Giáo trình nghề Công nghệ kỹ thuật cơ khí - Công nghệ chế tạo máy
BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP VÀ THƯƠNG MẠI
GIÁO TRÌNH
Tên môn học: Công nghệ chế tạo máy
NGHỀ: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ KHÍ
TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG
Ban hành kèm theo Quyết định số:
ngày tháng năm
của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Công nghiệp và Thương mại
Vĩnh Phúc , năm 2018
TÊN MÔN HỌC: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY
Mã môn học: MHTC17021031
Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của môn học:
Vị trí:
Môn học Công Nghệ Chế Tạo Máy được bố trí sau khi sinh viên đã học
xong các môn học lý thuyết cơ sở, như môn Vẽ kỹ thuật, Dung sai, Vật liệu cơ
khí....
Tính chất:
Là môn học cơ sở nghề có liên quan đến kiến thức Lý thuyết chuyên môn và
Mô đun đào tạo nghề.
Môn học Công nghệ chế tạo máy chủ yếu nghiên cứu về qui trình công nghệ
gia công cơ khí. Cách tính toán lượng dư gia công, cách tính sai số chuẩn và thiết
lập qui trình công nghệ.
Ý nghĩa:
Công nghệ chế tạo máy là môn học giúp người học vận dụng kiến thức đã
học vào thực tập, sản xuất thiết lập công nghệ gia công chi tiết, tạo ra sản phẩm đạt
giá trị sử dụng tốt, tính kinh tế cao, chất lượng, giá thành rẻ.
Vai trò:
Giúp cho người học thiết lập được qui trình công nghệ và biết cách quản lý
quá trình chế tạo sản phẩm;
Giúp cho người học nắm được các chỉ tiêu công nghệ cần thiết, nhằm nâng
cao tính công nghệ trong quá trình thiết kế các kết cấu cơ khí, để góp phần nâng
cao hiệu quả chế tạo chúng.
Mục tiêu của môn học:
- Khái quát được những vấn đề cơ bản về gia công cơ khí;
- Nêu được các khái niệm về quá trình sản xuất và qui trình công nghệ;
- Hiểu các yếu tố qui trình công nghệ;
- Hiểu các loại chuẩn, lượng dư gia công;
- Biết cách tính toán sai số chuẩn và lượng dư gia công;
- Vận dụng những kiến thức của môn học vào thực tế, khi thiết kế công nghệ
và đồ gá thông dụng;
- Phân tích được quá trình định vị và kẹp chặt chi tiết;
- Phân tích được quá trình rà gá chi tiết khi gia công;
- Thiết kế được tiến trình hoặc qui trình công nghệ gia công cơ khí;
- Tích cực trong học tập, tìm hiểu thêm trong quá trình thực tập xưởng;
- Rèn luyện tính kiên trì, chủ động và tích cực, sáng tạo trong học tập.
Nội dung môn học:
Thời gian (tiết)
Thực
hành,
Tên các chương/ bài
trong mô đun
Ghi
chú
thí
nghiệm,
thảo
luận,
TT
Tổng
số thuyết
Lý
Kiểm
tra
bài tập
1
2
3
Chương 1. Những khái
niệm cơ bản
Chương 2. Chất lượng bề
mặt chi tiết máy
Chương 3. Độ chính xác
gia công
3
3
3
3
3
3
4
5
Chương 4. Chuẩn
6
9
6
8
Chương 5. Đặc trưng của
các phương pháp gia công
Chương 6. Công nghệ gia
công chi tiết hộp
Chương 7. Công nghệ gia
công chi tiết càng
Chương 8. Công nghệ gia
công chi tiết trục
Chương 9. Công nghệ gia
công chi tiết bạc
1
1
6
7
8
9
6
6
6
5
4
4
5
4
1
3
Tổng
45
42
Chương 1. NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN
Mục tiêu.
- Phân biệt được quá trình sản xuất và quá trình công nghệ.
- Xác định đúng dạng sản xuất.
- Rèn luyện tính kỷ luật, kiên trì, cẩn thận, nghiêm túc, chủ động và tích cực sáng
tạo trong học tập.
Nội dung chương.
1.1. Quá trình sản xuất, quá trình công nghệ, quy trình công nghệ.
1.1.1. Quá trình sản xuất
Một cách tổng quát, quá trình sản xuất là quá trình con ngừời tác động vào tài
nguyên thiên nhiên để biến nó thành sản phẩm phục vụ lợi ích của con người.
Trong nhà máy cơ khí, quá trình sản xuất bao gồm các quá trình:
- Chế tạo phôi
- Gia công cắt gọt
- Nhiệt luyện, hoá luyện
- Kiểm tra
- Lắp ráp
- Vận chuyển
- Chế tạo dụng cụ
- Sửa chữa máy, bảo quản trong kho, sơn phủ ....
