MỞ ĐẦU Mơn học Cơ khí đại cương mơn học có liên quan đến kiến thức phổ biến ngành kỹ thuật điện, lượng, hố, cơng nghệ thơng tin điện tử viễn thơng v.v hệ thống giáo dục đại học, cao đẳng, trung học dạy nghề Giáo trình kỹ thuật khí đề cập đến vấn đề sau: Chương 1: Giới thiệu khái niệm trình sản xuất, chất lượng bề mặt độ xác gia cơng, kết cấu cơng nghệ loại dụng cụ đo khí Chương 2: Trình bày khái quát loại vật liệu dùng khí Chương 3, 4, 5: Giới thiệu nguyên lý để chế tạo loại phôi đúc, phôi rèn dập, phôi hàn công nghệ cắt kim loại Chương 6: Trình bày nguyên lý cắt gọt kim loại, loại máy công cụ cấu thường dùng máy công cụ, công việc thực máy cơng cụ thơng dụng Chương 7: Giới thiệu dạng ăn mịn kim loại, cách xử lý bảo vệ bề mặt sản phẩm khí Đây giáo trình dành cho sinh viên ngồi khí ngành kỹ thuật điện, hố, điện tử cơng nghệ thơng tin thuộc trường đại học kỹ thuật, cao đẳng trung học nghề Giáo trình tài liệu tốt cho cán kỹ thuật nhà máy, xí nghiệp nghiên cứu tham khảo Người biên soạn mong muốn nhận góp ý đồng nghiệp sinh viên nhằm hoàn thiện GIÁO TRÌNH: CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] PGS TS Hồng Tùng, CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật - 1994 [2] Hoàng Tùng, Nguyễn Tiến Đào, Nguyễn Thúc Hà CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật - 2000 [3] TS Nguyễn Tiến Đào, KS Trần Cơng Đức CƠNG NGHỆ KHAI THÁC THIẾT BỊ CƠ KHÍ Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật [4] TS Nguyễn Tiến Đào, ThS Nguyễn Tiến Dũng CÔNG NGHỆ KIM LOẠI VÀ ỨNG DỤNG CAD/CAM/CNC Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật [5] Hồng Tùng CƠNG NGHỆ KIM LOẠI Đại học Bách khoa Hà nội - 1981 [6] Hồng Tùng, Nguyễn Luyến, Nguyễn Văn Hảo, Phạm Bá Nơng CHẾ TẠO PHÔI Nhà xuất Bộ giáo dục đào tạo - 1993 [7] Nguyễn Như Tự GIA CÔNG CẮT GỌT TRÊN MÁY CÔNG CỤ Trường đại học bách khoa Hà nội - 1995 [8] B N ARZAMAXOV VẬT LIỆU HỌC Nhà xuất giáo dục - 2000 [9] Ninh Đức Tốn DUNG SAI VÀ LẮP GHÉP Nhà xuất giáo dục - 2000 GIÁO TRÌNH: CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU Chương 1: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ SẢN XUẤT CƠ KHÍ 1.1 Khái niệm q trình sản xuất khí 1.2 Khái niệm chất lượng bề mặt sản phẩm 1.3 Khái niệm độ xác gia cơng khí Chương 2: VẬT LIỆU DÙNG TRONG CƠ KHÍ 2.1 Tính chất chung kim loại hợp kim 2.2 Thép 2.2 Gang 2.3 Kim loại hợp kim màu 2.3.1 Đồng hợp kim đồng 2.3.2 Nhôm hợp kim nhôm 2.4 Hợp kim cứng Chương 3: KỸ THUẬT ĐÚC 3.1 Khái niệm chung 3.2 Đúc khuôn cát 3.2.1 Các phận phân xưởng đúc 3.2.2 Các phận khuôn đúc 3.2.3 Các loại vật liệu làm khuôn làm lõi 3.2.4 Hỗn hợp làm khuôn, lõi 3.2.5 Chế tạo mẫu hộp lõi 3.2.6 Các phương pháp làm khuôn cát 3.2.7 Hệ thống rót, đậu hơi, đậu ngót 3.3 Đúc gang xám 3.4 Đúc kim loại màu 3.5 Các phương pháp đúc đặc biệt Chương 4: GIA CÔNG KIM LOẠI BẰNG ÁP LỰC 4.1 Khái niệm chung 4.2 Cán kim loại 4.3 Kéo kim loại 4.4 Ép kim loại 4.5 Rèn tự 4.6 Dập thể tích 4.7 Kỹ thuật dập Chương 5: KỸ THUẬT HÀN 5.1 Khái niệm chung 1 12 12 15 19 20 20 21 22 24 24 25 25 26 27 28 29 30 35 36 39 41 44 44 45 52 55 57 63 66 74 74 GIÁO TRÌNH: CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG 5.2 Hàn hồ quang tay 5.3 Hàn hồ quang tự động bán tự động 5.4 Hàn cắt kim loại khí 5.5 Hàn điện tiếp xúc 5.6 Các phương pháp hàn đặc biệt Chương 6: GIA CÔNG CẮT GỌT KIM LOẠI 6.1 Nguyên lý cắt gọt kim loại 6.2 Máy cắt kim loại 6.2.1 Phân loại ký hiệu 6.2.2 Truyền dẫn truyền động máy cắt kim loại 6.2.3 Các loại cấu truyền động máy cắt kim loại 6.2.4 Máy tiện 6.2.5 Máy khoan - doa 6.2.6 Máy bào, xọc 6.2.7 Máy phay 6.2.8 Máy mài Chương 7: XỬ LÝ VÀ BẢO VỆ BỀ MẶT KIM LOẠI 7.1 Khái niệm chung 7.2 Các phương pháp xử lý bảo vệ bề mặt kim loại 7.2.1 Xử lý nhiệt kim loại 7.2.2 Các phương pháp xử lý bề mặt khác 7.2.3 Bảo vệ chống gỉ 75 81 83 91 93 95 95 99 99 100 102 105 110 112 114 118 121 121 121 122 124 124 TÀI LIỆU THAM KHẢO 125 MỤC LỤC 126 GIÁO TRÌNH: CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT BIÊN SOẠN: THS GVC LƯU ĐỨC HỒ GIÁO TRÌNH KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐÀ NẴNG - 2002 TRƯỜNG ĐHBK ĐÀ NẴNG - LƯU ĐỨC HÒA CHƯƠNG CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ SẢN XUẤT CƠ KHÍ 1.1 CÁC KHÁI NIỆM VỀ QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT 1.1.1 SƠ ĐỒ Q TRÌNH SẢN XUẤT CƠ KHÍ Kỹ thuật khí mơn học giới thiệu cách khái qt q trình sản xuất khí phương pháp cơng nghệ gia công kim loại hợp kim để chế tạo chi tiết máy kết cấu máy Quá trình sản xuất chế tạo bao gồm nhiều giai đoạn khác tóm tắt sau: Phi kim Tài nguyên thiên nhiên Quặng, nhiên liệu, chất trợ dung Chế tạo vật liệu Luyện kim Chế tạo phôi Đúc, cán, rèn dập, hàn Gia công cắt gọt Tiện, phay, bào, khoan, mài Xử lý bảo vệ Nhiệt luyện, hoá nhiệt luyện, mạ, sơn Thép, gang, đồng, nhôm, hợp kim Phế phẩm phế liệu Phế phẩm phế liệu Chi tiết máy H.1.1.Sơ đồ q trình sản xuất khí 1.1.2 Q TRÌNH THIẾT KẾ Là q trình khởi thảo, tính tốn, thiết kế dạng sản phẩm thể vẽ kỹ thuật, thuyết minh, tính tốn, cơng trình v.v Đó q trình tích luỹ kinh nghiệm, sử dụng thành tựu khoa học kỹ thuật để sáng tạo sản phẩm ngày hoàn thiện Bản thiết kế sở để thực trình sản xuất, sở pháp lý để kiểm tra, đo lường, thực hợp đồng v.v 1.1.3 QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT: Q trình sản xuất q trình tác động trực tiếp người