Thiết kế QTCN ổ gá dao CNC

Giới thiệu: Chi tiết gia công là ổ gá dao (Tools holder) là chi tiết thường gặp trong gia công cơ khí, được dùng trong máy tiện CNC của hãng HITACHI SEIKI để gia công chính xác chi tiết tốc độ cao, được sử dụng để kẹp chặt và dẫn nước tưới nguội cho dao tiện.

Phân tích công d ụng và điề u ki ệ n làm vi ệ c c ủ a chi ti ế t gia công

Ổ gá dao (Tools holder) là một chi tiết quan trọng trong gia công cơ khí, thường được sử dụng trên máy tiện CNC của hãng HITACHI SEIKI Chi tiết này không chỉ giúp kẹp chặt dao tiện mà còn dẫn nước tưới nguội, đảm bảo quá trình gia công chính xác và hiệu quả với tốc độ cao.

Được sử dụng để kẹp dao tiện, thiết bị này giúp xác định vị trí của dụng cụ cắt với trục chính, đảm bảo độ đồng tâm Việc này rất quan trọng để tránh hư hại cho phôi hoặc dụng cụ cắt trong quá trình gia công với tốc độ cao.

Cơ cấu kẹp của ổ gá dao tiện được thiết kế để kẹp chặt cán dao bằng cách vặn các bu lông, từ đó đẩy các miếng đệm ép vào cán dao Hệ thống lỗ dẫn nước tưới nguội trong thân ổ gá dao giúp dẫn nước trực tiếp vào vị trí gia công, đảm bảo hiệu quả làm mát trong quá trình tiện.

+ Giúp giảm thời gian thay dao, rút ngắn thời gian sản xuất và tăng hiệu suất hệ thống.

Hình 1.2 Đĩa dụng cụ trong máy tiện CNC

Ổ gá dao làm việc trong môi trường chịu lực và rung động, với bề mặt được tưới nguội liên tục để giảm ảnh hưởng của nhiệt độ cao Tuy nhiên, điều này cũng dẫn đến việc bám nhiều chất bẩn, do đó cần vệ sinh kỹ lưỡng Hệ thống lỗ dẫn nước tưới nguội bên trong ổ gá dao cũng cần được thổi khí để làm sạch Rung động trong quá trình gia công trên máy CNC khá lớn, do đó ổ gá dao cần có độ bền cao để chịu được lực cắt và tốc độ gia công nhanh.

Phân tích v ậ t li ệ u ch ế t ạ o CTGC

Ổ gá dao có thể được gia công bằng thép carbon C45 theo TCVN do độ bền cao, cơ tính tốt và khả năng chống mài mòn hiệu quả của loại thép này.

- C45 là thép carbon kết cấu: trong đó C là kí hiệu thép carbon, 45 chỉ phần vạn carbon trung bình ( tương ứng với 0,45%).

Thành phần hóa học của thép C45:

Công dụng, tính công nghệ của thép C45:

Thép C45 là thép hợp kim với hàm lượng cacbon cao, nổi bật với độ cứng và độ kéo lý tưởng cho ngành chế tạo khuôn mẫu Loại thép này thường được ứng dụng trong cơ khí, đặc biệt cho các chi tiết chịu tải trọng lớn và va đập mạnh, như bánh răng và trục.

Mác thép C45, với những đặc tính vượt trội, đã trở thành vật liệu thiết yếu trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt là cơ khí và xây dựng Các sản phẩm từ thép C45 bao gồm thanh ren, ty ren, bulong ốc vít, phụ kiện cốp pha và giàn giáo, góp phần quan trọng vào sự phát triển của ngành công nghiệp này.

Giới hạn bền: Ưu điểm của thép C45:

• Độ bền của thép khá cao nên nó sẽ có khả năng chống bào mòn và chống oxy hóa cực tốt, đồng thời cũng chịu được tải trọng cao

Thép không chỉ có khả năng chịu lực tốt mà còn sở hữu tính đàn hồi tương đối cao, giúp nó có thể chịu được các va đập mạnh Bên cạnh đó, độ bền kéo và thời gian chảy của thép cũng rất ấn tượng.

• Thép thường được sử dụng để chế tạo cán ren, bulong, làm các chi tiết máy, mũi khoan… vì có độ cứng và độ bền cao.

• Rẻ, dễ kiếm không phải dùng các nguyên tố hợp kim đắt tiền.

• Có cơ tính tổng hợp nhất định phù hợp với các điều kiện thông dụng.

• Có tính công nghệ tốt: dễ đúc, cán, rèn, kéo sợi, hàn, gia công cắt (so với thép hợp kim).

Ngoài những ưu điểm như trên thì thép C45 cũng có những hạn chế nhất định mà có thể đến là:

• Khả năng chịu nhiệt độ không quá cao.

• Hiệu quả hóa bền bằng nhiệt thấp

Độ thấm tôi thấp làm giảm hiệu quả của quá trình hóa bền bằng nhiệt luyện tôi và ram, dẫn đến ảnh hưởng tiêu cực đến độ bền, đặc biệt là ở các tiết diện lớn.

Chi tiết ổ gá dao có khả năng chịu nhiệt tốt do được sử dụng trong môi trường làm việc có tưới nguội liên tục Với các cơ tính của vật liệu C45, ổ gá dao có thể được gia công hiệu quả, đảm bảo độ bền và khả năng hoạt động ổn định trong quá trình sử dụng.

Phân tích hình d ạ ng, k ế t c ấ u CTGC

Chi tiết có kết cấu đơn giản, do đó có thể được gia công bằng các phương pháp cơ khí thông thường trên máy công cụ truyền thống.

