Bài giảng Công nghệ chế tạo máy 1

Nội dung text: Bài giảng Công nghệ chế tạo máy 1

1. TRƯỜNG ĐẠI HỌC PHẠM VĂN ĐỒNG KHOA KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ  TRƯƠNG QUANG DŨNG (B) Bài Giảng CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY 1 (Dùng cho bậc CĐ - Ngành CNKT cơ khí) Quảng Ngãi , 12/2014
2. LỜI NÓI ĐẦU Hiện nay, trong sự nghiệp công nghiệp hóa - hiện đại hóa đất nước, chế tạo máy là một ngành quan trọng của nền kinh tế quốc dân được sử dụng trong hầu hết các lĩnh vực công, nông nghiệp. Các cán bộ kỹ thuật trong ngành chế tạo máy được đào tạo phải có kiến thức kỹ thuật cơ bản đồng thời phải biết vận dụng những kiến thức đó để giải quyết những vấn đề cụ thể trong thực tế sản xuất cũng như chế tạo, lắp ráp, sữa chữa Với mục đích đó, tài liệu này cung cấp một lượng kiến thức có hệ thống, cụ thể, dễ áp dụng giúp cho người đọc nhanh chóng lựa chọn các nội dung về lý thuyết cơ bản nhất trong lĩnh vực công nghệ chế tạo máy, những yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng khi gia công cơ khí, nguyên nhân gây sai số trong quá trình gia công, đồ gá gia công cơ. Đồng thời giới thiệu các phương pháp gia công thông dụng để chế tạo ra các dạng bề mặt đạt yêu cầu khác nhau về chất lượng gia công. Tài liệu dùng cho SV ngành công nghệ kỹ thuật cơ khí trong việc học tập môn công nghệ chế tạo máy và cũng là tài liệu tham khảo cho SV các ngành học liên quan. Trong quá trình biên soạn tuy đã cố gắng, nhưng cũng không tránh khỏi những thiếu sót. Tác giả mong nhận được những ý kiến đóng góp của bạn đọc và đồng nghiệp. Các ý kiến đóng góp xin gởi về truongquangdungb@gmail.com; Bộ môn Cơ khí – Khoa Kỹ thuật công nghệ, trường Đại học Phạm Văn Đồng. Tác giả
3. MỤC LỤC Nội dung Trang Chng 1. CÁC KHÁI NIỆM VÀ ĐỊNH NGHĨA C BẢN 1 1.1. Khái niệm về sản phẩm, chi tiết máy, bộ phận, cơ cấu máy và phôi 1 1.2. Quá trình sản xuất, quá trình công nghệ 2 1.3. Các thành phần của quá trình công nghệ gia công cơ 3 1.4. Các dạng sản xuất và các hình thức tổ chức sản xuất 7 Chng 2. CHẤT LỢNG SẢN PHẨM 12 2.1. Khái niệm 12 2.2. Chất lượng bề mặt gia công 12 2.3. Độ chính xác gia công 27 Chng 3. GÁ ĐẶT CHI TIẾT TRÊN MÁY CẮT KIM LOẠI 52 3.1. Quá trình gá đặt chi tiết gia công 52 3.2. Định nghĩa và phân loại chuẩn 57 3.3. Sai số gá đặt 61 3.4. Nguyên tắc chọn chuẩn 68 Chng 4. ĐỒ GÁ GIA CÔNG C KHÍ 73 4.1. Khái niệm về đồ gá 73 4.2. Cơ cấu định vị của đồ gá 74 4.3. Kẹp chặt và các cơ cấu kẹp chặt 82 4.4. Cơ cấu dẫn hướng dụng cụ cắt 97 4.5. Cơ cấu so dao 99 4.6. Cơ cấu quay và phân độ 100 4.7. Thân đồ gá 101 Chng 5. GIA CÔNG CÁC BỀ MẶT ĐIỂN HÌNH 103 5.1. Chọn phôi và các phương pháp gia công chuẩn bị 103 5.2. Gia công mặt phẳng 112
4. 5.3. Gia công mặt trụ ngoài 121 5.4. Gia công mặt trụ trong 129 5.5. Gia công ren 139 5.6. Gia công rãnh then và then hoa 145 5.7. Gia công mặt định hình 147 .
5. CHNG 1. CÁC KHÁI NIM VĨ ĐNH NGHƾA C BN Mục đích: Nhằm trang bị cho SV những kiến thức cơ bản và hiểu sâu sắc về quá trình sản xuất, quá trình công nghệ, các thành phần của quá trình công nghệ, các dạng sản xuất; các kiến thức về sản phẩm và phôi. Qua đó giúp cho các em biết được các hình thức tổ chức sản xuất. 1.1. Khái nim về sn phẩm, chi tiết máy, bộ phn, c cấu máy vƠ phôi 1.1.1. Sn phẩm Sản phẩm là một danh từ quy ước để chỉ một vật phẩm được chế tạo ra giai đoạn cuối cùng của một quá trình sản xuất, tại một cơ s sản xuất. Sản phẩm có thể là máy móc thiết bị hoàn chỉnh, sử dụng được ngay nhưng cũng có thể là bộ phận, cụm máy hay chi tiết dùng để lắp ráp hay thay thế. Ví dụ 1: + Nhà máy sản xuất xe đạp, xe máy, ô tô có sản phẩm là xe đạp, xe máy, ô tô + Nhà máy sản xuất ổ bi thì sản phẩm lại là các ổ bi. 1.1.2. Chi tiết máy Chi tiết máy là đơn vị nhỏ nhất và hoàn chỉnh về mặt kỹ thuật, không thể tháo ri được để cấu tạo nên máy. Ví dụ 2: Bánh răng, trục, vít, lốp 1.1.3. Bộ phn máy (cụm máy) Bộ phận máy là hai hay nhiều chi tiết máy được liên kết với nhau theo những nguyên lý và quy luật nhất định. Nhưng tự nó chưa thể hoạt động độc lập được mà phải lắp ghép hay liên kết vào thành một sản phẩm hoàn chỉnh để hoạt động. Ví dụ 3: Xích, líp, moay ơ có quy luật làm việc riêng nhưng phải lắp vào xe đạp mới hoạt động được. 1.1.4. C cấu máy Cơ cấu máy là một tổ hợp gồm hai hay nhiều chi tiết máy để thực hiện một nhiệm vụ xác định. GV: Trng Quang Dũng Trang 1 Công ngh chế to máy 1
6. Ví dụ 4: cơ cấu bánh răng di trượt, dùng để thay đổi tỉ số truyền giữa hai trục. Một cơ cấu máy có thể là một bộ phận máy, nhưng các chi tiết máy trong một cơ cấu có thể nằm trong các cụm khác nhau. 1.1.5. Phôi Phôi hoặc bán thành phẩm là danh từ kỹ thuật để chỉ vật phẩm được tạo ra từ một quá trình sản xuất này chuyển sang một quá trình sản xuất khác. Ví dụ 5: Quá trình đúc, là quá trình rót kim loại lỏng vào khuôn, sau khi kim loại đông đặc trong khuôn ta nhận được một vật đúc kim loại có hình dáng, kích thước theo yêu cầu. Những vật đúc này có thể là: - Sản phẩm của quá trình đúc. - Chi tiết đúc nếu không cần gia công cắt gọt nữa, có thể sử dụng được ngay. - Phôi đúc nếu vật đúc phải qua gia công cắt gọt như tiện, phay, bào 1.2. Quá trình sn xuất, quá trình công ngh 1.2.1. Quá trình sn xuất Nói một cách tổng quát, quá trình sản xuất là quá trình con ngưi tác động vào tài nguyên thiên nhiên để biến nó thành sản phẩm phục vụ cho lợi ích của con ngưi. Định nghĩa này rất rộng, có thể bao gồm nhiều giai đoạn. Ví dụ, để có một sản phẩm cơ khí thì phải qua các giai đoạn: Khai thác quặng, luyện kim, gia công cơ khí, gia công nhiệt, lắp ráp v.v Nếu nói hẹp hơn trong một nhà máy cơ khí, quá trình sản xuất là quá trình tổng hợp các hoạt động có ích để biến nguyên liệu và bán thành phẩm thành sản phẩm có giá trị sử dụng nhất định, bao gồm các quá trình chính như: Chế tạo phôi, gia công cắt gọt, gia công nhiệt, kiểm tra, lắp ráp và các quá trình phụ như: vận chuyển, chế tạo dụng cụ, sửa chữa máy, bảo quản trong kho, chạy thử, điều chỉnh, sơn lót, bao bì,đóng gói v.v Tất cả các quá trình trên được tổ chức thực hiện một cách đồng bộ nhịp nhàng để cho quá trình sản xuất được liên tục. GV: Trng Quang Dũng Trang 2 Công ngh chế to máy 1
7. Sự ảnh hưng của các quá trình nêu trên đến năng suất, chất lượng của quá trình sản xuất có mức độ khác nhau. ảnh hưng nhiều nhất đến chất lượng, năng suất của quá trình sản xuất là những quá trình có tác động làm thay đổi về trạng thái, tính chất của đối tượng sản xuất, đó chính là các quá trình công nghệ. 1.2.2 Quá trình công ngh 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. Thay đổi tính chất và trạng thái bao hàm; Thay đổi hình dạng, thay đổi kích thước, thay đổi tính chất cơ lý hóa của vật liệu và thay đổi vị trí tương quan giữa các bộ phận của chi tiết. Quá trình công nghệ gia công cơ là quá trình cắt gọt phôi để làm thay đổi kích thước và hình dáng của nó. Quá trình công nghệ nhiệt luyện là quá trình thay đổi tính chất vật lý và hóa học của vật liệu chi tiết. Quá trình công nghệ lắp ráp là quá trình tạo thành những quan hệ tương quan giữa các chi tiết thông qua các loại liên kết mối lắp ghép. Ngoài ra còn có các quá trình công nghệ như chế tạo phôi, như qúa trình đúc, quá trình gia công áp lực, vv Quá trình công nghệ hợp lý là quá trình công nghệ thỏa mãn được các yêu cầu của chi tiết như độ chính xác gia công, độ nhám bề mặt, vị trí tương quan giữa các bề mặt, độ chính xác về hình dáng hình học Quá trình công nghệ được thực hiện tại các chỗ làm việc. 1.3. Các thƠnh phần của quá trình công ngh 1.3.1. Nguyên công Nguyên công là một phần của quá trình công nghệ, được hoàn thành một cách liên tục tại một chỗ làm việc do một hay một nhóm công nhân thực hiện đối với một đối tượng sản xuất không đổi. đây, nguyên công được đặc trưng bi 3 điều kiện cơ bản, đó là hoàn thành và tính liên tục trên đối tượng sản xuất và vị trí làm việc. Trong quá trình thực hiện quy trình công nghệ nếu chúng ta thay đổi 1 trong 3 điều kiện trên thì ta đã chuyển sang một nguyên công khác. GV: Trng Quang Dũng Trang 3 Công ngh chế to máy 1
8. Ví dụ 6: Tiện trục có hình như sau: Hình 1.1. Chi tiết trục Nếu ta tiện đầu A rồi tr đầu để tiện đầu B (hoặc ngược lại) thì vẫn thuộc một nguyên công vì vẫn đảm bảo tính chất liên tục và vị trí làm việc. Nhưng nếu tiện đầu A cho cả loạt xong rồi mới tr lại tiện đầu B cũng cho cả loạt đó thì thành hai nguyên công vì đã không đảm bảo được tính liên tục, có sự gián đoạn khi tiện các bề mặt khác nhau trên chi tiết. Hoặc tiện đầu A máy này, đầu B tiện máy khác thì rõ ràng đã hai nguyên công vì vị trí làm việc đã thay đổi. Nguyên công là đơn vị cơ bản của quá trình công nghệ để hạch toán và tổ chức sản xuất. Việc chọn số lượng nguyên công sẽ ảnh hưng lớn đến chất lượng và giá thành sản phẩm, việc phân chia quá trình công nghệ ra thành các nguyên công có ý nghĩa kỹ thuật và kinh tế. Ý nghƿa kỹ thut: Mỗi một phương pháp cắt gọt có một khả năng công nghệ nhất định (khả năng về tạo hình bề mặt cũng như chất lượng đạt được). Vì vậy, xuất phát từ yêu cầu kỹ thuật và dạng bề mặt cần tạo hình mà ta phải chọn phương pháp gia công tương ứng hay nói cách khác chọn nguyên công phù hợp. Ta không thể thực hiện được việc tiện các cổ trục và phay rãnh then cùng một chỗ làm việc. Tiện các cổ trục được thực hiện trên máy tiện, phay rãnh then thực hiện trên máy phay. Ý nghƿa kinh tế: Khi thực hiện công việc, tùy thuộc mức độ phức tạp của hình dạng bề mặt, tùy thuộc số lượng chi tiết cần gia công, độ chính xác, chất lượng bề mặt yêu cầu mà ta phân tán hoặc tập trung nguyên công nhằm mục đích đảm bảo sự cân bằng cho nhịp sản xuất, đạt hiệu qủa kinh tế nhất. Trên một máy, không nên gia công cả thô và tinh mà nên chia gia công thô và tinh trên hai máy. Vì khi gia công thô cần máy có công suất lớn, năng suất cao, GV: Trng Quang Dũng Trang 4 Công ngh chế to máy 1
9. không cần chính xác cao để đạt hiệu quả kinh tế (lấy phần lớn lượng dư); khi gia công tinh thì cần máy có độ chính xác cao để đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật của chi tiết. 1.3.2. Gá Trước khi gia công, ta phải xác định vị trí tương quan giữa chi tiết so với máy, dụng cụ cắt và tác dụng lên chi tiết một lực để chống lại sự xê dịch do lực cắt và các yếu tố khác gây ra khi gia công nhằm đảm bảo chính xác vị trí tương quan đó. Quá trình nay ta gọi là quá trình gá đặt chi tiết. Gá là một phần của nguyên công, được hoàn thành trong một lần gá đặt chi tiết.Trong một nguyên công có thể có một hoặc nhiều lần gá, tốt nhất nên dùng số lần gá ít nhất trong một nguyên công. Ví dụ 7: Để tiện các mặt trụ bậc A, B, C ta thực hiện 2 lần gá: Hình 1.2. Chi tiết trục - Lần gá 1: Gá lên 2 mũi chống tâm và truyền mômen quay bằng tốc để gia công các bề mặt C và B. - Lần gá 2: Đổi đầu để gia công bề mặt A (vì mặt này chưa được gia công lần gá trước do phải lắp với tốc). 1.3.3. V trí Vị trí là một phần của nguyên công, được xác định bi một vị trí tương quan giữa chi tiết với máy hoặc giữa chi tiết với dụng cụ cắt. Một lần gá có thể có một hoặc nhiều vị trí. Ví dụ 8: Khi phay bánh răng bằng dao phay định hình, mỗi lần phay một răng, hoặc khoan một lỗ trên chi tiết có nhiều lỗ được gọi là một vị trí (một lần gá có nhiều vị trí). Còn khi phay bánh răng bằng dao phay lăn răng, mỗi lần phay là một vị trí (nhưng do tất cả các răng đều được gia công nên lần gá này có một vị trí). GV: Trng Quang Dũng Trang 5 Công ngh chế to máy 1
