Chương 7. Quy trình công nghệ gia công chi tiết điển hình
7.2. Quy trình công nghệ gia công chi tiết dạng hộp
7.2.2. Tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết dạng hộp
Tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết hộp có ý nghĩa đặc biệt quan trọng bởi vì nó không những ảnh hưởng rất lớn tới công sức lao động khi chế tạo mà còn có ảnh
147
hưởng tới việc tiêu hao vật liệu. Vì vậy, ngay từ khi thiết kế phải đảm bảo các yêu cầu về tính công nghệ của kết cấu nhƣ:
- Hộp phải có đủ độ cứng vững để khi gia công không bị biến dạng và có thể dùng chế độ cắt cao, đạt năng suất cao.
- Các bề mặt làm chuẩn phải có đủ diện tích nhất định, phải cho phép thực hiện nhiều nguyên công khi dùng bề mặt đó làm chuẩn. Ngoài ra, bề mặt chuẩn còn phải tạo điều kiện để gá đặt chi tiết nhanh khi gia công và lắp ráp.
- Các bề mặt cần gia công không đƣợc có vấu lồi, lõm; phải thuận lợi cho việc ăn dao, thoát dao. Kết cấu của các bề mặt phải tạo điều kiện cho việc gia công đồng thời bằng nhiều dao.
- Các lỗ trên hộp nên có kết cấu đơn giản, không nên có rãnh hoặc có dạng định hình, bề mặt lỗ không được đứt quãng. Các lỗ đồng tâm nên có đường kính giảm dần từ ngoài vào trong. Các lỗ nên thông suốt và ngắn.
- Không nên bố trí các lỗ nghiêng so với mặt phẳng của các vách để khi gia công tránh hiện tượng dao (khoan, khoét, doa) bị ăn dao lệch hướng.
- Các lỗ kẹp chặt phải là các lỗ tiêu chuẩn.
7.2.3. V t liệu, phôi và phương pháp chế tạo phôi.
Vật liệu để chế tạo các chi tiết hộp thường dùng là gang xám, thép đúc, hợp kim nhôm và những thép tấm để hàn.
Tùy theo điều kiện làm việc, số lƣợng hộp và vật liệu mà phôi đƣợc chế tạo bằng các phương pháp khác nhau. Phổ biến nhất là phôi gang đúc, phôi thép đúc, phôi hợp kim nhôm đúc, trong một số trường hợp người ta dùng phôi dập, phôi hàn.
* hôi đúc: bao gồm cả phôi gang, thép hoặc hợp kim nhôm là những loại phôi phổ biến nhất để chế tạo các chi tiết dạng hộp. Thường dùng các phương pháp đúc sau để chế tạo phôi đúc:
- Đúc gang trong khuôn cát, mẫu gỗ, làm khuôn bằng tay. Phương pháp này cho độ chính xác thấp, lƣợng dƣ gia công cắt gọt lớn, năng suất thấp, đòi hỏi trình độ công nhân cao. Phương pháp này thích hợp đối với dạng sản xuất đơn chiếc và loạt nhỏ.
- Đúc gang trong khuôn cát, mẫu kim loại, làm khuôn bằng máy. Phương pháp này cho độ chính xác cao, lượng dư gia công cắt gọt nhỏ. Phương pháp này thích hợp đối với dạng sản xuất hàng loạt và hàng khối.
- Đúc trong khuôn vỏ mỏng thì chi tiết đúc ra đạt độ chính xác 0,3 0,6 mm, tính chất cơ học tốt. Phương pháp này dùng trong hàng loạt lớn và hàng khối nh−ng thường chỉ dùng để đúc các chi tiết có trọng lƣợng nhỏ.
- Đúc áp lực có thể tạo nên các chi tiết hộp cỡ nhỏ có hình thù phức tạp.
Các chi tiết hộp đúc ra thường nguội không đều, gây ra biến dạng nhiệt và ứng suất dư. Cho nên cần có biện pháp khử ứng suất dư trước khi gia công cắt gọt.
