Mục đích chính của giáo trình mô đun Tiện cơ bản cung cấp cho sinh viên những nội dung kiến thức chính yếu nhất của mô đun mang tính hệ thống, dễ hiểu, dễ nhớ, dễ nghiên cứu và thực hành làm ra sản phẩm. Đồng thời cũng là tài liệu tham khảo tích cực mang tính thống nhất về mặt cấu trúc, nội dung mà cán bộ giảng dạy cần trang bị cho sinh viên khi nghiên cứu mô đun này và rất có thể phần nào giúp cho các bạn đồng nghiệp làm tài liệu tham khảo trong quá trình giảng dạy mô đun thực hành nghề thuộc chuyên môn ngành cơ khí chế tạo máy.
VẬN HÀNH VÀ BẢO DƯỠNG MÁY TIỆN
Giới thiệu chung về máy tiện
Máy tiện thuộc nhóm máy cắt gọt kim loại, thường chiếm khoảng (40 - 50)% số lượng máy cắt kim loại trong các nhà máy và phân xưởng cơ khí
1.1 Công dụng và phân loại
Máy tiện dùng để gia công chi tiết có dạng tròn xoay như mặt trụ, côn, khoan lỗ, tiện ren, cắt đứt, mặt phẳng,
Trên máy tiện, có thể lắp đặt các đồ gá như mài, phay và chép hình, cho phép thực hiện công nghệ gia công tương tự như máy mài, máy phay và máy chép hình.
Có nhiều cách để phân loại:
Theo công dụng của máy tiện thì phân thành máy tiện vạn năng và máy tiện chuyên dùng
Theo kết cấu, kết hợp với công dụng thì máy tiện phân thành:
- Máy tiện chuyên dùng (gia công một vài dạng chi tiết nhất định)
- Máy tiện chép hình (gia công những dạng chi tiết có hình dáng đặc biệt)
- Máy tiện đứng (gia công những chi tiết có hình dáng phức tạp và nặng, có trục chính thẳng đứng)
- Máy tiện cụt (gia công những chi tiết nặng, có đường kính lớn hơn nhiều lần so với chiều dài chi tiết)
- Máy tiện nhiều dao (có nhiều bàn dao chuyển động độc lập, cùng một lúc có thể gia công chi tiết với nhiều dao tham gia cắt đồng thời)
- Máy tiện Rơvôlve (gia công chi tiết với nhiều nguyên công, các loại dao được lắp trên đầu Rơvôlve)
- Máy tiện điều khiển theo chương trình số (NC, CNC)
Nguyên lý chuyển động tạo hình bề mặt gia công trên máy tiện là sự chuyển động tương đối giữa dao và chi tiết cần gia công Gồm:
Chuyển động cắt là chuyển động quay tròn của trục chính mang phôi (đây là chuyển động lớn nhất), đơn vị tính vòng/phút
Chuyển động chạy dao là chuyển động tịnh tiến của bàn xe dao, được đo bằng mm/vòng, phản ánh khoảng cách mà bàn xe dao di chuyển khi trục chính quay một vòng Chuyển động này bao gồm cả chuyển động chạy dao dọc để thực hiện quá trình cắt.
Trong quá trình gia công, có bảy bước quan trọng liên quan đến chiều dài chi tiết, bao gồm chuyển động chạy dao ngang để tiện mặt đầu, cắt đứt và cắt rãnh Bên cạnh đó, còn có chuyển động chạy dao xiên để tiện mặt côn, giúp tạo ra các hình dạng cần thiết cho sản phẩm.
1.2.2 Khả năng công nghệ của máy
Máy tiện vạn năng có khả năng gia công nhiều loại chi tiết với hình dạng và kích thước đa dạng Thiết bị này thực hiện nhiều công việc như tiện mặt trụ ngoài, mặt trụ trong (lỗ), tiện ren, tiện bề mặt côn, bề mặt định hình, tiện rãnh, cắt đứt và khoan lỗ Các quy trình gia công bao gồm tiện mặt đầu (mặt phẳng), tiện rãnh, tiện chép hình, tiện côn, tiện định hình và tiện ren.
Hình 1.1: Các dạng gia công trên máy tiện
1.2.3 Đặc tính kỹ thuật của máy Đặc tính cơ bản gồm: (mỗi chủng loại máy sẽ có giá trị khác nhau)
- Đường kính lớn nhất của phôi có thể gia công được (mm)
- Khoảng cách giữa 2 mũi tâm (chiều dài lớn nhất có thể tiện được) (mm)
- Số cấp vòng quay của trục chính: n cấp tốc độ
- Số vòng quay của trục chính (nhỏ nhất - lớn nhất) (vg/ph)
- Các bước ren có thể cắt được: + Ren quốc tế (mm)
- Lượng chạy dao: + Chạy dao dọc: (mm/vg)
+ Chạy dao ngang: (mm/vg)
- Động cơ điện: + Công suất: (kw)
+ Số vòng quay: (vg/ph)
Ví dụ Thông số kỹ thuật máy tiện Z6240A
- Đường kính lớn nhất của phôi có thể gia công được: 400 (mm)
- Khoảng cách giữa 2 mũi tâm (chiều dài lớn nhất có thể tiện được):1500( mm)
- Số cấp vòng quay của trục chính: 12 cấp tốc độ
- Số vòng quay của trục chính (nhỏ nhất - lớn nhất): từ 38 đến 2000 (vg/ph)
- Các bước ren có thể cắt được: + Ren quốc tế: từ 0.5 đến 20 (mm)
+ Ren anh: từ 1.75 đến 80 (inh)
- Lượng chạy dao: + Chạy dao dọc: từ 0.055 đến 1 (mm/vg) + Chạy dao ngang: từ 0.025 đến 0.5 (mm/vg)
- Động cơ điện: + Công suất: 4 (kw)
+ Số vòng quay: 1450 (vg/ph)
1.2.4 Các bộ phận cơ bản của máy tiện vạn năng
Thân máy (1), hộp trục chính (2), mâm cặp (3), ụ sau (4), giá đỡ (5), bàn xe dao
(6), hộp tốc độ chạy dao (7), hộp xe dao (8), trục vítme (9), trục trơn (10), trục điều khiển (11) dùng để đóng mở máy
Máy tiện ren vít vạn năng nói chung có hình dáng bên ngoài như (Hình 1.2), gồm các bộ phận chủ yếu sau:
Hình 1.2 Máy tiện ren vít vạn năng
Thân máy là bộ phận chịu trách nhiệm nâng đỡ tất cả các thành phần chính, cần có trọng lượng nặng để đảm bảo độ cứng vững, thường được chế tạo từ gang xám hoặc gang cầu Phần trên của thân máy có hai đường dẫn hướng song song gọi là sống trượt, với các loại tiết diện khác nhau Để chống mài mòn và đảm bảo độ chính xác kích thước trong quá trình sử dụng, bề mặt sống trượt được nhiệt luyện và gia công chính xác.
Ụ trước, hay còn gọi là ụ đứng, là bộ phận cố định trên thân máy, nơi động cơ truyền chuyển động đến trục chính thông qua bộ truyền đai Tốc độ của trục chính có thể được điều chỉnh nhờ hệ thống bánh răng trong hộp tốc độ Với thiết kế rỗng, trục chính cho phép các thanh dài được lồng qua và quay theo từng nguyên công tiện, đồng thời thường kẹp đồ gò như mâm cặp hoặc ống kẹp đàn hồi.
Mâm cặp là bộ phận quan trọng của máy tiện, được lắp trên trục chính để kẹp chặt và truyền mô men xoắn cho phôi Có hai loại mâm cặp phổ biến: mâm cặp không tự định tâm với 4 chấu và mâm cặp tự định tâm với 3 chấu.