10. Khi thiết kế qui trình công nghệ cần lưu ý là giảm số lần gá đặt (trong khi vẫn giữ được vị trí cần thiết) bi vì mỗi một lần gá đặt sẽ gây ra sai số gia công. 1.3.4. Bớc Bước cũng là một phần của nguyên công khi thực hiện gia công một bề mặt (hoặc một tập hợp bề mặt) sử dụng một dụng cụ cắt (hoặc một bộ dụng cụ) với chế độ làm việc của máy duy trì không đổi (v, s, t, không đổi). Nếu thay đổi một trong các điều kiện như: bề mặt gia công hoặc chế độ cắt (tốc độ, lượng chạy dao hoặc chiều sâu cắt)thì ta đã chuyển sang bước khác. Bước có thể là bước đơn giản và bước phức tạp. ví dụ , khi tiên một trục bâc gồm ba đoạn với đưng kính khác nhau (bằng một dao) thì ta phải thực hiện ba bước đơn giản. Còn khi tiện trục bậc đó đồng thi bằng nhiều dao thì ta có một bước phức tạp. Khi lắp ráp bước được xem là một quá trình nối ghép các chi tiết lại với nhau để đạt độ chính xác cần thiết hoặc các quá trình khác nhau như cạo sửa then để lắp nó vào vị trí, lắp một vòng bi trên trục Một nguyên công có thể có một hoặc nhiều bước. Ví dụ 9: Cũng là gia công hai đoạn trục nhưng nếu gia công đồng thi bằng hai dao là một bước; còn gia công bằng một dao trên từng đoạn trục là hai bước. Hình 1.3. Gia công chi tiết trục Khi có sự trùng bước (như tiện bằng 3 dao cho 3 bề mặt cùng một lúc), thi gian gia công chỉ cần tính cho một bề mặt gia công có chiều dài lớn nhất. 1.3.5. Đờng chuyển dao Đưng chuyển dao là một phần của một bước (hoặc một nguyên công) để hớt đi một lớp vật liệu có cùng chế độ cắt và bằng cùng một dao. Mỗi bước có thể có một hoặc nhiều đưng chuyển dao. GV: Trng Quang Dũng Trang 6 Công ngh chế to máy 1
11. Ví dụ 10: Để tiện ngoài một mặt trụ có thể dùng cùng một chế độ cắt, cùng một dao để hớt làm nhiều lần; mỗi lần là một đưng chuyển dao. 1.3.6. Động tác Động tác là một hành động của công nhân để điều khiển máy thực hiện việc gia công hoặc lắp ráp. Ví dụ 11: Bấm nút, quay ụ dao, đẩy ụ động Động tác là đơn vị nhỏ nhất của quá trình công nghệ. Việc phân chia thành động tác rất cần thiết để định mức thi gian, nghiên cứu năng suất lao động và tự động hóa nguyên công. 1.4. Các dng sn xuất vƠ các hình thức tổ chức sn xuất 1.4.1. Các dng sn xuất Sản lượng là số lượng máy, chi tiết hoặc phôi được chế tạo ra trong một đơn vị thi gian (năm, quí, tháng). Sản lượng hàng năm của chi tiết được xác định theo công thức:  N N .m.(1 ) 1 100 đây: N - số chi tiết được sản xuất trong một năm. N1 - số sản phẩm (số máy) được sản xuất trong một năm. m - số chi tiết trong một sản phẩm (một máy). - Số chi tiết phế phẩm (  3 6%)  - số chi tiết được chế tạo thêm để dự phòng (β=5÷7%) Qui trình công nghệ mà ta thiết kế phải đảm bảo được độ chính xác và chất lượng gia công, đồng thi phải đảm bảo tăng năng suất lao động và giảm giá thành. Qui trình công nghệ này phải đảm bảo được sản lượng đặt ra. Để đạt được các chỉ tiêu trên đây thì qui trình công nghệ phải được thiết kế thích hợp với dạng sản xuất. Tùy theo sản lượng hàng năm và mức độ ổn định của sản phẩm mà ta chia ra ba dạng sản xuất sau: 1.4.1.1. Sản xuất đơn chiếc GV: Trng Quang Dũng Trang 7 Công ngh chế to máy 1
12. Dạng sản xuất đơn chiếc là sản lượng hàng năm ít, thưng từ một đến vài chục chiếc. Sản phẩm không ổn định do chủng loại nhiều. Chu kỳ chế tạo không được xác định. Dạng sản xuất đơn chiếc có những đặc điểm sau: -Tại mỗi chỗ làm việc được gia công nhiều loại chi tiết khác nhau. - Gia công chi tiết và lắp ráp sản phẩm được thực hiện theo tiến trình công nghệ. - Sử dụng các thiết bị và dụng cụ vạn năng. Thiết bị được bố trí theo từng loại và theo từng bộ phận sản xuất khác nhau. - Sử dụng các đồ gá vạn năng. Đồ gá chuyên dùng chỉ được sử dụng để gia công những chi tiết thưng xuyên được lặp lại. - Không thực hiện được việc lắp lẫn hoàn toàn, có nghĩa là phần lớn công việc lắp ráp điều được thực hiện bằng phương pháp cạo sửa. - Công nhân phải có trình độ tay nghề cao. - Năng suất lao động thấp, giá thành sản phẩm cao. Sản xuất đơn chiếc thưng được sử dụng trong công nghệ sửa chữa, chế thử 1.4.1.2. Sản xuất hàng loạt Sản xuất hàng loạt là dạng sản xuất hàng năm không quá ít, sản phẩm được chế tạo theo từng loạt với chu kỳ xác định, sản phẩm tương đối ổn định. Sản xuất hàng loạt có những đặc điểm sau: - Tại các chỗ làm việc được thực hiện một số nguyên công có chu kỳ lặp lại ổn định. - Gia công cơ và lắp ráp được thực hiện theo qui trình công nghệ. - Sử dụng các máy vạn năng và chuyên dùng. - Các máy được bố trí theo qui trình công nghệ. - Sử dụng nhiều dụng cụ và đồ gá chuyên dùng. - Đảm bảo nguyên tắc lắp lẫn hoàn toàn. - Công nhân có trình độ trung bình. Ví dụ 12: dạng sản xuất hàng loạt có thể là chế tạo máy công cụ, chế tạo máy công cụ GV: Trng Quang Dũng Trang 8 Công ngh chế to máy 1
13. Sản xuất hàng loạt là dạng sản xuất phổ biến trong ngành chế tạo máy. Tùy theo sản lượng và mức độ ổn định của sản phẩm chia thành: sản xuất loạt nhỏ, vừa và lớn. Sản xuất loạt nhỏ thưng gần với sản xuất đơn chiếc. Sản xuất loạt lớn gần với sản xuất hàng khối. 1.4.1.3. Dạng sản xuất hàng khối Sản xuất hàng khối là dạng sản xuất trong đó sản phẩm được sản xuất liên tục trong một thi gian dài với số lượng rất lớn (mặt hàng ổn định, ít thay đổi) thực hiện ổn định tại từng địa điểm. Xí nghiệp sản xuất hàng khối thưng phân chia thành nhiều nguyên công nhỏ. Dạng sản xuất hàng khối có đặc điểm là: - Sản lượng hàng năm rất lớn. - Sản phẩm rất ổn định. - Trình độ chuyên môn hóa sản xuất cao. Đối với dạng sản xuất này ta phải tổ chức kỹ thuật và công nghệ như sau: - Trang thiết bị, dụng cụ công nghệ thưng la chuyên dùng. - Quá trình công nghệ được thiết kế và tính toán chính xác, ghi thanh các tài liệu công nghệ có nội dung cụ thể và tỉ mỉ. - Trình độ thợ đứng máy không cần cao nhưng đòi hỏi phải có thợ điều chỉnh máy giỏi. - Tổ chức sản xuất theo dây chuyền. Dạng sản xuất hàng khối cho phép áp dụng các phương pháp công nghệ tiên tiến, có điều kiện cơ khí hóa và tự động hóa sản xuất, tạo điều kiện tổ chức các đưng dây gia công chuyên môn hóa. Các máy dạng sản xuất này thưng được bố trí theo theo thứ tự nguyên công của quá trình công nghệ. Ngoài ra, cần phải nắm vững các hình thức tổ chức sản xuất để sử dụng thích hợp cho các dạng sản xuất khác nhau. Sau khi xác định được sản lượng hàng năm N của chi tiết ta phải xác định khối lượng của chi tiết. Khối lượng Q của chi tiết được xác định theo công thức : Q = V. (kg) đây: V- thể tích của chi tiết (dm3); GV: Trng Quang Dũng Trang 9 Công ngh chế to máy 1
14.  -khối lượng riêng của vật liệu ( của thép là 7,852kg/dm3;  của gang dẻo là 7,2kg/dm3;  của gang xám là 7kg/dm3 ;  của nhôm là 2,7kg/dm3 và  của đồng là 8,72kg/dm3 ). Khi có N và Q dựa vào bảng 1.1 để chọn dạng sản xuất phù hợp. Bng 1.1. Xác đnh dng sn xuất Q – khối lượng của chi tiết (kg) Dng sn xuất > 200 kg 4 – 200 kg 1000 > 5000 > 50000 1.4.2. Các hình thức tổ chức sn xuất Có hai hình thức tổ chức sản xuất: 1.4.2.1. Sản xuất dây chuyền Trong sản hàng khối và hàng loạt lớn ngưi ta thưng dùng phương pháp theo dây chuyền (gia công cơ và dây chuyền lắp ráp) theo phương pháp này các máy được sắp xếp theo thứ tự nguyên công. Sau khi hoàn thành việc gia công một nguyên công, đối tượng sẽ chuyển sang máy tiếp theo để thực hiện nguyên công kế. Số máy và năng suất của máy cần tính toán để đảm bảo dây chuyền ổn định, bình thưng, không ứ đọng. Gia công phải đồng bộ (đảm bảo nhịp sản xuất). Nhịp sản xuất là khoảng thi gian lặp lại của chu kỳ gia công hoặc lắp ráp và được tính theo công thức: T t n N (phút/chiếc) Trong đó: T- Khoảng thi gian làm việc (phút), N- số đối tượng sản xuất ra trong khoảng thi gian T. 1.4.2.2. Sản xuất không dây chuyền GV: Trng Quang Dũng Trang 10 Công ngh chế to máy 1
15. Trong đó mỗi nguyên công được thực hiện độc lập, không liên quan về thi gian, địa điểm làm việc đối với các nguyên công khác, thưng dùng cho sản xuất đơn chiếc, loạt nhỏ, năng xuất và hiệu quả sản xuất thấp. CÂU HỎI ÔN TP 1. Hãy phân biệt các khái niệm về sản phẩm, chi tiết máy, bộ phận, cơ cấu máy và phôi. 2. Quá trình công nghệ là gì? Hãy nêu các thành phần của quá trình công nghệ. Cho ví dụ minh họa. 3. Có mấy dạng sản xuất? Hãy nêu đặc điểm, phạm vi ứng dụng của mỗi loại. GV: Trng Quang Dũng Trang 11 Công ngh chế to máy 1
16. CHNG 2. CHT LNG SN PHM Mục đích: Trang bị cho SV các kiến thức về chất lượng bề mặt, các thông số đánh giá chất lượng bề mặt, biết được các cấp độ nhám cũng như nh hưởng của nhám bề mặt đến chất lượng sn phẩm. Bên cnh đó, các em còn nắm được các phương pháp đt độ chính xác gia công, nguyên nhân gây sai số trong quá trình gia công. 2.1. Khái niệm Chất lượng sn phẩm là một chỉ tiêu quan trọng cần phi đặc biệt quan tâm khi chế to các sn phẩm cơ khí. Chất lượng sn phẩm cơ khí bao gồm chất lượng chế to chi tiết máy và chất lượng lắp ráp chúng thành sn phẩm hoàn chỉnh. Đối với các chi tiết máy riêng biệt thì chất lượng chế to chúng được đánh giá bằng các thông số cơ bn sau đây: - Độ chính xác về mặt kích thước các bề mặt. - Độ chính xác về hình dáng hình học ca các bề mặt. - Độ chính xác về vị trí tương quan giữa các bề mặt. - Chất lượng bề mặt. 2.2. Cht lng bề mặt gia công 2.2.1. Khái niệm Chất lượng bề mặt là một chỉ tiêu trong chất lượng chế to chi tiết, nó có nh hưng rất lớn đến kh năng làm việc ca chi tiết máy. Chất lượng bề mặt gia công phụ thuộc vào phương pháp và điều kiện gia công cụ thể. Chất lượng bề mặt là mục tiêu ch yếu cần đt bước gia công tinh. Sau đây là các yếu tố đặc trưng cơ bn. 2.2.1.1. Các yếu tố đặc trưng chất lượng bề mặt Chất lượng bề mặt ca chi tiết máy được đặc trưng bằng các yếu tố sau: - Hình dáng, lớp bề mặt (độ sóng, độ nhám ) - Trng thái và tính chất cơ lý ca lớp bề mặt (độ cng, chiều sâu biến cng, ng suất dư ) - Phn ng ca lớp bề mặt với môi trưng làm việc (tính chống mòn, kh năng chống xâm thực hóa học, độ bền ) GV: Trng Quang Dũng Trang 12 Công nghệ chế to máy 1
17. Trong phm vi này chúng ta cần đi sâu vào tính chất hình học và tính chất cơ lý ca bề mặt gia công. 2.2.1.2. Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng bề mặt 1. Tính chất hình học ca bề mặt gia công a. Độ nhấp nhô tế vi (độ nhám) Trong quá trình gia công dưới lưỡi cắt dụng cụ và sự hìnht hành phoi to ra những ết xướt cục bộ, nhỏ trên bề mặt gia công và làm cho bề mặt có độ nhám. Độ nhám bề mặt là độ nhấp nhô tế vi ca lớp bề mặt (hình 1.4), gồm độ lồi, lõm, độ sóng, độ nhẵn (độ nhám). Đó là chỉ tiêu đánh giá độ nhấp nhô bề mặt khi gia công, được thể hiện bằng đi lượng Ra và Rz tính bằng micromét (μm). - Ra là sai lệch trung bình số học các khong cách đo theo phương y từ các đỉnh nhấp nhô đến đưng trung bình trên chiều dài chuẩn l. Ta có thể tính: 1 n - Tính gần đúng: Ryai  n i 1 1 1 R y dx - Tính chính xác: ai l 0 Hình 2.1. Sơ đồ xác định độ nhám bề mặt Chiều cao nhấp nhô Rz là trị số trung bình ca 5 khong cách từ 5 đỉnh cao nhất đến5 đáy thấp nhất ca nhấp nhô trên bề mặt đo đến một đưng thẳng song song với đưngg trun bình trong chiều dài chuẩn l. Trị số Rz được tínhh như sau: h135 h h h 79 h h 246810 h h h h Rz 5 GV: Trng Quang Dũng Trang 13 Công nghệ chế to máy 1
18. 55 hhcao thap ii 11 Hay: Rz 5 Độ nhám bề mặt là cơ s để đánh giá độ bóng (độ nhẵn, độ nhẵn bóng) bề mặt trong phm vi chiều dài cơ s l. Theo tiêu chuẩn Việt Nam thì độ bóng bề mặt chia làm 14 cấp tương ng với các giá trị Rz và Ra. Độ nhám bề mặt cao nhất ng với cấp 14 (Ra = 0.01m ; Rz = 0.05 m). Trên bn vẽ chi tiết máy, yêu cầu về độ nhám bề mặt được cho theo giá trị ca Ra hoặc Rz. Trị số Ra được cho khi yêu cầu độ nhám bề mặt (độ nhẵn bóng bề mặt) cần đt từ cấp 6 đến cấp 12 (Ra = 2.5  0.04 m). Trị số Rz đựơc ghi trên bn vẽ nếu yêu cầu độ nhám bề mặt cần đt trong phm vi từ cấp 1 đến cấp 5 (Rz = 320  20 m) hoặc từ cấp 13 đến 14 (Rz = 0.08  0.05 m). Trong thực tế sn xuất rất nhiều khi ngưi ta đánh giá độ nhám bề mặt chi tiết máy theo các mc độ: thô (cấp 1  4), bán tinh (cấp 5  7), tinh (cấp 8  11), và siêu tinh (cấp 12 14). Bng 2.1. Các giá trị thông số độ nhám bề mặt (TCVN 2511 - 78) Cp Trị số độ nhám (μm) Chiều Phng dài pháp gia độ Ra Rz ng dụng nhám chun L công (mm) 1 - 320-160 8 Tiện thô, Các bề mặt không tiếp 2 - 160-80 8 cưa, dũa, xúc, bề mặt không quan khoan trọng : chân máy, giá 3 - 80-40 8 đỡ 4 - 40-20 2,5 Tiện tinh, Bề mặt tiếp xúc tĩnh, 5 - 20-10 2,5 dũa tinh, động, trục vít, mặt mút phay bánh răng 6 2,5-1,25 - 2,5 Doa, mài, Bề mặt tiếp xúc động: bề 7 1,25-0,63 - 0,8 mài, đánh mặt răng, bề mặt pittông, bóng bề mặt xilanh, bề mặt 8 0,63-0,32 - 0,8 chốt 9 0,32-0,16 - 0,8 Mài tinh Bề mặt nút, van, bi, con 10 0,16-0,08 - 0,25 mỏng, lăn, dụng cụ đo, căn mâu nghiền, rà, 11 0,08-0,04 - 0,25 gia công 12 0,04-0,02 - 0,25 đặc biệt, GV: Trng Quang Dũng Trang 14 Công nghệ chế to máy 1
