Chương 7. Quy trình công nghệ gia công chi tiết điển hình
7.3. Quy trình công nghệ gia công chi tiết dạng càng
7.3.1. Đặc điểm và yêu cầu kỹ thuật
7.3.1.1. Đặc điểm:
Càng là loại chi tiết có một hoặc một số lỗ cơ bản cần gia công đạt độ chính xác cao mà đường tâm của chúng song song với nhau hoặc tạo với nhau một góc nào đó.
Ngoài ra, trên càng còn có các lỗ dùng để kẹp chặt, các rãnh then, các mặt đầu và các yếu tố khác cần phải gia công.
Chi tiết dạng càng thường có chức năng biến chuyển động thẳng của chi tiết này thành chuyển động quay của chi tiết khác. Ngoài ra, chi tiết dạng càng còn dùng để đẩy bánh răng di trƣợt khi cần thay đổi tỷ số truyền trong các hộp tốc độ.
Càng gạt, càng nối, cánh tay đòn, đòn kẹp, đòn gánh, tay biên và những chi tiết tương tự là các khâu động học của các cơ cấu máy, dụng cụ, trang bị công nghệ đều thuộc nhóm chi tiết dạng càng.
7.3.2.2. Y u cầu kỹ thu t:
Khi chế tạo càng cần đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật sau:
- Kích thước các lỗ cơ bản được gia công đạt độ chính xác cấp 7 9; độ nhám bề mặt Ra = 0,63 0,32.
155
- Độ không song song của tâm các lỗ cơ bản khoảng 0,03 0,05 mm trên 100 mm bán kính.
- Độ không vuông góc của tâm lỗ so với mặt đầu khoảng 0,05 0,1 mm trên 100 mm bán kính.
- Độ không song song của các mặt đầu các lỗ cơ bản khác trong khoảng 0,05 0,25 mm trên 100 mm bán kính mặt đầu.
- Các rãnh then (nếu có) đƣợc gia công đạt cấp chính xác 8 10 và độ nhám bề mặt Rz = 10 40.
- Các bề mặt làm việc của càng đƣợc nhiệt luyện đạt độ cứng 50 55 HRC.
7.3.2. V t liệu, phôi và phương pháp chế tạo phôi.
7.2.2.1. V t liệu
Vật liệu để chế tạo chi tiết dạng càng thường sử dụng các loại như sau:
- Các loại thép cacbon nhƣ: 20, 40, 45
- Càng yêu cầu độ bền cao thường dùng các thép hợp kim như 18XHMA, 40XHA
- Các loại gang xám nhƣ GX12-28, GX21-44 thích hợp với điều kiện làm việc tải trọng nhỏ.
- Các loại gang dẻo nhƣ GZ37-12, GZ4-35-10 thích hợp với điều kiện làm việc có va đập...
- Ngoài ra càng còn đƣợc chế tạo từ kim loại mầu và kim loại bột. Nói chung vật liệu chế tạo càng phụ thuộc chủ yếu vào tải trọng tác dụng.
7.2.2.2. Phôi
Các dạng phôi của càng thường dùng là phôi đúc, rèn dập, tuỳ thuộc vào loại hình sản xuất mà người ta lựa chọn phương pháp tạo phôi thích hợp.
- Càng có kích thước vừa và nhỏ, nếu sản lượng ít thì dùng phôi rèn tự do, nếu nhiều thì dùng phương pháp dập.
- Phôi đúc dùng cho càng bằng gang, kim loại màu, thép. Tùy theo sản lƣợng mà có thể đúc trong khuôn cát, khuôn kim loại, khuôn mẫu chảy.
- Càng loại lớn, nếu sản lƣợng ít thì dùng phôi hàn; nếu sản lƣợng nhiều thì dùng kết hợp hàn và dập.
7.3.3. Tính công nghệ trong kết cấu đối với chi tiết dạng càng.
- Càng phải đủ cứng vững, không bị biến dạng khi gia công và khi làm việc.
