Bài giảng Phương pháp biến dạng dẻo kim loại - Chương 2: Gia công tinh bằng biến dạng dẻo - Hồ Thị Thu Nga

1GIA CƠNG TINH BẰNG BIẾN DẠNG DẺO Chương 2 TS. Hồ Thị Thu Nga - ðHBK Nội dung 1- BẢN CHẤT 2- ĐẶC ĐIỂM GIA CÔNG TINH BẰNG BIẾN DẠNG DẺO 3- CHẤT LƯỢNG ĐẠT ĐƯỢC SAU GIA CÔNG 4- DỤNG CỤ LĂN ÉP (Tài liệu tham khảo: “Cơng nghệ CTM”, Trần Văn ðịch, trang 334) I- BẢN CHẤT • Lăn ép là một phương pháp gia cơng tinh (kết thúc) nhằm làm cứng bề mặt chi tiết gia cơng bằng phương pháp biến dạng dẻo bề mặt. • Dưới áp lực của dụng cụ có độ cứng cao hơn độ cứng của vật liệu gia công, các nhấp nhô của bề mặt gia công bị biến dạng dẻo và bị ép xuống một mặt làm cho chiều cao nhấp nhô giảm xuống đồng thời sẽ tạo ra các nhấp nhô mới. Sơ đồ gia cơng 2• Biến dạng dẻo bề mặt gia cơng được thực hiện nhờ áp lực tác dụng của dụng cụ lăn ép nhẵn bĩng (burnisher) cĩ bề mặt làm việc dạng trịn. • Trong quá trình lăn ép, độ nhám bề mặt do nguyên cơng gia cơng cắt gọt trước để lại sẽ được làm phẳng và cùng độ cao (level), bề mặt gia cơng yêu cầu phải nhẵn bĩng như gương. Profile bề mặt được gia cơng bằng các pp khác nhau (Ra = 0.1 µm) 1. Mài 2. ðánh bĩng 3. Mài siêu tinh 4. Lăn ép Ví dụ: Các dạng bề mặt được lăn ép 3Các phương pháp lăn ép • Lăn ép bằng con lăn hoặc bi với chuyển động quay cưỡng bức của phơi • Lăn ép giữa các con lăn với chuyển động quay cưỡng bức của các con lăn • Chà sát bằng mũi kim cương hoặc hợp kim cứng. • Nong lỗ bằng bi hoặc chày nong • Lăn ép cứng, lăn ép đàn hồi (LER) II- ĐẶC ĐIỂM GIA CÔNG TINH BẰNG BIẾN DẠNG DẺO • Phương pháp gia công được sử dụng rộng rãi và có hiệu qủa nhất khi dùng phương pháp lăn ép bằng con lăn hoặc bi. • Dùng gia công mặt ngoài, mặt phẳng, mặt lỗ, mặt định hình v.v. • Các yếu tố ảnh hưởng đến mọi chỉ tiêu cơ bản của chất lượng gia công là ứng suất pháp và ứng suất cắt ở vùng b/dạng cũng như tỷ lệ của chúng. • Quá trình san phẳng các nhấp nhô xảy ra không phải nhờ hiện tượng xô trượt kim loại theo hướng tiến dao dưới tác dụng của Pt. mà nhờ hiện tượng dát rộng kim loại dưới tác dụng của Pk
• Tỷ lệ Pt/Pk tuỳ thuộc góc α - góc tiếp xúc của dụng cụ và nhấp nhô ban đầu. • Khi lăn ép có Pt = 0 – lăn ép không có chạy dao dọc sẽ có độ nhẵn cao nhất. khi Pt/Pk⇒min có thể đạt Ra = 0.02 – 0,01. 4• Lăn ép bằng các dụng cụ đàn hồi sau lăn ép hình dáng chi tiết không đổi – không sửa được sai số hình dáng. Khi đó đường kính chi tiết giảm đi một lượng: (khi trước g/công bề mặt phải đạt Ra <= 2.5): ∆d = k ( Rbđ – Rz ) Rbd: chiều cao nhấp nhơ ban đầu • Lăn ép bằng dụng cụ không đàn hồi – sửa được hình dáng nhưng phải thỏa mãn theo điều kiện: • ∆d >= (δ - δ’ ) hoặc (δ - δ’ ) <= k ( Rbđ - Rz ). δ: dung sai phơi trước khi lăn ép (µm) δ’ : dung sai chi tiết sau khi lăn ép (µm) III- CHẤT LƯỢNG ĐẠT ĐƯỢC SAU GIA CÔNG a- Về hình dạng • Lăn ép bằng dụng cụ đàn hồi thì không thay đổi • Lăn ép bằng dụng cụ không đàn hồi sẽ làm giảm độ sóng ban đầu và sinh ra sóng mới nguyên nhân là do: - Độ đảo của con lăn. - Vật liệu cứng không đều. - Bán kính cong của con lăn không đều. - Độ nhẵn ban đầu không đều. - Bước tiến dọc không đều. - Hệ thống công nghệ kém cứng vững • Để giảm độ sóng khi lăn bằng con lăn đĩa ngoài việc giảm độ đảo hướng trục thì nên chọn đ/kính con lăn và phôi là bội số của nhau. b- Về độ sóng c- ðộ nhẵn • Độ nhẵn theo hướng ngang cao hơn hướng dọc. • Tỷ lệ chiều dài sóng so với chiều cao sóng lớn hơn khi gia công bằng các phương pháp gia công cắt gọt. • Độ nhẵn đạt Ra = 0.63 – 0.32µm với S >= 0.5 mm/vòng d- Hình dáng nhấp nhô
Các nhấp nhô có bán kính đỉnh r lớn, còn góc dốc β nhỏ
Trị số của r vàø β phụ thuộc đường kính bi, bán kính con lăn đĩa, bán kính góc lươn con lăn côn.