-
Chế tạo phôi: đúc, rèn, dập
Hình 1.1. Phôi chi tiết tay biên
- Gia công cắt gọt: Phay các mặt đầu, khoan, khoét, doa các lỗ chính, lỗ kẹp chặt
2
Hình 1.2. Gia công cắt gọt tay biên
- Nhiệt luyện
- Kiểm tra
- Lắp ráp
1.1.2. Quá trình công nghệ
Là một phần của quá trình sản xuất, trực tiếp làm thay đổi trạng thái và tính chất
của đối tượng sản xuất, như thay đổi hình dáng, kích thước, tính chất hoá lý , vị trí
tương quan giữa các bộ phận của chi tiết.
Ví dụ:
- Quá trình công nghệ gia công cơ
- Quá trình công nghệ nhiệt luyện
- Quá trình công nghệ lắp ráp
Quá trình công nghệ hợp lý, ghi thành văn kiện công nghệ gọi là quy trình công
nghệ.
1.2. Các thành phần của quy trình công nghệ
1.2.1. Nguyên công
Là một phần của quy trình công nghệ được hoàn hành liên tục, tại một vị trí làm
việc, do một hay một nhóm công nhân thực hiện.
Ví dụ: gia công trục bậc A, B được thực hiện theo các phương án sau:
A
B
Hình 1.3. Trục bậc
- Phương án 1: Tiện xong đầu A đảo đầu ngay để tiện đầu B trên một máy là 1
nguyên công (Hình 1.4.)
3
a)
b)
Hình 1.4
a). Tiện đầu A; b). Đảo đầu tiện đầu B
- Phương án 2: Tiện 2 đầu A và B trên hai máy khác nhau hoặc tiện xong đầu A
cho cả loạt chi tiết rồi mới tiện đầu B là 2 nguyên công
- Tiện xong trụ ngoài trên một máy tiện rồi phay rãnh then cũng là hai nguyên
công
a)
b)
Hình 1.5
a). Tiện đầu A và B trên một máy; b). Phay rãnh then
Nhận xét: Nguyên công là đơn vị cơ bản của quy trình công nghệ, việc phân chia
các nguyên công mang ý nghĩa kỹ thuật và ý nghĩa kinh tế.
- Ý nghĩa kỹ thuật: tuỳ theo yêu cầu kỹ thuật của chi tiết mà việc thực hiện
nguyên công có thể là thô hay tinh.
- Ý nghĩa kinh tế: tuỳ theo sản lượng mà chia nhỏ thành nhiều nguyên công hay
tập trung ở một vài nguyên công để đảm bảo sự cân bằng của nhịp sản xuất.
1.2.2. Bước
Là một phần của nguyên công để tiến hành gia công một (hoặc nhiều) bề mặt bằng
một (hoặc nhiều dao) với chế độ cắt không đổi. Ví dụ: Gia công đoạn trục 1, 2
theo 1 bước hoặc 2 bước
2
2
1
1
a)
b)
Hình 1.7
a). Gia công đồng thời bằng 2 dao là 1 bước b). Gia công lần
lượt bằng 1 dao là 2 bước: Bước 1. tiện cổ trục 1; Bước 2. tiện
cổ trục 2
1.2.3. Vị trí
Là một phần của nguyên công, được xác định bởi vị trí tương quan giữa chi tiết gia
công với máy hoặc giữa chi tiết với dụng cụ cắt. Ví dụ: Khoan, khoét, doa 2 lỗ của
càng.
Vị trí 1
Vị trí 2
Hình 1.6
1.2.4. Đường chuyển dao
Là một phần của bước để hớt đi một lớp vật liệu có cùng chế độ cắt và cùng một
dao
Ví dụ: Gia công đoạn trục 1 phải qua 2 lần chuyển dao mỗi lần cắt một lượng dư
nhất định
5
a)
b)
Hình 1.8
a) Lần chuyển dao 1; b) Lần chuyển dao 2
Một bước có thể có nhiều đường chuyển dao
1.2.5. Động tác
Là hành động của người công nhân điều khiển máy khi gia công hay lắp
ráp
Ví dụ: Bấm nút khởi động máy, quay bàn xe dao, kẹp chặt chi tiết…
1.3. Các dạng sản xuất
Dạng sản xuất là một khái niệm đặc trưng cho tính chất tổng hợp về quy mô sản
xuất một sản phẩm nào đó. Nó giúp cho việc định hướng hợp lý cách tổ chức kỹ
thuật - công nghệ cũng như tổ chức toàn bộ quá trình sản xuất.
Dạng sản xuất được đặc trưng bởi các yếu tố sau:
- Sản lượng.
- Tính ổn định của sản phẩm.
- Tính lặp lại của quá trình sản xuất.
- Mức độ chuyên môn hóa trong sản xuất.