* Phôi hàn: đƣợc chế tạo từ thép tấm rồi hàn lại thành hộp. Loại này đƣợc dùng trong sản xuất đơn chiếc và loạt nhỏ vì sẽ rút ngắn đƣợc thời gian chuẩn bị phôi, đạt hiệu quả kinh tế cao (so với phôi đúc). Phôi hàn có 2 kiểu:
- Kiểu thô: Hàn các tấm thép lại thành hộp rồi mới gia công.
148
- Kiểu tinh: Hàn các tấm thép đã đƣợc gia công sơ bộ các bề mặt cần thiết thành hộp, sau đó mới gia công tinh lại.
Phôi hàn thì luôn có ứng suất dư và việc khử ứng suất dư của phôi hàn thường gặp khó khăn.
* hôi d p: đƣợc dùng đối với các chi tiết hộp nhỏ có hình thù không phức tạp ở dạng sản xuất loạt lớn và hàng khối. Ta có thể dập nóng đối với thép còn hợp kim màu thì có thể dập nguội. Phương pháp dập tạo được cơ tính tốt và đạt năng suất cao.
7.2.4. Quy trình công nghệ chế tạo chi tiết dạng hộp.
7.2.4.1. Chuẩn định vị:
a) Chuẩn tinh:
* Chuẩn tinh là mặt phẳng kết hợp với 2 lỗ vuông góc với mặt phẳng ấy:
a) b) Hình 7-2. Chuẩn tinh 1
+ Ƣu điểm: Đồ gá có kết cấu đơn giản, không gian gia công rộng có thể gia công đƣợc tất cả các bề mặt nên nó là chuẩn tinh thống nhất.
+ Nhƣợc điểm:
Gây ra sai số góc xoay ảnh hưởng đến độ chính xác của một số kích thước khác.
Gia công thêm hai lỗ dùng làm chuẩn tinh phụ.
Thích hợp với các chi tiết hộp cỡ nhỏ.
* Chuẩn tinh là hệ 3 mặt phẳng vuông góc:
Hình 7-3. Chuẩn tinh 2
+ Ƣu điểm: độ cứng vững cao, gá đặt đơn giản, phù hợp chi tiết hộp cỡ lớn.
149
+ Nhƣợc điểm: Đồ gá cồng kềnh phức tạp, khi gá đặt các chi tiết lớn phải có các cơ cấu áp sát các mặt chuẩn định vị vào đồ gá, trong nhiều trường hợp phải gia công thêm các chuẩn tinh phụ.
* Ngoài ra có thể kết hợp hai sơ đồ trên hoặc sử dụng các kết cấu sẵn có trên hộp làm chuẩn.
b, Chuẩn thô:
- Chuẩn thô có thể chọn là các lỗ cơ bản - Chuẩn thô có thể chọn là mặt trong của hộp - Chuẩn thô có thể chọn là mặt ngoài của hộp - Chuẩn thô có thể chọn là các kết cấu sẵn có
Hình 7-4. Sơ đồ định vị khi chọn chuẩn thô ở nguyên công đầu tiên 7.2.4.2. Trình tự gia công các bề mặt chủ yếu.
Khi gia công chi tiết hộp nên theo trình tự sau:
- Gia công chuẩn.
- Gia công các mặt phẳng.
- Gia công các lỗ chính.
- Kiểm tra trung gian.
- Gia công các mặt còn lại.
- Tổng kiểm tra.
7.2.5. Biện pháp thực hiện các nguyên công chính.
7.2.5.1. Gia công mặt chuẩn:
- Gia công mặt phẳng:
Trong sản xuất loạt nhỏ đơn chiếc thường được gia công trên các máy phay hoặc máy bào, với các hộp có mặt chuẩn vuông góc hoặc gần tròn có thể gia công trên máy tiện.