Hình 1.3.1 Ổ gá dao tiện CNC

CTGC là bộ phận kẹp dao với thiết kế hình hộp và đầu côn (đầu 7:24), được lắp vào ổ lắp dụng cụ trên đĩa công cụ Bề mặt của CTGC có hai lỗ ren để dẫn bu lông siết chặt vào cán dao, đảm bảo sự ổn định và chính xác trong quá trình gia công.

+ Đầu côn của chi tiết là loại côn 7:24 theo chuẩn BT của Nhật Bản, đó là tiêu chuẩn đầu tiên của 7:24 côn với ATC (Automatic Tool Changer)

+ Năm 1998, Nhật Bản công bố tiêu chuẩn JIS B 6339: 1998 để thay thế MAS403-BT

+ Năm 2007, ISO đã công bố ISO7388-2: 2007 là tiêu chuẩn mới cho bộ ổ gá dao đầu côn 7:24 BT

Đầu côn 7:24 là tiêu chuẩn phổ biến nhất tại Việt Nam, thường thấy trong máy tiện và phay CNC của Nhật Bản và Đài Loan Loại đầu côn này được ưa chuộng nhờ vào tính cân bằng và ổn định trong quá trình gia công, nhờ cấu tạo đối xứng và sự ổn định của trục chính.

Đầu côn 7:24 của ổ gá dao được lắp vào ổ lắp dụng cụ theo kiểu lắp ghép lỏng, với phần rỗng bên trong đầu côn giúp tạo khoảng ăn khớp giữa ổ gá dao và cơ cấu kẹp chặt trong ổ lắp dụng cụ.

- Chi tiết được định vị 6 bậc tự do trên đĩa công cụ, đầu côn 7:24 định vị 2 bậc, mặt

B định vị 3 bậc, rãnh chống xoay định vị 1 bậc

Hình 1.3.3 Định vịtrước khi kẹp Hình 1.3.4 Sau khi kẹp chặt

Chi tiết này được sản xuất theo tiêu chuẩn riêng, do đó các thông số kỹ thuật không tuân theo tiêu chuẩn toàn cầu Hơn nữa, nhà sản xuất không cung cấp thông số kỹ thuật trên trang thông tin, vì vậy độ côn của chi tiết chỉ có thể được xác định thông qua việc đo đạc trực tiếp.

- Bên trong chi tiết ổ gá dao còn có nhiều lỗ được khoan tiếp nối với nhau tạo thành đường dẫn dung dịch tưới nguội đến đầu dao

Hình 1.3.5 Hệ thống lỗ trong chi tiết

Mặt bích (mặt B) của ổ gá dao tiếp xúc với bề mặt ổ gá công cụ của đĩa công cụ Trên mặt bích có rãnh để gắn chốt chống xoay, giúp cố định chi tiết và ngăn không cho chi tiết xoay trong quá trình gia công.

Hình 1.3.6 Hình chiếu rãnh chống xoay Hình 1.3.7 Ổ lắp dụng cụ

- Bề mặt cần đặc biệt quan tâm là:

+ Đầu côn 7:24: là bộ phận quan trọng của chi tiết để lắp đặt ổ gá dao vào ổ lắp dụng cụ

+ Lỗ lắp ghộp ỉ35: là bộ phận cú cụng dụng lắp đặt ổ gỏ dao vào ổ lắp dụng cụ.

Phân tích độ chính xác gia công

Phân tích độ chính xác kích thướ c

+ Khoảng cách giữa mặt kẹp và mặt tỳ là 33 ± 0.05 [1]

+ Kích thước danh nghĩa: 33 mm + Sai lệch trên: + 0.05

+ Dung sai kích thước: ITD = ES – EI = 0.1

 Độ chính xác về kích thước đạt cấp chính xác: 10

- Vỡ lỗ ỉ10 dựng để lắp chốt chặn dao, cú thể dựng bỳa đúng để thay thế nên ở đây ta chọn kiểu lắp trung gian (lắp tức): H/n ([1], trang 22)

+ Miền dung sai kớch thước: ỉ10H7/n6

+ Với miền dung sai kớch thước lỗ ỉ10H7 => ỉ10 ( [1], tra bảng 2.10 tr 22)

+ Sai lệch dưới: 0 + Dung sai kích thước: ITD = ES – EI = 0.058

Để lắp ghép đầu phun dung dịch tưới nguội cho hệ thống Vỡ lỗ ỉ12, không cần độ dôi cao nhờ vào việc sử dụng vít cố định Do đó, kiểu lắp ghép trượt với độ hở là lựa chọn tối ưu (theo Giáo trình dung sai lắp ghép, trang 20).

+ Miền dung sai kớch thước: ỉ12H7/h6

+ Với miền dung sai kớch thước lỗ ỉ12H7 => ỉ12 ( [1], tra bảng 2.10 tr 22)

+ Dung sai kích thước: ITD = ES – EI = 0.07

+ Các kích thước không chỉ dẫn dung sai ta lấy cấp chính xác 12 (CCX phôi – tùy theo loại phôi và phương pháp chế tạo phôi)

+ Kích thước 130 cấp chính xác 12 ( [1], tra bảng 2.11 tr 22) ta được IT = 0,4 mm Kích thước đầy đủ 130 ± 0,2

Kích thước 18 cấp chính xác 12 có IT = 0,18 mm với kích thước đầy đủ là 18 ± 0,09 Đối với kích thước 16 cấp chính xác 12, IT = 0,21 mm và kích thước đầy đủ là 16 ± 0,09.

