Giáo trình Tổng quan về máy CNC - Chương 2: Cơ sở công nghệ gia công cắt gọt trên máy CNC - Lê Trung Thực

138 trang cucquyet12 3430

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình Tổng quan về máy CNC - Chương 2: Cơ sở công nghệ gia công cắt gọt trên máy CNC - Lê Trung Thực", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

giao_trinh_co_so_cong_nghe_gia_cong_cat_got_tren_may_cnc_le.pdf

Nội dung text: Giáo trình Tổng quan về máy CNC - Chương 2: Cơ sở công nghệ gia công cắt gọt trên máy CNC - Lê Trung Thực

CƠ SỞ CƠNG NGHỆ GIA CƠNG CẮT GỌT TRÊN MÁY CNC Lê Trung Thực
Nội dung . Cơ bản về cắt kim loại . Tiện . Phay . Khoan, khoét, doa, taro
1. Căn bản về cắt kim loại .Cắt kim loại là gì? .Thơng số hình học của lưỡi cắt .Vật liệu chế tạo dụng cụ cắt .Các nhân tố ảnh hưởng đến lực cắt .Các nhân tố ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt gia cơng
Cắt kim loại là gì? Là quá trình bĩc ra khỏi mặt gia cơng một lớp kim loại bởi một dụng cụ cắt cĩ độ cứng cao hơn vật liệu gia cơng. Vật liệu cắt thường làm từ thép giĩ, hợp kim cứng, vật liệu gốm, Nitride bor lập phương, Kim cương Vật liệu gia cơng thường là: Thép, thép khơng gỉ, gang, đồng, nhơm,
VẬT LIỆU KIM LOẠI Chia ra làm bốn nhĩm: •Thép carbon •Thép inox •Gang •Các kim loại khác
Nhĩm vật liệu là thép
Nhĩm vật liệu là thép inox Nhĩm vật liệu là gang
Nhĩm vật liệu khác kim loại đen
Ký hiệu thép theo tiêu chuẩn các nước cơng nghiệp phát triển
Ký hiệu thép theo tiêu chuẩn các nước cơng nghiệp phát triển
Ký hiệu thép theo tiêu chuẩn các nước cơng nghiệp phát triển
Ký hiệu thép inox theo tiêu chuẩn các nước cơng nghiệp phát triển
Ký hiệu thép inox theo tiêu chuẩn các nước cơng nghiệp phát triển
Ký hiệu gang theo tiêu chuẩn các nước cơng nghiệp phát triển
Các phương pháp cắt điển hình Tiện Phay Khoan
Thơng số hình học của lưỡi cắt Gĩc trước Gĩc sau
Các thông số hình học của lưỡi cắt
Các thông số hình học của lưỡi cắt  Góc sau : Góc sau làm giảm ma sát và sự nóng lên giữa chi tiết và dụng cụ cắt.  Góc sắc : Kich thước của góc sắc phụ thuộc vào độ cứng và độ dẻo của chi tiết gia công. Góc sắc nhỏ khi lực cắt nhỏ và góc cắt lớn khi lực cắt lớn, tuy nhiên góc sắc lớn làm tăng sự mài mòn lưỡi cắt và tuổi thọ của lưỡi cắt thấp.  Góc trước : Góc trước có ảnh hưởng đến quá trình tạo phôi và lực cắt. Góc trước càng lớn thì lực cắt càng nhỏ, tuy nhiên lưỡi cắt dễ bị vỡ và bị mài mòn nhanh. Những vật liệu rắn, tương đối cứng thường sử dụng góc trước khoảng 10o. Những vật liệu cứng và giòn đòi hỏi góc trước nhỏ thậm chí là góc âm.
Các thông số hình học của lưỡi cắt  Góc lệch chính : Góc lệch chính có ảnh hưởng đến lực cắt và lực kẹp chi tiết cũng như chiều sâu và bề rộng cắt. Thường chọn góc lệch chính từ 30o đến 60o chỉ khi tiện vai hay cắt đứt chọn góc lệch chính  = 90o.  Góc nghiêng : Thường chọn góc nghiêng âm khi tiện thô và góc nghiêng dương khi tiện tinh. Góc nghiêng âm được sử dụng để giảm ứng suất của lưỡi cắt và góc nghiêng dương được sử dụng để bẻ phoi trực tiếp từ chi tiết gia công.  Góc mũi dao e: Góc mũi dao càng lớn càng làm tăng độ cứng vững của lưỡi cắt và tản nhiệt tốt hơn.