19. 13 - 0,1-0,05 0,08 phương Bề mặt làm việc các chi pháp tiết chính xác cao, dụng 14 - 0,05-0,025 0,08 khác cụ đo, căn mẫu chuẩn b. Độ sóng bề mặt: Độ sóng bề mặt là chu kỳ không bằng phẳng ca bề mặt chi tiết máy được quan sát trong phm vi lớn hơn độ nhám bề mặt, quan sát trong phm vi từ 1÷10mm. Đây là chỉ tiêu trung gian giữa sai lệch tế vi và sai lệch đi quan về hình dáng hình học ca chi tiết. Căn c vào tỉ lệ giữa chiều cao nhấp nhô và bước sóng để phân biệt độ nhấp nhô tế vi bề mặt và độ sóng bề mặt. Hình 2.2. Sóng bề mặt và nhám bề mặt - Nhám bề mặt: l/h = 0÷50 - Sóng bề mặt: L/H = 50÷100 2. Tính chất cơ lí ca lớp bề mặt Tính chất cơ lý lớp bề mặt được biểu thị bằng độ cng tế vi và giá trị ng suất dư trong lớp bề mặt. a. Hiện tượng biến cng: Lực cắt gây nên biến dng dẻo kim loi, ti vùng cắt làm xô lệch mng tinh thể và làm xuất hiện ng suất giữa các ht tinh thể làm thể tích riêng tăng và mật độ kim loi gim. Làm tăng độ cng, dòn và gim độ dẻo, dai ca vật liệu. Ngoài ra, còn làm thay đổi tính dẫn từ, dẫn điệncũng như một số tính chất khác. Kết qu là lớp kim loi trên bề mặt gia công bị cng nguội rắn chắc li so với kim loi bn chất. Mc độ biến cng và chiều sâu lớp biến cng bề mặt phụ thuộc vào tác dụng ca lực cắt, phụ thuộc vào quái tình biến dng dẻo kim loi và phụ thuộc vào nhiệt GV: Trng Quang Dũng Trang 15 Công nghệ chế to máy 1
20. cắt sinh ra. Nếu lực cắt tăng mc độ biến dng dẻo cua ật liệu tăng, thi gian tác dụng ca chúng kéo dài thì sẽ làm mc độ biến cng và chiều sâu lớp biến cng đều tăng. Ngược li nếu nhiệt độ cắt sinh ra lớn, thi gian tác dụng kéo dài thì sẽ làm gim mc độ biến cng. b. Hiện tượng ng suất dư,: Khi gia công trong lớp bề mặt chi tiết xuất hiện ng suất dư. Các nguyên nhân chính gây ra ng suất dư trong lớp bề mặt gia công là : Khi cắt một lớp mỏng vật liệu trưng lực gây ra biến dng dẻo không đều. Khi trưng lực mất đi biến dng dẻo gây ra ng suất dư. Biến dng dẻo khi cắt làm chắc lớp kim loi bề mặt. Lớp kim loi bên trong do không biến dng dẻo nên vẫn bình thưng. Lớp kim loi bên ngoài có xu hướng tăng thể tích nhưng không tăng được nên gây ra ng suất nén, để cân bằng lớp bên trong gây ra ng suất kéo. Nhiệt sinh ra ti vùng cắt nung nóng cục bộ bề mặt, làm gim môđun đàn hồi ca vật liệu. Sau khi cắt lớp bề mặt nguội nhanh, co li gây ra ng suất dư kéo, để cân bằng lớp trong gây ra ng suất dư nén. Kim loi chuyển pha và nhiệt cắt làm thay đổi cấu trúc lớp kim loi bề mặt và gây ra ng suất dư nén nếu có xu hướng tăng thể tích. 2.2.2. Cht lng bề mặt nh hởng đến kh năng lƠm việc ca chi tiết máy Chất lượng bề mặt nh hưng nhiều đến kh năng làm việc ca chi tiết máy: tính chống mòn, độ bền mỏi, tính chống ăn mòn hóa học, độ chính xác mối lắp ghép. 2.2.2.1. nh hưng đến tính chống mòn a. nh hưởng của độ nhám bề mặt Do bề mặt hai chi tiết tiếp xúc với nhau có nhấp nhô tế vi nên giai đon đầu hai bề mặt này chỉ tiếp xúc với nhau trên một số đỉnh nhấp nhô cao, diện tích tiếp xúc chỉ bằng một phần diện tích tính toán và ti đó có áp suất rất lớn, thường vượt quá giới hn chy, có khi vượt c giới hn bền của vật liệu, làm cho các điểm tiếp xúc bị nén đàn hồi và biến dng dẻo các nhấp nhô, đó là biến dng tiếp xúc. Biến dng tiếp xúc được xác định theo công thc kinh nghiệm sau : Cpx () m GV: Trng Quang Dũng Trang 16 Công nghệ chế to máy 1
21. Với: C,x là hệ số và số mũ phụ thuộc vào điều kiện thực nghiệm (dng tiếp xúc, vật liệu ); p- Áp suất tiếp xúc (KG/cm2 hoặc N/mm2). Khi hai bề mặt chuyển động tương đối với nhau xy ra trượt dẻo các đỉnh nhấp nhô dẫn đến hiện tượng mòn nhanh chóng ban đầu, khe h tăng lên. Đó là hiện tượng mòn ban đầu; trong điều kiện làm việc nhẹ và trung bình mòn ban đầu có thể làm cho chiều cao nhấp nhô gim 65 ÷ 75%, lúc đó diện tích tiếp xúc thực tăng lên và áp xuất gim xuống. Sau giai đon này mòn tr nên bình thưng và chậm, giai đon này gọi là mòn làm việc. Sau mòn làm việc bề mặt làm việc bị tróc ra, kết cấu bề mặt bị phá hy, phá hỏng, giai đon này gọi là mòn phá hy. Đối với chi tiết máy trước khi bị mòn phá hy xy ra , bề mặt làm việc còn có thể phục hồi, còn sau khi mòn phá hy xy ra chi tiết không thể phục hồi được kh năng làm việc. Quá trình mài mòn ca một cặp chi tiết ma sát với nhau thưng qua 3 giai đon. Quy luật mòn như sau: - Giai đon I là giai đon mòn khốc liệt (mòn nhanh) - Giai đon II là giai đon mòn ổn định (mòn chậm) - Giai đon III là giai đon mòn phá hy, mòn rất nhanh dẫn đến sự phá hy. Hình 2.3. Quá trình mài mòn của một cặp chi tiết ma sát với nhau Trên hình 2.3 biểu thị mối quan hệ giữa lượng mòn và thi gian sử dụng ca ba cặp chi tiết có độ nhám khác nhau. Cặp c có độ nhám lớn nhất, thi gian mòn ban đầu xy ra nhanh nhất, thi gian sử dụng ngắn nhất. Nghĩa là RRRz()()() c z b z a thì Tc < Tb < Ta. Như vậy giá trị độ nhám bề mặt nh hưng đến tuổi thọ ca chi tiết máy. Độ nhẵn bóng cao thì thi gian làm việc càng dài. Tuy vậy tùy theo điều kiện làm việc cụ thể để chọn độ nhẵn bóng bề mặt tối ưu. GV: Trng Quang Dũng Trang 17 Công nghệ chế to máy 1
22. Qua thực nghiệm ngưi ta chng tỏ rằng, với mỗi chế độ làm việc nhất định sẽ tối ưu với một trị số chiều cao nhấp nhô tối ưu Ra để cho độ mòn ban đầu là nhỏ nhất và do đó làmh co tuổi thọ ca chi tiết là dài nhất. Hình 2.4 biểu thị mối quan hệ giữa độ mòn ban đầu (u)và trị số Ra, tùy theo điều kiện làm việc nặng (1) hay nhẹ (2). Lượng mòn ban đầu ít nhất ng với giá trị ti các điểm Ra1 và Ra2; đó là giá trị tối ưu ca Ra. Nếu giá trị ca Ra nhỏ hơn trị số tối u Ra1, Ra2 thì sẽ bị mòn kịch liệt vifcacs phần tử kim loi dễ bị khuếch tán. Ngược li, giá trị Ra lớn hơn trị số tối ưu Ra1, Ra2 thì lượng mòn sẽ tăng lên vì các nhấp nhô bề mặt bị phá vỡ và cắt đt. Hình 2.4. Quan hệ giữa lượng mòn ban đầu u và độ nhấp nhô tế vi Ra b. nh hưởng của lớp biến cứng Lớp biến cng ca bề mặt kim loi ngăn cn sự phát triển biến dng dẻo, gim tác động tương hổ giữa các phần tử và tác động cơ học chỗ tiếp xúc, làm tăng sự khuếch tán ôxy lên bề mặt kim loi dẫn đến sự ăn mòn lớp bề mặt và chúng dễ bị phá huỷ. c. nh hưởng của ứng suất dư ng suất dư trên bề mặt sinh ra trong quá trình gia công không có nh hưng gì đến tính chống mòn ca bề mặt chi tiết nhưng ng suất dư bên trong thì nh hưng đến tính chất làm việc và cưng độ mòn ca chúng. 2.2.2.2. nh hưng đến độ bền mỏi ca chi tiết GV: Trng Quang Dũng Trang 18 Công nghệ chế to máy 1
23. a. nh hưởng của độ nhám bề mặt Độ nhẵn bề mặt nh hưng nhiều đến độ bền mỏi ca chi tiết nhất là khi chúng chịu ti trọng chu kỳ dấu thay đổi vì đáy các nhấp nhô (hình 1.6) có ng suất tập trung với trị số lớn, có khi vượt quá giới hn mỏi ca vật liệu. Đó là nguồn gốc các vết nt phá hỏng chi tiết. Ví dụ, tiện vật liệu C45 với chiều cao nhấp nhô 75μm sẽ có giới hn mỏi 2 -1 = 195N/mm , nếu chiều cao nhấp nhô gim xuống còn 2μm thì giới hn 2 mỏi là -1 = 287N/mm , nghĩa là tăng 47%. Độ nhẵn bề mặt tăng cũng làm cho độ bền khi chịu ti trọng va đập tăng lên. Nếu tăng độ nhẵn bề mặt từ cấp 1 đến cấp 11 thì độ bền va đập tăng 17%. b. nh hưởng của biến cứng trên lớp bề mặt Tăng độ biến cng bề mặt có thể làm tăng độ bền mỏi lên 15÷20%. Chiều và mc độ biến cng đều có nh hưng đến độ bền mỏi vì nó làm cho vết nt tế vi phá hoi chi tiết khó hình thành nhất là khi bề mặt có ng suất dư nén do đó có thể to lớp biến cng bề mặt tăng bằng các phương pháp gia công như phun bi, lăn ép, nong ép, đánh bóng Biến cng có hi khi chi tiết làm việc nhiệt độ cao vì nó thúc đẩy quá trình khuếch tán lên lớp bề mặt. c. nh hưởng ứng suất dư trên lớp bề mặt ng suất dư nén trên lớp bề mặt nâng cao độ bền mỏi, còn ng suất dư kéo trên lớp bề mặt làm gim độ bền mỏi. ng suất dư thay đổi trong khong từ +500 đến –500 N/mm2 thì giới hn mỏi thay đổi gần gấp đôi. Chi tiết làm việc lâu nhiệt độ cao thì nh hưng ca ng suất dư gim. 2.2.2.3. nh hưng đến tính chống ăn mòn hóa học a. nh hưởng của độ nhấp nhô bề mặt Chỗ lõm ca lớp bề mặt là nơi cha axít, muối và tp chất, làm cho lớp kim loi bị ăn mòn dần theo các lớp từ ngoài vào trong theo chiều mũi tên (nhấp nhô cũ- nét liền, nhấp nhô mới- nét đt) Vì vậy bề mặt kim loi càng nhẵn thì càng ít bị ăn mòn. Bán kính đáy lõm càng lớn thì mc độ chống ăn mòn càng cao do đó để chống ăn mòn ta thưng ph lên bề mặt một lớp bo vệ như m crôm hay niken. GV: Trng Quang Dũng Trang 19 Công nghệ chế to máy 1
24. b. nh hưởng của biến cứng lớp bề mặt Sau gia công cơ, lớp bề mặt kim loi bị biến cng và làm xô lệch mng nguyên tử. Hình dng, tính chất, tổ chc, độ ht lớp bề mặt làm co biến dng dẻo và biến cng khác nhau. pherit biến dng và biến cng nhiều hơn peclit. Khi pherit biến dng nhiều tr thành catôt, peclit biến dng ít tr thành anốt, làm cho quá trình ăn mòn và khuếch tán nhanh. c. nh hưởng của ứng suất dư ng suất dư hầu như không nh hưng đến tính ăn mòn 2.2.2.4. nh hưng đến độ chính xác mối lắp ghép Độ chính xác ca mối lắp quyết định bi khe h hay độ dôi. Phần quyết định li do độ nhẵn bề mặt lắp ghép với nhau vì chiều cao nhấp nhô trung bình tham gia vào vùng dung sai chế to chi tiết và sự mài mòn ban đầu nh hưng trực tiếp đến khe h mối lắp (thưng mối lắp gim đi một cấp). Độ bền mối lắp ghép có quan hệ trực tiếp đến độ nhẵn bề mặt. Nếu độ nhấp nhô bề mặt tăng thì độ bền mối lắp gim và ngược li. 2.2.3. Các yếu tố nh hởng đến độ bóng bề mặt Quá trình hình thành tính chất hình học và tính chất cơ lý lớp bề mặt rất phc tp. Những nguyên nhân có nh hưng trực tiếp là sự in dập hình học lên bề mặt, biến dng dẻo lớp bề mặt, độ cng vững và dao động ca hệ thống công nghệ. 2.2.3.1. Các yếu tố nh hưng mang tính chất hình học ca chế độ cắt và dao cắt Qua thực nghiệm đối với phương pháp tiện ngưi ta đã xác định được mối quan hệ giữa các thông số độ nhám Rz, lượng tiến dao S, bán kính mũi dao r và chiều dày phôi nhỏ nhất hmin. đây khi tiện, sau một vòng quay ca chi tiêt gia công dao thực hiện một lượng ăn dao S1 (mm/vòng) và dịch chuyển từ vị trí 1 sang vị trí 2 (hình2.5.a). Trong trưng hợp này trên bề mặt gia công còn li phần kim loi chưa được hớt đi (phần m). phần m này chính là độ nhám bề mặt sau khi gia công. Ta thấy, hình dáng và giá trị ca độ nhám bề mặt phụ thuộc vào lượng chy dao S1 và hình dáng ca lưỡi cắt. Ví dụ, khi gim lượng chy dao từ S1 xuống S2, chiều cao nhấp nhô tế vi Rz GV: Trng Quang Dũng Trang 20 Công nghệ chế to máy 1
25. ” gim xuống Rz (hình b) . Khi lượng chy dao quá nhỏ (S < 0,02 mm/vòng), dao gần như không cắt mà trượt trên bề mặt, làm biến dng dẻo, độ nhẵn gim. Ngược li nếu S lớn to nên vết nhấp nhô bề mặt lớn và độ nhẵn gim. Chiều sâu cắt t: có nh hưng đến Rz tương tự như nh hưng ca lượng tiến dao s, nghĩa là nếu ta gim t sẽ dẫn đến gim Rz. Nếu thay đổi góc nghiêng chính φ và góc nghiêng phụ 1 thì chiều cao và hình dáng ca độ nhám sẽ thay đổi (hình c). khi gia công bằng dao có bán kính mũi dao lớn thì hình dáng ca độ nhám cũng có dng được vê tròn (hình d). Nếu tăng bán kính mũi dao tới r2 thì chiều cao ca độ nhám Rz gim xuống (hình e). S Rz (mm) Cotg Cotg 1 Hình 2.5. nh hưởng hình dáng hình học của dụng cụ cắt và chế độ cắt đến độ nhám bề mặt khi tiện GV: Trng Quang Dũng Trang 21 Công nghệ chế to máy 1
26. Trong quá trình hình thành độ nhám khi tiện bằng dao có bán kính mũi dao không lớn và lượng chy dao lớn thì độ nhám bề mặt không chỉ chịu nh hưng ca bán kính mũi dao mà còn chịu nh hưng ca lưỡi cắt chính và lưỡi cắt phụ (hình f) có nghĩa là nh hưng ca các góc φ và 1 . Từ những lập luận trên đây mà giáo sư ngưi Nga Trebusep đã đưa công thc biểu thị mối quan hệ giữa Rz với s,r và hmin như sau: S 2 - Khi S>0,15 mm/vòng thì : Rz= 8r 2 S hmin rhmin - Khi S<0,1 mm/vòng thì : Rz= 1 8r 2 S 2 đây, chiều dày phoi kim loi hmin phụ thuộc vào bán kính mũi dao r. Nếu mài lưỡi dao cắt bằng đá kim cương mịn mặt trước và mặt sau lưỡi cắt, khi r = 10μm thì hmin=4 μm. Mài dao hợp kim cng bằng đá thưng nếu r = 40 μm thì hmin 20 μm. Nếu lượng chy dao S quá nhỏ (S<0,03mm/vòng) thì trị số Rz li tăng, nghĩa là thực hiện bước tiện tinh hoặc phay tinh với lượng chy dao S quá nhỏ sẽ không có ý nghĩa đối với việc ci thiện chất lượng bề mặt. 2.2.3.2. Các yếu tố nh hưng phụ thuộc vào biến dng dẻo kim loi Khi gia công vật liệu dòn thưng hay rung động nên độ nhẵn bề mặt gim. Khi gia công vật liệu dẻo, lớp bề mặt bị biến cng làm độ nhấp nhô tăng lên, độ nhẵn gim. a. nh hưởng của chế độ cắt - Tốc độ cắt: Là một trong những yếu tố quan trọng nh hưng đến độ nhám bề mặt chi tiết gia công. Khi cắt thép các bon tốc độ cắt thấp, nhiệt cắt không cao, phoi kim loi dễ tách, biến dng ca lớp kim loi không nhiều, vì vậy độ nhám bề mặt thấp. Khi tốc độ cắt lên khong 15-20 m/phút thì nhiệt cắt và lực cắt điều tăng, gây ra biến dng dẻo mnh, mặt trước và mặt sau ca dao kim loi bị chy dẻo. khi lớp kim loi bị nén chặt mặt trước dao và nhiệt độ cao làm tăng hệ số ma sát vùng cắt sẽ hình thành lẹo dao. Đó là do một ít kim loi bị chy và bám chặt vào mặt trước và một GV: Trng Quang Dũng Trang 22 Công nghệ chế to máy 1
