CONG NGHE CHE TAO MAY

Vì khi đã khống chế được các nguyên nhân khác sinh ra sai số gia công trong một mức độ nhất định thì độ chính xác của chi tiết gia công chủ yếu do quá trình gá đặt quyết định.. Chuẩn là

vụ công tác đào tạo của nhà Trường, đáp ứng yêu cầu mục tiêu của chương trình khung do Bộ LĐTB và XH ban hành cũng nhằm đáp ứng các yêu cầu sau đây:

 Yêu cầu của người học

 Nhu cầu về chất lượng nguồn nhân lực

 Cung cấp lao động kỹ thuật cho Doanh nghiệp và xuất khẩu lao động

Nội dung giáo trình Công nghệ chế tạo máy có thể đáp ứng để đào tạo cấp trình độ Cao đẳng nghề và có tính liên thông cho cấp trình độ Cao đẳng nghề nhằm trang bị cho người học kiến thức những vấn đề cơ bản về gia công

cơ khí, vận dụng những kiến thức của môn học để tính toán, thiết kế qui trình công nghệ gia công cơ Để giúp người học nắm vững những kiến thức cơ bản cần thiết và sau mỗi bài cần giao bài tập đến từng học sinh Các bài tập chỉ ở mức độ đơn giản, trung bình phù hợp với phần lý thuyết đã học

Trong quá trình biên soạn giáo trình Khoa đã tham khảo ý kiến từ các Doanh nghệp trong nước, giáo trình của các trường Đại học, học viện, Việc biên soạn đã hết sức cố gắng để giáo trình đạt được chất lượng tốt nhất Trong quá trình biên soạn không thể tránh khỏi thiếu sót, rất mong nhận được

ý kiến đóng góp từ các đồng nghiệp, các bạn đọc để giáo trình được hoàn thiện hơn

MỤC LỤC

Trang

Lời mở đầu 1

Mục lục 2

Bài 1: Những định nghĩa và khái niệm cơ bản 4

1 Quá trình sản xuất và quá trình công nghệ 4

2 Các dạng sản xuất 4

Bài 2: Gá đặt chi tiết gia công 7

1 Khái niệm 7

2 Nguyên tắc định vị và kẹp chặt chi tiết gia công 10

3 Phương pháp gá đặt chi tiết khi gia công 13

4 Nguyên tắc chọn chuẩn gia công 15

Bài 3: Độ chính xác gia công 18

1 Khái niệm 18

2 Các phương pháp đạt độ chính xác gia công 20

3 Các nguyên nhân gây ra sai số gia công 22

4 Các phương pháp nghiên cứu độ chính xác gia công 25

Bài 4: Phôi và lƣợng dƣ gia công 26

1 Các loại phôi 26

2 Nguyên tắc chọn phôi 31

3 Lượng dư gia công 31

4 Phương pháp xác định lượng dư 34

5 Gia công chuẩn bị phôi 37

Bài 5: Nguyên tắc thiết kế quy trình công nghệ 44

1 Các thành phần của quá trình công nghệ 44

2 Phương pháp thiết kế quá trình công nghệ 45

Bài 6: Gia công mặt phẳng 49

1 Khái niệm, phân loại và yêu cầu kỹ thuật 49

2 Các phương pháp gia công mặt phẳng 50

3 Kiểm tra 56

Bài 7: Gia công mặt ngoài tròn xoay 58

1 Khái niệm, phân loại và yêu cầu kỹ thuật 58

2 Các phương pháp gia công mặt ngoài tròn xoay 59

Bài 8: Gia công mặt trong tròn xoay 64

1 Khái niệm, phân loại và yêu cầu kỹ thuật 64

2 Các phương pháp gia công mặt trong tròn xoay 65

3 Kiểm tra 81

Bài 9: Gia công ren 83

1 Khái niệm, phân loại và yêu cầu kỹ thuật 83

2 Các phương pháp gia công mối ghép ren 83

3 Kiểm tra 92

Bài 10: Gia công then và then hoa 93

1 Khái niệm, phân loại và yêu cầu kỹ thuật 93

2 Các phương pháp gia công 93

3 Kiểm tra 93

Bài 11: Gia công mặt định hình 94

1 Khái niệm 94

2 Phương pháp gia công 94

3 Kiểm tra 95

Bài 12: Gia công bánh răng 96

1 Khái niệm, phân loại và yêu cầu kỹ thuật 96

2 Các phương pháp gia công 97

3 Kiểm tra 99

TÀI LIỆU THAM KHẢO 100

Quá trình sản xuất trong nhà máy cơ khí là tập hợp các hoạt động có ích để

biến nguyên vật liệu hay bán thành sản phẩm Ví dụ: Sản phẩm cơ khí thì phải

qua khai thác quặng, luyện kim, chế tạo phôi, gia công cơ khí, gia công nhiệt hóa, kiểm tra, lắp ráp và hàng loạt các quá trình phụ như : vận chuyển, chế tạo dụng cụ, bảo quản, sửa chữa thiết bị, chạy thử, điều chỉnh, sơn, bao bì đóng gói

1.2 Quá trình công nghệ

Quá trình công nghệ là một phần của quá trình sản xuất trực tiếp làm thay đổi hình dáng kích thứơc, tính chất lý hoá của bản thân chi tiết và vị trí tương quan giữa các chi tiết trong sản phẩm

Quá trình công nghệ gia công cơ là quá trình cắt gọt phôi để làm thay đổi hình dáng và kích thước của nó

Quá trình công nghệ nhiệt luyện là quá trình làm thay đổi tính chất lý hoá của vật liệu chi tiết

Quá trình công nghệ lắp ráp là quá trình tạo thành những quan hệ tương quan giữa các chi tiết thông qua các loại liên kết mối lắp ghép

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

các văn kiện công nghệ đó gọi là quy trình công nghệ

2 Các dạng sản xuất

Mỗi dạng sản xuất có những đặc điểm riêng , phụ thuộc vào nhiều yếu

tố khác nhau , tuy nhiên ở đây không đi sâu vào nghiên cứu những đặc điểm của từng dạng sản xuất mà chỉ nghiên cứu cách xác định chúng theo phương pháp tính toán

Muốn xác định được dạng sản xuất trước hết phải biết sản lượng hàng năm của chi tiết gia công Sản lượng hàng năm được xác định theo công thức sau đây :

N là số chi tiết sản xuất trong một năm

N1 là số sản phẩm ( số máy ) được sản xuất trong một năm

m là số chi tiết giống trong một sản phẩm

 là số chi tiết được chế tạo thêm để dự trữ ( = 5%  7% ) Nếu tính đến số % phế phẩm chủ yếu trong các phân xưởng đúc và rèn thì ta có :

Q1 = V  (Kg) Trong đó :

Q1 là trọng lượng của chi tiết (Kg)

V là thể tích của chi tiết (dm3

2.1 Sản xuất đơn chiếc

Sản xuất đơn chiếc là dạng sản xuất mà sản phẩm được sản xuất ra với số lượng ít và thường ít lặp lại và không theo một quy luật nào Chủng loại mặt hàng rất đa dạng, số lượng mỗi loại rất ít vì thế phân xưởng, nhà máy thường

sử dụng các dụng cụ, thiết bị vạn năng Đây là dạng sản xuất thường dùng trong sửa chữa, thay thế

hoá có kèm cả loại vạn năng hẹp

2.3 Sản xuất hàng khối

Sản xuất hàng khối hay sản xuất đồng loạt là dạng sản xuất trong đó sản phẩm được sản xuất liên tục trong một thời gian dài với số lượng rất lớn Dạng sản xuất này rất dể cơ khí hoá và tự động hoá như xí nghiệp sản xuất đồng hồ,

xe máy, ô tô, xe đạp.v.v

Bài 2: GÁ ĐẶT CHI TIẾT GIA CÔNG

* Mục tiêu

- Phân biệt được quá trình định vị và quá trình kẹp chặt

- Phân loại được chuẩn

- Thực hiện được cách gá đặt, định vị, kẹp chặt chi tiết gia công

- Tính được các loại sai số

- Rèn luyện tính kỷ luật, kiên trì, cẩn thận, nghiêm túc, chủ động và tích cực sáng tạo trong học tập

1 Khái niệm

1.1 Quá trình gá đặt

Gá đặt chi tiết gồm 2 quá trình : Định vị chi tiết và kẹp chặt

1.1.1 Quá trình định vị chi tiết

Là xác định vị trí chính xác của chi tiết tương đối so với máy hoặc dụng

cụ cắt Quá trình định vị xác định độ chính xác gia công

Ví dụ:

Trên hình a định vị bằng mặt A để phay mặt B sao cho dảm bảo kích

thước H

1.1.2 Quá trình kẹp chặt

Là quá trình cố định vị trí của chi tiết sau khi đã định vị để chống lại

tác dụng của ngoại lực, chủ yếu của lực cắt

Hình 2.1 Sơ đồ định vị để phay mặt phẳng (a) và định vị để tiện (b)

Ví dụ hình 2.1b, sau khi đưa chi tiết lên mâm cặp vặn cho các chấu cặp tiến vào sao cho tâm của chi tiết trùng với tâm trục chính của máy, đó là quá trình định vị Sau đó vặn cho các chấu cặp tạo nên lực kẹp chi tiết để gia công chi tiết không bị dịch chuyển Đó là quá trình kẹp chặt

Chú ý rằng trong quá trình ,bao giờ quá trình định vị cũng xảy ra trước rồi mới tới quá trình kẹp chặt Không bao giờ hai quá trình xảy ra đồng thời

Quá trình gá đặt có hợp lý hay không là một trong những vấn đề cơ bản của vịêc thiết kế quy trình công nghệ Vì khi đã khống chế được các nguyên nhân khác sinh ra sai số gia công trong một mức độ nhất định thì độ chính xác của chi tiết gia công chủ yếu do quá trình gá đặt quyết định Chọn phương án gá đặt hợp lý còn giảm được thời gian phụ, đảm bảo độ cứng vững tốt để nâng cao chế độ cắt

1.2 Chuẩn và các lọai chuẩn

1.2.1 Khái niệm

Chuẩn là tập hợp các điểm, đường hoặc bề mặt của một chi tiết mà người

ta căn cứ vào đó để xác định vị trí các điểm, đường, hoặc bề mặt khác của bản thân chi tiết đó hoặc của các chi tiết khác trong quá trình thiết kế, gia công, đo lường, lắp ráp

1.2.2 Phân loại

a Chuẩn thiết kế

Là chuẩn dùng để xác định vị trí của những bề mặt, đường hoặc điểm của bản thân chi tiết hay của những chi tiết khác của sản phẩm trong quá trình thiết kế Chuẩn này được hình thành khi lập chuẩn kích thước trong quá trình thiết kế Chuẩn thiết kế có thể là chuẩn thực hay hay chuẩn ảo

Ví dụ :

Mặt A là chuẩn thực để xác định các bậc của chi tiết (hình 2.3a )

Tâm 0 của lỗ là chuẩn ảo

Hình 2.3 Chuẩn thết kế

b Chuẩn công nghệ

Là chuẩn được dùng để xác định vị trí của phôi hoặc của chi tiết trong quá trình chế tạo và sửa chữa

Người ta chia chuẩn công nghệ làm 4 loại:

* Chuẩn định vị – Chuẩn gia công :

Chuẩn định vị là tập hợp những bề mặt có thực trên chi tiết gia công dùng

để định vị khi gia công Chuẩn này luôn là chuẩn thực

Chuẩn gia công có thể trùng hoặc không trùng với mặt tỳ của chi tiết lên đồ

gá hoặc lên bàn máy

Chuẩn gia công được chia làm chuẩn thô và chuẩn tinh

+ Chuẩn thô là chuẩn xác định trên bề mặt chưa được gia công

Nếu khi sản xuất phôi rèn, phôi đúc rất to để giảm khối lượng gia công cơ

và vận chuyển người ta gia công sơ bộ thì chuẩn thô bây giờ mới là các bề mặt

đã gia công

+ Chuẩn tinh là chuẩn xác định trên những bề mặt đã được gia công

Nếu chuẩn này đã được dùng trong lắp ráp sau đó thì gọi là chuẩn tinh chính, ngược lại là chuẩn tinh phụ

Vídụ :

Hình 2.4 Chuẩn tinh

Mặt lỗ A của bánh răng hình 2.4a được dùng làm chuẩn tinh chính vì :

+ Mặt lỗ A dùng để gá đặt khi gia công răng

+ Mặt lỗ A được dùng làm chuẩn khi lắp ráp với trục

Mặt B và gờ C: của piston chỉ được dùng làm chuẩn tinh để gia công kích

thước khác, khi lắp ráp không dùng nữa đó là chuẩn tinh phụ

* Chuẩn đo lường

Chuẩn đo lường là bề mặt có thực trên chi tiết hoặc một phần của bề mặt đó mà ta lấy làm gốc để đo vị trí của bề mặt gia công

Hình 2.6 Chi tiết gá trên mũi chống tâm

2 Nguyên tắc định vị và kẹp chặt chi tiết gia công

2.1 Nguyên tắc 6 điểm khi định vị

2.1.1 Chuyển động của vật rắn trong không gian

Trong không gian ba chiều một vật thể có 6 bậc tự do chuyển động, khi ta đặt nó trong hệ toạ độ đecac (hình 2.7) đó là :

Hình 2.7

- 3 bậc tịnh tiến dọc theo 3 trục ox, oy, oz

- 3 bậc quay quanh 3 trục tọa độ :ox ; oy ; oz

Muốn bảo đảm cho chi tiết có vị trí xác

định trong không gian ta phải khống chế các

bậc tự do của nó

Ví dụ : Khi đặt một khối lập phương

trong hệ toạ độ đecac có thể thống các

chuyển động trên được khống chế (Hình

không tịnh tiến oy

Như vậy 6 bậc tự do chuyển động của

vật thể rắn tuyệt đối đã được khống chế hay

nói cách khác ta đã xác định được vị trí duy

nhất của vật thể rắn trong không gian và chỉ

cố định trong không gian

Người ta dùng nguyên tắc 6 điểm này để định vị chi tiết khi gia công, khi

đó ta xem chi tiết như là một vật rắn tuyệt đối và đặc nó vào hệ toạ độ đecac

và chi tiết đã được khống chế bằng các điểm nêu trên

Không phải lúc nào cũng phải cần hạn chế cả 6 bậc tự do mà tuỳ theo yêu cầu gia công mà số bậc tự do sẽ bị khống chế từ 1 ÷ 6

2.2 Nguyên tắc kẹp chặt

2.2.1 Yêu cầu kẹp chặt

- Không được phá vỡ vị trí đã định vị của chi tiết gia công

- Lực kẹp phải vừa đủ không bé hơn lực kẹp cần thiết đồng thời cũng không quá lớn để tránh cho chi tiết bị biến dạng

- Biến dạng do lực kẹp gây ra không vượt quá giới hạn cho phép

- Đảm bảo thao tác phải nhanh, nhẹ, thao tác thuận lợi, an toàn

- Cơ cấu kẹp chặt phải nhỏ gọn, đơn giản, gắn liền thành một khối

- Điểm đặt của lực kẹp phải tác dụng vào chỗ có độ cứng vững nhất vì như thế chi tiết gia công sẽ khó bị biến dạng nhất

- Khi kẹp không gây ra momen quay đối với vật gia công vì vậy điểm đặt lực phải tác dụng ở trong diện tích mặt định vị hoặc ở trong mấy điểm đỡ và phải ở gần mặt gia công

3 Phương pháp gá đặt chi tiết khi gia công

3.1 Phương pháp rà gá

Có 2 trường hợp : Rà gá trực tiếp trên máy và rà theo dấu vạch sẵn

3.1.1 Rà gá theo mặt chi tiết gia công

Theo phương pháp này người công nhân dùng mắt kết hợp với dụng cụ khác như đồng hồ đo, mũi rà, bàn rà để xác định vị trí của chi tiết so với máy hoặc dụng cụ cắt

- Có thể tận dụng được các phôi kém chính xác như phôi đúc, bằng cách linh động phân phối lượng dư

- Loại trừ ảnh hưởng của dao mòn do mỗi chi tiết đều được rà gá

- Không cần những đồ gá phức tạp

* Nhược điểm của phương pháp :

- Tốn nhiều thời gian rà vạch dấu

- Đòi hỏi thợ có tay nghề cao

- Đường vạch dấu có chiều rộng, nên khi rà theo đường vạch dấu sẽ gây

cụ

Ví dụ như : Mâm cặp vạn năng, êtô vạn năng, đầu phân độ vạn năng……

- Đồ gá vạn năng điều chỉnh :

