[123doc vn] - de cuong chuyen de cn che tao may 1

ĐỀ CƯƠNGCHUYÊN 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 niệmTiện cứng là phương pháp tiện sử dụng dao bằng vật liệu siêu cứng CBN (Cubic Boron Nitride), PCBN, PCD hoặc ceramic tổng hợp thay thế cho mài để gia công thép đã tôi (có độ cứng lớn hơn 45HRC).  Khả năng công nghệ Cấp chính xác khi tiện cứng đạt IT6 và độ bóng bề mặt (Rz = 2 – 4 micromet).

Để thực hiện được công việc tiện cứng, máy tiện phải cứng

vững, có đủ tốc độ quay trục chính và công suất phù hợp. Rung

động là kẻ thù tồi tệ nhất của dao CBN. Máy tiện CNC được đề

nghị thực hiện công việc tiện cứng. Nhưng máy tiện điều khiển

bằng tay cũng có thể được sử dụng hiệu quả. Một máy tiện điều

khiển bằng tay phải ở trong tình trạng tốt và có rất ít khe

hở trên bàn trượt ngang và ụ sau.

Ưu điểm

- Giảm thời gian chu kỳ gia công một sản phẩm.

- Giảm chi phí đầu tư thiết bị.

- Tăng độ chính xác.

- Đạt độ bóng bề mặt cao.

- Cho phép nâng cao tốc độ bóc vật liệu (từ 2 – 4 lần), nâng

cao năng suất gia công.

- Gia công được các contour phức tạp.

- Cho phép thực hiện nhiều bước gia công trong cùng một lần

gá.

- Có thể chọn gia công có hoặc không có dung dịch trơn nguội.

Gia công khô tránh được cho phí dung dịch trơn nguội và không

có chất thải ra ra môi trường.

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).Vậtliệu 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 táckim loại, nhiệt độ khoảng 1.5000C và áp suất khoảng100.000kgf/cm2, tạo ra cấu trúc tinh thể bền, cứng, có dạng khốivới các góc sắc bén. CBN cứng gần gấp đôi Al2O3 và có khả năngchịu nhiệt đến 1371 độ C trước khi vỡ vụn. Vật liệu này có khảnăng cắt thép gió dễ dàng và chính xác, và tốt hơn kim cươngtrong nhiều ứng dụng. CBN dùng để cắt nguội và chịu được hóachất 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 nhiệtcao, 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 nungliên tiếp micro CBN

- PCD: Bao gồm bột kim cương tổng hợp có kích thước micro, liênkết 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

Câu 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, chiềusâu cắt khoảng 0,2mm.Ưu nhược điểm.Ưu điểm: Có thể thay thế phương pháp mài và gia công tia lửa điện(dùng trong công nghệ khuôn mẫu), gia công tốc độ cao (siêu tốc),gia công được các bề mặt phức tạp.Nhược điểm: Không hoàn toàn thay thế được phương pháp gia công tialửa 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.

Vaät lieäu phuû chính laø carbide titanium (TiC), titanium nitride(TiN), oxyt nhoâm (Al2O3), titanium cacbide nitride (TiCN). Ñaây laøcaùc vaät lieäu raát cöùng, coù ñoä choùng aên moøn vaø ñoä trô hoaùhoïc cao, taïo moät raøo caûn raát toát giöõa duïng cuï vaø phoi. - Titan Nitride (TiN): Ñaây laø loaïi vaät lieäu thöôøng duøng nhaát, quen

thuoäc vôùi lôùp phuû maøu vaøng, noù thöôøng ñöôïc phuû leân theùp gioùvaø carbide duïng cuï. TiN coù ñoä cöùng cao, heä soá ma saùt nhoû,giaûm ñöôïc xoùi moøn, maøi moøn vaø dính trong quaù trình gia coâng.Ñaëc bieät vôùi lôùp phuû naøy coù maøu vaøng neân raát deå nhaän bieát löôõicaét bò maøi moøn.- Titanium – Carbide – Nitride +(TiCN): Lôùp phuû coù maøu xanh xaùm,

cöùng hôn TiN. Noù caûi thieän söï maøi moøn cuûa beà maët khi caét theùpcacbon, gang, theùp hôïp kim duïng cuï.- Titanium – Alumium – Nitride +(TiAlN): Caûi thieän ñoä beàn noùng