27. phần mặt sau ca dao. Về cấu trúc, thì lẹo dao là ht kim loi rất cng, nhiệt độ nóng chy lên tới khong 30000c, bám bám rất chặt vào mặt trước và một phần mặt sau ca dao. Lẹo dao làm tăng độ nhám bề mặt gia công. Nếu tiếp tục tăng tốc độ cắt, lẹo dao bị nung nóng nhanh hơn, vùng kim loi biến dng bị phá hy, lực dính ca lẹo dao không thắng nổi lực ma sát ca dòng phoi và lẹo dao bị cuốn đi. Lẹo dao biến mất ng với tốc độ cắt trong khong 30-60 m/phút. Với tốc độ cắt lớn hơn 60m/phút thì lẹo dao không hình thành được, nên độ nhám bề mặt gia công gim (độ bong nhẵn bề mặt tăng). Khi gia công kim loi giòn như gang, các mnh kim loi bị trượt và vỡ ra không theo th tự do đó làm tăng độ nhấp nhô bề mặt. Tăng tốc độ cắt sẽ gim được hiện tượng v vụn ca kim loi và như vậy làm gim độ nhấp nhô bề mặt. Hình 2.6. nh hưởng của tốc độ cắt tới độ nhám bề mặt gia công thép - Lượng tiến dao s: Lượng chy dao không những nh hưng bi các thông số hình học như đã phân tích trên mà còn bị nh hưng bi biến dng đàn hồi và biến dng dẻo. Với lượng chy dao S = 0,02÷0,15 mm/vòng có độ nhấp nhô thấp nhất, nếu S< 0,02 mm/vòng, dao không cắt mà xy ra hiện tượng trượt, gây biến cng làm độ nhẵn gim. Đối với thép cacbon, với lượng chy dao S = 0,05÷0,15 mm/vòng sẽ có độ nhấp nhô thấp nhất, nghĩa là độ nhẵn cao nhất và năng suất gia công cũng cao nhất. Nếu S ≥ 0,15 mm/vòng sẽ tăng thêm các thông số hình học và tăng biến dng dẻo nên độ nhẵn bền mặt gim hẳn. GV: Trng Quang Dũng Trang 23 Công nghệ chế to máy 1
28. Hình 2.7. Quan hệ giữa chiều cao nhấp nhô Rz và lượng tiến dao s - Chiều sâu cắt (t): Chiều sâu cắt ít nh hưng đến độ nhẵn bề mặt, nhưng nếu gim chiều sâu cắt quá nhỏ (t = 0,02÷0,03 mm) dao không cắt mà trượt trên bề mặt gây nên biến dng dẻo, làm độ nhẵn bề mặt gim. b. nh hưởng của vật liệu gia công Vật liệu gia công nh hưng đến độ nhám bề mặt ch yếu là do kh năng biến dng dẻo. Vật liệu dẻo và dai dễ biến dng dẻo sẽ làm độ nhám bề mặt tăng hơn so với vật liệu cng và giòn. Để đt độ nhám bề mặt thấp ngưi ta thưng tiến hành thưng hóa thép cacbon trước khi cắt gọt. Độ cng ca vật liệu gia công tăng lên thì chiều cao nhấp nhô tế vi gim và hn chế nh hưng ca tốc độ cắt tới chiều cao nhấp nhô tế vi. Khi độ cng ca vật liệu gia công đt tới giá trị HB=5000N/mm2 thì nh hưng ca tốc độ cắt tới chiều cao nhấp nhô tế vi hầu như không còn. Mặt khác gim tính dẻo ca vật liệu gia công bằng biến cng bề mặt cũng làm gim chiều cao nhấp nhô tế vi. 2.2.3.3. Các yếu tố nh hưng do rung động ca hệ thống công nghệ Quá trình rung động trong hệ thống công nghệ to ra chuyển động tương đối có chu kỳ giữ 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 ca các bộ phận máy làm cho chuyển động ca máy không ổn định, hệ thống công nghệ sẽ có dao động cưỡng bc, 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 khác nhau. GV: Trng Quang Dũng Trang 24 Công nghệ chế to máy 1
29. 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, ví dụ: khi mài. Tình trng ca máy có nh hưng lớn đến độ nhám bề mặt gia công. Muốn đt độ nhám bề mặt gia công thấp trước hết phi đm bo đ độ cng vững cần thiết. Độ nhám bề mặt gia công còn phụ thuộc vào độ cng vững ca chi tiết khi kẹp chặt. Ví dụ, khi kẹp chặt chi tiết dng trục một đầu (kẹp côngxôn ), độ nhám bề mặt tăng dần từ đầu được kẹp chặt sang đầu không được kep chặt. khi chi tiết gia công được chống tâm hai đầu thì độ nhám bề mặt tăng dần từ hai đầu đến tâm ca chi tiêt. 2.2.4. Các yếu tố nh hởng đến tính cht c lý ca lớp bề mặt 2.2.4.1. nh hưng đến biến cng Những yếu tố nào làm tăng lực cắt, tăng mc độ biến dng dẽo ca kim loi thì sẽ làm cho biến cng bề mặt tăng. Nếu duy trì lực cắt trên bề mặt thì sẽ làm tăng chiều sâu biến cng, còn các yếu tố làm tăng nhiệt độ cắt và duy trì tác dụng ca nhiệt độ kéo dài trên bề mặt thì sẽ làm gim mc độ và chiều sâu biến cng. 2.2.4.2. nh hưng đến ng suất dư ng suất dư sinh ra trên bề mặt gia công phụ thuộc nhiều vào biến dng đần hồi, biến dng dẽo, biên độ nhiệt độ và chuyển pha trong cấu trúc kim loi. Đây là quá trình phc tp, ngưi ta thấy rằng khi cắt gọt nếu góc trước γ ca dao cắt nhỏ hơn không (γ<0) thì mới có kh năng to ra ng suất dư nén và chỉ có ng suất dư nén mới có nh hưng tốt. 2.2.5. Phng pháp đm bo cht lng bề mặt Để đm bo chất lượng bề mặt gia công, trước hết phi chuẩn bị hệ thống công nghệ thật tốt, đặc biệt khâu gia công tinh. Mục tiêu đây là xác định và áp dụng có hiệu qu các biện pháp công nghệ nhằm ci thiện chất lượng bề mặt về các yếu tố như độ nhám bề mặt, chiều sâu và mc độ biến cúng bề mặt, ng suất dư ca lớp bề mặt. 2.2.5.1. Phương pháp đt độ bóng bề mặt GV: Trng Quang Dũng Trang 25 Công nghệ chế to máy 1
30. Có thể chọn phương pháp gia công với chế độ cắt (s, v, t) hợp lý để to ra độ bóng (độ nhám) bề mặt theo yêu cầu. Bng 2.2 cho biết các phương pháp gia công cơ có kh năng to ra các cấp độ bóng tương ng. Bng 2.2. Phng pháp gia công c vƠ độ bóng tng ng Phng pháp gia công Cp độ bóng Tiện, bào thô 3 Tiện, bào tinh 4  6 Tiện, bào rất tinh 6  7 Phay thô 4 Phay tinh 5  7 Khoan, khoét 3  6 Doa 6  8 Chuốt 6  7 Chuốt tinh 7  8 Mài thô 5  6 Mài tinh 7  8 Mài rất tinh 9  10 Mài nghiền 9  13 Mài khôn Mài siêu tinh xác 7  10 Đánh bóng bằng bột mài 10  14 Đánh bóng bằng vi 11  13 12  14 2.2.5.2. Phương pháp đt độ cng bề mặt Độ cng bề mặt (mc độ và chiều sâu biến cng) phụ thuộc vào các phương pháp gia công và các thông số hình học ca dao. Bng 2.3 cho biết các phương pháp gia công có kh năng to ra mc độ và chiều sâu biến cng khác nhau. Bng 2.3. Mc độ vƠ chiều sơu biến cng ca các phng pháp gia công. Phng pháp gia công Mc độ biến Chiều sơu biến cng cng (%) (m) Tiện thô 120  150 30  50 Tiện tinh 140  180 20  60 Phay bằng dao phay mặt đầu 140  160 40  100 Phay bằng dao phay trụ 120  140 40  80 Khoan và khoét 160  170 180  200 Doa 150  160 150  200 Chuốt 150  200 20  75 Phay lăn răng và xọc răng 160  200 120  150 Cà răng 120  180 80  100 Mài tròn thép chưa nhiệt luyện 140  160 30  60 Mài tròn ngoài thép ít cacbon 160  200 30  60 GV: Trng Quang Dũng Trang 26 Công nghệ chế to máy 1
31. Mài tròn ngoài thép nhiệt luyện 125  130 20  40 Mài phẳng 150 16  25 2.2.5.3. Phương pháp đt ng suất dư bề mặt Quá trình hình thành ng suất dư bề mặt khi gia công phụ thuộc vào biến dng đàn hồi, biến dng dẻo, biến đổi nhiệt và hiện tượng chuyển pha trong cấu trúc kim loi. Quá trình này rất phc tp. Khi gia công bằng dụng cụ cắt có lưỡi, quá trình hình thành ng suất dư trên bề mặt phụ thuộc vào biến dng đàn hồi ca vật liệu gia công và dụng cụ cắt, đồng thi cũng phụ thuộc vào dụng cụ cắt, thông số hình học ca dao và dung dịch trơn nguội. Như ta đã biết, ng suất dư nén có nh hưng tốt đến độ bền ca chi tiết máy, còn ng suất dư kéo có nh hưng ngược li. Khi bào, muốn đt ng suất dư nén thì dao phi có góc trước  âm. Các thành phần khác nhau trên bề mặt gia công chi tiết máy thưng có ng suất dư khác nhau về trị số dấu, nên nh hưng ca chế độ cắt, ca thông số hình học ca dụng cụ cắt, ca dung dịch trơn nguội đối với ng suất dư khác nhau. Dựa vào những kết qu nghiên cu các yếu tố nh hưng đến ng suất dư trong lớp bề mặt ca chi tiết gia công có thể kết luận sơ bộ như sau: -Tăng tốc độ cắt (V) hoặc tăng lượng chy dao (S) cũng có thể tăng hoặc gim ng suất dư trên bề mặt gia công ca chi tiết máy. - Lượng chy dao (S) làm tăng chiều sâu có ng suất dư. - Góc trước () có trị số âm gây ra ng suất dư nén (ng suất dư có lợi). - Gia công vật liệu giòn bằng dụng cụ cắt có lưỡi gây ra úng suất dư nén, còn gia công bằng vật liệu dẻo thưng gây ra ng suất kéo. 2.3. Độ chính xác gia công 2.3.1. Khái niệm vƠ định nghĩa Độ chính xác gia công ca chi tiết máy là mc độ giống nhau về kích thước hình dáng hình học, vị trí tương quan ca chi tiết máy được gia công so với chi tiết máy lý tưng trên bn vẽ thiết kế. GV: Trng Quang Dũng Trang 27 Công nghệ chế to máy 1
32. Nói chung, độ chính xác ca chi tiết máy được gia công là chỉ tiêu khó đt và gây tốn kém nhất kể c trong quá trình xác lập ra nó cũng như trong quá trình chế to. Trong thực tế, không thể chế to được chi tiết máy tuyệt đối chính xác, nghĩa là hoàn toàn phù hợp về mặt hình học, kích thước cũng như tính chất cơ lý với các giá trị ghi trong bn vẽ thiết kế. Giá trị sai lệch giữa chi tiết gia công và chi tiết thiết kế được dùng để đánh giá độ chính xác gia công. Độ chính xác ca chi tiết đc đánh giá theo các yếu tố sau đơy : - Độ chính xác kích thước: được đánh giá bằng sai số kích thước thật so với kích thước lý tưng cần có và được thể hiện bằng dung sai ca kích thước đó. - Độ chính xác hình dáng hình học: là mc độ phù hợp lớn nhất ca chúng với hình dng hình học lý tưng ca 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 bn vẽ thiết kế như độ song song, độ vuông góc, độ đồng tâm, độ đối xng - Độ chính xác hình dáng hình học tế vi và tính chất cơ lý lớp bề mặt: độ nhám bề mặt, độ cng bề mặt Khi gia công một lot chi tiết trong cùng một điều kiện, mặc dù những nguyên nhân sinh ra từng sai số ca mỗi chi tiết là giống nhau nhưng xuất hiện giá trị sai số tổng cộng trên từng chi tiết li khác nhau. S dĩ có hiện tượng như vậy là do tính chất khác nhau ca các sai số thành phần. Một số sai số xuất hiện trên từng chi tiết ca c lot đều có giá trị không đổi hoặc thay đổi nhưng theo một quy định nhất định, những sai số này gọi là sai số hệ thống không đổi hoặc sai số hệ thống thay đổi. Có một sai số khác mà giá trị ca chúng xuất hiện trên mỗi chi tiết không theo một quy luật nào c, những sai số này gọi là sai số ngẫu nhiên. 2.3.2. Các phng pháp đt độ chính xác gia công trên máy công cụ GV: Trng Quang Dũng Trang 28 Công nghệ chế to máy 1
33. Đối với các dng sn xuất khác nhau thì sẽ có phương hướng công nghệ và tổ chc sn xuất khác nhau. Để đt được độ chính xác gia công theo yêu cầu ta thưng dùng hai phương pháp sau: 2.3.2.1. Phương pháp cắt thử từng chi tiết Sau khi gá chi tiết lên máy, cho máy cắt đi một lớp phoi trên một phần rất ngắn ca mặt cần gia công, sau đó dừng máy, đo thử kích thước vừa gia công. Nếu chưa đt kích thước yêu cầu thì điều chỉnh dao ăn sâu thêm nữa dựa vao du xích trên máy, rồi li cắt thử tiếp một phần nhá ca mặt cần gia công, li đo thử v.v và c thế tiếp tục cho đến khi đt đến kích thước yêu cầu thì mới tiến hành cắt toàn bộ chiều dài ca mặt gia công. Khi gia công chi tiết tiếp theo thì li làm như quá trình nói trên. Trước khi cắt thử thưng phi lấy dấu để ngưi thợ có thể ra chuyển động ca lưỡi cắt trùng với dấu đã vch và tránh sinh ra phế phẩm do quá tay mà dao ăn vào quá sâu ngay lần cắt đầu tiên.  u điểm: - Trên máy không chính xác vẫn có thể đt được độ chính xác nh tay nghề công nhân. - Có thể loi trừ được nh hưng ca dao mòn đến độ chính xác gia công, vì khi rà gá, ngưi công nhân đã bù li các sai số hệ thống thay đổi trên từng chi tiết. - Đối với phôi không chính xác, ngưi thợ có thể phân bố lượng dư đều đặn nh vào quá trình vch dấu hoặc ra trực tiếp. - Không cần đến đồ gá phc tp.  Nhợc điểm: - Độ chính xác gia công ca phương pháp này bị giới hn bi bề dày lớp phoi bé nhất có thể cắt được. Với dao tiện hợp kim cng mài bóng lưỡi cắt, bề dày bé nhất cắt được khong 0,005 mm. Với dao đã mòn, bề day bé nhất khong 0,02  0,05 mm. Ngưi thợ không thể nào điều chỉnh được dụng cụ để lưỡi cắt hớt đi một kích thước bé hơn chiều dày ca lớp phoi nói trên và do đó không thể bo đm được sai số bé hơn chiều dày lớp phoi đó. - Ngưi thợ phi tập trung khi gia công nên dễ mệt, do đó dễ sinh ra phế phẩm. Do phi cắt thử nhiều lần nên năng suất thấp. GV: Trng Quang Dũng Trang 29 Công nghệ chế to máy 1