Ụ sau, hay còn gọi là ụ động, là một bộ phận trượt trên sống trượt và được cố định ở vị trí tùy ý để hỗ trợ một đầu của chi tiết Trên ụ sau có thể lắp đặt mũi tâm đứng hoặc mũi tâm quay, cho phép gia công chính xác Ngoài ra, mũi khoan hoặc doa cũng có thể được gắn trong phần côn rỗng của ụ đứng để thực hiện việc gia công lỗ hiệu quả.
Giá đỡ là thiết bị quan trọng giúp tăng cường độ cứng vững cho chi tiết trong quá trình gia công Trong máy tiện, có hai loại giá đỡ: loại cố định gắn trên thân máy và loại di động theo bàn xe dao.
Bàn dao bao gồm một khối trượt trên sống trượt, với xe dao ngang, giá dao và hộp xe dao được lắp đặt Dụng cụ cắt được gắn trên giá dao, có khớp xoay và chốt tì để điều chỉnh và cố định vị trí của dao Xe dao ngang có khả năng chuyển động theo hướng kính để lùi dao một cách linh hoạt.
Sống trượt ụ sau Hình 1.3 Thân máy tiện
Hộp xe dao được trang bị cơ cấu quay tay hoặc tự động, cho phép điều khiển vị trí của dao một cách linh hoạt khi cắt mặt đầu Dao có thể tiến dọc hoặc ngang theo trục vít me, đảm bảo độ chính xác trong quá trình cắt.
Hộp tốc độ chạy dao bao gồm các tay gạt cho phép điều chỉnh tốc độ chạy dao, tức là tốc độ tịnh tiến của bàn xe dao, và có khả năng chuyển đổi giữa chức năng tiện trơn và tiện ren.
Trục trơn và trục vít me nhận chuyển động từ ụ trước thông qua hệ thống bánh răng của hộp chạy dao Trục trơn quay và truyền động cho bàn dao di chuyển theo hướng trượt ngang hoặc sống trượt Trên trục trơn có rãnh then dọc để truyền động cho các cơ cấu khác Khi tay gạt ở hộp xe dao được đóng, đai ốc hai nửa sẽ ăn khớp với trục vít me, điều khiển bàn dao trong quá trình cắt ren.
Bộ phận điều khiển: gồm có các tay gạt, nút bấm, công tắc hành trình, trục điều khiển (11) để mở, tắt máy
Hệ thống bôi trơn, làm mát, chiếu sáng v.v
Thao tác vận hành máy tiện
Việc vận hành máy đúng cách không chỉ đảm bảo an toàn cho người sử dụng mà còn nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm Người vận hành máy tiện cần hiểu nguyên lý hoạt động và biết cách điều khiển các bộ phận của máy Đối với người thợ mới, việc đầu tiên là tìm hiểu và làm quen với các bộ phận của máy tiện, cũng như công dụng và cấu tạo của từng bộ phận Để thao tác an toàn, người thợ phải tuân theo quy trình vận hành, từ việc cấp điện cho máy đến việc đậy nắp an toàn, và cuối cùng đưa máy về trạng thái an toàn khi kết thúc.
2.1 Làm quen với máy tiện
Quan sát và tìm hiểu chức năng, điều kiện hoạt động của các bộ phận máy tiện theo hình 1.5
Hình 1.4 Điều chỉnh du xích bàn trượt ngang
2.2 Trình tự các bước thao tác vận hành máy
Bước1: Kiểm tra, quan sát, xác định máy ở trạng thái an toàn
Cần thực hiện các công việc sau:
- Thu dọn các vật dụng, phôi liệu không cần thiết để trên bàn xe dao, băng máy và trên ụ trước của máy
- Quay vô lăng để cho vị trí của bàn xe dao không tiếp xúc hoặc quá sát với mâm cặp
Hình 1.5: Vị trí các tay gạt
Hình 1.6: a Kiểm tra chiều cao máy b Xác định vị trí làm việc của máy
Hình 1.5 Các bộ phận của máy tiện
Để đảm bảo an toàn khi sử dụng máy tiện, cần điều chỉnh vị trí các tay gạt trên hộp bàn xe dao Các tay gạt bao gồm tay gạt điều khiển chuyển động tự động của bàn xe dao khi tiện trơn, tay gạt để tiện ren và tay gạt đóng, mở máy Tất cả các tay gạt này phải được đặt ở vị trí an toàn, tức là vị trí chưa làm việc.
Kiểm tra mức dầu trong mắt báo dầu, đảm bảo dầu đạt ít nhất một nửa Đồng thời, thường xuyên tra dầu bôi trơn vào các vị trí cần thiết, đặc biệt là những vị trí có viên bi.
Bước 2: Kiểm tra và xác định nguồn điện cung cấp cho máy
- Kiểm tra, tắt công tắc nguồn trên máy tiện
- Bật atomat tổng cung cấp nguồn điện cho máy
Bước 3: Xác định tốc độ trục chính
Căn cứ vào bảng chỉ dẫn các cấp tốc độ trục chính có trên máy, điều chỉnh tay gạt về đúng giá trị tốc độ trục chính đã chọn
Lưu ý: Chỉ được phép điều chỉnh các tay gạt có trên hộp tốc độ trục chính khi máy ở trạng thái dừng (máy chưa hoạt động)
Bước 4: Xác định tốc độ chạy dao
Theo bảng chỉ dẫn về lượng chạy dao có trên máy, điều chỉnh các tay gạt về vị trí của lượng chạy dao đã chọn
Để thực hiện tiện trơn, bạn cần gạt tay gạt về vị trí tiện trơn để trục trơn quay Ngược lại, khi muốn tiện ren, hãy gạt tay gạt về vị trí tiện ren để trục vít me quay.
(2) Các tay gạt ở hộp tốc dộ chạy dao điều chỉnh được khi máy đang hoạt động
+ Kiểm tra lần cuối (đảm bảo an toàn), bật công tắc điện và điều khiển tay gạt máy sẽ hoạt động
Tay gạt điều khiển máy có ba vị trí: vị trí giữa là không hoạt động, vị trí trên cho phép máy quay thuận để thực hiện cắt gọt theo chiều ngược kim đồng hồ, và vị trí dưới khiến trục chính quay ngược lại mà không thực hiện cắt gọt.
Khi trục chính quay theo chiều thuận, để bàn xe dao thực hiện các chuyển động chạy dao, cần điều khiển các tay gạt trên hộp bàn xe dao.
- Bàn xe dao chuyển động tự động thực hiện tiện trơn:
Khi điều khiển máy tiện, nếu bạn chạy dọc theo băng máy và gạt tay điều khiển về vị trí tiện dọc, bàn xe dao sẽ tự động di chuyển từ phía ụ sau đến phía ụ trước (tiện phải) Ngược lại, nếu bạn gạt xuống dưới, bàn xe dao sẽ di chuyển theo chiều ngược lại.
Khi điều chỉnh tay gạt ở vị trí tiện ngang và kéo lên, dao ngang sẽ tự động di chuyển từ ngoài vào tâm trục chính Ngược lại, nếu gạt xuống, dao ngang sẽ chuyển động ra ngoài.
Để thực hiện chuyển động khi tiện ren trên bàn xe dao, cần điều chỉnh tay gạt trên hộp tốc độ chạy dao về vị trí tiện ren để trục vít me quay Tiếp theo, điều chỉnh tay gạt trên hộp bàn xe dao về vị trí tiện ren, lưu ý rằng tay gạt này có thể tách biệt hoặc chung với tay gạt tiện trơn tùy thuộc vào từng loại máy tiện Khi gạt xuống phía dưới, bàn xe dao sẽ chuyển động từ bên phải sang bên trái để tiện ren phải Để tiện ren trái, cần điều chỉnh tay gạt trên hộp tốc độ trục chính để đảo chiều quay của trục vít me, cho phép bàn xe dao chạy từ trái sang phải.
Khi vận hành máy tiện ren, cần lưu ý rằng bàn xe dao được điều khiển qua trục vít me, dẫn đến lượng chạy dao sau mỗi vòng quay của trục chính lớn hơn nhiều so với tiện trơn Để đảm bảo an toàn, nên thực hiện với tốc độ trục chính thấp, thường dưới 200 vòng/phút.