Tỷ lệ r/Rzmax rất lớn và nó đặc trưng cho diện tích tiếp xúc thực.
Lăn ép rung có thể điều chỉnh số hành trình kép và biên độ của bi nên sẽ thay đổi được hình dáng nhấp nhô. • Nâng cao rất nhiều tính chất cơ lý của bề mặt (Cấu trúc, độ cứng ứng suất v.v..) • Lực quá lớn dẫn tới biến cứng quá độ làm xấu tính sử dụng của chi tiết vì vậy cần chọn thông số dụng cụ và chế độ làm việc tối ưu . • Nhìn chung khả năng của phương pháp này có thể đạt đến cấp chính xác 6 hoặc 7, Ra = 0,1 – 0,05 nếu Ra ban đầu <=0,4 • Lượng chạy dao ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt, •e- Chiều của vết gia công • Cũng giống như gia công bằng cắt gọt, trừ khi lăn ép rung f- Tính cơ lý lớp bề mặt 5• Lăn ép mặt phẳng: Dùng trên máy phay và có các chuyển động như khi phay dùng dao phay mặt đầu.
• Lăn ép nhiều bi ly tâm: Thường dùng gia công mặt tròn ngoài
• Lăn ép nhiều bi không ly tâm: thường dùng gia công mặt tròn trong.
• Lăn ép nhiều bi không ly tâm các lỗ có kích thước lớn.
• Bi, con lăn được làm từ thép hợp kim hoặc thép dụng cụ được tơi đạt độ cứng 60 – 65 HRC, đơi khi bề mặt con lăn được mạ Crome hoặc thấm N •IV- DỤNG CỤ DÙNG ĐỂ GIA CÔNG 1- Lăn ép bằng con lăn hoặc bi: có thể gia công được mặt phẳng, mặt tròn trong và ngoài, các góc lượn a- Lăn ép bằng một con lăn.
b- Lăn ép bằng bi: con lăn quay tự do trong rãnh và ép lên mặt gia cơng với lực đàn hồi bằng lị xo hoặc lực cố định Lăn ép bằng con lăn. a. Lăn ép mặt phẳng bằng nhiều bi b. Lăn ép mặt trụ ngồi bằng nhiều bi Dụng cụ lăn ép bằng con lăn Dụng cụ lăn ép lỗ cơn Dụng cụ lăn ép mặt trụ ngồi Lăn ép mặt phẳng trịn Dụng cụ lăn ép lỗ trụ 62- Lăn ép giữa các con lăn. • Lăn ép bằng một con lăn được dùng khá phổ biến nhưng có nhược điểm là lực tác dụng hướng kính từ một phía, nên hệ thống công nghệ – nhất là chi tiết gia công cần phải có độ cứng vững. Để khắc phục người ta dùng p/pháp lăn ép nhiều con lăn ( lăn ép giữa các con lăn).
• 3- Chà bằng mũi kim cương hoặc hợp kim cứng: Được dùng khi các phương pháp lăn ép nêu trên khó thực hiện. Phương pháp này thường dùng gia công mặt trụ và mặt đầu.
• Sơ đồ lực tác dụng khi lăn ép bằng nhiều con lăn. Lăn ép bằng hai con lăn. 1- Vít đ/chỉnh áp lực 2- Oáng bọc 3- Đồng hồ so 4- Mũi kim cương 5- Chi tiết gia công 6- Oáng giữ dụng cụ 7- Thân. Chà sát bằng mũi kim cương Cĩ thể thực hiện trên máy tiện 7• Thường dùng gia công lỗ có đường kính nhỏ, khi gia công có thể đạt CCX7-8, Ra = 0,8 – 0,4 tuỳ thuộc việc chọn kết cấu chày, lượng dư và chế độ ép. •4- Nong lỗ bằng bi hoặc chày nong. a- Nong lỗ bằng bi:  b- Nong lỗ bằng chày nong một nấc  Nong lỗ bằng bi
Gia công lỗ thông.
Có thể thực hiện bằng tay hoặc máy khá đơn giản.
Độ thẳng tâm của lỗ sau khi gia công kém nên thường dùng gia công lỗ ngắn.
Lỗ sau khi gia công đạt CCX7, Ra = 0,2 – 0,1khi bi có độ chính xác cấp 6.  Nong lỗ bằng chày nong a- Kết cấu của chày nong b- Chày đẩy c- Chày kéo. Thường có ba loại :  • Chày nong nhiều nấc tổ hợp cả lưỡi cắt và vòng nong. • Chày nong nhiều nấc liền khối. • Chày nong ghép các vòng nong: được chia làm 3 loại – - vịng nong ép, vịng nong sửa chỉnh và vịng nong kết thúc • Chày nong kéo cũng tương tự như chày nong đẩy nhưng ít chịu lực uốn hơn Chú ý:  Khi nong lỗ, chất lượng bề mặt đạt được ít phụ thuộc vào tốc độ ép, tốc độ ép chủ yếu ảnh hưởng đến năng suất.  Khi nong ép cần thiết phải dùng dung dịch trơn nguội. c- Nong lỗ bằng chày nong nhiều nấc 8Các loại chày nong. a. Chày nong nhiều nấc tổ hợp b. Chày nong nhiều nấc liền khối c. Chày nong nhiều nấc ghép từ các vịng nong 1,2,.9, 10: các vịng nong Ví dụ lăn ép lỗ 3 lỗ Φ60.35 mm sau khi lăn ép đạt dung sai ± 0,02mm, Ra = 0,38µm