34. - Trình độ tay nghề ca ngưi thợ yêu cầu cao. - Do năng suất thấp, tay nghề ca thợ yêu cầu cao nên giá thành gia công cao.  Phm vi ứng dụng: Phương pháp này thưng chỉ dùng trong sn xuất đơn chiếc, lot nhỏ, trong công nghệ sửa chữa, chế thử. Ngoài ra, khi gia công tinh như mài vẫn dùng phương pháp cắt thử ngay trong sn xuất hang lot để loi trừ nh hưng do mòn đá mài. 2.3.2.2. Phương pháp tự động đt kích thước trên máy công cụ đã điều chỉnh sẳn phương pháp này, dụng cụ cắt có vị trí chính xác so với chi tiết gia công. Hay nói cách khác, chi tiết gia công cũng phi có vị trí xác định so với dụng cụ cắt, vị trí này được đm bo nh các cơ cấu định vị ca đồ gá, còn đồ gá li có vị trí xác định, trên bàn máy cũng nh các đồ định vị riêng. Khi gia công theo phương pháp này, máy và dao đã được điều chỉnh sẵn. Chi tiết gia công được định vị nh cơ cấu định vị tiếp xúc với mặt đáy và mặt bên. Dao phay đĩa ba mặt đã được điều chỉnh trước sao cho mặt bên trái ca dao cách mặt bên ca đồ định vị một khong cách b cố định và đưng sinh thấp nhất ca dao cách mặt trên ca phiến định vị phía dưới một khong bằng a. Do vậy, khi gia công c lot phôi, nếu không kể đến độ mòn ca dao (coi như dao không mòn) thì các kích thước a và b nhận được trên chi tiết gia công ca c lot đều bằng nhau. Hình 2.8. Phương pháp tự động đt kích thước  u điểm: - Đm bo độ chính xác gia công, gim bớt phế phẩm. Độ chính xác đt được khi gia công hầu như không phụ thuộc vào trình độ tay nghề công nhân đng máy và chiều dày lớp phoi bé nhất có thể cắt được bi vì lượng dư gia công theo phương GV: Trng Quang Dũng Trang 30 Công nghệ chế to máy 1
35. pháp này sẽ lớn hơn bề dày lớp phoi bé nhất có thể cắt được. (Không cần công nhân có tay nghề cao nhưng cần thợ điều chỉnh máy giỏi). - Chỉ cần cắt một lần là đt kích thước yêu cầu, do đó năng suất cao. - Sử dụng hợp lý công nhân có trình độ tay nghề cao. Với sự phát triển ca tự động hóa quá trình sn xuất, những công nhân có trình độ tay nghề cao có kh năng điều chỉnh máy và cùng lúc phục vụ nhiều máy khác nhau. - Nâng cao hiệu qu kinh tế.  Nhợc điểm: (nếu quy mô sn xuất quá nhỏ) - Chi phí về việc thiết kế, chế to đồ gá cũng như phí tổn về công, thi gian điều chỉnh máy và dao lớn có thể vượt quá hiệu qu mà phương pháp này mang li. - Chi phí về việc chế to phôi chính xác không bù li được nếu số chi tiết gia công quá ít khi tự động đt kích thước nguyên công đầu tiên. - Nếu chất lượng dụng cụ kém, mau mòn thì kích thước đã điều chỉnh sẽ bị phá và nhanh chóng. Do đó li phi điều chỉnh để khôi phục li kích thước điều chỉnh ban đầu. Điều này gây tốn kém và khá phiền phc.  Phm vi ứng dụng: Phương pháp này thưng được dùng trong sn xuất hàng lot lớn, hàng khối, để đt độ chính xác gia công yêu cầu trên các máy công cụ đã được điều chỉnh sẵn. 2.3.3. Các nguyên nhơn gơy ra sai số gia công 2.3.3.1. Do biến dng đàn hồi ca hệ thống công nghệ Hệ thống công nghệ (máy, đồ gá, dao, chi tiết) không phi là một hệ thống tuyệt đối cng vững mà ngược li khi chịu tác dụng ca ngoi lực nó sẽ bị biến dng đàn hồi và biến dng tiếp xúc. Trong qúa trình cắt gọt, các biến dng này gây ra sai số kích thước và sai số hình dáng hình học ca chi tiết 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 ca các cơ cấu máy, đồ gá, dụng cụ hoặc chi tiết gia công khi chịu tác dụng ca lực cắt ít nhiều đều bị biến dng. Vị trí xuất hiện biến dng tuy không giống nhau nhưng các biến dng đều trực tiếp hoặc gián tiếp làm cho dao ri khỏi vị trí tương đối so với mặt cần gia công, gây ra sai số. GV: Trng Quang Dũng Trang 31 Công nghệ chế to máy 1
36. Gọi là lợng chuyển vị tơng đối giữa dao và chi tiết gia công do tác dụng ca lực cắt lên hệ thống công nghệ. Lượng chuyển vị có thể được phân tích thành ba lượng chuyển vị x, y, z theo ba trục tọa độ X, Y, Z. Khi tiện, dưới tác dụng ca lực cắt, dao tiện bị dịch chuyển một lượng là . Lúc đó, bán kính ca chi tiết gia công sẽ tăng từ (R) đến (R + R). Hình 2.9. nh hưởng của lượng chuyển vị đến kích thước gia công khi tiện Ta có: Rtt = R + R (R Y)2 Z 2 2 Z = (R Y) 1 R Y 2 Z Vì z là rất nhỏ so với R nên là đi lượng nhỏ không đáng kể, gần R Y đúng ta có: R tt ả R + y và R ả y. Do đó, đối với dao một lưỡi cắt, lượng chuyển vị y (chuyển vị theo phương pháp tiếp tuyến ca bề mặt gia công) có nh hưng tới kích thước gia công nhiều nhất, còn chuyển vị z (chuyển vị theo phương tiếp tuyến ca bề mặt gia công) không nh hưng nhiều đến kích thước gia công. Đối với dao nhiều lưỡi cắt hoặc dao định hình thì có trưng hợp c ba chuyển vị x, y, z đều có nh hưng đến độ chính xác gia công. Để xác định nh hưng này, ngưi ta phi dùng phương pháp thực nghiệm. GV: Trng Quang Dũng Trang 32 Công nghệ chế to máy 1
37. Phân lực cắt tác dụng lên hệ thống công nghệ máy – đồ gá – dao – chi tiết , P , P thành ba thành phần lực Px y z, sau đó đo biến dng ca hệ thống theo ba phương X, Y, Z. Trong tính toán, ngưi ta chỉ quan tâm đến lực pháp tuyến Py, trưng hợp , P cách nhân yêu cầu độ chính xác cao, thì phi tính đến độ nh hưng ca Px z bằng thêm hệ số. P y là thành phần lực pháp tuyến thẳng góc với mặt gia công và y là lượng chuyển vị tương đối giữa dao và chi tiết gia công. Tỷ số Py được gọi là độ cng : vững ca hệ thống công nghệ và ký hiệu là JHT Py JHT = MN/mm (Kg / mm) Y Như vậy, trị số biến dng y có quan hệ với lực tác dụng theo hướng đó và với độ cng vững ca hệ thống công nghệ. Định nghĩa về độ cng vững: “Độ cng vững ca hệ thống công nghệ là kh năng chống li biến dng ca nó khi có ngoi lực tác dụng vào”. Lượng chuyển vị ca hệ thống công nghệ không phi là chuyển vị ca một chi tiết mà là chuyển vị ca c một hệ thống gồm nhiều chi tiết lắp ghép với nhau. Do đó, theo nguyên lý cộng độc lập tác dụng ta có: y = y + y + y + y m g d p 1 Mặt khác, theo định nghĩa ta có; Y = Py. J  1 1 1 1 1 1 Từ đó, suy ra: = J J J J J  J  m g d p i Điều này cho thấy rằng, hệ thống càng có nhiều thành phần thì càng kém cng vững. Với một chi tiết có độ cng vững là J, nếu ta chia chi tiết này thành nhiều chi tiết nhỏ khác rồi ghép li thì chi tiết mới sẽ có độ cng vững kém hơn trước. Tuy nhiên, đôi khi ta phi chia nhỏ chi tiết ra để cho dễ gia công, lúc này cần phi chọn phương pháp phù hợp để vẫn đm bo việc gia công và độ cững vững. 1 Gọi  là độ mềm dẻo, thì ta được:  =  +  +  + J HT m g d p Ta có định nghĩa độ mềm dẻo: "Độ mềm dẻo ca hệ thống là kh năng biến dng đàn hồi ca hệ thống công nghệ dưới tác dụng ca ngoi lực". GV: Trng Quang Dũng Trang 33 Công nghệ chế to máy 1
38. 1. nh hởng của độ cứng vững hệ thống công nghệ Để thấy rõ hơn nh hưng ca độ cng vững hệ thống công nghệ đến độ chính xác gia công, ta kho sát quá trình tiện một trục trơn. Chi tiết được gá trên hai mũi tâm, vị trí tương đối giữa dao và chi tiết phụ thuộc vào vị trí tương đối ca ụ trước, ụ sau và bàn dao. Do vậy, ta kho sát chuyển vị ca từng bộ phận nói trên, rồi tổng hợp li sẽ được chuyển vị ca c hệ thống công nghệ, từ đó biết được sai số gia công. * Sai số do chuyển vị ca hai mũi tơm gơy ra : Gi sử, xét ti vị trí mà dao cắt cách mũi tâm sau một khong là x. Lực cắt pháp tuyến ti điểm đang cắt là Py. Lúc này, do kém cng vững nên mũi tâm sau bị dịch chuyển một đon ys từ điểm B đến B’, còn mũi tâm trước bị dịch chuyển một đon yt từ điểm A đến A’. Nếu xem chi tiết gia công cng tuyệt đối thì đưng tâm ca chi tiết sẽ dịch chuyển từ AB đến A’B’. Gọi L là chiều dài trục cần gia công, lúc này lực tác dụng lên mũi tâm sau là: L X m 0 p .L p .(L X ) 0 p p .  a s y s y L Lực tác dụng lên mũi tâm trước sẽ là: Hình 2.10. Sơ đồ tiện trục trơn trên hai mũi tâm X Py=Pt+Ps p p . t y L : Lượng chuyển vị ca mũi tâm sau theo phương lực tác dụng Py ps Py L X Ys . (1) J s J s L n : Lượng chuyể vị ca mũi tâm trước theo phương lực tác dụng Py Pt py X Yt . ( 2) Jt Jt L GV: Trng Quang Dũng Trang 34 Công nghệ chế to máy 1
39. Vậy, vị trí tương đối ca mũi dao so với tâm quay ca chi tiết sẽ dịch chuyển đi một khong từ C đến C’: L X CC , CD CD, Y Y y . (3) t s t L Như vậy, nếu chưa kể đến biến dng ca chi tiết gia công thì đi lượng CC’ r chính là lượng tăng bán kính 1 ca chi tiết gia công ti mặt cắt đang xét. 2 2 Py L X Py X Thay (1), (2) vào (3) ta được r1 . 2 . 2 J s L Jt L Từ phương trình này ta thấy, khi ta thực hiện chuyển động ăn dao dọc để cắt r hết chiều dài chi tiết (tc là khi x thay đổi) thì lượng tăng bán kính 1 là một đưng cong parabol. Từ đó, ta thấy nh hưng ca độ cng vững ca hai mũi tâm không những gây ra sai số kích thước mà còn c sai số hình dáng, nó làm cho trục đã tiện có dng lõm giữa và loe hai đầu. * Sai số do biến dng ca chi tiết gia công : Chi tiết gia công có độ cng vững không phi là tuyệt đối như khi ta xét trên, mà nó cũng sẽ bị biến dng khi chịu tác dụng ca lực cắt. Ngay ti điểm mà lực cắt tác r dụng, chi tiết gia công sẽ bị võng. Độ võng đó chính là lượng tăng bán kính 2 và cũng là một thành phần ca sai số gia công. r Lượng tăng bán kính 2 này hoàn toàn có thể xác định được nh các bài toán cơ bn về biến dng đàn hồi ca một hệ dưới tác dụng ca ngoi lực. Sau đây là vài kết qu cho các trưng hợp điển hình: - Trờng hợp chi tiết gá trên 2 mũi tâm: 2 2 Py X L X r . 2 3EI L Với: E - môđun đàn hồi ca vật liệu chi tiết gia công. I - mômen quán tính ca mặt cắt 4 Hình 2.11. Chi tiết gá gia công (với trục trơn I = 0,05d ). trên 2 mũi tâm GV: Trng Quang Dũng Trang 35 Công nghệ chế to máy 1
40. Hình 2.12: Chi tiết gá trên mâm cặp Khi dao chính giữa chi tiết thì Δr2 là lớn nhất: P L3 r y 2max 48EI - Trờng hợp chi tiết gá trên mâm cặp: Khi gia công những chi tiết ngắn Có 5dL<, phôi chỉ cần gá trên mâm cặp. Lượng chuyển vị cực đi ca phôi: L3 Ymax = P . y 3EI Trong trưng hợp này độ cng vững ca phôi sẽ là: 3EI J p L3 - Trờng hợp phôi đợc gá trên mâm cặp và có chống mũi tâm sau: Khi phôi được gá như bên thì việc xác định lượng chuyển vị cực đi ca phôi phi gii bằng bài toán siêu tĩnh. 3 Py L X 102EI Ta có Ymax ti vị trí 2 1 ,0 414 Và J p 102EI L L3 Hình 2.13: Chi tiết gá trên mâm cập và có mũi chống tâm GV: Trng Quang Dũng Trang 36 Công nghệ chế to máy 1
41. - Trờng hợp gia công trục trơn có thêm luynet: Khi gia công trục trơn dài có tỷ số 10dL>, cần thiết phi có thêm luynet. Nếu là luynet cố định thì lượng chuyển vị cực đi ca phôi theo phương Py được xác định bằng công thc: ,0 089 P L3 Y y max 48.EI X Ti vị trí ,0 2343 L Hình 2.14: Gia công có 48EI thêm luynet Độ cng vững ca phôi: Jp= ,0 089.L3 * Sai số do biến dng ca dao vƠ ụ gá dao: Dao cắt và ụ gá dao khi chịu tác dụng ca ngoi lực cũng bị biến dng đàn hồi và làm cho bán kính chi tiết gia công tăng lên một lượng Δr3 với py r3 J d Độ cng vững Jd ca dao cắt và ụ gá dao là hằng số, ụ dao sẽ mang dao cắt di chuyển dọc theo trục ca chi tiết để cắt hết chiều dài. Vì vậy, vị trí bất kỳ khi coi chế độ cắt là không đổi thì Py luôn là hằng số. Vì thế, Δr3 cũng là hằng số. Điều nay chng tỏ rằng Δr3 chỉ có thể gây ra sai số kích thước đưng kính ca chi tiết gia công mà không gây ra sai số hình dáng. Do đó, bằng cách cắt thử, đo . và điều chỉnh li chiều sâu cắt hoàn toàn có thể khử được Δr3 2. nh hởng do dao mòn Khi dao mòn sẽ làm cho lưài cắt bị cùn đi, việc đó làm cho kích thước gia P công thay đổi, lực cắt cũng thay đổi một lượng y tỷ lệ thuận với diện tích mòn U . m Ngoài ra, các thông số hình học ca dao cũng có nh hưng đến lượng thay đổi lực pháp tuyến Py. Do vậy, khi xác định ΔPy ngoài mòn dao còn phi nhân thêm các hệ số điều chỉnh. GV: Trng Quang Dũng Trang 37 Công nghệ chế to máy 1