thông qua công cụ sản xuất nhằm biến đổi tài nguyên thiên nhiên bán thành phẩm thành sản phẩm cụ thể đáp ứng yêu cầu xã hội Quá trình sản xuất thường bao gồm nhiều giai đoạn Mỗi giai đoạn tương ứng với công đoạn, phân xưỡng hay phận làm nhiệm vụ chuyên môn khác Q trình sản xuất chia cơng đoạn nhỏ, theo q trình cơng nghệ GIÁO TRÌNH: CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG - 2007 TRƯỜNG ĐHBK ĐÀ NẴNG - LƯU ĐỨC HỊA 1.1.4 QUI TRÌNH CƠNG NGHỆ QTCN phần trình sản xuất nhằm trực tiếp làm thay đổi trạng thái đối tượng sản xuất theo thứ tự chặt chẽ, công nghệ định Ví dụ: QTCN nhiệt luyện nhằm làm thay đổi tính chất vật lý vật liệu chi tiết độ cứng, độ bền.v.v Các thành phần quy trình cơng nghệ bao gồm: a/ Ngun cơng: phần q trình cơng nghệ một nhóm cơng nhân thực liên tục chỗ làm việc để gia công chi tiết (hay nhóm chi tiết gia cơng lần) b/ Bước: phần nguyên công để trực tiếp làm thay đổi trạng thái hình dáng kỹ thuật sản phẩm hay tập hợp dụng cụ với chế độ làm việc không đổi Khi thay đổi dụng cụ, thay đổi bề mặt, thay đổi chế độ ta chuyển sang bước c/ Động tác: tập hợp hoạt động, thao tác công nhân để thực nhiệm vụ bước nguyên công 1.1.5 DẠNG SẢN XUẤT Tuỳ theo quy mô sản xuất, đặc trưng tổ chức, trang bị kỹ thuật quy trình cơng nghệ mà có dạng sản xuất sau: a/ Sản xuất đơn chiếc: dạng sản xuất mà sản phẩm sản xuất với số lượng thường lặp lại không theo quy luật Chủng loại mặt hàng đa dạng, số lượng loại phân xưởng, nhà máy thường sử dụng dụng cụ, thiết bị vạn Đây dạng sản xuất thường dùng sửa chữa, thay b/ Sản xuất hàng loạt: dạng sản xuất mà sản phẩm chế tạo theo lô (loạt) lặp lặp lại thường xuyên sau khoảng thời gian định với số lượng loạt tương đối nhiều (vài trăm đến hàng nghìn) sản phẩm máy bơm, động điện.v.v Tuỳ theo khối lượng, kích thước, mức độ phức tạp số lượng mà phân dạng sản xuất hàng loạt nhỏ, vừa lớn Trong sản xuất hàng loạt dụng cụ, thiết bị sử dụng loại chuyên mơn hố có kèm loại vạn hẹp c/ Sản xuất hàng khối: hay sản xuất đồng loạt dạng sản xuất sản phẩm sản xuất liên tục thời gian dài với số lượng lớn Dạng sản xuất dể khí hố tự động hố xí nghiệp sản xuất đồng hồ, xe máy, ô tô, xe đạp.v.v 1.1.6 KHÁI NIỆM VỀ SẢN PHẨM VÀ PHÔI a/ Sản phẩm: danh từ quy ước để vật phẩm tạo giai đoạn cuối trình sản xuất, sở sản xuất Sản phẩm máy móc hồn chỉnh hay phận, cụm máy, chi tiết dùng để lắp ráp hay thay b/ Chi tiết máy: đơn vị nhỏ hoàn chỉnh mặt kỹ thuật máy bánh răng, trục cơ, bi v.v c/ Phơi: cịn gọi bán thành phẩm danh từ kỹ thuật quy ước để vật phẩm tạo từ trình sản xuất chuyển sang q trình sản xuất khác Ví dụ: sản phẩm đúc chi tiết đúc (nếu đem dùng ngay) phơi đúc cần gia cơng thêm (cắt gọt, nhiệt luyện, rèn dập ) trước dùng Các phân xưởng chế tạo phơi đúc, rèn, dập, hàn, gị, cắt kim loại v.v 1.1.7 KHÁI NIÊM VỀ CƠ CẤU MÁY VÀ BỘ PHẬN MÁY a/ Bộ phận máy: phần máy, bao gồm hay nhiều chi tiết máy liên kết với theo nguyên lý máy định (liên kết động hay liên kết cố định) hộp tốc độ, mayơ xe đạp v.v b/ Cơ cấu máy: phần máy phận máy có nhiện vụ định máy Ví dụ: Đĩa, xích, líp xe đạp tạo thành cấu chuyển động xích xe đạp GIÁO TRÌNH: CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG - 2007 TRƯỜNG ĐHBK ĐÀ NẴNG - LƯU ĐỨC HÒA 1.2 KHÁI NIỆM VỀ CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT CỦA SẢN PHẨM Chất lượng bề mặt chi tiết máy đánh giá độ nhẵn bề mặt tính chất lý lớp kim loại bề mặt 1.2.1 ĐỘ NHẴN BỀ MẶT (NHÁM) y Độ bóng bề mặt độ nhấp nhơ tế vi lớp bề mặt (H.1.2) gồm độ lồi lõm, độ sóng, độ bóng (nhám) y1 Để đánh giá độ nhấp nhô bề mặt người ta dùng hai h2 tiêu Ra Rz (µm) TCVN 2511- 95 ISO quy định 14 cấp độ nhám ký hiệu √ kèm theo trị số L Đường đỉnh h3 h1 Rmax h5 h10 h9 x h6 h4 yn Đường đáy H.1.2 Độ nhám bề mặt chi tiết - Ra sai lệch trung bình số học khoảng cách từ điểm profil đo đến đường trung bình ox đo theo phương vng góc với đường trung bình độ nhấp nhơ tế vi chiều dài L chuẩn L Ta tính: Ra = 1 n ( ) y dx → R = y + y + y + + y = ∑ yi a n L ∫0 n n i =1 - Rz chiều cao nhấp nhô tế vi chiều dài chuẩn L với giá trị trung bình tổng giá trị tuyệt đối chiều cao đỉnh cao h1, h3, h5, h7, h9 chiều sâu đáy thấp h2, h4, h6, h8, h10 profin khoảng chiều dài chuẩn Rz = (h + h2 + L + h9 ) − ( h2 + h4 + L + h10 ) Từ cấp 6÷12, chủ yếu dùng Ra, cịn cấp 1÷5 13 ÷14 dùng Rz ghi vẽ độ bóng thể H.1.3 Trong thực tế sản xuất, có cấp độ bóng khác Ví dụ: • Bề mặt thơ, thơ đạt cấp ÷ (Rz = 320 ÷ 40): đúc, rèn … Rz20 2,5 • Gia cơng nửa tinh tinh đạt cấp 4÷6 (Rz = 40÷10, a/ b/ Ra = 2,5): tiện, phay, khoan H.1.3 Ký hiệu độ bóng • Gia cơng tinh đạt cấp ÷ (Ra = 2,5 ÷ 0,32): khoét, doa, mài a/ Ký hiệu độ bóng theo Ra Các giá trị thơng số độ nhám bề mặt (TCVN 2511 - 78) Cấp độ Trị số nhám (µm) Chiều dài Phương pháp nhám 10 11 12 13 14 Ra 2,5-1,25 1,25-0,63 0,63-0,32 0,32-0,16 0,16-0,08 0,08-0,04 0,04-0,02 - GIÁO TRÌNH: Rz chuẩn L(mm) 320 - 160 160 - 80 80 - 40 40 - 20 2,5 20 - 10 2,5 2,5 0,8 0,8 0,8 0,25 0,25 0,25 0,1 - 0,05 0,08 0,05 - 0,025 0,08 CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG - 2007 gia cơng Tiện thơ, cưa, dũa, khoan b/ Ký hiệu độ bóng theo RZ Ưng dụng Các bề mặt không tiếp xúc, không quan trọng: giá đỡ, chân máy v.v Tiện tinh, dũa tinh, Bề mặt tiếp xúc tĩnh, động, phay trục vít, bánh Doa, mài, đánh Bề mặt tiếp xúc động: mặt bóng v.v răng, mặt pittơng, xi