- Chiều dài của các lỗ cơ bản nên bằng nhau và các mặt đầu của càng nằm trên hai mặt phẳng song song với nhau là tốt nhất.
- Kết cấu của càng nên bố trí sao cho đối xứng qua một mặt phẳng nào đó.
- Đối với những càng có các lỗ vuông góc với nhau thì kết cấu phải thuận lợi cho việc gia công lỗ nhỏ.
- Kết cấu của càng phải thuận lợi cho việc gia công nhiều chi tiết cùng một lúc.
156
- Hình dáng của càng phải thuận lợi cho việc chọn chuẩn thô và chuẩn tinh thống nhất.
7.3.4. Quy trình công nghệ chế tạo chi tiết dạng càng.
7.3.4.1. hân tích chuẩn định vị a. Chuẩn tinh:
* Một mặt phẳng kết hợp với hai lỗ vuông góc với mặt phẳng đó.
Hình 7-14. Chuẩn tinh 1
Ƣu điểm: Đồ gá đơn giản, không gian gia công rộng, có thể dùng làm chuẩn tinh thống nhất.
Nhược điểm: Độ cứng vững không cao, gây sai số góc xoay trong trường hợp chốt bị mòn.
* Sử dụng hệ 3 mặt phẳng vuông góc:
Hình 7-15. Chuẩn tinh 2
Ƣu điểm: Độ cứng vững cao, không gian gia công rộng, dùng làm chuẩn tinh thống nhất.
Nhƣợc điểm: Đồ gá phức tạp, phải gia công thêm các bề mặt sử dụng làm chuẩn tinh phụ.
b. Chuẩn thô:
* Chuẩn thô để gia công đồng thời mặt đầu và lỗ cơ bản:
Chuẩn thô ban đầu đƣợc chọn là vành tròn ngoài của lỗ và một mặt đầu của phôi, chọn chuẩn nhƣ vậy để gia công mặt đầu bên kia và gia công lỗ cơ bản. Chi tiết gia công được định vị bằng mặt đầu phía dưới, vành ngoài lỗ bên trái định vị trên khối V cố định, vành ngoài lỗ bên phải định vị bằng khối V di động, lực kẹp W tác động qua khối V di động.
157
Hình 7-16. Chuẩn thô
Để đảm bảo độ chính xác thì mặt đầu cần được gia công trước khi gia công các lỗ cơ bản.
* Chuẩn thô để gia công mặt đầu:
Nếu mục đích chỉ gia công mặt đầu ở nguyên công đầu tiên, có thể chọn phương án định vị vào phần thân càng không gia công. Khi gia công các mặt đầu cần đảm bảo độ đối xứng qua đường đối xứng, tốt nhất nên chọn chuẩn thô là mặt không gia công, có thể gia công đồng thời các mặt đầu, sử dụng đồ gá tự định tâm (êtô tự định tâm), năng suất cao, độ cứng vững thấp.
Hình 7-17. Chuẩn thô gia công 2 mặt đầu
Ngoài ra còn sử dụng mặt đầu làm chuẩn thô để gia công mặt đầu còn lại.
Hình 7-18: Dùng mặt đầu làm chuẩn thô
* Chuẩn thô để gia công lỗ cơ bản thứ nhất:
158
Hình 7-19. Chuẩn thô gia công lỗ cơ bản thứ nhất
- Mặt phẳng đã gia công khống chế 3 bậc tự do và vành ngoài của lỗ khống chế 2 bậc tự do. Có ưu điểm là đảm bảo độ vuông góc đường tâm lỗ và chiều dày thành lỗ đều đặn.
* Chuẩn thô để gia công lỗ cơ bản thứ hai:
Thường sử dụng mặt đầu 3 bậc, lỗ đã gia công 2 bậc, vành ngoài của lỗ gia công 1 bậc.