vaø choáng laïi söï oxit hoaù khi phaûn öùng vôùi TiN. Loaïi lôùpphuû naøy coù maøu tía xaùm, tính daãn nhieät keùm nhöng raát cöùng.- Oxit nhoâm (Al2O3): Duïng cuï caét vôùi lôùp phuû Al2O3 ñang trôû

thaønh duïng cuï caét coù lôùp phuû ñang ñöôïc söû duïng raát roäng raõi.Vaät lieäu naøy coù ñoä cöùng cao, baûo veä ñöôïc beà maët, an toaøn khi caétvôùi toác ñoä cao khi gia coâng vaät lieäu cöùng, gang vaø moät soá saûnphaåm khaùc. Loaïi lôùp phuû naøy coù maøu ñen.

- CBN: Loaïi lôùp phuû CBN ñang ñöôïc nghieân cöùu trong nhöõngnaêm gaàn ñaây. Chieàu daøy lôùp phuû naøy töông ñoái daøy neân khaûnaêng taäp trung öùng suaát beà maët raát cao, khaû naêng dính keát keùm. Tuynhieân khi phuû CBN thì khaû naêng chòu maøi moøn cuûa dao raát toát, noùthích hôïp gia cho gia coâng vaät lieäu coù chöùa saét hoaëc khoâng saéthay caû vaät lieäu phi kim loaïi.- Lôùp phuû sieâu cöùng: Vaät lieäu phuû naøy laø graphít, ceramic,

vaät lieäu toång hôïp.

4. Dung dịch trơn nguội trong gia công cắt gọt: Phân loại, phươngpháp sử dụng.

Những chất lỏng này được dẫn trực tiếp vào vùng cắt gọi là dungdịch trơn nguội (DDTN). Trong thực tế, có nhiều loại DDTN thíchhợp cho từng trường hợp gia công cụ thể. DDTN được chọn đúng khôngchỉ góp phần cải thiện quá trình cắt mà còn thoả mãn được các yêucầu khác: Nó không ảnh hưởng đến sức khoẻ của công nhân điềukhiển máy, không có hại cho hệ thống bôi trơn, không gây ra sự ănmòn, làm thay đổi màu sắc của vật liệu gia công, cũng như không cónguy 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 tươngdầu, thành phần gồm dầu khoáng và nước thường có tỷ lệ: 1:10 và1:30. CT 2 Các chất nhóm 2: dựa trên cơ sở dầu khoáng và có tính chất bôitrơn. Cả các nhũ tương dầu được gọi là dầu hoà tan và dầu nguyênchất đều có chứa các chất cho thêm vào như Cl, S, những chất nàycải thiện tác động bôi trơn trong các điều kiện nhiệt độ và áp lựctiếp xúc cao, còn các dầu nhớt nguyên chất có thể chứa các Axítbéo. 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: dungdịch Na2CO3 ( 20%), dung dịch Na3PO4 (0.8%), NaNO3 (0.3%)... - Nhóm có tác dụng làm nguội và phần nào bôi trơn: dung dịch nướcxà 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 cấpchất này vào vùng cắt.

Khi tiện: DDTN được cấp từ mặt trước, mặt sau hoặc phương phápliên 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 cungcấp 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 màcả chất lượng của bề mặt gia công cũng phụ thuộc vào phương phápcấp 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 (khikhoan) và trong trường hợp này nó góp phần làm giảm nhiệt độ. Khicác lỗ nằm ngang, trong thời gian gia công và làm nguội bằng cáchtưới, 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 nguộicó áp lực.

5. Gia công khô: Khái niệm, dao dùng cho gia công khô.

Khái niệm: Gia công khô được hiểu là trong quá trình gia côngkhông sử dụng dung dịch trơn nguội. Với việc không sử dụng dungdịch 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 daolàm bằng các vật liệu có tính chống mòn cao, có khả năng chống lạisự 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, hạnchế truyền nhiệt từ khu vực cắt gọt vào mảnh hợp kim. Các lớp phủtrên mảnh hợp kim đóng vài trò như một rào cản nhiệt, hạn chếnhiệt truyền vào vật liệu nền và vào chi tiết gia công. Chiều dàylớp phủ cũng quan trọng. Lớp phủ càng mỏng thì khả năng chống lạisự biến đổi nhiệt càng tốt và ngược lại. Khi gia công khô với daocó lớp phủ mỏng thì tuổi bền của dao có thể kéo dài đến 40% so vớidao có lớp phủ dày.