lanh, chốt v.v Bề mặt mút, van, bi, Mài tinh mỏng, nghiền, rà, gia công lăn, dụng cụ đo, mẫu v.v đặc biệt, ph pháp khác Bề mặt làm việc chi tiết xác, dụng cụ đo TRƯỜNG ĐHBK ĐÀ NẴNG - LƯU ĐỨC HỊA 1.2.2 TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA LỚP BỀ MẶT SẢN PHẨM Tính chất lý lớp bề mặt gồm cấu trúc tế vi bề mặt, độ cứng tế vi, trị số dấu ứng suất dư bề mặt Chúng ảnh hưởng nhiều đến tuổi thọ chi tiết máy Cấu trúc tế vi tính chất lý lớp bề mặt chi tiết sau gia công giới thiệu H.1.4: a/ Mặt bị phá huỷ (1) chịu lực ép ma sát cắt gọt, nhiệt độ tăng cao Ngoài màng khí hấp thụ dày khoảng 2÷3 ăngstron (1Ă = 10-8cm), hình thành tiếp xúc với khơng khí bị nung nóng Sau lớp bị ơxy hố dày khoảng (40 ÷ 80)Ă b/ Lớp cứng nguội (2) lớp kim loại bị biến dạng dẻo có chiều dày khoảng 50.000Ă, với độ cứng cao thay đổi giảm dần từ ngồi vào, làm tính chất lý thay đổi Kim loại từ vùng (3) trở vào HB h H.1.4 Tính chất lý lớp bề mặt 1- Mặt bị phá huỷ 2- Lớp cứng nguội 3- Kim loại h- Chiều sâu kim loại HB- Độ cứng 1.3 KHÁI NIỆM VỀ ĐỘ CHÍNH XÁC GIA CƠNG CƠ KHÍ 1.3.1 KHÁI NIỆM VỀ ĐỘ CHÍNH XÁC GIA CƠNG Độ xác gia cơng chi tiết máy đặc tính quan trọng ngành khí nhằm đáp ứng yều cầu máy móc thiết bị cần có khả làm việc xác để chịu tải trọng, tốc độ cao, áp lực lớn, nhiệt độ v.v Độ xác gia cơng mức độ xác đạt gia công so với yêu cầu thiết kế Trong thực tế độ xác gia cơng biểu thị sai số kích thước, sai lệch hình dáng hình học, sai lệch vị trí tương đối yếu tố hình học chi tiết biểu thị dung sai Độ xác gia cơng cịn phần thể hình dáng hình học lớp tế vi bề mặt Đó độ bóng hay độ nhẵn bề mặt, cịn gọi độ nhám 1.3.2 DUNG SAI a/ Khái niệm: Khi chế tạo sản phẩm, khơng thể thực kích thước, hình dáng, vị trí xác cách tuyệt đối để có sản phẩm giống hệt mong muốn giống hàng loạt, việc gia cơng phụ thuộc vào nhiều yếu tố khách quan độ xác dụng cụ, thiết bị gia công, dụng cụ đo, trình độ tay nghề cơng nhân v.v Do sản phẩm thiết kế cần tính đến sai số cho phép cho đảm bảo tốt yêu cầu kỹ thuật, chức làm việc giá thành hợp lý Dung sai đặc trưng cho độ xác u cầu kích thước hay cịn gọi độ xác thiết kế ghi kèm với kích thước danh nghĩa vẽ kỹ thuật Trị số dung sai kích thước (IT- µm) >3 > > 10 D (d) Cấp ≤3 ÷ ÷ ÷ xác 10 18 8 11 6 18 15 12 10 GIÁO TRÌNH: CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG - 2007 > 18 ÷ 30 13 21 > 30 ÷ 50 11 16 25 > 50 ÷ 80 13 19 30 > 80 ÷ 120 15 22 35 > 120 ÷ 180 18 25 40 >180 ÷ 250 20 29 46 TRƯỜNG ĐHBK ĐÀ NẴNG - LƯU ĐỨC HÒA 14 25 40 60 100 10 11 12 27 43 70 110 180 22 36 58 90 150 18 30 48 75 120 63 100 160 250 400 54 87 140 220 350 46 74 120 190 300 39 62 100 160 250 33 52 84 130 210 72 115 185 290 460 D (d) - Kích thước danh nghĩa chi tiết b/ Dung sai kích thước: Dung sai kích thước sai số cho phép kích thước đạt sau gia cơng kích thước danh nghĩa Đó hiệu kích thước giới hạn lớn nhỏ hiệu đại số sai lệch sai lệch Theo TCVN 2244 - 99 ISO ký hiệu chữ in hoa dùng cho lỗ, ký hiệu chữ thường dùng cho trục Trong đó: D (d): Kích thước danh nghĩa, sử dụng theo kích thước dãy ưu tiên TCVN 192 - 66 a/ Dung sai kích thước lỗ d dmax dmin D ITt es ei Dmax Dmin ITl E EI b/ Dung sai kích thước trục H.1.5 Dung sai kích thước trục lỗ - Dmax, dmax: kích thước giới hạn lớn - Dmin, dmin: kích thước giới hạn nhỏ - ES = Dmax - D, es = dmax - d : sai lệch - EI = Dmin - D, ei = dmin - d : sai lệch - ITl = Dmax - Dmin = ∆D = ES - EJ : khoảng dung sai lỗ - ITt = dmax - dmin = ∆d = es - ei : khoảng dung sai trục Dung sai lắp ghép tổng dung sai lỗ trục lệch đối xứng ( es = ei ) Tri số dung sai sai lệch xác định miền dung sai GIÁO TRÌNH: CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG - 2007 c cd f fg g h d e ef km zb y z za p r s t u v x zc j b a A + Sai lệch Trục tên gọi dùng để ký hiệu bề mặt trụ bị bao chi tiết Miền dung sai trục ký hiệu chữ thường a, b, c , za, zb, zc; trục có cấp xác h với ei = (dmax= d), cấp xác js có sai Kích thước danh nghĩa xứng ( ES = EI ) Miền dung sai trục Kích thước danh nghĩa c/ Miền dung sai Lỗ tên gọi dùng để ký hiệu bề mặt trụ chi tiết Theo ISO TCVN miền dung sai lỗ ký hiệu chữ in hoa A, B, C , ZA, ZB, ZC (ký hiệu sai lệch bản) số (ký hiệu cấp xác), có lỗ sở có sai lệch H với EI = (Dmin= D), cấp xác JS có sai lệch đối Miền dung sai lỗ B C C DE EF F FG G H K MN P R S T U V X Y Z ZA ZB ZC J JS H.1.6 Vị trí miền dung sai Trục Lỗ 49 TRƯỜNG ĐHBK ĐÀ NẴNG - LƯU ĐỨC HÒA CHƯƠNG GIA CƠNG CẮT GỌT KIM LOẠI Gia cơng kim loại cắt gọt phương pháp dùng dụng cụ cắt gọt máy cắt gọt để hớt lớp kim loại (lượng dư gia công cơ) khỏi phơi liệu để có vật phẩm với hình dáng kích thước cần thiết 6.1 NGUYÊN LÝ CẮT GỌT KIM LOẠI 6.1.1 NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ Q TRÌNH CẮT a/ Thực chất, đặc điểm Gia cơng cắt gọt kim loại trình cắt lớp kim loại (gọi lượng dư gia công) bề mặt phơi để chi tiết có hình dáng, kích thước, độ xác, độ bóng theo u cầu kỹ thuật vẽ Q trình thực máy công cụ hay máy cắt kim loại (còn gọi máy cái), loại dao tiện, dao phay, dao bào, mũi khoan, đá mài v.v gọi chung dao cắt kim loại Gia công cắt gọt dùng để gia cơng thơ, gia công tinh, gia công lần cuối để đạt độ bóng, độ xác cao Gia cơng cắt gọt kim loại dễ tự động hố, khí hố cho suất cao dùng sản xuất đơn chiếc, hàng loạt hàng khối b/ Chuyển động cắt gọt Trong q trình gia cơng khí, phơi dụng cụ cắt gọt