Đồ gá này gồm có bộ phận cố định và bộ phận thay đổi Bộ phận cố định

là cơ sở dùng cho mọi chi tiết gia công khác nhau Bộ phận thay đổi là những chi tiết của đồ gá được sử dụng tuỳ theo hình dạng và kích thuớc của chi tiết gia công

Ví dụ như: Các loại êtô khí nén dùng để phay, có má êtô thay đổi còn đế

êtô là phần cố định

- Đồ gá chuyên môn hoá điều chỉnh :

Đồ gá này dùng để định vị và kẹp chặt một nhóm chi tiết có kích thước,

có kết cấu công nghệ gần như nhau, phương pháp gia công và đặc tính của các

bề mặt định vị tương tự nhau

Đồ gá chuyên môn hoá điều chỉnh gồm 2 bộ phận : bộ phận vạn năng và

bộ phận thay thế Bộ phận vạn năng thường không đổi và bao gồm : thân đồ

gá, truyền dẫn……, bộ phận thay thế gồm các chi tiết thay thế được chế tạo thích hợp với hình dáng và kích thước của nhóm chi tiết gia công trên đồ gá Trên đồ gá chuyên môn hoá điều chỉnh có thể điều chỉnh các chi tiết định

vị để gá đặt các chi tiết cùng kiểu nhưng có kích thước khác nhau Việc sử dụng các chi tiết thay thế sẽ mỡ rộng khã năng công nghệ của đồ gá, giảm được số lượng các đồ gá chuyên dùng, do đó rút ngắn được thời gian chuẩn bị sản xuất khi chuyển sang sản xuất loại sản phẩm mới Đồ gá chuyên môn hoá điều chỉnh được dùng phổ biến trong sản xuất hàng loạt và hàng loạt lớn

thể nâng cao năng suất lao động, giảm thời gian phụ và sức lao động của công nhân Ưu điểm này càng thể hiện rõ trong sản xuất hàng loạt lớn và hàng khối Tuy nhiên trong sản xuất đơn chiếc và hàng loạt nhỏ sử dụng đồ gá chuyên dùng sẽ không kinh tế vì chi phí cho thiết kế chế tạo đồ gá làm cho giá thành sản phẩm cao, không rút ngắn được thời gian chuẩn bị sản xuất

- Đồ gá tổ hợp : đồ gá tổ hợp là đồ gá lại từ những chi tiết và bộ phận tiêu chuẩn hoá đã được chế tạo sẵn và được dùng lại nhiều lần để gá đặt được nhiều loại chi tiết khác nhau Đồ gá này được dùng trong sản xuất đơn chiếc, hàng loạt nhỏ, hàng loạt lớn và hàng loạt khối So với các đồ gá vạn năng và

đồ gá chuyên dùng, sử dụng đồ gá tổ hợp có hiệu quả kinh tế rất cao bởi vì chi phí về thiết kế và chế tạo đồ gá loại này cho một sản phẩm cụ thể nào đó thấp, rút ngắn được thời gian chuẩn bị sản xuất khi chuyển sang sản xuất loạt sản phẩm mới

4 Nguyên tắc chọn chuẩn gia công

- Phân phối đủ lượng dư cho các bề mặt gia công

- Đảm bảo độ chính xác cần thiết về vị trí tương quan giữa các bề mặt không gia công với những mặt sắp gia công

Chẳng hạn, khi gia công mặt A, B và lỗ O của một chi tiết hộp bằng phôi đúc, ta chia ra hai trường hợp sau đây :

* Năm điểm cần tuân thủ khi chọn chuẩn thô :

- Nếu chi tiết gia công có một bề mặt không cần gia công thì nên lấy bề mặt đó làm chuẩn thô, như vậy sẽ làm cho sự thay đổi vị trí tương quan giữa

bề mặt gia công và không gia công là nhỏ nhất

Ví dụ : Khi gia công Piston (hình 3.10a) bằng gang đúc trong khuôn cát,

ta chọn ta chọn chuẩn thô là mặt trong ( không gia công ) để gia công mặt ngoài Như vậy sẽ đảm bảo thành Piston có bề dày đều đặn

- Nếu có một số bề mặt không gia công thì nên chọn bề mặt không gia công nào đó yêu cầu chính xác về vị trí tương quan cao nhất đối với các bề mặt gia công làm chuẩn thô

Hình 3.10 Chọn chuẩn

Ví dụ : Khi gia công lỗ biên (hình 3.10b) nên lấy mặt A và B làm chuẩn

thô để có để đảm bảo lỗ có bề dày đều đặn vì yêu cầu độ đồng tâm giữa lỗ với mặt C cũng không gia công

- Nếu tất cả bề mặt của chi tiết đều phải gia công thì chọn một bề mặt nào

đó có lượng dư yêu cầu đều, nhỏ nhất làm chuẩn thô

- Bề mặt chọn làm chuẩn thô nên tương đối phẳng, không có mép rèn dập (bavia), đậu hơi, đậu ngót hoặc quá ghồ ghề

- Chuẩn thô chỉ nên dùng một lần trong quá trình công nghệ gia công

4.2 Chọn chuẩn tinh

* Khi chọn chuẩn tinh nên tuân thủ 5 điểm sau :

- Cố gắng chọn chuẩn tinh là chuẩn tinh chính, như vậy sẽ làm cho chi tiết gia công có vị trí tương tự lúc làm việc Vấn đề này rất quan trọng khi gia công

Ví dụ: Khi gia công bành răng nên chọn chuẩn tinh là lỗ bánh răng vì lỗ

dùng để lắp với trục truyền động của bành răng sau này

Ví dụ : Gia công lỗ tay biên, cần kẹp gần lỗ, không nên kẹp vào giữa ( mặt

C ) để tránh biến dạng

Hình 3.12 Sơ đồ lực kẹp

- Chọn chuẩn tinh sao cho kết cấu đồ gá đơn giản và sử dụng tiện lợi

- Cố gắng chọn chuẩn tinh thống nhất Chọn chuẩn tinh thống nhất nghĩa

là trong nhiều lần gá đặt cũng chỉ dùng một chuẩn để thực hiện các nguyên công của quy trình công nghệ, vì khi thay đổi chuẩn sẽ có sai số tích luỹ ở những lần gá sau

- Xác định được các phương pháp đảm bảo độ chính xác

- Nêu lên được các nguyên nhân gây ra sai số gia công và biện pháp khắc phục

- Trình bày được độ nhám bề mặt đến tính năng làm việc của chi tiết máy

- Rèn luyện tính kỷ luật, kiên trì, cẩn thận, nghiêm túc, chủ động và tích cực sáng tạo trong học tập

1 Khái niệm

Kỹ thuật ngày nay đòi hỏi máy móc, thiết bị phải gọn, đẹp, tinh vi, làm việc chính xác, độ tin cậy và tuổi thọ cao Muốn vậy từng chi tiết máy của nó phải có kết cấu máy hợp lý, độ chính xác và độ nhẵn bóng bề mặt phù hợp với yêu cầu làm việc, tính chất cơ lý của lớp bề mặt tốt

Độ chính xác gia công của chi tiết máy là mức độ giống nhau về mặt hình học, về tính chất cơ lý bề mặt của chi tiết máy được gia công so với chi tiết máy lý tưởng trên bản vẽ thiết kế

Mức độ giống nhau càng nhiều thì độ chính xác càng cao

Trong thực tế không thể chế tạo được chi tiết máy hoàn toàn chính xác

mà có sai lệch Giá trị sai lệch đó gọi là sai số gia công Sai số gia công càng nhỏ thì độ chính xác gia công càng cao Người ta dùng sai số gia công để đánh giá dộ chính xác gia công

Sai số hệ thống và sai số ngẫu nhiên : khi gia công một loạt chi tiết trong một điều kiện xác định mặc dù những nguyên nhân gây ra từng sai số nói trên của mỗi chi tiết là giống nhau nhưng xuất hiện giá trị sai số tổng cộng trên từng chi tiết lại khác nhau Sở dĩ có hiện tượng như vậy là do tính chất khác nhau của các sai số thành phần

- Một sai số xuất hiện trên từng chi tiết của cả loạt đều có giá trị không đổi hoặc thay đổi theo một quy luật nhất định Những sai số này gọi là sai số

hệ thống không thay đổi hoặc sai số hệ thống thay đổi

- Một sai số khác mà giá trị của chúng xuất hiện trên mỗi chi tiết không theo một quy luật nào cả Những sao số này gọi là sai số ngẫu nhiên

nó được thể hiện qua dung sai của kích thước đó

1.4 Độ chính xác về chất lượng bề mặt

Bề mặt chi tiết sau khi gia công không bằng phẳng một cách lý tưởng như trên bản vẽ mà có độ nhấp nhô Những nhấp nhô này là do vết dao để lại, của rung động trong quá trình cắt.v.v

