Bài giảng Thiết kế hệ thống sản xuất - Chương 2: Các phương pháp gia công cơ khí

Chia sẻ: Star Star | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:41

Thêm vào BST

Báo xấu

169
lượt xem 35
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Trong chương này, nhiều phương pháp sản xuất khác nhau sẽ được giới thiệu, mục đích ở đây là giúp người học làm quen với những phương pháp gia công và điều kiện áp dụng của chúng. Mời các bạn cùng tham khảo.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Thiết kế hệ thống sản xuất - Chương 2: Các phương pháp gia công cơ khí

Chương 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG CƠ KHÍ ựa chọn phương pháp gia công sản phẩm chi tiết phải chỉ ra tất các L hợp lý là bước rất quan trọng nguyên công cần thiết trong quá trình trong xây dựng đề cương sản xuất chi sản xuất ra sản phẩm đó. Bắt đầu từ tiết một sản phẩm. Tùy thuộc vào sản sản phẩm chính, mỗi chi tiết cấu phẩm là sản phẩm mới hay chỉ là sự thành nó phải được xác định bởi kích cải tiến một sản phẩm sẵn có mà cỡ, hình dạng, vật liệu, dung sai và chúng ta có thể lựa chọn các phương nguyên công đòi hỏi. Người kỹ sư có pháp khác nhau. Ví dụ, một công ty thể thiết kế một sản phẩm mà nó đã thành lập lâu năm giới thiệu một không có khả năng được chế tạo; do sản phẩm cải tiến sẽ cố gắng tận đó các kiến thức cơ bản về quy trình dụng, đến mức độ có thể các trang công nghệ gia công cơ khí đóng vai thiết bị máy móc sẵn có tại công ty trò quan trọng trong việc xây dựng mình. Trong khi đó, một công ty mới một trình tự gia công hợp lý. Từ đó xây dựng sẽ có phạm vi lựa chọn biến một ý tưởng thiết kế thành một trang thiết bị rộng hơn. Công ty đó có sản phẩm hoàn chỉnh. thể đầu tư mua sắm trang thiết bị mới hoặc mua lại dây chuyền công nghệ Tính kinh tế trong sản xuất phụ thuộc của một công ty khác. Điều này có vào sự lựa chọn mua sắm trang thiết thể lý giải là bởi có nhiều cách để bị máy móc sao cho phù hợp. Việc thực hiện một nguyên công. Ví dụ, này phụ thuộc vào số lượng sản phẩm nếu một chi tiết đòi hỏi phải gia công cần sản xuất. Đối với sản xuất nhỏ, số một mặt phẳng trên nó chúng ta có lượng ít thì các máy đa năng như máy thể sử dụng bất kỳ một trong số các tiện, máy khoan là sự lựa chọn phù máy sau: máy bào, máy phay, và máy hợp. Các máy chuyên dùng chỉ thích mài mặt phẳng. Một cách tổng quát, hợp cho sản xuất số lượng lớn các các sản phẩm bằng kim loại phải trải sản phẩm đã được tiêu chuẩn hóa. qua quá trình sản xuất gồm ba bước: Người kỹ sư chỉ có thể ra quyết định tạo hình thô, gia công đạt kích thước lựa chọn máy móc tối ưu khi nắm cố định, và gia công hoàn thiện bề vững kiến thức về phương pháp sản mặt. Một bảng phân tích quy cách xuất, quy mô sản xuất, chất lượng sản
2 Chương 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG CƠ KHÍ phẩm đòi hỏi, và ưu nhược điểm của 2. Gia công chi tiết đến kích từng trang thiết bị được sử dụng. thước cố định: a. Phương pháp gia công Trong chương này, nhiều phương truyền thống pháp sản xuất khác nhau sẽ được giới b. Phương pháp gia công thiệu, mục đích ở đây là giúp người không truyền thống học làm quen với những phương 3. Gia công tinh (gia công hoàn pháp gia công và điều kiện áp dụng thiện) của chúng. Hầu hết các phương pháp 4. Nối ghép các chi tiết hoặc vật được giải thích trên quan điểm về gia liệu công kim loại, vì kim loại tiếp tục 5. Thay đổi tính chất lý tính đóng vai trò chủ đạo trong hầu hết các sản phẩm được sản xuất. Tiếp Vật liệu phi kim như plastic đang theo, các hoạt động gia công được xuất hiện ngày càng nhiều trong các phân loại theo: sản phẩm. Quy trình tạo hình sản 1. Thay đổi hình dạng vật liệu phẩm plastic sẽ được đề cập ở cuối chương.