+ Kích thước 12.5 cấp chính xác 12 ( [1], tra bảng 2.11 tr 22) ta được IT = 0,18 mm Kích thước đầy đủ 12.5 ± 0,09

+ Kớch thước ỉ97 cấp chớnh xỏc 12 ( [1], tra bảng 2.10 tr 20) ta được IT = 0,35 mm Kớch thước đầy đủ ỉ97

Kích thước ỉ57 với cấp chính xác 12 có IT = 0,3 mm Kích thước ỉ45 cũng ở cấp chính xác 12 cho IT = 0,25 mm Tương tự, kích thước ỉ40, ỉ35 đều đạt IT = 0,25 mm Kích thước ỉ12 có IT = 0,18 mm, trong khi kích thước ỉ10 và ỉ9 đều đạt IT = 0,15 mm Cuối cùng, kích thước R1 với cấp chính xác 12 có IT = 0,1 mm và kích thước đầy đủ là R1 ± 0,05.

+ Kích thước R3 cấp chính xác 12 ( [1], tra bảng 2.11 tr 22) ta được IT = 0,1 mm Kích thước đầy đủ R3 ± 0,05

+ Kích thước R73 cấp chính xác 12 ( [1], tra bảng 2.11 tr 22) ta được IT = 0,3 mm Kích thước đầy đủ R73 ± 0,15.

Phân tích độ chính xác hình dáng hình học

+ Dung sai độ phẳng của mặt B, kớch thước danh nghĩa ỉ97, cấp chớnh xỏc 10, ([1], tra bảng 3.1 trang 66) dung sai là 0.05 mm

+ Dung sai độ trũn của trụ cụn ỉ57, cấp chớnh xỏc 7, ( [1], tra bảng 3.2 trang 67) dung sai là 0.016 mm.

Phân tích độ chính xác vị trí tương quan

+ Dung sai độ song song giữa mặt A và tâm mặt B là 0.06 mm, kích thước danh nghĩa 33, cấp chính xác 10 ( [1], tra bảng 3.3 trang 68)

+ Dung sai độđồng tâm của chi tiết và trục chính máy tiện là 0.04 mm, kích thước danh nghĩa ỉ57, cấp chớnh xỏc 7, ([1], tra bảng 3.4 trang 69).

Chất lượng bề mặt

- Độ nhám bề mặt chi tiết gia công như sau:

+ Độ nhám của mặt côn 7:24 là Ra 0.32 cấp độ nhám N5

+ Độ nhám của mặt B là Ra 0.32 cấp độ nhám N5

+ Độ nhám của các lỗ ren là Rz 40

+ Các bề mặt còn lại được gia công bán tinh, độ nhám là Rz 20.

K ế t lu ậ n

- Dung sai kích thước có cấp chính xác cao nhất là 7

- Cấp độ nhám cao nhất là N5

- Dung sai độ vuông góc giữa mặt C và mặt D là 0.04 mm, kích thước danh nghĩa

- Các giá trị độ nhám đã cho là tương thích với nhau sao cho phù hợp với điều kiện của chi tiết gia công.

Xác đị nh d ạ ng s ả n xu ấ t

- Tính khối lượng chi tiết gia công bằng với khối lượng bản vẽ CREO.

- Khối lượng riêng: C45 có khối lượng riêng là γ = 7,85.10 -6 kg/mm 3

- Thể tích chi tiết gia công: V = 5,12.10 5 mm 3

- Khối lượng chi tiết: m  4 kg

Sản lượng hàng năm của chi tiết được xác định theo công thức:

N: Số chi tiết được sản xuất trong 1 năm.

N1: Số sản phẩm được sản xuất trong một năm. m: Số chi tiết trong một sản phẩm α: Số chi tiết phế phẩm (α = 3 ÷ 6) β: Số chi tiết được chế tạo dự trữ (β= 5 ÷ 7)

Bảng 1.1 Các dạng sản xuất, [7] trang 10

Q: Khối lượng của chi tiết

Sản lượng hàng năm của chi tiết (chiếc) Đơn chiếc < 5 < 10 < 100

 Căn cứ theo tính toán và bảng 1.1 ta xác định được dạng sản xuất của chi tiết là hàng loạt lớn với sản lượng 500 – 5000 (chiếc).

PH Ầ N II: CH ỌN PHÔI, PHƯƠNG PHÁP CHẾ T Ạ O PHÔI VÀ

Ch ọ n phôi

Trong ngành chế tạo cơ khí, ba loại phôi chính được sử dụng là phôi cán, phôi rèn và phôi đúc Bên cạnh đó, phôi hàn và phôi dập cũng được áp dụng trong một số trường hợp cụ thể.

Phôi cán là sản phẩm được sản xuất tại nhà máy luyện kim liên hợp, dùng để chế tạo trực tiếp các chi tiết thông qua phương pháp gia công có phôi trên các máy cắt gọt kim loại.

Cán là quá trình mà phôi được đưa qua khe hở giữa hai trục cán quay ngược chiều, dẫn đến biến dạng dẻo của phôi Kết quả là chiều dày của phôi giảm và chiều dài tăng lên đáng kể, đồng thời hình dạng mặt cắt của phôi cũng thay đổi theo hình dạng của khe hở giữa hai trục cán.

Sản phẩm được sản xuất bằng phương pháp cán có ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp như cơ khí, xây dựng và giao thông vận tải Tùy thuộc vào hình dáng, sản phẩm cán được phân loại thành bốn nhóm chính: hình, tấm, ống và đặc biệt.

Sản phẩm cán hình được phân chia thành hai nhóm chính: nhóm thông dụng với các prôfin đơn giản như hình tròn, vuông, chữ nhật, lục giác, chữ U, chữ T, và nhóm đặc biệt với prôfin phức tạp, được thiết kế cho những mục đích cụ thể như đường ray, các dạng đặc biệt sử dụng trong ôtô, máy kéo, và trong ngành xây dựng.