2.3 Một số chú ý khi thao tác vận hành máy
Trước khi vận hành máy, cần đảm bảo không có vật cản nào tiếp xúc với trục chính và tránh nguy cơ rơi vào trục chính khi nó đang quay Việc này rất quan trọng để ngăn ngừa hỏng hóc cho máy và bảo vệ an toàn cho người điều khiển cũng như những người xung quanh.
Khi máy đang hoạt động, không được điều chỉnh tay gạt trên hộp tốc độ trục chính, vì việc này có thể làm hư hỏng các bánh răng truyền động trong máy.
Khi dừng máy để gá phôi hoặc đo kiểm chi tiết trên mâm cặp, cần gạt tay gạt trên hộp tốc độ trục chính về vị trí an toàn để đảm bảo an toàn cho trục chính.
Vì ở vị trí an toàn, nếu máy hoạt động thì trục chính không quay sẽ đảm bảo an toàn cho người vận hành.
Quy tắc cơ bản bảo dưỡng máy tiện
Để duy trì hiệu suất lâu dài cho máy móc, thợ cần thực hiện bảo trì định kỳ, vệ sinh sạch sẽ và tự khắc phục những sự cố nhỏ Ngoài ra, họ cũng nên thông báo kịp thời cho người phụ trách về những hỏng hóc mà mình không thể tự sửa chữa.
Người thợ cần phải thực hiện các quy tắc bảo quản máy như sau:
3.1 Trước khi nhận máy phải thực hiện các công việc:
- Xem xét toàn bộ máy và mở máy
Kiểm tra bộ phận phanh hãm trên máy tiện, nếu có, bằng cách cho máy chạy ở tốc độ chậm và lắng nghe tiếng kêu bất thường từ hộp tốc độ, bước tiến và hộp xe dao.
- Kiểm tra mắt dầu và bộ phận bơm dầu xem có làm việc không?
- Xem xét trên băng máy có hư hỏng gì không?
- Kiểm tra hành trình làm việc của xe dao, bàn trượt ngang, bàn trượt dọc Đóng mở các tay gạt tự động dọc, ngang và khi tiện ren
- Kiểm tra bơm dung dịch làm trơn nguội và hệ thống ống dẫn
- Kiểm tra hệ thống điện chiếu sáng trên máy, bộ phận che an toàn, cơ cấu bảo hiểm và dây tiếp đất của máy
3.2 Bôi trơn kịp thời và đúng vị trí (theo bảng chỉ dẫn)
Trước khi tiến hành bôi trơn, cần phải lau sạch các lỗ tra dầu và đảm bảo rằng hộp tốc độ, hộp bước tiến và hộp xe dao có đủ dầu bằng cách kiểm tra các mắt báo dầu.
Bảng chỉ dẫn bôi trơn:
TT Các vị trí cần bôi trơn Phương pháp bôi trơn
Dầu bôi trơn Số lần bôi trơn, thay dầu
1 Hộp tốc độ, chạy dao Tự động CN 20 06 tháng/lần
2 Hộp xe dao Tự động CN 30 Thay khi sửa chữa
3 Bàn trượt của xe dao Nửa tự động CN 30 Mỗi ca 02 lần
4 Gối đỡ trục trơn, trục vít me
Bằng tay CN 30 Hàng tuần
5 Bàn trượt dọc, gối đỡ vít me bàn trượt ngang
Bằng tay CN 30 Mỗi ca 01 lần
6 Ụ sau Bằng tay CN 30 Hàng tuần
7 Bộ bánh răng thay thế Bằng tay CN 30 Hàng tuần
3.3 Xắp xếp dụng cụ và đồ gá trên máy sau khi gia công
Trong quá trình làm việc, cần đảm bảo không để phôi, chi tiết, dụng cụ cắt và dụng cụ đo trên băng máy Hãy định kỳ tháo ổ dao để lau sạch các bề mặt tiếp xúc và ổ chốt định vị.
Không để động cơ máy chạy trong thời gian dài, phải tắt máy khi đo kiểm chi tiết trên mâm cặp, khi tháo hoặc kẹp chặt phôi
Sau khi hoàn thành công việc, cần phải vệ sinh máy móc sạch sẽ, không để lại bụi bẩn, phoi hay nước trên băng máy và bàn dao Sử dụng giẻ lau và bàn chải để lau chùi, đảm bảo không để lại vết bẩn hay sợi dính trên bề mặt.
Trước khi chuyển từ gia công gang sang gia công thép với dung dịch trơn nguội, cần phải lau sạch băng máy để loại bỏ phoi gang, bụi bẩn và dầu mỡ.
Mỗi tuần 01 lần tổng vệ sinh máy và nơi làm việc
Máy phải được đảm bảo vững, chắc trên nền xưởng.
Quy tắc an toàn khi làm việc trên máy tiện
4.1 An toàn trước khi làm việc:
Để đảm bảo an toàn khi làm việc với máy móc, quần áo cần phải gọn gàng Hãy cài cúc tay áo hoặc sắn cao, cho áo vào trong quần và cuốn gọn tóc vào trong mũ để tránh tình trạng quần áo và tóc bị cuốn vào máy.
Kiểm tra máy là bước quan trọng, bao gồm việc xem xét bộ phận bao che bánh răng, đai truyền, bộ bánh răng thay thế, dây tiếp đất và đèn chiếu sáng cục bộ Đặc biệt, cần đảm bảo ánh sáng không gây chói mắt để bảo vệ an toàn trong quá trình làm việc.
15 mắt) Kiểm tra máy chạy không tải, kiểm tra công tắc đóng mở máy, bộ phận điều khiển phanh hãm, hệ thống bôi trơn, làm nguội
- Không làm việc khi máy đang bị hỏng
Để đảm bảo hiệu quả công việc, vị trí làm việc cần được giữ gọn gàng và sạch sẽ Cần chuẩn bị đầy đủ các vật dụng thiết yếu như dụng cụ cắt, dụng cụ đo, gá lắp, chi tiết kẹp chặt, hộp đựng dụng cụ, chi tiết, phôi và bục đứng tại chỗ làm việc.
4.2 An toàn khi làm việc:
- Không tháo các nắp che an toàn và bộ phận bảo hiểm, không tháo nắp che của thiết bị điện, không mở tủ điện,
- Không dùng tay để hãm mâm cặp khi còn đang quay
- Phải đeo kính bảo hiểm để phoi không bắn vào mắt
- Không thu dọn phoi hoặc lau máy khi máy còn đang hoạt động
- Không đeo gang tay hoặc bao tay khi làm việc
- Chỉ làm việc khi thiết bị, dụng cụ đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật
4.3 An toàn khi kết thúc làm việc
Sau khi hoàn tất công việc, cần thực hiện các bước an toàn như đưa máy về trạng thái ban đầu, đảm bảo các tay gạt và công tắc ở vị trí không tác động, băng máy ở vị trí giữa, trấu cặp được vặn chặt vào tâm, và cầu dao ở trạng thái ngắt điện.
Thực hành tại xưởng thực tập
Sau khi được giáo viên hướng dẫn và thực hành mẫu, mỗi sinh viên sẽ tìm hiểu cấu tạo, công dụng và cách điều khiển các tay gạt trên máy tiện Tiếp theo, sinh viên sẽ thực hiện thao tác vận hành máy tiện trong hai tình huống: không có điện và có điện.