Chương 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG CƠ KHÍ 3 2.1 PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG THAY ĐỔI HÌNH DẠNG VẬT LIỆU Rất nhiều sản phẩm kim loại có hình dạng ban đầu là các thỏi, thanh. Chúng được chế tạo từ quặng tinh luyện, nấu chảy rồi đổ vào khuôn để tạo hình với kích thước phù hợp. Bảng 2.1 liệt kê các phương pháp gia công làm thay đổi hình dạng của vật liệu và các loại máy móc được sử dụng. Bảng 2.1. Phương pháp Trang thiết bị/ máy móc Trang thiết bị sử Đúc Khuôn, áo khuôn, máy đúc áp lực, máy dụng để thay đổi hình đúc dây chuyền dạng của vật liệu. Rèn (nóng và nguội) Búa, búa hơi, búa thả, máy ép rèn. Ép Máy ép, khuôn. Cán Máy cán hai trục đảo chiều, máy cán ba trục liên tục. Kéo dây Bệ chuốt và khuôn Dập Máy dập Uốn Máy uốn điều khiển bằng trục khuỷu, bánh lệch tâm, cam. Đột lỗ Máy đột lỗ, khuôn. Cắt Máy cắt Ép Máy tiện tốc độ cao Vuốt Máy vuốt tạo hình Hàn cắt Đầu hàn oxyacetylene, máy cắt. Tạo hình bằng thuốc nổ Thuốc nổ, khuôn. Tạo hình bằng điện Điện cực, tụ điện Tạo hình bằng từ trường Cuộn dây Tạo hình bằng kết tủa điện Chất điện phân, điện cực, và khuôn. Tạo hình bằng bột kim loại Máy dập và khuôn Tạo hình dẻo Khuôn, máy ép khuôn. Đúc - Casting Đúc là rót hoặc bơm kim loại nóng chảy vào khuôn, sau đó kim loại nguội đi và cứng lại tạo thành hình dạng mong muốn. Các phương pháp đúc khác nhau cơ bản ở vật liệu làm khuôn và phương pháp điền đầy kim loại (phương pháp rót kim loại nóng chảy vào khuôn). Chẳng hạn rót ở điều kiện bình thường hay rót dưới áp lực cao. Các phương pháp đúc điển hình gồm có đúc khuôn cát, đúc khuôn vỏ mỏng, đúc khuôn thạch cao, đúc khuôn vĩnh cữu, đúc khuôn mẫu chảy, và đúc áp lực.
4 Chương 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG CƠ KHÍ Hình 2.1. Sơ đồ phương pháp đúc áp lực. Trong Hình 2.1, kim loại nóng chảy (molten metal) đựng trong phểu được ép dưới áp lực của một pittong (plunger) vào trong hốc khuôn (cavity). Các chốt đẩy (ejector pin) có nhiệm vụ tách hai nửa khuôn ra để lấy chi tiết ra ngoài. Rèn (Nóng và Nguội) – Forging (Hot and Cold) Rèn nóng là dùng lực tác động, thường là dùng búa, tác động vào kim loại đã được nung nóng tới nhiệt độ bằng 60% nhiệt độ nóng chảy (nhiệt độ tuyệt đối) để tạo hình sản phẩm. Nhiều năm trước, rèn được làm thủ công với lò lửa và đe. Hiện nay hầu hết nguyên công rèn được làm với búa máy. Rèn là phương pháp tốt nhất để gia tăng sức bền và độ cứng của thép, đồng thiếc, đồng thau, đồng đỏ, nhôm và magiê. Rèn khuôn hở, rèn khuôn định hình, rèn chồn hay rèn máy, và rèn ép là các phương pháp rèn nóng khác nhau. Bên cạnh đó còn có phương pháp rèn nguội: thỏi kim loại dưới tác động của áp suất cực lớn sẽ bị chảy ra trong khuôn để tạo hình thành sản phẩm. Ép Đùn – Extruding Phôi được làm từ bột kim loại hoặc hạt plastic bị ép chảy qua các khuôn để tạo ra sản phẩm. Sản phẩm thường có dạng dài. Việc lựa chọn phương pháp ép phụ thuộc vào đặc tính của vật liệu; một số được ép nguội
