CHƯƠNG 10. ĐẶC TRƯNG CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG CẮT GỌT 10.1. Chọn phôi và các phương pháp gia công chuẩn bị phôi
10.1.2. Gia công chuẩn bị phôi
Chọn hình thức tổ chức gia công chuẩn bị phôi phụ thuộc vào bản chất công việc, dạng sản xuất và cơ sở vật chất kỹ thuật của nơi sản xuất.
Trong sản xuất hàng loạt lớn việc gia công chuẩn bị phôi được tiến hành tại phân xưởng riêng hoặc tại phân xưởng gia công phôi với đầy đủ các thiết bị chuyên dùng.
Trong sản xuất đơn chiếc và loạt nhỏ việc gia công chuẩn bị phôi được tiến hành rất linh hoạt: phần làm sạch được thực hiện ở phân xưởng đúc hoặc phân xưởng gia công áp lực, phần nắn thẳng, gia công lỗ tâm, gia công phá lại được tiến hành ở phân xưởng gia công cắt gọt. Đôi khi người ta kết hợp gia công chuẩn bị với gia công tạo chuẩn trong một nguyên công.
10.1.2.1. Cắt bavia, đậu rót đậu ngót
Bavia của phôi dập thể tích thường được cắt ngay trên khuôn. bavia vật đúc được làm sạch bằng búa, đục hoặc máy mài bằng tay. Tuỳ theo kích thước phôi, đậu ngót, đậu rót của vật đúc có thể được cắt bằng ngọn lửa hàn hoặc dùng búa tay.
10.1.2.2. Làm sạch phôi
Làm sạch phôi loại bỏ cát và cháy cát dính bám trên bề mặt phôi đúc hoặc các vảy ôxit trên bề mặt phôi rèn để hạn chế mòn dao trong lần cắt gọt đầu tiên tiếp theo.
đối với sản xuất đơn chiếc hoặc loạt nhỏ người ta thường làm sạch thủ công bằng các dụng cụ đơn giản cầm tay như bàn chải sắt, đục búa, máy mài cầm tay .v.v. Phương pháp này cho năng xuất thấp, điều kiện lao động nặng nhọc.
Đối với sản xuất loạt vừa, loạt lớn và hàng khối, nếu chi tiết nhỏ việc làm sạch được tiến hành trong các tảng quay có chứa các mảnh gang, thép nhọn và cứng, cát và cháy cát được làm sạch do va đập. Các chi tiết lớn được làm sạch bằng súng phun cát với áp lực cao hoặc các máy làm sạch bằng tia nước với áp lực phun lớn. Phương pháp này cho năng xuất, chất lượng cao, điều kiện lao động được cải thiện nhưng đầu tư ban đầu lớn.
10.1.2.3. Cắt phôi
Thép cán có tiết diện tiêu chuẩn được cắt thành từng đoạn có kích thước yêu cầu bằng các phương pháp sau:
- Cưa tay:
Cưa tay có nhược điểm mạch cắt không thẳng, cường độ lao động cao, năng xuất thấp, do đó chỉ dùng trong sản xuất đơn chiếc để cắt các phôi có đường kính nhỏ.
- Cắt đứt bằng máy cưa cần:
Máy cưa cần có kết cấu đơn giản, giảm được cường độ lao động, có thể cắt được chi tiết có đường kính lớn tới vài trăm mm tuỳ theo kích thước của máy, mạch cắt hẹp (1÷ 2,5 mm). Tuy nhiên tốc độ cắt thấp và có hành trình chạy không nên năng suất thấp.
Máy cưa cần thường được sử dụng ở các xí nghiệp có quy mô nhỏ vì vốn đầu tư thấp, dễ sử dụng.
