Giáo trình Cơ khí đại cương (Phần 2)

31 trang hapham 160

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình Cơ khí đại cương (Phần 2)", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

giao_trinh_co_khi_dai_cuong_phan_2.pdf

Nội dung text: Giáo trình Cơ khí đại cương (Phần 2)

Cơ khớ đại cương - Gia cụng và cắt gọt kim loại
giáo trình: cơ khí đại c−ơng 95 ch−ơng 6 gia công cắt gọt kim loại Gia công kim loại bằng cắt gọt là một quá trình công nghệ rất quan trọng trong ngành cơ khí. Đó là ph−ơng pháp dùng những dụng cụ cắt gọt trên các máy cắt gọt để hớt một lớp kim loại (l−ợng d− gia công cơ) khỏi phôi liệu để có đ−ợc vật phẩm với hình dáng và kích th−ớc cần thiết. 6.1. nguyên lý cắt gọt kim loại 6.1.1. Những khái niệm cơ bản về quá trình cắt a/ Thực chất, đặc điểm Gia công cắt gọt kim loại là quá trình cắt đi một lớp kim loại (gọi là l−ợng d− gia công) trên bề mặt của phôi để đ−ợc chi tiết có hình dáng, kích th−ớc, độ chính xác, độ bóng theo yêu cầu kỹ thuật trên bản vẽ. Quá trình đó đ−ợc thực hiện trên các máy công cụ hay máy cắt kim loại (còn gọi là máy cái), bằng các loại dao tiện, dao phay, dao bào, mũi khoan, đá mài v.v gọi chung là dao cắt kim loại. Gia công cắt gọt có thể dùng để gia công thô, gia công tinh, gia công lần cuối để đạt đ−ợc độ bóng, độ chính xác cao. Gia công cắt gọt kim loại dễ tự động hoá, cơ khí hoá cho năng suất cao dùng trong sản xuất đơn chiếc, hàng loạt và hàng khối. b/ Chuyển động cơ bản khi cắt gọt Trong quá trình gia công cơ khí, phôi và dụng cụ cắt gọt di chuyển t−ơng đối với nhau nhờ những cơ cấu máy. Có hai dạng chuyển động: Chuyển động cơ bản là chuyển động sinh ra việc cắt gọt và chuyển động phụ. Chuyển động cơ bản có thể chia ra: • Chuyển động chính (chuyển động cắt): có tốc độ lớn hơn tất cả các chuyển động khác. Chuyển động chính chủ yếu thực hiện quá trình cắt tạo ra phoi, ký hiệu là V hoặc n. • Chuyển động b−ớc tiến (chuyển động chạy dao): có tốc độ nhỏ hơn chuyển động chính. Đây là chuyển động thực hiện quá trình cắt tiếp tục và cắt hết chiều dài chi tiết. Việc cắt gọt đ−ợc tiến hành thông qua hai chuyển động này thông qua các ph−ơng pháp cắt gọt th−ờng dùng nhiều là tiện, phay, bào, mài, khoan: đà nẵng - 2002
giáo trình: cơ khí đại c−ơng 96 - Khi tiện thì phôi có chuyển động chính V là chuyển động quay tròn, còn dao thì có chuyển động chạy dao gọi là b−ớc tiến S (chuyển động thẳng dọc trục phôi). - Khi phay thì ng−ợc lại, dao phay thực hiện chuyển động chính V (chuyển động quay tròn) còn phôi thì thực hiện chuyển động với b−ớc tiến S (chuyển động thẳng). H.6.1. Sơ đồ quá trình cắt gọt kim loại và các chuyển động cơ bản (V. Chuyển động chính; S. Chuyển động chạy dao) a/ Tiện; b/ Khoan; c/ Bào; d/ Phay; e/ Mài - Khi khoan thông th−ờng thì mũi khoan vừa có cả chuyển động chính V (chuyển động quay tròn) vừa có cả chuyển động chạy dao với b−ớc tiến S. - Khi bào trên máy bào ngang thì dao bào có chuyển động chính V (chuyển động thẳng tới - lui), còn phôi có chuyển động chạy với b−ớc tiến S (chuyển động thẳng). Khi bào trên máy bào gi−ờng, phôi sẽ có chuyển động chính V (chuyển động thẳng tới - lui), còn dao bào thì thì có chuyển động chạy dao với b−ớc tiến S (chuyển động thẳng). 6.1.2. Các thông số cơ bản của chế độ cắt Những thông số cơ bản của chế độ cắt gọt: vận tốc cắt, l−ợng chạy dao, chiều sâu cắt. a/ Tốc độ cắt V: Tốc độ cắt là khoảng dịch chuyển của một điểm trên l−ỡi cắt hoặc một điểm trên bề mặt chi tiết gia công sau một đơn vị thời gian. Đối với máy có phôi hoặc dụng cụ cắt quay tròn (tiện): π Dn V = (m/phút) 1000 D - đ−ờng kính của phôi, (mm); n - số vòng quay của phôi hoặc của dụng cụ cắt trong một phút. Đối với máy có phôi hoặc dụng cụ cắt chuyển động thẳng (bào): L V = (m/phút) 1000.t L - chiều dài hành trình (mm); t - thời gian của hành trình (phút). đà nẵng - 2002
giáo trình: cơ khí đại c−ơng 97 b/ L−ợng chạy dao S: Đó là khoảng dịch chuyển của dao theo h−ớng chuyển động phụ sau một vòng quay của chi tiết gia công (mm/vòng). L−ợng chạy dao khi phay là sự dịch chuyển của phôi khi dao phay quay một vòng (So) hoặc khi dao phay quay một răng (Sz), hoặc là sự di chuyển của phôi trong một phút (Sm). Ta có: So= Sz.Z (Z - số răng của dao phay). Sm= So.n = So.Z.n (n - số vòng quay của dao trong một phút). L−ợng chạy dao khi khoan là khoảng dịch chuyển của mũi khoan dọc trục sau một vòng quay của mũi khoan. c/ Chiều sâu cắt t: Đó là khoảng cách giữa bề mặt cần đ−ợc gia công và mặt đã gia công sau một lần dao cắt chạy qua. phôi b−ớc tiến S - Khi tiện ngoài, chiều sâu cắt đo theo đ−ờng vuông góc với trục phôi và đ−ợc tính theo công thức: d D Dd− t = (mm) . 2 D - đ−ờng kính của mặt cần gia công (mm). chiều sâu cắt t d - đ−ờng kính của mặt đã gia công (mm). H.6.2.Các yếu tố cắt gọt khi tiện ngoài - Chiều sâu cắt khi phay đo trong mặt phẳng vuông góc với trục dao phay và bằng chiều dày của lớp kim loại bị hớt đi sau một lần chạy dao. - Chiều sâu cắt khi khoan bằng nửa đ−ờng kính của mủi khoan: D t = (mm). D - đ−ờng kính mũi khoan. 2 6.1.3. Dụng cụ cắt gọt a/ Cấu tạo của dụng cụ cắt: Dao cắt (dao tiện, dao bào, dao phay ) là loại dụng cụ cắt dùng rất rộng rãi để gia công kim loại. Dao gồm đầu dao I và thân dao II. Thân dao dùng để kẹp trong giá dao. mặt thoát l−ỡi cắt phụ I II mặt sau phụ mũi l−ỡi cắt chính H.6.3.Các bộ phận chính của dao tiện mặt sau chính đà nẵng - 2002