• Sản phẩm cán tấm: được chia thành hai nhóm theo chiều dày: o Tấm dày có chiều dày trên 4mm o Tấm mỏng có chiều dày dưới 4mm

• Sản phẩm cán ống: chia thành loại không có mối hàn và loại có mối hàn

• Sản phẩm cán đặc biệt: gồm có các loại bánh xe, bánh răng, bi, vật cán có prôfin chu kỳ…

+ Độ chính xác của phôi cao, năng xuất chế tạo phôi cao.

+ Phôi cán có nhiều dạng và nhiều tiết diện.

+ Phương pháp chế tạo phôi đơn giản, rẻ tiền, dễ chế tạo và năng suất cao.

+ Cơ tính vật liệu không tốt phôi có hình dáng đơn giản trên bề mặt.

+ Không cán được các loại vật liệu dòn.

+ Không cán được các loại phôi có kích thước lớn.

Sử dụng phôi cán cho chi tiết gia công ổ gá dao không mang lại năng suất cao, vì phương pháp này chỉ phù hợp với sản xuất đơn chiếc Hơn nữa, lượng dư lớn không đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật và không thể tạo ra phôi có hình dáng phức tạp như ổ gá dao.

❖ Phôi rèn: Khởi phẩm của phôi rèn là những thỏi thép đúc hay phôi cán.

Phôi rèn có kết cấu bền chặt hơn so với phôi cán, vì vậy nó thường được sử dụng cho các trục quan trọng như trục chính của máy cắt kim loại và trục khuỷu của động cơ đốt trong Mặc dù chi phí gia công phôi cán có thể thấp hơn, nhưng độ bền và độ tin cậy của phôi rèn là yếu tố quyết định trong các ứng dụng này.

Phương pháp rèn cho phép tạo ra những chi tiết rèn với hình dáng đơn giản và mép dư lớn, với trọng lượng có thể lên tới 250 tấn Quy trình này bao gồm hai loại hình rèn chính: rèn tự do và rèn khuôn.

Vật rèn có hình dáng phức tạp thường được sản xuất qua nhiều khuôn, từ đơn giản đến phức tạp, cho đến khi đạt được hình dạng mong muốn So với rèn tự do, rèn khuôn mang lại độ chính xác và năng suất cao hơn, vì vậy phương pháp này được áp dụng phổ biến trong sản xuất hàng loạt.

Trong sản xuất đơn chiếc và hàng loạt nhỏ, phôi rèn tự do được ưa chuộng nhờ vào ưu điểm giá thành thấp do không cần chế tạo khuôn dập Ngoài ra, phôi rèn tự do có cơ tính vượt trội hơn so với phôi đúc Quy trình rèn có thể thực hiện đơn giản bằng cách sử dụng đe và búa cho rèn tay hoặc các thiết bị như máy búa hơi và máy ép thủy lực để tác động lên vật rèn.

Rèn tự do được ứng dụng phổ biến trong sản xuất các sản phẩm đơn chiếc và hàng loạt nhỏ, đặc biệt trong ngành công nghiệp sửa chữa tàu thủy và tàu hỏa, nhằm chế tạo các chi tiết có tải trọng phức tạp.

Rèn khuôn là quá trình nung vật rèn đến nhiệt độ tối ưu để biến dạng, sau đó đưa vào khuôn và rèn bằng các loại máy búa Đối với những vật rèn có hình dạng phức tạp, có thể sử dụng nhiều khuôn khác nhau, từ đơn giản đến phức tạp, cho đến khi đạt được khuôn có hình dáng tương ứng với sản phẩm cuối cùng.

Rèn khuôn mang lại độ chính xác và năng suất cao hơn so với rèn tự do, vì vậy nó được ứng dụng phổ biến trong sản xuất hàng loạt.

Phôi rèn là một yếu tố quan trọng trong gia công ổ gá dao, đảm bảo đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật về lượng dư và vật liệu Quá trình rèn cho phép đạt được độ chính xác cao và tạo ra phôi với hình dáng phức tạp Tuy nhiên, chi phí chế tạo khuôn rèn thường khá cao.

Phôi đúc là sản phẩm được chế tạo qua phương pháp đúc, hiện đang được sử dụng phổ biến do khả năng tạo ra các hình dạng kết cấu phức tạp Phương pháp này cho phép sản xuất phôi với kích thước đa dạng, từ nhỏ đến lớn, điều mà các kỹ thuật khác như rèn hay dập khó có thể thực hiện.

Phương pháp chế t ạ o phôi

Giới thiệu

Rèn là một phương pháp gia công kim loại bằng áp lực ở trạng thái nóng, trong đó kim loại được nung đến nhiệt độ tối đa cho phép Sau đó, kim loại được rèn hoặc dập đến nhiệt độ tối thiểu để tạo ra phôi và chi tiết với hình dạng và kích thước chính xác Quá trình này giúp phôi hoặc chi tiết gia công có độ hạt nhỏ và mịn, đồng thời làm cho các tinh thể trở nên bền chặt hơn, mang lại cơ lý tính tốt hơn so với phôi hoặc chi tiết đúc.

Rèn đóng vai trò quan trọng trong ngành chế tạo máy và dụng cụ, đặc biệt là phương pháp dập nóng, giúp tiết kiệm kim loại và nâng cao năng suất lao động Khi ngành chế tạo máy phát triển, vai trò của dập nóng càng trở nên nổi bật Các phương pháp dập tiên tiến đã được áp dụng nhằm giảm thiểu lượng dư gia công cơ khí, cho phép nhiều chi tiết không cần trải qua bước gia công cơ khí tiếp theo.