Căn cứ vào các yếu tố trên người ta chia ra 3 dạng sản xuất: sản xuất đơn chiếc,
sản xuất hàng loạt và sản xuất hàng khối
1.3.1. Dạng sản xuất đơn chiếc
Là sản xuất có số lượng sản phẩm hàng năm ít (thường từ 1 đến vài chục chiếc)
sản phẩm không ổn định, không có chu kỳ sản xuất lại
Đặc điểm:
- Sử dụng trang thiết bị, dụng cụ vạn năng
- Máy công cụ được bố trí theo loại thành từng bộ phận sản xuất khác nhau
- Tài liệu công nghệ dưới dạng phiếu tiến trình công nghệ
- Yêu cầu trình độ thợ cao
- Không thực hiện được việc lắp lẫn hoàn toàn
- Năng suất lao động thấp, giá thành cao
1.3.2. Dạng sản xuất hàng loạt
Là sản xuất có số lượng sản phẩm hàng năm tương đối lớn, sản phẩm được chế tạo
theo từng loại với chu kỳ xác định, sản phẩm ổn định.
Đặc điểm:
- Tại các vị trí làm việc một số nguyên công được thực hiện có chu kỳ lặp lại ổn
định
- Máy công cụ được bố trí theo quy trình công nghệ
- Có quy trình công nghệ tỉ mỉ
6
- Sử dụng máy vạn năng, đồ gá chuyên dùng
- Trình độ thợ trung bình
- Đảm bảo được nguyên tắc lắp lẫn hoàn toàn
Đây là dạng sản xuất phổ biến nhất trong ngành công nghệ chế tạo máy.
Tuỳ sản lượng và mức độ ổn định của sản phẩm còn chia thành:
- Sản xuất hàng loạt nhỏ tương đương với sản xuất đơn chiếc
- Sản xuất hàng loạt vừa
- Sản xuất hàng loạt lớn tương đương với sản xuất hàng khối
Ví dụ: lĩnh vực chế tạo máy công cụ, máy nông nghiệp...
1.3.3. Dạng sản xuất hàng khối
Là sản xuất có sản lượng rất lớn, sản phẩm ổn định trong thời gian dài. Đặc
điểm:
- Tại mỗi vị trí làm việc chỉ thực hiện cố định một nguyên công nhất định
- Thời gian thực hiện một nguyên công bằng nhịp sản xuất hoặc bội số của nhịp
sản xuất
- Máy được bố trí theo thứ tự của quy trình công nghệ
- Trình độ chuyên môn hoá cao
- Trang thiết bị, dụng cụ chuyên dùng
- Trình độ thợ đứng máy thấp, nhưng thợ điều chỉnh máy phải giỏi
- Đảm bảo nguyên tắc lắp lẫn hoàn toàn
- Năng suất lao động cao giá thành sản phẩm hạ.
Ví dụ: chế tạo ô tô, xe máy, vòng bi, đai ốc, thiết bị đo lường...
Mô hình tổ chức theo dạng sản xuất này chỉ mang lại hiệu quả kinh tế cao khi số
lượng chi tiết đủ lớn khi mọi chi phí cho việc tổ chức sản xuất được hoàn lại và giá
thành của một đơn vị sản phẩm nhỏ hơn so với sản xuất hàng loạt.
1.4. Nhịp sản xuất và cách xác
định
lại chu kỳ gia công hoặc lắp ráp, được tính theo
Là khoảng thời gian lặp công
thức
T
(phút/chiếc)
n
N
t
Trong đó:
T - khoảng thời gian làm việc (phút)
N - số đối tượng sản xuất ra trong thời gian T
* Xác định dạng sản xuất
Có nhiều cách để xác định dạng sản xuất dựa theo các đặc trưng của nó. Một cách
thông dụng nhất là dựa vào sản lượng và khối lượng của chi tiết cần sản xuất.
Sản lượng của một sản phẩm được xác định theo công thức:
N N .m. 1
1
100
Trong đó:
N - số sản phẩm được sản xuất ra trong một năm
1
m - số chi tiết trong một sản Phẩm
- số chi tiết phế phẩm ( = 3 - 6%)
7
- số chi tiết được chế tạo dự trữ ( = 5 - 7%)
Sau khi xác định được sản lượng hàng năm N của chi tiết ta phải xác định khối
lượng Q của chi tiết theo công thức:
Q V .
(kg)
3
Trong đó:
V- thể tích của chi tiết (dm )
- khối lượng riêng của vật liệu (kg/dm ). Khối lượng riêng của thép là
3
3
3
3
7,852kg/dm , của gang dẻo là 7,2kg/dm , gang xám là 7kg/dm , của nhôm là
3
3
2,7kg/dm và của đồng là 8,72kg/dm .
Khi có N và Q dựa vào bảng sau để chọn dạng sản xuất phù hợp.
Bảng 1.1. Xác định dạng sản xuất
Q-khối lượng chi tiết
Dạng sản xuất
> 200kg
4-200kg
< 4kg
Sản lượng hàng năm của chi tiết
Đơn chiếc
< 5
< 10
< 100
Hàng loạt nhỏ
Hàng loạt vừa
Hàng loạt lớn
Hàng khối
55-100
100-300
300-1000
>1000
10-200
200-500
500-1000
> 5000
100-500
500-5000
5000-50.000
> 50.000
CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 1
Câu 1. Thế nào là quá trình công nghệ, quy trình công nghệ? Cho biết các thành
phần của một quy trình công nghệ, lấy ví dụ minh họa?
Câu 2. Dạng sản xuất là gì? Trình bày các hình thức sản xuất?
