Đề cương chuyên đề công nghệ chế tạo máy 1
Trang 1ĐỀ CƯƠNG CHUYÊN ĐỀ CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY 1
Câu 1 Tiện cứng:
Khái niệm, khả năng công nghệ, ưu nhược điểm, lợi ích, so sánh với mài.
Khái niệm
Tiện cứng là phương pháp tiện sử dụng dao bằng vật liệu siêu cứng CBN (Cubic Boron Nitride), PC
BN, PCD hoặc ceramic tổng hợp thay thế cho mài để gia công thép đã tôi (có độ cứng lớn hơn 45H RC)
Khả năng công nghệ
Cấp chính xác khi tiện cứng đạt IT6 và độ bóng bề mặt (Rz = 2 – 4 micromet)
Ưu điểm
- Phương pháp này có thể gia công khô và hoàn thành chi tiết trong cùng một lần gá
- Không sử dụng dung dịch làm mát (giảm chi phí)
- Máy có độ cứng vững cao
- Gia công dc các bề mặt phức tạp
Nhược điểm
- Nhiệt độ vùng gia công rất lớn
- Tôc độ quay trục chính lớn
- Lớp phoi biến dạng dẻo ở nhiệt độ rất cao
Vật liệu làm mảnh dao tiện cứng (tên vật liệu và những đặc điểm cơ bản).
Vật liệu siêu cứng CBN (Cubic Boron Nitride), PCBN, PCD hoặc ceramic tổng hợp.
- CBN: CBN (Cubic boron nitride - Nitrit bo lập phương) được tổng hợp dưới dạng tinh thể từ
nitrit bo sáu cạnh với chất xúc tác kim loại, nhiệt độ khoảng 1.5000C và áp suất khoảng 100.000kgf/cm2, tạo ra cấu trúc tinh thể bền, cứng, có dạng khối với các góc sắc bén CBN cứng gần gấp đôi Al2O3 và có khả năng chịu nhiệt đến 1371 độ C trước khi vỡ vụn Vật liệu này có khả năng cắt thép gió dễ dàng và chính xác, và tốt hơn kim cương trong nhiều ứng dụng CBN dùng để cắt nguội và chịu được hóa chất đối với tất cả các muối vô cơ và hợp chất hữu cơ
Đặc điểm cơ bản: Độ cứng cực cao, chỉ sau kim cương, dẫn nhiệt cao, tính chống mài mòn cực
cao, có tính trơ hóa tốt
- PCBN: Có khả năng chịu được biến dạng và mài mòn ở nhiệt độ cao, để gia công các loại thép
cứng, được sản xuất bằng cách nung liên tiếp micro CBN
- PCD: Bao gồm bột kim cương tổng hợp có kích thước micro, liên kết với nhau ở nhiệt độ và áp
suất cao
Nguyên tắc gá dao và chi tiết gia công khi tiện cứng.
- Gá chi tiết trên mâm cặp: chiều dài chi tiết >1,5 lần đường kính
Trang 2Câu 2 Phay cứng: Khái niệm, ưu nhược điểm.
Khái niệm: Phay cứng là phương pháp phay những vật liệu rất cứng, với phay cao tốc với độ cứng
45-64 HRC, tốc độ 10000v/ph, chiều sâu cắt khoảng 0,2mm
Ưu nhược điểm.
Ưu điểm: Cĩ thể thay thế phương pháp mài và gia cơng tia lửa điện (dùng trong cơng nghệ khuơn mẫu), gia cơng tốc độ cao (siêu tốc), gia cơng được các bề mặt phức tạp
Nhược điểm: Khơng hồn tồn thay thế được phương pháp gia cơng tia lửa điện
3 Phủ dao cắt kim loại:
Tên vật liệu phủ và những tính chất cơ bản và Ứng dụng của các dao cắt ứng với các lớp phủ khác nhau.
Vật liệu phủ chính là carbide titanium (TiC), titanium nitride (TiN), oxyt nhôm (Al2O3), titanium cacbide nitride (TiCN) Đây là các vật liệu rất cứng, có độ chóng ăn mòn và độ trơ hoá học cao, tạo một rào cản rất tốt giữa dụng cụ và phoi
- Titan Nitride (TiN): Đây là loại vật liệu thường dùng nhất, quen thuộc với lớp phủ
màu vàng, nó thường được phủ lên thép gió và carbide dụng cụ TiN có độ cứng cao, hệ số
ma sát nhỏ, giảm được xói mòn, mài mòn và dính trong quá trình gia công Đặc biệt với lớp phủ này có màu vàng nên rất dể nhận biết lưỡi cắt bị mài mòn.