150
Trong sản xuất loạt lớn hàng khối thường được gia công trên các máy nhiều trục (máy phay giường) hoặc sử dụng đồ gá quay để gia công liên tiếp nhiều vị trí.
- Gia công hai lỗ chuẩn:
Thường được thực hiện trên máy khoan cần, hai lỗ dùng làm chuẩn định vị cần đạt độ chính xác cao về kích thước cũng như độ vuông góc đường tâm lỗ với mph định vị, vì vậy các lỗ này bắt buộc phải gia công qua nhiều bước công nghệ (khoan - khoét - doa).
Để đảm bảo độ vuông góc giữa đường tâm lỗ với mặt phẳng định vị, tốt nhất nên gia công chúng trên cùng 1 lần gá trên các máy chuyên dùng hoặc trên các trung tâm gia công, cũng có thể đảm bảo yêu cầu này bằng các biện pháp sau:
- Dùng chuẩn tinh thống nhất.
- Dùng mặt phẳng đã gia công làm chuẩn để gia công 2 lỗ.
7.2.5.2. Gia công các mặt ngoài của hộp:
Gia công các mặt ngoài của hộp được tiến hành bằng các phương pháp bào phay, tiện, mài hoặc chuốt.
Trong sản xuất đơn chiếc và loạt nhỏ thường dùng phương pháp bào vì phương pháp này đơn giản và rẻ tiền.
Trong sản xuất loạt vừa và lớn thường dùng phương pháp phay.
Trong sản xuất hàng khối đã và đang sử dụng rộng rãi phương pháp phay liên tục trên máy phay có bàn quay và máy phay có tang trống để gia công hai mặt phẳng song song cùng một lúc bằng hai dao đƣợc bố trí trên hai trục chính ở hai phía. Gia công trên loại máy này có độ cứng vững cao đảm bảo năng suất và độ chính xác cao, đặc biệt là độ song song của hai mặt gia công.
Những hộp có mặt ngoài và mặt trong tròn xoay nếu cỡ nhỏ có thể gia công trên máy tiện.
Gia công tinh các mặt ngoài của hộp trong sản xuất hàng loạt và hàng khối được thực hiện trên máy mài, còn trong sản xuất đơn chiếc và loạt nhỏ thường dùng phương pháp cạo.
7.2.5.3. Gia công các lỗ chính của hộp:
Khi gia công lỗ chính trên hộp thường gặp hai trường hợp: Gia công các lỗ đồng phẳng và các lỗ đồng trục.
a, Gia công các lỗ đồng phẳng:
* Gia công theo vạch dấu: Vị trí của lỗ gia công đƣợc xác định nhờ vạch dấu.
Ƣu điểm: Đơn giản.
Nhƣợc điểm: Năng suất thấp, độ chính xác thấp.
* Gia công theo bạc chuẩn:
* Gia công dùng căn mẫu:
* Gia công bằng điều chỉnh du xích trên bàn máy:
* Gia công theo bạc dẫn hướng: Bạc dẫn hướng có 2 nhiệm vụ:
151 - Xác định vị trí lỗ gia công.
- Tăng cứng vững cho dụng cụ cắt.
Hình 7-5. Bạc dẫn hướng cố định
Khi gia công yêu cầu độ chính xác cao cần qua các bước khoan - khoét - doa người ta thay bạc dẫn hướng bằng bạc tháo nhanh.
Hình 7.6. Bạc thay nhanh
* Gia công trên máy khoan nhiều trục hoặc các máy tổ hợp nhiều trục chính:
* Ngoài ra còn sử dụng đầu khoan nhiều trục gia công các bích.
Hình 7-7. Đầu khoan nhiều trục b, Gia công các lỗ đồng trục:
152
- Gia công đồng thời các lỗ: Thường thực hiện trên các máy doa ngang, dao được lắp trên trục dao. Việc gia công các lỗ này được tiến hành đồng thời, ở phương pháp này độ chính xác đồng tâm các lỗ phụ thuộc vào độ cứng vững của trục dao.