giáo trình: cơ khí đại c−ơng 98 b/ Vật liệu chế tạo dao cắt gọt: Để cắt gọt đ−ợc hiệu quả, vật liệu làm dụng cụ cắt gọt phải đạt các yêu cầu sau: • Độ cứng phần l−ỡi cắt phải cao hơn nhiều so với vật liệu phôi. Để cắt thép cácbon và thép hợp kim thấp, độ cứng của dao phải đạt 62ữ65 HRC. • Chịu mài mòn tốt, có độ bền đảm bảo và độ dẻo cần thiết để chống lại lực va đập và lực uốn v.v • Độ bền nhiệt cao để đảm bảo độ cứng khi gia công với tốc độ cao. Các loại vật liệu dùng để chế tạo dao cắt: Thép cácbon dụng cụ: sau khi nhiệt luyện đạt độ cứng 60ữ63 HRC song chịu nhiệt thấp. Nóng đến 200ữ3000C thép mất độ cứng. Ngày nay chỉ dùng thép này chế tạo dụng cụ cắt nh− c−a, dũa, đục v.v Các mác thép th−ờng dùng: CD80, CD80A, CD100 Thép hợp kim dụng cụ: Đặc tính cơ học cũng t−ơng tự nh− thép cácbon dụng cụ nh−ng chúng có tính nhiệt luyện tốt, độ sâu nhiệt luyện cao hơn ít biến dạng và chịu mài mòn tốt Có thể dùng thép có mác 90CrSi, 100CrW để chế tạo tarô, bàn ren. Đặc biệt phổ biến nhất là dùng thép cao tốc (thép gió) để chế tạo các loại dao cắt nh− dao tiện, mũi khoan và l−ỡi cắt của dao phay vì tuy độ cứng không cao hơn hai loại trên nh−ng độ bền nhiệt cao hơn (đến 6500C). Hiện nay th−ờng dùng các loại thép gió có ký hiệu 80W18Cr4VMo, 90W9Cr4V2Mo, 90W9Co10Cr4V2Mo v.v Hợp kim cứng: là loại vật liệu có tính cắt gọt rất cao. Độ chịu nhiệt lên đến 10000C, độ cứng của vật liệu: 70ữ92 HRC. Mặc dù rất đắt, nh−ng ng−ời ta vẫn dùng rất nhiều vì đó là loại vật liệu không phải nhiệt luyện, có thể cắt với tốc độ cao, năng suất cao. Loại WCCo8, WCCo10 dùng để cắt gang, hợp kim nhôm đúc Loại WCTiC5Co10, WCTiC15Co6 thích hợp khi cắt vật liệu dẻo. Ngoài ra ng−ời ta còn dùng vật liệu gốm, kim c−ơng để chế tạo dao cắt gọt. đà nẵng - 2002
giáo trình: cơ khí đại c−ơng 99 6.2. Máy cắt kim loại Máy công cụ là loại thiết bị dùng để gia công cắt gọt kim loại rất thông dụng trong các nhà máy và phân x−ởng cơ khí để chế tạo các máy khác, các khí cụ, dụng cụ v.v dùng trong sản xuất và đời sống. Ngày nay cùng với sự phát triển của tin học và điện tử, máy công cụ và công nghệ gia công đã đ−ợc hoàn thiện ở mức độ rất cao. Các máy công cụ làm việc hoàn toàn tự động và làm việc theo ch−ơng trình định tr−ớc. Điều đó nói lên rằng năng suất và chất l−ợng của các sản phẩm cơ khí ngày một tăng cao. 6.2.1. phân loại và ký hiệu a/ Phân loại máy công cụ - Theo khối l−ợng chia ra loại nhẹ d−ới 1 tấn, loại trung bình d−ới 10 tấn và loại hạng nặng từ 10 tấn trở lên. Có loại đến 1600 tấn. - Theo độ chính xác của máy: độ chính xác th−ờng, cao và rất cao. - Theo mức độ gia công của máy: • Máy vạn năng: có công dụng chung để gia công nhiều loại chi tiết có hình dạng, kích th−ớc khác nhau. Th−ờng dùng trong sản xuất đơn chiếc, hàng loạt nhỏ. • Máy chuyên môn hoá dùng để gia công một loại hay một vài loại chi tiết có hình dạng gần giống nhau nh− dạng trục, bạc, vòng bi v. v Th−ờng dùng trong sản xuất hàng loạt nh− máy gia công bánh răng, vòng bi, tiện ren, v.v • Máy chuyên dùng gia công một loại chi tiết có hình dạng, kích th−ớc nhất định. Loại này dùng trong sản xuất hàng loạt lớn và hàng khối. - Phân loại theo công dụng và chức năng làm việc: máy tiện, máy bào, khoan, phay, mài v.v b/ Ký hiệu máy Để dễ dàng phân biệt các nhóm máy khác nhau, ng−ời ta đã đặt ký hiệu cho các máy. Các n−ớc có ký hiệu khác nhau. Các máy sản xuất ở Việt nam đ−ợc ký hiệu nh− sau: • Chữ đầu tiên chỉ nhóm máy: T - tiện; KD - khoan doa; M - mài; TH - tổ hợp; P - phay; BX - bào xọc; C - cắt đứt • Chữ số tiếp theo biểu thị kiểu máy, đặc tr−ng cho một trong những kích th−ớc quan trọng của chi tiết hay dụng cụ gia công. • Các chữ cái sau cùng chỉ rõ chức năng, mức độ tự động hoá, độ chính xác và cải tiến máy. đà nẵng - 2002
giáo trình: cơ khí đại c−ơng 100 Ví dụ: T620A: T - tiện; số 6 - kiểu vạn năng; số 20 - chiều cao tâm máy là 200 mm t−ơng ứng với đ−ờng kính lớn nhất gia công trên máy là 400 mm, chữ A là cải tiến từ máy T620. Theo TCVN, máy công cụ có 5 cấp chính xác theo các chữ cái E, D, C, B, A. Trong đó E là cấp chính xác th−ờng; B là cấp chính xác đặc biệt cao; A là cấp siêu chính xác . 6.2.2. Truyền dẫn và truyền động trong máy cắt gọt kim loại a/ Các hình thức truyền dẫn - Truyền dẫn tập trung: Là truyền dẫn mà động cơ điện truyền vào trục trung tâm chạy dọc theo phân x−ởng để truyền chuyển động đến từng máy bằng bộ truyền đai. Hình thức này đơn giản nh−ng hiệu suất thấp, cồng kềnh không an toàn, muốn sửa chữa một máy, phải ngừng toàn bộ phân x−ởng. - Truyền dẫn nhóm: Một động cơ truyền dẫn cho một nhóm máy. - Truyền dẫn độc lập: Một máy đ−ợc truyền dẫn từ một hoặc nhiều động cơ. Mỗi động cơ làm một nhiệm vụ riêng, do một hệ thống điều khiển riêng nh− động cơ chính, động cơ chạy dao thẳng đứng, động cơ chạy dao nhanh, động cơ thuỷ lực, động cơ bôi trơn, động cơ làm mát. Hiện nay loại này đ−ợc sử dụng nhiều, đặc biệt là các máy tự động, bán tự động có hàng chục động cơ trên một máy. b/ Các hình thức truyền động Truyền động đai: gồm 2 bánh đai (puli) chủ động và bị động. Đai thang hay đai dẹt truyền chuyển động quay tròn giữa 2 puli với tỷ số truyền: D n i =−=1 ()1 η 2 D n 2 1 1 2 η - hệ số tr−ợt lấy bằng (0,01ữ0,02). n1; n2 - vận tốc vòng của các bánh đai. n1 D n2 D2 D1; D2 - đ−ờng kính ngoài của puli 1, 2. 1 Truyền động bánh răng: gồm các bánh răng trụ hoặc côn ăn khớp với nhau truyền chuyển động quay giữa các trục song song hoặc vuông góc với nhau nhờ các các bánh răng có số răng Z . Z1; n1 Z n 1 2 M X Z1; n1 Tỷ số truyền: i == M X Z2 n1 X Z ; Z - số răng của các bánh răng. 1 2 X Z ; n n1; n2 - số vòng quay của các bánh răng. Z2; n2 2 2 đà nẵng - 2002