di chuyển tương nhờ cấu máy Có hai dạng chuyển động: Chuyển động chuyển động sinh việc cắt gọt chuyển động phụ Chuyển động chia ra: - Chuyển động (chuyển động cắt): có tốc độ lớn tất chuyển động khác Chuyển động chủ yếu thực trình cắt tạo phoi, ký hiệu V n - Chuyển động bước tiến (chuyển động chạy dao): có tốc độ nhỏ chuyển động Đây chuyển động thực trình cắt tiếp tục cắt hết chiều dài chi tiết Việc cắt gọt tiến hành thông qua hai chuyển động thông qua phương pháp cắt gọt thường dùng nhiều tiện, phay, bào, mài, khoan Ví dụ: Khi tiện phơi có chuyển động V chuyển động quay trịn, cịn dao có chuyển động chạy dao gọi bước tiến S (chuyển động thẳng dọc trục phôi) Khi khoan mũi khoan vừa có chuyển động V (chuyển động quay trịn) vừa có chuyển động chạy dao với bước tiến S 6.1.2 CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA CHẾ ĐỘ CẮT a/ Tốc độ cắt V: khoảng dịch chuyển điểm lưỡi cắt điểm bề mặt chi tiết gia công sau đơn vị thời gian π D n (m/phút); - Đối với máy có phơi dụng cụ cắt quay trịn (tiện) thì: V = 1000 L - Đối với máy có phơi dụng cụ cắt chuyển động thẳng (bào): V = (m/phút) 1000 t D - Đường kính phơi; n- số vịng quay phơi phút; L - chiều dài hành trình (mm); t thời gian hành trình (phút) b/ Lượng chạy dao S: Đó khoảng dịch chuyển dao theo hướng chuyển động phụ sau vòng quay chi tiết gia cơng (mm/vịng) GIÁO TRÌNH: CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG - 2007 50 TRƯỜNG ĐHBK ĐÀ NẴNG - LƯU ĐỨC HÒA c/ Chiều sâu cắt t: Đó khoảng cách bề mặt cần gia công mặt gia công sau lần dao cắt chạy qua D−d t= (mm) D - đường kính mặt cần gia cơng (mm) d - đường kính mặt gia công (mm) phôi bước tiến S d D t H.6.1.Các yếu tố cắt gọt tiện 6.1.3 DỤNG CỤ CẮT GỌT a/ Cấu tạo dụng cụ cắt: Dao cắt (dao tiện, dao bào, dao phay ) loại dụng cụ cắt dùng rộng rãi để gia công kim loại Dao gồm đầu dao I thân dao II Thân dao dùng để kẹp giá dao mặt thoát lưỡi cắt phụ I II mặt sau phụ mũi dao lưỡi cắt mặt sau H.6.2.Các phận dao tiện b/ Vật liệu chế tạo dao cắt gọt: Yêu cầu phải có độ cứng cao, chịu mài mịn tốt, có độ bền đảm bảo độ bền nhiệt cao để gia công với tốc độ lớn - Thép cácbon dụng cụ: sau nhiệt luyện đạt độ cứng 60÷63 HRC song chịu nhiệt thấp Nóng đến 200÷3000C thép độ cứng Ngày dùng thép chế tạo dụng cụ cắt cưa, dũa, đục v.v Các mác thép thường dùng: CD80, CD80A, CD100 - Thép hợp kim dụng cụ: Có thể dùng thép có mác 90CrSi, 100CrW để chế tạo tarơ, bàn ren Đặc biệt phổ biến dùng thép cao tốc (thép gió) để chế tạo loại dao cắt dao tiện, mũi khoan lưỡi cắt dao phay độ cứng khơng cao hai loại độ bền nhiệt cao (đến 6500C) Hiện thường dùng loại thép gió có ký hiệu 80W18Cr4VMo, 90W9Cr4V2Mo, 90W9Co10Cr4V2Mo v.v - Hợp kim cứng: loại vật liệu có tính cắt gọt cao Độ chịu nhiệt lên đến 10000C, độ cứng vật liệu: 70÷92 HRC Mặc dù đắt, người ta dùng nhiều loại vật liệu khơng phải nhiệt luyện, cắt với tốc độ cao, suất cao Loại WCCo8, WCCo10 dùng để cắt gang, hợp kim nhơm đúc Loại WCTiC5Co10, WCTiC15Co6 thích hợp cắt vật liệu dẻo Ngồi người ta cịn dùng vật liệu gốm, kim cương để chế tạo dao cắt gọt 6.2 MÁY CẮT KIM LOẠI Ngày với phát triển tin học điện tử, máy công cụ cơng nghệ gia cơng hồn thiện mức độ cao Các máy công cụ làm việc hoàn toàn tự động làm việc theo chương trình định trước 6.2.1 PHÂN LOẠI VÀ KÝ HIỆU a/ Phân loại máy công cụ - Theo khối lượng chia loại nhẹ tấn, loại trung bình 10 loại hạng nặng từ 10 trở lên Có loại đến 1600 - Theo độ xác máy: độ xác thường, cao cao GIÁO TRÌNH: CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG - 2007 51 TRƯỜNG ĐHBK ĐÀ NẴNG - LƯU ĐỨC HÒA - Theo mức độ gia công máy: + Máy vạn năng: có cơng dụng chung để gia cơng nhiều loại chi tiết có hình dạng, kích thước khác Thường dùng sản xuất đơn chiếc, hàng loạt nhỏ + Máy chun mơn hố dùng để gia cơng loại hay vài loại chi tiết có hình dạng gần giống dạng trục, bạc, vòng bi v v Thường dùng sản xuất hàng loạt máy gia cơng bánh răng, vịng bi, tiện ren, v.v + Máy chun dùng gia cơng loại chi tiết có hình dạng, kích thước định Loại dùng sản xuất hàng loạt lớn hàng khối - Phân loại theo công dụng: máy tiện, máy bào, khoan, phay, mài v.v b/ Ký hiệu máy: Để dễ dàng phân biệt nhóm máy khác nhau, người ta đặt ký hiệu cho máy Các nước có ký hiệu khác Các máy sản xuất Việt nam ký hiệu sau: - Chữ nhóm máy: T - tiện; K - khoan; M - mài; P - phay; B - bào - Các chữ số biểu thị kiểu máy, đặc trưng cho kích thước quan trọng chi tiết hay dụng cụ gia công - Các chữ sau rõ mức độ tự động hoá, độ xác cải tiến máy Ví dụ: T620A: T - tiện; số - kiểu vạn năng; số 20 - chiều cao tâm máy 200 mm tương ứng với đường kính lớn gia cơng máy 400 mm, chữ A cải tiến từ máy T620 6.2.2 TRUYỀN DẪN VÀ TRUYỀN ĐỘNG TRONG MÁY CẮT GỌT KIM LOẠI a/ Các hình thức truyền dẫn - Truyền dẫn tập trung: Là truyền dẫn mà động điện truyền vào trục trung tâm chạy dọc theo phân xưởng để truyền chuyển động đến máy truyền đai Hình thức đơn giản hiệu suất thấp, cồng kềnh khơng an tồn, muốn sửa chữa máy, phải ngừng tồn phân xưởng - Truyền dẫn nhóm: Một động truyền dẫn cho nhóm máy - Truyền dẫn độc lập: Một máy truyền dẫn từ nhiều động Mỗi động làm nhiệm vụ riêng, hệ thống điều khiển riêng động chính, động chạy dao thẳng đứng, động chạy dao nhanh, động thuỷ lực, động bơi trơn, động làm mát b/ Các hình thức truyền động - Truyền động đai: gồm bánh đai (puli) chủ động bị động Đai thang hay đai dẹt truyền chuyển động quay tròn puli với tỷ số truyền: D1 X D1 n2 i= (1 − η) = n n1 D2 η - hệ số trượt lấy (0,01÷0,02) n1; n2 - vận tốc vòng bánh đai D1; D2 - đường kính ngồi puli 1, D2 X n2 - Truyền động bánh răng: gồm bánh trụ côn ăn khớp với truyền chuyển động quay trục song song vng góc với nhờ các bánh có số Z Z n2 Z1; n1 = Tỷ số truyền: i = Z n1 Z1; n1 M X Z1; Z2 - số bánh n1; n2 - số vịng quay bánh GIÁO TRÌNH: CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG - 2007 M X X X Z2; n2 Z2; n2 52 TRƯỜNG ĐHBK ĐÀ NẴNG - LƯU ĐỨC HỊA - Truyền động xích n1; Z1 M Z n Tỷ số truyền: i = = Z n1 Z1; Z2 - số bánh xích n1; n2 - số vịng quay bánh xích n2; Z2 Zbv - Truyền động trục vít-bánh vít: Đó dạng truyền chuyển động quay trục khơng song song Bánh vít có số Zbv ăn khớp với trục vít có số đầu mối K (K = 1, 2, 3) Tỷ số truyền: i = K/Zbv dùng để thay đổi mức độ lớn giá trị vịng quay n trục - Truyền động vítme-đai ốc: Đây dạng truyền chuyển động để biến chuyển động quay tròn thành chuyển động tịnh tiến Trường hợp (a): Khi trục vít quay trịn chỗ, đai ốc tịnh tiến Trường hợp (b): đai ốc cố định, trục vít quay trịn tịnh tiến Sau n vịng quay trục vít với bước vít tx đai ốc tịnh tiến đoạn S = tx.n K Truyền động trục vít-bánh vít a/ n S tx b/ n S Truyền động đai Truyền động xích 6.2.3 CÁC LOẠI CƠ CẤU TRUYỀN ĐỘNG TRONG MÁY CẮT KIM LOẠI D1 a/ Truyền động vô cấp: Đây truyền động cho ta tốc độ tốc độ giới hạn nmin nmax Trong máy cắt kim loại có số cấu truyền dẫn vơ cấp sau: - Bánh đai côn - dây đai dẹt (a): i = cần gạt a/ D1 n2 − η) = ; ( D2 n1 D2 II n2 D1, D2 - đường kính puli tương ứng với vị trí dây đai - Bánh côn ma sát lăn (c): D n i = (1 − η) = ; D2 n1 D1, D2 - đường kính bánh vị trí lăn GIÁO TRÌNH: CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG - 2007 I n1 n2 n1 b/ D1 I D2 II H.6.3 Truyền động vô cấp a/ Bánh côn - đai dẹt; b/ Bánh côn ma sát lăn 53 TRƯỜNG ĐHBK ĐÀ NẴNG - LƯU ĐỨC HÒA b/ Truyền động phân cấp: Là truyền động cho ta tốc độ định tốc độ giới hạn nmin nmax Có cấu thay đổi tốc độ sau: - Thay đổi tốc độ bằng khối bánh di trượt Khối bánh di trượt dùng để thay đổi tốc độ trục Tuỳ theo số lượng bánh di trượt nhiều hay ít, trục bị động nhận giá trị vịng quay khác Tại vị trí ăn khớp cặp bánh cho ta tỷ số truyền i tương ứng: iII1 = Z1/Z3; iII2 = Z2/Z4 nII1 = n1.Z1/Z3; nII2 = n1.Z2/Z4 Z1 Z2 I n1 x II x nII Z3 Z4 H.6.4 Thay đổi tốc độ cụm bánh di trượt - Cơ cấu thay đổi tốc độ ly hợp vấu Trong cấu thay đổi tốc độ ly hợp vấu bánh Z1, Z2 không di trượt mà chúng truyền chuyển động quay cho trục bị động II khớp vào ly hợp M Khi gạt ly hợp M sang trái sang phải ta có tỷ số truyền: i1 = Z1/Z3 i2 = Z2/Z4 Z2 Z1 I n1 x nII II x Z3 Z4 H.6.5.Thay đổi tốc độ ly hợp vấu - Cơ cấu Nctơng: Trên trục chủ động có khối bánh hình tháp có số từ Z1÷Z6 nhận số vịng quay n1 Z1 Z2 Z3 Z4 Z5 X X Để truyền sang trục bị động II cần có bánh trung gian Za luôn ăn khớp với bánh di trượt Zb lắp trục II Z Z Z Tại vị trí định có i tương ứng: i = i * a = i Z a Zb Zb X Z6 n1 X X X I X Za n2 II Zb A Thường giá trị số bánh chênh lệch khơng nhiều nên vịng quay nII chênh lệch Cơ cấu thích hợp để thực thay đổi lượng S máy tiện B C D Đ E H.6.6 Cơ cấu Nooctong - Cơ cấu đảo chiều: Trong máy cắt kim loại thường sử dụng loại cấu đảo chiều khí: đảo chiều ly hợp (a) đảo chiều bánh di trượt (b) Theo nguyên tắc số trục chẳn trục bị động quay ngược chiều với trục chủ động Nếu số trục số lẻ, trục bị động trục chủ động quay chiều b/ I Z1 Z2 X II X nI X b/ I Z1 II Za III nIII Z3 X nI X Za III nIII Z3 Z4 a/ Z2 X Z4 b/ H.6.7 Cơ cấu đảo chiều a/ Đảo chiều ly hợp vấu; b/ Đảo chiều bánh di trượt GIÁO TRÌNH: CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG - 2007 54 TRƯỜNG ĐHBK ĐÀ NẴNG - LƯU ĐỨC HÒA c/ Truyền động gián đoạn Trong máy cắt kim loại thường sử dụng cấu Culít để truyền chuyển động tới - lui cho chuyển động dao cắt (máy bào ngang) Bánh 1, đĩa quay làm trượt trượt tới-lui rãnh trượt tay quay 10 làm cho tay quay 10 lắc xung quanh tâm Nhờ bàn trượt có gá dao nhận chuyển động qua-lại chi tiết gá bàn gá d/ Xích truyền động Xích tốc độ: giới thiệu truyền nhiều cấp tốc độ cho trục Phương trình xích động tính: nđc.i1.i2.i3.i4 in = nc 10 H.6.10 Cơ cấu Culít máy z1 X z3 X z4 X nc z k z2 nđc X đc 6.2.4 MÁY TIỆN z5 z6 H.6.11 Xích tốc độ a/ Cơng dụng: Máy tiện loại máy gia công cắt gọt phổ biến nhà máy khí (40÷50%) gia cơng nhiều bề mặt: mặt trịn xoay ngồi trong; mặt trụ, cơn, hay định hình; loại ren; mặt phẳng mặt đầu hay cắt đứt Ngồi máy tiện dùng để khoan lỗ, doa lỗ, mài, chí gia cơng mặt khơng trịn xoay nhờ đồ gá b/ Phân loại máy tiện - Căn vào khối lượng máy: + Loại nhẹ ≤ 500 kg Loại trung bình ≤ 4.000 kg + Loại nặng ≤ 50 + Loại siêu nặng ≤ 400 H.6.12 Các công việc thực máy tiện - Căn vào công dụng máy: + Máy tiện ren vít vạn dùng gia công loại ren công việc khác + Máy tiện nhiều dao (Revonre): nhiều lưỡi dao cắt lúc thời gian + Máy tiện tự động bán tự động + Máy tiện chuyên dùng: để gia công số bề mặt định, loại hình hạn chế + Máy tiện đứng hay tiện cụt: có mâm cặp lớn quay nằm ngang hay thẳng đứng để gia công chi tiết có đường kính lớn đến 20 m c/ Các phận máy tiện: A B C D H.6.13 C¸c bé phËn chÝnh cđa m¸y tiƯn GIÁO TRÌNH: CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG - 2007 TRƯỜNG ĐHBK