độ chính xác bề mặt gia công

độ chính xác bề mặt gia công

Chương 3

CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG KIM LOẠI

Mục tiêu

Hiểu rõ nguyên lý, dụng cụ, chế độ và khả năng công nghệ của các phương

pháp gia công để ứng dụng vào thực tế sản xuất

Chương 3

Nội dung chương 3

3-1 Các phương pháp gia công chuẩn bị phôi

3-2 Các phương pháp gia công cắt gọt

3-3 Các phương pháp gia công điện vật lý và điện hoá

3-1 Gia công chuẩn bị phôi

Nắn thẳng phôi

Phôi dài cần phải nắn thẳng:

 Trước khi gia công cắt gọt

 Sau khi nhiệt luyệnCác phương pháp nắn thẳng:

b)

Nắn trên máy nắn chuyên dùng

Gia công phá

vỏ ngoài của các loại phôi có bề mặt xấu và

có sai lệch quá lớn

công suất lớn, độ cứng vững cao để đạt

Cắt đứt phôi

 Phôi thanh phải cắt đứt thành từng đọan

 Đối với phôi đúc phải cắt đậu ngót, đậu rót

 Khi chọn phương pháp cắt đứt nên xét tới một số yếu tố sau đây:

● Lượng dư ở đầu chi tiết

● Độ chính xác cắt đứt

● Bề rộng miệng cắt

● Năng suất cắt

Các phương pháp cắt đứt phôi

 Cưa: Cưa tay, Cưa máy, Cưa đĩa, Cưa đai

 Cắt trên máy phay

 Cắt đứt trên máy tiện

 Cắt đứt trên máy mài

 Cắt trên các máy cắt chuyên dùng

 Cắt bằng cưa ma sát

 Cắt đứt bằng tia lửa điện

 Cắt bằng tia Laser, Plasma v.v …

 Cũng có thể dùng bào, xọc

Các phương pháp cắt đứt phôi

Gia công lỗ tâm

Lỗ tâm là một loại chuẩn tinh phụ dùng để gá đặt chi tiết dạng trục

Các loại lỗ tâm

Các phương pháp gia công lỗ tâm

tiện, máy khoan, máy phay

khối: dùng máy chuyên dùng

Vạt mặt khoan tâm trên máy chuyên dùng

3-2 Các phương pháp gia công cắt gọt

Mỗi p.p gia công cần tìm hiểu:

1-Phương pháp tiện

Khả năng công nghệ :

 Tiện là phương pháp gia công cắt gọt thông dụng nhất, được thực hiện bằng sự phối hợp hai chuyển động : chuyển động cắt chính là chuyển động quay tròn của chi tiết và chuyển động chạy dao

 Tiện thường được thực hiện trên máy tiện

8 9

12 13 14 16 15

11 10

1 2

3 4

5

6

7

Hình 3.11a Các thành phần cơ bản của máy tiện thông

thường

1 Trục trơn 2 Trục vít me 3 Ổ xe dao 4 Bàn

chạy dao dọc 5 Giá đỡ dao 6 Hộp bánh răng

thay đổi tốc độ 7 Hộp tốc độ trục chính 8 Ụ

trước 9 Mâm cặp 10 Rãnh mang cá 11 Ụ

dao 12 Bàn chạy dao ngang 13 Bàn xe

4

1 5

6

3

8 9

Gia công mặt trụ ngoài

Gia công rãnh, mặt đầu

s

Tiện lỗ, tiện rãnh trong

Tiện ren

Tiện định hình

2)

Các loại dao tiện

2- Bào, Xọc

Bào và xọc thực hiện các chuyển động:

 Chuyển động cắt chính là chuyển động tịnh tiến

Đi – Về do dao thực hiện: bào theo phương nằm

ngang, còn xọc theo phương thẳng đứng

 Chuyển động chạy dao là chuyển động tịnh tiến của bàn máy mang chi tiết gia công khi dao thực hiện

được một hành trình Đi – Về

Chuyển động tạo hình của bào và xọc

B ơ m

Bào và xọc là phương pháp gia công có năng suất thấp vì:

 Số lưỡi cắt tham gia cắt gọt ít

 Tốn nhiều thời gian cho hành trình chạy dao không cắt

 Vận tốc cắt thấp vì thực hiện chuyển động thẳng khứ hồi với vận tốc lớn sẽ khó khăn do lực quán

tính lớn khi đổi chiều chuyển động

Đặc điểm bào, xọc

Khả năng công nghệ

Tăng năng suất khi bào

 Góc trước γ thường nhỏ hơn góc trước của

dao tiện vì trong quá trình cắt có va đập ban đầu

bằng 90 độ.