Vật liệu lưỡi cắt - Lưỡi cắt thép gió - Lưỡi cắt hợp kim cứng - Lưỡi cắt vật liệu gốm - Nitrid Bore lập phương - Lưỡi cắt kim cương
Thép gió (HSS)  Thép gió là một loại thép hợp kim dụng cụ. Độ cứng 65HRC. Nó có độ bền nhiệt cao (605oC), vì thế nó có thể chịu tác động của tải trọng lớn. Tốc độ cắt nhỏ hơn so với hợp kim cứng và vật liệu gốm.  Thép gió thường dùng để chế tạo dụng cụ cắt định hình ví dụ như lưỡi khoan và dao doa, không cho phép dùng làm các mảnh lưỡi cắt hay gia công chất dẻo và hợp kim nhẹ. Các dụng cụ cắt thép gió thường được mạ một lớp titan-nitríc (TiN). Lớp phủ có màu vàng này làm tăng độ cứng tối đa, chống lại sự mài mòn và cho phép tốc độ cắt cao hơn.
Hợp kim cứng.  Hợp kim cứng là những vật liệu được chế tạo bằng phương pháp luyện kim bột như là những mảnh lưỡi cắt sử dụng vật liệu tôi và một tác nhân liên kết. Trong hầu hết các trường hợp vật liệu tôi là cácbit vônfam, titan hay tantal. Coban được sử dụng như là tác nhân liên kết.  Hợp kim cứng có độ cứng lớn hơn nhiều so với thép gió (70HRC) ù. Hợp kim cứng có khả năng chống lại sự mài mòn tối đa và chịu đựng được nhiệt độ gia công cao. Tuy nhiên độ chịu dao động nhiệt và độ bền thì kém hơn so với thép gió.
Quá trình sản xuất hợp kim cứng Nung bột W và C trong Tạo bột Trộn bột lị cao tần để tạo WC W và C W và C Ép định hình WC tạm thời với 50% lổ hổng Trộn WC với Co Mài đúng Thiêu kết WC với Phủ lớp Ti(CN) kích thước Co ở 1600oC hay Al2O3
Hợp kim cứng  Hợp kim cứng được phân theo nhĩm vật liệu gia cơng  Nhĩm P: gia cơng chủ yếu là thép  Nhĩm M: gia cơng chủ yếu là thép khơng rỉ  Nhĩm K: gia cơng chủ yếu là gang
Cấp độ cứng của mảnh hợp kim
Gia cơng tinh Gia cơng bán tinh Gia cơng thơ
Hợp kim cứng. Nhóm cắt Nhóm ứng dụng chính Ký hiệu Vật liệu Ưùng dụng Tiện siêu tinh, chất Chống lại sự mài P01 lượng bề mặt cao. mòn cao. Tốc độ cắt cao Gia công tinh, tốc P10 độ cắt cao. P P20 Thép Xanh P30 Tốc độ cắt trung bình. P40 Gang dẻo Độ cứng cao. P50 Gia công thô. Lượng tiến dao nhanh Gia công tinh, tốc Chống lại sự mài M10 độ cắt cao. mòn cao. Tốc độ cắt cao
Hợp kim cứng. Gia công tinh, tốc Chống lại sự mài M10 độ cắt cao. mòn cao. Tốc độ cắt cao M M20 Thép không rỉ Tốc độ cắt trung bình. Vàng M30 M40 Kim loại màu Gia công thô. Độ cứng cao. Lượng tiến dao nhanh Chống lại sự mài K01 Gang cứng Gia công tinh. mòn cao. Tốc độ cắt cao K K10 Gang Đỏ K20 Gang dẻo K30 Nhựa K40 Gỗ Gia công thô. Độ cứng cao. Lượng tiến dao nhanh