Nội dung ôn tập
Trình bày chuyển động tạo hình của máy tiện
Nêu các bộ phận chính của máy tiện, cho biết công dụng của từng bộ phận
Trình tự các bước thao tác, vận hành máy tiện
Nêu quy tắc cơ bản về bảo quản máy tiện
Quy tắc an toàn khi sử dụng máy tiện
SỬ DỤNG CÁC LOẠI ĐỒ GÁ THÔNG DỤNG VÀ DỤNG CỤ ĐO
Giới thiệu chung về đồ gá
1.1 Khái niệm Đồ gá sử dụng trên máy tiện thuộc đồ gá gia công cơ là một loại trang bị công nghệ nhằm xác định vị trí chính xác của chi tiết gia công so với dụng cụ cắt (dao tiện), đồng thời giữ nguyên vị trí đó trong suốt quá trình gia công (quá trình tiện)
1.2 Công dụng của đồ gá trên máy tiện vạn năng
Để đảm bảo độ chính xác vị trí của các bề mặt gia công, việc sử dụng đồ gá là rất quan trọng Đồ gá giúp xác định chính xác vị trí tương đối của chi tiết gia công so với máy và dao cắt Nhờ đó, độ chính xác vị trí này có thể đạt được một cách ổn định, tin cậy và nhanh chóng.
Việc nâng cao năng suất lao động có thể đạt được bằng cách sử dụng đồ gá, giúp loại bỏ bước vạch dấu và so dao, từ đó giảm đáng kể thời gian phụ Hơn nữa, đồ gá cho phép kẹp chặt nhanh chóng và gia công nhiều vị trí trên chi tiết, giúp thời gian cơ bản đồng nhất với thời gian phụ, tối ưu hóa quy trình sản xuất.
Máy tiện có thể được mở rộng phạm vi sử dụng bằng cách sử dụng đồ gá chuyên dụng, cho phép tiện các chi tiết có nhiều cạnh một cách hiệu quả.
- Không yêu cầu tay nghề của công nhân cao và giảm nhẹ cường độ lao động của họ
1.3 Yêu cầu đối với đồ gá tiện
- Phù hợp với yêu cầu sử dụng, dạng sản xuất, điều kiện cụ thể của nhà máy về trang thiết bị, trình độ kỹ thuật của công nhân
Để đảm bảo độ chính xác quy định trong quá trình gia công, nguyên lý làm việc cần phải chính xác, các chi tiết định vị phải có cấu tạo hợp lý và độ chính xác cần thiết Đặc biệt, chi tiết kẹp chặt cần phải đủ độ cứng vững, và đồ gá phải được định vị cùng kẹp chặt một cách chính xác trên máy.
Sản phẩm được thiết kế với tính năng sử dụng thuận tiện, cho phép gá và tháo các chi tiết gia công dễ dàng, giúp việc quét dọn phoi trở nên đơn giản Việc lắp đặt trên máy cũng rất dễ dàng, cùng với khả năng thay thế nhanh chóng các chi tiết bị mòn và hư hỏng Các chi tiết nhỏ không bị rơi, vị trí tay quay được bố trí hợp lý, mang lại sự thuận tiện trong thao tác Điều này đảm bảo an toàn lao động, đồng thời kết cấu sản phẩm đơn giản nhưng vẫn có tính công nghệ cao.
1.4 Phân loại đồ gá tiện
Hiện nay, trong gia công trên máy tiện, đồ gá vạn năng và đồ gá chuyên dùng là hai loại đồ gá phổ biến Đồ gá vạn năng là những thiết bị đã được tiêu chuẩn hóa, cho phép gia công nhiều loại chi tiết khác nhau mà không cần điều chỉnh đặc biệt Loại đồ gá này thường được sử dụng rộng rãi trong sản xuất các lô hàng nhỏ và đơn chiếc.
Mâm cặp 3 chấu, 4 chấu và mâm cặp then hoa là những loại phổ biến trong gia công Đồ gá chuyên dùng được thiết kế đặc biệt cho một nguyên công cụ thể, do đó không thể tái sử dụng khi sản phẩm hoặc quy trình thay đổi Loại đồ gá này thường được áp dụng trong sản xuất loạt lớn và hàng khối khi sản phẩm và công nghệ đã ổn định.
Ví dụ: Đồ gá tiện piston; Đồ gá tiện chi tiết lệch tâm,
Hình 2.2 Đồ gá tiện chốt piton
Sử dụng các loại đồ gá này mang lại hiệu quả tương đương cho cả sản xuất loạt nhỏ và loạt lớn, đồng thời là giải pháp hiệu quả để cải cách thiết kế trang bị công nghệ.
1.5 Các thành phần của đồ gá tiện
Chủng loại và kết cấu của đồ gá trên máy tiện vạn năng có sự khác biệt, nhưng nguyên lý hoạt động cơ bản vẫn tương tự nhau Các thành phần chính của đồ gá tiện bao gồm:
Cơ cấu định vị (đồ định vị) dùng để xác định vị trí chính xác của chi tiết trong đồ gá,
Cơ cấu kẹp chặt, hay còn gọi là đồ kẹp chặt, được sử dụng để giữ chặt chi tiết gia công trên đồ gá, đảm bảo không bị dịch chuyển trong suốt quá trình tiện.
Cơ cấu so dao dùng để xác định vị trí chính xác của dao đối với đồ gá (vị trí của dao so với bề mặt gia công)
Hình 2.1 Mâm cặp ba trấu
Cơ cấu định vị đồ gá trên máy dùng để định vị đồ gá trên máy
Thân đồ gá là thành phần quan trọng để lắp ráp các chi tiết định vị và kẹp chặt, tạo thành một đồ gá hoàn chỉnh Để đáp ứng yêu cầu gia công cơ khí, đồ gá tiện còn được trang bị nhiều chi tiết và cơ cấu khác như cơ cấu phân độ, cơ cấu định tâm, cơ cấu phóng đại lực kẹp và cơ cấu sinh lực.
Định vị và kẹp chặt chi tiết gia công
2.1.1 Khái niệm Định vị là bằng cách này hoặc cách khác xác định một cách đúng đắn vị trí tương đối giữa chi tiết gia công với dao cắt nhằm mục đích sau khi dao cắt hớt đi một lớp kim loại bề mặt sẽ tạo ra bề mặt mới gia công có vị trí chính xác tương đối với chuẩn khởi xuất
Để gia công chính xác, cần xác định vị trí của chi tiết so với dao cắt thông qua đồ gá Đồng thời, đồ gá cũng phải được định vị chính xác trên máy để đảm bảo sự đồng nhất với vị trí của dao cắt.
2.1.2 Nguyên tắc định vị 6 điểm trong không gian
Như ta đã biết trong cơ học chất rắn mỗi vật thể trong không gian đều có thể có
Có 6 chuyển động cơ bản được xác định bằng hệ tọa độ đề các với 3 tọa độ ox, oy và oz Để xác định vị trí cố định của một vật rắn trong không gian, cần xác định vị trí của 6 chuyển động này Khi 6 chuyển động tự do của vật thể bị hạn chế ở một vị trí nhất định, vật thể sẽ có một vị trí duy nhất trong không gian.
Sáu chuyển động trong không gian của vật thể đó là
- Xê dịch thẳng theo phương ox, ký hiệu là
Hình 2.3 Đồ gá tiện trục lệch tâm trên máy tiện
1 Đĩa đẩy tốc kẹp 2 Tốc kẹp 3 Thanh đẩy 4 Đĩa lệch tâm 5,6 Đối trọng ox
- Xê dịch thẳng theo phương oy, ký hiệu là
- Xê dịch thẳng theo phương oz, ký hiệu là
- Quay quanh trục ox, ký hiệu là
- Quay quanh trục oy, ký hiệu là
- Quay quanh trục oz, ký hiệu là
Hình 2.4 Hệ trục tọa độ đề các
Theo nguyên tắc 6 điểm, khi một vật thể được phép di chuyển tự do, nó sẽ có vô số vị trí khác nhau, dẫn đến việc không thể xác định chính xác vị trí cố định của vật thể trong không gian.
Ví dụ: hình 2.5 sơ đồ định vị của một chi tiết hình hộp Chi tiết được đặt trong 3 toạ độ ox, oy, oz:
Mặt đáy song song với mặt phẳng xoy được hỗ trợ bởi ba điểm, với diện tích hình tam giác giữa ba điểm này càng lớn thì độ cứng vững của chi tiết càng cao Thông thường, mặt lớn nhất của chi tiết được chọn làm mặt định vị bằng ba điểm, thường là mặt đáy, và được gọi là mặt chuẩn.