Trong quá trình rèn, việc sử dụng các công cụ chuyên dụng giúp nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm Rèn khuôn là phương pháp phổ biến, trong đó người thợ thường phân nhỏ các công đoạn rèn thành nhiều bước khác nhau, mỗi bước có thể bao gồm nhiều động tác và sử dụng các vật liệu chuyên dụng Các công cụ rèn bao gồm: a) Búa nhíp, thích hợp cho việc rèn các vật rèn nhỏ nhất; b) Búa hơi nước, dùng cho các vật rèn cỡ trung bình; c) Máy búa không khí nén, phục vụ cho rèn các vật rèn cỡ nhỏ và trung bình; và d) Máy ép thủy lực, cũng như máy ép thủy lực – hơi nước, được sử dụng để rèn các vật rèn lớn.

Hiện nay, tại Việt Nam, các thiết bị rèn lớn và thiết bị dập nóng chủ yếu tập trung ở các nhà máy lớn, trong khi đó, thiết bị rèn tự do vẫn được sử dụng rộng rãi trong các nhà máy và xí nghiệp, đặc biệt là ở các xí nghiệp địa phương và hợp tác xã.

Phương hướng hoàn chỉnh công nghệ rèn hiện đại bao gồm việc sử dụng thiết bị có hành trình nhanh và các phương tiện cơ khí hóa nhằm giảm nhẹ điều kiện làm việc cho công nhân, như máy cấp phôi, máy điều khiển từ xa, và bàn quay phôi Đồng thời, trong quá trình lập phương án công nghệ, việc thiết kế các dụng cụ rèn chuyên dụng là cần thiết để nâng cao năng suất, chẳng hạn như khuôn rèn cho từng vật rèn hoặc cho cả vật rèn nếu chi tiết nhỏ.

Phân lo ạ i

Để phân biệt giữa rèn tự do và rèn máy, chúng ta có thể quy ước rằng rèn máy sử dụng các thiết bị như máy búa và máy ép để tạo áp lực biến dạng, trong khi rèn tự do dựa vào sức người làm phương tiện gây áp lực.

Rèn tự do là quá trình biến dạng kim loại bằng cách sử dụng nhiều khuôn không hoàn toàn bao bọc vật liệu, giúp tạo ra hình dạng mong muốn Trong quá trình này, kim loại sẽ được biến dạng khi được đặt giữa các khuôn dập, mang lại độ chính xác và chất lượng cao cho sản phẩm cuối cùng.

Rèn tự do là quá trình "búa" hoặc "dập" vật liệu qua các chuyển động đập để đạt hình dạng mong muốn Sản phẩm từ rèn tự do thường cần gia công thứ cấp để đạt dung sai cần thiết Phương pháp này phổ biến cho các sản phẩm số lượng nhỏ và hình dáng đơn giản như đĩa, vòng, bạc lót, xi lanh và trục, đồng thời cũng cho phép sản xuất các hình dạng tùy chỉnh Độ bền cấu trúc thớ được cải thiện nhờ vào quá trình biến dạng lặp đi lặp lại của phôi thép Ngoài ra, rèn khuôn hở giúp nâng cao khả năng chống mòn và độ bền của sản phẩm, đồng thời giảm đáng kể độ rỗ.

Rèn tự do bằng tay, hay còn gọi là rèn thủ công, là quá trình sử dụng sức người để rèn phôi kim loại Dụng cụ chính trong rèn thủ công bao gồm búa và đe, với nhiều kiểu dáng khác nhau Đe thường được đúc bằng thép cacbon Y8, có trọng lượng từ 80 – 300 kg, với loại một đầu được sử dụng phổ biến nhất Bề mặt đe được tôi sâu khoảng 10 – 20 mm, đạt độ cứng từ 40 – 45 HRC, sau đó được mài phẳng hoặc gia công đạt chuẩn CCX 6 Đầu đe có thể có hình dạng côn tròn để thực hiện các công đoạn như uống hoặc nong rộng lỗ Ngoài ra, đe còn có các lỗ tròn hoặc vuông để đột lỗ hoặc lắp đặt các dụng cụ khác nhau, phục vụ cho quá trình rèn.

Chân đe được gắn vào đệm gỗ có đường kính 600 mm và được cố định bằng những đinh sắt Để đảm bảo hiệu quả, đe cần được đặt sao cho dầu nhờn hướng về phía bên trái của người thợ Thanh đỡ hai đầu được sử dụng để uốn thép giải hoặc thép tấm.

Búa cũng có nhiều kiểu khác nhau, nhưng chia làm hai loại: Búa con và búa cái + Búa con có trọng lượng từ 0.5 ÷ 2 kg

+ Búa cái có trọng lượng từ 2 ÷ 10 kg

Bằng phương pháp rèn thủ công, người ta có thể tạo ra những sản phẩm phức tạp Ngoài ra, có thể sử dụng các dụng cụ chuyên dụng hoặc vạn năng để thực hiện quá trình rèn, tương tự như rèn máy.

Hình 2 Các dụng cụ chuyên dùng trong rèn thủ công

Để cắt vật liệu, người ta sử dụng các dụng cụ chạm (a, b, e và d) cho những đường cắt nhẹ nhàng và nhanh chóng hơn, có thể áp dụng “lưỡi cắt” (e và g) với chuôi tương thích với các lỗ trên đe nhằm tăng áp suất tại mặt cắt Để tạo lỗ, các con đột (h, i và k) cùng với các cối đột chuyên dụng (i và m) và cối đột vạn năng (n) được sử dụng Để làm phẳng bề mặt, người ta dùng các bàn là (o và p), và khi cần tóp các thanh tròn, các bàn tóp (q và r) sẽ được áp dụng.

