giáo trình công nghệ kim loại (mới)

d.Bớc: Là một phần của nguyên công tiến hành gia công một hoặc một tập hợp bề mặt bằng một hay một bộ dao với một chế độ cắt không đổi trong suốt thời gian gia công đó.. Những nhấp nh

Chơng 1 Khái quát chung về công nghệ chế tạo máy

1.1 Quá trình sản xuất, quá trình công nghệ

1.1 1.Quá trình sản xuất và quá trình công nghệ

a.Quá trình sản xuất.

Nói một cách tổng quát quá trình sản xuất là quá trình tác động của con

ng-ời vào của cải vật chất của thiên nhiên để biến nó thành sản phẩm phục vụ cho lợi ích của con ngời

Nói hẹp hơn, trong một nhà máy cơ khí, quá trình sản xuất là quá trình tổng hợp các hoạt động có ích để biến nguyên vật liệu và bán thành phẩm thành sản phẩm của nhà máy Nó có thể gồm nhiều quá trình chính và quá

trình phụ Các quá trình trình chính nh: quá trình tạo phôi (Đúc, Rèn, Dập ), quá trình gia công cơ khí (Tiện, Phay, Bào ), quá trình nhiệt luyện, quá trình lắp ráp, quá trình kiểm tra và các quá trình phụ nh: vận chuyển, sửa

chữa thiết bị, sơn lót, bao bì đóng gói…

b Quá trình công nghệ.

Là một phần của quá trình sản xuất trực tiếp làm thay đổi trạng thái, tính chất lý hoá của vật liệu, vị trí tơng quan giữa các bộ phận của chi tiết

- Quá trình công nghệ gia công cơ: Là quá trình làm thay đổi hình dáng, kích

thớc của đối tợng sản xuất

- Quá trình nhiệt luyện: Là quá trình làm thay đổi tính chất vật lý, cơ học

(độ cứng), hoá học (cấu trúc hạt kim loại) của vật liệu

- Quá trình lắp ráp: Là quá trình là quá trình tạo thành mối liên kết giữa

các chi tiết thông qua các mối lắp ghép giữa chúng

Xác định quá trình công nghệ hợp lý rồi ghi thành văn kiện công nghệ thì

nó đợc gọi là quy trình công nghệ.

1.1.2 Các thành phần của quá trình công nghệ

a Nguyên công: Là một phần của quá trình công nghệ đợc hoàn thành liên

tục tại một chổ làm việc do một hay một nhóm công nhân thực hiện

Ví dụ khi tiện các bề mặt A, B của trục nh trong hình vẽ:

- Nếu tiện mặt A xong, quay lại tiện

mặt B luôn◊ 1 nguyên công

- Nếu tiện mặt A xong cho cả loạt rồi

trở đầu tiện mặt B◊ 2 nguyên công

Nguyên công là đơn vị cơ bản của quá

trình công nghệ đợc dùng để hạch toán và tổ chức sản xuất Việc phân chia

nó chỉ là tơng đối, tuỳ thuộc vào điều kiện cụ thể nhng nó có ý nghĩa kinh tế,

kỹ thuật Một quy trình công nghệ có thể gồm nhiều nguyên công.

b.Gá (gá đặt): Là một phần của nguyên công đợc hoàn thành trong một lần

gá đặt chi tiết gia công Một nguyên công có thể gồm một hay nhiều lần gá

c Vị trí: Là một phần của nguyên công đợc xác định bởi vị trí của chi tiết so

với máy hoặc dao Nh vậy một lần gá có thể có một hoặc nhiều vị trí

d.Bớc: Là một phần của nguyên công tiến hành gia công một hoặc một tập

hợp bề mặt bằng một hay một bộ dao với một chế độ cắt không đổi trong

suốt thời gian gia công đó

e Đờng chuyển dao: Là một phần của bớc để hớt (cắt) đi một lớp vật liệu có

cùng chế độ cắt và bằng cùng một dao cắt.

f Động tác: Là một hành động của công nhân để điều khiển máy gia công

hoặc lắp ráp

Động tác tuy đơn giản nhng là yếu tố rất quan trọng trong việc thực hiện

Tự động hoá quá trình sản xuất.

1 2.chất lợng bề mặt chi tiết máy

1.2.1 Các yếu tố đặc trưng của chất lượng bề mặt

Gồm:

- Hình dáng lớp bề mặt (độ sóng, độ nhám )

- Trạng thái và tính chất cơ lý lớp bề mặt (độ

cứng, chiều sâu lớp biến cứng, ứng suất d )

- Phản ứng của lớp bề mặt đối với môi trờng làm

việc (tính chống mòn, khả năng chống xâm thực

hoá học, độ bền mỏi )

Chất lợng bề mặt chi tiết máy phụ thuộc vào

phơng pháp và điều kiện gia công cụ thể.

a Chất lượng hình học của bề mặt gia công

Bề mặt sau khi gia công không bằng phẳng một cách lý tởng mà có những nhấp nhô Những nhấp nhô này là do quá trình biến dạng dẻo của bề mặt chi tiết khi gia công cắt gọt, do vết của lỡi cắt để lại trên bề mặt gia công, do ảnh hởng của rung động khi cắt và nhiều nguyên nhân khác

Hình dáng hình học bề mặt CTM đợc đặc trng bởi: độ nhấp nhô tế vi (độ nhám) và độ sóng.