Câu 3. Cho biết phương pháp xác định dạng sản xuất?
8
Chương 2. CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT CHI TIẾT MÁY
Mục tiêu:
- Hiểu được các yếu tố đặc trưng cho chất lượng bề mặt chi tiết máy
- Biết các phương pháp xác định chất lượng bề mặt
- Biết các thông số ảnh hưởng đên chất lượng bề mặt trong quá trình gia
công chế tạo
- Có thể đề ra biện pháp đảm bảo chất lượng bề mặt chi tết máy.
- Rèn luyện tính kỷ luật, kiên trì, cẩn thận, nghiêm túc, chủ động và tích cực
sáng tạo trong học tập.
Nội dung chương.
2.1. Các yếu tố đặc trưng cho chất lượng bề mặt gia công.
2.1.1. Tính chất hình học.
2.1.1.1 Độ nhám bề mặt (độ nhấp nhô tế vi)
Trong quá trình cắt, lưỡi cắt của dụng cụ cắt và sự hình thành phoi kim loại tạo ra
những vết xước cực nhỏ trên bề mặt gia công. Như vậy, bề mặt có độ nhám. Độ
nhám bề mặt được đánh giá qua:
+ Chiều cao nhấp nhô Rz và
+ Sai lệch prôfin trung bình cộng Ra
1. Chiều cao nhấp nhô Rz : là trị số trung bình của tổng các giá trị tuyệt đối của
chiều cao 5 đỉnh cao nhất và chiều sâu 5 đáy thấp nhất của prôfin tính trong
phạm vi chiều dài chuẩn đo l. Trị số Rz được xác định như sau:
(h1 h3 ... h9 ) (h2 h4 ... h10 )
R
z
5
9
Hình 2.1. Độ nhám bề mặt
a) Sai lệch prôfin trung bình cộng Ra: là trung bình số học các giá trị tuyệt đối
của khoảng cách từ các điểm trên profin đến đường trung bình, đo theo phương
pháp tuyến với đường trung bình.
Trị số Ra được xác định như sau:
1
=
∑||
=1
- Độ nhám bề mặt có ảnh hưởng lớn đến chất lượng làm việc của chi tiết máy.
Ví dụ: Đối với các mối ghép có độ dôi lớn(lắp ghép ổ với trục), khi ép hai chi
tiết vào nhau để tạo mối ghép thì các nhấp nhô bị san phẳng, nhám càng lớn thì
lượng san phẳng càng lớn, độ dôi của mối ghép càng giảm nhiều, làm giảm độ
bền chắc của mối ghép.
Đối với những chi tiết trong mối ghép động
(ổ trượt, sống dẫn, con trượt...), bề mặt làm
việc trượt tương đối với nhau nên khi nhám
càng lớn càng khó đảm bảo hình thành màng
dầu bôi trơn bề mặt trượt. Dưới tác dụng của
tải trọng, các đỉnh nhám tiếp xúc với nhau
gây ra hiện tượng ma sát nửa ướt, thậm chí
cả ma sát khô, do đó giảm thấp hiệu suất làm
vịêc, tăng nhiệt
độ làm việc của mối ghép. Mặt khác, tại các
đỉnh tiếp xúc, lực tập trung lớn, ứng
suất lớn vượt quá ứng suất cho phép phát sinh biến dạng dẻo phá hỏng bề mặt tiếp
H×nh 2.2. Mèi ghÐp æ víi trôc
xúc, làm bề mặt bị mòn nhanh, nhất là thời kỳ mòn
ban đầu. Thời kỳ mòn ban đầu càng ngắn thì thời gian phục vụ của chi tiết càng
giảm.
- Theo tiêu chuẩn Nhà nước thì độ nhẵn bề mặt được chia làm 14 cấp ứng với
giá trị của Ra, Rz: Độ nhẵn bóng cao nhất ứng với cấp 14: Ra ≤ 0,01 m; Rz ≤
0,05 m; Độ nhẵn bóng thấp nhất ứng với cấp 1: Ra ≤ 80 m; Rz ≤ 320 m
- Trong thực tế sản xuất, người ta đánh giá độ nhám bề mặt chi tiết máy theo các
mức độ: thô (cấp 1÷ 4), bán tinh (cấp 5 ÷ 7), tinh (cấp 8 ÷ 11), siêu tinh (cấp 12
÷14).
10
- Trên các bản vẽ chi tiết trị số Rz dùng cho cấp nhẵn bóng 1-5 và cấp 13, 14.
Còn trị số Ra dùng cho cấp nhẵn bóng 6÷12.
Bảng 2.1 Cấp độ nhám và các giá trị chiều dài chuẩn l tương ứng
Chất lượng bề Cấp nhẵn bóng Ra ( m)
Rz( m)
Chiều dài chuẩn
mặt
(m)
1
2
3
80
40
20
320
160
80
8
2,5
Thô
4
10
40
5
6
5
2,5
20
10
2,5
0,8
Bán tinh
7
8
9
10
11
12
13
14
1,25
0,63
0,32
0,16
0,08
0,04
0,02
0,01
6,3
3,2
1,6
0,8
0,4
0,2
0,08
0,05
0,025
Tinh
Siêu tinh
0,08
2.1.1.2. Độ sóng bề mặt
Độ sóng bề mặt là chu kỳ không bằng phẳng của bề mặt chi tiết máy được
quan sát trong phạm vi lớn hơn độ
nhám bề mặt.