Kết cấu dao

và thông số hình học phần cắt

Thông số hình học lớp cắt và chế độ cắt

(m/ph) )

1

( 1000

3- Phương pháp PHAY

Khả năng công nghệ

m)

Dao phay và thông số cắt gọt

Cách phân loại dao phay:

 Dựa theo các biên dạng răng cắt

 Dựa theo bố trí răng

 Dựa theo cách gá dao

 Dựa theo dạng bề mặt gia công hoặc hình dạng dao

Phân loại dao phay

Dựa theo các biên dạng răng cắt

Dao phay răng nhọn:

 Răng dao được mài theo mặt sau

 Giao tuyến giữa mặt sau và mặt phẳng vuông góc với trục dao là một đường thẳng

Dao phay răng hớt lưng:

 Răng dao chỉ được mài theo mặt trước

 Giao tuyến giữa mặt sau và mặt phẳng vuông góc với trục dao là một đường cong Acsimet

Dựa theo bố trí răng cắt ta phân thành 2 loại:

Dựa theo cách gá dao, phân thành 2 loại:

a) Dao phay chuôi liền b) Dao phay chuôi rời

Dựa theo dạng bề mặt gia công hoặc

hình dạng dao, có thể phân ra các loại sau:

 Dao phay mặt phẳng

 Dao phay ngón

 Dao phay đĩa

 Dao phay rãnh T

 Dao phay lăn răng

Đặc điểm quá trình phay

 Do có một số lưỡi cắt cùng tham gia cắt nên năng suất khi phay cao hơn bào nhiều lần

 Diện tích cắt khi phay luôn thay đổi, do đó lực cắt thay đổi gây rung động trong quá trình cắt

hiện tượng va đập và rung động, chính vì vậy

Thông số hình học phần cắt dao phay trụ

Thông số hình học phần cắt

dao phay mặt đầu

Giá trị các góc của dao phay

 Dao phay trụ thép gió γ = 5÷250

 Dao phay mặt đầu hợp kim cứng γ = -10 đến +100

 Góc sau chính α = 6 ÷ 12 độ cho cả hai loại dao

 Góc nâng của lưỡi cắt chính λ =0 ÷ 50 cho cả hai loại dao

 Đối với dao phay trụ răng nghiêng, góc λ chính

Các yếu tố của chế độ cắt và lớp cắt

 Tốc độ cắt V (m/phút);

 Lượng chạy dao phút Sf (mm/phút)

 Lượng chạy dao vòng Sv (mm/vòng)

 Lượng chạy dao răng Sr (mm/răng)

 Chiều sâu cắt t (mm)

 Chiều sâu phay B (mm)

 Góc tiếp xúc ψ (độ)

 Chiều dày cắt a (mm)

 Chiều sâu cắt t : là lớp kim loại được cắt đo theo phương vuông góc với trục dao phay ứng với

góc tiếp xúc ψ

 Chiều sâu phay B: là lớp kim loại được cắt đo

theo phương chiều trục của dao phay

 Góc tiếp xúc ψ: là góc ở tâm của dao phay chắn cung tiếp xúc giữa dao và chi tiết

Dao phay trụ

B

t R

Chiều dày cắt a

Dao phay trụ: amin= 0; amax = Sz sin ψ

ψ

Phay bằng dao phay mặt đầu

Khi bàn máy dịch chuyển một lượng S, một răng cắt thứ i sẽ dịch chuyển được một lượng Sz thì quĩ đạo chuyển động của lưỡi cắt chuyển dịch từ

vị trí 1 đến vị trí 2 và lưỡi dao cắt một lớp kim

loại có chiều dày ai thay đổi phụ thuộc vào vị trí điểm M (nghĩa là phụ thuộc giá trị góc θ-i , lấy góc θ-i biến thiên từ I-I: θ-i = 0 và tăng dần về hai phía

ϕ

B t

Chiều dày cắt khi phay bằng dao mặt đầu

Các thành phần lực tác dụng

lên chi tiết gia công

 Trường hợp này, thành phần lực thẳng đứng Pv

có xu hướng bốc chi tiết lên

 Lực Ph ngược chiều với chuyển động chạy dao S

sẽ khử được khe hở giữa vít me và đai ốc trong truyền động

 Răng của dao sẽ cắt từ chiều dày cắt amin = 0 đến amax = Sz. sinψ, do đó dễ bị trượt nếu như cắt quá mỏng, gây biến dạng bề mặt chi tiết gia công làm cho chất lưlợng bề mặt bị ảnh hưởng

