Đang tải... (xem toàn văn)
Gia công là một quá trình sản xuất trong đó một công cụ cắt sắc được sử dụng để cắt vật liệu để lại hình dạng bộ phận mong muốn. Hành động cắt chủ yếu trong gia công liên quan đến biến dạng cắt của vật liệu gia công để tạo thành phoi; khi con chip được gỡ bỏ, một bề mặt mới sẽ lộ ra. Gia công được áp dụng thường xuyên nhất để tạo hình kim loại. Gia công là một trong những quá trình sản xuất quan trọng nhất. Cuộc cách mạng công nghiệp và sự tăng trưởng của các nền kinh tế dựa trên sản xuất trên thế giới có thể bắt nguồn phần lớn từ sự phát triển của các hoạt động gia công khác nhau (Chú thích lịch sử 22.1). Gia công là quan trọng về mặt thương mại và công nghệ vì một số lý do:
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ BÀI TẬP LỚN KỸ THUẬT CHẾ TẠO 2 Danh sách thành viên: Trần Hoàng Bảo 1810833 Phan Thanh Hưng 1812500 Trần Thanh Bình 2033431 Hồ Đăng Lâm Duy 1719009 Giáo viên hướng dẫn: TS Trương Quốc Thanh Nhóm lớp: L01 Tp Hồ Chí Minh, ngày 13 tháng 5 năm 2021 CHƯƠNG 21 : LÝ THUYẾT VỀ GIA CÔNG KIM LOẠI Gia công là một quá trình sản xuất trong đó một công cụ cắt sắc được sử dụng để cắt vật liệu để lại hình dạng bộ phận mong muốn Hành động cắt chủ yếu trong gia công liên quan đến biến dạng cắt của vật liệu gia công để tạo thành phoi; khi con chip được gỡ bỏ, một bề mặt mới sẽ lộ ra Gia công được áp dụng thường xuyên nhất để tạo hình kim loại Gia công là một trong những quá trình sản xuất quan trọng nhất Cuộc cách mạng công nghiệp và sự tăng trưởng của các nền kinh tế dựa trên sản xuất trên thế giới có thể bắt nguồn phần lớn từ sự phát triển của các hoạt động gia công khác nhau (Chú thích lịch sử 22.1) Gia công là quan trọng về mặt thương mại và công nghệ vì một số lý do: Vật liệu làm việc đa dạng Gia công có thể được áp dụng cho nhiều loại vật liệu gia công Hầu như tất cả các kim loại rắn đều có thể được gia công Nhựa và vật liệu tổng hợp nhựa cũng có thể được cắt bằng cách gia công Gốm sứ gây khó khăn vì độ cứng và độ giòn cao của chúng; tuy nhiên, hầu hết các đồ gốm có thể được cắt thành công bằng các quy trình gia công mài mòn được thảo luận trong Chương 25 Sự đa dạng của các hình dạng bộ phận và các đặc điểm hình học Gia công có thể được sử dụng để tạo ra bất kỳ hình học thông thường nào, chẳng hạn như mặt phẳng phẳng, lỗ tròn và hình trụ Bằng cách giới thiệu các biến thể về hình dạng dụng cụ và đường dẫn dụng cụ, có thể tạo ra các dạng hình học không đều, chẳng hạn như ren vít và rãnh chữ T Bằng cách kết hợp một số hoạt động gia công theo trình tự, có thể tạo ra các hình dạng có độ phức tạp và đa dạng gần như không giới hạn Độ chính xác về kích thước Gia công có thể tạo ra các kích thước với dung sai rất gần Một số quy trình gia công có thể đạt được dung sai 0,025 mm (0,001 in), chính xác hơn nhiều so với hầu hết các quy trình khác Hoàn thiện bề mặt tốt Không có khả năng gia công tạo ra các bề mặt nhẵn Có thể đạt được giá trị độ nhám nhỏ hơn 0,4 microns (16 m-in.) Trong các nguyên công gia công thông thường Một số quá trình mài mòn có thể đạt được độ hoàn thiện thậm chí còn tốt hơn 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO Gia công không chỉ là một quá trình; nó là một nhóm các quy trình Đặc