Hình 2.5 Sơ đồ định vị chi tiết hộp ox oy oz oy oz
20 chính Ba điểm ở mặt định vị chính khống chế ba bậc tự do: xê dịch thẳng theo phương ox, quay quanh trục ox và quay quanh trục oy
Mặt phẳng bên của chi tiết, song song với mặt phẳng yoz, được hỗ trợ bởi hai điểm tựa, giúp hạn chế hai bậc tự do: dịch chuyển theo phương ox và quay quanh oz Mặt phẳng này được gọi là mặt chuẩn định hướng, thường là mặt dài nhất của chi tiết, và thường được chọn là mặt bên.
Mặt đầu của chi tiết được đặt song song với mặt phẳng xoz và tỳ vào một điểm tựa, giúp hạn chế một bậc tự do, cụ thể là xê dịch theo phương oy Mặt này được gọi là mặt chuẩn chặn, thường là mặt nhỏ nhất của chi tiết, thường là mặt đầu.
Nhờ 6 điểm định vị đó mà vị trí của chi tiết hoàn toàn được xác định
Hình 2.5.b thể hiện sơ đồ vị trí của chi tiết trong đồ gá, trong khi các điểm định vị được biểu diễn bằng chốt định vị trong Hình 2.5.a Các lực kẹp w1, w2, w3 đảm bảo rằng chi tiết được cố định vững chắc sau khi đã được định vị, ngăn chặn sự xê dịch do lực cắt và rung động phát sinh trong quá trình gia công.
Không phải lúc nào chi tiết gia công cũng cần hạn chế đủ 6 bậc tự do; tùy thuộc vào yêu cầu của bề mặt gia công, có thể chỉ cần hạn chế 5, 4 hoặc thậm chí 3 bậc tự do, như trong trường hợp gia công mặt phẳng đơn giản Tuy nhiên, việc hạn chế 3 bậc tự do ít gặp hơn, vì trong thực tế, vị trí của chi tiết cần được xác định nhanh chóng so với dao cắt khi lắp đặt vào đồ gá.
Trong mọi trường hợp, không được hạn chế quá 6 bậc tự do hoặc hạn chế một bậc tự do quá một lần, điều này được gọi là siêu định vị.
Hình 2.6 Gá phôi trên mâm cặp ba trấu tự định tâm có cữ chặn 1.Trục chính 2 Bạc côn 3 Vít chặn 4 Đai ốc 5 Mâm cặp
Khi một mặt phẳng đã hạn chế một bậc tự do nào đó, mặt phẳng tiếp theo không được phép hạn chế bậc tự do này nữa Việc siêu định vị có thể dẫn đến những hậu quả tiêu cực, ảnh hưởng đến độ chính xác vị trí của chi tiết gia công, như tình trạng chi tiết bị vênh Ngược lại, nếu số điểm định vị vượt quá cần thiết, kết cấu của đồ gá sẽ trở nên phức tạp hơn.
Tóm lại, muốn định vị một chi tiết gia công được tốt cần phải:
- Khống chế đủ số bậc tự do cần thiết
- Không hạn chế quá số bậc tự do cần thiết
2.1.3 Chuẩn và phân loại chuẩn
Trên bản vẽ chi tiết và sơ đồ nguyên công, mỗi bề mặt gia công được xác định vị trí tương đối với các yếu tố khác của chi tiết, bao gồm điểm, đường, và bề mặt, có thể là thực hoặc ảo.
Danh từ chuẩn được sử dụng để chỉ các yếu tố chung giúp xác định vị trí của các yếu tố khác trong chi tiết Tùy thuộc vào nhiệm vụ, chuẩn được phân thành hai loại chính: chuẩn thiết kế và chuẩn công nghệ.
Chuẩn thiết kế là yếu tố quan trọng giúp xác định vị trí tương đối của các điểm, đường hoặc bề mặt khác trên bản vẽ thiết kế, dựa vào điểm, đường hoặc bề mặt đã được xác định trước.
Chuẩn thiết kế có thể được xác định dưới dạng điểm, đường hoặc bề mặt, và bao gồm cả chuẩn thực và chuẩn ảo Trong đó, chuẩn thiết kế ảo thường gặp nhất là đường trung tâm của trục hoặc lỗ.
Sử dụng các đồ gá thông dụng trên máy tiện
Mâm cặp là bộ phận quan trọng của máy tiện, được lắp trên trục chính để kẹp chặt và truyền mô men xoắn cho phôi Đây là loại đồ gá phổ biến nhất, cho phép gia công nhiều chủng loại phôi với thao tác đơn giản và nhanh chóng.
Có 2 loại mâm cặp: mâm cặp 3 chấu (hay mâm cặp tự định tâm) và mâm cặp 4 chấu a) Mâm cặp 3 chấu
Có 3 chấu di động theo hướng vào tâm hay ra xa tâm cùng một lúc Loại mâm cặp này thường dùng để kẹp những chi tiết hình trụ tròn xoay (hình: 2.13)
Để sử dụng mâm cặp 4 chấu, khi cần gá kẹp hoặc tháo chi tiết, hãy cho chìa vặn vào và quay bánh côn số 3 Đồng thời, đĩa số 4 cũng sẽ quay theo, làm cho các chấu kẹp số 5 chuyển động cùng lúc, hướng vào tâm hoặc ra xa tâm nhờ vào đường xoắn ốc trên mặt đĩa số 4.
Loại kẹp này có 4 chấu cặp, mỗi chấu di động theo hướng tâm độc lập, phù hợp cho việc kẹp chặt các chi tiết gia công không đối xứng hoặc chi tiết lệch tâm.
Hình 2.13 Mâm cặp ba trấu
Khi sử dụng chìa vặn quay, chỉ có một chấu chuyển động để gá kẹp chi tiết, vì vậy cần phải thực hiện rà để đảm bảo vị trí tâm chi tiết trùng với tâm máy, đáp ứng yêu cầu gia công Phương pháp rà thường được áp dụng là rà bổ đôi hoặc rà theo đường vạch dấu đã xác định trên phôi.
Lưu ý khi sử dụng mâm cặp:
- Khi gá kẹp chi tiết trên mâm cặp phải hạn chế đủ số bậc tự do cần thiết
- Không được nắm thẳng phôi trên mâm cặp (do tác động của lực nắn phôi sẽ ảnh hưởng đến độ chính xác của chấu cặp)
Khi thao tác trên mâm cặp, hãy đảm bảo tay gạt trên hộp tốc độ trục chính ở vị trí an toàn (vị trí tự do) để đảm bảo an toàn, đặc biệt nếu máy tiện hoạt động mà trục chính không quay.
3.2.1 Công dụng và cấu tạo
Mũi tâm được lắp vào lỗ côn ở cổ trục chính của máy tiện và trong nòng ụ sau, có chức năng hỗ trợ chi tiết trục dài Khi định vị, có thể sử dụng hai lỗ tâm hoặc định vị bằng trụ ngoài để đảm bảo độ chính xác trong quá trình gia công.
Mũi tâm được sản xuất theo tiêu chuẩn với mặt làm việc dạng côn có góc 60 độ, phần chuôi thiết kế theo côn moóc tiêu chuẩn, phù hợp với nhiều loại máy tiện khác nhau.
Mũi tâm có 2 loại: mũi tâm cố định và mũi tâm quay
Mũi tâm cố định được lắp đặt trong nòng ụ sau hoặc cổ trục chính, với lỗ tâm trên mặt đầu của phôi được định vị vào mặt côn của mũi tâm Trong quá trình làm việc, mũi tâm giữ nguyên vị trí trong khi chi tiết quay tròn.
Mũi tâm quay được lắp đặt trong nòng ụ sau, với lỗ tâm trên bề mặt đầu phôi được định vị vào mặt côn của mũi tâm Khi hoạt động, trục của mũi tâm sẽ quay đồng thời với chi tiết.