Vật liệu các loại dụng cụ rèn thủ công, kể cả các loại búa đầu trượt được chế tạo bằng thép loại Y7

Rèn tự do bằng máy là một phương pháp gia công áp lực, trong đó kim loại biến dạng không bị khống chế bởi bất kỳ mặt nào khác ngoài bề mặt tiếp xúc giữa phôi kim loại và dụng cụ gia công như búa và đe Khi lực P từ búa tác động lên khối kim loại, sự biến dạng chỉ bị khống chế bởi hai mặt trên và dưới, trong khi các mặt xung quanh hoàn toàn tự do.

Hình 2.2 Sơ đồ rèn tự do bằng máy

Rèn máy có năng suất vượt trội so với rèn tay, cho phép gia công các vật lớn một cách hiệu quả Quá trình rèn máy diễn ra trên búa máy, được chia thành hai loại chính: búa chạy bằng máy ép khí và búa chạy bằng máy hơi nước.

Búa máy khí ép là thiết bị chủ yếu được sử dụng để rèn các chi tiết nhỏ, bao gồm hai xilanh: xilanh ép và xilanh công tác Píttông của xilanh ép tạo ra áp lực không khí, khiến píttông của xilanh công tác di chuyển, đồng thời hoạt động như phần đập của búa Chuyển động lên xuống của píttông xilanh công tác được điều khiển bởi một động cơ điện thông qua hệ thống biên – tay quay và hộp giảm tốc.

Giữa các xilanh ép và xilanh công tác có bộ phận điều chỉnh không khí với các van và ống dẫn, cho phép không khí bị ép vào phía trên hoặc dưới của xilanh công tác Bàn đạp được sử dụng để mở hoặc đóng các van này Khi khí vào phần trên xilanh, nó đè lên píttông, làm cho búa chuyển động nhanh xuống và đập lên phôi rèn Ngược lại, khi khí vào phần dưới xilanh, búa sẽ được nâng lên cao Nhờ vào việc phân phối khí linh hoạt, búa có thể thực hiện các cú đập liên tục hoặc từng nhát một, ép phôi rèn vào đe dưới hoặc treo ở trên.

+ Đầu búa (11) được bắt vào phần đập búa và đe dưới (12) được bắt vào bệ đe

(13) bằng cách chêm vào rãnh dạng đuôi cá Bệđe (13) được đặt trên thân đe

(14), thân đe này tách riêng khỏi thân máy

+ Búa máy khi ép có khối lượng phần đập (đầu búa) từ50 kg đến 1 tấn Trong một phút búa có thểđập khỏang 70 – 190 lần

Búa máy hơi nước là thiết bị quan trọng trong quá trình rèn các chi tiết lớn, được chia thành hai loại chính: loại chuyển động đơn và loại chuyển động kép.

Búa có chuyển động đơn sử dụng hơi nước hoặc khí nén để nâng phần đập của búa lên, sau đó giải phóng ra ngoài xilanh để phần búa rơi xuống và đập lên vật rèn Tuy nhiên, loại búa này hiện nay ít được sử dụng.

Búa có chuyển động kép, sử dụng hơi nước để nâng phần đập của thân búa lên, đồng thời tăng cường năng lượng khi búa rơi xuống.

Sơ đồ cấu tạo của búa máy hơi nước có chuyển động kép được mô tả trong Hình 10.10 Hơi nước vào xilanh công tác qua ngăn kéo (1) nhờ tay gạt (2) Đầu búa được gắn chặt vào phần đập của thân búa (4), phần này nối liền với cần (5) của píttông (6) trong xilanh công tác Đe dưới (7) được cố định vào giá đe (8), và giá đe này được gắn vào thân đe (9).

+ Đầu búa có thể đập từng nhát một hoặc tự động đập lên vật rèn, nó cũng có thểép phôi rèn vào đe dưới hoặc treo lưng chừng

+ Khối lượng phần đập của búa máy hơi nước nặng từ 0,5 đến 5 tấn, áp suất của hơi nước hoặc khí nén từ6 đến 8 atmôtphe (at)

- Ưu, nhược điểm của rèn tự do:

+ Độ chính xác, độ bóng bề mặt chi tiết không cao Năng suất thấp

Xác định lượng dư

Hình 2.3.1 Lượng dư chi tiết gia công.

Bảng 2.3.2: Lượngdư rèn khuôn theo nhóm thép, mứcđộphứctạpcủa phôi

- Nhóm thép M1 (chứa 0,45%C và đến 2% nguyên tố hợp kim); M2 là các loại thép còn lại

- C1, C2, C3, C4: Đặc trưngbẳng hệsố C = Gf/Gb

+ Gf: Khối lượng phôi rèn (vật rèn, kg)

+ Gb: Khối lượng củavậtthể có hình dạngđơn giản mà vật rèn bị bao trongđó (hình khối hộp đơn gian mà vật rèn có thể chui vào)

- Cấp độ nhám 1 - 3 : Rz từ 320 đến 40

- Cấp độ nhám 4 - 6: Rz 40 - 1,25 Ra

- Cấp chính xác I: cấp chính xác nâng cao

- Cấp chính xác II: cấp chính xác thường

Cho phép các kích thước của cùng một phôi có độ chính xác khác nhau, trong đó độ chính xác nâng cao được áp dụng cho các bề mặt quan trọng, trong khi các mặt không quan trọng có thể sử dụng cấp chính xác thấp hơn, thường là cấp chính xác thông thường.

Bảng 2.3.3: Dung sai kích thước phôi rèn (Cấp chính xác 2)

Hình 2.3.4 Kí hiệu bề mặt chi tiết gia công

- Chi tiết có khối lượng  4kg

- Cấp chính xác phôi là II

- Nhóm thép M1(chứa 0,45%C và đến 2% nguyên tố hợp kim)

- Độ phức tạp C2 (C2 = 0,32 ÷ 0,63); Vì C2 = Gf/Gb = 4/11,3 = 0.35

+ Gf: Khối lượng phôi rèn (vật rèn, kg)

Khối lượng của vật thể có hình dạng đơn giản được xác định bởi kích thước bao gồm cả phôi, tính bằng kilogam (kg).