Chương 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG CƠ KHÍ 5 với chất kết dính, trong khi số khác được nung nóng tới nhiệt độ cần thiết rồi ép. Thông thường, bột kim loại sẽ bị nén thành các thỏi rồi sau đó nung nóng trong môi trường không có chất oxy hóa, hoặc các hạt plastic bị nung chảy trước khi cho vào ép. Hình 2.2. Sơ đồ phương pháp ép đùn. Hình 2.2 minh họa phương pháp ép đùn trực tiếp. Một pittong bơm đẩy (Ram) ép kim loại chảy qua khuôn (Die) tạo thành sản phẩm có dạng dài. Cán – Rolling Phôi kim loại được đưa vào máy cán khi còn nóng và cán thành các tấm, thanh, hoặc phiến. Các sản phẩm của cán thường phải qua thêm một quá trình gia công nữa để chế tạo thành một sản phẩm hoàn chỉnh. Tấm có mặt cắt ngang hình vuông hoặc hình tròn với diện tích mặt cắt ngang lớn hơn 230 cm2. Thanh cũng tương tự tấm nhưng diện tích mặt cắt ngang nhỏ hơn 230 cm2. Phiến có mặt cắt ngang hình chữ nhật với bề ngang tối thiểu 1 25.4 cm và chiều dày tối thiểu 1 inches (≈ 3.81 cm) 2 Hình 2.3. Sơ đồ phương pháp cán.
6 Chương 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG CƠ KHÍ Hình 2.3 mô tả phương pháp cán. Phôi kim loại còn nóng được ép chạy qua các con lăn (roller) của máy cán. Sau đó người ta dùng nước để làm nguội phôi kim loại (water cooling). Kéo/ Kéo Dây – Drawing/ Wire Drawing Để chế tạo những chi tiết có dạng lõm sâu, như vỏ đồ hộp, người ta sử dụng phôi là tấm thép phẳng. Trải qua một loạt các nguyên công trong đó mỗi khuôn sẽ tạo hình chi tiết có hình dạng càng lúc càng gần hơn với hình dạng hoàn thiện của sản phẩm. Những chi tiết có dạng lõm sâu thường được chế tạo bởi máy ép thủy lực, bởi vì chúng tạo ra một lực ép chậm và ổn định tại mức độ có thể kiểm soát được. Phương pháp sử dụng một loạt các khuôn, khuôn sau nhỏ hơn khuôn trước, để sản xuất dây thép liên tục từ phôi thanh được gọi là phương pháp kéo dây. Hình 2.4. Sơ đồ phương pháp kéo dây. Khuôn của phương pháp kéo dây có cấu tạo như Hình 2.4. Hướng kéo dây (drawing direction) từ bên trái hướng sang phải. Phôi kim loại sẽ đi qua bộ phận khuôn có đường kính lớn ở bên trái sang bộ phân khuôn có đường kính nhỏ hơn ở bên phải.
Chương 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG CƠ KHÍ 7 Dập - Swaging Dập là phương pháp tạo hình nguội bằng cách dùng lực nén nén kim loại chảy ra trong khuôn và tạo thành sản phẩm. Hình dạng sản phẩm phụ thuộc vào thiết kế của khuôn. Kim loại sẽ đồng dạng với hình dạng của khuôn, nhưng nó không bị giới hạn hoàn toàn mà có thể chảy ra theo hướng của lực tác dụng. Uốn - Bending Với phương pháp uốn, thép dải hoặc thép tấm được tạo hình thành thép góc (thép V), thép U, thép ống, hoặc các hình dạng phức tạp khác bằng cách lăn chúng qua một loạt các con lăn. Phôi sẽ biến dạng dần dần và tạo thành sản phẩm mong muốn. Kỹ thuật uốn vòng, tức là uốn kim loại thành dạng vòng tròn, là cho thép tấm hoặc thép thanh chạy qua một loạt con lăn (thường là 3). Các con lăn được đặt với khoảng cách tính toán sao cho chúng uốn cong vật liệu thành hình cung với bán kính xác định trước. Hình 2.5. Sơ đồ phương pháp uốn. Hình 2.5 minh họa một máy uốn với ba con lăn được bố trí để uốn tấm phôi thép theo bán kính xác định.