- Độ nhấp nhô tế vi (độ nhám bề mặt) Đợc xác định bởi hai thông số sau: + Chiều cao nhấp nhô prôfin theo 10 điểm, RZ: Là trị số trung bình của tổng

các giá trị tuyệt đối của chiều cao 5 đỉnh cao nhất và chiều sâu 5 đáy thấp nhất của prôfin trong giới hạn chiều dài chuẩn

5

5 1 min 5

R

+ Sai lệch trung bình số học của prôfin Ra: là trị số trung bình của khoảng

cách từ đỉnh trên đờng nhấp nhô tế vi tới đờng trung bình OX

Với:

-l: Chiều dài chuẩn

-hx: Chiều cao nhấp nhô tính từ đờng chuẩn

2

3

844020

320 150 80

106,3

1,60,80,40,2

Trong thực tế sản xuất, ngời ta thờng hay sử dụng ký hiệu ∇để chỉ độ bóng

bề mặt Ký hiệu này cũng đợc sử dụng rộng rải trong các bản vẽ của các nớc công nghiệp phát triển nh Nhật Bản, Đức, Mỹ v.v Tuy nhiên, khi ghi độ bóng ngời ta thờng kèm thêm phơng pháp gia công

Ví dụ: ∇∇∇G có nghĩa là bề mặt đạt độ bóng đó bằng phơng pháp mài ∇: Tơng đơng với Ra= 10-20àm

b Tính chất cơ lý của lớp bề mặt gia công

Tính chất cơ lý đợc biểu thị bằng độ cứng bề mặt, sự biến đổi cấu trúc tinh thể lớp bề mặt, chiều sâu lớp biến cứng bề mặt

*) Hiện tợng biến cứng lớp bề mặt.

Trong quá trình gia công dới tức dụng của lực cắt làm xô lệch mạng tinh thể của kim loại lớp bề mặt, gây biến dạng dẻo ở vùng trớc và sau lỡi cắt làm cho kim loại của lớp bề mặt bị cứng nguội, chắc lại và có độ cứng tế vi cao.

Kim loại chuyển pha và nhiệt cắt làm thay đổi cấu trúc lớp kim loại bề mặt

và gây ra ứng suất d nén nếu có xu hớng tăng thể tích

- Đo độ nhám: Bằng dụng cụ quang học hay bằng các thiết bị đo tiếp xúc

- Đo độ cứng tế vi: Dùng các thiết bị đo độ cứng

- Đo ứng suất d: Dùng phơng pháp chiếu tia Rơn-ghen

1.2.2 ảnh hởng của chất lợng bề mặt tới khả năng làm việc của chi tiết máy.

a ảnh hởng tới tính chống mòn.

* ảnh hởng của độ nhám bề mặt.

Do bề mặt hai chi tiết tiếp xúc với nhau có nhấp nhô tế vi nên ở giai đoạn

đầu hai bề mặt này chỉ tiếp xúc với nhau trên một số đỉnh nhấp nhô cao, diện tích tiếp xúc chỉ bằng một phần diện tích tính toán và tại đó có áp suất rất lớn, thờng vợt quá giới hạn chảy, có khi vợt cả giới hạn bền của vật liệu, làm

cho các điểm tiếp xúc bị nén đàn hồi và biến dạng dẻo các nhấp nhô, đó là

biến dạng tiếp xúc Biến dạng tiếp xúc đợc xác định theo công thức kinh nghiệm sau :

Trong đó :

C, x hệ số và số mũ phụ thuộc vào điều kiện thực nghiệm.–

p - áp suất tại chổ tiếp xúc.

Các chỗ lõm do nhấp nhô tế vi tạo ra là nơi chứa các chất ăn mòn Nh vậy chiều cao nhấp nhô càng thấp thì càng bị ăn mòn

* ảnh hởng của lớp biến cứng bề mặt.