6. Gia công gần khô: Khái niệm, nguyên lý gia công gần khô cungcấp son khí từ bên ngoài.

Gia công gần khô cũng được biết đến với cái tên là gia công bôi trơn số lượng tối thiểu, cung cấp số lượng rất nhỏ dung dịch trơn nguội vào vùng gia công. Đây là phương pháp thay thế cho phương pháp cung cấp dung dịch trơn nguội kiểu tưới tràn và kiểu áp suất cao từ bên trong dụng cụ.

Trong gia công gần khô, môi trường làm nguội được cung cấp ở dạng hỗn hợp không khí và dầu ở dạng aerosol (son khí). Son khí làmột dạng thể lơ lửng dạng khí reong không khí của phần tử rắn hay lỏng. Trong gia công gần khô, son khí là các giọt dầu nhỏ phân tántrong một dòng khí.

Son khí được tạo ra bởi quá trình nguyên tử hóa. Quá trình nàychuyển một khối dung dịch thành tia hoặc sương mù, thường là xuyênqua một ống phun. Việc này được thực hiện nhờ thiết bị tạo nguyên

tử. Thực tế phần từ son khí không ở dạng nguyên tử mà kích thướccủa nó khoảng 1-5 micro mét4.1.1 Son khí được cung cấp từ ngoài vào:

Ưu điểm của nhóm 1:- Thiết bị đơn giản và không đắt.- Dùng dao bình thường như trong phương pháp tưới tràn.- Dễ sử dụng và bảo dưỡng thiết bị DDTN.- Dễ di chuyển thiết bị DDTN từ máy này sang máy khác.Nhược:- Cả hai loại 1.1 và 1.2 đều không thuận lợi khi khoan và doa

vì son khí khó vào trong lỗ.- Vị trí tương đối vòi phun so với chi tiết gia công phải cố

định.- Các thông số của son khí phải được điều chỉnh đối với mỗi

nguyên công gia công kim loại cụ thể và vật liệu phôi cụ thể. Điều này làm cho các phương pháp nhóm 1 ít hấp dẫn trong điều kiện phân xưởng.

7. Gia công điện hóa: Nguyên lý tạo hình các đặc trưng chính, ưunhược điểm và phạm vi ứng dụng, cơ chế hoà tan dương cực trong giacông điện hoá.

Nguyên lý tạo hình Quá trình gia công điện hóa là một quá trình hòa tan anot điệnhóa, trong đó một dòng điện một chiều có cường độ cao và điện ápthấp chạy qua giữa chi tiết (được nối với cực dương) và dụng cụđiện cực (nối với cực âm của nguồn). Hai điện cực đều được đặttrong bể dung dịch điện phân. Tại bề mặt anot, kim loại được hòatan vào các ion kim loại và chi tiết sẽ được sao chép hình dạngcủa dụng cụ điện cực.

Phải có nguồn điện 1 chiều từ (2 ÷ 30V). Trong quá tình g/c hệthống chạy dao (3) đưa dụng cụ cắt đi xuống chi tiết (9). Khi đóxuất hiện dòng điện có chiều từ cực (+) đến cực (-) thông quadung dịch điện hóa từ hệ thống trao đổi nhiệt (4) thì dung dịchchất điện phân (7) được bơm thông qua bộ lọc (5) và bơm (6) vàothùng chứa dd, hệ thống này được điều khiển nhờ hệ thống trao đổinhiệt (4). Trong quá trình g/c thì luôn luôn xuất hiện xu hướngcủa cực (+) tan. Do đó pp này chỉ dùng để g/c chi tiết bị hòatan, bởi dd điện hóa theo dãy hóa học. Van chặn (11) có tác dụngkhông để tràn dd điện phân ra vùng ko cần thiết để g/c. Hệ thốngbảo vệ ngắn mạch (2) dùng để bảo vệ trong quá trình g/c khi dụngcụ cắt chạm trực tiếp vào chi tiết g/c thông thường dụng cụ nàylà cầu chì.