điểm chung là sử dụng một công cụ cắt để tạo thành một con chip được lấy ra khỏi phôi Để thực hiện thao tác, cần có chuyển động tương đối giữa công cụ và công việc Chuyển động tương đối này đạt được trong hầu hết các nguyên công gia công nhờ chuyển động chính, được gọi là tốc độ cắt, và chuyển động thứ cấp, được gọi là tiến dao Hình dạng của dụng cụ và sự thâm nhập của nó vào bề mặt gia công, kết hợp với những chuyển động này, tạo ra dạng hình học mong muốn của bề mặt gia công Dụng cụ cắt : Dụng cụ cắt có một hoặc nhiều cạnh cắt sắc và được làm bằng vật liệu cứng hơn vật liệu gia công Lưỡi cắt dùng để tách phoi khỏi vật liệu gia công chính, như trong Hình 21.2 Kết nối với lưỡi cắt là hai bề mặt mềm: bề mặt phẳng và bề mặt phẳng, bề mặt thẳng đứng, bề mặt chip mới được hình thành, được định hướng theo một góc nhất định được gọi là góc cào a Nó được đo so với mặt phẳng vuông góc với bề mặt làm việc Góc cào có thể dương, như trong Hình 21.2 (a), ornegativeasin (b) Mặt sườn này được định hướng một góc gọi là góc trước Điều kiện cắt : Thực hiện một hoạt động gia công Chuyển động chính được thực hiện ở một tốc độ cắt nhất định v Ngoài ra, dao phải được di chuyển theo phương ngang trên nguyên công Đây là một chuyển động chậm hơn nhiều, được gọi là nguồn cấp f Kích thước còn lại của vết cắt là sự thâm nhập của bề mặt cắt phía dưới bề mặt gốc, được gọi là bề mặt cắt Nói chung, tốc độ, tiến dao và độ sâu của vết cắt được gọi là điều kiện cắt Chúng tạo thành ba chiều của quá trình gia công và đối với một số hoạt động nhất định (ví dụ: hầu hết các nguyên công dao đơn điểm), chúng có thể được sử dụng để tính toán tốc độ loại bỏ vật liệu cho quá trình: 2 LÝ THUYẾT VỀ SỰ HÌNH THÀNH PHOI TRONG GIA CÔNG KIM LOẠI MÔ HÌNH CẮT HỮU CƠ : Theo định nghĩa, phương pháp cắt trực giao sử dụng một công cụ hình nêm trong đó lưỡi cắt là góc vuông góc với bề mặt gia công Chỉ ở phần lưỡi cắt sắc bén của dụng cụ không làm đứt dao cắt vật liệu, dẫn đến việc tách phoi khỏi vật liệu gốc Trong suốt mặt phẳng nhiệt, nơi năng lượng cơ học tiêu thụ trong quá trình gia công, vật liệu bị biến dạng dẻo Công cụ trong phép cắt trực giao chỉ có hai yếu tố hình học: (1) góc cào và (2) khe hở Theo chỉ định trước đây, thiết bị định vị phát hiện viêm mạch máu hình thành từ bộ phận gia công; và góc giải phóng mặt bằng cung cấp khe hở nhỏ giữa sườn công cụ và bề mặt gia công mới được tạo ra Hình thành phôi thực tế : Khi các vật liệu tương đối giòn (ví dụ, gang) được gia công ở tốc độ cắt thấp, các phoi thường hình thành thành các phân đoạn riêng biệt (đôi khi các phân đoạn được gắn lỏng lẻo) Điều này có xu hướng tạo ra một kết cấu không đều cho bề mặt được gia công Ma sát dao cao và dao và độ sâu cắt lớn thúc đẩy sự hình thành của loại phoi này Khi các vật liệu gia công dễ uốn được cắt ở tốc độ cao và lượng cấp dữ liệu và độ sâu tương đối nhỏ, các phoi dài liên tục được hình thành Bề mặt hoàn thiện tốt thường là kết quả khi loại chip này được hình thành Một lưỡi cắt sắc bén trên công cụ và ma sát dao - phoi thấp khuyến khích sự hình thành phoi liên tục Các phoi dài, liên tục (như khi quay) có thể gây ra các vấn đề liên quan đến việc thải phoi và / hoặc rối về công cụ Để giải quyết những vấn đề