Cấu trúc kim loại có hạt cứng (peclit) và hạt mềm (ferrit) Hạt mềm biến dạng dẻo nhiều hơn =>khả năng biến cứng cao hơn =>mức năng lợng nâng cao không đều =>thế năng điện tích của các hạt thay đổi khác nhau =>ferrit trở thàh anốt (+) peclit trở thành catốt (-)

* ảnh hởng của ứng suất d :

ứng suất d hầu nh không ảnh hởng đến tính ăn mòn

b ảnh hởng đến độ bền mỏi của chi tiết máy

* Ảnh hưởng của độ nhám bề mặt:

Độ nhám bề mặt có ảnh hởng đến độ bền mỏi của chi tiết máy, nhất là khi

nó chịu tải trọng chu kỳ có đổi dấu, vì ở đáy các nhấp nhô có ứng suất tập

trung lớn, có khi vợt quá giới hạn mỏi của vật liệu

Với thép 45: RZ = 75 àm thì σ -1 = 195 MN/m2 (195 N/mm2)

RZ = 2 àm thì σ -1 = 282 MN/m2 (282 N/mm2)

* Ảnh hưởng của lớp biến cứng bề mặt:

Bề mặt bị biến cứng có thể tăng độ bền mỏi khoảng 20% Chiều sâu và mức

độ biến cứng của lớp bề mặt đều có ảnh hởng đến độ bền mỏi của chi tiết máy, vì nó hạn chế khả năng gây ra các vết nứt tế vi làm phá hỏng chi tiết,

nhất là khi bề mặt chi tiết có ứng suất d nén

* Ảnh hưởng của ứng suất dư:

ứng suất d nén trên lớp bề mặt có tác dụng làm tăng độ bền mỏi của chi tiết, còn ứng suất d kéo thì ngợc lại

σ -1b = σ -1a - α σ d

Với: σ -1a – giới hạn mỏi khi không có ứng suất d bề mặt; σ -1b – giới hạn mỏi khi có ứng suất d bề mặt; σ d – ứng suất d bề mặt lớn nhất; α – hệ

số phụ thuộc vật liệu

c ảnh hởng đến tính ăn mòn hoá học của lớp bề mặt chi tiết

cao không đều => thế năng điện tích của các hạt thay đổi khác nhau =>ferrit trở thàh anốt (+) peclit trở thành catốt (-)

* ảnh hởng của ứng suất d :

ứng suất d hầu nh không ảnh hởng đến tính ăn mòn

d ảnh hởng đến độ chính xác các mối lắp ghép.

Nhận xét :

- Độ chính xác mối ghép phụ thuộc chất lợng bề mặt lắp ghép

- Độ bền mối ghép (độ ổn định của chế độ lắp: chặt, lỏng, trung gian) giữa các chi tiết tuỳ thuộc độ nhám bề mặt lắp ghép

1.2.3 Các yếu tố ảnh hởng đến chất lợng bề mặt chi tiết.

a Ảnh hởng của các yếu tố hình học của dụng cụ cắt và chế độ cắt in dập lên bề mặt gia công.

Chế độ cắt khi gia công bằng phơng pháp cắt gọt (có phoi) gồm: Tốc độ cắt

V (m/ph); Lợng tiến dao: S (mm/vg ; Chiều sâu cắt : t (mm)

- ảnh hởng của chiều sâu cắt t

Chiều sâu cắt ảnh hởng không đến độ nhám bề mặt trên phơng diện hình học nhng nó lại tác động thông qua lực cắt và rung động

b Các nguyên nhân phụ thuộc vào biến dạng dẻo

Mức độ biến dạng dẻo của lớp bề mặt phụ thuộc vào: vật liệu gia công, chế

độ cắt, thông số hình học của dụng cụ cắt, dung dịch trơn lạnh…

- ảnh hởng của vật liệu gia công:

+ Vật liệu dẻo và dai (thép ít C) dễ bị biến dạng ⇒ độ nhám tăng khi biến dạng dẻo tăng

+ Độ cứng của vật liệu tăng ⇒ độ nhám giảm

+ Giảm tính dẻo của vật liệu = biến cứng bề mặt cũng làm giảm độ nhám.

- ảnh hởng của vận tốc cắt V (m/ph):

ảnh hởng của tốc độ cắt tới chất lợng bề mặt thông qua tốc độ biến dạng,

lực cắt cũng nh nhiệt cắt sinh ra trong quá trình gia công Nói chung, tốc độ cắt là một thông số quan trọng ảnh hởng tới chất lợng gia công chi tiết nói chung và độ nhám bề mặt nói riêng

+ Khi V < 20m/ph, do tốc độ biến dạng nhỏ,nhiệt cắt nhỏ nên chất lợng bề mặt tốt

+ Khi V =20 - 40m/ph, cắt ở vùng tốc độ này chất lợng bề mặt không tốt do xuất hiện lẹo dao Lẹo dao làm cho quá các thông số của dao thay đổi

+ Khi V>40m/ph: Chất lợng bề mặt tốt do lẹo dao đã bị nóng chảy và bị phoi cuốn đi

Nói chung khi gia công phải tránh vùng tốc độ cắt sinh ra lẹo dao

- Tăng độ cứng vững cho hệ thống công nghệ

- Điều chỉnh máy tốt, nâng cao độ chính xác của các cơ cấu truyền động

- Thay đổi hình dáng hình học của dao sao cho lực cắt giảm theo hớng có rung

Nói tóm lại, ảnh hởng của 3 yếu tố trên đến độ bóng bề mặt CTM phần lớn mang tính ngẫu nhiên Các thí ngiệm cho thấy, chiều cao nhấp nhô Rz có thể thay đổi tới 10 lần trong cùng một chế độ gia công Do đó ngời ta thờng dùng phơng pháp tính toán phân tích phức tạp để xác định chính xác hình dáng hình học tế vi của bề mặt gia công có tính đến sai số hệ thống và sai số ngẫu nhiên của quá trình cắt.