Độ bóng bề mặt là độ nhấp nhô tế vi của lớp bề mặt (H.3.12A) gồm độ lồi lõm,

độ sóng, độ bóng (nhám) Để đánh giá độ nhấp nhô bề mặt sau khi gia công người ta dùng hai chỉ tiêu đó là R

a và R

z (μm) TCVN 2511- 95 cũng như ISO quy định 14 cấp độ nhám được ký hiệu √ kèm theo các trị số

- R

a là sai lệch trung bình số học các khoảng cách từ những điểm của profil đo được đến đường trung bình ox đo theo phương vuông góc với đường trung bình của độ nhấp nhô tế vi trên chiều dài chuẩn L Ta có thể tính:

Hình 3.12A

9 và chiều sâu của 5 đáy thấp nhất h

z khi ghi trên bản vẽ độ bóng được thể hiện

như H.1.3 Trong thực tế sản xuất, tuỳ

theo các phương pháp gia công khác nhau

• Gia công tinh đạt cấp 6 ÷ 8 (R

a = 2,5 ÷ 0,32): khoét, doa, mài

2 Các phương pháp đạt độ chính xác gia công

2.1 Phương pháp cắt thử

Sau khi gá chi tiết lên máy, người thợ đưa dao vào và cắt đi một đoạn rất ngắn, sau đó dừng máy đo thử kích thước Nếu chưa đạt kích thước yêu cầu thì điều chỉnh dao vào sâu hơn nữa nhờ trên máy, rồi cắt thử một phần nhỏ, rồi

đo Cứ thế tiếp tục cho đến khi đạt kích thước yêu cầu thì mới tiến hành cắt toàn bộ chiều dài gia công

Trứớc khi cắt thử thường phải lấy dấu để người thợ rà chuyển động của lưỡi cắt trùng với dấu đã vạch một cách nhanh chóng và để tránh sinh ra phế phẩm do quá tay mà tiến dao vào quá sâu ngay từ lần cắt đầu tiên

* Ưu điểm :

- Có thể đạt độ chính xác cao nhờ tay nghề cao và dụng cụ đo chính xác

- Loại trừ ảnh hưởng của mòn dao, vì khi rà gá công nhân đã bù lại các sai số hệ thống thay đổi trên từng chi tiết

- Đối với phôi không chính xác người thợ có thể phân bố lượng dư đều đặn nhờ vào quá trình vạch dấu hoặc rà trực tiếp

Hình 3.12B

bề dày phoi có thể cắt được không nhỏ hơn 0,005mm, đối với dao tiện đã mòn

bề dày phoi không nhỏ hơn 0,02 – 0,05mm Người thợ không thể nào điều chỉnh được dụng cụ để lưỡi cắt có thể hớt đi một kích thước chiều dày của lớp phoi nói trên và do đó không thể bảo đảm sai số bé hơn chiều dày lớp phoi đó

- Người thợ phải chú ý cao độ nên dễ mệt do đó dễ sinh ra phế phẩm

- Trình độ tay nghề người thợ yêu cầu cao

- Năng suất thấp do phải cắt nhiều lần, tốn nhiều thời gian

- Do năng suất thấp, tay nghề của người thợ yêu cầu cao nên giá thành cao

Phương pháp này chỉ dùng trong sản xuất đơn chiết, hàng loạt nhỏ, trong công nghệ sửa chữa và chế thử

2.2 Phương pháp tự động đạt kích thước

Trong sản suất hàng loạt và hàng khối, để đạt độ chính xác gia công chủ yếu là dùng phương pháp tự động đạt kích thước trên máy công cụ đã điều chỉnh sẵn Theo phương pháp này dụng cụ cắt có vị trí cố định tương quan với chi tiết gia công, đó là vị trí mà ta đã điều chỉnh, Vị trí này được đảm bảo nhờ

cơ cấu định vị của đồ gá

Hình 3.13 Phay bậc

Ví dụ :

Ở hình 3.13 vật gia công được định vị nhờ cơ cấu định vị tiếp xúc với mặt đáy và mặt bên Dao phay đĩa ba mặt đã được điều chỉnh trước sao cho

mặt bên D của dao cách bề mặt bên của đồ định vị một khoảng bằng b cố định

và đường sinh thấp nhất của dao cách mặt bên của phiến định vị dưới một khoảng bằng a Do đó khi gia công cả loạt phôi, nếu không kể đến độ mòn của dao thì các kích thước a và b nhận được đều bằng nhau

* Ưu điểm :

- Đạt độ chính xác cao, giảm bớt phế phẩm Độ chính xác không phụ thuộc vào trình độ tay nghề của công nhân và bề dày bé nhất của lớp phoi hớt

đi

- Chỉ cắt một lần là đạt kích thước yêu cầu, không mất thời gian cắt thử,

đo nhiều lần do đó năng suất cao

- Không phụ thuộc tay nghề

- Nâng cao hiệu quả kinh tế

- Nếu dụng cụ cắt mau mòn thì không đạt độ chính xác cao

Trong những năm gần đây, nhờ sự phát triển nhanh chóng của lý thuyết

tự động và điều khiển tự động, để nâng cao độ chính xác gia công trong ngành chế tạo máy, giảm bớt thời gian điều chỉnh máy, trên máy công cụ người ta đặt thêm một thiết bị tự động đo và điều chỉnh Nhờ đó khi kích thước gia công vượt khỏi giới hạn dung sai cho phép mà biện pháp tự đo đã xác định được thì biện pháp điều chỉnh sẽ tự động điều chỉnh lại kích thước quy định Lúc này tấc cả các chi tiết gia công đều là chính phẩm

3 Các nguyên nhân gây ra sai số gia công

3.1 Sai số của máy

Máy công cụ cũng chỉ chế tạo được đến độ chính xác nhất định các sai số của máy như :

- Độ đảo trục chính theo hướng kính

- Độ đảo mặt đầu của trục chính

- Sai số của sóng trượt, của bàn máy…sẽ phản ánh một phần hoặc toàn bộ lên chi tiết gia công dưới dạng sai số hệ thống

- Ngoài ra việc hình thành các bề mặt gia công là do các chuyển động cắt của những bộ phận chính như : trục chính, xe dao, bàn máy…nếu các bộ phận này có sai số tất nhiên nó sẽ phản ánh lên chi tiết gia công

Ví dụ :

- Nếu đường tâm trục chính máy tiện không song song với sóng trượt ở thân máy trên mặt phẳng nằm ngang thì khi tiện chi tiết gia công sẽ có hình côn Nếu không song song trên mặt phẳng đứng thì tiện ra chi tiết có hình Hyperloid

Hình 3.14 Tiện trụ

-Nếu sóng trượt máy tiện không thẳng trên mặt phẳng nằm ngang sẽ làm cho quỹ tích chuyển động của mũi dao sẽ không thẳng khiến cho đường kính của chi tiết chỗ to chỗ nhỏ

Hình 3.15 Tiện trụ 3.2 Ảnh hưởng do biến dạng đàn hồi của hệ thống công nghệ

Hệ thống công nghệ : Máy – Đồ gá – Dao – chi tiết gia công không phải

là một hệ thống tuyệt đối cứng vững mà ngược lại khi chịu tác dụng của ngoại lưc nó sẽ bị biến dạng đàn hồi và biến dạng tiếp xúc Trong quá trình cắt, các biến dạng này gây ra sai số kích thước và sai số biến dạng hình học của chi tiết gia công

Trong thực tế, một mặt lực tác dụng lên chi tiết gia công sau đó thông qua

đồ gá truyền đến bàn máy, mặt khác lực cắt cũng tác dụng lên dao cắt và thông qua cán dao, bàn dao truyền đến thân máy Bất kỳ một chi tiết nào của các cơ cấu máy, đồ gá, dụng cụ hoặc chi tiết gia công khi chịu tác dụng của lực cắt ít nhiều đều bị biến dạng

Độ cứng vững của hệ thống công nghệ là khả năng chống lại ngoại lực làm nó biến dạng nó được xác định bằng tỉ số giữa lực cắt và chuyển vị của dao so với chi tiết gia công theo hướng tác dụng lực