- Titanium – Carbide – Nitride +(TiCN): Lớp phủ có màu xanh xám, cứng hơn TiN Nó
cải thiện sự mài mòn của bề mặt khi cắt thép cacbon, gang, thép hợp kim dụng cụ.
- Titanium – Alumium – Nitride +(TiAlN): Cải thiện độ bền nóng và chống lại sự
oxit hoá khi phản ứng với TiN Loại lớp phủ này có màu tía xám, tính dẫn nhiệt kém nhưng rất cứng.
- Oxit nhôm (Al2O3): Dụng cụ cắt với lớp phủ Al2O3 đang trở thành dụng cụ cắt
có lớp phủ đang được sử dụng rất rộng rãi Vật liệu này có độ cứng cao, bảo vệ được bề mặt, an toàn khi cắt với tốc độ cao khi gia công vật liệu cứng, gang và một số sản phẩm khác Loại lớp phủ này có màu đen.
- CBN: Loại lớp phủ CBN đang được nghiên cứu trong những năm gần đây Chiều
dày lớp phủ này tương đối dày nên khả năng tập trung ứng suất bề mặt rất cao, khả năng dính kết kém Tuy nhiên khi phủ CBN thì khả năng chịu mài mòn của dao rất tốt, nó thích hợp gia cho gia công vật liệu có chứa sắt hoặc không sắt hay cả vật liệu phi kim loại.
- Lớp phủ siêu cứng: Vật liệu phủ này là graphít, ceramic, vật liệu tổng hợp.
Trang 34 Dung dịch trơn nguội trong gia công cắt gọt: Phân loại, phương pháp sử dụng.
Những chất lỏng này được dẫn trực tiếp vào vùng cắt gọi là dung dịch trơn nguội (DDTN) Trong thực tế, có nhiều loại DDTN thích hợp cho từng trường hợp gia công cụ thể DDTN được chọn đúng không chỉ góp phần cải thiện quá trình cắt mà còn thoả mãn được các yêu cầu khác: Nó không ảnh hưởng đến sức khoẻ của công nhân điều khiển máy, không có hại cho hệ thống bôi trơn, không gây ra sự ăn mòn, làm thay đổi màu sắc của vật liệu gia công, cũng như không có nguy cơ cháy và giá thành rẻ
Nếu căn cứ vào thành phần: DDTN được chia làm 2 nhóm chính:
- Nhóm 1: Có gốc nước
- Nhóm 2: Có gốc dầu nguyên chất
Các chất nhóm 1 chủ yếu có tính chất làm nguội là các nhũ tương dầu, thành phần gồm dầu
khoáng và nước thường có tỷ lệ: 1:10 và 1:30 CT 2
Các chất nhóm 2: dựa trên cơ sở dầu khoáng và có tính chất bôi trơn Cả các nhũ tương dầu được
gọi là dầu hoà tan và dầu nguyên chất đều có chứa các chất cho thêm vào như Cl, S, những chất này cải thiện tác động bôi trơn trong các điều kiện nhiệt độ và áp lực tiếp xúc cao, còn các dầu nhớt nguyên chất có thể chứa các Axít béo
Nếu căn cứ vào tác dụng của DDTN người ta chia làm 3 nhóm:
- Nhóm tác dụng làm nguội: Chủ yếu là các dung dịch điện li: dung dịch Na2CO3 ( 20%), dung dịch Na3PO4 (0.8%), NaNO3 (0.3%)
- Nhóm có tác dụng làm nguội và phần nào bôi trơn: dung dịch nước xà phòng (0.9%), Na3PO4 (0.5%), NaNO3 (0.4%) dung dịch dầu Emuxi (10%)
- Nhóm tác dụng bôi trơn và phần nào làm lạnh: Dầu phức hợp: 70% Sunfofơrezon + 30% dầu thực vật,
Các phương pháp cung cấp DDTN
Hiệu quả sử dụng DDTN phụ thuộc nhiều vào phương pháp cung cấp chất này vào vùng cắt
Khi tiện: DDTN được cấp từ mặt trước, mặt sau hoặc phương pháp liên hợp, từ 2 phía, cung cấp
bên trong (thông qua thân dụng cụ) có sự tiếp xúc trực tiếp của chất làm nguội với vùng cắt hoặc cung cấp qua thân dụng cụ không có sự tiếp xúc trực tiếp tại vùng cắt
Khi khoan, khoét, doa, cắt ren không chỉ độ bền của dụng cụ cắt mà cả chất lượng của bề mặt gia
công cũng phụ thuộc vào phương pháp cấp DDTN Các lỗ được bố trí thẳng đứng và làm nguội bằng cách rót (tưới) thì DDTN thâm nhập tới độ sâu bằng 1 - 3 đường kính (khi khoan) và trong trường hợp này nó góp phần làm giảm nhiệt độ Khi các lỗ nằm ngang, trong thời gian gia công và làm nguội bằng cách tưới, chất làm nguội thâm nhập tới độ sâu bằng 1-1.5 đường kính, cho nên nó
ít hiệu quả hơn và trong trường hợp này phải làm nguội có áp lực
Trang 45 Gia công khô: Khái niệm, dao dùng cho gia công khô.