Hình 2.15: a Mũi tâm cố định b Mũi tâm quay
3.2.2 Cách sử dụng mũi tâm:
Trước khi gá chuôi côn lên nòng ụ sau, cần lau sạch để đảm bảo định vị chính xác và độ đồng tâm Lực tỳ của mũi tâm với lỗ tâm phải được điều chỉnh vừa đủ, vì khe hở có thể ảnh hưởng đến độ chính xác đường kính của chi tiết Khe hở quá lớn có thể dẫn đến cong chi tiết hoặc tạo ra lực ma sát, gây hỏng mặt côn và lỗ tâm Đối với mũi tâm cố định, cần thường xuyên tra dầu hoặc mỡ công nghiệp vào bề mặt tiếp xúc giữa mặt côn và lỗ tâm.
3.3.1 Công dụng và cấu tạo Ụ sau dùng để đỡ những chi tiết gia công khi định vị bằng hai lỗ tâm (chi tiết dạng trục dài), ngoài ra còn để kẹp mũi khoan, mũi doa, ta rô, bàn ren.v.v (Hình 2.16)
Ụ sau bao gồm thân số 1 có khả năng di chuyển trên sống trượt của thân máy khi nới lỏng các đai ốc kẹp chặt số 6 Nòng số 2 có thể tịnh tiến trong thân số 1 theo hướng trục nhờ vào vítme số 3 và đai ốc số 4 Mũi tâm số 5 được đặt trong lỗ côn của nòng và di chuyển theo hướng trục khi quay vô lăng Đồng thời, Ụ sau cũng có thể dịch chuyển sang hai bên so với đường tâm của máy trong quá trình gia công mặt côn bằng phương pháp xê dịch ngang.
3.3.2 Cách sử dụng Điều chỉnh cho ụ sau trượt trên băng máy và cố định ở vị trí cần thiết bằng hai ê cu số 6 để cơ cấu hãm ụ sau rời ra hay được hãm chặt với băng máy
Quay vô lăng để điều chỉnh nòng ụ sau di chuyển theo chiều dọc cho đến khi mặt côn chạm vừa đủ vào lỗ tâm trên chi tiết Sau đó, hãy sử dụng tay hãm số 7 để cố định nòng ụ sau.
Khi tiện côn bằng phương pháp xê dịch ngang ụ sau điều chỉnh bu lông hai mặt bên của ụ sau, khi đó ụ sau không được bặt chặt với băng máy
3.4.1 Công dụng và cấu tạo
Giá đỡ dùng để tăng cường độ cứng vững cho chi tiết trục dài, nhưng đường kính nhỏ (tỷ lệ chiều dài/đường kính lớn hơn 8 lần)
Giá đỡ có hai loại: loại lắp cố định trên thân máy và loại có thể di động cùng với bàn xe dao
- Giá đỡ cố định (hình 2.17.a) được lắp cố định trên băng máy, thường dùng đỡ chi tiết khi cần phải gia công ở mặt đầu và khoan lỗ định tâm
NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN
Khái niệm chung
1.1 Quá trình gia công tiện
Quá trình gia công tiện là phương pháp cắt gọt kim loại, trong đó người thợ sử dụng dao tiện để loại bỏ lớp kim loại thừa từ phôi Mục tiêu của quá trình này là đạt được các yêu cầu về hình dáng, kích thước, vị trí tương quan giữa các bề mặt và chất lượng bề mặt của chi tiết gia công.
- Lớp kim loại thừa trên chi tiết cần hớt bỏ đi gọi là lượng dư gia công cơ
- Lớp kim loại đã bị cắt bỏ khỏi chi tiết gọi là phoi cắt
Để hoàn thành nhiệm vụ cắt gọt, con người cần sử dụng hệ thống thiết bị hiệu quả nhằm loại bỏ lớp kim loại thừa khỏi chi tiết, đồng thời đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật được chỉ định trong bản vẽ.
Hệ thống công nghệ là tập hợp thiết bị cần thiết để thực hiện nhiệm vụ cắt gọt, bao gồm máy, dao, đồ gá và chi tiết gia công, thường được viết tắt là M - D - G - C.
- Máy có nhiệm vụ cung cấp năng lượng và các chuyển động cần thiết cho quá trình cắt gọt
Dao trong hệ thống công nghệ có chức năng chính là loại bỏ lớp lượng dư trên chi tiết, sử dụng năng lượng từ máy thông qua các chuyển động tương đối.
Đồ gá là thành phần quan trọng trong hệ thống công nghệ, có chức năng xác định và giữ vững vị trí tương quan chính xác giữa dao cắt và chi tiết gia công trong suốt quá trình chế biến sản phẩm.
Chi tiết gia công là thành phần quan trọng trong hệ thống công nghệ, chịu ảnh hưởng trực tiếp từ quá trình cắt gọt Mỗi bộ phận trong hệ thống đều có nhiệm vụ riêng nhưng cần có sự tương tác và hỗ trợ lẫn nhau để hoàn thành hiệu quả nhiệm vụ cắt gọt.
Hình 3.1 Quá trình gia công trên máy tiện
1.2 Chuyển động tạo hình của máy tiện Để thực hiện nhiệm vụ gia công, tức là hình thành các bề mặt cần thiết trên bề mặt chi tiết gia công, máy tiện cần có những chuyển động tương đối giữa dao và phôi theo một quy luật nhất định được gọi là chuyển động tạo hình Đứng về mặt công nghệ, chuyển động tạo hình có hai dạng cơ bản, đó là:
Chuyển động chính, hay còn gọi là chuyển động cắt, là chuyển động cần thiết để tạo ra vận tốc cắt trong quá trình tiện Đây là chuyển động quay tròn của trục chính mang phôi (chi tiết gia công), với vận tốc lớn nhất được ký hiệu là V.
Chuyển động chạy dao là quá trình đảm bảo cắt liên tục trong gia công Trong máy tiện, chuyển động này được thể hiện qua sự tịnh tiến của bàn xe dao mang dao tiện, ký hiệu là S.
Chuyển động cơ bản của máy tiện bao gồm các hoạt động chính trong quá trình cắt Bên cạnh đó, máy tiện còn có các chuyển động phụ như chuyển động tiến dao và lùi dao, tuy không tham gia trực tiếp vào quá trình cắt nhưng vẫn đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo hiệu quả hoạt động của máy.
Cơ sở vật lý của quá trình cắt khi tiện
Hình 3.3 Quá trình cắt trên máy tiện a.Cắt ra phoi xếp, b Cắt ra phoi dây c Cắt ra phoi vụn
Hình 3.2 Chuyển động tạo hình trên máy tiện
Khi cắt kim loại để tạo ra phoi, lực tác dụng vào dao phải đủ lớn để tạo ra ứng suất vượt quá sức bền của vật liệu Dưới tác động của lực cắt, vật liệu trải qua biến dạng đàn hồi và dẻo Khi ứng suất tiếp và ứng suất pháp đạt ngưỡng phá hủy, lớp kim loại sẽ bị tách ra và phoi được hình thành Quá trình cắt vì vậy chính là sự phát triển của biến dạng đàn hồi, dẻo và phá hủy của kim loại, thể hiện bản chất của quá trình cắt.
2.2 Các hiện tượng xảy ra trong quá trình cắt
2.2.1 Hiện tượng lẹo dao a) Hiện tượng
Trong quá trình cắt, khi phoi dây được cắt ra, trên lưỡi cắt của dao thường xuất hiện lớp kim loại có cấu trúc khác biệt so với vật liệu gia công và vật liệu làm dao Nếu lớp kim loại này bám chặt vào lưỡi cắt, nó được gọi là lẹo dao Cơ chế hình thành lẹo dao có thể được giải thích qua các yếu tố tác động trong quá trình cắt.