8 Chương 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG CƠ KHÍ Đột Lỗ - Punching Các thép tấm được cho vào máy đột lỗ; trên máy có lắp đặt sẵn các khuôn. Mũi đột của máy đột lỗ sẽ dập tạo hình sản phẩm theo hình dạng của khuôn. Hình 2.6 minh họa phương pháp đột lỗ một tấm thép kim loại- sheet metal. Phôi thép được đặt lên một khuôn (die) của máy đột lỗ. Mũi đột (punch) chuyển động theo hướng từ trên xuống và tạo ra lực cắt (punching force). Giữa mũi đột và khuôn tồn tại một khe hở nhỏ (clearance) để thoát phôi và lấy chi tiết. Hình 2.6. Sơ đồ phương pháp đột lỗ. Cắt – Shearing Cắt kim loại với hai lưỡi dao cắt tạo ứng suất cắt lớn hơn ứng suất tối đa của kim loại. Ép Miết - Spinning Ép miết là phương pháp sử dụng các phôi tấm kim loại có chiều dày mỏng, ép chúng vào một vật mẫu, trong khi vật mẫu và phôi cùng quay tròn trên máy tiện, để chế tạo sản phẩm với nhiều hình dạng khác nhau. Tổng quát, phôi được kẹp vào sản phẩm mẫu làm bằng gỗ, plastic hoặc kim loại và chúng được quay tròn trên máy tiện. Kim loại được ép vào vật mẫu
Chương 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG CƠ KHÍ 9 trong khi quay để tạo hình, dụng cụ ép là các công cụ cầm tay hoặc các con lăn. Hình 2.7. Sơ đồ phương pháp ép miết. Hình 2.7 minh họa phương pháp ép miết. Phôi tấm (blank) được ép vào vật mấu trong khi đang quay tròn bằng dụng cụ là con lăn (spinning roller) Vuốt – Stretch Forming Trong vuốt, những tấm thép kim loại rất lớn với chiều dày mỏng được tạo hình trên một máy nén kim loại. Quá trình này là sự kéo căng phôi kim loại vượt quá giới hạn đàn hồi của nó và làm cho phôi biến dạng theo hình dạng của khuôn. Hình 2.8. Sơ đồ phương pháp vuốt.
10 Chương 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG CƠ KHÍ Trong Hình 2.8 phôi thép (sheet meta)l được kẹp chặt bởi các vấu kẹp (gripping jaws) của một máy nén. Một pittong đẩy (ram) mang theo khuôn định hình (form die) tác động vào phôi để làm nó bị biến dạng theo mong muốn. Hàn Cắt – Torch Cutting Hàn cắt là phương pháp cắt các tấm thép lớn sử dụng mỏ hàn để đốt cháy. Một mỏ hàn cắt tạo ra ngọn lửa cắt khác với ngọn lửa hàn ở chỗ mỏ hàn của nó có nhiều lổ nhỏ bố trí thành hình tròn. Các lỗ này có tác dụng tạo ra ngọn lửa gia nhiệt sớm. Ngọn lửa gia nhiệt sớm bao xung quanh một tia phun khí oxy nguyên chất, tia oxy này được phun qua một lỗ trung tâm. Khi ngọn lửa gia nhiệt sớm làm gia tăng nhiệt độ của điểm cần cắt đến một nhiệt độ xác định, người công nhân lúc này mới bật tia phun khí oxy để đốt cháy tạo thành một lỗ thủng xuyên qua tấm thép. Sau đó mỏ cắt được di chuyển theo đường cắt để cắt sản phẩm. Phương pháp này có tính kinh tế nhưng tạo ra một gờ gồ ghề và tiêu tốn một lượng đáng kể vật liệu. Tạo Hình Bằng Thuốc Nổ - Explosive Forming Tạo hình bằng nổ là phương pháp tạo hình sản phẩm rất nhanh dưới áp suất cực lớn. Áp suất được tạo ra bởi một hoặc nhiều vụ nổ tác động trực tiếp vào phôi. Năng lượng của các vụ nổ được tính toán phụ thuộc vào kích cỡ của phôi và mức độ biến đổi hình dạng nhiều hay ít của sản phẩm. Vụ nổ, cho dù xảy ra trong chất lỏng hay trong không khí, tạo ra những sóng xung kích cường độ lớn. Chúng truyền qua môi trường giữa khối thuốc nổ và phôi. Hình 2.9. minh họa bốn cách bố trí tạo hình nổ khác nhau. Trong đó Cartridge: thuốc nổ. Blank: phôi. Die: khuôn. Vacuum line: rãnh thoát khí. Piston: pittong. Rubber: nhựa.