giáo trình: cơ khí đại c−ơng 101 Truyền động trục vít-bánh vít: Đó là dạng truyền chuyển động quay giữa 2 trục không song song. Bánh vít có số răng Zbv ăn khớp với trục vít có số đầu mối K (K = 1, 2, 3). Tỷ số truyền của loại truyền động này rất nhỏ và tính theo công thức: i = K/Zbv dùng để thay đổi ở mức độ lớn giá trị vòng quay n giữa 2 trục quay. Zbv K b/ H.6.4. Truyền động trục vít-bánh vít a/ 1- Vít vô tận; 2- Bánh răng vít vô tận Truyền động xích n1; Z1 Z n M Tỷ số truyền: i ==1 2 Z2 n1 Z ; Z - số răng của các bánh xích. 1 2 n2; Z2 n1; n2 - số vòng quay của các bánh xích. Truyền động trục vít me - đai ốc: Đây là một dạng truyền chuyển động để biến chuyển động quay tròn thành chuyển động tịnh tiến. Khi trục vít quay tròn tại chỗ, đai ốc tịnh tiến ; khi đai ốc cố định, trục vít quay tròn và tịnh tiến. Sau n vòng quay của trục vít với b−ớc vít tx đai ốc tịnh tiến đ−ợc một đoạn S = tx.n: H.6.5. Truyền động trục vít me - đai ốc đà nẵng - 2002
giáo trình: cơ khí đại c−ơng 102 Truyền động thanh răng - bánh răng: Đây cũng là dạng biến chuyển động quay thành tịnh tiến và ng−ợc lại. Sự ăn khớp giữa thanh răng có b−ớc t = π.m và bánh răng có số răng Z đ−ợc tính theo công thức: S = t.Z.n = π.m.Z.n (mm). m - số môđun của răng; n, Z - số vòng quay và số răng của bánh răng. 6.2.3. Các loại cơ cấu truyền động trong máy cắt kim loại D a/ Truyền động vô cấp: 1 I Đây là truyền động cho ta tốc độ n1 bất kỳ giữa 2 tốc độ giới hạn nmin và cần gạt nmax. Trong máy cắt kim loại có một số D cơ cấu truyền dẫn vô cấp sau: I 2 n2 Bánh đai côn - đai dẹt (a): a D n i =−=1 ()1 η 2 D2 n1 n1 D1 D , D - đ−ờng kính puli t−ơng ứng với 1 2 I vị trí dây đai Cặp bánh đai côn - đai dẹt (b): n D D n 2 2 i =−=1 ()1 η 2 II D2 n1 b đà nẵng - 2002
giáo trình: cơ khí đại c−ơng 103 D1, D2 - đ−ờng kính puli t−ơng ứng với vị trí dây đai. Bánh côn ma sát và con lăn (c): D1 n2 n n2 i =−=1 η 1 () D1 D2 D2 n1 I II D1, D2 - đ−ờng kính bánh côn tại vị trí con lăn. c b/ Truyền động phân cấp: Là truyền động cho ta tốc độ nhất định giữa 2 tốc độ giới hạn nmin và nmax. Có các cơ cấu thay đổi tốc độ nh− sau: Thay đổi tốc độ bằng bằng khối bánh răng di tr−ợt: Dùng để thay đổi tốc độ giữa các 1 2 Z1 trục. Tuỳ theo số l−ợng bánh răng di tr−ợt Z2 n nhiều hay ít, trục bị động sẽ nhận đ−ợc I 1 các giá trị vòng quay khác nhau. Tại các II x x n vị trí ăn khớp của các cặp bánh răng sẽ 2 Z3 Z4 cho ta một tỷ số truyền i t−ơng ứng. a/ H.6.6. Thay đổi tốc độ bằng Cơ cấu thay đổi tốc độ bằng ly hợp vấu (b). bánh răng di tr−ợt Trong cơ cấu này các bánh răng Z , 1 2 1 Z Z1 2 Z2 không di tr−ợt mà chúng chỉ truyền n chuyển động quay cho trục bị động II khi I 1 đ−ợc khớp vào ly hợp M. Khi gạt ly hợp II x x n M sang trái hoặc sang phải ta sẽ có các tỷ 2 Z3 Z4 số truyền: i1 = Z1/Z3 và i2 = Z2/Z4. Cơ cấu Nooctông: H6.7. Thay đổi tốc độ bằng ly hợp vấu Trên trục chủ động có một khối bánh răng hình tháp có số răng từ Z1ữZ6 nhận cùng một số vòng quay n1. Để truyền sang trục bị động II cần Z Z Z Z Z1 2 3 4 5 Z6 có bánh răng trung gian Za luôn luôn ăn khớp với bánh di tr−ợt Z lắp trên trục II. n1 b X Tại vị trí nhất định sẽ có i t−ơng ứng: X X X X X I Z Z Z X i ==i * a i Za Z Z Z n2 a b b II Th−ờng các giá trị số răng của mỗi Zb bánh răng chênh lệch không nhiều nên A B C D Đ E vòng quay nII cũng chênh lệch rất ít. Cơ cấu này thích hợp để thực hiện thay đổi H.6.8. Cơ cấu Nooctong l−ợng chạy dao S ở máy tiện. đà nẵng - 2002
giáo trình: cơ khí đại c−ơng 104 Cơ cấu đảo chiều Trong máy cắt kim loại th−ờng sử dụng 2 loại cơ cấu đảo chiều cơ khí: đảo chiều bằng ly hợp (a) và đảo chiều bằng bánh răng di tr−ợt (b). Theo nguyên tắc nếu số trục chẳn thì trục bị động quay ng−ợc chiều với trục chủ động. Nếu số trục là số lẻ, trục bị động và trục chủ động quay cùng chiều. b/ Z1 Z Z1 Z 2 b/ 2 I X X n I X X n I I II X Za II X Za III III nIII nIII Z 3 Z4 Z3 Z4 a/ b/ 1 2 1 2 H.6.9. Cơ cấu đảo chiều a/ Đảo chiều bằng ly hợp vấu; b/ Đảo chiều bằng bánh răng di tr−ợt c/ Truyền động gián đoạn Trong máy cắt kim loại th−ờng sử dụng cơ 5 cấu Culít để truyền 4 chuyển động tới - lui cho 6 3 chuyển động chính dao 2 cắt (máy bào ngang). 1 8 Bánh răng 1, 2 và đĩa 3 quay làm con tr−ợt 8 9 7 sẽ tr−ợt tới-lui trong rãnh 10 tr−ợt của tay quay 10 làm 0 cho tay quay 10 lắc xung quanh tâm 0. Nhờ vậy bàn H.6.10. Cơ cấu Culít trong máy bào ngang tr−ợt 4 có gá dao 5 nhận đ−ợc chuyển động qua-lại trên chi tiết 6 đ−ợc gá trên bàn gá. z1 d/ Xích truyền động X z3 X z nc Xích tốc độ: giới thiệu X z4 một bộ truyền nhiều cấp tốc k z độ cho trục chính. Ph−ơng 2 nđc X đc z trình xích động đ−ợc tính: 5 z6 nđc.i1.i2.i3.i4 in = nc H.6.11. Xích tốc độ đà nẵng - 2002