1.3 Độ chính xác gia công

“Độ chính xác gia công là một yếu tố rất quan trọng trong gia công cơ khí,

nó phản ánh trình độ gia công của một nền sản xuất cơ khí”

Định nghĩa về độ chính xác gia công: Là mức độ giống nhau gi“ ữa chi tiết

lý tởng trên bản vẽ thiết kế và chi tiết thực đợc gia công”

Thực tế, không thể chế tạo đợc chi tiết máy hoàn toàn tuyệt đối chính xác, vì vậy ngời ta dùng giá trị sai lệch của nó để đánh giá độ chính xác gia công

Các dạng sai số: - Sai số trong từng chi tiết

- Sai số trong loạt sản phẩm

1.3.1 Các phơng pháp đạt độ chính xác gia công trên máy công cụ

1 Phơng pháp cắt thử từng chi tiết riêng biệt.

“Phôi đợc vạch dấu và cắt đến đờng vạch dấu”

Cắt thử một phần mặt gia công và kiểm tra nếu đạt kích thớc yêu cầu thì cắt tiếp, nếu không đạt thì chỉnh máy dựa theo du xích của máy

- Năng suất thấp

- Bậc thợ cao vì độ chính xác gia công tuỳ thuộc vào bậc thợ

- Độ chính xác phụ thuộc vào chiều sâu cắt nhỏ nhất

- Thợ phải làm việc căng thẳng nên dễ gây ra phế phẩm

=>Phù hợp với sản xuất nhỏ.

2 Phơng pháp tự động đạt kích thớc trên máy điều chỉnh sẵn.

Đ

ặc điểm :

Dao có vị trí tơng quan cố định so với phôi (cho một loạt chi tiết). Trớc khi

cắt một loạt phôi phải điều chỉnh máy, dao

Phôi có vị trí cố định trên máy bằng đồ gá phôi

VD: Khi phay mặt phẳng trên máy phay đứng:

- Năng suất cao.

Nhợc điểm:

- Chi phí về đồ gá và phí tổn điều chỉnh máy/dao

cao

- Phôi phải chính xác =>chế tạo phôi bằng phơng

pháp tiên tiến: đúc trong khuôn kim loại, rèn khuôn, đúc áp lực…

=>Thích hợp với sản xuất hàng loạt lớn

1.3.2 Các nguyên nhân sinh ra sai số gia công.

1 Do biến dạng đàn hồi của hệ thống công nghệ.

Khi cắt: Do hệ thống không đủ cứng vững nên lực cắt gây ra biến dạng:

+ Biến dạng đàn

+ Biến dạng tiếp xúc (biến dạng dẻo)

Biến dạng gây ra sai số kích thớc, sai số hình dạng của bề mặt gia công Biến dạng của hệ thống công nghệ có bản chất phức tạp =>phải khảo sát qua thực nghiệm

VD: Khi tiện, lực cắt đợc phân ra thành 3 thành phần : Px, Py, Pz

Px: lực dọc trục phôi

Py: lực vuông góc trục phôi =>gây biến dạng phôi nhiều nhất

Pz: lực tiếp tuyến

Đ

ịnh nghĩa : Độ cứng vững của hệ thống công nghệ là khả năng chống lại sự

biến dạng của nó khi có ngoại lực tác dụng vào.

Lợng chuyển vị y của dụng cụ cắt đối với phôi là tổng hợp các chuyển vị của các phần tử trong hệ thống công nghệ

Độ mềm dẻo của hệ thống là khả năng biến dạng đàn hồi của nó dới tác dụng của ngoại lực.

a) ảnh hởng của độ cứng vững hệ thống công nghệ.

* Khảo sát tiện trục trơn, chi tiết đợc gá trên hai mũi tâm:

Sai số do chuyển vị của hai mũi tâm gây ra

Khi thay đổi vị trí dao dọc theo trục phôi thì quan hệ giữa ∆r1 và x là bậc hai.

- Sai số gây ra do biến dạng của chi tiết gia công: Thực tế thì chi tiết gia

công không phải là vật rắn tuyệt đối, nên theo lý thuyến biến dạng vật rắn, ngời ta tính toán đợc rằng, với chi tiết gá trên hai đầu mũi tâm thì độ võng tại

điểm gia công

- Sai số do biến dạng của dao cắt và ụ gá dao:

Dao và ụ gá dao không cứng vững nên khi cắt sẽ bị biến dạng, làm bán kính chi tiết tăng lên một lợng: khi chế độ cắt không đổi : Py = const =>∆r3

= const =>∆r3 chỉ gây sai số không đổi của kích thớc đờng kính =>có thể

khử bằng cách cắt thử.