ĐÀ NẴNG - LƯU ĐỨC HÒA 55 - Ụ trước (1): hộp kín có chứa phận quan trọng trục hộp tốc độ Phía hộp trục hộp xe dao (2) hộp động (3) - Ụ động (4): di chuyển băng máy, có chứa mủi chống tâm để gá phơi tiện, lắp mũi khoan, khoét khoan khoét lỗ - Hộp bàn xe dao (5): phận dịch chuyển theo hướng dọc ngang để tạo lượng chạy dao (bước tiến) S Phía bàn xe dao có gá kẹp dao (6) - Thân máy (6): phận để gá đặt tất phận Ngồi cịn chứa thêm phận làm nguội, thắp sáng, chứa phoi bảng hay cấu điều khiển GIÁO TRÌNH: CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG - 2007 56 TRƯỜNG ĐHBK ĐÀ NẴNG - LƯU ĐỨC HÒA d/ Các dụng cụ chủ yếu máy tiện - Mâm cặp: phận để kẹp chặt tự định vị phơi gia cơng Có loại: + Mâm cặp chấu tự định tâm: Khi dùng cơlê quay vít quay 1, ba chấu dịch chuyển vào tâm lượng Loại dùng để cặp chi tiết tròn xoay + Mâm cặp chấu độc lập: Mỗi chấu có vít điều chỉnh riêng Loại dùng thích hợp b/ a/ với phơi khơng trịn xoay để gia công bề H.6.14.Các loại mâm cặp a/ Mâm cặp chấu; b/ Mâm cặp chấu; mặt lệch tâm Ngồi cịn có mâm cặp tốc mâm cặp hoa mai dùng để gá chi tiết có hình dáng phức tạp chi tiết bắt vào mâm cặp qua bulon - đai ốc - Mũi chống tâm: Dùng để đỡ tâm phơi có < L/D < 10 tiện Mũi chống tâm thường có góc α = 600, trường hợp gá vật nặng α = 900 - Giá đỡ (Luynet): Dùng để gá chi tiết nhỏ dài H/D > 10 nhằm tăng độ cứng vững cho phôi gia công nhằm hạn chế sai số hình dạng lực cắt gây nên Có hai loại giá đỡ: + Giá đỡ cố định (a): định vị vị trí băng máy Các vấu giá đỡ vào nhờ trục vít + Giá đỡ di động (b): loại di chuyển với dao q trình gia cơng, bắt chặt bàn dao Giá đỡ động có vấu đỡ trực tiếp với lực cắt, đảm bảo trục khỏi bị cong Ngồi máy tiện người ta cịn dùng số dụng cụ khác tốc dùng để truyền chuyển động quay từ mâm cặp đến vật gia công vật gá trục hai mũi chống tâm Trục tâm để gá chi tiết có lỗ sẵn gia cơng tinh GIÁO TRÌNH: CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG - 2007 H.6.15 Mũi tâm a/ b/ H.6.16 Giá đỡ cố định (a) giá di động (b) 57 TRƯỜNG ĐHBK ĐÀ NẴNG - LƯU ĐỨC HÒA 6.2.5 MÁY KHOAN-DOA a/ Công dụng phân loại: Máy khoan-doa dùng để gia cơng lỗ hình trụ dụng cụ cắt như: mũi khoan, mũi khoét dao doa Máy khoan tạo lỗ thơ đạt độ xác, độ bóng bề mặt gia cơng thấp Rz160 ÷ Rz40 Để nâng cao độ xác độ bóng bề mặt lỗ phải dùng khoét hay doa máy doa Sau doa, độ xác đạt cấp độ bóng đạt Ra = 1,25 ÷ 0,32 Máy khoan-doa có chuyển động chuyển động quay tròn trục mang dao, chuyển động chạy dao chuyển động tịnh tiến dao Trên máy khoan dùng dụng cụ tarô, bàn ren để gia công ren Máy khoan có loại sau: - Máy khoan điện cầm tay cho phép khoan lỗ chi tiết mà không cho phép loại máy khoan có trục cố định thực - Máy khoan bàn: loại máy đơn giản, nhỏ, đặt bàn nguội Lỗ khoan lớn d ≤ 10 mm Máy thường có cấp vịng quay với số vịng quay lớn - Máy khoan đứng: loại dùng gia công loại lỗ đơn có đường kính trung bình d ≤ 50 mm Máy có trục mang mũi khoan cố định Phôi phải dịch chuyển cho trùng tâm mũi khoan - Máy khoan cần: để gia công lỗ có đường kính lớn phơi có khối lượng lớn khơng dịch chuyển thuận lợi Do toạ độ mũi khoan dịch chuyển quay hay hướng kính để khoan lỗ có toạ độ khác Trong thực tế cịn có máy khoan nhiều trục, máy khoan sâu b/ a/ c/ H.6.17 a/ Máy khoan bàn; b/ Máy khoan đứng; c/ Máy khoan cần b/ Dụng cụ cắt máy khoan-doa - Mũi khoan: có loại mũi khoan ruột gà, mũi khoan sâu, mũi khoan tâm Cấu tạo có lưỡi cắt lưỡi cắt phụ Phần cổ dao để ghi đường kính mũi khoan Chi hình trụ dùng cho mũi khoan nhỏ (< 10 mm) Chuôi côn dùng cho loại lớn - Mũi dao doa: Dụng cụ để khét doa dùng để mở rộng lỗ khoan, tăng độ bóng, độ xác bề mặt lỗ trịn xoay Khác với mũi khoan, dao doa có số lưỡi cắt nhiều - Tarô bàn ren: Ta rô dụng cụ để gia công ren Bàn ren dùng để gia cơng ren ngồi với kích thước khơng q lớn GIÁO TRÌNH: CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG - 2007 H.6.18 Mũi khoan H.6.19 Mũi dao doa H.6.20 Mũi ta rô bàn ren 58 TRƯỜNG ĐHBK ĐÀ NẴNG - LƯU ĐỨC HÒA 6.2.6 MÁY BÀO, XỌC a/ Đặc điểm công dụng: Máy bào, xọc nhóm máy có chuyển động tịnh tiến khứ hồi, dùng để gia công mặt phẳng ngang, đứng hay nằm nghiêng, mặt có bậc, mặt định hình; gia cơng rãnh thẳng với tiết diện khác nhau: mang cá, chữ “T”, dạng thân khai Máy có khả gia cơng chép hình để tạo mặt cong chiều Chuyển động máy chuyển động tịnh tiến khứ hồi: gồm hành trình có tải hành trình chạy không Chuyển động chạy dao thường chuyển động gián đoạn Gia cơng máy bào, xọc có suất thấp, độ xác thấp độ nhẵn b/ Các loại máy bào, xọc Tuỳ theo đặc trưng công nghệ, máy bào chia thành: máy bào ngang, máy bào giường, máy xọc (bào đứng) máy chun mơn hố - Máy bào ngang: dùng để gia công phôi không lớn (< 600 mm) Bàn máy với phôi di chuyển theo chiều ngang mặt băng thân máy, đầu trượt máy với bàn dao dao bào chuyển động tới-lui mặt băng có dạng én - Máy bào giường: dùng để gia công phôi lớn thân máy Bàn máy với phôi di chuyển theo chiều dọc cịn dao bào kẹp giá dao di chuyển theo chiều ngang Trên máy bào giường gia công phôi dài tới 12 m mặt mộ lúc - Máy xọc: Máy xọc loại máy bào đứng có đầu máy chuyển động theo chiều thẳng đứng Máy xọc dùng để gia công lỗ, rãnh, mặt phẳng mặt định hình phơi có chiều cao khơng lớn chiều ngang lớn H.6.21 Máy bào ngang H.6.22 Máy xọc 6.2.7 MÁY PHAY a/ Đặc điểm, công dụng: Máy phay loại máy có nhiều chủng