giáo trình: cơ khí đại c−ơng 105 6.2.4. Máy tiện a/ Công dụng Máy tiện là loại máy gia công cắt gọt phổ biến nhất trong các nhà máy cơ khí (40ữ50%) bởi vì nó có thể gia công đ−ợc nhiều bề mặt: • Mặt tròn xoay ngoài và trong. • Các mặt trụ, côn, hay định hình. • Các loại ren (tam giác, thang, vuông ). • Mặt phẳng ở mặt đầu hay cắt đứt. Ngoài ra trên máy tiện có thể dùng để khoan lỗ, doa lỗ, mài, thậm chí gia công các mặt không tròn xoay nhờ các đồ gá b/ Phân loại máy tiện Căn cứ vào khối l−ợng của máy: • Loại nhẹ ≤ 500 kg. Loại trung bình ≤ 4.000 kg • Loại nặng ≤ 50 tấn. Loại siêu nặng ≤ 400 tấn. Căn cứ vào công dụng của máy: • Máy tiện ren vít vạn năng dùng gia công các loại ren và các công việc khác của máy tiện. • Máy tiện nhiều dao (Revonre): cùng một lúc có nhiều l−ỡi dao cùng cắt một lúc trong cùng một thời gian. • Máy tiện tự động và bán tự động: là loại mà các thao tác và nguyên công đ−ợc thực hiện tự động hoàn toàn hay một phần. • Máy tiện chuyên dùng: chỉ để gia công một số bề mặt nhất định, loại hình hạn chế. • Máy tiện đứng hay tiện cụt: có mâm cặp lớn quay nằm ngang hay thẳng đứng để gia công các chi tiết có đ−ờng kính lớn đến 20 m. c/ Các bộ phận chính của máy tiện: đà nẵng - 2002
giáo trình: cơ khí đại c−ơng 106 ụ tr−ớc (1): là một hộp kín có chứa bộ phận quan trọng là trục chính và hộp tốc độ. Phía d−ới hộp trục chính là hộp xe dao (3) và hộp động cơ (9). ụ động (4): có thể di chuyển trên băng máy, có chứa mủi chống tâm để gá phôi khi tiện, cũng có thể để lắp mũi khoan, khoét khi khoan hoặc khoét lỗ. Hộp bàn xe dao (5): là bộ phận dịch chuyển đ−ợc theo h−ớng dọc hoặc ngang để tạo ra l−ợng chạy dao (b−ớc tiến) S. Phía trên bàn xe dao có bộ gá kẹp dao (7). Thân máy (6): là bộ phận để gá đặt tất cả các bộ phận trên. Ngoài ra còn chứa thêm bộ phận làm nguội, thắp sáng, chứa phoi và các bảng hay cơ cấu điều khiển. d/ Một số ph−ơng pháp gia công trên máy tiện Tiện trơn: Là tiện ngoài và trong một chi tiết có hình trụ tròn dạng trục trơn hay trục bậc. Các b−ớc đ−ợc tiến hành: chuẩn bị dao; gá vật gia công lên máy; tiện thô (phá); tiện tinh. c. Tiện trục trơn trong a. Tiện trục trơn ngoài b. Tiện trục bậc Tiện côn: có 3 ph−ơng pháp tiện côn nh− hình vẽ sau: • Khi dùng dao rộng bản (a) chỉ tiện đoạn côn có chiều dài ngắn với góc nghiêng α bất kỳ. Dao rộng bản chịu lực lớn và chỉ có b−ớc tiến ngang S chạy tay hay tự động. • Xoay nghiêng bàn dao trên một góc α (b): chỉ thích ứng với những chi tiết có chiều dài côn ngắn. Góc nghiêng α đ−ợc tính theo công thức: Dd− tgα = 2l ở đây D, d - đ−ờng kính đầu lớn và đầu nhỏ của đoạn côn. l - chiều dài của đoạn côn. l n α α α S.n α a. Dùng dao bản rộng b. Xoay nghiêng bàn dao trên đà nẵng - 2002
giáo trình: cơ khí đại c−ơng 107 • Đánh lệch ụ động (c): lợi dụng độ rơ của ụ động, đánh lệch một đoạn h l L ⎛ Dd− ⎞ h = ⎜ ⎟ mm. l ⎝ 2 ⎠ Tâm mới d D h ở đây h - phần lệch tâm. α l - chiều dài phần côn. Tâm cũ L - chiều dài tính từ 2 mũi tâm. L c/ Đánh lệch ụ động Tiện ren: Tuỳ theo dạng ren và yêu cầu, ng−ời ta sử dụng 3 cách tiến dao khác nhau. Ph−ơng pháp (a) chỉ dùng để cắt ren nhỏ, hai l−ỡi cùng cắt sẽ chịu lực lớn, nh−ng cả hai mép đều nhẵn. Ph−ơng pháp (b) và (c) khi ăn dao nghiêng theo một mép, thì chỉ có một l−ỡi tham gia cắt, sẽ giảm lực nh−ng mép bên phải kém nhẵn bóng. Ph−ơng pháp này đ−ợc dùng khi cắt thô có kích th−ớc lớn. Chú ý: các loại ren vuông hay hình thang, giai đoạn đầu cũng th−ờng cắt tam giác, sau đó dùng dao định hình để sửa đúng . s s s a. b. c. Các loại ren th−ờng dùng: a. Ren tam giác b. Ren hình vuông c. Ren hình thang Gia công bề mặt lệch tâm: có 2 ph−ơng pháp gia công các bề mặt lệch tâm: • Ph−ơng pháp dùng mũi chống tâm: Trên một đầu phôi khoan 2 2 lỗ tâm trùng với đ−ờng trục của 1 mặt lệch tâm và đ−ờng trục của I I ngỗng trục. Khi gá lỗ tâm I-I ta II II gia công mặt lệch tâm 2, khi gá lỗ tâm II-II gia công ngỗng trục 1. đà nẵng - 2002
giáo trình: cơ khí đại c−ơng 108 • Ph−ơng pháp gia công trên mâm cặp: ng−ời ta tạo mặt lệch tâm bằng cách đệm một miếng kim loại có chiều dày A nhất định d−ới một vấu của mâm cặp. Chiều dày A đ−ợc xác định theo công thức: ⎛ e ⎞ Ae=−15, ⎜ 1 ⎟ A ⎝ 2d ⎠ O2 d - đ−ờng kính của bề mặt đ−ợc kẹp chặt e O1 e - khoảng lệch tâm . d Tiện các bề mặt đặc biệt bằng dao định hình: Ng−ời ta sử dụng các loại dao định hình có l−ỡi dao đ−ợc mài theo đ−ờng cong giống nh− hình dáng mặt ngoài của chi tiết gia công. s Dao định hình đ/ Các dụng cụ chủ yếu của máy tiện Mâm cặp: là bộ phận để kẹp chặt và tự định vị phôi khi gia công. Có các loại mâm cặp chính sau: H.6.12.Các loại mâm cặp a/ Mâm cặp 3 chấu; b/ Mâm cặp 4 chấu; c/ Mâm cặp hoa • Mâm cặp 3 chấu tự định tâm: Khi dùng cơlê quay ở vít quay 1, ba chấu 2 cùng dịch chuyển vào tâm một l−ợng bằng nhau. Loại này dùng để cặp các chi tiết tròn xoay. • Mâm cặp 4 chấu độc lập: Mỗi chấu có một vít điều chỉnh riêng. Loại này dùng thích hợp với các phôi không tròn xoay hoặc để gia công bề mặt lệch tâm. đà nẵng - 2002
giáo trình: cơ khí đại c−ơng 109 • Ngoài ra còn có mâm cặp tốc và mâm cặp hoa mai dùng để gá các chi tiết có hình dáng phức tạp và chi tiết đ−ợc bắt vào mâm cặp qua các bulon - đai ốc. Mũi chống tâm: Dùng để đỡ tâm các phôi có 4 10 nhằm tăng độ cứng vững cho phôi gia công nhằm hạn chế sai số hình dạng do lực cắt gây nên. Có hai loại giá đỡ: • Giá đỡ cố định (a): đ−ợc định vị tại một vị trí trên băng máy. Các vấu của giá đỡ có thể ra vào nhờ các trục vít. • Giá đỡ di động (b): loại này di chuyển cùng với dao trong quá trình gia công, nó đ−ợc bắt chặt trên bàn dao. Giá đỡ động chỉ có 2 vấu đỡ trực tiếp với lực cắt, đảm bảo trục khỏi bị cong. H.6.14. Giá đỡ cố định (a) và giá đơ di động Ngoài ra trong máy tiện ng−ời ta còn dùng một số dụng cụ khác nh− Tốc dùng để truyền chuyển động quay từ mâm cặp đến vật gia công khi vật đ−ợc gá trên trục chính hai mũi chống tâm. Trục tâm để gá những chi tiết có lỗ sẵn đã đ−ợc gia công tinh. đà nẵng - 2002