+ Độ nhám bề mặt ứng với tỷ
lệ: l/h = 0 - 50
+ Độ sóng bề mặt ứng với tỷ lệ:
L/H = 50 -1000
Trong đó:
L- khoảng cách 2 đỉnh sóng.
2 đỉnh nhấp nhô tế vi.
l- khoảng cách
Hình 2.3. Độ sóng bề mặt
H- chiều cao của sóng.
h- chiều cao nhấp nhô tế vi.
2.1.2. Tính chất cơ lý.
- Tính chất cơ lý của lớp bề mặt được biểu thị qua độ cứng tế vi và giá trị của
ứng suất dư trong lớp bề mặt.
- Độ cứng tế vi: phát sinh trong quá trình gia công dưới tác dụng của lực cắt.
Mức độ và chiều sâu lớp biến cứng phụ thuộc vào tác dụng lực cắt, mức độ biến
dạng dẻo của kim loại và ảnh hưởng nhiệt trong vùng cắt.
- ứng suất dư: Được sinh ra do các nguyên nhân lực cắt gây nên biến dạng dẻo
không đều ở từng khu vực, do nhiệt ở vùng cắt.
2.2. Phương pháp xác định chất lượng bề mặt
11
Trong thực tế có nhiều phương pháp xác định chất lượng bề mặt chi tiết máy.
Sau đây là một số phương pháp chính:
2.2.1. Đo độ nhám bề mặt
- Dùng máy đo prôfin.
- Dùng máy đo quang học: dùng khi độ nhám nhỏ.
- Dùng chất dẻo đắp lên chi tiết, đo độ nhám thông qua bề mặt chất dẻo đó: dùng
khi đo độ nhám các bề mặt lỗ.
- Xác định độ nhám bằng cách so sánh (bằng mắt) vật cần đo với mẫu có sẵn:
cho phép xác định cấp độ bóng từ 3 - 7.
2.2.2. Đo ứng suất dư
- Dùng tia Rơnghen: chiếu tia Rơnghen kích thích trên bề măt mẫu một lớp dày
5-10 m sau mỗi lần kích thích chụp ảnh đồ thị Rơnghen, rồi khảo sát phân tích biểu
đồ Rơnghen. Phương pháp này cho phép đo được cả chiều sâu biến cứng, tuy
nhiên tiến hành phức tạp và tốn thời gian (khoảng 10h cho một lần đo).
- Tính toán lượng biến dạng: Sau khi hớt từng lớp mỏng bằng phương pháp hoá
học và điện cơ khí ta tính toán lượng biến dạng của chi tiết mẫu. Dựa vào lượng
biến dạng này xác định được ứng suất dư.
2.2.3. Đo biến cứng
- Độ cứng: dùng máy đo độ cứng, dựa trên nguyên tắc dùng mũi đâm đỉnh bằng
kim cương hoặc bằng bi sắt đã được tôi cứng tác dụng lên bề mặt mẫu đo một
lực P, sau đó xác định diện tích vết lõm S do mũi đâm tạo ra. Độ cứng được xác
định theo công thức:
P
H =
S
Trong đó:
P- lực tác dụng của đầu đâm (N)
2
S- diện tích bề mặt do đầu đâm ấn xuống (mm ).
- Chiều sâu biến cứng: cắt mẫu, đem mài bóng rồi cho xâm thực hóa học để
nghiên cứu cấu trúc lớp bề mặt. Hoặc dùng đầu kim cương tác động lần lượt
xuống bề mặt mẫu từ ngoài vào trong , sau mỗi lần tác động lại xác định diện
tích bị lún S cho đến khi S không thay đổi thì dừng lại và đo được chiều sâu biến
cứng.
2.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt chi tiết máy
Trạng thái và tính chất của lớp bề mặt chi tiết máy trong quá trình gia công do
nhiều yếu tố công nghệ quyết định như tính chất vật liệu, thông số công nghệ, vật
liệu dao, sự rung động trong quá trình gia công, dung dịch trơn nguội ...
Người ta chia các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt thành 3 nhóm:
- Các yếu tố ảnh hưởng mang tính in dập hình học của dụng cụ cắt và của thông
số công nghệ lên bề mặt gia công.
- Các yếu tố ảnh hưởng phụ thuộc vào biến dạng dẻo của lớp bề mặt.
- Các yếu tố ảnh hưởng do rung động máy, dụng cụ, chi tiết gia công.
2.3.1. Ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt
2.3.1.1. Thông số hình học của dụng cụ cắt và bước tiến dao
Xét sự hình thành độ nhấp nhô bề mặt khi gia công tiện nhận thấy: sau một vòng
quay của chi tiết, dao thực hiện một lượng chạy dao là S (mm/v)
12
Khi dao chuyển từ vị trí 1 sang vị trí 2 có một phần kim loại không được hớt đi,
phần kim loại không được hớt đi đó tạo thành độ nhấp nhô bề mặt.