Vật liệu gốm (sứ)  Vật liệu gốm cứng hơn hợp kim cứng (độ cứng 92-93HRC) và cho phép nhiệt độ làm việc lên đến 1200 oC.  Chúng rất giòn, dễ vỡ và nhạy cảm với sự dao động của lực cắt.  Vật liệu gốm được chế tạo dưới dạng mảnh hợp kim và được kẹp trên cán dao giống như mảnh hợp kim cứng.  Tuổi bền dao sứ gấp hai lần hợp kim cứng  Tốc độ cắt gấp hai lần so với hợp kim cứng
Vật liệu gốm.  Vật liệu gốm được sử dụng trong các quá trình cắt gọt ổn định, không cần tưới nguội. Vật liệu gốm lý tưởng để cắt các vật liệu sắt vì chúng không tạo ra hiện tượng phôi bám. Vật liệu gốm có thể được phân loại theo 3 nhóm sau: - Vật liệu gốm oxit - Vật liệu gốm hỗn hợp - Vật liệu gốm nitrid
Vật liệu gốm oxit  Vật liệu gốm chứa oxit nhôm (Al2O3 ) nguyên chất được gọi là vật liệu gốm oxit,  Chúng không dùng kim loại làm tác nhân liên kết. Vật liệu gốm oxit đặt biệt lý tưởng để cắt các hợp kim sắt vì có khả năng chống lại mài mòn cao.
Vật liệu gốm  Hợp kim cứng được cho thêm vào oxit nhôm (Al2O3 ) ví dụ như cácbit titan, gọi là vật liệu gốm hỗn hợp. Vật liệu gốm hỗn hợp được dùng để gia công tinh gang xám hoặc thép cũng như dùng để cắt các vật liệu sắt đã tôi.  Vật liệu gốm nitrid có thành phần chính là silic nitrid (Si3N4 ). Vật liệu cắt không có oxit này rất giòn và nhạy cảm với sự thay đổi nhiệt độ cắt. Nhược điểm là không có khả năng chịu mài mòn cao khi cắt thép. Vật liệu gốm nitrid được ứng dụng để gia công gang xám.
Kim cương  Kim cương cứng hơn tất cả các vật liệu cắt khác. (7000-8000 HK = 70000-80000 HB). Chúng rất nhạy cảm với va chạm, tuy nhiên không tạo ra hiện tượng phôi bám trong quá trình gia công.  Kim cương được sừ dụng để cắt kim loại màu và hợp kim của kim loại màu cũng như dùng để cắt vật liệu composit, hợp kim cứng và vật liệu gốm.  Kim cương không được dùng để gia công thép. Bởi vì kim cương sẽ bị mòn rất nhanh do nguyên tử cacbon của kim cương phát ra và nhập vào nguyên tử sắt (sự mài mòn ngược).
Khi nhiệt độ tăng thì độ cứng của vật liệu cắt giảm
Độ dai và độ cứng của các loại vật liệu cắt Độ cứng Độ dai
Mảnh lưỡi cắt bằng hợp kim cứng, gốm và kim cương Mảnh lưỡi cắt được phân lọai theo các đặc điểm cơ bản của chúng như hình dáng, góc, lưỡi cắt, mức độ chịu đựng cũng như thiết bị dùng để kẹp và các kích thước chính. Dựa trên tiêu chuẩn ISO 1832 / DIN- 4987 ví dụ sau minh họa tên tiêu chuẩn của một mảnh lưỡi cắt.