Ưu nhược điểm· Ưu điểm. Do không phải là một quá trình gia công cơ nên phương pháp giacông điện hóa có một số ưu điểm như:+ Có thể gia công trên bất cứ loại máy nào.+ Tốc độ hớt kim loại không phụ thuộc vào độ cứng, độ bền vàcác thuộc tính khác của vật liệu cần gia công.+ Vật liệu làm dụng cụ điện cực không cần có độ cứng cao hơnvật liệu của chi tiết gia công.Do không có sự tiếp xúc giữa dụng cụ và chi tiết nên gia côngđiện hóa có thể gia công các vật liệu mỏng, dễ biến dạng, giònmà không gây rạn nứt lớp bề mặt.Do hình dạng chi tiết được quyết định bởi hình dạng của điệncực dụng cụ nên có thể gia công chi tiết có hình dạng phức tạpmột cách dễ dàng. · Nhược điểm. Đắt tiền và chiếm nhiều diện tích nhà xưởng cho việc gia công.Dung dịch điện phân sẽ ăn mòn các thiết bị khác.Ô nhiễm môi trường là một vấn đề rất quan trọng trong gia côngđiện hóa do phát sinh chất thải.Dễ phát nổ do sự tích tụ khí hydro.Công nhân phải được bảo hộ một cách khắt khe để tránh bị nhiễmđộc.

Cần có khu nhà xưởng riêng biệt dành cho gia công điện hóa.

Phạm vi ứng dụng: Với các đặc điểm như vậy, gia công điện hóa được ứngdụng trong việc gia công các vật liệu cứng, khó cắt gọt. Ưngdụng rộng rãi của phương pháp này là khoan lỗ sâu (thông hoặckhông thông) và khoan lỗ nhỏ (d = 0,05 – 0,3 mm) đạt Ra = 0,03mm.Ngoài ra phương pháp này còn được ứng dụng để gia công rãnhthen, then hoa, các chi tiết định hình không gian phức tạp vớiđộ chính xác cao

8) Gia công siêu âm:

Ưu điểm và nhược điểm:• - Ưu điểm:

Có khả năng tự phá bỏ lớp oxit bề mặt và làm sạch tốtdầu mỡ nhờ có ma sát, dịch trượt giữa các vật hàn. - Có khả năng hàn nối các chi tiết kim loại màkhông cần làm sạch lớp bề mặt, không cần nấu chảy chỗhàn. - Có thể hàn tốt những kim loại có điện trờ nhỏ. - Không hạn chế chiều dày vật hàn. - Có thể hàn các kim loại khác nhau với nhau,hàn kim loại với phi kim, hàn chất dẻo, hàn xương…. - Cho phép các chi tiết hàn có tỷ lệ chiều dàytới 1-1000.

- Tiêu tốn ít năng lượng, dễ tự động hóa, thờigian hàn nhanh. Nhược điểm: - Nhược điểm cơ bản của hàn siêu âm là chất lượngmối hàn không ổn định do ξ (biên độ), f ( tần số ), F0

(lực ép tinh) không ổn định và bề mặt vật hàn khôngtốt. - Chỉ thích hợp hàn với vật liệu mỏng. - Giá thành thiết bị tương đối cao. Phạm vi ứng dụng:

Gia công tia nước có hạt mài:

Ưu nhược điểm và phạm vi ứn dụng:Ưu điểm:

Cắt các vật liệu rất cứng như titan, inconel,hợp kim đặc biệt, rẻ hơn các phương pháp gia côngkhác (plasma, laser,…).

Cắt được hầu như mọi vật liệu: thép tôi cứng,thép mềm, thép không rỉ, đồng thau, nhôm, vật liệugiòn như thuỷ tinh, gốm, thạch anh, và đá, tấmmỏng, vật liệu dễ cháy, cắt quặng mỏng hoặc quặng

dày, tạo được mọi loại hình dạng với chỉ một dụngcụ cắt.

Cắt với một phạm vi bề dày lớn với dung saihợp lý, không sinh nhiệt, vùng gia công không chịutác động nhiệt, đây là phương pháp gia công cắtlạnh.

Độ nhám bề mặt có thể tốt như các phương phápgia công truyền thống.

Lực cắt không đáng kể, vì thế có rất ít hoặckhông có

Chi phí thấp: trung tâm AWJM sử dụng file DXFsẵn có (hoặc bản vẽ CAD khác). Không tốn chi phícho khuôn, đồ gá hay không yêu cầu chương trìnhCNC phức tạp, tỉ mỉ.