Hình 2.3.5 Khối lượng kích thước bao cả phôi

- Chiều dài phôi (50 ÷ 120) và chọn cấp độ nhám (1 ÷ 3)

- Tra bảng 46-1 [2], ta xác định được lượng dư là 1.3 (cho mỗi phía) và dung sai là:

Bề mặt Kích thước danh nghĩa (mm) Dung sai

Tính h ệ s ố chuy ể n d ị ch v ậ t li ệ u

Hình 2.4.1 Khối lượng của phôi

- Từ phần mềm ta được: Vph = 7,8.10 5 mm 3

- Khối lượng riêng của vật liệu CTGC γ = 7,85.10 -6 mm 3

- Vậy khối lượng phôi là:

Hệ số sử dụng vật liệu:

PH Ầ N III L Ậ P QUI TRÌNH CÔNG NGH Ệ

M ục đích

Bằng cách phân tích hình dáng, kích thước, điều kiện kỹ thuật và tính chất sản xuất, chúng ta có thể xây dựng quy trình công nghệ gia công chi tiết một cách hợp lý nhất.

- Chuẩn định vị để gia công:

+ Khi gia công chi tiết ổ gá dao ta cần lưu ý các tiêu chuẩn về:

• Dung sai độ phẳng của mặt B

• Dung sai độ tròn của trụ côn 7:24

• Dung sai độ song song giữa mặt A và tâm mặt B

• Dung sai độ đồng tâm của chi tiết và trục chính máy tiện

- Trình tự gia công các bề mặt:

+ Gia công mặt trụ côn

+ Gia công tất cả các bề mặt của khối hộp

+ Gia công các lỗ chính và các lỗ phụ

+ Kiểm tra các yếu tố về kích thước như đường kính ngoài, đường kính lỗ, độ nhám bề mặt

Trong sản xuất đơn chiếc và hàng loạt, dụng cụ đo vạn năng thường được sử dụng để đo kích thước và so sánh độ nhám bề mặt Đối với sản xuất hàng loạt lớn, các dụng cụ kiểm tra chuyên dụng có thể được áp dụng để đảm bảo độ chính xác và hiệu quả.

Để đảm bảo độ đồng tâm giữa mặt lỗ và mặt đầu, việc sử dụng đồng hồ so và đồ gá kiểm tra là phương pháp tốt nhất.

+ Dung sai độ song song giữa tâm mặt trụ côn của mặt A và mặt B có thể kiểm tra bằng đồng hồ so hoặc thước đo góc

(Đính kèm phiếu hướng dẫn công nghệ)

PH Ầ N IV BI Ệ N LU Ậ N QUI TRÌNH CÔNG NGH Ệ

NGUYÊN CÔNG I: CHU Ẩ N B Ị PHÔI

- Bước 1: Làm sạch phôi và mài bỏ phần thừa.

- Bước 2: Kiểm tra các khuyết tật của phôi : nứt, cong vênh.

- Bước 3: Kiểm tra kích thước phôi:

NGUYÊN CÔNG II: TI Ệ N THÔ VÀ BÁN TINH M ẶT ĐẦ U A, M Ặ T B, VÁT MÉP 6x

Mặt D: Định vị 3 bậc tự do

Kẹp khối V: Định vị 2 bậc tự do

Máy tiện 1K62, máy có các thông sốcơ bản như sau:

Cấp tốc độ trục chính : 12,5-16-20-25-31,5-40-50-63-80-100-125-160-200-250- 315-400-500-630-800-1000-1250-1600-2000 vòng/phút

Công suất động cơ trục chính : 10 kW

Bước tiến bàn máy ( mm/vòng ): 0,07 ÷ 4,16

Khoảng dịch chuyển bàn dọc: 0,07- 0,014- 0,084- 0,097- 0,11- 0,12- 0,13- 0,14- 0,15- 0,17- 0,195- 0,21- 0,23- 0,26- 0,28- 0,30- 0,34- 0,39- 0,43- 0,47- 0,52- 0,57- 0,61- 0,70- 0,78- 0,87- 0,95- 1,04- 1,14- 1,21- 1,4- 1,56- 1,74- 1,9- 2,08- 2,28- 2,42- 2,8- 3,12- 3,48- 3,8- 4,16

Khoảng dịch chuyển bàn ngang: 0,035- 0,037- 0,048- 0,060- 0,065- 0,07- 0,074- 0,084- 0,097- 0,11- 0,12- 0,13- 0,14- 0,15- 0,17- 0,195- 0,21- 0,23- 0,26- 0,28- 0,30- 0,34- 0,39- 0,43- 0,39- 0,43- 0,47- 0,52- 0,57- 0,60- 0,70- 0,78- 0,87- 0,95- 1,04- 1,14- 1,21- 1,4- 1,56- 1,74- 1,9- 2,08

Kích thước máy (mm) : chiều cao tâm 200 mm, khoảng cách giữa hai tâm 1400 mm

➢ Bước 1: Tiện thô mặt đầu A Đạt: Cấp chính xác 12; kích thước 116,3±0,18; độ nhám Rz40

Dao tiện mặt ngoài gắn mảnh HKC T15K6 có H, L0, B

Chọn t: Dựa vào kích thước của phôi và chi tiết gia công ta chọn t = 1,9 mm

Chọn lượng chạy dao: tra bảng 25-1 trang 29 [3], ta được: S = 0,5 mm/vòng

 Theo thông số máy 1K62 ta chọn S = 0,52 mm/vòng

Tra bảng 35-1 trang 35 [3] ta có: t = 1,9; b = 65 KG/mm 2

Vận tốc cắt thực tế: = = , = 106,8 (m/phút)