Mảnh lưỡi cắt ISO 1832 - ECMT 09 T3 08 FR - P10 Ký hiệu Ví dụ Số tiêu chuẩn DIN 4987 1) Hình dạng cơ bản E = hình thoi 75o 2) Góc sau C = 7o 3) Cấp chính xác M 4) Bề mặt và đặc điểm kẹp T góc vát của bề mặt lỗ kẹp = 60o 5) Kích thước mảnh lưỡi cắt Chiều dài cạnh = 9,52 mm 6) Chiều dày mảnh lưỡi cắt s = 3,97mm 7) Bán kính lưỡi cắt r = 0,8mm 8) Đặc điểm lưỡi cắt F = lưỡi cắt sắc 9) Hướng cắt R = bên phải 10) Vật liệu lưỡi cắt Hợp kim cứng P10
Ảnh hưởng đến lực cắt Lực cắt chịu ảnh hưởng của: 1. Phương pháp cắt 2. Vật liệu lưỡi cắt 3. Hình học lưỡi cắt 4. Dung dịch trơn nguội
Ảnh hưởng của vật liệu tới lực cắt
Mảnh hợp kim âm và dương
Negative vs. Positive Inserts Negative Style Positive Style • Double sided • Single sided • Edge strength • Low cutting forces • External machining • Side clearance • Heavy cutting conditions • Internal machining • Slender shafts
Gĩc trước âm và dương
Ảnh hưởng của gĩc trước tới lực cắt
Phân bố nhiệt cắt
Các dạng phoi
Nhận biết gĩc nghiêng chính Kr theo hướng chạy dao (fn)
ISO Standard Gĩc nghiêng của lưỡi cắt chính Toolholder Entering angle 95 degrees Workpiece
Các dạng profil của lưỡi cắt
Bán kính đầu dao và sự hình thành độ nhám bề mặt gia cơng
Bán kính đầu dao và sức chịu đựng
Độ nhám bề mặt gia cơng phụ thuộc vào bán kính đầu dao và lượng chạy dao
Cải thiện độ nhám bằng cách tăng độ rộng mũi dao Turning a Wipers p Ra re Traditional insert fn Wiper insert R r (w) a Half Ra, same feed e 2 fn Wiper insert R re(w) a Twice the feed, same Ra 2 x fn
2. TIỆN
Các dạng chi tiết có thể gia công trên máy tiện
Máy tiện ngang
Máy tiệân đứng và tiệân cụt
Các thành phần của máy tiệân
Máy tiện vạn năng và máy tiện CNC
Máy tiện CNC
Máy tiện: Mô phỏng quá trình gia công trên máy tính
Máy tiện: Mô phỏng quá trình gia công trên máy tính
Các loại dao tiện
Ví dụ ký hiêu một cán dao tiện
Ví dụ ký hiêu một cán dao tiện
Ví dụ ký hiêu một cán dao tiện
Ví dụ ký hiêu một cán dao tiện
Ví dụ ký hiệu một cán dao tiện
Cặp tốc truyền mômen xoắn cho trục gia công Dùng luynét khi l/d > 5
Mũi chống tâm xoay
Dùng mũi tâm khuyết
Dùng Luynét động và tĩnh (khi l/d >12)
Các sơ đồ gia cơng: tiện ngồi
Các sơ đồ gia cơng: tiện trong
Các sơ đồ gia cơng: tiện rãnh
Các sơ đồ gia cơng: tiện rãnh
Các sơ đồ gia cơng: tiện ren
Chọn chế độ cơng nghệ Chế độ cơng nghệ Gồm các yếu tố Chiều sâu cắt Lượng ăn dao Vận tốc cắt
Chiều sâu cắt Chọn tuỳ thuộc vào nhiều yếu tố cơng nghệ: Cơng suất máy, độ cứng vững của hệ thống Máy-đồ gá- dao-chi tiết gia cơng. Chiều sâu cắt nhỏ nhất khơng được nhỏ hơn bán kính mũi dao.