Nh vậy, sai số gia công một phần là do hệ thống công nghệ kém cứng vững

=>phải tìm cách để nâng cao độ cứng vững cho hệ thống công nghệ Sai số phụ thuộc lực cắt Py, khi lực cắt là không đổi thì sai số sẽ là không đổi (đối với một loạt chi tiết) Nhng trong thực tế do sự biến đổi của các yếu tố công nghệ nên Py luôn thay đổi nên sai số gia công thay đổi.

b) ảnh hởng do dao cùn

Dao cùn làm cho kích thớc ban đầu của dao thay đổi và tăng lực cắt một ợng là ∆Py tỷ lệ với diện tích mòn Um Khi gia công thép 2X13 và hợp kim nhôm thì :

∆Py = Kdm.Um

Trong đó:

∆Py : Lợng tăng lực pháp tuyến vì dao mòn (N)

Kdm: Hệ số tỷ lệ - đồi với thép và hợp kim nhôm giá trị trong bảng 3 2.–

Um : bề rộng diện tích mòn ở mặt sau của dao (mm).

c) ảnh hởng do sai số của phôi

Do sai số hình dạng hình học của phôi =>thay đổi chiều sâu cắt

Thông thờng, với ε > 1 và K < 1 thì tăng số bớc công nghệ sẽ giảm sai số gia công Nhng số bớc công nghệ không thể tăng vô hạn mà nó phải tăng phù hợp với phơng pháp gia công

+ Giảm bớt các khâu trong hệ thống công nghệ.

+ Nâng cao chất lợng chế tạo các chi tiết nhất là chất lợng bề mặt của các mặt tiếp xúc, nhằm nâng cao độ cứng vững tiếp xúc.

+ Có chế độ sử dụng thiết bị hợp lý.

+ Định kỳ kiểm tra độ cứng vững của các bộ phận trong hệ thống công nghệ.

+ Không dùng dao quá mòn vì khi đó sẽ làm tăng lực cắt.

2 ảnh hởng của độ chính xác của máy, dao, đồ gá và tình trạng mòn của chúng đến độ chính xác gia công.

a) Sai số của máy công cụ.

Máy đợc chế tạo không chính xác =>Gây ra sai số gia công

Trong quá trình làm việc máy bị mòn=>Gây ra sai số gia công

b) Sai số của đồ gá.

Đồ gá có tác dụng đảm bảo đúng vị trí tơng đối của dao so với phôi =>sai

số chế tạo, lắp ráp và mòn của đồ gá sẽ sinh ra sai số gia công

c) Sai số của dụng cụ cắt.

Sai số chế tạo dụng cụ, sai số gá đặt dụng cụ lên máy, mòn của dụng cụ trong quá trình gia công đều gây ra sai số gia công

Để khắc phục sai số hình học của máy, dao, đồ gá có thể dùng các biện pháp sau :

- Sửa chữa định kỳ, thêm các cơ cấu hiệu chỉnh

- Giảm sai số gá đặt chi tiết, đồ gá, giảm sai số gá đặt Nâng cao độ chính xác chế tạo đồ gá

- Nâng cao độ chính xác chế tạo dụng cụ Chọn vật liệu làm dao tốt, nhiệt luyện và mài dao tốt để tăng tuổi thọ của dao

- Chọn chế độ cắt hợp lý để đảm bảo năng suất mà dao ít mòn

3 ảnh hởng do biến dạng nhiệt của hệ thống công nghệ đến độ chính xác gia công.

Các thành phần của hệ thống công nghệ khi làm việc sẽ bị nóng lên và giản

nở gây ra sai số gia công

a Sai số do biến dạng vì nhiệt của máy.

Trong quá trình làm việc máy sẽ bị nóng

lên, các bộ phận khác nhau của máy có thể

có nhệt độ chênh lệch nhau đến 500C

=>biến dạng không đều =>không chính

xác

Nhiệt độ cao nhất là ở ổ đỡ trục chính,

nhiệt ở đây có thể cao hơn các nơi khác của

ụ trục chính từ 30 đến 40% Nhiệt sẽ làm

cho đầu trục chính xê dịch theo hớng

ngang và đứng, di chuyển theo hớng đứng

đợc biểu diễn nh hình vẽ

Một số biện pháp để giảm biến dạng nhiệt

của máy :

- Kết cấu máy phải đảm bảo điều kiện toả

nhiệt.

- Các bộ phận nh động cơ, cơ cấu thuỷ lực

phải bố trí sao cho trong quá trình làm việc chúng phải đợc nóng đều.

- Các chi tiết máy khi thiết kế phải có tiết diện đủ lớn để dễ toả nhiệt, có độ bóng bề mặt hợp lý để giảm ma sát.

chi tiết với các tỷ lệ nh đợc biểu diễn ở hình vẽ Nhiệt truyền vào dao sẽ làm cho dao vơn ra phía trớc, lợng vơn ra đó đợc tính nh sau :

c, Sai số do biến dạng nhiệt của chi tiết gia công.