- Cắt đứt bằng máy cưa đĩa:
Lưỡi cưa đĩa có chiều dày từ 3 ÷15 mm, đường kính D = 265 ÷ 2000 mm, tốc độ cắt thép V= 12 ÷30 m/ph, cắt gang V= 8 ÷13 m/ph, cắt kim loại màu V= 100 ÷ 200 m/
ph. Lượng tiến dao trong khoảng từ 0,01 ÷ 0,03 mm/răng. Năng suất cắt bằng cưa đĩa cao do quá trình cắt liên tục, chất lượng mặt cắt tốt nhưng mạch cắt rộng.
a) b) Hình 10.1. Cắt phôi bằng ca đĩa
a) Ca 1 phôi trong 1 lần gá; b) Ca nhiều phôi trong 1 lần gá;
Khi cắt bằng cưa đĩa có thể cắt 1 hoặc nhiều chi tiết cùng một lúc (hình 10.1). Có hai cách tiến dao khi cắt:
+ Cắt với lượng tiến dao S không đổi: khi cắt phôi tròn tiết diện cắt tăng dầu từ ngoài vào tâm phôi sau đó lại giảm dần, do đó lực cắt và công suất cắt thay đổi từ min tới max rồi lại trở về min, vì thế ở giai đoạn đầu và cuối không sử dụng hết công suất.
+ Cắt với lượng tiến dao thay đổi: dùng cơ cấu thuỷ lực được điều chỉnh tự động đảm bảo lượng tiến dao trong quá trình cắt luôn thay đổi từ S max tới Smin rồi lại tăng dần tới Smax phù hợp với sự thay đổi của tiết diện cắt từ Fmin tới Fmax rồi lại giảm dần tới Fmin, do đó công suất cắt luôn luôn là hằng số và điều chỉnh S sao cho tận dụng tối đa công suất của máy. Cắt bằng cưa đĩa thường được dùng trong sản xuất hàng loạt.
- Cắt đứt bằng cưa đai Lưỡi cưa chuyển động vòng khép kín lên quá trình cắt liên tục vì thế năng xuất cao hơn cưa cần, mạch cắt hẹp (1÷1,5 mm), phẳng và vuông góc với đường tâm phôi do đó đôi khi không cần gia công lại mặt đầu. Tuy vậy độ cứng vững của lưỡi cưa hấp, lưỡi cưa dễ đứt, khó chế tạo.
- Cắt đứt bằng đĩa mài:
Cắt đứt bằng đĩa mài cho độ chính xác và chất lượng mặt cắt cao, sau khi cắt không cần gia công lại, thường dùng để cắt các loại thép cứng và các loại thép đã qua nhiệt lưyện, chất lượng mặt cắt tốt, tiết kiệm vật liệu vì mạch cắt nhỏ do chiều dầy đĩa mài nằm trong khoảng (1 ÷ 3 mm) nhưng năng suất cắt không cao.
- Cắt đứt trên máy tiện:
Cắt đứt trên máy tiện thường kết hợp với khoả mặt đầu và khoan tâm. nên mài dao có lưỡi cắt chính nghiêng một góc thích hợp để khi cắt không để lại lõi nhỏ trên mặt đầu (hình 8.3a). Khi cắt phôi có đường kính lớn phần công sôn của dao lớn, độ cứng vững dao bé gây ra rung động làm giảm chất lượng bề mặt cắt. người ta khắc phục hiện tượng này bằng cách dùnh dao có kết cấu như (hình 10.2b). Để tránh gãy dao khi cắt phải chú ý mở mạch.
a) b) Hình 10.2. Cắt trên máy tiện
a) Tiện cắt đứt; b) Dao tiện cắt đứt dùng mảnh hợp kim cứng.
Bề rộng tối thiểu của mặt cắt trên máy tiện bằng khoảng (3 ữ 6 mm) và phụ thuộc vào đường kính phôi. Cắt trên máy tiện cho năng xuất thấp vì vậy chỉ dùng trong sản xuất đơn chiếc.
- Cắt đứt trên máy cắt chuyên dùng: (hình 10.3)
Hình 10.3. Cắt đứt trên máy chuyên dùng
Cắt đứt trên máy chuyên dùng cho năng suất rất cao nhưng tiết diên cắt không chính xác. Máy cắt chuyên dùng thường được sử dụng ở phân xưởng gia công áp lực để cắt các loại thép có tiết diện tròn, thép hình và thép tấm.
- Cắt bằng hỗn hợp khí ôxy và axetylen C2H2 cho năng suất cao, với thiết bị điều khiển theo chương trình người ta có thể cắt được các phôi có hình dạng phức tạp từ thép tấm. Tuy nhiên cắt bằng hỗn hợp khí ôxy và axetylen C2H2 cho độ chính xác kích thước thấp, chất lượng mặt cắt không tốt, thường phải gia công lại sau khi cắt.