Lượng ăn dao Rz Rz
Vận tốc cắt
Vận tốc cắt và số vịng quay
Cơng suất cắt
Cấp chính xác kích thước, độ nhám Chiều sâu lớp Cấp chính xác Độ nhám bề mặt, (m) Ghi chú Phương pháp gia công biến cứng, m Kinh tế Đạt được Ra Rz T (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) Phá 15 - 17 - 25 - 100 100 - 400 350 Nửa tinh 12 - 14 - 6,3 - 12,5 25 - 50 50 Tiện dọc Tinh 7 - 9 6 1,6 - 3,2 6,3 - 12,5 10 Mỏng 6 5 0,4 - 0,8 1,25 - 3,2 5 Phá 16 - 17 25 - 100 100 - 400 350 Nửa tinh 14 - 15 6,3 - 12,5 25 - 50 50 Tiện ngang Tinh 11 - 13 8 - 9 3,2 - 6,3 12,5 - 25 25 Mỏng 8 - 11 7 0,8 - 1,6 3,2 - 6,3 10 d 15mm 12 - 14 10 - 11 6,3 - 12,5 25 - 50 25 - 50 Khoan d > 15mm 12 - 14 10 - 11 12,5 - 25 50 - 100 50 - 100 Thô 12 - 15 - 12,5 - 25 50 - 100 50 - 100 Xoáy Tinh 10 - 11 8 - 9 3,2 - 6,3 12,5 - 25 20 Nửa tinh 9 - 10 8 6,3 - 12,5 25 - 50 50 Doa Tinh 7 - 8 - 1,6 - 3,2 6,3 - 12,5 10 Mỏng 7 6 0,4 - 0,8 1,25 - 3,2 5
Công thức tính chính xác, chế độ gia công trung bình và công thức tính gần đúng thời gian máy Công thức gần Công thức lý thuyết Chế độ gia công trung Phương pháp gia công đúng tính TM, tính TM, (phút) bình thường gặp (phút) Tiện ăn Thô Dl V = 105 m/ph; S = 0,4 mm/vg 0,000075Dl 1000VS dao dọc Tinh V = 120 m/ph; S = 0,15 mm/vg 0,0000175Dl Tiện ăn Thô V = 70 m/ph; S = 0,5 mm/vg 0,0000224(D2–d2) (D2 d2) dao Tinh 4000VS V = 174,6 m/ph; S = 0,41 mm/vg 0,000011(D2–d2) ngang Thô V = 63,4 m/ph; S = 0,36 mm/vg 0,000134 Dl Tiên lỗ Tinh V = 50 m/ph; S = 0,15 mm/vg 0,00042 Dl
3. PHƯƠNG PHÁP PHAY Khả năng công nghệ –Các dạng mặt có thể gia công bằng phương pháp phay • Mặt phẳng • Mặt rãnh • Mặt cong • Mặt lỗ trụ • Mặt ren
Máy phay
Máy phay giường
ĐỒ GÁ DÙNG TRÊN MÁY PHAY 94
ĐỒ GÁ DÙNG TRÊN MÁY PHAY 95
ĐỒ GÁ DÙNG TRÊN MÁY PHAY 96
Êto kẹp băng khí nén 97
Bàn gá nghiêng 98
Bàn gá dịch chuyển theo hai phương 99
ĐỒ GÁ DÙNG TRÊN MÁY PHAY 100
ĐỒ GÁ DÙNG TRÊN MÁY PHAY 101
CÁC LỌAI DAO PHAY Dao phay đĩa Dao phay mặt bậc Dao phay mặt đầu Dao phay ngĩn
Các dạng chuyển động cắt khi phay
Chiều dày cắt dọc ap và ngang ae
Lượng ăn dao răng fz
Chọn dao, mảnh hợp kim và chế độ cắt 1. Chọn kiểu dao 2. Chọn đường kính dao theo ký hiệu 2a trong bảng ở trang sau 3. Chọn mảnh hợp kim theo ký hiệu 3a, 3b trong bảng ở trang sau) 4. Chọn chế độ cắt theo các ký hiệu 4a, 4b, 4c. 4d trong các bảng ở các trang sau
Xác định cơng suất khi phay mặt đầu Vf = fz x n x zn