giáo trình: cơ khí đại c−ơng 110 6.2.5. Máy khoan-doa a/ Công dụng và phân loại Máy khoan-doa dùng để gia công lỗ hình trụ bằng các dụng cụ cắt nh−: mũi khoan, mũi khoét và dao doa. Máy khoan tạo ra lỗ thô đạt độ chính xác, độ bóng bề mặt gia công thấp Rz160 ữ Rz40. Để nâng cao độ chính xác và độ bóng bề mặt lỗ phải dùng khoét hay doa trên máy doa. Sau khi doa, độ chính xác đạt cấp 4 hoặc 5 và độ bóng có thể đạt Ra = 1,25 ữ 0,32. Máy khoan-doa có chuyển động chính là chuyển động quay tròn của trục mang dao, chuyển động chạy dao là chuyển động tịnh tiến của dao. Trên máy khoan có thể dùng dụng cụ tarô, bàn ren để gia công ren. Máy khoan có các loại sau: Máy khan điện cầm tay Cho phép khoan các lỗ trên những chi tiết mà không cho phép các loại máy khoan có trục chính cố định thực hiện. Máy khoan bàn: là loại máy đơn giản, nhỏ, đặt trên bàn nguội. Lỗ khoan lớn nhất d ≤ 10 mm. Máy th−ờng có 3 cấp vòng quay với số H.6.15. a/ Máy khoan tay; b/ máy khoan bàn vòng quay lớn. Máy khoan đứng: là loại dùng gia công các loại lỗ đơn có đ−ờng kính trung bình d ≤ 50 mm. Máy có trục chính mang mũi khoan cố định. Phôi phải dịch chuyển sao cho trùng tâm mũi khoan. Máy khoan cần: để gia công các lỗ có đ−ờng kính lớn trên các phôi có khối l−ợng lớn không dịch chuyển thuận lợi đ−ợc. H.6.15.c/ Máy khoan đứng; d/ Máy khoan cần Do đó toạ độ của mũi khoan có thể dịch chuyển quay hay h−ớng kính để khoan các lỗ có toạ độ khác nhau. Trong thực tế còn có máy khoan nhiều trục, máy khoan sâu. đà nẵng - 2002
giáo trình: cơ khí đại c−ơng 111 b/ Dụng cụ cắt trên máy khoan-doa Mũi khoan: Trong cắt gọt kim loại có các loại mũi khoan ruột gà, mũi khoan sâu, mũi khoan tâm Cấu tạo phần cắt của mũi khoan có 2 l−ỡi cắt chính và 2 l−ỡi cắt phụ. Ngoài ra còn có phần l−ỡi cắt ngang. Phần cổ dao để ghi đ−ờng kính mũi khoan. Chuôi hình trụ dùng cho mũi khoan nhỏ (< 10 mm). Chuôi côn dùng cho loại có đ−ờng kính lớn hơn. Sơ đồ cắt khi khoan theo hình bên. Khi khoan tốc độ cắt tính theo công thức: πdn v = m/phút H.6.16. Mũi khoan 1000 a/ Tiết diện lớp phoi; b/ Mũi khoan tâm; c/ Mũi khoan ruột gà d - đ−ờng kính mũi khoan (mm). n - số vòng quay của mũi khoan (v/phút). Chiều sâu cắt t khi khoan trên phôi ch−a có lỗ là: d t = (mm). 2 L−ợng chạy dao của khoan sau mỗi vòng quay là Sz = 2S (mm/vòng). Mũi khoét và doa: Dụng cụ để khét và doa dùng để mở rộng lỗ khoan, tăng độ bóng, độ chính xác bề mặt lỗ tròn xoay. Khác với mũi khoan, mũi khoét và dao doa có số l−ỡi cắt nhiều hơn. H.6.17. Mũi khoét, doa d/ Mũi khoét; e/ Mũi doa; đà nẵng - 2002
giáo trình: cơ khí đại c−ơng 112 Tarô và bàn ren: Ta rô là dụng cụ để gia công ren trong có thể lắp trên trục khoan hoặc thao tác bằng tay. ứng với một kích th−ớc, một bộ tarô có từ 2ữ3 chiếc để cắt từ thô đến tinh. Bàn ren dùng để gia công ren ngoài với kích th−ớc H.6.15. g/ Ta rô; h/ Bàn ren không quá lớn. 6.2.6. máy bào, xọc a/ Đặc điểm, phân loại và công dụng Máy bào, xọc là nhóm máy có chuyển động tịnh tiến khứ hồi, dùng để gia công các mặt phẳng ngang, đứng hay nằm nghiêng; gia công các rãnh thẳng với tiết diện khác nhau: mang cá, chữ “T”, dạng răng thân khai Máy cũng có khả năng gia công chép hình để tạo ra các mặt cong một chiều. Chuyển động chính của máy là chuyển động tịnh tiến khứ hồi: gồm một hành trình có tải và một hành trình chạy không. Chuyển động chạy dao th−ờng là chuyển động gián đoạn. Gia công trên máy bào, xọc có năng suất thấp, độ chính xác thấp và độ nhẵn kém. b/ Các loại Máy bào, xọc Tuỳ theo những đặc tr−ng về công nghệ, máy bào đ−ợc chia thành: máy bào ngang, máy bào gi−ờng, máy xọc (bào đứng) và các máy chuyên môn hoá. Máy bào ngang: dùng để gia công những phôi không lớn (< 600 mm). Bàn máy cùng với phôi di chuyển theo chiều ngang trên mặt băng của thân máy, còn đầu tr−ợt của máy cùng với bàn dao và dao bào chuyển động tới-lui trên mặt băng có dạng đuôi én. Hộp tốc độ và cơ cấu H.6.18. Máy bào ngang Culít dùng để di chuyển bàn tr−ợt. đà nẵng - 2002
giáo trình: cơ khí đại c−ơng 113 Máy bào gi−ờng: dùng để gia công các phôi lớn nh− thân máy. Bàn máy cùng với phôi di chuyển theo chiều dọc (chuyển động chính) còn dao bào kẹp trên giá dao thì di chuyển theo chiều ngang. Trên máy bào gi−ờng có thể gia công những phôi dài tới 12 m trên 3 mặt cùng mộ lúc. Máy xọc: Máy xọc là một loại máy bào đứng có đầu máy chuyển động theo chiều thẳng đứng. Máy xọc dùng để gia công trong các lỗ, rãnh, mặt phẳng và mặt định hình của phôi có chiều cao không lớn và chiều ngang lớn. H.6.19. Máy xọc c/ Dao bào và Kỹ thuật bào Tuỳ theo vị trí của l−ỡi cắt mà dao bào đ−ợc phân thành dao bào phải và dao bào trái; tuỳ theo vị trí của đầu dao so với thân dao chia thành dao bào ngoài, dao bào mặt mút, dao bào cắt, dao bào định hình, dao bào thẳng, dao bào cong. Dao bào đ−ợc chế tạo bằng thép hợp kim dụng cụ (thép gió) hoặc hợp kim cứng. H.6.20. Dao bào và nguyên công bào, xọc Những nguyên công th−ờng đ−ợc thực hiện trên máy bào là gia công các mặt phẳng ngang, mặt phẳng thẳng đứng, mặt phẳng nghiêng, mặt có bậc, mặt định hình; gia công các loại rãnh thông th−ờng, rãnh chữ T, rãnh đuôi én v.v đà nẵng - 2002
