ca-pub Công nghệ chế tạo máy: Nguyên lý cắt gọt kim loại: Các chuyển động trong quá trình cắt – các yếu tố cắt khi tiện [congnghehcv] Blog Công nghệ HCV

[congnghehcv] 

Các chuyển động trong quá trình cắt – Các yếu tố cắt khi tiện

Tải file bài viết này Nếu cần, bạn có thể tham khảo Cách tải file tài liệu trên Blog Công Nghệ HCV về máy tính tại đây nhé.

Có những dạng chuyển động nào trong quá trình cắt gọt?

Khi gia công cắt gọt kim loại trên máy công cụ, người ta phân biệt các chuyển động sau đây:

• Chuyển động cắt (v) – chuyển động cơ bản tạo ra tốc độ cắt. Nó có thể là chuyển động quay tròn như: tiện, khoan, doa, phay, mài... hoặc có thể là chuyển động tịnh tiến như: bào, xọc, chuốt, cưa.

• Chuyển động chạy dao (s) – chuyển động cần thiết để tạo sự cắt liên tục, tức là để cắt hết bề mặt gia công. Nó có thể chuyển động liên tục như: tiện, khoan, doa, phay, mài hay chuyển động gián đoạn như: bào, xọc...

•  Chuyển động tạo hình – là chuyển động trực tiếp tạo ra bề mặt gia công. Nếu các chuyển động trong máy không ảnh hưởng đến nhau khi tạo hình gọi là chuyển động tạo hình đơn giản (hình I-10).

Hình I-10 Mô tả Chuyển động tạo hình đơn giản

Nếu có quan hệ ràng buộc lẫn nhau theo một quy luật nhất định để tạo hình thì gọi là chuyển động tạo hình phức tạp (Hình I-11)

Hình I-11: Chuyển động tạo hình phức tạp

•  Chuyển động phân độ – chuyển động nối tiếp các chuyển động tạo hình để gia công bề mặt mới giống hệt bề mặt cũ. Chuyển động phân độ cũng được định lượng chính xác. 

• Chuyển động chạy không và chuyển động phụ: bao gồm các chuyển động tiến, lùi dao, chuyển động đóng mở li hợp ... Các chuyển động này ảnh hưởng đến năng suất chế tạo. 

Trong các máy gia công CNC, dịch chuyển chạy không dụng cụ hay chi tiết theo cách gì? Tọa độ nào quyết định đến độ chính xác chế tạo?  Mời các bạn cùng thảo luận thêm để đóng góp cho bài viết nha.

>>>>>Đề xuất: KHOAN LỖ TRÊN MÁY PHAY CNC ROUTER

Các yếu tố cắt khi tiện là gì?

Các yếu tố cắt (hay còn gọi là chế độ cắt) là tổ hợp các yếu tố như tốc độ cắt, chiều sâu cắt, bước tiến dao, bề rộng lát cắt, … các yếu tố này cần được kết hợp hiệu quả để mang lại hiệu suất cắt gọt tốt nhất. Chẳng hạn, cùng máy công cụ với dao cắt như nhau, nhưng khi gia công thô, chế độ cắt khác biệt hẳn so với khi gia công lát cuối cùng trong chế độ cắt tinh. Sau đây, ta sẽ tìm hiểu rõ các yếu tố cắt khi tiện này nhé.

1. Tốc độ cắt (kí hiệu: v)

Khi tìm hiểu về Nguyên lí cắt gọt kim loại, Tốc độ cắt là khoảng cách dịch chuyển tương đối của một điểm trên lưỡi cắt đối với chi tiết gia công trong một đơn vị thời gian (thường tính bằng đơn vị m/ph).

Nếu tính một cách chính xác thì tốc độ cắt khi tiện là tốc độ tổng hợp của tốc độ vòng của chi tiết gia công và tốc độ của chuyển động chạy dao. Trong thực tế, vì tốc độ chuyển động chạy dao thường rất nhỏ so với tốc độ vòng của chi tiết gia công, nên trong định nghĩa tốc độ cắt thường bỏ qua ảnh hưởng của tốc độ của chuyển động chạy dao. 