Khi gia công nhiệt truyền vào chi

tiết làm nó biến dạng ⇒ sai số gia

công

- Nếu chi tiết đợc nung nóng đều

=> Gây ra sai số kích thớc

- Nếu chi tiết đợc nung nóng không

đều => Gây ra cả sai số hình dáng

lẫn kích thớc

VD: Khi tiện trục, nhiệt độ ở xung

quanh vùng cắt không đồng đều và

thay đổi từ 10 đến 450C Trờng

nhiệt độ đó thay đổi liên tục từ trái

sang phải =>chi tiết sau gia công có dạng nh hình vẽ

Một số biện pháp khắc phục biến dạng nhiệt của chi tiết:

- Tới dung dịch trơn nguội vào vùng gia công.

- Khi yêu cầu độ chính xác cao phải dùng chế độ cắt thích hợp.

- Cho máy chạy không tải một lúc trớc khi cắt để cho nhiệt độ các khâu trong máy tăng lên đến mức cân bằng nhiệt với môi trờng xung quanh

Do nhiệt độ trên chi tiết không đồng đều nên khi nguội sẽ gây ra ứng suất bên trong làm biến dạng chi tiết ssau khi gia công Để khắc phục ảnh hởng của ứng suất bên trong, có thể sử dụng các biện pháp sau:

- Dùng kết cấu chi tiết thích hợp, khó gây ra ứng suất bên trong.

- Sử dụng vật liệu làm chi tiết hợp lý.

- Chọn quá trình công nghệ gia công nóng hợp lý.

- Thờng hoá tự nhiên và nhân tạo phôi, bán thành phẩm hoặc nhiệt luyện một vài lần trong quá trình công nghệ để giảm ứng suất bên trong

d Sai số do rung động phát sinh trong quá trình cắt.

Rung động là do hệ thống công nghệ kém cứng vững Rung động gồm có:

rung động cỡng bức và rung động tự phát (tự rung).

Nguyên nhân gây ra rung động cỡng bức:

- Các chi tiết quay nhanh trong hệ thống công nghệ không cân bằng

- Có sai số của các chi tiết truyền động trong máy

- Lợng d gia công không đều, bề mặt gia công không liên tục

- Các mặt tiếp xúc có khe hở

- Rung động của máy xung quanh

Để giảm rung động cỡng bức có các biện pháp:

- Nâng cao độ cứng vững của hệ thống công nghệ

- Giảm lực kích thích từ bên ngoài.

- Các chi tiết truyền động cần có độ chính xác cao

- Các chi tiết quay tròn phải đợc cân bằng

Để giảm rung động tự phát, có thể sử dụng các biện pháp sau:

- Tránh hớt lớp phoi quá rộng và quá mỏng

- Chọn chế độ cắt hợp lý sao cho không tồn tại lẹo dao.

- Thay đổi hình dáng hình học của dao để giảm lực cắt theo phơng có rung

động

- Dùng dung dịch trơn lạnh để giảm bớt mòn dao

- Nâng cao độ cứng vững của hệ thống công nghệ

- Sử dụng các cơ cấu giảm rung nhằm tiêu hao năng lợng tạo rung trong quá trình cắt

Để thực hiện phơng pháp này ngời ta cắt thử một loạt chi tiết (n) trong một

lần điều chỉnh máy (n từ 60 đến 100) Đo tất cả n chi tiết đó, tìm ra quy luật

phân bố của kích thớc đo đợc bằng cách sắp xếp n kích thớc đó thành từng khoảng, sau đó vẽ đờng cong biểu diễn Trục tung là tần suất của các kích th-

ớc xuất hiện trong khoảng, còn trục

- Kích thớc tập trung nhiều ở khoảng giữa

- Số chi tiết cắt trong một lần điều chỉnh càng lớn thì đờng cong thu

đ-ợc tiệm cận với đờng phân bố chuẩn Gauss

2 Phân loại chuẩn.

a Chuẩn thiết kế.

Chuẩn thiết kế là chuẩn đợc dùng trong quá trình thiết kế.

Chuẩn thiết kế có thể là chuẩn thực hoặc chuẩn ảo.

b Chuẩn công nghệ.

- Chuẩn gia công: Chuẩn gia công dùng để

xác định vị trí của những bề mặt, đờng hoặc

điểm của chi tiết trong quá trình gia công cơ

Chuẩn gia công bao giờ cũng là chuẩn

thực, và đợc chia thành :

+ Chuẩn thô: là những bề mặt dùng làm

chuẩn cha đợc gia công.

+ Chuẩn tinh: là những bề mặt dùng làm chuẩn đã đợc gia công

* Nếu còn dùng chuẩn này vào việc lắp ráp thì gọi là chuẩn tinh chính

* Nếu không dùng chuẩn này vào việc lắp

ráp thì gọi là chuẩn tinh phụ.