giáo trình: cơ khí đại c−ơng 114 6.2.7. máy phay a/ Đặc điểm, công dụng Máy phay là loại máy có nhiều chủng loại và có tỷ lệ lớn trong các nhà máy cơ khí. Phay trên máy phay là ph−ơng pháp không chỉ đạt năng suất cao mà còn đạt đ−ợc độ nhẵn bề mặt t−ơng đối (Ra2,5 ữ Rz40), độ chính xác xấp xỉ với khi gia công trên máy tiện (cấp 6 ữ cấp 11). Máy phay dùng phổ biến để gia công mặt phẳng, mặt nghiêng, các loại rãnh cong và phẳng, rãnh then, lỗ, mặt ren, mặt răng, các dạng bề mặt định hình (cam, khuôn dập, mẫu, d−ỡng, chân vịt tàu thuỷ, cánh quạt, cánh tuốcbin ), cắt đứt v.v Trong sản xuất hàng loạt và hàng khối, phay có thể thay thế cho bào và phần lớn cho xọc. Trong sản xuất đơn chiếc và hàng loạt nhỏ phay có nhiều công dụng, có thể thay thế cho bào - xọc, do dao phay có nhiều l−ỡi cùng cắt, tốc độ phay cao và có nhiều biện pháp công nghệ, nên năng suất của ph−ơng pháp phay cao hơn hẳn bào - xọc và giá thành sản phẩm thấp. b/ phân loại máy phay Máy phay vạn năng: là loại có trục chính thẳng đứng hoặc nằm ngang có thể gia công đ−ợc nhiều dạng bề mặt khác nhau. Máy phay chuyên dùng: chỉ để gia công một số loại bề mặt nhất định gồm máy phay bánh răng, máy phay ren, máy phay thùng Máy phay gi−ờng: dùng để gia công đồng thời nhiều bề mặt của các chi tiết lớn. Ngoài ra còn các loại máy phay chép hình, máy tổ hợp, máy phay điều khiển theo ch−ơng trình số H.6.21. Máy phay nằm vạn năng H.6.22.Máy phay đứng 1. Trục chính; 2. Bàn dao dọc; 3. Bàn dao ngang; 4. Bàn máy; 5. ụ đỡ; 6. Thân máy; 7. Hộp tốc độ; 8. Hộp chạy dao; 9. Dao phay; 10. Bể chứa dung dịch trơn nguội. đà nẵng - 2002
giáo trình: cơ khí đại c−ơng 115 c/ Dao phay Trong máy phay, chuyển động chính là chuyển động quay tròn của dao phay nên cấu tạo của dao th−ờng phù hợp với sự quay tròn của trục dao nằm ngang hay thẳng đứng. Tuỳ theo dạng bề mặt gia công có các loại dao sau: • Loại dao gia công mặt phẳng gồm dao phay trụ, dao phay mặt đầu. • Loại dao gia công rãnh gồm dao đĩa, dao phay 3 mặt cắt, dao phay ngón • Loại dao gia công bánh răng nh− dao phay môđun, dao phay lăn răng H.6.23. Dao phay và sơ đồ một số nguyên công phay d/ Sơ đồ cắt khi phay Khi dao phay quay tròn theo tốc độ của trục chính đ−ợc tính theo công πdn thức: v = m/phút 1000 d - đ−ờng kính của dao phay (mm). n - số vòng quay của trục chính (v/ph). L−ợng chạy dao S: Vì dao phay có Z l−ỡi cắt nên sau một vòng hoặc một phút các l−ỡi đều tham gia cắt một l−ợng bằng nhau, do đó ng−ời ta chia ra: • L−ợng chạy dao răng Sz (mm/răng). • L−ợng chạy dao vòng Sv (mm/vòng). H.6.24.Sơ đồ cắt khi phay • L−ợng chạy dao phút S (mm/phút). 1. Dao phay; 2. chi tiết gia công Trong đó: z - số răng của dao phay, n - số vông quay của dao trong một phút. đà nẵng - 2002
giáo trình: cơ khí đại c−ơng 116 Chiều sâu phay t (mm): chiều sâu lớp kim loại bị cắt trong một hành trình phay. Chiều rộng phay B (mm): là chiều rộng đã gia công sau một hành trình phay đo theo ph−ơng song song với trục dao. Chiều dày cắt a (mm): là khoảng cách giữa hai vị trí kế tiếp nhau của quỹ đạo chuyển động của một điểm trên l−ỡi cắt đo theo ph−ơng vuông góc với l−ỡi cắt chính. Chiều dày cắt thay đổi từ amin đến amax (hoặc amax đến amin). e/ Các ph−ơng pháp gia công phay Theo chiều quay của dao và h−ớng tịnh tiến của phôi ta chia ra 2 ph−ơng pháp phay: Phay thuận (a): là ph−ơng pháp mà chiều quay của dao trùng với h−ớng tịnh tiến của phôi tại điểm tiếp xúc M. Khi phay thuận, chiều dày tiết diện cắt thay đổi từ amax đến amin (≈ 0). L−ỡi dao không bị tr−ợt và gây lực ép, ép chặt phôi lên bàn máy. Nh−ng sự va đập của phôi và l−ỡi dao lớn dễ gây gãy răng dao. Nên phay thuận chỉ để phay tinh. H.6.25.Phay thuận Phay nghịch: tại M vectơ vận tốc và h−ớng chạy dao ng−ợc nhau. Nh− vậy tiết diện cắt từ giá trị amin đến amax. Do l−ỡi dao cắt từ d−ới lên có xu h−ớng nâng phôi nên gây ra rung động; dao th−ờng bị tr−ợt khi dao cùn, nh−ng lại tránh đ−ợc lớp biến cứng mặt ngoài. Phay nghịch thích hợp khi phay thô. H.6.26.Phay nghịch f/ Đầu phân độ trên máy phay Đây là một loại đồ gá quan trọng dùng trên máy phay. Nhiệm vụ của nó là chia đều hay không đều các vết gia công trên phôi. Đầu phân độ đặt trên bàn máy phay nằm ngang (hoặc đứng) dùng khi cần phay các loại rãnh thẳng, xoắn trên phôi bằng dao phay môđun, dao phay ngón đà nẵng - 2002
giáo trình: cơ khí đại c−ơng 117 Có 2 cách phân độ: phân độ gián đoạn và phân độ liên tục. Khi chia đều ng−ời ta dùng phân độ gián đoạn đơn giản (chia chẳn) hoặc phân độ vi sai (chia không chẳn). Trên hình (H.6.27b) bao gồm trục chính (1) để kẹp phôi; cặp bánh vít - trục vít (2) có một trong các tỷ số truyền sau: K 1 1 1 1 i ==;;; Zbv 40 60 90 120 Các cặp bánh răng trụ hay côn th−ờng có i = 1. Đĩa phân độ (3), trên cả hai mặt đều có các vòng lỗ có số lỗ xác định sẵn (ví dụ: 24, 25, 28, 30, 34, 37, 38, 39, 41, 42, 43. Mặt kia là 46, 47, 49, 51, 53, 54, 57, 58, 59, 62, 66). Tay quay (4) dịch chuyển đ−ợc theo h−ớng kính t−ơng ứng với các vòng lỗ khác nhau. Khi quay tay quay (4), trục (5) mang cặp bánh răng H.6.27. Đầu phân độ trụ i = 1 quay theo và truyền chuyển a/ Sơ đồ chung; b/ Sơ đồ nguyên lý đầu phân độ động quay đến trục vít - bánh vít và làm trục chính (1) mang phôi quay. Mỗi đầu phân độ đ−ợc đặc tr−ng bằng nghịch đảo tỷ số truyền của trục vít - bánh vít đ−ợc ký hiệu N (N = 40, 60, 90, 120). Khi phân độ đơn giản, số vòng quay n của tay quay (4) bằng: N n = (z - số rãnh cần gia công). z Nh− vậy nếu z là số rãnh chia đều, thì sau khi gia công xong 1/z (một rãnh), phôi phải quay vòng đến vị trí phay tiếp theo. Tr−ờng hợp tổng quát ta có: N a am. n ==+=+A A (vòng) Z b bm. Trong đó: A - số vòng quay nguyên (đầy đủ), a/b - số phân số không chia hết, m - số nguyên chọn sao cho m.b có giá trị đúng bằng lỗ trên một vòng nào đó ở đĩa (3). Ví dụ: Cần gia công bánh răng có Z = 27 với đặc tr−ng của phân độ N = 40. Ta có: N 40 13ì 2 26 n ===+1 =+1 Z 27 27ì 2 54 đà nẵng - 2002