Do đó, tốc độ cắt khi tiện được tính theo công thức :

(m/ph) (1 – 1)

 Ở đây: 

D - đường kính của chi tiết gia công (phôi) tại điểm xét, (mm)

n – số vòng quay của phôi trong một phút, (vg/ph).

2. Lượng chạy dao (còn gọi là bước tiến dao) (kí hiệu: s) 

Lượng chạy dao là khoảng dịch chuyển tương đối của dao với phôi theo hướng chuyển động chạy dao sau một vòng quay của phôi, (đơn vị là mm/vòng). Đây chính là khái niệm về Lượng chạy dao vòng.

Khoảng dịch chuyển của dao theo hướng chuyển động chạy dao trong một phút gọi là lượng chạy dao phút hoặc tốc độ chạy dao ký hiệu là sph.

Công thức tính tốc độ chạy dao:

sph = s.n (mm/ph ) (1 – 2)

Trong đó: 

 s – lượng chạy dao, (mm/vg)

 n – số vòng quay của phôi trong một phút,(vg/ph)

Tỉ số giữa khoảng dịch chuyển của dao và lượng chạy dao phút chính là thời gian làm việc (thời gian máy). Do đó, lượng chạy dao phút đặc trưng cho năng suất của quá trình cắt. 

Hình I-12: Phân tích Lượng chạy dao trong gia công cắt gọt

Trong kỹ thuật của ngành gia công cắt gọt, người ta phân biệt rõ ràng: Lượng chạy dao dọc, Lượng chạy dao ngang và Lượng chạy dao nghiêng. Trong đó:

Lượng chạy dao dọc – khi dao chuyển động dọc theo đường tâm của phôi.

Lượng chạy dao ngang – khi dao dịch chuyển theo đường thẳng góc với đường tâm của phôi.

Lượng chạy dao nghiêng – khi phương chuyển động của dao làm một góc với đường tâm của phôi.

Như vậy, bạn đã hiểu thêm về Các loại Lượng chạy dao trong gia công cắt gọt rồi phải không? Tiếp theo, ta sẽ tìm hiểu về "Chiều sâu cắt gọt", một trong các yếu tố quan trọng của chế độ cắt gọt khi tiện.

3. Chiều sâu cắt (t) 

Chiều sâu cắt khoảng cách giữa bề mặt đã gia công và bề mặt chưa gia công, được đo trong mặt phẳng ngang chứa đường tâm của phôi. 

Chiều sâu cắt khi tiện được tính theo công thức:

(mm)(1- 3)

Ở đây:  t - chiều sâu cắt gọt khi tiện trụ

D - đường kính của chi tiết trước gia công, (mm).

d - đường kính của chi tiết sau gia công, (mm).

Tập hợp các yếu tố v, s, t được gọi là chế độ cắt. (hình I-13)

Hình I-13: Mô tả các yếu tố của Chế độ cắt gọt

Chiều sâu cắt t và lượng chạy dao s chủ yếu đặc trưng cho năng suất cắt, song chưa giải thích đầy đủ bản chất vật lý của quá trình cắt. Để có thể hiểu đầy đủ hơn về bản chất của quá trình cắt, cần phải có khái niệm về chiều dày và chiều rộng của lớp kim loại bị cắt (phoi).

Bạn đang xem: Nguyên lý cắt gọt kim loại: Các chuyển động trong quá trình cắt – các yếu tố cắt khi tiện

Liên quan: Giáo trình Máy cắt Kim loại: NGUYÊN LÝ TẠO HÌNH BỀ MẶT GIA CÔNG TRÊN MÁY CÔNG CỤ

Chiều dày và chiều rộng cắt là gì?

Chiều dày và chiều rộng cắt là các kích thước của tiết diện phoi, không kể đến sự biến dạng khi cắt. Tiết diện này được đo trong mặt ngang chứa mũi dao và đường tâm của chi tiết gia công (hình I – 14).

4. Chiều dày cắt (a) 

Chiều dày cắt được kí hiệu là a. 

Chiều dày cắt là khoảng cách giữa hai vị trí liên tiếp của lưỡi cắt sau một vòng quay của phôi đo theo phương vuông góc với hình chiếu của lưỡi cắt chính trên mặt đáy.

5. Chiều rộng cắt (b) 

Chiều rộng cắt (được kí hiệu là b) là khoảng cách giữa bề mặt đã gia công và bề mặt chưa gia công đo dọc theo lưỡi cắt. Đó cũng chính là chiều dài phần làm việc của lưỡi cắt tham gia cắt.

Hình I –14: Chiều dày và chiều rộng cắt

Đối với dao có góc trước γ = 0, khi lưỡi cắt thẳng thì chiều dày cắt không thay đổi dọc theo lưỡi cắt chính (hình I – 14b).

Trường hợp dao có lưỡi cắt thẳng, góc nâng λ = 0, mũi dao gá ngang tâm chi tiết gia công thì diện tích tiết diện danh nghĩa (tức là không tính đến sự biến dạng khi cắt) của phoi là:

F = a.b = s.t (1 – 4)

Trong đó: 

a = s.sinφ (1 – 5)

(1 – 6)

 Từ đó ta thấy, nếu giữ nguyên lượng chạy dao s và chiều sâu cắt t thì khi góc nghiêng chính ϕ thay đổi, diện tích tiết diện danh nghĩa của phoi sẽ biến đổi theo. Nếu φ càng nhỏ thì phoi cắt ra càng dài, càng mỏng và ngược lại, nếu φ càng lớn thì phoi càng ngắn và càng dày (hình I – 14c).

Năng suất cắt gọt là gì?

Năng suất cắt gọt kí hiệu là Mcg là thể tích vật liệu bị bóc đi trong một đơn vị thời gian (mm3/ph).

 Chú ý rằng, khi tiện, sau mỗi vòng quay của chi tiết, quá trình cắt gọt sẽ bóc đi một lớp phoi có diện tích tiết diện bằng tích số của lượng chạy dao s với chiều sâu cắt t. Chiều dài trung bình của lưỡi dao đi được sau một vòng quay của chi tiết là πD trong đó D là trung bình cộng của đường kính trước và sau khi cắt.

 Với tốc độ quay của chi tiết gia công là n (vg/ph) thì, Công thức tính năng suất cắt gọt là:

Mcg = πD.s.t.n (1 - 7)

 Tích số s.n (mm /ph) chính là tốc độ chạy dao (lượng chạy dao phút). Từ đây, thời gian để dao cắt hết chiều dài l là:

to= (phút) (1 - 8)

Khi khoan, thể tích lớp kim loại bị bóc đi do mũi khoan đặc sau một đơn vị thời gian là:

Mcg =     (1 - 9)

Khi phay,Năng suất cắt gọt tính bằng công thức Mcg = B.t.v trong đó B là chiều rộng phay.

Hi vọng rằng, nghiên cứu về Các chuyển động cơ bản trong quá trình cắt gọt sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về Nguyên lý cắt gọt kim loại. Chúc các bạn học tập tốt học phần Công nghệ chế tạo máy.

 

ca-pub Công nghệ chế tạo máy: Bạc lót - Chi tiết máy điển hình - Quy trình Gia công Chi Tiết Máy Dạng Bạc [congnghehcv]

Trong các kết cấu cơ khí và hầu hết các loại máy móc, để nâng đỡ, định vị và giảm ma sát giữa các bộ phận chuyển động thì người ta thường sử dụng ổ bi (ổ lăn) hoặc bạc lót. Hiện nay, người ta lựa chọn ổ lăn cho một số mối lắp có chuyển động tương đối, tuy nhiên vai trò của bạc lót vẫn vô cùng quan trọng. 

Vậy Bạc lót là gì? Bạc lót có công dụng ra sao và có bao nhiêu loại bạc lót. Hãy cùng Blog CongNgheHCV tìm hiểu về bạc lót nhé!

Bạc lót - Chi tiết máy điển hình - Quy trình Gia công Chi Tiết Máy Dạng Bạc

Link tải về file word bài viết này tại đây

Bạc lót là gì?

Bạc lót là bộ phận trực tiếp đỡ trục, là nơi chịu tác dụng của các lực trên trục và chịu ma sát với trục cán.