Chương 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG CƠ KHÍ 11 Hình 2.9. Sơ đồ 4 phương pháp tạo hình bằng nổ. Tạo Hình Bằng Điện – Electrohydraulic Forming Phương pháp tạo hình bằng điện là quá trình biến năng lượng điện từ thành công có ích. Tương tự như tạo hình bằng nổ, nhưng áp suất đạt được từ một cực đánh tia lửa điện thay vì một khối thuốc nổ. Một giàn tụ điện được nạp đến hiệu điện thế rất cao và sau đó cho phóng điện xuyên qua không gian giữa hai điện cực, môi trường trung gian là chất lỏng không dẫn điện. Hiện tượng này làm phát sinh ra luồng sóng xung kích truyền đi với vận tốc cực cao, tạo ra một áp suất lớn làm biến dạng phôi.
12 Chương 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG CƠ KHÍ Hình 2.10. Sơ đồ phương pháp tạo hình bằng điện. Hình 2.10 minh họa phương pháp tạo hình bằng điện trong đó phôi tấm kim loại (sheet workpiece) được đặt giữa khuôn đúc (die) và giá đỡ phôi (blankholder). Điện cực tia lửa điện (spark gap) được nạp tới hiệu điện thế rất cao và cho phóng điện để tạo ra sóng xung kích ép phôi kim loại biến dạng vào khuôn. Tạo Hình Bằng Từ Trường – Magnetic Forming Năng lượng điện trong tạo hình bằng từ trường được chuyển hoá thành công có ích. Hình 2.11 là sơ đồ mạch điện từ trường. Mạch điện bao gồm một giàn tụ điện, một nguồn điện, và một cuộn dây. Phụ thuộc vào hình dạng sản phẩm cần chế tạo mà phôi được đặt hẳn vào bên trong cuộn dây hay đặt gần cuộn dây. Đầu tiên, nguồn điện E được lấy từ một nguồn điện cao thế từ bên ngoài và nạp vào giàn tụ điện. Khi đóng công tắc mạch, một trường từ tính được tạo ra. Trường từ tính sản sinh ra dòng điện cảm ứng trong phôi và tạo ra một lực tác động vào nó. Khi lực này vượt quá giới hạn đàn hồi của vật liệu tạo nên phôi, phôi bị biến dạng và tạo ra sản phẩm mong muốn. Trong Hình 2.11. Charging switch: công tắc nguồn. High voltage switch: nguồn cao thế. Capacitor coil: cuộn dây.
Chương 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG CƠ KHÍ 13 Hình 2.11. Sơ đồ phương pháp tạo hình bằng từ trường. Tạo Hình Bằng Kết Tủa Điện – Electroforming Tạo hình kim loại bằng kết tủa điện là một phương pháp tạo hình đặc biệt trong đó sản phẩm được tạo ra bằng sự kết tủa của kim loại trên một khuôn có tính dẫn điện. Phương pháp này rất hữu ích khi chúng ta muốn tạo ra các sản phẩm có bề dày mỏng, độ chính xác cao, bề mặt bên trong khó có thể gia công bằng các máy thông thường. Hình 2.12 . Sơ đồ phương pháp kết tủa điện. Trong Hình 2.12. một khuôn làm bằng thép không rỉ (stainless steel mandrel) được nối vào một nguồn điện một chiều và nhúng vào một dung dịch điện phân (nickel electroform). Kim loại sẽ kết tủa trên khuôn (nickel deposit forming) và tạo thành sản phẩm mong muốn. Tạo Hình Bằng Bột Kim Loại – Powder Metal Forming Tạo hình bằng bột kim loại là khoa học và nghệ thuật tạo ra các chi tiết từ bột kim loại dưới áp lực cao. Bột kim loại có thể được nung nóng
14 Chương 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG CƠ KHÍ đến nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ nóng chảy. Phương pháp dùng nhiệt trong và sau quá trình tạo hình được gọi là sự nung kết. Kết quả là tạo ra sự dính kết giữa các hạt kim loại với nhau, như vậy giúp gia tăng sức bền của vật liệu. Đầu tiên phương pháp này chỉ ứng dụng với kim loại, sau này được nghiên cứu áp dụng với gốm. Những hạt gốm cực nhỏ được ép dưới áp suất cao để tạo hình sản phẩm và sau đó được nung cháy để việc kết dính xảy ra hoàn toàn. Một ứng dụng là dùng để chế tạo vòng bi gốm cho các máy bơm. Hình 2.13 . Sơ đồ phương pháp tạo hình bằng bột kim loại. Hình 2.13 minh họa phương pháp tạo hình bằng bột kim loại, trong đó Metal power: bột kim loại; Binder: chất liên kết; Mixing: hòa trộn vào nhau; Feedstock: nguyên liệu cơ bản; Injection moulding: đúc khuôn phun; Sintering: nung kết. Tạo Hình Dẻo - Plastic Có sự khác biệt rất lớn giữa những hợp chất plastic khác nhau, và dẫn tới có nhiều phương pháp gia công. Chẳng hạn như đúc khuôn ép, đúc ép chuyển, đúc khuôn phun, đúc khuôn quay, và đúc thổi.