giáo trình: cơ khí đại c−ơng 118 Vậy sau khi gia công xong một rãnh ta sẽ quay tay quay (4) một vòng tròn, sau đó ta quay thêm một góc có chứa 26 lỗ trên vòng lỗ 54. Tiếp tục nh− vậy ta sẽ gia công xong 27 răng đ−ợc chia đều không có sai số. Đó là tr−ờng hợp phân độ đơn giản. Khi không thể phân độ đơn giản vì không thể chọn m thích hợp ta dùng phân độ vi sai. Lúc này phải sử dụng bộ bánh răng a, b, c, d để nối từ trục chính đến tay quay để bù trừ sao cho l−ợng sai số là tối thiểu. 6.2.8. máy mài a/ Khái niệm Mài là ph−ơng pháp gia công mà dụng cụ cắt là đá mài. Mài có thể gia công thô để cắt bỏ lớp thô cứng mặt ngoài các loại phôi, nh−ng đa số tr−ờng hợp là gia công tinh các bề mặt (mặt trụ, mặt phẳng, rãnh, lỗ, mặt định hình, ren, răng, then, then hoa ). Mài dùng gia công các vật liệu cứng nh− thép đã tôi, gang trắng cũng có thể gia công thô để cắt phôi, cắt bavia, mài thô Chuyển động chính khi mài là chuyển động quay tròn của đá mài: π Dn v = (m/s) 601000. Trong đó D - đ−ờng kính của đá mài, n - số vòng quay trục chính mang đá (v/ph) Chuyển động chạy dao khi mài có thể là chạy dao vòng, chạy dao dọc, chạy dao ngang, chạy dao thẳng đứng, hoặc chạy dao h−ớng kính. Khác với các ph−ơng pháp cắt gọt khác, mài có đặc tr−ng riêng mỗi hạt đá mài nh− một l−ỡi dao cắt, lực cắt và tốc độ cắt lớn (đến 50 m/s), nhiệt độ vùng gia công rất cao (hàng ngàn độ), hiện t−ợng tr−ợt dể xảy ra, bề mặt gia công bị biến cứng. Mài là ph−ơng pháp gia công nâng cao độ chính xác (cấp 1ữ2) và độ bóng (Ra = 0,32ữ0,16). Khi nghiền hoặc mài bằng ph−ơng pháp đặc biệt có thể đạt đ−ợc độ bóng, độ chính xác cao hơn. b/ Đá mài Vật liệu hạt mài là thành phần chủ yếu của đá, chúng gồm các loại kim c−ơng nhân tạo, các ôxyt nh− ôxyt nhôm th−ờng, ôxyt nhôm trắng, cácbit silic, cácbit boric Hạt mài đ−ợc chế tạo với kích th−ớc hạt khác nhau để chế tạo các loại đá khác nhau. Chất dính kết để liên kết các vật liệu hạt mài th−ờng dùng chất dính kết vô cơ nh− keramit, hữu cơ nh− bakêlit hoặc cao su. Trong thực tế th−ờng sử dụng các loại loại đá mài có hình dạng nh− sau: đà nẵng - 2002
giáo trình: cơ khí đại c−ơng 119 H.6.28. Hình dạng đá mài c/ Các chuyển động cơ bản của máy mài Tất cã các loại máy mài đều có chuyển động chính là chuyển động quay tròn của đá mài vđ (m/s), còn chuyển động chạy dao có thể có hai, ba loại khác nhau: • Chuyển động chạy dao vòng Sv (a) - là chuyển động quay tròn của chi tiết vc (m/ph). Tr−ờng hợp chi tiết lớn không quay đ−ợc (d) thì chuyển động chạy dao vòng là chuyển động quay hành tinh của đá. • Chuyển động chạy dao dọc Sd (b) - là chuyển động thẳng khứ hồi của bàn máy mang chi tiết S (m/ph). • Chuyển động chạy dao ngang Sn(hay chạy dao h−ớng kính Sk theo chu kỳ của bàn máy Sn (mm/hành trình kép). H.6.29.Các chuyển động cơ bản khi mài đà nẵng - 2002
giáo trình: cơ khí đại c−ơng 120 d/ Các loại máy mài và ph−ơng pháp mài - Máy mài tròn trong: dùng gia công tinh các loại lỗ - Máy mài tròn ngoài dùng mài bề mặt ngoài của chi tiết (a). - Máy mài phẳng dùng gia công mặt phẳng bằng mặt ngoài đá trụ hoặc mặt đầu đá bát, đá cốc, đá chậu. - Máy mài định hình dùng mài các bề mặt định hình nh− mài mặt ren, mặt răng, mài mặt côn, then, then hoa - Máy mài chính xác và siêu chính xác kèm theo các phụ tùng, đồ gá, dụng cụ đo nh− máy nghiền, máy đánh bóng, máy mài doa, máy mài siêu chính xác, máy mài thuỷ lực - Máy mài tròn không tâm dùng mài mặt trụ ngoài và trong các chi tiết đơn giản, không có bậc với năng suất cao. Máy có thể gia công liên tục, không phải dừng máy để gá kẹp. H.6.30 Máy mài tròn trong đà nẵng - 2002
giáo trình: cơ khí đại c−ơng 121 ch−ơng 7 xử lý và bảo vệ bề mặt kim loại 7.1. Khái niệm chung Sự phá huỷ kim loại, các máy móc thiết bị bằng kim loại có thể do nhiều nguyên nhân khác nhau nh−ng chủ yếu là do tác dụng hoá học, tác dụng điện hoá và tác dụng cơ học. Sự phá huỷ kim loại do hoá học hay điện hoá gọi là sự ăn mòn kim loại hay sự gỉ. Sự phá huỷ kim loại do cơ học gọi là sự mài mòn kim loại. 7.1.1. Các dạng ăn mòn kim loại (gỉ) Gỉ có nhiều dạng khác nhau: • Theo cơ cấu bên trong có 2 loại: gỉ hoá học và gỉ điện hoá. • Theo dạng bên ngoài: gỉ hoàn toàn bề mặt, gỉ bộ phận, gỉ điểm. • Theo môi tr−ờng gây gỉ gồm: gỉ trong môi tr−ờng khí quyển, gỉ trong dung dịch, gỉ trong không khí, gỉ trong đất v.v 7.1.2. Các dạng mài mòn Sự mài mòn là sự thay đổi không mong muốn về hình dáng và kích th−ớc của bề mặt chi tiết vì mất đi một l−ợng kim loại do tác dụng cơ học của các phần tử rắn từ bề mặt chi tiết hoặc từ môi tr−ờng ngoài. Sự mài mòn cơ học có thể xuất hiện ở 2 dạng sau: • Khi có chuyển động t−ơng đối của kim loại trên kim loại. • Khi có chuyển động của môi tr−ờng phi kim trên bề mặt kim loại. 7.2. Các ph−ơng pháp xử lý và bảo vệ bề mặt kim loại Thực chất của xử lý bề mặt kim loại là tạo cho các chi tiết máy có khả năng chống gỉ, chống mài mòn, tính chịu nhiệt v.v bằng các ph−ơng pháp xử lý thích hợp. Có các ph−ơng pháp xử lý bề mặt kim loại sau: đà nẵng - 2002