42. = K . K . K . K . U Ta có: ΔPy dm γ r m (các hệ số tỷ lệ được tra theo bng) Khi gia công trên các máy đã điều chỉnh sẵn (theo phương pháp tự động đt kích thước), mòn dao sẽ gây ra sai số hệ thống thay đổi. 3. nh hởng do sai số của phôi Tổng quát thì sai số đưng kính ca chi tiết gia công do nh hưng ca độ P y x n y x cng vững là D 2 y Y Y .2 Y 2 y , với P = C . S . t . HB = C . S . t . m d p J y Py y  Do sai số về hình dng hình học ca phôi trong quá trình chế to mà trong quá trình cắt lượng dư gia công thay đổi, làm cho chiều sâu cắt cũng thay đổi và lực cắt thay đổi theo, gây nên sai số hình dng cùng loi trên chi tiết. Nếu gọi Δph là sai số ca phôi thì khi gia công sẽ xuất hiện sai số ca chi tiết là . ct Ta có: = 2 R ph ph = 2(R - R ) ph max ph min = 2(t - t ) 0 max 0 min và = 2 ct ct = 2(y - y ) max min Với, t0 là chiều sâu cắt tính toán khi điều chỉnh máy; nếu gọi t là chiều sâu cắt thực tế thì: t = t - y 0 = t - y Do đó: tmax 0 max max t = t - y min 0 min min GV: Trng Quang Dũng Trang 38 Công nghệ chế to máy 1
43. Hình 2.15. nh hưởng sai số hình dng của phôi đến sai số hình dng của chi tiết khi tiện ph Gọi  là hệ số chính xác hóa, k = ct là hệ số gim sai (hệ số in dập) ct ph y Y Y Y Y Y k max min max min max min t0max t 0min tmax Y max t min Y min tmax t min Y max Y min 1 tt Vậy:  11 max min k Ymax Y min Hay Δph > Δ ct , điều này nói lên rằng sau mỗi bước gia công, sai số sẽ gim đi. Nếu  càng lớn thì sai số ca phôi nh hưng đến sai số ca chi tiết càng gim. Từ phôi ban đầu có sai số Δph, sau khi gia công lần 1 sẽ được chi tiết có sai D . , suy ra  1 số là ΔD1 Sau gia công lần 2, sai số chi tiết sẽ là ΔD2 D2 i, i C như vậy, đến lần cắt th sai số ca chi tiết sau lần cắt là ΔDi, hệ số chính xác là: D  i 1 Di Nhân các hệ số chính xác  sau i lần cắt, ta có: ph ln i ph Di  i Di ln  GV: Trng Quang Dũng Trang 39 Công nghệ chế to máy 1
44. Chú ý rằng, việc tính số bước công nghệ chỉ đúng đến số bước th i nào đó mà sai số gia công Di ca chi tiết lớn hơn sai số do nh hưng ca hệ thống công nghệ. Tóm li, không thể sau một lần gia công mà ta đợc chi tiết có độ chính xác theo yêu cầu, và ở các lần gia công về sau thì nh hởng của sai số do phôi càng ít. 2.3.3.2. Độ chính xác ca Máy – Gá – Dao và tình trng mòn ca chúng đến độ chính xác gia công 1. Sai số của máy công cụ Việc hình thanh các bề mặt gia công là do các chuyển động cắt ca những bộ phận chính ca máy như trục chính, bàn xe dao, bàn máy Nếu các chuyển động này có sai số, tất nhiên nó sẽ phn ánh lên bề mặt gia công ca chi tiết máy. * Nếu đưng tâm trục chính máy tiện không song song với sống trượt ca thân máy trong mặt phẳng nằm ngang thì khi tiện chi tiết gia công sẽ có hình côn. Ta có, r - r max = a, với a là độ không song song trong mặt phẳng nằm ngang trên chiều dài L. Hình 2.16. Chi tiết có sai số hình côn khi trục chính không song song với sóng trượt trong mặt phẳng nằm ngang * Nếu đưng tâm trục chính máy tiện không song song với sống trượt ca thân máy trong mặt phẳng thẳng đứng thì khi tiện chi tiết gia công sẽ có hình hypecbôlôit. 2 2 2 Ta có, rmax r b , với b là độ không song song trong mặt phẳng thẳng đng trên chiều dài L. GV: Trng Quang Dũng Trang 40 Công nghệ chế to máy 1
45. Hình 2.17. Chi tiết có sai số hình côn khi trục chính không song song với sóng trượt trong mặt phẳng thẳng đứng * Nếu sống trượt không thẳng trên mặt phẳng nằm ngang sẽ làm cho quỹ đo chuyển động ca mũi dao không thẳng, làm cho đưng kính chi tiết gia công chỗ to, chỗ nhá. g kính D Đưn i ti một mặt cắt nào đó sẽ là: D = D ± 2δ Hình 2.18. Chi tiết gia công i có đường kính khác nhau khi với: D là đưng kính ti mặt cắt đó nếu sống sống trượt không thẳng trượt thẳng; δ là lượng dịch chuyển lớn nhất ca sống trượt trên mặt phẳng nằm ngang so với vị trí tính toán. * Độ lệch tâm ca mũi tâm trước so với tâm quay ca trục chính làm cho đưng tâm ca chi tiết gia công không trùng với đưng tâm ca hai lỗ tâm đã được gia công trước để gá đặt. Chi tiết vẫn có tiết diện tròn nhưng tâm ca nó . lệch với đưng nối hai lỗ tâm là e1 Hình 2.19. Đường tâm của trục chính không trùng với đường tâm của hai mũi tâm GV: Trng Quang Dũng Trang 41 Công nghệ chế to máy 1
46. * Nếu chi tiết gia công trong một lần gá thì đưng tâm ca chi tiết là đưng thẳng nhưng hợp với đưng nối hai lỗ tâm một góc á. Nhưng nếu gia công với hai lần(đổi đầu) thì mỗi đon cắt có một đưng tâm riêng. Hình 2.20. Chi tiết được gia công trong hai lần gá đặt * Nếu trục chính máy phay đng không thẳng góc với mặt phẳng ca bàn máy theo phương ngang thì mặt phẳng phay được sẽ không song song với mặt phẳng đáy ca chi tiết đã được định vị trên bàn máy. Độ không song song này chính bằng độ không vuông góc ca đưng tâm trục chính trên c chiều rộng ca chi tiết gia công. Hình 2.21. Mặt phẳng song song với mặt phẳng đáy chi tiết * Nếu trục chính máy phay đng không thẳng góc với mặt phẳng ca bàn máy theo phương dọc ca bàn máy thì bề mặt gia công sẽ bị lõm. GV: Trng Quang Dũng Trang 42 Công nghệ chế to máy 1
47. Hình 2.22. Mặt phẳng gia công bị lõm Máy dù được chế to như thế nào thì sau một thi gian sử dụng cũng bị mòn. Hiện tượng mòn trong quá trình sử dụng là do ma sát giữa các mặt có chuyển động tương đối với nhau. Nhất là khi có bụi phoi trộn lẫn với dầu bôi trơn thì hiện tượng mài mòn càng nhanh. Ngoài ra, dầu bôi trơn và dung dịch trơn nguội còn gây nên hiện tượng ăn mòn hóa học những bộ phận nó tác dụng vào và làm mòn thêm nhanh. Trng thái mòn ca máy sẽ gây ra sai số mang tính chất hệ thống. 2. Sai số đồ gá tới độ chính xác gia công Sai số chế to, lắp ráp đồ gá cũng nh hưng đến độ chính xác ca chi tiết gia công. Nếu đồ gá chế to có sai số hoặc bị mòn sau một thi gian sử dụng sẽ làm thay đổi vị trí tương quan giữa máy, dao và chi tiết gia công, do đó, gây ra sai số gia công. Để đm bo độ chính xác gia công (bù li những sai số do chế to, lắp ráp, mòn các chi tiết chính ca đồ gá), độ chính xác ca đồ gá được chế to ra phi cao hơn ít nhất một cấp so với độ chính xác ca kích thước cần đt được sẽ gia công trên đồ gá đó. Điều này không dễ dàng đt được khi gia công những chi tiết có độ chính xác cao. Nhìn chung tốc độ mòn ca đồ gá cũng như ca máy công cụ rất chậm, vì vậy hình dáng hình học ca đồ gá sẽ phn ánh lên các chi tiết được gia công là như nhau và mang tính hệ thống. Ngoài ra, sai số do lắp ráp đồ gá lên máy cũng gây ra sai số gia công vì nó làm mất vị trí chính xác ca đồ gá so với dụng cụ cắt. 3. Sai số dụng cụ cắt GV: Trng Quang Dũng Trang 43 Công nghệ chế to máy 1
48. Độ chính xác chế to dụng cụ cắt, mc độ mài mòn ca nó và sai số gá đặt dụng cụ trên máy đều nh hưng đến độ chính xác gia công. Khi gia công bằng các dụng cụ định kích thước (mũi khoan, khoét, doa, chuốt ) thì sai số chế to dụng cụ nh hưng trực tiếp đến độ chính xác gia công. Dao phay ngón, phay đĩa dùng để gia công rãnh then thì sai số đưng kính và chiều rộng ca dao cũng nh hưng trực tiếp đến độ chính xác chiều rộng rãnh then. Sai số bước ren, góc nâng ca ren, góc đỉnh ren, đưng kính trung bình ca các loi tarô, bàn ren đều phn ánh trực tiếp lên ren gia công. Khi gia công bằng các loi dao định hình, nếu prôfin ca lưài cắt có sai số sẽ làm sai bề mặt gia công. Ngoài sai số chế to, trong quá trình cắt, dao sẽ bị mòn và nh hưng rất lớn đến độ chính xác gia công. Tùy theo mc độ mòn, dao có thể thay đổi c hình dng lẫn kích thước và sinh ra sai số trên chi tiết gia công dưới dng sai số hệ thống thay đổi. 2.3.3.3. Biến dng nhiệt ca hệ thống công nghệ (HTCN) đến độ chính xác gia công 1. Biến dng nhiệt của máy Khi máy làm việc, nhiệt độ các bộ phận khác nhau có thể chênh lệch khong 0 10 - 15 C, sinh ra biến dng không đều và máy sẽ mất chính xác. nh hưng đến độ chính xác gia công nhiều nhất la biến dng nhiệt của ổ trục chính. Nhiệt tăng làm cho tâm trục chính xê dịch theo hướng ngang va hướng đng vì các điểm trên nó có nhiệt độ khác nhau. Thông thưng, nhiệt tăng nhiều nhất ổ đà trục chính, nhiệt độ đây có thể cao hơn các nơi khác ca ụ trục chính từ 30 - 40%. Xê dịch theo hướng ngang làm thay đổi kích thước và hình dng ca chi tiết gia công, gây ra sai số hệ thống thay đổi. Khi số vòng quay trục chính n càng lớn thì sự xê dịch càng nhiều và tỉ lệ thuận với n. Thi gian đốt nóng ụ trục chính khong 3 - 5 gi, sau đó nhiệt độ đốt nóng cũng như vị trí tâm sẽ ổn định. Nếu tắt máy sẽ xy ra quá trình làm nguội chậm và tâm ca trục chính sẽ xê dịch theo hướng ngược li. GV: Trng Quang Dũng Trang 44 Công nghệ chế to máy 1
49. Để khắc phục sai số gia công do biến dng nhiệt gây ra có thể cho máy chy không ti chừng 2 - 3 gi rồi mới tiến hành điều chỉnh máy. Để gim biến dng nhiệt ca máy ngưi ta dùng những biện pháp sau đây: + Kết cấu ca máy phi đm bo điều kiện tỏa nhiệt tốt. + Các bộ phận như động cơ, hệ thống thy lực phi được bố trí sao cho nhiệt đọ ca chúng ít nh hưng đến máy đồng thi có kh năng gim rung động ca máy. + Các chi tiết máy phi có đ diện tích để tỏa nhiệt. + Chọn thùng cha dầu hợp lý để dầu có kh năng tỏa nhiệt nhanh chóng trong quá trình làm việc. + Các máy có độ chính xác cao phi được bố trí nơi có đ ánh sáng nhưng tránh nh hưng ca ánh nắng mặt tri. 2. Biến dng nhiệt của dao cắt Ti vùng cắt, hầu hết công cơ học cần thiết cho qúa trình cắt đều chuyển thành nhiệt. Tùy theo chế độ cắt, vật liệu làm dao, vật liệu gia công mà tỷ lệ phần nhiệt phân bố vào phoi, chi tiết gia công, dụng cụ cắt và một phần tỏa ra môi trưng xung quanh sẽ khác nhau. Khi nhiệt cắt truyền vào dao, dao bị giãn dài, mũi dao vươn thêm về phía trước làm cho đưng kính ngoài gim đi, đưng kính lỗ tăng lên. Cho đến khi dao trng thái cân bằng nhiệt thì dao không giãn dài thêm nữa và nếu không có sự mòn dao thì kích thước gia công sẽ không đổi. Độ giãn dài ca dao có thể đt tới 30 – 50 m. Ta thấy, độ giãn dài ca dao tăng lên khi tốc độ cắt tăng lên. L Độ giãn dài ca dao L Cd  (.) t s0,75 v dbF đây: C- Hệ số (C = 45 khi chế độ cắt : t 1,5 mm : s 0,2 mm / v và v = 100- 200 m/ph); Ld – Chiều dài công xôn ca dao (mm); F- Tiết diện ca dao cắt (mm2); 2  b - Giới hn bền ca vật liệu gia công (kG/mm ); t – Chiều sâu cắt (mm); GV: Trng Quang Dũng Trang 45 Công nghệ chế to máy 1
50. s – Lượng chy dao (mm/v); v – Vận tốc cắt (m/ph); 3. Biến dng nhiệt của chi tiết gia công Một phần nhiệt vùng cắt truyền vào chi tiết gia công, làm nó biến dng và gây ra sai số gia công. Nếu chi tiết được nung nóng toàn bộ thì chỉ gây ra sai số kích thước, còn nếu bị nóng không đều thì còn gây ra c sai số hình dáng. Nhiệt độ ca chi tiết gia công trong quá trình cắt phụ thuộc vào chế độ cắt. Khi tiện, nếu tăng vận tốc cắt và lượng chy dao, tc là rút ngắn thi gian nung nóng liên tục chi tiết gia công thì nhiệt độ ca nó sẽ nhỏ. Còn chiều sâu cắt tăng thì nhiệt độ chi tiết gia công cũng tăng theo. 2.3.3.4. Do chọn chuẩn và gá đặt chi tiết gia công đến độ chính xác gia công Để gia công được trên máy, chi tiết phi được định vị và kẹp chặt. hai quá trình này (định vị và kẹp chặt) được gọi là gá đặt. Bn than gá đặt này cũng có sai số và nh hưng trực tiếp tới độ chính xác gia công. Sai số gá đặt bao gồm: - Sai số chuẩn  c - Sai số kẹp chặt  k - Sai số đồ gá  đg Sai số gá đặt  gd được tính theo công thc sau:  gd =  c +  k +  đg Phép cộng véc tơ trong công thc trên được gii thích là: phương ca các sai số rất khó xác định hay nói cách khác là phương ca chúng không trùng nhau. Để xác định giá trị  gd ta dùng công thc: 2 2 2  gd =  c  k  đg 2.3.4. Phng pháp kho sát độ chính xác gia công 2.3.4.1. Phương pháp thống kê kinh nghiệm Đây là phương pháp đơn gin nhất, căn c vào độ chính xác bình quân kinh tế để đánh giá. GV: Trng Quang Dũng Trang 46 Công nghệ chế to máy 1