Chương 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG CƠ KHÍ 15 2.2 PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG CHI TIẾT ĐẾN KÍCH THƯỚC CỐ ĐỊNH Máy công cụ được sử dụng để cắt gọt một lượng kim loại thừa từ chi tiết và tạo ra sản phẩm. Lượng kim loại bị cắt gọt đi ở dưới dạng phoi. Dụng cụ cắt hoặc phôi chuyển động tịnh tiến với nhau hoặc quay tròn. Tất cả hoạt động gia công này có thể chia thành hai phương pháp: Phương Pháp Truyền Thống và Phương Pháp Không Truyền Thống. CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG TRUYỀN THỐNG Bảng 2.2 liệt kê 12 phương pháp gia công truyền thống. Nó cũng bao gồm các loại máy móc thiết bị sử dụng trong mỗi phương pháp cũng như các đặc tính và/hoặc ứng dụng nổi bật. Mỗi phương pháp được mô tả ngắn gọn trong phần diễn giải. Bảng 2.2. Máy móc sử dụng trong các phương pháp gia công truyền thống Phương pháp Máy móc/ Thiết bị Ứng dụng/ Đặc tính Tiện Máy tiện tốc độ cao Gia công gỗ, gia công ép kim loại, đánh bóng. Máy tiện Điều chỉnh tốc độ bằng bánh côn điều tốc, hoặc bánh răng truyền động. Máy tiện bàn Tương tự hoặc nhỏ hơn máy tiện tốc độ cao Máy tiện đa công cụ Phiên bản chính xác của máy tiện bàn Máy tiện chuyên dùng Tùy ứng dụng. Máy tiện rơvonve Có loại máy tiện ngang và máy tiện dọc. Máy tiện tự động Máy tiện có một hay nhiều trục chính cho phép thực hiện đồng thời nhiều nguyên công. Máy tiện ren tự động Máy tiện có một hay nhiều trục chính để chế tạo vít, bulong, hoặc chi tiết có dạng hình trụ. Bào Máy bào Máy bào giường hai trục, máy bào mép hở, máy bào tấm kim loại, máy xén mép Cạo Máy cạo Máy cạo ngang Máy cạo dọc: xọc rãnh hoặc đục rãnh, chuyên dùng. Khoan Máy khoan cầm tay Sử dụng cho nhiều mục đích. Máy khoan máy Loại gắn trên bàn hoặc trên nền Máy khoan đứng Khoan lỗ hàng loạt. Máy khoan cần Đầu khoan có thể dịch chuyển trên cánh tay
16 Chương 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG CƠ KHÍ đòn dài Máy khoan rơvonve Hữu ích khi phải khoan nhiều lỗ kích thước khác nhau Máy khoan nhiều trục Khoan đồng thời nhiều lỗ Máy khoan tự động Loại có bàn phân độ, di chuyển được Máy khoan lỗ sâu Khoan lỗ với chiều sâu lớn hơn các máy khoan thông thường khác. Khoét Máy khoét Khoét tọa độ, khoét ngang, khoét dọc. Doa Máy doa Các loại mũi doa tay, mũi doa có bàn cặp, mũi doa cán lắp, mũi doa côn, mũi doa rộng lỗ, mũi doa điều chỉnh, mũi doa chuyên dùng. Cưa Máy cưa tịnh tiến đảo Ngang: cưa máy chiều Dọc: cưa và giũa Máy cưa dĩa Loại có dĩa cưa thép ma sát, dĩa mài Máy cưa đai Đai cưa, đai ma sát, đai dây Chuốt Máy chuốt Máy chuốt đứng dọc đơn, máy chuốt đứng kéo lên, máy chuốt đứng kéo xuống, máy chuốt ngang và máy chuốt liên tục Phay Máy phay công-xôn trụ Máy phay cầm tay, máy phay ngang, máy phay vạn năng, máy phay dọc. Máy phay giường Máy phay