Pz = Cpz.S ypz t xpz V nz Kpz

Tra bảng 12-1 trang 21 [3]: Kmp Tra bảng 13-1 trang 21 [3]: np = 0,75

So với công suất máy là 10 kW nên máy làm việc đảm bảo an toàn

− Trong đó: l = 27 mm: chiều dài gia công

= 3 mm: khoảng dao trước khi chạm phôi

S = 0,52 mm/vòng: lượng chạy dao i = 1 số lần cắt

➢ Bước 2:Tiện bán tinh mặt đầu A. Đạt: Cấp chính xác 12; kích thước 116,1±0,18; độ nhám Rz20

Chọn lượng chạy dao: tra bảng 17-1 trang 29 [3], bán kính mũi dao r = 0,5;ta được:

Tra bảng 35-1 trang 35 [3] ta có: t = 0,2 mm; b = 65 KG/mm 2

➢ Bước 3:Tiện thô mặt B. Đạt: Cấp chính xác 12; kích thước 75±0,15; độ nhám Rz40

Chọn lượng chạy dao: tra bảng 25-1 trang 29 [3], ta được: S = 0.5 mm/vòng

Vận tốc cắt thực tế: = = , , = 208,1 (m/phút)

− Trong đó: l = 12,2 mm: chiều dài gia công

➢ Bước 4: Tiện bán tinh mặt B Đạt: Cấp chính xác 12; kích thước 75,3±0,15; độ nhám Rz20

Chọn lượng chạy dao: tra bảng 17-1 trang 24 [3], bán kính mũi dao r = 0,5; ta được:

Tra bảng 35-1 trang 35 [3] ta có: t = 0,2 mm; b = 65 KG/mm 2

Vận tốc cắt thực tế: = = , , = 208,1 (m/phút)

− Trong đó: l = 12,2 mm: chiều dài gia công

➢ Bước 5: Tiện vát mép 6x60 Đạt: Cấp chính xác 12; kích thước 6x60 ; độ nhám Rz40

Dao tiện trong gắn mảnh HKC

Chọn t: Dựa vào kích thước của phôi và chi tiết gia công ta chọn t = 2 mm

Chọn lượng chạy dao: tra bảng 25-1 trang 29 [3]; ta được: S = 0.5 mm/vòng

Tra bảng 35-1 trang 35 [3] ta có: t = 2 mm; b = 65 KG/mm 2

NGUYÊN CÔNG III: KHOAN L Ỗ CH Ố NG TÂM Y (L Ỗ CÔNG NGH Ệ )

Mặt B: Định vị 3 bậc tự do

Mặt X: Định vị 2 bậc tự do

➢ Bước 1: Khoan lỗ chống tâm Y Đạt: Cấp chính xác 12; kích thước L = 2/3 mũi côn; độ nhám Rz40

Mũi khoan tâm Dc= 4, ɵ `, Ds, L5, l=1

Chọn t: Dựa vào kích thước của phôi và chi tiết gia công ta chọn t = 6 mm đểđảm bảo độ cứng vững khi đặt mũi chống tâm

Theo công thức: V = Kv Tra bảng 3-3 trang 84 [3]

Tra bảng 4-3 trang 84 [3]: T’, Tra bảng 5-3 trang 84 [3]: = 1 Tra bảng 6-3 trang 84 [3]: = 1 Tra bảng 7-1 trang [3]: = 1 Tra bảng 8-1 trang [3]: = 1

+ Moment khi khoan: M = CM (KGm)

- Tra bảng 12-1 trang 21 [3]: Kmp= np

Lực cắt khi khoan: Po = Cp.D Zp S Yp KM

 Po = 68 10 1 0,26 0,7 1 = 267,84 (KG) Công suất: N = = , = 2,39 KW

= 6 mm, chiều dài gia công = 3 mm, khoảng dao trước khi chạm phôi

NGUYÊN CÔNG IV: TI Ệ N RÃNH THOÁT, TI Ệ N THÔ VÀ BÁN TINH M Ặ T TR Ụ CÔN

Mặt Y: Định vị 3 bậc tự do

Mặt X: Định vị 2 bậc tự do

➢ Bước 1:Tiện rãnh thoát Đạt: Cấp chớnh xỏc 12; kớch thước ỉ2; độ nhỏm Rz40

Chọn lượng chạy dao: tra bảng 17-1 trang 24 [3], bán kính mũi dao r = 1; ta được:

Tra bảng 35-1 trang 35 [3] ta có: t = 1; b = 65 KG/mm 2

➢ Bước 2:Tiện thô mặt trụ côn 7:24. Đạt: Cấp chính xác 12; kích thước 7:24; độ nhám Rz40

Chọn lượng chạy dao: tra bảng 25-1 trang 29 [3], chiều sâu cắt 3mm; ta được: S (0,5 – 0,9) mm/vòng => S = 0.5 mm/vòng

Tra bảng 35-1 trang 35 [3] ta có: t = 3; b = 65 KG/mm 2

➢ Bước 3:Tiện bán tinh mặt trụ côn 7:24. Đạt: Cấp chính xác 12; kích thước 7:24; độ nhám Rz40

Chọn lượng chạy dao: tra bảng 17-1 trang 24 [3], bán kính mũi dao r = 1mm; ta được: S = (0,55 – 0,65) mm/vòng => S = 0,55 mm/vòng

Phương pháp đị nh v ị và k ẹ p ch ặ t

Chi Ti ế t Tiêu Chu ẩ n

Định dạng
Số trang	280
Dung lượng	13,39 MB