Hình 7-20. Chuẩn thô gia công lỗ cơ bản thứ hai
Ƣu điểm: Đảm bảo độ vuông góc mặt đầu với tâm lỗ, khoảng cách tâm 2 lỗ, độ song song đường tâm 2 lỗ, chiều dày thành lỗ đều đặn...
Ngoài ra người ta còn sử dụng nhiều phương án khác...
7.3.4.2. Thứ tự gia công càng.
- Gia công thô và tinh các mặt đầu.
- Gia công các chuẩn tinh phụ nếu cần.
- Gia công thô và tinh các lỗ cơ bản.
- Gia công các lỗ phụ (các lỗ khác, lỗ ren).
- Cân bằng trọng lƣợng nếu cần thiết.
- Tổng kiểm tra.
7.3.5. Biện pháp thực hiện các nguyên công chính.
7.3.5.1. Gia công mặt đầu.
Trong sản xuất loạt vừa và nhỏ mặt đầu càng được thực hiện bằng phương pháp phay là phổ biến trên máy phay ngang hoặc máy phay đứng bằng một dao. Cũng có thể thực hiện trên máy tiện, khi đó chi tiết đƣợc gá trên mâm cặp 4 chấu hoặc đồ gá chuyên dùng, năng suất thấp.
159
a) b) Hình 7-21. Gia công mặt đầu
a) Phay trên máy phay ngang b)Phay trên máy phay đứng
Nếu lượng dư nhỏ, chất lượng phôi tốt thì thường thực hiện gia công mặt đầu càng bằng phương pháp mài phẳng, cho năng suất và độ chính xác cao hơn phương pháp phay.
Trong sản xuất hàng khối mặt đầu của càng đƣợc gia công trên máy phay ngang vạn năng hoặc máy phay có bàn quay liên tục hoặc gián đoạn, để tăng năng suất người ta cắt hết lượng dư ở cả hành trình đi và về, ngoài ra người ta còn gia công mặt đầu của càng bằng phương pháp chuốt trên máy chuốt ngang hay thẳng đứng.
7.3.5.2. Gia công các lỗ cơ bản.
a. Gia công lỗ nhỏ.
Nếu sản lƣợng ít đƣợc gia công trên máy khoan đứng, hoặc khoan cần bằng phương pháp lấy dấu, hoặc thực hiện trên máy tiện, máy doa ngang với phương pháp rà gá.
Nếu sản lƣợng nhiều đƣợc gia công trên máy khoan cần, máy khoan có đầu rơônve, hoặc khoan đứng bằng phương pháp tự động đạt kích thước nhờ vị trí của các bạc dẫn lắp trên phiến dẫn của đồ gá.
160
ỉ37+0,30 1,5x45
2 vát
n S
W n
Hình 7-22. Gia công lỗ đầu nhỏ
Trong sản xuất loạt lớn hàng khối, thường tiến hành khoét sau đó chuốt trên máy chuốt. Đối với một số loại càng lỗ đầu nhỏ thường đóng bạc đầu nên sau khi tiện tinh hoặc doa lỗ người ta đóng bạc rồi tiện tinh lại. Nếu bạc là tấm đồng uốn thì sau khi đóng bạc người ta cần phải tiến hành lăn ép lỗ để bạc ép sát vào thành lỗ.
b. Gia công lỗ đầu to.
Nếu là lỗ liền thì tương tự như gia công lỗ đầu nhỏ.
Với phôi rèn liền sau khi gia công các mặt đầu và gia công sơ bộ hai lỗ cơ bản người ta cắt phôi rồi tiến hành mài hoặc chuốt rồi gia công các lỗ, sau đó lắp ghép với thân rồi tiến hành gia công nhƣ có lỗ liền.
Với phôi rời, sau khi gia công các lỗ và mặt đầu rồi tiến hành lắp ráp với thân để gia công tinh lỗ.
Việc gia công hai lỗ cơ bản đòi hỏi độ chính xác cao cả về kích thước bản thân và vị trí tương quan giữa các lỗ đó với nhau và các bề mặt khác. Để đảm bảo yêu cầu đó người ta dùng các phương án sau:
Để đảm bảo độ vuông góc đường tâm lỗ với mặt đầu khi gia công lỗ lấy mặt đầu làm chuẩn.