Hình dáng và giá trị của chiều cao nhấp nhô phụ thuộc vào lượng chạy dao S và
các thông số hình học của dụng cụ như: góc nghiêng, bán kính đỉnh dao. (Hình
2.4)
Hình 2.4. Ảnh hưởng của thông số hình học dụng cụ cắt
và bước tiến dao tới độ nhám bề mặt
2.3.1.2. Tốc độ cắt
Tốc độ cắt có ảnh hưởng rất lớn đến độ nhám bề mặt. Ảnh hưởng của tốc độ cắt
tới độ nhám bề mặt thể hiện ở biểu đồ hình 2.5.
Rz
V (m/ph)
0
20
100
200
Hình 2.5. Ảnh hưởng của tốc độ cắt tới độ nhám bề mặt khi gia công
13
2.3.1.3. Chiều sâu cắt t
Cũng có ảnh hưởng tương tự như lượng chạy dao S đến độ nhám bề mặt gia công,
nhưng trong thực tế, người ta thường bỏ qua ảnh hưởng này. Vì vậy, trong quá
trình gia công người ta chọn trước chiều sâu cắt t. Nói chung, không nên chọn giá
trị chiều sâu cắt quá nhỏ vì khi đó lưỡi cắt sẽ bị trượt và cắt không liên tục. Giá trị
chiều sâu cắt t ≥ 0,02 - 0,03 mm.
2.3.1.4. Tính chất vật liệu
Có ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt chủ yếu là do khả năng biến dạng dẻo. Vật liệu
dẻo và dai (thép ít Cacbon) dễ biến dạng dẻo sẽ cho độ nhám bề mặt lớn hơn vật
liệu cứng và giòn.
Khi gia công thép Carbon, để đạt độ nhám bề mặt thấp, thường tiến hành thường
0
hóa ở nhiệt độ 850-870 C (hoặc tôi thấp) trước khi gia công. Để cải thiện điều
0
kiện cắt và nâng cao tuổi thọ dụng cụ cắt người ta thường tiến hành ủ ở 900 C
trong 5 giờ để cấu trúc kim loại có hạt nhỏ và đồng đều.
2.3.1.5. ảnh hưởng do rung động của hệ thống công nghệ đến chất lượng bề mặt
Quá trình rung động trong hệ thống công nghệ tạo ra chuyển động tương đối có
chu kỳ giữa dụng cụ cắt và chi tiết gia công, làm thay đổi điều kiện ma
sát, gây nên độ sóng và nhấp nhô tế vi trên bề mặt gia công.
Sai lệch của các bộ phận máy làm cho chuyển động của máy không ổn định, hệ
thống công nghệ sẽ có dao động cưỡng bức, nghĩa là các bộ phận máy khi làm việc
sẽ có rung động với những tần số khác nhau, gây ra sóng dọc và sóng ngang trên
bề mặt gia công với bước sóng khác nhau.
Khi hệ thống công nghệ có rung động, độ sóng và độ nhấp nhô tế vi dọc sẽ tăng
nếu lực cắt tăng, chiều sâu cắt lớn và tốc độ cắt cao. Tình trạng máy có ảnh hưởng
quyết định đến độ nhám của bề mặt gia công.
Muốn đạt độ nhám bề mặt gia công thấp, trước hết phải đảm bảo HTCN đủ cứng
vững, phải điều chỉnh máy tốt và giảm ảnh hưởng của các máy khác xung quanh.
2.3.2. Ảnh hưởng đến độ biến cứng bề mặt
Khi tăng lực cắt, nhiệt cắt và mức độ biến dạng dẻo thì mức độ biến cứng bề mặt
tăng. Nếu kéo dài tác dụng của lực cắt, nhiệt cắt trên bề mặt kim loại sẽ làm tăng
chiều sâu lớp biến cứng bề mặt.
Vận tốc cắt tăng làm giảm thời gian tác động của lực gây ra biến dạng kim loại, do
đó làm giảm chiều sâu biến cứng và mức độ biến cứng bề mặt. Qua thực nghiệm,
người ta có kết luận:
- V < 20 m/ph: chiều sâu lớp biến cứng tăng theo giá trị của vận tốc cắt
- V > 20 m/ph: chiều sâu lớp biến cứng giảm theo giá trị của lượng chạy dao
Ngoài ra, biến cứng bề mặt cũng tăng nếu dụng cụ cắt bị mòn, bị cùn.
2.3.3. Ảnh hưởng của ứng suất dư
Sai lệch của các bộ phận máy làm cho chuyển động của máy không ổn định, hệ
thống công nghệ sẽ có dao động cưỡng bức, nghĩa là các bộ phận máy khi làm việc
sẽ có rung động với những tần số khác nhau, gây ra sóng dọc và sóng ngang trên
bề mặt gia công với bước sóng khác nhau.