Nhược điểm: Quá trình gia công phức tạp hơn  vì phải bổsung một số thông số và những thông số này phảiđược điều khiển.

Những thông số thêm vào cho quá trình là loạihạt mài, cỡ hạt và tốc độ dòng chảy

. Phạm vi ứng dụng: Ứng dụng trong các ngành sản xuất gốm sứ, ngànhdệt may, luyện kim, giày da, giấy,cao su, đá cẩmthạch, gỗ, …

Làm sạch bề mặt trong ngành xây dựng và chế tạomáy.

Gia công được hầu hết các kim loại.

Gia công quang hóa:. Nguyên lý gia công.Gia công quang hóa (Photochemical Machining - PCM) là phương pháp

gia công hóa mà trong đó phương pháp kháng quang tạo lớp phủ được sửdụng để gia công kim loại khi đòi hỏi dung sai khắc khe hay mẫu phức tạptrên những chi tiết phẳng. Gia công quang hóa cũng được dùng rộng rãitrong công nghiệp điện tử để sản xuất các mạch phức tạp trên những sảnphẩm bán dẫn. Chính công nghệ này tạo ra những mạch tích hợp qui mô lớn(VLSI) trong vi điện tử.

Hình 3.5 giới thiệu trình tự các bước gia công quang hóa:- Sản phẩm được thiết kế bởi phần mềm CAD, sau đó dữ liệu được

chuyển sang máy tạo phim. - Có nhiều cách phơi sáng hình ảnh mong muốn. Hình vẽ thể hiện âm

bản tiếp xúc với bề mặt của lớp bảo vệ trong quá trình phơi sáng.Đó là phương pháp in tiếp xúc. Các phương pháp in ảnh khác cũngcó thể được thực hiện thông qua một hệ thống thấu kính để phóngto hay thu nhỏ kích thước của mẫu in trên bề mặt lớp bảo vệ.Những vật liệu kháng quang thông dụng thì nhạy với ánh sáng cựctím, nhưng không phản ứng với ánh sáng có những bước sóng khác.Vì vậy nếu hệ thống chiếu sáng tại nơi gia công đạt yêu cầu thìkhông cần thiết phải thực hiện những bước gia công trong môitrường khác như ở phòng tối. Sau khi hoàn thành nguyên công tạolớp phủ thì các bước còn lại giống như các phương pháp gia cônghóa khác.

1. Làm sạch phôi; 2. Tạo lớp bảo vệ bằngphương pháp sơn;

3. Đặc âm bản lên trên lớp bảo vệ; 4. Phơi raánh sáng cực tím;

5. Bóc lớp bảo vệ tại những dùng được khắc axít; 6. Khắc hóamột phần;7. Khắc hóa toàn phần. 8. Bóc lớp bảo vệ và làm sạch sảnphẩm

Ưu , nhược điểm và phạm vi ứng dụng:Ưu điểm:• Gia công quang hóa không cần sử dụng những dụng cụvà khuôn truyền thống, giảm chi phí cho dụng cụ vàkhuôn.

• Có thể gia công những chi tiết có hình dạng phứctạp.

• Dễ dàng thay đổi mẫu mã sản phẩm, rất lý tưởng choviệc tạo mẫu.

• Không làm thay đổi tính chất kim loại.• Không tạo ứng suất dư.• Bề mặt gia công đạt độ chính xác cao (10% bề dàyvật liệu gia công).

• Phạm vi gia công cho bề dày kim loại rộng từ0,127mm đến 16 mm.

• Phù hợp với tất cả các kim loại bao gồm: nhôm,magiê, hợp kim đồng, thép lò xo, thép không rỉ,hợp kim niken và những kim loại khác.

Nhược điểm:

- Đòi hỏi phải có công nhân lành nghề - Không gia công được các kim loại dày.- Quá trình gia công tương đối chậm.- Gây ô nhiễm môi trường do chất ăn mòn

Phạm vi ứng dụng:Áp dụng cho các vật liệu mỏng, chi tiết phức tạp trongcác linh vực như:- Hàng không, ô tô, cơ khí.- Máy tính, điện tử, trang trí.- Y khoa…