Chuẩn lắp ráp: Là chuẩn để xác định vị

trí tơng quan của các chi tiết khác nhau

của một bộ phận máy trong quá trình lắp

ráp

Chuẩn lắp ráp có thể trùng hoặc

không trùng với mặt tỳ lắp ráp

- Chuẩn kiểm tra (còn gọi là chuẩn đo

l-ờng): Là chuẩn mà căn cứ vào đó để tiến

hành đo hay kiểm tra kích thớc về vị trí giữa các yếu tố hình học của chi tiết máy

Trong thực tế thì có khi chuẩn thiết kế, chuẩn gia công, chuẩn lắp ráp và chuẩn kiểm tra trùng nhau hoặc khác nhau.

1.4.2 Quá trình gá đặt chi tiết gia công

1 Khái niệm về quá trình gá đặt

Chi tiết trớc khi gia công phải đợc gá

đặt lên máy hay đồ gá Gá đặt chi tiết

bao gồm hai quá trình :

a) Quá trình định vị: là sự xác định vị

trí tơng đối chính xác của chi tiết so với

dụng cụ cắt trớc khi gia công

b) Quá trình kẹp chặt: là quá trình cố

định vị trí của chi tiết sau khi đã định vị

để chống lại ngoại lực trong quá trình

gia công chi tiết làm cho chi tiết không

rời khỏi vị trí đã đợc định vị trớc đó

Chú ý: Trong gá đặt, quá trình định vị bao giờ cũng đợc thực hiện trớc quá

trình kẹp chặt Không bao giờ hai

quá trình xẩy ra đồng thời hoặc

ng-ợc lại.

Gá đặt hợp lý hay không là một

trong những vấn đề cơ bản của việc

thiết kế qui trình công nghệ Vì khi

đã không chế đợc các nguyên nhân

gây ra sai số khác thì độ chính xác gia công lại chủ yếu do quá trình gá đặt

quyết định Chọn phơng án gá đặt hợp lý sẽ nâng cao độ chính xác gia

công, giảm thời gian phụ, đảm bảo độ cứng vững, cải thiện chế độ cắt để giảm thời gian gia công cơ bản.

2 Các phơng pháp gá đặt chi tiết khi gia công

a Phơng pháp rà gá

Sử dụng phơng pháp này là ngời công nhân dùng các

thiết bị nh bàn rà, mũi rà, đồng hồ đo để xác định vị…

trí của chi tiết so với máy hoặc dụng cụ

Có thể rà trên máy hoặc rà bằng cách vạch dấu

Rà gá thờng sử dụng cho sản xuất nhỏ

- Đặc điểm của phơng pháp: (Xem chơng 3)

b Phơng pháp tự động đạt kích thớc

Dụng cụ cắt có vị trí tơng quan cố định so với vật gia

công nhờ các cơ cấu định vị của đồ gá Khi gia công

máy và dao đợc điều chỉnh trớc

- Đặc điểm của phơng pháp: (Xem chơng 3)

1.4.3 Nguyên tắc 6 điểm khi định vị chi tiết.

Một vật rắn tuyệt đối trong không gian Đề-các có 6

bậc tự do (3 chuyển động tịnh tiến theo X, Y, Z và 3

chuyển động quay quanh trục X, Y và Z Trong công nghệ chế tạo máy, để hạn chế 6 bậc tự do của hình hộp ngời ta làm nh sau :

Mặt phẳng đáy không chế 3 bậc tự do, trong đó:

- Điểm 1 khống chế bậc tự do tịnh tiến theo phơng oz

- Điểm 2 khống chế bậc tự do quay quanh trục oy

- Điểm 3 khống chế bậc tự do quay quanh trục ox

Mặt bên khi áp vào mặt YOZ sẽ khống chế 2 bậc tự do:

- Điểm 4 khống chế bậc tự do tịnh tiến theo phơng ox

- Điểm 5 khống chế bậc tự do quay quanh trục oz

Mặt sau khi tiếp xúc với mặt XOZ khống chế 1 bậc tự do:

- Điểm 6 khống chế bậc tự do tịnh tiến theo phơng oy

Lu ý: - Bất kỳ mặt phẳng nào cũng có thể hạn

chế 3 bậc tự do Nhng khi một mặt đã hạn chế 3

bậc thì mặt thứ hai chỉ hạn chế 2 bậc.