Phay nghịch

 Trường hợp này, thành phần lực thẳng đứng Pv có

xu hướng đè chi tiết xuống

 Lực Ph cùng chiều với chuyển động chạy dao S sẽ không khử được khe hở giữa vít me và đai ốc trong truyền động

 Răng cắt của dao sẽ cắt từ chiều dày cắt amax đến a-min = 0 do đó chịu va đập lúc ban đầu, dễ gây

hư hỏng dao khi cắt quá dày

phay thuận

 Trường hợp dao phay trụ răng nghiêng, còn có

thêm lực dọc trục Px Lực Px có xu thế đẩy dao dọc theo trục gá

 Gia công bằng dao phay răng phải là phương án tối

ưu, bởi vì trong trường hợp này lực P-x hướng vào

ổ trục chính, tức là phía có gối đỡ cứng

PX

Dao phay mặt đầu

 Phay bằng dao phay mặt đầu cũng có thuận và

nghịch Vị trí và tư thế cắt của dao chọn còn tùy

thuộc vào góc nghiêng chính ϕ của lưỡi cắt chính

 Ví dụ dưới đây cho hai trường hợp: ϕ =45 độ (hình 3.34a) và ϕ = 90 độ (hình 3.34b):

 Trên hình thể hiện cách chọn đường kính và tư thế cắt của dao phay mặt đầu Trong đó dấu (+) thể hiện cho phay thuận và dấu (-) thể hiện cho phay nghịch

4- Khoan – Khoét – Doa

 Khoan, khoét, doa là những phương pháp gia

công lỗ có thể đạt chất lượng gia công khác

nhau

 Tùy theo hình dạng, kích thước, tính chất vật

liệu, loại phôi và chất lượng yêu cầu mà việc ứng dụng có khác nhau như : có thể chỉ cần khoan; hoặc khoan, khoét, rồi doa; hoặc khoét rồi doa (trường hợp lỗ có sẵn)

 Khoan không những thực hiện trên nhóm máy

khoan, máy phay, mà còn thực hiện trên các loại

máy tiện vạn năng, tự động và bán tự động

 Độ chính xác gia công của khoan nói chung là

thấp, chỉ đạt cấp chính xác 12 ÷13 và độ bóng Ra

= 3,2÷12,5 µm (∇3 - ∇4) Đối với các lỗ có yêu cầu

độ chính xác cao thì khoan chỉ là bước gia công

thô

Khoan

Kết cấu và thông số hình học phần

cắt mũi khoan

 Mũi khoan có nhiều loại khác nhau như mũi

khoan ruột gà, mũi khoan lỗ sâu…

 Kết cấu chung mũi khoan ruột gà chia làm 3

phần

 Phần chuôi

 Phần cổ dao

Cấu tạo tổng quát

Mũi khoan gồm 5 lưỡi cắt : hai luỡi cắt chính; hai lưỡi cắt phụ; một lưỡi cắt ngang.

 Lưỡi cắt phụ là đường xoắn chạy dọc cạnh viền của mũi khoan

 Lưỡi cắt ngang không tham gia cắt mà còn cản trở quá trình cắt

 Hai lưỡi cắt chính tạo thành hai góc nghiêng

chính 2ϕ

Các góc α , γ của mũi khoan

Thông số hình học lớp cắt

Lực cắt khi khoan

 Kết cấu của mũi khoan chưa hoàn thiện

 Sai số do chế tạo và mài mũi khoan

 Độ cứng vững của mũi khoan yếu, lại thêm có lưỡi cắt ngang nên khi ăn vào chi tiết gia công, mũi khoan dể bị lệch khỏi tâm quay

Khoan đạt độ chính xác thấp vì

 Để khắc phục sai số trên:

 Thực hiện khoan bằng cách cho vật quay, dao tịnh tiến như khi khoan trên máy tiện Biện pháp này có hiệu quả khi khoan lỗ sâu

 Dùng bạc dẫn khoan, đây là biện pháp tích cực, vừa có thể nâng cao độ cứng vững của mũi khoan vừa đảm bảo chính xác vị trí tâm của mũi khoan

Một số biện pháp công nghệ khi khoan

 Dùng lượng chạy dao nhỏ để ít chịu ảnh hưởng của lực cắt

to, ngắn, có độ cứng vững cao để khoan mồi trước, định tâm cho mũi khoan sau.