Để đảm bảo khoảng cách tâm lỗ và độ song song đường tâm các lỗ cơ bản thường sử dụng các phương án sau:
- Gia công xong một lỗ dùng lỗ đó làm chuẩn định vị cùng với mặt đầu để gia công lỗ thứ hai. Chi tiết bị khống chế 5 bậc tự do, bậc tự do xoay quanh lỗ không cần khống chế vì nó không ảnh hưởng đến độ chính xác cần đạt. Lỗ được gia công qua các bước: khoan, khoét, doa.
161
Hình 7-23. Chuẩn định vị khi gia công lỗ
±0,15210
ỉ68 ,5+0,
25
s
n
W
Hình 7-24.Tiện lỗ đầu to của càng
- Gia công cả hai lỗ trên cùng một lần gá có thể sử dụng bạc dẫn hướng. Gia công đồng thời hai lỗ trên các máy nhiều trục chính.
7.3.5.3. Gia công các bề mặt phụ.
* Gia công rãnh then: Nếu sản lƣợng ít có thể xọc trên máy xọc hoặc bào trên máy bào. Nếu sản lượng lớn thường chuốt.
* Gia công các lỗ bắt bu lông kẹp chặt: Với các tay biên không có gờ định vị giữa nắp và thân thì bulong đóng vai trò là chốt định vị do đó các lỗ phải đƣợc gia công chính xác (6÷7), nên thường phải tiến hành khoan, khoét, doa và bắt buộc phải gia công lỗ đó ở trạng thái ghép giữa nắp với thân. Cũng có thể gia công riêng nhƣng sau khi lắp ghép phải gia công tinh lại lỗ và mặt đầu. Với các tay biên có gờ định vị giữa nắp và thân, khi đó các lỗ này chỉ có nhiệm vụ kẹp chặt và lắp bulong có khe hở nên chỉ cần khoan là đủ hoặc khoét. Trong sản xuất loạt nhỏ có thể thực hiện trên các
162
máy khoan đứng hoặc khoan cần có bạc dẫn hướng, sản xuất lớn có thể gia công đồng thời các lỗ đó trên các máy nhiều trục chính.
45°
45 90
19,3 23,5 25,5 19,3
90 45
+0,027
+0,15 -0,03 +0,15
±0,05 +0.3
M12x1,25
ỉ16
ỉ16-0,039
8,5
ỉ12,3
±0,05 +0,10
±0,05
±0,05
+0,10
A
Nắp biên
ỉ10,7
n S n
S
W W
Hình 7-24.Gia công lỗ lắp ghép 7.3.5.4. Kiểm tra càng.
Ngoài việc kiểm tra đường kính lỗ và bề dày của các đầu càng còn phải kiểm tra khoảng cách tâm giữa các lỗ cơ bản, độ vuông góc giữa mặt đầu và đường tâm lỗ, độ song song giữa các lỗ cơ bản.
- Đường kính các lỗ được kiểm tra bằng thước cặp, calip hay đồng hồ đo lỗ.
- Bề dày càng được kiểm tra bằng thước cặp, calip.
- Độ không song song giữa đường tâm các lỗ được kiểm tra bằng đồng hồ so với đồ gá nhƣ sau:
Cho hai trục kiểm vào hai lỗ cần kiểm tra độ song song. Đặt trục kiểm ở lỗ lớn lên hai khối V giống nhau, ở đầu kia đƣợc đỡ bằng một chốt định vị, chi tiết đƣợc định vị 5 BTD khi kiểm tra.
Cho đồng hồ so đo một bên đầu trục kiểm, chỉnh đồng hồ về 0. Sau đó cho đồng hồ sang đo ở đầu bên kia. Chỉ số trên đồng hồ so là độ không song song của hai lỗ càng.