Bạc lót là một trong các chi tiết máy dạng bạc, đây là một chi tiết điển hình mà ngành công nghệ chế tạo máy nghiên cứu, thiết kế, gia công.

Trên hình đã mô tả bạc lót trên trục để bạn hiểu rõ hơn về vai trò của chi tiết bạc trong kết cấu của chi tiết trục.

Bạc lót cũng là một bộ phận rất quan trọng vì nó giúp xác định vị trí trục cán trong máy và quay quanh một trục tâm đã định.

Công dụng của bạc lót là gì?

Bạc lót dùng để nâng đỡ và định vị bộ phận chuyển động, khi đó bạc lót sẽ chịu các tải trọng hướng tâm và dọc trục. Chúng ta cần chú ý điều này khi chế tạo, gia công chi tiết dạng bạc để đảm bảo những yêu cầu kỹ thuật đối với chi tiết dạng bạc nói chung, với bạc lót nói riêng.

Bạc lót giúp giảm ma sát mài mòn giữa các chi tiết chuyển động. Bạc lót sẽ cung cấp sự tiếp xúc trượt (với trường hợp dùng bạc trượt) hay sự tiếp xúc lăn tròn (khi dùng bạc lăn hay bạc chống ma sát) giữa các chi tiết chuyển động của mối lắp cơ khí.

Xem thêm: Vai trò của phần việc Lắp ráp trong công nghệ chế tạo máy

Bạc lót cung cấp bề mặt chịu mài mòn mà dễ dàng có thể thay thế. Bằng cách giảm ma sát, bạc lót cũng làm giảm sự hao mòn; nó còn cung cấp bề mặt chịu mài mòn có thể thay thế, giúp tiết kiệm hơn so với việc thay mới các chi tiết của máy. Thay vì việc phải thay thế chi tiết trục gây tốn kém, ta tháo bạc lót  đã bị mòn và thế vào đó một Bạc lót mới, như thế hiệu quả hơn nhiều.

Trong nhiều trường hợp, chẳng hạn khi không thể sử dụng ổ bi, thì bạc lót là một phương án hữu ích và hiệu quả.

Có mấy loại bạc lót?

Các loại bạc lót được phân loại theo nhiều cách khác nhau, dưới đây là một số cách phân loại Bạc thường gặp.

Phân loại Bạc theo cấu tạo

Theo cách phân loại này, Bạc gồm 2 loại là bạc lót nguyên và bạc lót hai nửa.

    

Phân loại Bạc theo chức năng chịu lực

Theo cách phân loại này, Bạc lót gồm 3 loại chính:

- Bạc lót chỉ chịu lực hướng tâm (bạc lót không có gờ).

- Bạc lót chịu lực hướng tâm và lực dọc trục 1 phía (bạc lót có 1 gờ)

- Bạc lót chịu lực hướng tâm và lực dọc trục 2 phía (bạc lót có 2 gờ)

Phân loại Bạc theo khả năng giảm ma sát

Theo cách phân loại này, Bạc lót gồm 2 loại là bạc trượt và bạc chống ma sát (bạc lăn).

 

Khi chọn mua Bạc lót, ta cần quan tâm đến ưu, nhược điểm của bạc trượt.

Với loại Bạc trượt: Chế tạo đơn giản, giá thành rẻ, có thể sản xuất hàng loạt, hoạt động ổn định, kết cấu vững chắc, dễ lắp ráp thay thế.

Ngoài ra, Bạc trượt có lực ma sát cao, cần phải bôi trơn liên tục (vì không được bao bọc bởi màng dầu bôi trơn).

Ưu, nhược điểm của Bạc Chống Ma sát ra sao?

Dùng loại bạc này, lực ma sát thấp, vị trí tiếp xúc được bao bọc bởi màng dầu bôi trơn nên đỡ tốn công bôi trơn, đa năng vì có nhiều loại thiết kế, là người sử dụng chỉ việc chọn theo tiêu chuẩn rất thuận tiện.

So với bạc trượt, bạc chống ma sát làm việc ồn hơn, giá thành cao hơn, kém bền chắc hơn, choán chỗ hơn.