Khi hệ thống công nghệ có rung động, độ sóng và độ nhấp nhô tế vi dọc sẽ tăng
nếu lực cắt tăng, chiều sâu cắt lớn và tốc độ cắt cao. Tình trạng máy có ảnh hưởng
quyết định đến độ nhám của bề mặt gia công.
2.4. Biện pháp đảm bảo chất lượng bề mặt chi tiết máy
thái và tính chất của lớp bề mặt chi tiết máy trong quá trình gia công do nhiều
yếu tố công nghệ quyết định như tính chất vật liệu, thông số công nghệ, vật liệu
dao, sự rung động trong quá trình gia công, dung dịch trơn nguội ...
Người ta chia các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt thành 3 nhóm:
- Các yếu tố ảnh hưởng mang tính in dập hình học của dụng cụ cắt và của thông
số công nghệ lên bề mặt gia công.
- Các yếu tố ảnh hưởng phụ thuộc vào biến dạng dẻo của lớp bề mặt.
Các yếu tố ảnh hưởng do rung động máy, dụng cụ, chi tiết gia công
CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 2
Câu 1. Chất lượng bề mặt chi tiết máy được đánh giá qua những chỉ tiêu nào? Câu
2. Cho biết ảnh hưởng của các thông số hình học dụng cụ cắt và bước tiến dao tới
độ nhám bề mặt chi tiết máy?
14
Chương 3. ĐỘ CHÍNH XÁC GIA CÔNG
Mục tiêu:
- Trình bày được độ chính xác gia công, các yếu tố và mối quan hệ của
chúng.
- 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.
Nội dung chương.
3.1. Khái niệm và định nghĩa.
Độ chính xác gia công của chi tiết máy là mức độ giống nhau về hình học, về tính
chất cơ lý lớp bề mặt của chi tiết máy được gia công so với chi tiết máy lý tưởng
trên bản vẽ thiết kế.
* Các chỉ tiêu đánh giá độ chính xác gia công:
- Độ chính xác kích thước: được đánh giá bằng sai số kích thước thật so với kích
thước lý tưởng cần có và được thể hiện bằng dung sai của kích thước đó.
- Độ chính xác hình dáng hình học: là mức độ phù hợp lớn nhất của chúng với
hình dạng hình học lý tưởng của nó và được đánh giá bằng độ côn, độ ôvan, độ
không trụ, độ không tròn... (bề mặt trụ), độ phẳng, độ thẳng (bề mặt phẳng).
- Độ chính xác vị trí tương quan: được đánh giá theo sai số về góc xoay hoặc sự
dịch chuyển giữa vị trí bề mặt này với bề mặt kia (dùng làm mặt chuẩn) trong
hai mặt phẳng tọa độ vuông góc với nhau và được ghi thành điều kiện kỹ thuật
riêng trên bản vẽ thiết kế như độ song song, độ vuông góc, độ đồng tâm, độ đối
xứng....
- Độ chính xác hình dáng hình học tế vi và tính chất cơ lý lớp bề mặt: độ nhám
bề mặt, độ cứng bề mặt...
3.2. Các phương pháp đạt độ chính xác gia công trên máy công cụ
3.2.1. Phương pháp cắt thử
Bản chất: Gá phôi lên trên máy, cắt đi một lớp phoi trên phần ngắn của mặt gia
công, dừng máy và kiểm tra kích thước. Nếu chưa đạt kích thước ăn dao vào sâu
thêm rồi lại cắt thử và kiểm tra lặp lại quá trình trên cho đến khi đạt kích thước
mới gia công trên toàn bộ chiều dài L. Nếu đã đạt kích thước thì gia công trên toàn
bộ chiều dài.
Trước khi cắt thử, thường phải lấy dấu để người thợ không làm hỏng phôi khi cho
dao ăn sâu hơn mức cho phép ngay từ lần cắt thử đầu tiên
Ưu điểm:
- Trên máy không chính xác vẫn có thể đạt độ chính xác gia công cao.
- Loại trừ ảnh hưởng của dao mòn, do dao luôn được điều chỉnh đúng kích
thước.
15
- Đối với phôi không chính xác người thợ có thể phân bố lượng dư đều đặn do
có quá trình rà hoặc vạch dấu.
- Không cần có đồ gá phức tạp.
- Độ chính xác gia công bị giới hạn bởi bề dày bé nhất của phoi:
+ Đối với dao tiện hợp kim cứng có mài bóng lưỡi cắt: t
+ Đối với dao tiện đã mòn: t ≥ 0,02 - 0,05 mm.
= 0,005
min
- Dễ sinh ra phế phẩm
- Năng suất thấp, tay nghề công nhân yêu cầu cao, do đó giá thành gia công cao.
Với những ưu nhược điểm trên, phương pháp này thường được áp dụng
trong sửa chữa, chế thử, sản xuất đơn chiếc, loạt nhỏ. Ngoài ra trong nguyên công
gia công tinh như mài vẫn dùng phương pháp cắt thử ngay trong dạng sản xuất
hàng loạt để loại trừ ảnh hưởng do mòn đá và đạt độ chính xác cao.