loại có tỷ lệ lớn nhà máy khí Phay máy phay phương pháp không đạt suất cao mà đạt độ nhẵn bề mặt tương đối (Ra2,5 ÷ Rz40), độ xác xấp xỉ với gia cơng máy tiện (cấp ÷ cấp 11) Máy phay dùng phổ biến để gia công mặt phẳng, mặt nghiêng, loại rãnh cong phẳng, rãnh then, lỗ, mặt ren, mặt răng, dạng bề mặt định hình (cam, khuôn dập, mẫu, dưỡng, chân vịt tàu thuỷ, cánh quạt, cánh tuốcbin ), cắt đứt v.v Trong sản xuất hàng loạt hàng khối, phay thay cho bào phần lớn cho xọc Trong sản xuất đơn hàng loạt nhỏ phay có nhiều cơng dụng, thay cho bào - xọc, dao phay có nhiều lưỡi cắt, tốc độ phay cao có nhiều biện pháp cơng nghệ, nên suất phương pháp phay cao hẳn bào - xọc giá thành sản phẩm thấp b/ phân loại máy phay - Máy phay vạn năng: loại có trục thẳng đứng nằm ngang gia công nhiều dạng bề mặt khác GIÁO TRÌNH: CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG - 2007 59 TRƯỜNG ĐHBK ĐÀ NẴNG - LƯU ĐỨC HÒA - Máy phay chuyên dùng: để gia công số loại bề mặt định gồm máy phay bánh răng, máy phay ren, máy phay thùng H.6.23.Máy phay đứng H.6.24 Máy phay ngang - Máy phay giường: dùng để gia công đồng thời nhiều bề mặt chi tiết lớn Ngoài cịn loại máy phay chép hình, máy tổ hợp, máy phay điều khiển theo chương trình số c/ Dao phay: Trong máy phay, chuyển động chuyển động quay tròn dao phay nên cấu tạo dao thường phù hợp với quay tròn trục dao nằm ngang hay thẳng đứng Tuỳ theo dạng bề mặt gia cơng có loại dao sau: - Loại dao gia công mặt phẳng gồm dao phay trụ, dao phay mặt đầu - Loại dao gia công rãnh gồm dao đĩa, dao phay mặt cắt, dao phay ngón - Loại dao gia cơng bánh dao phay môđun, dao phay lăn H.6.25 Các loại dao phay d/ Đầu phân độ máy phay: Đây loại đồ gá quan trọng dùng máy phay Nhiệm vụ chia hay không vết gia công phôi Đầu phân độ đặt bàn máy phay nằm ngang (hoặc đứng) dùng cần phay loại rãnh thẳng, xoắn phơi dao phay mơđun, dao phay ngón GIÁO TRÌNH: CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG - 2007 H.6.27 Đầu phân độ 60 TRƯỜNG ĐHBK ĐÀ NẴNG - LƯU ĐỨC HÒA 6.2.8 MÁY MÀI a/ Khái niệm: Mài phương pháp gia công mà dụng cụ cắt đá mài Mài gia cơng thơ để cắt bỏ lớp thơ cứng mặt ngồi loại phơi, đa số trường hợp gia công tinh bề mặt (mặt trụ, mặt phẳng, rãnh, lỗ, mặt định hình, ren, răng, then, then hoa ) Mài dùng gia công vật liệu cứng thép tơi, gang trắng gia công thô để cắt phôi, cắt bavia, mài thô Chuyển động mài chuyển động quay trịn đá mài: π D n (m/s) v= 601000 Trong D - đường kính đá mài; n - số vịng quay trục mang đá (v/ph) Chuyển động chạy dao mài chạy dao vòng, chạy dao dọc, chạy dao ngang, chạy dao thẳng đứng, chạy dao hướng kính b/ Đá mài: Vật liệu hạt mài thành phần chủ yếu đá, chúng gồm loại kim cương nhân tạo, ôxyt ôxyt nhôm thường, ôxyt nhôm trắng, cácbit silic, cácbit boric Hạt mài chế tạo với kích thước hạt khác để chế tạo loại đá khác Chất dính kết để liên kết vật liệu hạt mài thường dùng chất dính kết vơ keramit, hữu bakêlit, cao su H.6.28 Các loại đá mài c/ Các loại máy mài - Máy mài trịn trong: dùng gia cơng tinh loại lỗ - Máy mài trịn ngồi dùng mài bề mặt ngồi chi tiết - Máy mài phẳng dùng gia công mặt phẳng mặt đá trụ mặt đầu đá bát, đá cốc, đá chậu - Máy mài định hình dùng mài bề mặt định mài mặt ren, mặt răng, mài mặt côn, then, then hoa - Máy mài xác siêu xác kèm theo phụ tùng, đồ gá, dụng cụ đo máy nghiền, máy đánh bóng, máy mài doa, máy mài siêu xác, máy mài thuỷ lực - Máy mài trịn khơng tâm dùng mài mặt trụ ngồi chi tiết đơn giản, khơng có bậc với suất cao Máy gia cơng liên tục, dừng máy để gá kẹp H.6.29 Máy mài phẵng GIÁO TRÌNH: CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG - 2007 H.6.30 Máy mài vô tâm 61 TRƯỜNG ĐHBK ĐÀ NẴNG - LƯU ĐỨC HÒA CHƯƠNG XỬ LÝ VÀ BẢO VỆ BỀ MẶT KIM LOẠI 7.1 KHÁI NIỆM CHUNG Sự phá huỷ kim loại, máy móc thiết bị kim loại nhiều nguyên nhân khác chủ yếu tác dụng hoá học, tác dụng điện hoá tác dụng học Sự phá huỷ kim loại hoá học hay điện hoá gọi ăn mòn kim loại hay gỉ Sự phá huỷ kim loại học gọi mài mịn kim loại 7.1.1 CÁC DẠNG ĂN MỊN KIM LOẠI Gỉ có nhiều dạng khác nhau: - Theo cấu bên có loại: gỉ hố học gỉ điện hố - Theo dạng bên ngồi: gỉ hồn tồn bề mặt, gỉ phận, gỉ điểm - Theo môi trường gây gỉ gồm: gỉ mơi trường khí quyển, gỉ dung dịch, gỉ khơng khí, gỉ đất v.v 7.1.2 CÁC DẠNG MÀI MÒN Sự mài mịn thay đổi khơng mong muốn hình dáng kích thước bề mặt chi tiết lượng kim loại tác dụng học phần tử rắn từ bề mặt chi tiết từ mơi trường ngồi Sự mài mịn học xuất dạng sau: - Khi có chuyển động tương đối kim loại kim loại - Khi có chuyển động mơi trường phi kim bề mặt kim loại 7.