- Trong quá trình gia công không phải lúc nào

cũng yêu cầu định vị đủ 6 bậc tự do mà tuỳ theo

yêu cầu gia công, số bậc tự do đợc hạn chế là

+ Hai mũi tâm (một cố định và một di động) khống chế 5 bậc tự do

Nh vậy, khi gá đặt chi tiết, tuỳ theo yêu cầu gá đặt khi gia công mà có thể

sử dụng kết hợp giữa các phơng pháp trên để tiến hành gá đặt chi tiết sao

cho đảm bảo yêu cầu kỹ thuật gia công của chi tiết

Chú ý: Trong quá trình định vị, một bậc tự do chỉ đợc khống chế một lần Bậc tự do nào đợc khống chế quá một lần thì đợc gọi là siêu định vị Đây

là trờng hợp cần tránh trong khi gá đặt chi tiết.

y = Cqn

3 Sai số chuẩn ε C

Nh đã biết, chuẩn thiết kế và chuẩn công nghệ có thể

trùng nhau hoặc không trùng nhau Nếu trùng nhau tức

là thể hiện tốt quan điểm công nghệ của công tác thiết

kế Nếu khi chế tạo ta thực hiện dễ dàng các kích thớc

đã cho khi thiết kế thì về một mặt nào đó, bản thiết kế có tính công nghệ cao

Về mặt công nghệ mà nói thì các kích thớc ghi trong bản vẽ chế tạo không

còn là kích thớc tĩnh và vô hớng nữa.

Ví dụ, xét kích thớc 100+0.1 nh hình bên Do yêu cầu làm việc, ngời thiết

kế cho kích thớc 100mm với dung sai cho phép là 0.1mm Còn trên quan

điểm công nghệ thì lại chú ý đến sự hình thành kích thớc đó trong quá trình gia công nh thế nào? Mặt A hay mặt B sẽ đợc gia công trớc, sự hình thành

Trờng hợp a, khi gia công mặt N để đạt kích thớc A, gốc kích thớc và chuẩn

định vị đều ở mặt K nên trong quá trình gia công, kích thớc A luôn không

đổi, tức là sai số chuẩn bằng 0

Khi đó kích thớc B sẽ có sai số chuẩn

Nh vậy, sai số chuẩn là sai số do chọn chuẩn tạo nên Sai số chuẩn xuất

hiện khi chuẩn định vị không trùng với gốc kích thớc và có trị số bằng ợng biến thiên của gốc kích thớc chiếu lên phơng kích thớc thực hiên.

l-Thực chất, kích thớc cần đạt khi gia công là khâu khép kín của chuỗi kích

th-ớc công nghệ Chuỗi đó hình thành trong một nguyên công hay một số

- xi là các kích thớc thay đổi có dung sai là δxi

- ai là các kích thớc không đổi (thờng là các kích thớc điều chỉnh)

Khi tính sai số chuẩn εcL cho một kích thớc L nào đó nghĩa là tìm sự biến

động của nó khi những kích thớc liên quan thay

đổi Gọi lợng biến động của L là ∆L thì ∆L đợc xác

định bằng tổng các lợng biến động của kích thớc liên quan:

n n

2 2

1

1

x x

x x

∆

∂

ϕ

∂ +

1

) L (

a) Phơng pháp cực đại-cực tiểu

Theo phơng pháp này, phải lập chuỗi kích thớc công nghệ cho kích thớc cần tính sai số chuẩn L sao cho L là khâu khép kín Khi đó kích thớc L đóng vai trò là một hàm số mà các biến số là các khâu thành phần của chuỗi kích thớc công nghệ Sai số chuẩn đợc tính theo công thức sau:

4.5 Những điểm cần tuân thủ khi chọn chuẩn

Mục đích của việc chọn chuẩn là để đảm bảo hai yêu cầu:

- Chất lợng của chi tiết trong quá trình gia công

- Nâng cao năng suất, giảm giá thành

2 Nếu có một số bề mặt không gia công, nên chọn bề mặt không gia công

nào có yêu cầu chính xác về vị trí tơng quan cao nhất đối với các bề mặt gia công làm chuẩn thô.

3 Trong các bề mặt phải gia công, nên chọn mặt nào lợng d nhỏ, đều làm chuẩn thô

4 Cố gắng chọn bề mặt làm chuẩn thô tơng đối bằng phẳng, không có ba via, đậu ngót, đậu rót hoặc quá gồ gề

5 Mặt làm chuẩn thô chỉ nên dùng một lần trong cả quá trình gia công.

2 Chọn chuẩn tinh.

Khi chọn chuẩn tinh nên quan tâm đến một số lời khuyên sau :

1 Cố gắng chọn chuẩn tinh là chuẩn tinh chính, nh vậy sẽ làm cho chi tiết gia công có vị trí tơng tự nh lúc làm việc

2 Cố gắng chọn chuẩn định vị trùng với gốc kích thớc để sai số chuẩn bằng không

3 Chọn chuẩn sao cho khi gia công chi tiết không bị biến dạng vì lực cắt, lực kẹp Mặt làm chuẩn phải đủ diện tích để chi tiết vững vàng

4 Chọn chuẩn sao cho kết cấu của đồ gá đơn giản, sử dụng thuận tiện

5 Cố gắng chọn chuẩn thống nhất, dùng trong nhiều nguyên công của quy

trình công nghệ Vì nếu thay đổi chuẩn sẽ sinh ra sai số tích luỹ ở các lần gá sau.