; phoi

Bào - Planing Bào là phương pháp cắt gọt kim loại bằng cách tịnh tiến

phôi qua lại tì vào một dụng cụ cắt Dụng cụ cắt được kẹp cố định vào máy bào

Cạo - Shaping Cạo là phương pháp cắt gọt bằng cách tịnh tiến qua lại

dụng cụ cắt trên toàn bộ bề mặt của phôi để tạo thành một mặt phẳng Phôi được giữ cố định không di chuyển

Trang 17

Khoan - Drilling Khoan là phương pháp gia công lỗ bằng cách ép một mũi

khoan đang quay tròn vào chi tiết cần gia công Hoặc chúng ta có thể giữ mũi khoan cố định, phôi quay tròn ép vào mũi khoan

Khoét – Boring Khoét là phương pháp gia công rộng một lỗ đã được

khoan từ trước

Doa - Reaming Doa là phương pháp gia công tinh lỗ đạt độ bóng và dung

sai cao

Cưa - Sawing Cưa là phương pháp sử dụng một dụng cụ cắt, gọi là lưỡi

cưa, thực hiện chuyển động cắt tịnh tiến qua lại hoặc chuyển động cắt liên tục Cưa được sử dụng để cắt phôi thanh thành từng đoạn nhỏ phục vụ cho bước gia công kế tiếp

Chuốt - Broaching Chuốt là phương pháp cắt gọt kim lọai sử dụng dao cắt

có hình dạng dài, có một loạt răng bố trí với chiều sâu cắt tăng dần và chuyển động theo một hướng cố định Mục đích ban đầu của chuốt là tạo ra các lỗ hình vuông hoặc tạo các đường rãnh, nhưng sau này chuốt còn dùng

để gia công các mặt ngoài

Hình 2.14

tiện

Trang 18

Hình 2.15 mô tả kết cấu của dao chuốt Trong đó cutting motion: hướng chuyển động cắt; cutting length: chiều dài cắt; roughing teeth: răng cắt thô; semi-finishing teeth: răng cắt bán tinh; finishing teeth: răng cắt tinh; chip breaker: cơ cấu bẻ phoi

Phay - Milling Phay là phương pháp gia công được sử dụng rất rộng rãi

trong đó dụng cụ cắt quay tròn để thực hiện hành động cắt gọt trên phôi Ứng dụng của phay gần như không có giới hạn, từ gia công tinh mặt phẳng đến gia công bánh răng đến gia công rãnh then

Trong Hình 2.16 Tool: dụng cụ cắt Tool rotation: chiều cắt Workpiece: phôi Width of cut: chiều rộng cắt Depth of cut: chiều sâu cắt Chips: phoi Feed: độ ăn dao

Trang 19

Mài - Grinding Mài là phương pháp sử dụng đá mài quay tròn để thực

hiện hành động cắt gọt Máy mài hoặc phôi sẽ thực hiện chuyển động ăn dao

Phay lăn - Hobbing Phay lăn là phương pháp gia công bánh răng, bao gồm

một dao cắt có dạng trục vít quay tròn tì vào một phôi cũng quay tròn

Vê - Routing Kỹ thuật vê sử dụng một dụng cụ cắt với lưỡi cắt rất nhỏ,

thường có đường kính đến 3 4⁄ inch, quay với tốc độ rất cao lên tới 40,000 vòng/phút để tạo các rãnh nông với nhiều hình dạng khác nhau

CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG KHÔNG TRUYỀN THỐNG

Trong những năm gần đây, nhiều trang thiết bị và nhiều ứng dụng đặc biệt đã được nghiên cứu để gia công nhiều loại vật liệu khác nhau Một số ứng dụng cải thiện năng suất gia công, một số nghiên cứu khác giới thiệu vật liệu mới; hoặc ứng dụng phương pháp mới chế tạo sản phẩm với dung sai rất khó đạt được bằng kỹ thuật gia công thông thương

Bảng 3.3 liệt kê tám phương pháp gia công không truyền thống, các trang thiết bị sử dụng, đặc tính, và/hoặc ứng dụng Mỗi phương pháp được

mô tả ngắn gọn trong phần diễn giải

Siêu Âm - Ultrasonic

Phương pháp siêu âm chủ yếu được sử dụng để gia công vật liệu cứng

và giòn Hệ thống bao gồm một dụng cụ cắt siêu âm, một bộ biến năng -

transducer, hạt mài, và dung môi mang tải – abrasive solution Sơ đồ hoạt

động thể hiện ở Hình 2.17 Giá đỡ dao được gắn vào bộ biến năng Bộ biến năng sản sinh ra sóng năng lượng đàn hồi với tần số từ 20 đến 30 kilohertz, biên độ dao động từ 0.001 đến 0.005 inch Điều này là nguyên nhân làm cho giá đỡ dao dao động Chuyển động của dao như vậy sẽ làm cho các hạt mài trong dung môi mài mòn phôi với vận tốc rất cao Khối lượng phoi cắt gọt đi phụ thuộc vào kích thước và biên dạng của dụng cụ cắt Cacbua Bo

hoặc vật liệu có kích thước lỗ sàng là 280 trở lên được sử dụng như là hạt

mài Phương pháp này chủ yếu để gia công cacbua, thép dụng cụ, đá quý, và pha lê tổng hợp Các ưu điểm của phương pháp này là không cần công

Trang 20

nhân tay nghề cao, chi phí dụng cụ thấp, và không xuất hiện ứng suất nhiệt trong sản phẩm

Bảng 3.3 Máy móc sử dụng trong các phương pháp gia công không truyền

Máy cắt dây EDM

Laser ruby, laser khí, laser lỏng, laser bán dẫn

Cực âm, mạch điện, chất điện phân

Dung dịch kiềm, axit hóa học Súng phun, không khí, CO2, oxit nhôm, silicon, bột carbide, dolomit, natri bicarbonate

Máy phát chùm tia electron

Kiềm cho nhôm, axit cho thép Khắc, cắt, cạo, khoan vật liệu

dễ vỡ

Hàn, cắt kim loại

Dùng nhiệt độ rất cao để cắt kim loại

Gia Công Xung Điện – Electrical Discharge

Phương pháp gia công xung điện đang phát triển mạnh và được áp dụng rộng rãi trong sản xuất gia công khuôn và dụng cụ cắt Đặc biệt khi chi tiết được chế tạo từ vật liệu rất cứng mà việc gia công cơ khí thông thường rất khó thực hiện Về cơ bản, việc gia công được thực hiện bởi hàng loạt tia lửa điện hoặc xung điện phóng ra giữa dụng cụ cắt và phôi Dụng cụ

Hình 2.17

siêu âm

Định dạng
Số trang	41
Dung lượng	1,37 MB