3.2.2. Phương pháp tự động đạt kích thước
Bản chất: Trước khi gia công vị trí của dao
so với phôi hoặc ngược lại được điều chỉnh
chính xác và vị trí này được giữ cố định trong
suốt quá trình gia công.
Ví dụ: Phay mặt bậc bằng dao phay đĩa 3 mặt
cho cả loạt phôi. Khi gia công cả loạt phôi,
nếu không kể đến độ mòn của dao (coi như
dao không mòn) thì các kích thước a và b
nhận được trên chi tiết gia
công của cả loạt đều bằng nhau
Hình 3.1. Phương pháp tự động
đạt kích thước
Ưu điểm:
- Đảm bảo độ chính xác gia công, giảm bớt phế phẩm.
- Độ chính xác đạt được hầu như không phụ thuộc vào trình độ tay nghề công
nhân đứng máy và chiều dày lớp phoi bé nhất có thể cắt được
- Chỉ cần cắt một lần là đạt kích thước yêu cầu, do đó năng suất cao.
- Nâng cao hiệu quả kinh tế.
- Chỉ thực sự đem lại hiệu quả khi xét đến các mặt sau:
+ Phí tổn về việc thiết kế, chế tạo đồ gá, phí tổn về công, thời gian điều
chỉnh máy và dao
+ Chi phí chế tạo phôi chính xác
- Độ chính xác giảm nếu như chất lượng dụng cụ không tốt, mau mòn.
Phương pháp này thường áp dụng trong sản xuất hàng loạt lớn và hàng
khối
3.3. Nguyên nhân gây ra sai số gia công
Khi gia công một loạt chi tiết trong cùng một điều kiện mặc dù những nguyên
nhân gây ra sai số gia công của mỗi chi tiết là như nhau song sai số tổng cộng trên
từng chi tiết lại khác nhau. Điều này cho thấy trong quá trình gia công
16
tồn tại những loại sai số khác nhau và xuất hiện với cường độ khác nhau. Các sai
số này bao gồm:
Sai số hệ thống không đổi:
- Sai số lý thuyết của phương pháp cắt.
- Sai số chế tạo của dụng cụ cắt, độ chính xác và mòn của máy, đồ gá.
- Độ biến dạng của chi tiết gia công.
- Dụng cụ cắt bị mòn theo thời gian.
- Biến dạng vì nhiệt của máy, đồ gá, dụng cụ cắt.
Sai số ngẫu nhiên:
- Tính chất vật liệu (độ cứng) không đồng nhất.
- Lượng dư gia công không đều (do sai số của phôi).
- Vị trí của phôi trong đồ gá thay đổi (sai số gá đặt)
- Sự thay đổi của ứng suất dư.
- Do gá dao nhiều lần.
- Do mài dao nhiều lần
- Do thay đổi nhiều máy để gia công một loạt chi tiết.
- Do dao động nhiệt của chế độ cắt gọt.
Sau đây sẽ tìm hiểu các nguyên nhân gây ra các loại sai số trên.
3.3.1. Biến dạng đàn hồi của hệ thống công nghệ (MGDC )
Hệ thống công nghệ không phải là hệ thống tuyệt đối cứng vững, nên khi chịu
tác dụng của ngoại lực nó sẽ bị biến dạng kết quả là làm thay đổi vị trí dao phôi và
gây ra sai số gia công.
Lực cắt tác dụng lên chi tiết gia công, sau đó thông qua đồ gá truyền đến bàn máy,
thân máy. Mặt khác, lực cắt cũng tác dụng lên dao 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. Vị trí
xuất hiện biến dạng tuy không giống nhau nhưng các biến dạng đều trực tiếp hoặc
gián tiếp làm cho dao rời khỏi vị trí tương đối so với mặt cần gia công, gây ra sai
số. Như vậy lực cắt đóng vai trò quyết định đến sự biến dạng của MGDC.
3.3.2. Độ chính xác và tình trạng mòn của máy, đồ gá, dao
3.3.2.1. Ảnh hưởng của máy
Việc hình thành các bề mặt gia công là do các chuyển động cắt của những bộ phận
chính của máy như trục chính, bàn xe dao, bàn máy... Nếu các chuyển động này có
sai số, tất nhiên nó sẽ phản ánh lên bề mặt gia công của chi tiết máy Các sai số
hình học của máy khi chế tạo như: độ đảo trục chính, sai số sống trượt, độ vuông
góc của bàn máy với trục chính... sẽ được phản ánh lên chi tiết gia công.
- Nếu đường tâm trục chính máy tiện không song song với sống trượt của thân
máy trong mặt phẳng nằm ngang thì khi tiện chi tiết gia công sẽ có hình côn.
(Hình 3.2.a)
17
Tải về để xem bản đầy đủ
133 trang
05/05/2022
4720
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình nghề Công nghệ kỹ thuật cơ khí - Công nghệ chế tạo máy", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- giao_trinh_nghe_cong_nghe_ky_thuat_co_khi_cong_nghe_che_tao.doc