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ VÀ BẢO VỆ BỀ MẶT KIM LOẠI Thực chất xử lý bề mặt kim loại tạo cho chi tiết máy có khả chống gỉ, chống mài mịn, tính chịu nhiệt v.v phương pháp xử lý thích hợp Có phương pháp xử lý bề mặt kim loại sau: 7.2.1 XỬ LÝ NHIỆT KIM LOẠI A NHIỆT LUYỆN a/ Khái niệm chung: Nhiệt luyện trình xử lý nhiệt kim loại để làm thay đổi tính chất chúng cách nung nóng đến nhiệt độ xác định, giữ nhiệt thời gian sau làm nguội với tốc độ khác theo chế độ xác định nhằm cải thiện tổ chức, cho tính, tính cơng nghệ mới, khử ứng suất dư, tạo cho kim loại tính chất theo yêu cầu Quá trình nhiệt luyện đặc trưng: - Nhiệt độ nung (Tn) cần chọn nhiệt độ nung chế độ nung T0C phù hợp để tránh cong, vênh, biến dạng, nứt Tn - Thời gian giữ nhiệt (t1÷t2) để nhiệt độ đồng tồn tiết diện sản phẩm II III I - Tốc độ làm nguội khác nhờ môi trường khác t2 t3 t(s) t1 cho kết khác với phương pháp nhiệt luyện khác H.2.1 Quá trình nhiệt luyện b/ Các phương pháp nhiệt luyện - Ủ: phương pháp nung chi tiết đến nhiệt độ xác định (200÷3000C ủ thấp; 600÷7000C ủ kết tinh lại ), giữ nhiệt, làm nguội chậm (thường làm nguội lị) với mục đích khử ứng suất dư q trình làm nguội khơng trước gây ra, làm tổ chức đồng đều, giảm độ cứng, tăng độ dẻo, dai, ổn định chất lượng, làm đồng thành phần hố học, phục hồi lại tính chất hố lý ban đầu GIÁO TRÌNH: CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG - 2007 TRƯỜNG ĐHBK ĐÀ NẴNG - LƯU ĐỨC HỊA 62 - Thường hố: q trình nung nóng ủ làm nguội khơng khí tĩnh, nhằm tạo hạt nhỏ, đồng cấu trúc với độ bền độ dai cao ủ - Tôi: phương pháp nung nóng đến nhiệt độ chuyển biến, giữ nhiệt cho đồng hoá tổ chức vật liệu làm nguội với tốc độ lớn môi trường (nước, đầu, nước muối ) để nhận tổ chức khơng cân có độ cứng cao, tăng thêm độ bền Tơi có phương pháp: tơi thể tích nung nóng tồn vật tơi làm nguội; tơi cục bộ, tơi bề mặt nung nóng nhanh bề mặt đến nhiệt độ tơi, sau làm nguội nhanh nung nóng tồn làm nguội cục phần cần - Ram: Sau vật liệu dòn, dễ nứt vỡ nên thường phải ram để khử ứng suất giảm độ cứng, tăng độ dẻo, độ đàn hồi, độ dai va chạm Ram phương pháp nung vật liệu đến nhiệt độ ram (ram thấp 150÷2500C; ram vừa 300÷4500C; ram cao 500÷6800C) B HỐ NHIỆT LUYỆN Hố nhiệt luyện phương pháp làm bảo hồ số nguyên tố hoá học lớp bề mặt kim loại để làm thay đổi thành phần hoá học, làm thay đổi tính chất lớp bề mặt a/ Thấm bon: Mục đích thấm cácbon làm bảo hoà cácbon lên lớp bề mặt kim loại nhằm làm tăng độ cứng cho lớp bề mặt chi tiết Thường dùng cho loại thép cácbon hợp kim có hàm lượng cácbon thấp Thấm cácbon tiến hành thể rắn, lỏng, khí Thấm cácbon thể rắn dùng nhiều với nguyên liệu chủ yếu than C = (80÷90)% + chất xúc tác (BaCO3, CaCO3) Nung đến nhiệt độ thấm 900÷9500C, giữ nhiệt thời gian để cácbon nguyên tử thấm vào làm bảo hoà cácbon lên bề mặt chi tiết thấm Lớp bề mặt thấm (0,5÷2)mm b/ Thấm nitơ: Thấm nitơ phương pháp làm bảo hoà nitơ vào lớp bề mặt chi tiết kim loại nhằm nâng cao độ cứng, độ dai va chạm, tính chống mài mịn, chống mỏi Vật liệu thấm nitơ thường dùng amôniac (NH3) nhiệt độ thấm 480÷6500: NH3 → 3H + Nng.tử Nitơ nguyên tử có hoạt tính mạnh, thấm vào bề mặt chi tiết Lớp thấm mỏng (0,2÷0,3)mm; độ cứng đạt 67÷72 HRC c/ Thấm xianua: Thấm xianua trình làm bảo hoà đồng thời cácbon nitơ lên bề mặt chi tiết kim loại, nhằm nâng cao độ cứng, tính chịu mài mòn giới hạn mỏi lớp bề mặt chi tiết Q trình thấm nitơ nhiệt độ thấp 540÷5600C nhiệt độ trung bình 840÷8600C nhiệt độ cao 900÷9500C Vật liệu thấm dùng muối NaCN, KCN Chiều sâu lớp thấm < 0,1÷0,2 mm 7.2.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ BỀ MẶT KHÁC - Theo yêu cầu đạt hình dáng tế vi bề mặt, người ta thường dùng phương pháp gia cơng mài, đánh bóng - Theo u cầu đạt tính chất học lớp bề mặt, thường dùng phương pháp lăn ép, phun bi v.v - Theo yêu cầu đạt thành phần hoá học, cấu trúc lớp bề mặt, thường dùng phương pháp xử lý xementit hoá, nitơ hoá, khếch tán crôm v.v - Theo yêu cầu đạt lớp phủ bề mặt có tính chất vật lý khác mà thành phần hoá học giống khác với vật liệu nền, thường dùng phương pháp mạ, phun kim loại GIÁO TRÌNH: CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG - 2007 TRƯỜNG ĐHBK ĐÀ NẴNG - LƯU ĐỨC HÒA 63 7.2.3 BẢO VỆ CHỐNG GỈ a/ Khái niệm: Bảo vệ chống gỉ nhằm đảm bảo yêu cầu kỹ thuật kết cấu làm việc lâu dài, nâng cao hiệu kinh tế đặc biệt kết cấu làm việc mơi trường có hoạt động hố học mạnh (khơng khí, nước biển, ánh sáng mặt trời ) b/ Phương pháp bảo vệ - Bảo vệ lâu dài: gồm chọn vật liệu có khả chống gỉ tốt chọn phương pháp tạo lớp chống gỉ phun bi, lăn ép, tạo độ bóng cao v.v + Xử lý kết cấu chọn kết cấu đơn giản có độ bóng bề mặt cao, có phần chuyển tiếp, thuận lợi cho việc bảo quản, chống gỉ, xử lý v.v + Xử lý môi trường gỉ cần khử hạn chế khả xâm thực môi trường độ ẩm, ôxy, ôxýt + Bảo vệ lớp phủ kim loại, phi kim, ơxýt hố học, điện hố (tráng phủ men, mạ crơm, tráng kẽm, phủ ôxýt nhôm, phun kim loại, mạ điện, ngâm dung dịch, quét sơn ) + Bảo vệ chống gỉ môi trường nhiệt đới: cần khử thành phần xâm thực môi trường, sản phẩm gỉ, nước độ ẩm môi trường, cần mạ niken, crôm, sơn tổng hợp, sơn chống gỉ có tính kiềm, dùng bao bì đóng gói - Bảo vệ tạm thời: q trình bảo quản trình sản xuất, kho, vận chuyển làm bôi trơn dầu mỡ, chất chống gỉ, paraphin, bao gói, đóng hộp v.v GIÁO TRÌNH: CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG - 2007 ... MỤC LỤC 126 GIÁO TRÌNH: CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT BIÊN SOẠN: THS GVC LƯU ĐỨC HỒ GIÁO TRÌNH KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐÀ NẴNG - 2002 TRƯỜNG ĐHBK ĐÀ NẴNG - LƯU ĐỨC HÒA CHƯƠNG...GIÁO TRÌNH: CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] PGS TS Hồng Tùng, CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật - 1994 [2] Hoàng Tùng, Nguyễn Tiến Đào, Nguyễn Thúc Hà CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG Nhà... máy búa 1- Động điện 2- Bộ truyền đai 3- Trục khuỷu 4- Tay biên 5- Xi lanh ép 6-Pistông ép 7- Van phân phối khí 8- Pistơng búa 9- Xi lanh búa 1 0- Đe 1 1- Đe 1 2- gối đỡ đe 13-Bệ đe 1 4- bàn đạp