 Sử dụng các kết cấu hợp lý và tiên tiến của mũi khoan

 Dùng đồ gá để giảm bớt thời gian phụ và nguyên công lấy dấu

 Dùng đầu khoan nhiều trục để gia công nhiều lỗ cùng một lúc

 Dùng đầu khoan Rơvonve để giảm thời gian thay dao

 Cung cấp đầy đủ dung dịch trơn nguội

Tăng năng suất khi khoan

nâng cao độ chính xác của lỗ sau khi khoan hoặc đúc sẵn

 Mũi khoét có nhiều lưỡi cắt hơn mũi khoan

 Độ cứng vững cao hơn khoan

 Độ chính xác và độ nhẵn bóng bề mặt cao hơn khoan

 Sửa được những sai số về vị trí tương quan do khoan để lại

 Cũng vì vậy, đối với các lỗ đúc sẵn, hay dập sẵn, không nên khoan phá mà có thể dùng ngay khoét (hoặc tiện trong) để trừ bỏ về cơ bản những sai lệch về vị trí tương

Đặc điểm của khoét

Công dụng của khoét

Vát mép lỗ

Kết cấu và thông số hình học của mũi

khoét

 Kết cấu của mũi khoét rất giống mũi khoan, chỉ khác

là chúng có nhiều răng hơn và không có lưỡi cắt

ngang

 Lưỡi khoét thường có 3 – 4 răng

 Đôi khi người ta dùng mũi khoét có 2 lưỡi cắt

 Thông số hình học phần cắt của mũi khoét cũng gồm các góc tương tự như mũi khoan.

Mũi khoét chuôi liền, răng liền bằng

thép gió

Mũi khoét chuôi rời, răng chắp bằng các

mảnh hợp kim cứng

Thông số hình học lớp cắt và chế độ cắt

 Lượng dư để khoét 0,5 ÷ 2 mm (theo bán kính) phụ thuộc vào đường kính của lỗ

 Bước tiến S (mm/vòng) khi khoét bằng mũi

khoét thép gió: 0,3 ÷1.2; bằng mũi khoét hợp

kim cứng: 0,4 ÷ 1,5

 Tốc độ cắt V = 20 ÷ 35 m/phút với mũi khoét

thép gió và V = 60 ÷ 200 m/phút với mũi khoét

Thông số hình học lớp cắt và chế độ cắt

Doa

tinh và tinh những lỗ đã khoét

Ra= 2,5 ÷ 0,63 ( ∇ 6 ÷ ∇ 8).

tương quan hoặc nếu có thì rất ít.

Kết cấu và thông số hình học của mũi doa

mũi khoan, nhưng có nhiều lưỡi cắt hơn

và không có lưỡi cắt ngang

cắt luôn luôn chẵn Mũi doa gồm các loại: mũi doa tay và mũi doa máy

Doa tay

Thông số phần cắt

DOA MÁY

1

 Phần trụ định hướng có mài côn ngược dọc theo cạnh viền, đường kính giảm dần về phía chuôi mũi doa khoảng 0,04 –0.08/100mm chiều dài

 Bước giữa các răng mũi doa được làm không đều nhau, để các vết cắt không trùng nhau, nâng cao chất lượng gia công (tránh được chu kỳ sinh rung động)

 Các răng đối diện nhau phải nằm trên một đường thẳng đi qua tâm; điều kiện này rất quan trọng để

Đặc điểm mũi doa

MŨI DOA CÓ RÃNH XOẮN

 Các rãnh xoắn trái khi quay thuận (theo chiều kim đồng hồ) sẽ đẩy phoi thoát ra phía trước, loại trừ được nguy cơ phoi làm hỏng bề mặt gia công.

 Trường hợp doa lỗ không suốt, nên để phoi

thoát ra phía sau (phía chuôi): rãnh xoắn phải

và chiều quay thuận)

Thông số cắt gọt và một số đặc điểm khi doa

 Mũi doa có số lưỡi cắt nhiều, γ lớn nên lưỡi cắt

dao doa cắt lớp phoi rất mỏng

 Lượng dư của doa tương đối khắt khe:

 Nếu quá nhỏ dao sẽ bị trượt làm cho độ bóng giảm

 Ngược lại, khi lượng dư lớn, do phải chịu tải lớn, dao

mau mòn làm sai kích thước cần đạt

Thông số lớp cắt

Doa cưỡng bức

 Khi doa cưỡng bức nghĩa là mũi doa lắp cứng vào trục máy, thường xảy ra hiện tượng lay rộng lỗ (trường hợp doa trên máy khoan, máy doa) hoặc bị loe (trường hợp doa trên máy tiện)

 Nguyên nhân có thể là:

Tồn tại độ đảo giữa trục dao và trục chính máy.