giáo trình: cơ khí đại c−ơng 122 7.2.1. Xử lý nhiệt kim loại A. Nhiệt luyện a/ Khái niệm chung Nhiệt luyện là một quá trình xử lý nhiệt kim loại để làm thay đổi tính chất của chúng bằng cách nung nóng đến nhiệt độ xác định, giữ nhiệt một thời gian sau đó làm nguội với tốc độ khác nhau theo một chế độ xác định nhằm cải thiện tổ chức, cho cơ tính, tính công nghệ mới, khử ứng suất d−, tạo cho kim loại những tính chất theo yêu cầu. Quá trình nhiệt luyện đ−ợc đặc tr−ng bởi: • Nhiệt độ nung (Tn) cần chọn nhiệt độ nung và chế độ nung phù hợp để tránh cong, T0C vênh, biến dạng, nứt. T • Thời gian giữ nhiệt (t1ữt2) để nhiệt độ n đồng đều trên toàn bộ tiết diện của sản I II III phẩm. 0 t t t(s) • Tốc độ làm nguội khác nhau nhờ các môi t1 2 3 tr−ờng khác nhau và cho các kết quả khác H.2.1. Quá trình nhiệt luyện nhau với các ph−ơng pháp nhiệt luyện khác nhau. b/ Các ph−ơng pháp nhiệt luyện - ủ: là ph−ơng pháp nung chi tiết đến nhiệt độ xác định (200ữ3000C nếu ủ thấp; 600ữ7000C nếu ủ kết tinh lại ), giữ nhiệt, rồi làm nguội chậm (th−ờng làm nguội trong lò) với mục đích khử ứng suất d− do quá trình làm nguội không đều tr−ớc đó gây ra, làm tổ chức đồng đều, giảm độ cứng, tăng độ dẻo, độ dai, ổn định chất l−ợng, làm đồng đều thành phần hoá học, phục hồi lại tính chất hoá lý ban đầu. - Th−ờng hoá: là quá trình nung nóng nh− ủ nh−ng làm nguội trong không khí tĩnh, nhằm tạo hạt nhỏ, đồng nhất về cấu trúc với độ bền và độ dai cao hơn ủ. - Tôi: là ph−ơng pháp nung nóng đến nhiệt độ chuyển biến, giữ nhiệt cho đồng đều hoá về tổ chức của vật liệu rồi làm nguội với tốc độ lớn trong môi tr−ờng (n−ớc, đầu, n−ớc muối ) để nhận đ−ợc tổ chức không cân bằng có độ cứng cao, tăng thêm độ bền. Tôi có 2 ph−ơng pháp: tôi thể tích là nung nóng toàn bộ vật tôi rồi làm nguội; tôi cục bộ, tôi bề mặt là nung nóng nhanh bề mặt đến nhiệt độ tôi, sau đó làm nguội nhanh hoặc nung nóng toàn bộ rồi làm nguội cục bộ phần cần tôi. đà nẵng - 2002
giáo trình: cơ khí đại c−ơng 123 - Ram: Sau khi tôi vật liệu dòn, dễ nứt vỡ nên th−ờng phải ram để khử ứng suất giảm độ cứng, tăng độ dẻo, độ đàn hồi, độ dai va chạm. Ram là ph−ơng pháp nung vật liệu đến nhiệt độ ram (ram thấp 150ữ2500C; ram vừa 300ữ4500C; ram cao 500ữ6800C) b. Hoá nhiệt luyện Hoá nhiệt luyện là ph−ơng pháp làm bảo hoà một số nguyên tố hoá học trên lớp bề mặt kim loại để làm thay đổi thành phần hoá học, do đó làm thay đổi tính chất của lớp bề mặt đó a/ Thấm các bon Mục đích của thấm cácbon là làm bảo hoà cácbon lên lớp bề mặt kim loại nhằm làm tăng độ cứng cho lớp bề mặt chi tiết. Th−ờng dùng cho các loại thép cácbon và hợp kim có hàm l−ợng cácbon thấp. Thấm cácbon có thể tiến hành ở thể rắn, lỏng, khí. Thấm cácbon ở thể rắn đ−ợc dùng nhiều với nguyên liệu chủ yếu là than C = (80ữ90)% + chất xúc tác (BaCO3, CaCO3). Nung đến nhiệt độ thấm 900ữ9500C, giữ nhiệt một thời gian để cácbon nguyên tử thấm vào làm bảo hoà cácbon lên bề mặt chi tiết thấm. Lớp bề mặt thấm đ−ợc (0,5ữ2)mm. b/ Thấm nitơ Thấm nitơ là ph−ơng pháp làm bảo hoà nitơ vào lớp bề mặt chi tiết kim loại nhằm nâng cao độ cứng, độ dai va chạm, tính chống mài mòn, chống mỏi 0 Vật liệu thấm nitơ th−ờng dùng amôniac (NH3) nhiệt độ thấm 480ữ650 NH3 → 3H + Nng.tử Nitơ nguyên tử có hoạt tính mạnh, thấm vào bề mặt chi tiết. Lớp thấm mỏng (0,2ữ0,3)mm; độ cứng đạt đ−ợc 67ữ72 HRC. c/ Thấm xianua Thấm xianua là quá trình làm bảo hoà đồng thời cả cácbon và nitơ lên bề mặt chi tiết kim loại, nhằm nâng cao độ cứng, tính chịu mài mòn và giới hạn mỏi của lớp bề mặt chi tiết. Quá trình thấm nitơ có thể ở nhiệt độ thấp 540ữ5600C hoặc ở nhiệt độ trung bình 840ữ8600C và nhiệt độ cao 900ữ9500C. Vật liệu thấm dùng muối có gốc CN nh− NaCN, KCN Chiều sâu lớp thấm < 0,1ữ0,2 mm. đà nẵng - 2002
giáo trình: cơ khí đại c−ơng 124 7.2.2. Các ph−ơng pháp xử lý bề mặt khác a/ Theo yêu cầu đạt đ−ợc hình dáng tế vi của bề mặt, ng−ời ta th−ờng dùng các ph−ơng pháp gia công nh− mài, đánh bóng. b/ Theo yêu cầu đạt về tính chất cơ học của lớp bề mặt, th−ờng dùng các ph−ơng pháp nh− lăn ép, phun bi v.v c/ Theo yêu cầu đạt đ−ợc về thành phần hoá học, cấu trúc lớp bề mặt, th−ờng dùng các ph−ơng pháp xử lý nh− xementit hoá, nitơ hoá, khếch tán crôm v.v d/ Theo yêu cầu đạt đ−ợc lớp phủ bề mặt có các tính chất vật lý khác mà thành phần hoá học giống hoặc khác với vật liệu nền, th−ờng dùng các ph−ơng pháp nh− mạ, phun kim loại 7.2.3. Bảo vệ chống gỉ a/ Khái niệm Bảo vệ chống gỉ nhằm đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật của kết cấu khi làm việc lâu dài, nâng cao hiệu quả kinh tế đặc biệt các kết cấu làm việc trong môi tr−ờng có các hoạt động hoá học mạnh (không khí, n−ớc biển, ánh sáng mặt trời ) b/ Ph−ơng pháp bảo vệ - Bảo vệ lâu dài: gồm chọn vật liệu có khả năng chống gỉ tốt và chọn ph−ơng pháp tạo lớp chống gỉ nh− phun bi, lăn ép, tạo độ bóng cao v.v • Xử lý kết cấu là chọn kết cấu đơn giản có độ bóng bề mặt cao, có phần chuyển tiếp, thuận lợi cho việc bảo quản, chống gỉ, xử lý v.v • Xử lý môi tr−ờng gỉ cần khử hoặc hạn chế khả năng xâm thực của môi tr−ờng nh− độ ẩm, ôxy, ôxýt • Bảo vệ bằng lớp phủ kim loại, phi kim, ôxýt bằng hoá học, điện hoá (tráng phủ men, mạ crôm, tráng kẽm, phủ ôxýt nhôm, phun kim loại, mạ điện, ngâm dung dịch, quét sơn ) • Bảo vệ chống gỉ trong môi tr−ờng nhiệt đới: cần khử thành phần xâm thực của môi tr−ờng, các sản phẩm gỉ, n−ớc và độ ẩm môi tr−ờng, cần mạ niken, crôm, sơn tổng hợp, sơn chống gỉ có tính kiềm, dùng bao bì đóng gói - Bảo vệ tạm thời: là quá trình bảo quản trong quá trình sản xuất, trong kho, khi vận chuyển nh− làm sạch bôi trơn dầu mỡ, chất chống gỉ, paraphin, bao gói, đóng hộp v.v đà nẵng - 2002