- Cắt bằng máy cắt dây cho độ chính xác cao nhưng năng xuất thấp, thường dùng để cắt các loại thép hợp kim đã qua nhiệt luyện dùng trong công nghệ chế tạo khuôn dập.
10.1.2.4. ủ phôi
Do nguội nhanh lớp bề mặt phôi đúc trong khuôn kim loại có độ cứng đạt 450ữ 600 HB.
Đối với phôi gia công áp lực do xuất hiện hiện tợng biến cứng đồng thời với quá trình biến dạng dẻo nên tính dẻo của vật liệu giảm, độ cứng, nhất là độ cứng bề mặt tăng. Các loại phôi này cần đợưc ủ nhằm giảm độ cứng và phục hồi tính dẻo của vật liệu trước khi gia công cắt gọt.
Chế độ ủ (bao gồm tốc độ nung, thời gian ủ, tốc độ nguội) phụ thuộc vào thành phần hoá học của vật liệu, hình dạng và kích thớc của phôi (hình 10.4).
Thêi gian (h)
Thời gian nung Thời gian giữ nhiệt Thời gian nguội Hình 10.4. Sơ đồ ủ
10.1.2.5. Nắn phôi
Nắn phôi nhằm đảm bảo lợng dư phân bố đủ và đều. Với loại chi tiết có dạng trục nắn thẳng chẳng những được thực hiện ở nguyên công đầu tiên trước khi tạo chuẩn mà còn được thực hiện ngay cả ở sau nguyên công tiện và nhiệt luyện trư ớc khi đem mài.Các phương pháp nắn thẳng:
- Nắn thẳng có thể thực hiện bằng búa tay, búa tay hoặc máy ép, kết hợp với ngắm bằng mắt thường. Phương pháp này cho năng xuất thấp, chất lợng phụ thuộc vào tay nghề của công nhân.
- Nắn thẳng bằng ép kết hợp với đồ gá đơn giản như nắn trên hai khối V hay trên hai mũi tâm (hình 10.5). Không nên nắn thẳng các chi tiết lớn trực tiếp trên 2 mũi tâm của máy tiện vì lực ép lớn sẽ làm giảm độ chính xác của máy. Chỉ nên nắn thẳng trên máy tiện đối với các chi tiết có đường kính
nhỏ.
Có thể nắn trên máy ép thuỷ lực, máy ép ma sát, máy ép kiểu trục vít. Dùng máy ép thuỷ lực hoặc khí nén có thể nắn đợc chi tiết có đường kính lớn. Các phơng pháp nắn trên đây được sử dụng trong sản xuất đơn chiếc hoặc loạt nhỏ đối
với các phôi đã qua gia công thô hoặc bán thành phẩm đã qua nhiệt luyện.
- Nắn thẳng trên máy nắn chuyên dùng (hình 10.6).
Máy nắn thẳng chuyên dùng bao gồm một hệ các cặp con lăn hình hypecbôlôit tròn xoay 1, 2, 3 đợc gá trên thùng quay. Các cặp con lăn vừa quay theo thùng quay vừa tự quay quanh tâm để nắn thẳng phôi (8) và đồng thời kéo phôi tịnh tiến nhờ
Nhiệt độ (o C)
Hình 10.5. Sơ đồ nắn thẳng
phôi được đỡ bằng hai xe (5) và (9) ở hai đầu. Sau khi nắn phôi thô có thể đạt độ thẳng 0,5ữ0,9 mm trên chiều dài 1 m (0,5ữ0,9 mm/m). Nếu nắn phôi đã qua gia công thô có thể đạt độ thẳng 0,1 ữ 0,2 mm/m. Phơng pháp này cho năng xuất cao (0,8 ữ 1,6 m/ph) nhưng thiết bị cồng kềnh, chiếm diện tích lớn do đó chỉ dùng trong sản xuất hàng loạt lớn và hàng khối.
Hình 10.6. Sơ đồ cấu tạo máy nắn thẳng chuyên dùng.