có một, hai hoặc ba trục chính Mài Máy mài xilanh Mài mặt phẳng, mài không tâm, mài răng. Phay lăn Máy phay lăn Để cắt bánh răng Vê Máy vê đầu Tạo hình gỗ, plastic và đôi khi cả kim loại. Máy cầm tay và máy cố định Tiện – Turning. Tiện là phương pháp gia công trong đó phôi quay tròn tì vào một dụng cụ cắt cố định. Máy được sử dụng là máy tiện. Trong nguyên công này, phoi được cắt ra để tạo thành sản phẩm có dạng hình học đối xứng. Mặt cắt ngang tại bất kỳ điểm nào trên trục đối xứng của chi tiết đều là hình tròn. Trong Hình 2.14, turning tool: dụng cụ cắt; workpiece: phôi; chips; phoi. Bào - Planing. Bào là phương pháp cắt gọt kim loại bằng cách tịnh tiến phôi qua lại tì vào một dụng cụ cắt. Dụng cụ cắt được kẹp cố định vào máy bào. Cạo - Shaping. Cạo là phương pháp cắt gọt bằng cách tịnh tiến qua lại dụng cụ cắt trên toàn bộ bề mặt của phôi để tạo thành một mặt phẳng. Phôi được giữ cố định không di chuyển.
Chương 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG CƠ KHÍ 17 Hình 2.14 . Sơ đồ phương pháp tiện. Khoan - Drilling. Khoan là phương pháp gia công lỗ bằng cách ép một mũi khoan đang quay tròn vào chi tiết cần gia công. Hoặc chúng ta có thể giữ mũi khoan cố định, phôi quay tròn ép vào mũi khoan. Khoét – Boring. Khoét là phương pháp gia công rộng một lỗ đã được khoan từ trước. Doa - Reaming. Doa là phương pháp gia công tinh lỗ đạt độ bóng và dung sai cao. Cưa - Sawing. Cưa là phương pháp sử dụng một dụng cụ cắt, gọi là lưỡi cưa, thực hiện chuyển động cắt tịnh tiến qua lại hoặc chuyển động cắt liên tục. Cưa được sử dụng để cắt phôi thanh thành từng đoạn nhỏ phục vụ cho bước gia công kế tiếp. Chuốt - Broaching. Chuốt là phương pháp cắt gọt kim lọai sử dụng dao cắt có hình dạng dài, có một loạt răng bố trí với chiều sâu cắt tăng dần và chuyển động theo một hướng cố định. Mục đích ban đầu của chuốt là tạo ra các lỗ hình vuông hoặc tạo các đường rãnh, nhưng sau này chuốt còn dùng để gia công các mặt ngoài.
18 Chương 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG CƠ KHÍ Hình 2.15 . Sơ đồ kết cấu dao chuốt. Hình 2.15. mô tả kết cấu của dao chuốt. Trong đó cutting motion: hướng chuyển động cắt; cutting length: chiều dài cắt; roughing teeth: răng cắt thô; semi-finishing teeth: răng cắt bán tinh; finishing teeth: răng cắt tinh; chip breaker: cơ cấu bẻ phoi. Phay - Milling. Phay là phương pháp gia công được sử dụng rất rộng rãi trong đó dụng cụ cắt quay tròn để thực hiện hành động cắt gọt trên phôi. Ứng dụng của phay gần như không có giới hạn, từ gia công tinh mặt phẳng đến gia công bánh răng đến gia công rãnh then. Trong Hình 2.16. Tool: dụng cụ cắt. Tool rotation: chiều cắt. Workpiece: phôi. Width of cut: chiều rộng cắt. Depth of cut: chiều sâu cắt. Chips: phoi. Feed: độ ăn dao. Hình 2.16 . Sơ đồ phương pháp phay.