Do chịu áp lực lớn và nhiệt độ cao, mặt trước của dao không hoàn toàn nhẵn, dẫn đến việc lớp kim loại bị cắt nằm kề sát với mặt trước dao trong quá trình cắt Khi tốc độ di chuyển chậm và trong những điều kiện nhất định, lực cản có thể vượt qua lực ma sát nội bộ, khiến lớp kim loại bám lại ở mặt trước dao, hình thành lẹo dao Lẹo dao bị biến dạng lớn, có độ cứng cao hơn vật liệu gia công từ 2,5 đến 3,5 lần, cho phép thay thế vật liệu làm dao để thực hiện quá trình cắt gọt Các dạng lẹo dao cũng rất đa dạng.
Có hai dạng lẹo dao: lẹo dao ổn định và lẹo dao theo chu kỳ
Lẹo dao ổn định được duy trì dọc theo lưỡi cắt trong suốt quá trình cắt, với cấu trúc gồm nhiều lớp gần như song song với mặt trước Hiện tượng này thường xảy ra khi cắt thép có độ dày nhỏ.
Lẹo dao chu kỳ bao gồm hai phần: phần nền gần mặt trước của dao, tương đương với lẹo dao loại một Phần thứ hai phát triển, tồn tại và biến mất nhiều lần trong một đơn vị thời gian, tạo ra sự thay đổi liên tục của lẹo dao.
Hình 3.4 Lẹo dao bám trên mặt trước của dao trong quá trình cắt
Trong quá trình cắt, các góc cắt của dao luôn biến đổi, và chiều cao của lẹo dao là thông số quan trọng để đặc trưng cho kích thước của nó.
2.2.2 Hiện tượng co rút phoi
Hình 3.5 Hiện tượng co rút phoi
Sự biến dạng của lớp kim loại khi cắt được thể hiện qua chiều dài lớp phoi cắt (L_f), ngắn hơn quãng đường dao di chuyển (L_d) trên bề mặt gia công, trong khi chiều dày của phoi (a_f) lại lớn hơn chiều dày cắt (a).
Sự biến đổi kích thước của lớp kim loại sau khi cắt được xác định qua hệ số co rút phoi, ký hiệu là K Nếu thể tích của khối kim loại trước và sau biến dạng không thay đổi, và b f = b, thì điều này cho thấy mối quan hệ giữa các kích thước trước và sau khi cắt.
Hệ số co rút phoi, ký hiệu là K, có giá trị từ 1 đến 8 và phụ thuộc vào nhiều yếu tố ảnh hưởng đến sự biến dạng của phoi, bao gồm tính chất cơ lý của vật liệu gia công, hình dáng hình học của dao, chế độ cắt và các điều kiện cắt khác.
Sau khi gia công xong, do kết quả lan truyền của biến dạng dẻo, nên bề mặt của chi tiết bị biến cứng
Cứng nguội tạo ra các tinh thể kim loại bị nát vụn, làm cho bề mặt trở nên bền và cứng hơn Khi bề mặt đã được gia công hoàn chỉnh và không có khuyết tật, hiện tượng cứng nguội mang lại lợi ích Tuy nhiên, nếu có khuyết tật, giới hạn bền mỏi của chi tiết sẽ giảm, dẫn đến tuổi thọ của chi tiết cũng bị ảnh hưởng Hơn nữa, cứng nguội còn gây khó khăn trong các công đoạn gia công tinh.
2.2.4 Hiện tượng rung động trong quá trình cắt
Khi nghiên cứu rung động, cần chú ý đến độ cứng vững của hệ thống công nghệ, bao gồm máy, dao, đồ gá và chi tiết gia công Sự thay đổi lực tác động vào hệ thống có thể gây ra rung động Ngoài ra, các thông số đặc trưng cho rung động, như biên độ A, cũng rất quan trọng trong việc phân tích và đánh giá hiện tượng này.
38 và tần số f); hiện tượng cộng hưởng khi có rung động
Trong quá trình cắt, nếu chi tiết và dụng cụ cắt có độ cứng vững thấp, cùng với máy không đủ độ cứng vững, lực cắt biến đổi sẽ gây ra rung động.
Rung động có tác động trực tiếp đến độ chính xác kích thước, hình dáng hình học và độ nhám bề mặt gia công Ngoài ra, rung động còn làm tăng độ mòn của dụng cụ cắt và gây hại cho các bộ phận máy móc cũng như gá lắp.
Trong quá trình cắt có hai loại rung động, đó là: rung động cưỡng bức và rung động tự rung
Rung động cưỡng bức xảy ra do tác động theo chu kỳ từ các nguồn lực, chẳng hạn như lực ly tâm từ các chi tiết máy quay không cân bằng, lực va đập của bánh răng truyền động do chế tạo không chính xác, hoặc lực cắt không ổn định khi tiện chi tiết có rãnh và quay không tròn đều.
Rung động tự rung xảy ra do tác động của nội lực, trong đó lực ma sát giữa phoi và mặt trước của dao thay đổi Sự không đồng nhất về cơ lý tính của vật liệu gia công dẫn đến biến thiên của lực cắt, gây ra hiện tượng lẹo dao xuất hiện và mất đi.
Nhiệt phát sinh trong quá trình cắt tác động đến:
- Dụng cụ cắt Do nhiệt cắt làm giảm độ cứng, độ bền cơ học, tăng độ mòn dao ảnh hưởng đến khả năng cắt gọt của dụng cụ cắt
Lực cắt khi tiện
Lực cắt khi tiện được thể hiện qua hình 3.3, trong đó lực cắt tổng (P) được phân tích thành ba thành phần chính dựa trên ba phương chuyển động: vận tốc cắt (v), lượng chạy dao (s) và chiều sâu cắt (t).
Hình 3.8 Các thành phần lực cắt khi tiện
Thành phần lực (Pz) là lực tiếp tuyến hay lực cắt chính, nằm theo hướng chuyển động chính (tốc độ cắt) Giá trị của lực (Pz) là cần thiết để tính toán công suất của chuyển động chính, cũng như độ bền của dao, chi tiết, cơ cấu chuyển động chính và các cơ cấu khác của máy tiện.
Thành phần lực chiều trục (Px) có tác dụng ngược hướng chạy dao, được gọi là lực chạy dao Hiểu rõ lực này giúp tính toán độ bền của chi tiết trong quá trình chạy dao, độ bền của dao, cũng như công suất tiêu hao của cơ cấu chạy dao.
Thành phần lực (Py) tác động trong mặt phẳng ngang và vuông góc với đường tâm của chi tiết, được gọi là lực hướng kính Lực này có khả năng làm cong chi tiết, từ đó ảnh hưởng đến độ chính xác trong gia công, cũng như độ cứng vững của máy và dụng cụ cắt.
Sau khi xác định được các lực thành phần Px, Py và Pz , thì lực cắt tổng P được tính theo công thức: x y z
Phương pháp phân tích lực cắt phổ biến nhất là sử dụng công thức P = P₁ + P₂ + P₃ và P = Pₓ² + Pᵧ² + P𝓏² Việc đo các thành phần lực cắt trở nên dễ dàng nhờ vào sự xác định hoàn toàn của các phương chuyển động cắt Bằng cách sử dụng vận tốc chuyển động và các lực cắt thành phần, chúng ta có thể tính toán công suất cắt Nếu xác định được các lực thành phần, việc tính toán giá trị lực cắt tổng cũng trở nên đơn giản.