Đặc điểm chung của bạc lót

Trong quá trình làm việc, bạc lót là chi tiết phải chịu nhiều lực tác động (lực ma sát, lực hướng tâm và lực dọc trục), đồng thời hiệu suất làm việc và tính tiết kiệm chi phí về kinh tế tài chính khi dùng cũng là yếu tố quan trọng để tính toán sử dụng vật liệu chế tạo bạc lót sao cho phù hợp.

Yêu cầu vật liệu chế tạo bạc lót

Với vai trò quan trọng của bạc lót trong mối ghép cơ khí, người ta phải tìm kiếm các vật liệu khác nhau nhằm đem đến hiệu quả sao cho bạc lót đảm bảo kỹ thuật tốt nhất như:

- Đảm bảo hệ số ma sát tiêu chuẩn;

- Vật liệu phải có sức chịu mài mòn tốt, có độ bền cao;

- Khi dùng cần có độ dính nhất định;

- Có độ dẫn nhiệt đảm bảo;

- Dễ dàng tạo thành các lớp màng dầu để bôi trơn cho bạc lót trong quá trình làm việc của mối ghép dùng bạc.

Từ những yêu cầu về vật liệu để chế tạo bạc lót, Chúng ta sẽ cùng tìm hiểu những những loại vật liệu thông thường để chế tạo Bạc hiện nay. 

Một số vật liệu chế tạo bạc lót

Babit 

Babit là gì?

Babit là hợp kim có thành phần chủ yếu là thiếc hoặc chì, tạo thành một nền mềm, có xen lẫn hạt rắn antimon, đồng, niken hoặc cadimi… 

Babit là loại vật liệu giảm ma sát, giảm mòn và chống dính rất tốt. Tuy nhiên, vì có cơ tính thấp cho nên babit chỉ dùng để tráng thành 1 lớp mỏng khoảng vài phần mười của mm lên bạc lót có độ bền cao hơn như đồng thanh, thép, gang, …

Có thể hiểu, Babit chỉ là lớp phủ lên chi tiết bạc khác. Trong gia công bạc, ta gia công tiện và các nguyên công khác nữa, xong rồi mới phủ Babit lên trên, hi vọng giúp bạn hiểu rõ hơn về kết cấu của chi tiết bạc.

Hợp kim nhôm

Khi dùng vật liệu là Hợp kim Nhôm, bạc có hệ số ma sát cũng khá thấp, dẫn nhiệt và chịu mòn tốt, nhưng khi làm việc với vận tốc cao thì khả năng chống xước kém, hệ số giãn nở nhiệt của hợp kim nhôm lớn.

Hợp kim kẽm 

Hợp kim kẽm có tính ma sát tương đối tốt, nguyên liệu dễ kiếm, chế tạo đơn giản và giá thành rẻ nên được dùng rộng rãi để chế tạo bạc. Tuy nhiên hợp kim kẽm có nhược điểm là chịu mòn không được tốt, do đó đòi hỏi chế tạo chính xác cao và độ nhẵn bề mặt cao, ngoài ra hệ số nở dài lớn, nhiệt độ lớn nhất cho phép là 80 oC.

Đồng thanh 

Vật liệu làm Bạc lót có thể là Đồng thanh. Đồng thanh làm việc tốt trong áp suất cao và vận tốc trung bình. Tuy nhiên vì có nhiều thiếc nên giá thành cao nên việc sử dụng Vật liệu làm Bạc lót là Đồng thanh cũng hạn chế. Bạc lót làm bằng đồng thanh gây mòn ngõng trục nhiều hơn so với lót ổ tráng babit.

Gốm kim loại 

Gốm kim loại được chế tạo bằng cách nung và ép bột đồng (Cu) hoặc bột sắt (Fe) dưới nhiệt độ, áp suất lớn (1000, 700 Mpa), gốm có nhiều lỗ rỗng chứa dầu, khi làm việc dầu ra bôi trơn bề mặt bạc lót và ngõng trục, Bạc làm từ vật liệu Gốm kim loại dùng khi vận tốc cỡ 2 m/s và áp suất 4 MPa đến 5,5 MPa.