51. Độ chính xác bình quân kinh tế là độ chính xác có thể đt được một cách kinh tế trong điều kiện sn xuất bình thưng, là điều kiện sn xuất có đặc điểm sau: - Thiết bị gia công hoàn chỉnh. - Trang bị công nghệ đt được yêu cầu về chất lượng. - Sử dụng bậc thợ trung bình. - Chế độ cắt theo tiêu chuẩn và định mc thi gian cũng theo tiêu chuẩn. Cách tiến hành: Cho gia công trên một loi máy, một chế độ công nghệ, bậc thợ trong điều kiện tiêu chuẩn và xem thử đt được độ chính xác gia công ra sao. Làm nhiều lần như thế, thống kê li kết qu đt được và lập thành bng. Độ chính xác bình quân kinh tế không phi là độ chính xác cao nhất có thể đt được ca một phương pháp gia công và cũng không phi là độ chính xác có thể đt được trong bất kỳ điều kiện nào. Phương pháp này nên dùng làm tham kho và khi vận dụng phi căn c thêm điều kiện sn xuất cụ thể để xác định cho thích hợp. 2.3.4.2. Phương pháp tính toán phân tích Theo phương pháp này, trước hết phi tìm ra các nguyên nhân gây ra sai số gia công, sau đó tính các sai số, cuối cùng tổng hợp chúng li thành sai số tổng cộng. 2.3.5. Điều chỉnh máy Điều chỉnh máy nhằm để đm bo độ chính xác ca từng nguyên công. Đây là quá trình chuẩn bị, gá đặt dụng cụ cắt, đồ gá và các trang bị công nghệ khác lên máy; xác định vị trí tương đối giữa dụng cụ cắt và mặt cần gia công nhằm gim bớt các sai số gia công, đt được các yêu cầu đã cho trên bn vẽ. Trong sn xuất đơn chiếc và lot nhỏ, độ chính xác gia công yêu cầu cụ thể đt được bằng phương pháp cắt thử. Trong sn xuất hàng lot lớn và hàng khối, độ chính xác gia công nhận được bằng phương pháp tự động đt kích thước trên máy đã điều chỉnh sẵn. Lúc này, điều chỉnh máy có nhiệm vụ: - Gá đặt đồ gá và dụng cụ cắt vào vị trí có lợi nhất cho điều kiện cắt gọt. - Xác định chế độ làm việc ca máy và chu kỳ điều chỉnh li máy. GV: Trng Quang Dũng Trang 47 Công nghệ chế to máy 1
52. - Đm bo vị trí tương đối ca dụng cụ cắt, đồ gá, cữ tỳ, mẫu chép hình để xác định chính xác quỹ tích và lượng dịch chuyển ca dao so với chi tiết gia công. Đây là vấn đề phc tp nhất đồng thi nó cũng có ý nghĩa quyết định đến độ chính xác gia công. Hiện nay có ba phương pháp điều chỉnh hay dùng nhất là: điều chỉnh tĩnh, điều chỉnh theo chi tiết cắt thử bằng calip thợ và điều chỉnh theo chi tiết cắt thử bằng dụng cụ đo vn năng. 2.3.5.1. Điều chỉnh tĩnh Điều chỉnh tĩnh là gá dao theo calip hay mẫu khi máy đang đng yên (chưa cắt). Tiến hành: - Lắp calip (hoặc mẫu) vào vị trí ca chi tiết gia công, sau đó dịch chuyển dụng cụ cắt tỳ sát vào bề mặt ca calip (hoặc mẫu) rồi kẹp chặt dụng cụ li. - Các cữ tỳ cũng theo calip đó mà điều chỉnh một cách tương tự. - Xác định chế độ cắt và chu kỳ điều chỉnh li máy. - Gá phôi vào vị trí và gia công. Đặc điểm: - Phương pháp này nhanh, đơn gin. - Tuy nhiên, không đt đợc độ chính xác gia công cao vì trong quá trình gia công, hệ thống công nghệ bị biến dng đàn hồi do nhiệt cắt và lực cắt gây ra (khi máy đang đng yên thì chưa có). Ngoài ra, do chưa tính đến độ đo trục chính (do có khe h ổ trục), nhám bề mặt ca calip hay mẫu chép hình. Do đó, kích thước thực gia công sẽ lớn hơn (mặt ngoài) hoặc nhỏ hơn (mặt trong) so với kích thước yêu cầu. Để hn chế sai số, ngưi ta phi bù li lượng thay đổi kớch thước thực ca chi tiết gia công so với kích thước điều chỉnh bằng cách thêm hoặc bớt đi một lượng bổ sung bs (thêm vào khi gia công mặt trong, bớt đi khi gia công mặt ngoài). tt ct LLdc dc bs tt Trong đó: L - Kích thước điều chỉnh tớnh toán. đc GV: Trng Quang Dũng Trang 48 Công nghệ chế to máy 1
53. ct L - kích thước thực ca chi tiết gia cụng cần nhận được sau khi đc điều chỉnh máy; nếu điều chỉnh ban đầu tâm phân bố nằm giữa đưng dung sai thì: L L Ltt min min , dc 2 L , L min max: Kích thước nhỏ nhất, lớn nhất trên bn vẽ. : bs Lượng bổ sung cho biến dng đàn hồi ca hệ thống công nghệ, khe h ổ đỡ trục chính, độ nhám bề mặt ca chi tiết gia công. = Đối với bề mặt không đối xng: bs 1 2 3 = 2( ) Đối với bề mặt đối xng: bs 1 2 3 P Với: - Lượng biến dng đàn hồi ca hệ thống công nghệ, y 1 1 J - = R . 2 Chiều cao nhấp nhô, 2 z - 3 Khe h bán kính ca ổ đà trục chính máy, = 0,02  0,04 mm. Thông thưng 3 Dấu (+) lấy khi gia công mặt trong và dấu (-) khi gia công mặt ngoài Theo kinh nghiệm, sai số ca lượng bổ sung có thể tới 50% giá trị bn thân nó cộng thêm các sai số khác nên phương pháp điều chỉnh tĩnh không cho phép đt độ chính xác cao hơn cấp 7. Vậy, điều chỉnh tĩnh chỉ dùng sn xuất đơn chiếc, lot nhỏ. 2.3.5.2. Điều chỉnh theo chi tiết cắt thử nh Calip thợ Phương pháp này dùng calip làm việc ca ngưi thợ để tiến hành điều chỉnh. Calip là dụng cụ để kiểm tra xem kích thước thực ca chi tiết có nằm trong phm vi dung sai hay không mà không cần biết giá trị thực ca chi tiết. Kết cấu ca calip nút có hai đầu: một đầu có kích thước danh nghĩa bằng kích thước giới hn nhỏ nhất ca lỗ, gọi là “đầu qua”; một đầu có kích thước danh nghĩa bằng kích thước giới hn lớn nhất ca lỗ, gọi là “đầu không qua”. Tiến hành: - Xác định vị trí tương đối ca dao với phôi, sau đó cố định các vấu, cữ chặn - Tiến hành cắt thử khong 3 - 5 chi tiết. GV: Trng Quang Dũng Trang 49 Công nghệ chế to máy 1
54. - Dùng calip kiểm tra các chi tiết trên, nếu đt thì gia công cho c lot chi tiết. Đặc điểm: - Điều chỉnh máy theo phương pháp này chắc chắn có phế phẩm bi vì lot chi tiết được gia công là n chiếc, có khong phân tán là 6 : + Nếu 6 > T, thì chắc chắn có phế phẩm. + Nếu 6 ≤ T, sẽ không có phế phẩm khi tâm ca đưng cong phân bố kích thước trùng tâm miền dung sai chi tiết, tuy nhiên do ta không xác định được tâm ca đưng cong phân bố kích thước do vậy vẫn có phế phẩm. - Nếu số lượng chi tiết cắt thử càng nhiều thì phế phẩm càng gim nhưng cũng không thể loi trừ hết phế phẩm. Điều chỉnh máy là phương pháp phổ biến, được dùng trong các nhà máy cơ khí. GV: Trng Quang Dũng Trang 50 Công nghệ chế to máy 1
55. CÂU HỎI ÔN TẬP 1. Hãy nêu các yếu tố đặc trưng cho chất lượng bề mặt. 2. nh hưng ca độ nhám bề mặt đến kh năng làm việc ca chi tiết máy. 3. Các yếu tố nh hưng đến độ nhám bề mặt là gì? 4. Các yếu tố nh hưng đến độ biến cng và ng suất dư. 5. Các yếu tố đánh giá độ chính xác gia công là gì? 6. Hãy so sánh phương pháp cắt thử và phương pháp tự động đt kích thước. 7. Hãy nêu những nh hưng ca biến dng đàn hồi ca hệ thống công nghệ đến độ chính xác gia công. 8. Hãy nêu những nh hưng ca độ chính xác máy, dao, đồ gá và độ mòn ca chúng đến độ chính xác gia công. 9. Hãy nêu những nh hưng ca biến dng nhiệt hệ thống công nghệ tới độ chính xác gia công. GV: Trng Quang Dũng Trang 51 Công nghệ chế to máy 1
56. CHNG 3. GÁ ĐT CHI TIT TRÊN MÁY CT KIM LOI Mục đích: Cung cấp cho SV các kiến thức về chuẩn, nguyên tắc chọn chuẩn thô, chuẩn tinh, nguyên tắc 6 điểm định vị chi tiết. Sau khi học xong các em phải giải đợc bài toán sai số chuẩn, biết đợc các phơng pháp gá đặt chi tiết gia công trên máy công cụ. 3.1. Quá trình gá đt chi tit gia công 3.1.1. Khái niệm về gá đt 1. Quá trình gá đặt Gá đặt chi tiết bao gồm hai quá trình: định vị chi tiết và kẹp chặt chi tiết. a. Quá trình định vị Quá trình định vị chi tiết là quá trình xác định vị trí của chi tiết một cách chính xác so với dụng cụ cắt hoặc đối với máy trước khi gia công. Chẳng hạn khi gia công mặt A hình 3.1 thì chi tiết được định vị bằng mặt B để đảm bảo kìch thước HŁH. Hình 3.1. Mặt định vị B khi phay Hình 3.2. Định vị bằng mâm cặp 3 chấu tự định tâm b. Quá trình kẹp chặt chi tiết Quá trình kẹp chặt chi tiết là quá trình cố định vị trí của chi tiết đã được định vị để chống lại tác dụng của ngoại lực (chủ yếu là lực cắt) trong suốt quá trình gia công chi tiết, làm cho chi tiết không ri khỏi vị trí đã định vị. GV: Trng Quang Dũng Trang 52 Công nghệ ch to máy
57. Ví dụ 1: Khi gá đặt chi tiết trục trên mâm cặp 3 chấu (hình 3.2). Sau khi đưa chi tiết lên mâm cặp, vặn cho các chấu cặp tiến vào cho đến khi tâm chi tiết trùng với tâm trục chính của máy, đó là quá trình định vị. Sau đó tiếp tục vặn cho các chấu tiến vào kẹp chặt chi tiết, để chi tiết không bị dịch chuyển trong quá trình gia công sau đó. Đó là quá trình kẹp chặt. Cần lưu ý rằng quá trình gá đặt bao gi cũng được thực hiện theo trình tự sau: quá trình định vị rồi đến quá trình kẹp chặt. Không bao gi làm ngược lại. 2. Các phương pháp gá đặt chi tiết gia công a. Phơng pháp rà gá εột trong những phương pháp gá đặt đó là rà gá, có thể chia ra hai trưng hợp đó là rà trực tiếp trên máy (hình 3.3a) hoặc theo dấu đã vạch sẵn (hình 3.3b). Hình 3.3. Các phơng pháp rà gá Để thực hiện phương pháp rà gá ngưi ta sử dụng một số dụng cụ như bàn máy hoặc mũi rà, đồng hồ so, hệ thống đo quang học để xác định vị trí của chi tiết so với máy hoặc với dụng cụ cắt. Hình 3.3a là cách rà trực tiếp trên máy, chi tiết là một bạc lệch tâm do tạo phôi sai, để tận dụng phôi ngưi ta gá lên mâm cặp 4 chấu rồi rà theo mặt A để đảm bảo tâm của lỗ bạc trùng với tâm trục chính của máy, bằng cách điều chỉnh các chấu cặp của mâm cặp. trong trưng hợp này mặt A đóng vai trò là chuẩn rà định vị. hình 3.3b là cách rà gá theo dấu vạch sẵn, trước khi phay ngưi ta rà sao cho quỹ đạo chuyển động của lưỡi dao phay trùng với đưng vạch dấu B bằng cách kê mặt A, trong trưng hợp này vạch dấu B đóng vai trò định vị: + u điểm: GV: Trng Quang Dũng Trang 53 Công nghệ ch to máy
58. - Có thể đạt được độ chính xác cao nhất nh rà gá (độ chính xác đây phụ thuộc vào tay nghề của công nhân). - Có thể loại trừ được ảnh hưng do mòn dao đến độ chính xác gia công. - Có thể tận dụng được một số phôi có sai số chế tạo lớn. - Không cần đồ gá phức tạp. + Nhợc điểm: - Độ chính xác thấp. - Chất lượng phụ thuộc nhiều vào tay nghề ngưi thợ. - Năng xuất thấp. Phương pháp này thưng được sử dụng trong sản xuất đơn chiếc và loạt nhỏ trong sửa chữa và chế tạo thử. b. Phơng pháp tự động đạt kích thớc Trong sản xuất hàng loạt và hàng khối để đảm bảo chất lượng và năng suất khi gia công ngưi ta dùng phương pháp tự động đạt kích thước. theo phương pháp này sự xác định vị trí tương quan giữa chi tiết, máy và dụng cụ cắt thông qua các cơ cấu định vị của đồ gá. + u điểm: - Độ chính xác gia công ít phụ thuộc vào tay nghề của ngưi công nhân do đó có khả năng đạt độ chính xác cao. - Thi gian gia công nhanh hơn do đó nâng cao năng suất hạ giá thành. + Nhợc điểm: - Số lượng chi tiết gia công trong loạt phải đủ lớn (để giảm thi gian thay đổi chế tạo đồ gá, dụng cụ cắt dụng cụ đo chuyên dùng cũng như thi gian điều chỉnh máy ). - Không tận dụng được một số phôi có dung sai quá lớn do quá trình chế tạo phôi gây ra. - Cần lưu ý rằng nếu dụng cụ cắt mòn nhanh trong quá trình gia công làm cho thi gian giữa 2 lần điều chỉnh máy ngắn lại, làm giảm độ chính xác gia công và làm tăng chi phí gia công. 3.1.2. Nguyên tc định vị 6 điểm và ứng dụng GV: Trng Quang Dũng Trang 54 Công nghệ ch to máy
59. 1. Nguyên tắc định vị 6 điểm Bậc tự do theo một phương nào đó của một vật rắn tuyệt đối là khả năng di chuyển của vật rắn theo phương đó mà không bị bi bất kỳ một cản tr nào trong phạm vi ta đang xét. εột vật rắn tuyệt đối trong không gian có 6 bậc tự do chuyển động. Khi ta đặt nó vào trong hệ tọa độ Đề các, 6 bậc tự do đó là: 3 bậc tịnh tiến dọc trục T(Ox), T(Oy), T(Oz) và 3 bậc quay quanh trục Q(Ox), Q(Oy), Q(Oz). Hình 3.4. Nguyên tắc định vị 6 điểm Hình trên là sơ đồ xác định vị trí của một vật rắn tuyệt đối trong hệ toạ độ Đềcác. - Điểm 1 khống chế bậc tịnh tiến theo Oz - Điểm 2 khống chế bậc quay quanh Ox. - Điểm 3 khống chế bậc quay quanh Oy. - Điểm 4 khống chế bậc tịnh tiến theo Oy - Điểm 5 khống chế bậc quay quanh Oz. - Điểm 6 khống chế bậc tịnh tiến theo Ox Ngưi ta dùng nguyên tắc 6 điểm này để định vị các chi tiết khi gia công. 2. Chú ý - εỗi một mặt phẳng bất kỳ đều có khả năng khống chế 3 bậc tự do nhưng không thể sử dụng trong một chi tiết có 2 mặt phẳng cùng khống chế 3 bậc tự do. - Trong quá trình gia công, chi tiết được định vị không cần thiết phải luôn đủ 6 bậc tự do mà chỉ cần những bậc tự do cần thiết theo yêu cầu của nguyên công đó. GV: Trng Quang Dũng Trang 55 Công nghệ ch to máy
60. - Số bậc tự do khống chế không lớn hơn 6, nếu có 1 bậc tự do nào đó được khống chế quá 1 lần thì gọi là siêu định vị. Siêu định vị sẽ làm cho phôi gia công bị kênh hoặc lệch, không đảm bảo được vị trí chính xác, gây ra sai số gá đặt phôi, ảnh hưng đến độ chính xác gia công. Do đó, trong quá trình gia công không được để xảy ra hiện tượng siêu định vị. - Không được khống chế thiếu bậc tự do cần thiết, nhưng cho phép khống chế lớn hơn số bậc tự do cần thiết để có thể dễ dàng hơn cho quá trình định vị gá đặt. - Số bậc tự do cần hạn chế phụ thuộc vào yêu cầu gia công từng bước công nghệ, vào kích thước bề mặt chuẩn, vào mối lắp ghép giữa bề mặt chuẩn của phôi với bề mặt làm việc của cơ cấu định vị phôi. Hình 3.5. Một số điểm định vị thờng gặp a. Siêu định vị b. Định vị đúng + Dưới đây là một số ứng dụng về các chi tiết định vị: - Mặt phẳng tương đương 3 điểm (khống chế 3 bậc tự do). - Đưng thẳng tương đương 2 điểm (khống chế 2 bậc tự do). GV: Trng Quang Dũng Trang 56 Công nghệ ch to máy