Chế độ cắt khi tiện
4.1 Các yếu tố của chế độ cắt khi tiện
Tập hợp các yếu tố tốc độ cắt, chiều sâu cắt và lượng chạy dao được gọi là chế độ cắt
4.1.1 Chiều sâu cắt khi tiện
Chiều sâu cắt (ký hiệu bằng chữ t) là khoảng cách giữa bề mặt đã gia công và bề mặt chưa gia công trong một hành trình ăn dao
Trị số chiều sâu cắt được đo trong mặt phẳng chiều trục của chi tiết gia công trong trường hợp dao gá ngang đường tâm của máy
Hình3.9 Chiều sâu cắt khi tiện a Tiện trụ ngoài b Tiện trụ trong c Tiện mặt đầu d Tiện cắt rãnh
Khi tiện ngoài, chiều sâu cắt được tính theo công thức:
Khi tiện rộng lỗ, chiều sâu cắt được tính theo công thức:
Trong đó: D- là đường kính của chi tiết trước khi gia công (mm) d- là đường kính của chi tiết sau khi gia công (mm)
Lượng chạy dao, ký hiệu là chữ S, đại diện cho khoảng dịch chuyển của dao theo hướng chuyển động sau mỗi vòng quay của chi tiết gia công, và được tính bằng mm/vòng.
Khi tiện cần phân biệt lượng chạy dao:
- Lượng chạy dao dọc, chuyển động của dao dọc theo đường tâm chi tiết,
- Lượng chạy dao ngang, chuyển động của dao thẳng góc với đường tâm,
- Lượng chạy dao nghiêng, chuyển động của dao hợp với đường tâm một góc nào đó
Hai yếu tố chiều sâu cắt (t) và lượng chạy dao (s) chủ yếu đặc trưng cho quá trình cắt về năng suất
4.1.3 Tốc độ cắt khi tiện
Tốc độ cắt khi tiện, ký hiệu bằng chữ V, là khoảng dịch chuyển của lưỡi cắt đối với bề mặt chi tiết gia công trong một đơn vị thời gian Tốc độ cắt chính xác là tổng hợp của tốc độ vòng của chi tiết gia công và tốc độ chuyển động chạy dao Tuy nhiên, do tốc độ của chuyển động chạy dao thường rất nhỏ, nên người ta thường chỉ tính tốc độ vòng của chi tiết gia công, được xác định bằng công thức cụ thể.
V Dn Hình 3.10 Lượng chạy dao khi tiện trụ ngoài
D là đường kính của phôi (mm) n là số vòng quay của trục chính (phôi) trong một phút (vg/ph)
Tốc độ cắt khi tiện là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt gia công và chi phí sản phẩm Tăng tốc độ cắt giúp giảm thời gian gia công nhưng cũng dẫn đến việc dao bị mòn nhanh, gây tốn thời gian và chi phí cho việc mài sửa và thay dao Do đó, lựa chọn tốc độ cắt hợp lý là cần thiết để đảm bảo năng suất cao và giảm chi phí sản xuất.
4.2 Chọn và tính chế độ cắt khi tiện
Năng suất gia công phụ thuộc vào các yếu tố cắt t, s, và v Để đạt năng suất tối ưu theo thời gian máy, cần chọn chiều sâu cắt (t) lớn nhất trước, sau đó mới xác định chiều rộng cắt (s) Khi đã lựa chọn (s) và (t) dựa trên tuổi bền của dao (T), cần tính toán tốc độ cắt (V) và từ đó xác định số vòng quay trục chính phù hợp với máy.
Bước đầu tiên trong quá trình cắt là lựa chọn dao cắt, bao gồm việc chọn vật liệu cho phần lưỡi dao, kích thước thân dao, hình dáng hình học và các góc độ của dao theo tiêu chuẩn trong sổ tay cơ khí Cần lưu ý rằng nên chọn kích thước thân dao lớn nhất đã được tiêu chuẩn hóa, phù hợp với từng loại máy cụ thể để đạt hiệu quả tối ưu.
Bước 2: Chọn chiều sâu cắt (t)
Khi thực hiện tiện thô, cần chọn chiều sâu cắt (t) phù hợp với lượng dư gia công để nâng cao năng suất Điều này chỉ khả thi khi hình dạng của phôi đúng với chi tiết cần gia công, nhằm tránh sai số in dập Tùy thuộc vào dạng phôi và yêu cầu của chi tiết, việc lựa chọn chiều sâu cắt phải đảm bảo vừa tối ưu năng suất vừa giảm thiểu sai số.
Khi tiện tinh nên cắt 2 lần: gọi lượng dư (h) là lượng dư để tiện tinh thì lần thứ nhất chọn chiều sâu cắt 2 3
3 4 t h, còn lại cắt lần 2 với 1 1
Bước 3: Chọn lượng dao (s) Khi chọn cần chú ý tới các nhân tố ảnh hưởng đến lượng chạy dao (s), cụ thể:
Khi tiện thô, độ cứng vững và khả năng kẹp chặt chi tiết gia công là rất quan trọng Bên cạnh đó, độ bền và độ cứng vững của thân dao cũng ảnh hưởng lớn đến hiệu suất Ngoài ra, độ bền của vật liệu phần cắt của dao và độ bền của cơ cấu chạy dao cũng đóng vai trò quyết định trong quá trình gia công.
Khi tiện bán tinh và tinh, các yếu tố quan trọng cần chú ý bao gồm độ cứng vững của thân dao, độ cứng vững của chi tiết gia công, độ chính xác kích thước gia công và độ bóng bề mặt gia công.
Bước 4: Tính tốc độ cắt (V)
Sau khi đã chọn được chiều sâu cắt (t) và lượng chạy dao (s) chúng ta tiến hành tính tốc độ cắt (V), thông thường có thể tính theo 2 cách:
Tính tốc độ cắt theo máy đã có sẵn;
Tính chế độ cắt không phụ thuộc vào máy (máy chưa cho trước) Trường hợp này tính toán đơn giản hơn vì không bị yếu tố máy ràng buộc
Tính vận tốc cắt theo công của máy:
Trong đó: Nđc - công suất động cơ máy tiện
Pz - lực tiếp tuyến (lực cắt chính)
- hiệu suất sử dụng của động cơ
Tính vận tốc cắt theo tuổi bền của dao: K ( m / ph ) t S T
Trong đó: Cv - hệ số tỷ lệ đặc trưng cho điều kiện gia công cụ thể (tra bảng)
S - lượng chạy dao t - chiều sâu cắt
Kv - hệ số điều chỉnh Chế độ cắt tính toán cần phải kiểm nghiệm theo công suất của máy:
Bước 5: Xác định số vòng quay trục chính (n)
Sau khi tính được tốc độ cắt (Vt), xác định số vòng quay trục chính theo công thức:, trong đó: ( / )
Vt vận tốc cắt tính toán
D đường kính chi tiết gia công
Hình 3.4: Đường chạy dao khi tiện ngoài
Khi so sánh trị số vòng quay (ntt) đã tính với bảng số vòng quay của máy, có thể xảy ra tình huống số vòng quay tính toán trùng hoặc không trùng với số vòng quay của máy Trong trường hợp không trùng, cần chọn số vòng quay trên máy nhưng phải nhỏ hơn số vòng quay tính toán để đảm bảo công suất cắt cho phép.
Bước 6: Tính thời gian cắt gọt
Thời gian cắt gọt phụ thuộc vào dạng gia công Khi tiện ngoài (hình 3.4) thời gian cắt gọt được tính theo công thức sau:
L- chiều dài bề mặt gia công,
L1- lượng ăn tới của dao (mm),
L2- lượng vượt quá của dao, thường chọn 1 3 mm, n - số vòng quay của trục chính (vg/ph),
S - lượng chạy dao (mm/vg), i - số lần cắt.
Bài tập thực hành
Tham quan thực tế tại xưởng giúp hiểu rõ hơn về quy trình gá đặt các dụng cụ cắt trên ổ gá dao và mũi khoan trên nòng ụ sau Ngoài ra, việc bảo dưỡng các thiết bị bôi trơn cho băng máy cũng là một phần quan trọng trong quá trình vận hành.
Bản chất của quá trình cắt khi tiện
Thế nào là tượng lẹo Nêu ưu, nhược điểm của lẹo dao khi tiện
Nêu các dạng mài mòn dao tiện
Nguồn sinh lực cắt khi tiện, các thành phần lực cắt
Nêu trình tự chọn chế độ cắt khi tiện
Tác dụng của dung dịch trơn nguội