Độ mềm dẻo của hệ thống công nghệ là khả năng biến dạng đàn hồi của

hệ thống công nghệ dưới tác dụng của ngoại lực Trong thực tế độ cứng vững của hệ thống công nghệ không phải là hằng số mà thay đổi tuỳ theo tăng lực hay giảm lực

- Ngoài sai số do chế tạo vấn đề mài mòn của dao là một yếu tố ảnh hưởng rất lớn đến độ chính xác gia công

3.4 Ảnh hưởng do biến dạng nhiệt của hệ thống công nghệ đến độ chính xác gia công

Trong quá trình gia công liên tục hệ thống máy, dao, đồ gá đều bị đốt nóng lên do đó ma sát và do ảnh hưởng nhiệt độ của môi trường xung quanh, gây ra sai số hệ thống thay đổi

Nguyên nhân sinh ra nhiệt là do tiêu hao ma sát trong các cơ cấu di động như ổ lăn, bộ truyền bánh răng

a Biến dạng nhiệt của máy

Nguyên nhân cơ bản sinh nhiệt là tiêu hao ma sát trong các cơ cấu di động ( ổ lăn ,bộ truyền bánh răng ) Khi máy làm việc nhiệt độ các bộ phận khác nhau gây ra biến dạng không đều và máy sẽ mất chính xác Anh hưởng lớn nhất đến độ chính xác gia công là việc đốt nóng ụ trục chính, bàn máy và băng máy Khi máy làm việc nhiệt sinh ra làm tâm trục chính xê dịch theo hướng ngang và thẳng đứng

b Biến dạng nhiệt của dao

Lượng nhiệt trong quá trình cắt sẽ truyền một phần vào dao cắt làm cho mũi dao dài ra

Sự dãn dài của dao làm thay đổi kích thước của chi tiết gia công và gây nên sai số gia công

c Biến dạng nhiệt của chi tiết gia công

Một phần lớn nhiệt cắt truyền vào chi tiết gia công Nếu chi tiết được đốt nóng đều toàn bộ thì gây nên sai số kích thước Nhưng phần lớn các chi tiết

gia công khi cắt không được đốt nóng đều mà đốt nóng cục bộ gây ra sai số hình dáng

Ví dụ :

Hình 3.16 Biến dạng nhiệt của chi tiết gia công

Khi tiện một trục ,nhiệt độ xung quanh vùng cắt không đều nhau ,thay đổi từ 10 ÷15 ·C và trường nhiệt độ đó lại thay đổi liên tục theo mũi dao từ trái sang phải nên sau khi gia công xong chi tiết sẽ có dạng như hình bên

Để khắc phục biến dạng nhiệt của chi tiết gia công cần phải dùng đủ dung dịch trơn nguội

3.5 Ảnh hưởng do rung động của hệ thống công nghệ đến độ chính xác gia công

Rung động của hệ thống công nghệ trong quá trình cắt không những làm tăng độ nhám bề mặt và độ sóng, làm cho dao mòn nhanh mà còn làm cho lớp kim loại bề mặt bị cứng nguội Rung động làm cho vị trí của dao cắt và bề mặt gia công thay đổi theo chu kỳ, do đó để lại trên bề mặt chi tiết hình dáng không bằng phẳng.Nếu tần số thấp ,biên độ lớn sẽ sinh ra độ sóng bề mặt ;nếu tần số cao ,biên độ nhỏ sẽ sinh ra độ nhám bề mặt

3.6 Ảnh hưởng do phương pháp đo và dụng cụ đó đến độ chính xác gia công

Để giảm bớt ảnh hưởng của đo lường đến độ chính xác gia công, khi đo lường phải chọn dụng cụ đo và phương pháp cho phù hợp

- Sai số do dụng cụ đo :

Tuy dụng cụ đo là dụng cụ dùng để đánh giá độ chính xác của chi tiết gia công ,nhưng bản thân nó khi chế tạo, lắp ráp và điều chỉnh cũng có sai số Sai

số đó sẽ trực tiếp gây ra sai số gia công

- Sai số do phương pháp đo :

Trước khi đo, chi tiết gia công được đặt lên dụng cụ hoặc đồ gá đo cho trùng với khâu cần đo Cuối cùng là động tác đo, áp lực đo cũng gây ra sai số

đo và dẫn đến sai số gia công

- Chế tạo được vật đúc có hình dạng, kết cấu phức tạp như thân máy công

cụ, vỏ động cơ v.v mà các phương pháp khó khăn hoặc không chế tạo được

- Độ chính xác về hình dáng, kích thước và độ bóng không cao (có thể đạt cao nếu đúc đặc biệt như đúc áp lực, độ chính xác khoảng 0,001mm và độ nhấp nhô bề mặt 1,25μm)

- Có thể đúc được nhiều lớp kim loại khác nhau trong một vật đúc

- Giá thành chế tạo vật đúc rẻ vì vốn đầu tư ít, tính chất sản xuất linh hoạt, năng suất tương đối cao

- Có khả năng cơ khí hoá và tự động hoá

- Tốn kim loại cho hệ thống rót, đậu ngót, đậu hơi

- Do quá trình kết tinh từ thể lỏng nên trong vật đúc dễ tồn tại các dạng rỗ

co, rỗ khí, nứt, lẫn tạp chất ; dễ gây ra những khuyết tật như: thiếu hụt, rỗ khí, cháy cát v.v

- Kiểm tra khuyết tật bên trong vật đúc khó khăn, đòi hỏi thiết bị hiện đại

1.2 Phương pháp rèn

1.2.1 Rèn tự do

a/ Thực chất: Rèn tự do là

một phương pháp gia công áp lực

mà kim loại biến dạng không bị

khống chế bởi một mặt nào khác

ngoài bề mặt tiếp xúc giữa phôi

kim loại với dụng cụ gia công

(búa và đe) Như hình 8.73, dưới

tác động của lực P do búa (1) gây

ra và phản lực N từ đe (3), khối

kim loại (2) biến dạng, sự biến

dạng chỉ bị khống chế bởi hai mặt trên và dưới, còn các mặt xung quanh hoàn toàn tự do

b/ Đặc điểm

- Độ chính xác, độ bóng bề mặt chi tiết không cao Năng suất thấp

- Chất lượng và tính chất kim loại từng phần của chi tiết khó đảm bảo giống nhau nên chỉ gia công các chi tiết đơn giản hay các bề mặt không định hình

- Chất lượng sản phẩm phụ thuộc vào tay nghề của công nhân Thiết bị và dụng cụ rèn tự do đơn giản

- Rèn tự do được dùng rộng rãi trong sản xuất đơn chiếc hay hàng loạt nhỏ Chủ yếu dùng cho sửa chữa, thay thế

1.2.2 Rèn khuôn

a/ Thực chất: Rèn khuôn là phương pháp dập thể tích là phương pháp gia

công áp lực trong đó kim loại biến dạng trong một không gian hạn chế bởi bề mặt lòng khuôn

Quá trình biến dạng của phôi trong

lòng khuôn phân thành 3 giai đoạn: giai

đoạn đầu chiều cao của phôi giảm, kim

loại biến dạng và chảy ra xung quanh,

theo phương thẳng đứng phôi chịu ứng

suất nén, còn phương ngang chịu ứng suất

kéo Giai đoạn 2: kim loại bắt đầu lèn kín

cửa ba-via, kim loại chịu ứng suất nén

khối, mặt tiếp giáp giữa nữa khuôn trên và

dưới chưa áp sát vào nhau Giai đoạn cuối:

kim loại chịu ứng suất nén khối triệt để,

điền đầy những phần sâu và mỏng của

lòng khuôn, phần kim loại thừa sẽ tràn qua

cửa bavia vào rãnh chứa bavia cho đến lúc

2 bề mặt của khuôn áp sát vào nhau

H.4.17 Sơ đồ rèn tự do

H.4.18

Sơ đồ kết cấu của một bộ khuôn rèn 1-khuôn trên; 2- rãnh chứa ba-via; 3- khuôn dưới; 4- chuôi đuôi én; 5- lòng khuôn; 6- cửa ba-via

b/ Đặc điểm

- Độ chính xác và độ bóng bề mặt phôi cao (cấp 6 - 7; R

Z = 80 ÷ 20)