10.1.2.6. Gia công phá
Gia công phá nhằm bóc đi lớp mặt ngoài quá xấu do nguyên công tạo phôi để lại ( như rỗ cát, rỗ xỉ,.v.v.) hoặc giảm đi sự sai lệch quá lớn của phôi nhằm giảm sai số in dập, tăng độ chính xác gia công cho các nguyên công cắt gọt. Phôi thép đúc trước khi cán hoặc rèn thường được gia công bóc vỏ để lớp xù xì của mặt ngoài do đúc tạo ra nhằm đảm bảo chất lợng bề mặt của nguyên công cán hoặc rèn tiếp theo.
Khi gia công phá lợng d thường không đều hay có hiện tượng va đập, dao luôn tiếp xúc với lớp vỏ cứng và cháy cát do đúc để lại nên chóng mòn. Thiết bị gia công phá không yêu cầu độ chính xác cao nhưng cần có độ cứng vững và công suất lớn.
Trong sản xuất hàng loạt gia công phá thường được tiến hành ngay ở phân xưởng chế tạo phôi để bụi đỡ lan sang các bộ phận khác, đồng thời phát hiện loại bỏ những phôi không đạt yêu cầu, giảm được khối lượng vận chuyển.
10.1.2.6. Gia công lỗ tâm
Lỗ tâm là chuẩn tinh phụ thuộc của chi tiết dạng trục được dùng cho cả quá trình gia công cơ, kiểm tra và sửa chữa phục hồi chi tiết sau này. Có 3 loại lỗ tâm nhưng kết cấu đều gồm các phần chính như sau:
Hình 10.7. Các loại lỗ tâm
Phần côn 60° là bề mặt định vị tiếp xúc với mũi tâm, trường hợp chi tiết lớn thì dùng góc côn 65° hoặc 90°. Phần lỗ có đường kính d để thoát đầu mũi tâm. Kiểu a
có kết cấu đơn giản, kiểu b có thêm phần côn 120° để bảo vệ bề mặt định vị (phần côn 60°) không bị sứt và có thể gia công hoàn toàn bộ mặt đầu, kiểu c có thêm phần ren bên trong để lắp chi tiết bảo vệ bề mặt côn định vị sau khi khi gia công hoặc dùng để gá vam lắp ổ bi.
Lỗ tâm cần đảm bảo diện tích bề mặt định vị (phần côn 60°) cũng như chiều sâu lỗ đủ lớn, góc côn định vị chính xác. Bề mặt côn định vị phải có độ nhẵn cao để giảm biến dạng tiếp xúc, tăng độ cứng vững. Hai lỗ tâm ở hai đầu phải đồng tâm nhằm đảm bảo các bề mặt định vị tiếp xúc đều với mũi tâm.
Việc chọn phơng pháp gia công lỗ tâm phụ thuộc vào điều kiện thiết bị của cơ sở sản xuất và dạng sản xuất.
Trong sản xuất đơn chiếc thường gia công lỗ tâm trên máy tiện (kết hợp khoả mặt đầu) hoặc trên máy khoan cần bằng mũi khoan tâm chuyên dùng. Trước khi gia công trên máy khoan cần phải lấy dấu lỗ tâm. Trong trường hợp không có mũi khoan tâm chuyên dùng thì khoan lỗ bằng mũi khoan nhỏ, sau đó dùng mũi khoan lớn để tạo mặt côn.
Nhược điểm của phương pháp trên là không đảm bảo độ đồng tâm giữa hai lỗ tâm do khoan tâm được thực hiện ở 2 lần gá khác nhau và có sai số hình dạng do mài mũi khoan không chính xác.
Trong sản xuất hàng loạt và hàng khối người ta thực hiện gia công lỗ tâm trên máy chuyên dùng. Chi tiết được gá trên 2 khối V tự định tâm (hình 10.8), ở vị trí thứ nhất chi tiết được khoả mặt đầu sau đó bàn máy mang chi tiết dịch chuyển sang vị trí 2 để khoan tâm. phương pháp này đảm bảo được độ đồng tâm giữa 2 lỗ tâm.
Hình 10.8. Sơ đồ gia công lỗ tâm trên máy chuyên dùng.