Khái niệm: Gia công khô được hiểu là trong quá trình gia công không sử dụng dung dịch trơn
nguội Với việc không sử dụng dung dịch trơn nguội là về vấn đề chi phí và bảo vệ môi trường
Dao dùng cho gia công khô: Gần đây người ta chế tạo nhiều loại dao làm bằng các vật liệu có tính
chống mòn cao, có khả năng chống lại sự sốc nhiệt và sự bám dính Các vật liệu làm dao như carbide, ceramic, cermet, CBN và PCD có thể được sử dụng cho gia công khô Công nghệ phủ dao cũng có vai trò quan trọng trong gia công khô Nhờ có lớp phủ mà dao điều khiển được độ biến đổi nhiệt độ, hạn chế truyền nhiệt từ khu vực cắt gọt vào mảnh hợp kim Các lớp phủ trên mảnh hợp kim đóng vài trò như một rào cản nhiệt, hạn chế nhiệt truyền vào vật liệu nền và vào chi tiết gia công Chiều dày lớp phủ cũng quan trọng Lớp phủ càng mỏng thì khả năng chống lại sự biến đổi nhiệt càng tốt và ngược lại Khi gia công khô với dao có lớp phủ mỏng thì tuổi bền của dao có thể kéo dài đến 40% so với dao có lớp phủ dày
6 Gia công gần khô: Khái niệm, nguyên lý gia công gần khô cung cấp son khí từ bên ngoài.
Trang 57 Gia công điện hóa: Nguyên lý tạo hình các đặc trưng chính, ưu nhược điểm và phạm vi ứng dụng, cơ chế hoà tan dương cực trong gia công điện hoá.
Nguyên lý tạo hình
Quá trình gia công điện hóa là một quá trình hòa tan anot điện hóa, trong đó một dòng điện một chiều có cường độ cao và điện áp thấp chạy qua giữa chi tiết (được nối với cực dương) và dụng
cụ điện cực (nối với cực âm của nguồn) Hai điện cực đều được đặt trong bể dung dịch điện phân Tại bề mặt anot, kim loại được hòa tan vào các ion kim loại và chi tiết sẽ được sao chép hình dạng của dụng cụ điện cực
Phải có nguồn điện 1 chiều từ (2 ÷ 30V) Trong quá tình g/c hệ thống chạy dao (3) đưa dụng cụ cắt đi xuống chi tiết (9) Khi đó xuất hiện dòng điện có chiều từ cực (+) đến cực (-) thông qua dung dịch điện hóa từ hệ thống trao đổi nhiệt (4) thì dung dịch chất điện phân (7) được bơm thông qua bộ lọc (5) và bơm (6) vào thùng chứa dd, hệ thống này được điều khiển nhờ hệ thống trao đổi nhiệt (4) Trong quá trình g/c thì luôn luôn xuất hiện xu hướng của cực (+) tan Do đó pp này chỉ dùng để g/c chi tiết bị hòa tan, bởi dd điện hóa theo dãy hóa học Van chặn (11) có tác dụng không để tràn dd điện phân ra vùng ko cần thiết để g/c Hệ thống bảo vệ ngắn mạch (2) dùng để bảo vệ trong quá trình g/c khi dụng cụ cắt chạm trực tiếp vào chi tiết g/c thông thường dụng cụ này là cầu chì
Ưu nhược điểm
Trang 68 Gia công siêu âm: Nguyên lý, kết cấu của một số thanh truyền sóng thông dụng.
Trang 79 Máy CMM kiểu tiếp xúc: Phân loại, ưu nhược điểm và phạm vi ứng dụng
Trang 810 Công nghệ phủ CVD: Sơ đồ nguyên lý, các phản ứng tạo thành nguyên tử hoạt tính, động học quá trình CVD, phân loại các công nghệ CVD.
Trang 911 Công nghệ phủ PVD: Phân loại, công nghệ IP và công nghệ BARE trong phủ PVD.