Hình 7-8. Gia công lỗ đồng trục
Nếu khoảng cách giữa các lỗ dài, trục dao thường được lắp trên hai gối đỡ, khi đó dao đƣợc nối tuỳ động với trục chính của máy.
Hình 7-9. Gia công lỗ đồng thời hai lỗ trên máy doa
Nếu khoảng cách đó ngắn có thể sử dụng trục dao côngxôn, khi đó trục dao đƣợc nối cứng với trục chính của máy.
- Sau khi gia công xong một lỗ dùng nó để dẫn hướng để gia công lỗ tiếp theo.
Hình 7-10. Sơ đồ gia công từng lỗ
Hai phương án trên cho độ chính xác kém hơn vì vừa ảnh hưởng độ cứng vững của trục dao và khe hở của bạc. Có ƣu điểm là gia công trên cùng một lần gá.
- Gia công xong lỗ ở một vách, sau đó quay bàn máy một góc 1800 để gia công lỗ đối diện, ở phương án này độ chính xác đồng tâm giữa các lỗ phụ thuộc vào độ chính xác phân độ của bàn máy.
7.2.5.4. Gia công các lỗ kẹp chặt
153
- Khi sản lượng ít với mọi cỡ kích thước cuả hộp, các lỗ được gia công trên máy khoan đứng hoặc máy khoan cần.
- Trong sản xuất loạt vừa các lỗ kẹp chặt đƣợc gia công trên máy khoan cần có lắp đầu rơvônve.
- Trong sản xuất hàng loạt lớn và hàng khối thường gia công trên máy tổ hợp có đầu lực mang nhiều trục chính, hoặc trên máy đầu khoan nhiều trục để gia công nhiều lỗ cùng một lúc.
7.2.5.5. Gia công chính xác các lỗ lắp ghép
Nếu trên hộp có các lỗ cần đảm bảo độ chính xác cấp 6, 7 thì phải gia công tinh lần cuối. Các phương pháp gia công tinh lần cuối có thể là doa mỏng, mài khôn, lăn ép, mài nghiền,...
7.2.5.6. Kiểm tra hộp
- Độ thẳng của mặt phẳng được kiểm tra bằng cách dùng thước hoặc đồng hồ so.
Độ phẳng đƣợc kiểm tra bằng đồng hồ so hoặc bàn rà trên đó có bôi sơn đỏ để áp vào mặt kiểm tra.
- Độ chính xác kích thước lỗ được kiểm tra bằng dụng cụ đo thích hợp. Nếu chiều sâu lỗ nhỏ thì dùng thước cặp, calip; nếu chiều sâu lỗ lớn thì dùng đồng hồ đo lỗ.
- Độ chính xác hình dáng hình học đƣợc kiểm tra bằng đồng hồ so.
- Độ đồng tâm giữa các lỗ cơ bản đƣợc xác định bằng trục kiểm tra với đồng hồ so nhƣ hình sau. Ta lắp hai trục chuẩn vào hai lỗ cần đo độ đồng tâm (lắp không có khe hở), cho trục bên trái quay. Sai lệch chỉ thị lớn nhất trên đồng hồ sau một vòng quay là độ đảo hướng tâm giữa hai trục bằng hai lần độ đồng tâm giữa hai trục.
Hình 7-11. Sơ đồ đo độ đồng tâm giữa hai lỗ
- Độ song song giữa đường tâm lỗ và mặt đáy được đo theo sơ đồ sau: cho đồng hồ so rà trên trục chuẩn (lắp trong lỗ) về phía bên phải, chỉnh cho đồng hồ so về 0 khi mũi dò tiếp xúc với đường sinh cao nhất của trục. Rà đồng hồ so về phía đầu bên trái của trục, giá trị trên đồng hồ so là giá trị độ song song giữa tâm lỗ và mặt đáy.