Nhựa hoặc chất dẻo

Nhựa hoặc chất dẻo cũng được nghiên cứu chọn làm Bạc, Nhựa hoặc chất dẻo có hệ số ma sát thấp, độ bền mòn cao (gấp 56 lần đồng thanh) nhưng hệ số dẫn nhiệt thấp (nhỏ hơn khoảng 300 lần đến 500 lần so với Bạc làm từ vật liệu kim loại).

Tại Việt Nam, các nguyên liệu chủ yếu dùng làm bạc lót như babit thiếc, babit chì, babit nhôm, gang… Tuy nhiên, ứng dụng nhiều nhất vẫn là hợp kim đồng làm bạc lót từ babit thiếc vì nó có nhiều ưu điểm hơn do độ chịu mài mòn tốt và độ nhám nhất định cùng hệ số nở dài lớn.

Công nghệ gia công bạc lót

Phôi để gia công bạc lót

Phương pháp tạo phôi để chế tạo bạc lót hợp lý nhất là phôi đúc, bởi nó cho một số ưu điểm đặc biệt quan trọng mà các phương pháp khác không có được, đó là:

- Phôi không bị nứt, vỡ khi chế tạo.

- Sản xuất linh hoạt, đồng loạt nên giá thành rẻ.

- Giá thành tạo khuôn rẻ.

- Phôi có cơ tính tốt.

Yêu cầu khi gia công bạc lót

Ngoài những yêu cầu về độ đồng tâm thì những loại bạc lót dùng làm gối đỡ chịu mài mòn như đồng thanh, thiếc bạc đồng, bạc batic cần phải đáp ứng yêu cầu về dung sai đường kính bạc phía trong và ngoài, độ nhẵn bề mặt.

Quy trình gia công bạc lót (chi tiết máy dạng bạc)

Gia công bạc lót được thực hiện thông qua 4 bước chính:

Bước 1: Máy cắt sẽ cắt phôi về một dạng thô phù hợp. Dạng thô này phải có kích thước lớn hơn so với thành phẩm cuối cùng.

Bước 2:  Phôi được xử lý nhiệt ở khoảng 1550 độ F (khoảng 843 độ C) trong vài giờ. Sau đó được làm mát trong dầu nhằm để tăng độ cứng.

Bước 3: Tiếp tục xử lý nhiệt lần 2 cho phôi ở nhiệt độ khoảng 300 độ F (khoảng 149 độ C) để tránh hiện tượng giòn gãy của phôi.

Bước 4: Để phôi nguội trong môi trường không khí nhằm đảm bảo độ cứng và dẻo dai của phôi. Sử dụng máy công cụ để gia công thô và tinh cho bạc. Thông thường, bề mặt trụ trong và trụ ngoài của bạc lót được gia công thô trên các máy tiện hoặc máy phay, gia công tinh trên các máy tiện.

Tiêu chuẩn bạc lót sau gia công

Sau khi gia công, Bạc lót cần đạt được một số tiêu chuẩn về chất lượng bề mặt và yêu cầu kỹ thuật như sau:

-  Độ cứng chịu mòn phải đạt từ (20 ÷ 30) HB

- Độ nhám bề mặt Ra ≤ 1,25 (đối với mặt trụ ngoài và mặt trụ trong)

- Độ nhám bề mặt Ra ≤ 2,50 (đối với mặt phẳng tiếp giáp, mặt vai chịu lực đẩy chiều trục và mặt đầu ở bạc lót có vai)

- Chiều dày các loại bạc lót đối với từng loại nằm trong khoảng:

+ Chiều dày vỏ thép từ 1,47 ÷ 2,80 mm

+ Chiều dày lớp hợp kim chịu mòn từ 0,25 ÷ 0,50 mm

 Sai lệch chiều dày lớp hợp kim chịu mòn không được vượt quá 0,15 mm, sai lệch chiều dày của toàn bộ bạc lót không được vượt quá 0,05 mm

Hi vọng rằng, với những chia sẻ trên, Các bạn có góc nhìn tổng quát về Bạc lót, một chi tiết máy điển hình và góp phần thực hiện quy trình gia công chi tiết máy dạng Bạc thành công. Đây cũng là những cơ sở quan trọng để lựa chọn Bạc lót trong công nghệ chế tạo máy.