Cấp chính xác kích thước, độ nhám Chiều sâu lớp Cấp chính xác Độ nhám bề mặt, (m) Ghi chú Phương pháp gia công biến cứng,  m Kinh tế Đạt được Ra Rz T (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) Thô 12 - 14 - 25 - 50 100 - 200 100 - 200 Phay trụ Tinh 11 - 3,2 - 6,3 12,5 - 25 12,5 - 25 M ỏng 8 - 9 6 - 7 1,6 6,3 10 Thô 12 - 14 6,3 - 12,5 25 - 50 25 - 50 Phay mặt Tinh 11 10 3,2 - 6,3 12,5 - 25 15 - 30 đầu M ỏng 8 - 9 6 - 7 0,8 - 1,6 3,2 - 6,3 5 - 10 Công thức tính chính xác, chế độ gia công trung bình và công thức tính gần đúng thời gian máy Công thức gần Công thức lý thuyết Chế độ gia công trung Phương pháp gia công đúng tính TM, tính TM, (phút) bình thường gặp (phút) Phay Thô SM = 150 mm/ph 0,00666 l bằng dao Tinh SM = 285 mm/ph 0,00352 l phay trụ Mỏng SM = 600 mm/ph 0,00166 l l/SM Phay Thô SM = 170 mm/ph bằng dao Tinh SM = 208 mm/ph phay mặt đầu Mỏng SM = 351 mm/ph 0,00285 l
4. PHƯƠNG PHÁP KHOAN, KHÓET, DOA VÀ TA RÔ
PHƯƠNG PHÁP KHOAN, KHOÉT Khả năng công nghệ –Các dạng mặt có thể gia công bằng phương pháp KHOAN, KHOÉT • Mặt trụ trong • Mặt lỗ trước khi làm ren
Solid Crowloc Mũi khoét
Chọn lưỡi khoan
Lực và cơng suất cắt khi khoan bằng mũi khoan liền khối (solid drill)
Lực khoan, mơmen xoắn, cơng suất và lưu lượng dung dịch trơn nguội khi khoan
Taro hay phay ren
Tính lực khoan hay phay đâm dao thẳng đứng
Cấp chính xác kích thước, độ nhám Chiều sâu lớp Cấp chính xác Độ nhám bề mặt, (m) Ghi chú Phương pháp gia công biến cứng, m Kinh tế Đạt được Ra Rz T (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) d 15mm 12 - 14 10 - 11 6,3 - 12,5 25 - 50 25 - 50 Khoan d > 15mm 12 - 14 10 - 11 12,5 - 25 50 - 100 50 - 100 Thô 12 - 15 - 12,5 - 25 50 - 100 50 - 100 Xoáy Tinh 10 - 11 8 - 9 3,2 - 6,3 12,5 - 25 20 Nửa tinh 9 - 10 8 6,3 - 12,5 25 - 50 50 Doa Tinh 7 - 8 - 1,6 - 3,2 6,3 - 12,5 10 Mỏng 7 6 0,4 - 0,8 1,25 - 3,2 5
Công thức tính chính xác, chế độ gia công trung bình và công thức tính gần đúng thời gian máy Công thức gần Công thức lý thuyết Chế độ gia công trung Phương pháp gia công đúng tính TM, tính TM, (phút) bình thường gặp (phút) D 20 V = 22,4 m/ph; S = 0,25 mm/vg 0,00056 Dl Khoan lỗ V = 29,7 m/ph D = 20 70 0,000423 Dl S = 0,25 mm/vg Khoét (xoáy) lỗ Dl V = 15m/ph; S = 1 mm/vg 0,00021 Dl Thô 1000VS V = 12 m/ph; S = 0,6 mm/vg 0,000436 Dl Doa lỗ tinh V = 6 m/ph; S = 0,6 mm/vg 0,000376 Dl Thô V = 63,4 m/ph; S = 0,36 mm/vg 0,000134 Dl Tiên lỗ Tinh V = 50 m/ph; S = 0,15 mm/vg 0,00042 Dl
TĨM LƯỢC  Cắt kim loại là gì? Cĩ những vật liệu gia cơng nào? vật liệu cắt gì?  Các yếu tố ảnh hưởng tới lực cắt và độ nhám?  Tiện là gì? Tiện cĩ khả năng gì?  Cĩ những loại máy tiện gì?  Đồ gá trên máy tiện ?  Dụng dụ cắt trên máy tiện?  Chế độ cắt trên máy tiện?
TĨM LƯỢC  Phay là gì? Phay cĩ khả năng gì?  Cĩ những loại máy phay nào?  Đồ gá trên máy phay ?  Dụng dụ cắt trên máy phay?  Chế độ cắt trên máy phay?  Khoan, khoét, doa, ta ro là gì?  Dụng cụ cắt cho khoan, khoét, doa, ta ro  Chế độ cắt khi khoan, khoét, doa, ta ro