này, các dụng cụ tiện thường được trang bị máy bẻ phoi Mối quan hệ của phoi và chất lượng của sản phẩm Chất lượng của sản phẩm : Một trong những mối quan hệ quan trọng trong việc cắt kim loại được đưa ra bởi Eugene Merchant [10] Sự hình thành của nó dựa trên giả định về phép cắt trực giao, nhưng giá trị chung của nó kéo dài đến các nguyên công gia công ba chiều Merchant bắt đầu với định nghĩa của ứng suất cắt được biểu thị dưới dạng mối quan hệ sau đây được suy ra bằng cách kết hợp các phương trình (21,7), (21,8) và (21,11): Nó xác định mối quan hệ chung giữa góc cào, ma sát dao - phoi và góc mặt phẳng cắt Có thể tăng góc mặt phẳng cắt bằng cách (1) tăng góc cào và (2) giảm góc ma sát (và hệ số ma sát) giữa dao và phoi Có thể tăng góc cào bằng cách thiết kế dụng cụ thích hợp và có thể giảm góc ma sát bằng cách sử dụng chất lỏng cắt bôi trơn Tầm quan trọng của việc tăng góc mặt phẳng cắt có thể được nhìn thấy trong kết quả góc trong diện tích mặt phẳng cắt nhỏ hơn Vì cường độ cắt được áp dụng trên khu vực này, lực cắt cần thiết để tạo thành phoi sẽ giảm khi diện tích mặt phẳng cắt giảm Góc mặt phẳng cắt lớn hơn dẫn đến năng lượng cắt thấp hơn, yêu cầu năng lượng thấp hơn và nhiệt độ cắt thấp hơn Đây là những lý do chính đáng để cố gắng làm cho góc mặt phẳng cắt càng lớn càng tốt trong quá trình gia công Mối quan hệ giữa công suất và năng lượng trong gia công : Độ dày phoi trước khi cắt cũng ảnh hưởng đến năng lượng cụ thể và giá trị mã lực đơn vị Khi giảm, yêu cầu công suất đơn vị sẽ giảm , yêu cầu giá trị năng lượng riêng rất cao Các giá trị U và HPu trong Bảng 21.2 vẫn có thể được sử dụng để ước tính mã lực và năng lượng cho các tình huống không bằng 0,25 mm (0,010 in) bằng cách áp dụng hệ số hiệu chỉnh để tính đến bất kỳ sự khác biệt nào về độ dày của phoi trước khi cắt 3 Nhiệt cắt Các phương pháp thực nghiệm đã được phát triển để đo nhiệt độ trong gia công Kỹ thuật đo được sử dụng thường xuyên nhất là cặp nhiệt điện dao-chip Cặp nhiệt điện này bao gồm công cụ và con chip là hai kim loại khác nhau tạo thành mối nối cặp nhiệt điện Bằng cách kết nối đúng cách các dây dẫn điện với dụng cụ và bàn làm việc (được kết nối với chip), điện áp được tạo ra tại giao diện dao - chip trong quá trình cắt có thể được theo dõi bằng cách sử dụng chiết áp ghi hoặc thiết bị thu thập dữ liệu thích hợp khác Đầu ra điện áp của cặp nhiệt điện dao - chip (đo bằng mV) có thể được chuyển đổi thành giá trị nhiệt độ tương ứng bằng các phương trình hiệu chuẩn cho tổ hợp công việc CHƯƠNG 22: NGUYÊN CÔNG GIA CÔNG CƠ VÀ MÁY CÔNG CỤ Nội dung chương 22.1 Gia công và chi tiết hình học 22.2 Tiện và các thao tác liên quan 22.2.1 Các điều kiện cắt khi tiện 22.2.2 Các thao tác liên quan đến tiện 22.2.3 Máy tiện 22.2.4 Các máy tiện khác 22.2.5 Máy khoan 22.3 Khoan và các thao tác liên quan 22.3.1 Điều kiện cắt trong khoan 22.3.2 Các thao tác liên quan đến khoan 22.3.3 Lực khoan 22.4 Phay 22.4.1 Các thao tác phay 22.4.2 Điều kiện cắt trong phay 22.4.3 Máy phay 22.5 Trung tâm gia công và trung tâm tiện 22.6 Các thao tác gia công khác 22.6.1 Sự bào phẳng 22.6.2 Chuốt 22.6.3 Cưa 22.7 Các thao tác gia công cho các hình học đặc biệt 22.7.1 Ren vít 22.7.2 Bánh răng 22.8 Gia công tốc độ cao