- Chất lượng sản phẩm đồng đều và cao, ít phụ thuộc tay nghề công nhân

- Có thể tạo phôi có hình dạng phức tạp hơn rèn tự do

- Năng suất cao, dễ cơ khí hoá và tự động hóa

- Thiết bị cần có công suất lớn, độ cứng vững và độ chính xác cao

- Chi phí chế tạo khuôn cao, khuôn làm việc trong điều kiện nhiệt độ và áp lực cao Bởi vậy dập thể tích chủ yếu dùng trong sản xuất hàng loạt và hàng khối

1.3 Phương pháp đúc

1.3.1 Đúc trong khuôn cát

Đúc trong khuôn cát là phương pháp tạo hình đã lâu đời nhưng cho tới ngày nay vẫn còn chiếm một vị trí quan trọng trong kỹ nghệ đúc: 90% sản lượng vật đúc của thế giới bằng khuôn cát do dễ chế tạo, rẻ, vốn đầu tư ít Ngoài ra khuôn cát lại rất vạn năng có thể đúc những vật đúc nhỏ từ 10g cho tới vật có khối lượng hàng trăm tấn, đúc bất kỳ hợp kim nào

Khuôn cát là loại khuôn đúc một lần (chỉ rót một lần rồi phá khuôn) Vật đúc tạo hình trong khuôn cát có độ chính xác thấp độ bóng bề mặt kém lượng

dư gia công lớn Nhưng khuôn cát tạo ra vật đúc có kết cấu phức tạp, khối lượng lớn

1.3.2 Đúc trong khuôn kim loại

Đúc trong khuôn kim loại là rót kim loại lỏng vào khuôn bằng kim loại Phương pháp này có đặc điểm như sau:

- Khuôn có thể dùng được nhiều lần (vài trăm đến hàng vạn lần) tùy thuộc vaứo kim loại vật đúc

- Vật đúc có độ chính xác cao (cấp 7 - 9) và độ bóng bề mặt cao vì độ chính xác và độ bóng bề mặt cao

- Tổ chức hạt kim loại nhỏ mịn (do nguội nhanh) nên cơ tính tốt

- Tiết kiệm được vật liệu làm khuôn và điều kiện lao động tốt

Song đúc trong khuôn kim loại có nhược điểm:

- Giá thành khuôn đắt nên chỉ dùng trong sản xuất hàng loạt, hàng khối

- Độ dẫn nhiệt của khuôn lớn nên giảm khả năng điền đầy của kim loại, do

đó khó đúc vật phức tạp và vật có thành mỏng

- Độ dẫn nhiệt của khuôn lớn nên khi đúc gang dễ bị hoá trắng

1.3.3 Đúc ly tâm

Đúc ly tâm là rót kim loại lỏng vào khuôn quay, nhờ lực ly tâm mà kim loại lỏng được phân bố đều theo bề mặt bên trong của khuôn hoặc điền đầy lỏng khuôn để tạo thành vật đúc

Lực ly tâm tác dụng vào kim loại lỏng tính theo công thức:

P = m.r.2

Qua công thức trên ta thấy khối lượng riêng m của kim loại càng lớn, bán kính quay r càng lớn, vân tốc quay ự càng lớn thì lực ly tâm càng lớn

Đúc ly tâm có ưu điểm sau:

- Đúc được những chi tiết hình tròn xoay rỗng mà không cần dùng lõi, do

đó tiết kiệm được vật liệu và công làm lõi

- Không cần dùng hệ thống rót nên tiết kiệm được kim loại vật đúc

- Do tác dụng của lực ly tâm nên kim loại điền đầy vào khuôn tốt, có thể đúc được vật thành mỏng, vật có đường gân hoặc hình nổi mỏng Mặt khác vì kim loại điền đầy khuôn tốt nên không cần đậu ngót bổ sung, do đó tiết kiệm kim loại vật đúc

- Vật đúc sạch do tạp chất, xỉ và phi kim nhẹ có lực ly tâm bé nên không

bị lẫn vào kim loại vật đúc

- Tổ chức kim loại mịn chặt, không bị rỗ co, rỗ khí do đông đặc dưới tác dụng của lực ly tâm

Nhưng đúc ly tâm có nhược điểm sau:

- Vật đúc dễ bị thiên tích do trọng lượng riêng của các nguyên tố kim loại trong hợp kim khác nhau nên chịu lực ly tâm khác nhau Lợi dụng tính chất này có thể chế tạo những chi tiết có nhiều lớp kim loại khác nhau Ví dụ: chế tạo bạc lót lớp trong bằng đồng thanh để chống mòn tốt, lớp ngoài bằng thép

để độ bền tốt

Do những đặc điểm trên nên hiện nay đúc ly tâm được dùng rất rộng rãi để chế tạo những chi tiết hình tròn xoay như bạc, ống, xecmăng và một số chi tiết định hình khác bằng thép, gang, kim loại màu và phi kim

- Bề mặt bên trong của vật đúc cũng có độ bóng cao do dùng lõi kim loại

mà không dùng được lõi cát

- Đúc được những vật mỏng (chiều dày > 0,3mm) và đúc được vật phức tạp (đúc được lỗ có đường kính 1,5  3mm) do kim loại lỏng được ép vào khuôn nên có khả năng điền dầy tốt

- Do đúc trong khuôn kim loại nên vật đúc nguội nhanh, cơ tính tốt

- Năng suất rất cao (100  200 vật đúc/giờ)

Nhưng đúc dưới áp lực có nhược điểm là:

- Không dùng được lõi cát nên hình dáng bên trong của vật đúc không được quá phức tạp

- Kim loại lỏng dẫn vào khuôn dưới áp lực cao, tốc độ lớn nên làm khuôn mau mòn

- Ít dùng để đúc kim loại đen vì nhiệt độ chảy của kim loại đen cao làm cho tuổi bền khuôn giảm

Đúc dưới áp lực dùng để chế tạo các chi tiết phức tạp như vỏ bơm xăng dầu, nắp buồng ép, van dẫn khí, kèn đồng

Hợp kim để đúc dưới áp lực thường là hợp kim thiếc, chì, kẽm, magiê, nhôm, đồng Tất cả những hợp kim này yêu cầu ít lẫn tạp chất sắt (vì sắt có nhiệt độ nóng chảy cao làm giảm tính chảy loãng của hợp kim, nếu sắt chưa chảy dễ làm cho khuôn mau mòn và tạo nên ôxyt sắt làm giảm cơ tính vật đúc); yêu cầu hợp kim ít hoà tan khí vì khí hoà tan tạo nên rỗ khí, tạo nên ôxyt kim loại làm giảm cơ tính vật đúc; yêu cầu hợp kim có khả năng chuyển động dễ dàng khi ở thể lỏng vì đúc dưới áp lực có tốc độ chuyển động tới hàng ngàn mét/ giờ, nếu kim loại lỏng

khó chuyển động thì không điền đầy hết lòng khuôn; yêu cầu hợp kim co ít ở thể lỏng và khi kết tinh vì ngược lại dễ làm vật đúc bị nứt

1.3.5 Đúc trong khuôn mẫu chảy

Đúc trong khuôn mẫu chảy thực chất là đúc trong khuôn cát nhưng mẫu được làm bằng vật liệu dễ chảy

Phương pháp này có ưu điểm sau:

- Có thể đúc được những vật đúc rất phức tạp và đúc được những hợp kim khỏ chảy như thép không gỉ, thép gió

- Độ chính xác và độ bóng bề mặt vật đúc rất cao vì: độ chính xác của mẫu chảy lớn, không có mặt phân khuôn nên không có sự sai lệch khuôn và khuyết tật do lắp ráp khuôn gây ra, không có nguyên công rút mẫu nên giảm được sai

số do việc rút mẫu, rót kim loại lỏng vào khuôn đã được nung nóng nên giảm ứng suất nhiệt do đó vật đúc ít bị nứt, cong vênh

Nhưng có nhược điểm là: cường độ lao động cao, chu trình sản xuất dài, giá thành chế tạo khuôn cao

Đúc trong khuôn mẫu chảy được dùng nhiều trong sản xuất hàng loạt để chế tạo các loại dụng cụ như dao phay, dao chuốt; chế tạo các loại bánh răng; líp xe đạp; đĩa môtô; các phụ tùng trong máy nổ vật đúc có khối lượng từ 0,02  100kg; chiều dày đến 0,3mm và đường kính lỗ đến 2mm

2 Nguyên tắc chọn phôi

Loại phôi được xác định theo kết cấu của chi tiếc, vật liệu, điều kiện ,

dạng sản xuất và điều kiện sản xuất cụ thể của từng nhà máy xí nghiệp Chọn tức là chọn phương pháp chế tạo phôi, xác định lượng dư kích thước và dung sai của phôi Khi chọn phỉa chú ý sao cho hình dáng của phôi gần giống với hình dáng của chi tiết gia công Một số loại phôi thường dùng:

- Phôi thép thanh: dùng để chế tạo các loại chi tiết như : Con lăn, các loại

trục, bạc bánh răng có đường kính nhỏ

- Phôi dập: Thường dùng cho các loại chi tiết sau : trục răng côn, trục

răng thẳng, các chi tiết dạng càng, trục khuỷu…

- Phôi rèn tự do: Trong sản xuất đơn chiết và hàng loạt nhỏ, người ta thay

phôi bằng phôi rèn tự do, vì giá thành hạ không phải chế tạo khuôn dập

- Phôi đúc: Dùng cho các chi tiết như : các gối đỡ, các chi tiết dạng hộp

vật liệu dùng cho phôi đúc : đồng thép, đồng, nhôm,……

3 Lƣợng dƣ gia công

3.1 Định nghĩa

Lượng dư gia công cơ là lớp kim loại được hớt đi trong quá trình gia công

cơ khí

Trong cơ khí chế tạo, tùy theo dạng sản xuất mà chi phí vật liệu có thể

chiếm từ 30% đến 60% tổng chi phí chế tạo

Xác định lượng dư gia công hợp lí về trị số và dung sai sẽ góp phần làm

giảm chi phí về vật liệu và đảm bảo hiệu quả kinh tế của quá trình công nghệ vì :

+ Lượng dư quá lớn sẽ tốn nguyên vật liệu ,tiêu hao lao động ,tiêu tốn nhiều

năng lượng điện, dụng cụ cắt ,vận chuyển nặng … dẫn đến giá thành tăng

+ Ngược lại lượng dư quá nhỏ sẽ không đủ để hớt đi các sai lệch của hiện

tượng in dập từ phôi qua chi tiết gia công Hệ số in dập giảm dần qua mỗi lần

gia công, vì vậy để hoàn thành một bề mặt đạt chất lượng phải qua nhiều lần

gia công Lượng dư phải đủ để thực hiện các nguyên công cần thiết đó Mặt

khác lượng dư quá nhỏ có thể gây ra hiện tượng trượt giữa dao và chi tiết gia

công , dao sẽ mau mòn , bề mặt không đạt được độ bóng theo yêu cầu

3.2 Phân loại

Để hoàn thành một bề mặt phải qua nhiều bước gia công nên có hai khái

niệm quan trọng : lượng dư tổng cộng và lượng dư trung gian

3.2.1 Lượng dư trung gian Z i

Lượng dư gia công trung gian (kí hiệu là Zi ) là lớp kim loại được hớt đi

qua mỗi bước công nghệ hay mỗi nguyên công

3.2.2 Lượng dư tổng cộng Z 0

Lượng dư gia công tổng cộng (kí hiệu là Z0 ) là toàn bộ lớp kim loại được

hớt đi trong quá trình gia công qua tất cả các nguyên công hay bước công nghệ

Quan hệ giữa Z0 và Zi : Z0 = n

i bi

Z (n là số nguyên công hay bước công nghệ)

a.Mặt ngoài b) Mặt trong

Hình 4.19 : Lượng dư gia công trung gian Zb

Trên hình 4.19 thể hiện việc gia công ở nguyên công thứ I nào đó ,ta

có :

*Đối với mặt ngoài : Z b = a – b

*Đối với mặt trong : Z b = b – a

trong đó :

b – là kích thước của bước hay nguyên công đang thực hiện

a – là kích thước cảu bước hay nguyên công sát trước để lại

Lượng dư tổng cộng được xác định như sau :

*Đối với mặt ngoài :

Z0 = Kích thước phôi – Kích thước chi tiết = n

i bi

*Đối với mặt trong :

Z0 = Kích thước chi tiết – Kích thước phôi = n

i bi

Hình 4.20 : Lượng dư đối xứng

Khi xác định lượng dư cho các bề mặt đối xứng :

Trên hình 4.20 ta có :

*Đối với mặt ngoài : 2Z b = da – d b

*Đối với mặt trong : 2Z b = db – da

trong đó :

db là kích thước đường kính đang thực hiện

da là kích thước đường kính của nguyên công hay bước sát trước

để lại

Lượng dư tổng cộng của bề mặt đối xứng sẽ là :

*Đối với mặt ngoài : 2Z 0 = n

i bi

Z

2 = dphôi – d chi tiết

*Đối với mặt trong : 2Z 0 = n

i bi

Z

2 = dchi tiết – dphôi

4 Phương pháp xác định lượng dư

Muốn xác định kích thước phôi ,ta phải xác định lượng dư tổng ,sau đó

cộng với kích thước chi tiết Trong ngành cơ khí chế tạo máy thường áp dụng hai phương pháp chính ,đó là :

*Phương pháp tra bảng

*Phương pháp tính toán

4.1 Phương pháp thống kê kinh nghiệm

Phương pháp tra bảng : dựa vào cơ sở thống kê kinh nghiệm Ở phương pháp này lượng dư được tra trong các bảng của sổ tay công nghệ chế tạo máy hoặc các sổ tay tra cứu chuyên dùng thuộc các phân xưởng sản xuất việc lập các bảng này dựa vào thống kê kinh nghiệm Ưu điểm của phương pháp này là nhanh dễ thực hiện ,nhưng nhược điểm của nó là không xét đến điều kiện gia

công cụ thể nên giá trị lượng dư thường lớn hơn giá trị lượng dư thực tế 4.2 Phương pháp tính toán phân tích

Phương pháp tính toán : dựa trên việc phân tích và tổng hợp các yếu tố tạo thành lớp kim loại cần hớt bỏ để có một chi tiết hoàn thiện Phương pháp này đưa lại hiệu quả kinh tế lớn nên có nhiều nhà khoa học đã nghiên cứu và đưa

ra phương pháp tính toán riêng

4.2.1 Phương pháp tính toán lượng dư của Kôvan :

Khi gia công một loại phôi cùng loại trên cùng một máy đã điều chỉnh sẵn , vì kích thước phôi dao động trong giới hạn dung sai phôi nên lượng dư gia công cũng sẽ dao động :

*Ở những phôi có kích thước amin khi gia công xong có thước bmin ,lượng

dư gia công cũng sẽ là Zbmin

*Ở những phôi có kích thước amax khi gia công xong sẽ có kích thước bmax , lượng dư gia công sẽ là Zbmax

Lượng dư thực khi gia công cả loạt sẽ dao động từ Zbmin  Zbmax

Hình 4.21 : Gia công mặt ngoài

Khi gia công mặt ngoài trên máy điều chỉnh sẵn như hình 4.21 ta có :

Zbmin = amin – bmin

Zbmax = amax – bmax

Hình 4.22 : Gia công mặt trong

Khi gia công mặt trong trên máy điều chỉnh sẵn như hình 4.22 ta có :

Zbmin = bmax – amax Zbmax = bmin – amin

Trong đó :

Ch là kích thước điều chỉnh

b là kích thước đạt được ở nguyên công hay bước đang thực hiện

a là kích thước đạt được ở nguyên công hay bước sát trước để lại

*Đối với mặt ngoài đối xứng :

2Zb min = Da min – Db min 2Zb max = Da max – Db max

*Đối với mặt trong đối xứng :

2Z b min = D b max – D a max 2Zb max = Db min – D a min

Giữa kích thước max và kích thước min sai lệch nhau một lượng  , nên ta

4.2.2 Công thức tính toán lượng dư trung gian theo Kôvan :

Đối với mặt phẳng : Z b min = (Rza + Ta ) + a + b

Đối với mặt đối xứng : 2Z b min = 2[ (Ra + Ta) + 2a  2b ]

*Một số nguyên công như : doa ,chuốt lỗ , mài nghiền , mài vô tâm … thì không khắc phục được sai số trung gian và sai số gá đặt nên không tính a và

b vào trong công thức lượng dư ,như vậy : 2Z b min = 2(Rza + Ta)

*Có nhiều nguyên công chỉ nhằm mục đích nâng cao độ bóng bề mặt như : đánh bóng , mài nghiền lần cuối … thì công thức lượng dư đối với mặt tròn

xoay chỉ là : 2Z b min = 2Rza

*Các thành phần lượng dư kể trên phải tra bảng và tính toán

5 Gia công chuẩn bị phôi

Gia công chuẩn bị phôi là những nguyên công mở đầu cho quá trình công nghệ gia công cơ Cần có các nguyên công gia công chuẩn bị phôi vì những lý

do sau:

- Phôi được chế tạo ra có chất lượng bề mặt còn quá xấu so với yêu cầu:

xù xì, rỗ nứt, chai cứng … đó là nguyên nhân làm cho dao bị hỏng, mòn nhanh, chế độ cắt (v, s, t) khi cắt bị hạn chế Quá trình cắt dễ sinh ra va đập và rung động làm máy chóng hỏng hoặc giảm độ chính xác ban đầu

- Phôi có nhiều sai lệch so với yêu cầu của chi tiết: méo, ôvan, độ côn , cong … Theo qui luật in dập sai số, nếu sai lệch của phôi lớn thì sai lệch in dập lại trên chi tiết sẽ lớn, khiến cho khi cắt ta phải thực hiện nhiều lần chạy dao Nếu ta dùng những máy có công suất lớn, độ cứng vững cao để gia công phá đi lần đầu (thường gọi là gia công bóc vỏ ) thì ở các nguyên công về sau tức là khi gia công bán tinh và tinh ta dễ đạt độ chính xác cao mà không phải cắt nhiều lần

- Đối với các loại phôi thanh, dễ bi cong vênh khi vận chuyển, phải nắn thẳng trước khi đưa lên máy để gia công; nhất là đối với những máy tiện cần cấp phôi tự động Trong nhiều trường hợp lại phải cắt thanh thành từng đoạn phù hợp với chiều dài chi tiết

- Vì phôi còn xu xì, cong vênh … nên quá trình gá đặt (định vị và kẹp chặt) gặp nhiều khó khăn

Việc gia công chuẩn bị bao gồm:

- Làm sạch phôi;

- Nắn thẳng phôi;

- Gia công phá (gia công bóc vỏ);

- Cắt đứt phôi (đậu ngót, đậu rót);

- Gia công lỗ tâm

Chú ý rằng không phải bất cứ loại phôi nào cũng phải qua toàn bộ các nguyên công chuẩn bị trên, mà còn tùy thuộc vào dạng phôi, dạng sản xuất và

tình hình cụ thể của thiết bị

5.1 Làm sạch phôi

Đối với phôi đúc hoặc rèn dập ra ta phải tiến hành:

- Làm sạch ba via, đậu rót, đậu ngót

- Làm sạch cát bám

Tùy theo các chi tiết có kích thước khác nhau và sản lượng khác nhau mà

ta chọn các phương pháp làm sạch thích ứng Khi sản lượng nhỏ người ta làm sạch theo phương pháp thủ công bằng những dụng cụ đơn giản như bàn chải sắt, chổi sắt, dũa, búa v.v… Phương pháp này đạt năng suất thấp Với sản lượng nhiều, chi tiết nhỏ ta có thể làm sạch bằng cách cho vào một thùng quay, làm cho các chi tiết va đập vào nhau, các lớp bavia, đậu rót, đậu ngót sẽ rơi ra Trong sản suất hàng loạt và hàng khối người ta làm sạch các vật đúc, rèn nhờ

các thiết bị chuyên dùng, cơ khí hóa

5.2 Nắn thẳng phôi

Đối với những phôi cán dài, không những vần nắn thẳng trong nguyên công đầu tiên mà ngay giữa các nguyên công cũng cần nắn thẳng như: trước khi mài sau khi tiện… Sau khi nắn thẳng, lượng dư đều, giảm sai số gia công, bảo đảm đẩy phôi dễ, kẹp chặt tốt Có thể nắn thẳng bằng các phương pháp sau đây:

- Ngắm bằng mắt, nắn bằng búa tay Là phương pháp thủ công, năng suất thấp, độ chính xác kém

- Ép thẳng: lắp phôi trên 2 mũi nhọn của máy tiện rồi dùng bàn dao hoặc đòn bẩy nắn thẳng Phương pháp này không nên dùng vì nó phá hoại độ chính xác của máy Cũng có thể dùng đồ gá để nắn trên máy ép: dùng cho phôi đơn giản, mặt cắt hình tròn hoặc không tròn, nắn thẳng trên máy ép bằng 2 cách: a) Nắn thẳng trên 2 khối V (hình 4.23a);

b) Nắn thẳng trên 2 mũi tâm, một mũi cố định, một mũi điều chỉnh được Khi ép, vật và mũi tâm đều di chuyển xuống nhờ lò xo, nắn xong là lại di chuyển về vị trí ban đầu (hình 4.23b)

c) Nắn trên máy nắn chuyên dùng Máy gồm có một thùng quay Trong thùng có những bộ con lăn hình Hybepolôit đặt chéo nhau (hình 4.24) Trong hình: 1,2,3 - các bộ phận con lăn; 4 - vành gỗ đựng bột mài làm nhẵn; 5,9 - xe lăn đỡ phôi; 6 - hệ thống bánh truyền chuyển động từ động cơ tới thùng quay 7; 8 – phôi

Những con lăn 1,2,3 vừa quay theo thùng 7 vừa quay quanh bản thân nó Chúng làm nhiệm vụ nắn thẳng phôi và dẫn phôi đi Phôi được đặt vào giữa các bộ con lăn nhờ 2 xe nhỏ 5,9 giữa 2 đầu phôi Khoảng cách giữa 2 con lăn

có thể điều chỉnh được để thích ứng với các loại đường kính khác nhau

d) Nắn trên máy cắn ren phẳng: khi đó ta thay bàn cán ren bằng bàn phẳng ( hình 4.25) Máy này có thể nắn những đoạn ngắn Độ chính xác đạt được từ 0.05-0.15 μm đối với mỗi mm đường kính trên chiều dài 1m đường kính.Năng suất rất cao

5.3 Cắt đứt phôi

Đối với phôi thanh ta phải cắt đứt thành từng đọan ứng với chiều dài chi tiết hoặc bội số của nó Đối với phôi đúc ta phải cắt đậu ngót đậu rót Khi chọn phương pháp cắt đứt ta phải xét tới một số yếu tố sau đây:

- Lượng dư ở đầu chi tiết;

4.23

4.24

4.25

- Độ chính xác cắt đứt;

- Bề rộng miệng cắt;

- Năng suất cắt

Có rất nhiều phương pháp cắt đứt phôi:

- Cưa tay: năng suất rất thấp, mất nhiều công sức, miệng cưa khó thẳng, nhưng tiết kiệm được vật liệu vì miệng cưa hẹp, đồng thời không đòi hỏi thiết

bị phức tạp

- Cưa máy đi lại: máy cấu tạo đơn giản, một công nhân có thể đứng nhiều máy, miệng cắt tương đối hẹp (từ 1-2,5 mm) So với cưa tay thì năng suất cao hơn nhiều và giải phóng được sức người, nhưng so với các kiểu máy cưa khác thì năng suất của máy cưa đi lại thấp hơn vì có hành trình chạy không Các xí nghiệp nhỏ trang bị loại máy cưa này thích hợp vì bỏ vốn ít

- Cưa đĩa: dao giống như dao phay đĩa có đường kính từ 275 – 2000 mm, miệng rộng từ 3 – 15 mm Cưa bằng dao phay đĩa là phương pháp cắt năng suất cao, chất lượng mặt cắt tốt nhưng miệng cắt rộng thường dùng trong sản xuất hàng loạt lớn (hình 4.26)

- Cưa đai: là phương pháp cắt liên tục, có năng suất cao hơn loại cưa đi lại nhưng thấp hơn cưa đĩa vì lưỡi cưa có độ cứng vững thấp , chế tạo phức tạp Miệng cắt 1-1,5 mm

Loại cưa này dùng để cắt đậu ngót, đậu rót của các vật đúc bằng kim loại màu trong sản xuất hàng loạt lớn và hàng khối

- Cắt đứt trên máy tiện: có thuận lợi là thực hiện chung trong một lần gá với các bước khác như khoan tâm, tiện ngoài v.v… nhờ vậy mà độ chính xác

về vị trí tương quan tốt Ta có thể cắt trên máy tiện thông thường, máy tiện Revonve … Có loại máy lớn để cắt các vật đúc có đường kính từ Ø600 - Ø3200 mm Tuy nhiên, cắt đứt bằng phương pháp tiện thì năng suất kém, miệng cắt lớn từ 3-7 mm; dao dể bị gãy Có thể cắt đứt những thanh có tiết

diện tròn và cả những thanh có tiết diện định hình (hình 4.27)

4.26