61. - Khối V dài tương đương 4 điểm (khống chế 4 bậc tự do). - Khối V ngắn tương đương 2 điểm (khống chế 2 bậc tự do). - Chốt trụ dài tương đương 4 điểm ( khống chế 4 bậc tự do). - Chốt trụ ngắn tương đương 2 điểm (khống chế 2 bậc tự do). - Chốt trám tương đương 1 điểm (khống chế 1 bậc tự do). - Hai mũi tâm tương đương 5 điểm (khống chế 5 bậc tự do). - Mâm cặp 3 chấu tự định tâm tương đương 4 điểm ( khống chế 4 bậc tự do). Ví dụ 2: Khi gia công chi tiết dạng càng (nh hình 3.6) ta có thể phối hợp mặt phẳng với 2 lỗ để định vị. - Trong đó: mặt phẳng dùng 2 phiến tỳ định vị 3 btd; lỗ thứ nhất dùng chốt trụ ngắn định vị 2 btd; lỗ còn lại dùng chốt trám định vị 1 btd. Hình 3.6. Phiến tỳ kết hợp với 1 chốt trụ ng n và m t ch t trám kh ng ch 6 b c ắ ộ ố ố ế ậ 3.2. Định nghĩa vƠ phơn loi chuẩn 3.2.1. Định nghĩa Mỗi chi tiết khi được gia công cơ thưng có các dạng bề mặt sau: - Bề mặt gia công. - Bề mặt dùng để định vị. - Bề mặt dùng để kẹp chặt. - Bề mặt dùng để đo lưng. - Bề mặt không gia công. Trong thực tế, có thể có một bề mặt làm nhiều nhiệm vụ khác nhau như vừa dùng để định vị, vừa dùng để kẹp chặt hay kiểm tra. GV: Trng Quang Dũng Trang 57 Công nghệ ch to máy
62. Để xác định vị trí tương quan giữa các bề mặt của một chi tiết hay giữa các chi tiết khác nhau, ngưi ta đưa ra khái niệm về chuẩn và định nghĩa như sau: “Chuẩn là tập hợp những bề mặt, đường hoặc điểm của một chi tiết mà căn cứ vào đó người ta xác định vị trí tương quan của các bề mặt, đường hoặc điểm khác của bản thân chi tiết đó hoặc của chi tiết khác”. Như vậy, chuẩn có thể là một hay nhiều bề mặt, đưng hoặc điểm. Vị trí tương quan của các bề mặt, đưng hoặc điểm được xác định trong quá trình thiết kế hoặc gia công cơ, lắp ráp hoặc đo lưng. Việc xác định chuẩn một nguyên công gia công cơ chính là việc xác định vị trí tương quan giữa dụng cụ cắt và bề mặt cần gia công của chi tiết để đảm bảo những yêu cầu kỹ thuật và kinh tế của nguyên công đó. 3.2.2. Phơn Loi Một cách tổng quát, ta có thể phân loại chuẩn trong Chế tạo máy thành các loại như sau: 1. Chuẩn thiết kế : Chuẩn thiết kế là chuẩn được dùng trong quá trình thiết kế. Chuẩn này được hình thành khi lập các chuỗi kích thước trong quá trình thiết kế. Chuẩn thiết kế có thể là chuẩn thực hay chuẩn ảo. GV: Trng Quang Dũng Trang 58 Công nghệ ch to máy
63. Chuẩn thực như mặt A (hình 3.7a) dùng để xác định kích thước các bậc của trục. Chuẩn ảo như điểm O (hình 3.7b) là đỉnh hình nón của mặt lăn bánh răng côn dùng để xác định góc côn α. Hình 3.7. Chuẩn thiết kế 2. Chuẩn công nghệ : Chuẩn công nghệ được chia ra thành: Chuẩn gia công, chuẩn lắp ráp và chuẩn kiểm tra. a. Chuẩn gia công: Dùng để xác định vị trí của những bề mặt, đưng hoặc điểm của chi tiết trong quá trình gia công cơ. Chuẩn này bao gi cũng là chuẩn thực. Hình 3.8. Chuẩn gia công - Nếu gá đặt để gia công theo phương pháp tự động đạt kích thước cho cả loạt chi tiết máy thì mặt A làm cả hai nhiệm vụ tỳ và định vị (hình 3.8a). - Nếu rà gá từng chi tiết theo đưng vạch dấu B thì mặt A chỉ làm nhiệm vụ tỳ, còn chuẩn định vị là đưng vạch dấu B (hình 3.8b). Như vậy, chuẩn gia công có thể trùng hoặc không trùng với mặt tỳ của chi tiết lên đồ gá hoặc lên bàn máy. GV: Trng Quang Dũng Trang 59 Công nghệ ch to máy
64. Chuẩn gia công còn được chia ra thành chuẩn thô và chuẩn tinh: - Chuẩn thô là những bề mặt dùng làm chuẩn chưa qua gia công. Hầu hết các trưng hợp thì chuẩn thô là những yếu tố hình học thực của phôi chưa gia công; chỉ trong trưng hợp phôi đưa vào xưng đã dạng gia công sơ bộ thì chuẩn thô mới là những bề mặt gia công, trưng hợp này thưng gặp trong sản xuất máy hạng nặng. - Chuẩn tinh là những bề mặt dùng làm chuẩn đã qua gia công. Nếu chuẩn tinh còn được dùng trong quá trình lắp ráp thì gọi là chuẩn tinh chính, còn chuẩn tinh không được dùng trong quá trình lắp ráp thì gọi là chuẩn tinh phụ. Hình 3.9. Chuẩn tinh chính và chuẩn tinh phụ - Khi gia công bánh răng, ngưi ta thưng dùng mặt lỗ A để định vị. εặt lỗ này sau đó sẽ được dùng để lắp ghép với trục. Vậy, lỗ A được gọi là chuẩn tinh chính (hình 3.9a). - Các chi tiết trục thưng có 2 lỗ tâm hai đầu. Hai lỗ tâm này được dùng làm chuẩn để gia công trục, nhưng về sau sẽ không tham gia vào lắp ghép, do vậy đây là chuẩn tinh phụ (hình 3.9b). b. Chuẩn lắp ráp là chuẩn dùng để xác định vị trí tương quan của các chi tiết khác nhau của một bộ phận máy trong quá trình lắp ráp. Chuẩn lắp ráp có thể trùng với mặt tỳ lắp ráp và cũng có thể không. c. Chuẩn kiểm tra (hay chuẩn đo lưng) là chuẩn căn cứ vào đó để tiến hành đo hay kiểm tra kích thước về vị trí giữa các yếu tố hình học của chi tiết máy. - Khi kiểm tra độ không đồng tâm của các bậc trên một trục, ngưi ta thưng dùng hai lỗ tâm của trục làm chuẩn, chuẩn này được gọi là chuẩn kiểm tra. Chú ý: Trong thực tế, chuẩn thiết kế, chuẩn công nghệ (chuẩn gia công, chuẩn kiểm tra, chuẩn lắp ráp) có thể trùng hoặc không trùng nhau. Do vậy, trong GV: Trng Quang Dũng Trang 60 Công nghệ ch to máy
65. quá trình thiết kế, việc chọn chuẩn thiết kế trùng chuẩn công nghệ là tối ưu vì lúc đó mới sử dụng được toàn bộ miền dung sai; nếu không thõa mãn điều trên thì ta chỉ sử dụng được một phần của trưng dung sai. - Khi gia công piston, yêu c u ph m b c H m b o t s ầ ải đả ảo kích thướ 1 để đả ả ỷ ố nén cho động cơ. Chuẩn thiết kế là mặt M. Ta phải chọn chuẩn gia công là M, lúc đó mới sử dụng được hết dung sai của H ; còn n u ch n chu n gia công là N 1 ế ọ ẩ thì ph i gia công H c H ả 2 để đạt đượ 1 thông qua kích thước H. Như vậy thì H s là khâu khép kín, dung sai nó s 1 ẽ ẽ là tổng dung sai các khâu thanh phần H và H , vì th gia công H s r 2 ế 2 ẽ ất khó để đảm bảo dung sai của H . 1 Hình 3.10. Chuẩn định vị trùng 3.3. Sai số gá đt với chuẩn kích thớc Một trong những yếu tố ảnh hưng đến độ chính xác gia công là sai số gá đặt của chi tiết. Sai số này được xác định bằng công thức sau: gd  c  kc  dg Trong đó: łc - sai số chuẩn. łkc - sai số kẹp chặt. łđg - sai số của đồ gá. 3.3.1. Sai số kẹp cht Sai số kẹp chặt là lượng chuyển vị chuẩn gốc chiếu trên phương kích thước thực hiện do lực kẹp thay đổi gây ra. łkc = (ymax - ymin) cosα trong đó : α- góc hợp bi phương kích thước thực hiện và phương dịch chuyển y của chuẩn gốc. ymax - ymin - lượng chuyển vị lớn nhất và nhỏ nhất của chuẩn gốc khi lực kẹp thay đổi. GV: Trng Quang Dũng Trang 61 Công nghệ ch to máy
66. Hình 3.11. Sai s do l c k p gây ra ố ự ẹ Sự dịch chuyển của chuẩn gốc là do tác dụng của lực kẹp làm biến dạng bề mặt của chi tiết dùng để định vị và những thành phần định vị của đồ gá (chẳng hạn chốt tỳ hay phiến tỳ). Bằng thực nghiệm giáo sư A.P Xôcôlôpxki đã đưa ra công thức xác định biến dạng chỗ tiếp xúc giữa mặt chi tiết với chốt tỳ của đồ gá. y = C.qn Trong đó: C- hệ số phụ thuộc vào vật liệu và tình trạng của bề mặt tiếp xúc. q- áp lực riêng trên bề mặt tiếp xúc (N/mm2) n- chỉ số xác định bằng thực nghiệm(n<1). Sự dịch chuyển của chuẩn gốc có thể do lực kẹp thay đổi, do biến dạng tiếp xúc của bề mặt chi tiết và đồ gá. Hình 3.18 là một ví dụ về sai số do lực kẹp gây ra, khi lực kẹp thay đổi từ Wmin đến Wmax thì phôi cũng chuyển vị từ ymin đến ymax và do đó kích thước gia công thay đổi từ Hmin đến Hmax. 3.3.2. Sai số chuẩn (εc) Như đã biết, chuẩn thiết kế và chuẩn công nghệ có thể trùng nhau hoặc không trùng nhau, nếu chúng trùng nhau thì có nghĩa là đã thực hiện tốt quan điểm công nghệ khi thiết kế hay nói cách khác bản thiết kế có tính công nghệ cao. Tuy vậy, không phải trưng hợp nào cũng tạo được chuẩn công nghệ trùng nhau, vì vậy trong một số trưng hợp khi thiết chế tạo phải thay đổi một số kích thước thiết kế đã cho. Chẳng hạn một kích thước khi thiết kế có thể là tĩnh và vô hướng, nhưng trong công nghệ kích thước đó có thể biến đổi và có hướng. GV: Trng Quang Dũng Trang 62 Công nghệ ch to máy
67. Ví dụ 3: xét kích thước 100+0,1 giữa hai bề mặt A và B của chi tiết hình 3.12. Hình 3.12. Sự hình thành kích thớc công nghệ Do yêu cầu làm việc sau này của chi tiết, ngưi thiết kế cho kích thước 100 mm với sai lệch cho phép +0,1 mm. Còn trên quan điểm công nghệ thì chú ý đến sự hình thành của kích thước đó trong quá trình công nghệ như thế nào. Mặt A hay mặt B sẽ được gia công trước? Giả sử mặt A được gia công nguyên công sát trước và mặt B được gia công nguyên công tiếp theo thì kích thước 100mm có gốc A và hướng về mặt B. Kích thước công nghệ có hướng rõ rệt, hướng đó đi từ gốc kích thước tới mặt gia công. Khái niệm về gốc kích thước chỉ dùng trong phạm vi công nghệ, nó có thể trùng hoặc không trùng với chuẩn thiết kế (vì cò thể kích thước đó sẽ được thay đổi trong quá trình công nghệ). Về mặt công nghệ điều quan trọng là khi gia công chuẩn định vị và gốc kích thước có trùng nhau không? Vì nếu chuẩn định vị không trùng với gốc kích thước thì sẽ sinh ra sai số chuẩn và sẽ ảnh hưng đến độ chính xác của kích thước gia công. Lấy sơ đồ hình 3.13 dưới đây để xác định sai số chuẩn. hình 3.13a khi gia công mặt N sẽ hình thành kích thước A, thì chuẩn định vị và gốc kích thước là mặt K (chuẩn định vị trùng với gốc kích thước). Do đó sai số chuẩn của kích thước A là łcA= 0. hình 3.13b khi gia công mặt N chuẩn định vị là mặt K và gốc kích thước là mặt M (chuẩn định vị và gốc kích không trùng nhau) như vậy kích thước B chịu ảnh hưng của biến động gốc kích thước ε là ŁH. Khi đó sai số chuẩn của kích thước B là łc = ŁH. GV: Trng Quang Dũng Trang 63 Công nghệ ch to máy
68. Từ cách phân tích trong các sơ trên có thể định nghĩa về sai số chuẩn như sau: Sai số chuẩn sinh ra khi chuẩn định vị không trùng với gốc kích thớc và có giá trị bằng lợng biến động của gốc kích thớc chiếu lên phơng kích thớc thực hiện. Hình 3.13. Sự hình thành sai số chuẩn Thực chất kích thước cần đạt được khi gia công là khâu khép kín của chuỗi kích thước công nghệ, chuỗi đó được hình thành trong một nguyên công hay một số nguyên công. Các khâu của chỗi kích thước có thể là những kích thước thay đổi (ảnh hưng đến sự biến động của khâu khép kín) hoặc là những kích thước không thay đổi (chẳng hạn, kích thước từ lưỡi dao đến bề mặt bàn máy hay đồ gá ). Nếu gọi δ là kích thước cần đạt được khi gia công, thì nó phụ thuộc vào các kích thước thay đổi và những kích thước không thay đổi trong một chuỗi kích thước liên quan khi gia công; δ= φ(a1, a2 an;x1 x2 xn ) Trong đó : x1 x2 xn - những kích thước thay đổi. a1, a2 an - những kích thược không thay đổi. GV: Trng Quang Dũng Trang 64 Công nghệ ch to máy
69. Khi tính sai số chuẩn cho một kích thước δ nào đó (c ()L ) có nghĩa là phải xác định lượng biến động của kích thước đó khi những kích thước liên quan thay đổi. Nếu gọi lượng biến động của kích thước δ là Δδ thì nó được xác định bằng tổng các lượng biến động của các kích thước liên quan:    L x12 x xn x12  x  xn n  Lx  i i 1 xi Trong thực tế thưng dùng hai phương pháp cực đại- cực tiểu và xác suất để tính sai số chuẩn: 1. Phương pháp cực đại và cực tiểu Khi độ chính xác gia công không cao, trong điều kiện sản xuất đơn chiếc, loại nhỏ thì có thể dùng phương pháp này. Theo phương pháp này trước hết phải lập chuỗi kích thước công nghệ cho kích thước cần tính sai số chuẩn L. Với vai trò là khâu khép kín khi đó kích thước L đóng vai trò là một hàm số, cón các khâu thành phần trong chuỗi kích thước công nghệ là biến số. Sai số của kích thước δ được tính như sau: n  ci()L L  x i 1 xi Khi lập chuỗi kích thước công nghệ cần thực hiện theo nguyên tắc sau: chuỗi kích thước công nghệ bắt đầu từ mặt gia công tới mặt chuẩn định vị, sau đó đến chuẩn đo lưng (gốc kích thước) rồi cuối cùng tr về mặt gia công, Như vậy khi lập chuỗi kích thước cần đảm bảo tính khép kín của nó. 2. Phương pháp xác suất Phương pháp này được sử dụng khi yêu cầu độ chính xác gia công cao, thưng được dùng trong sản xuất hàng loạt lớn hay hàng khối. Tính sai số chuẩn theo phương pháp này cho độ chính xác cao hơn phương pháp cực đại – cực tiểu GV: Trng Quang Dũng Trang 65 Công nghệ ch to máy