 Dao mài không tốt, lẹo dao có thể xuất hiện ở một vài lưỡi cắt.

Doa tuỳ động

 Mũi doa lúc này hoàn toàn dựa vào lỗ gia công để định hướng dao, do đó không chịu ảnh hưởng sai lệch của trục chính hoặc sai lệch về độ đồng tâm giữa trục chính và trục dao

 Trục doa tuỳ động

 Dao doa tùy động

Chú ý khi doa

 Không nên doa các lỗ quá lớn, không tiêu chuẩn

 Không nên doa các lỗ ngắn, lỗ không thông, lỗ có rãnh

 Không nên doa trên vật liệu quá cứng hoặc quá mềm

 Mũi doa đắt tiền và phải đi theo bộ với mũi

5- Phương pháp chuốt

Chuyển động tịnh tiến của dao

Khả năng chuốt lỗ

Các dao chuốt thường gặp

Chuốt có thể đạt độ chính xác tới cấp 7, độ bóng

bề mặt Ra =0,8 ÷0,6 µm (∇6 ÷ ∇8)

 Gia công được các lỗ có đường kính đến 320 mm, chiều rộng của rãnh đến 100 mm, chiều dài của lỗ đến 1000 mm

 Chuốt mặt phẳng với chiều rộng khoảng từ vài

mm đến 400 mm và chiều dài tối đa là 500 mm

 Một lần cắt có thể là vừa gia công thô, bán tinh

và tinh trên cùng một dao

Khả năng của chuốt

Nhược điểm của chuốt

 Dao chuốt khó chế tạo, đắt tiền

 Không gian thoát phoi của dao chuốt là kín nên

không gian đó phải đảm bảo đủ chứa phoi, vì vậy dao thường dài (Mặc dù phoi rất mỏng (a=0,02

÷0,2 mm)

 Đòi hỏi máy phải có công suất lớn vì lực chuốt lớn

 Chỉ gia công được các lỗ thông suốt

 Chuốt không sửa được các sai lệch về vị trí tương quan

 Khi chuốt các lỗ có chiều dày thành lỗ không đều thì lỗ dễ bị biến dạng

Hạn chế của chuốt

Kết cấu và thông số hình học của dao chuốt

Kết cấu và thông số hình học của dao chuốt

γ =5 ÷ 20 o

α =2 ÷ 3 o

γc=0 ÷ 5 o

αc=1 ÷ 2 o

6- Phương pháp mài

Khả năng công nghệ

 Mài thô có thể đạt độ chính xác cấp 9 và độ nhám

bề mặt Ra=2,5 ÷ 1,25 µm (∇6 ÷∇7)

 Mài tinh có thể đạt độ chính xác cấp 8 ÷7 và độ nhám bề mặt Ra=1,25 ÷ 0,63 µm (∇7 ÷∇8)

 Mài tinh mỏng đạt độ chính xác cấp 7÷ 6 và độ

nhám bề mặt Ra=0,32 ÷ 0,16 µm (∇9 ÷∇10)

 Mài có thể gia công được các vật liệu rất cứng, nhưng lại không phù hợp với vật

Mài mặt trụ ngoài

Mài trụ ngoài không tâm

Mài mặt trụ trong

 Khi mài mặt trụ trong thì đường kính đá mài

phải nhỏ hơn đường kính lỗ mài (thường chọn đường kính đá mài bằng 0,7÷ 0,9 đường kính lỗ cần mài)

 Mài mặt trụ trong cũng tiến hành bằng hai

phương pháp :

 Mài có tâm

Mài lỗ (Internal Grinding)

Mài lỗ không tâm

Mài có tâm: Ta có hai cách gá đặt chi tiết

 Cách 1: Chi tiết được kẹp chặt trên mâm cặp và quay tròn (Vp), trục mang đá thực hiện chuyển động quay (Vr và tịnh tiến dọc trục (Vl) Chuyển động ngang (Vt) do đá mài thực hiện để cắt hết lượng dư

 Cách 2: Chi tiết được gá cố định trên mâm cặp, trục mang đá thực tất cả các chuyển động Ngoài chuyển động quay trục của đá, còn thực hiện

chuyển động hành tinh quanh trục chi tiết

Mài phẳng bằng mặt trụ của đá

Mài phẳng bằng mặt đầu của đá

Mài định hình

Đá mài