Chương 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG CƠ KHÍ 19 Mài - Grinding. Mài là phương pháp sử dụng đá mài quay tròn để thực hiện hành động cắt gọt. Máy mài hoặc phôi sẽ thực hiện chuyển động ăn dao. Phay lăn - Hobbing. Phay lăn là phương pháp gia công bánh răng, bao gồm một dao cắt có dạng trục vít quay tròn tì vào một phôi cũng quay tròn. Vê - Routing. Kỹ thuật vê sử dụng một dụng cụ cắt với lưỡi cắt rất nhỏ, thường có đường kính đến 3⁄4 inch, quay với tốc độ rất cao lên tới 40,000 vòng/phút để tạo các rãnh nông với nhiều hình dạng khác nhau. CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG KHÔNG TRUYỀN THỐNG Trong những năm gần đây, nhiều trang thiết bị và nhiều ứng dụng đặc biệt đã được nghiên cứu để gia công nhiều loại vật liệu khác nhau. Một số ứng dụng cải thiện năng suất gia công, một số nghiên cứu khác giới thiệu vật liệu mới; hoặc ứng dụng phương pháp mới chế tạo sản phẩm với dung sai rất khó đạt được bằng kỹ thuật gia công thông thương. Bảng 3.3 liệt kê tám phương pháp gia công không truyền thống, các trang thiết bị sử dụng, đặc tính, và/hoặc ứng dụng. Mỗi phương pháp được mô tả ngắn gọn trong phần diễn giải. Siêu Âm - Ultrasonic. Phương pháp siêu âm chủ yếu được sử dụng để gia công vật liệu cứng và giòn. Hệ thống bao gồm một dụng cụ cắt siêu âm, một bộ biến năng - transducer, hạt mài, và dung môi mang tải – abrasive solution. Sơ đồ hoạt động thể hiện ở Hình 2.17. Giá đỡ dao được gắn vào bộ biến năng. Bộ biến năng sản sinh ra sóng năng lượng đàn hồi với tần số từ 20 đến 30 kilohertz, biên độ dao động từ 0.001 đến 0.005 inch. Điều này là nguyên nhân làm cho giá đỡ dao dao động. Chuyển động của dao như vậy sẽ làm cho các hạt mài trong dung môi mài mòn phôi với vận tốc rất cao. Khối lượng phoi cắt gọt đi phụ thuộc vào kích thước và biên dạng của dụng cụ cắt. Cacbua Bo hoặc vật liệu có kích thước lỗ sàng là 280 trở lên được sử dụng như là hạt mài. Phương pháp này chủ yếu để gia công cacbua, thép dụng cụ, đá quý, và pha lê tổng hợp. Các ưu điểm của phương pháp này là không cần công
20 Chương 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG CƠ KHÍ nhân tay nghề cao, chi phí dụng cụ thấp, và không xuất hiện ứng suất nhiệt trong sản phẩm. Hình 2.17 . Sơ đồ phương pháp siêu âm. Bảng 3.3. Máy móc sử dụng trong các phương pháp gia công không truyền thống Phương pháp Máy móc/ Thiết bị Ứng dụng Siêu âm Dụng cụ cắt, bộ biến năng, hạt Gia công các vật liệu cứng, mài, dung môi mang tải vật liệu giòn Gia công xung điện Máy cắt dây EDM Gia công khuôn, đặc biệt với vật liệu rất cứng Laser Laser ruby, laser khí, laser Điều khiển laser bằng máy lỏng, laser bán dẫn. tính trong cắt và hàn kim loại. Gia công điện hóa Cực âm, mạch điện, chất điện Dụng cụ cắt được tạo hình phân. giống hình dạng mong muốn của chi tiết. Hóa chất ăn mòn Dung dịch kiềm, axit hóa học Kiềm cho nhôm, axit cho thép Luồng tia ăn mòn Súng phun, không khí, CO2, Khắc, cắt, cạo, khoan vật liệu oxit nhôm, silicon, bột carbide, dễ vỡ. dolomit, natri bicarbonate. Chùm tia electron Máy phát chùm tia electron Hàn, cắt kim loại. Hồ quang plasma Mỏ hàn plasma Dùng nhiệt độ rất cao để cắt kim loại Gia Công Xung Điện – Electrical Discharge. Phương pháp gia công xung điện đang phát triển mạnh và được áp dụng rộng rãi trong sản xuất gia công khuôn và dụng cụ cắt. Đặc biệt khi chi tiết được chế tạo từ vật liệu rất cứng mà việc gia công cơ khí thông thường rất khó thực hiện. Về cơ bản, việc gia công được thực hiện bởi hàng loạt tia lửa điện hoặc xung điện phóng ra giữa dụng cụ cắt và phôi. Dụng cụ