Công nghệ tiện cứng

Lời nói đầu Trong cuộc sống , ngành cơ khí đóng một vai trò hết sức quan trọng ,nó có mặt trong hầu hết các ngành kinh tế .Với sự phát triển của khoa học kỹ thuật đã và đang đưa tới những thành tựu mới trong chế tạo cơ khí ,các cơ sở sản xuất ngày càng chuyên môn hóa ,tự động hóa ,robot ,các loại máy CNC …ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong quá trình sản suất . Trong học kỳ này ,em đang được tiếp thu những kiến thức của môn học “ Cơ sở công nghệ chết tạo máy” do TS .ĐÀO QUANG KẾ giảng dạy .qua môn học này em đã nhận được những kiến thúc cơ bản về thiết kế ,xây dựng và quản lý các quá trình chế tạo sản phẩm cơ khí ,nhằm đạt được các chỉ tiêu kinh tế kỹ thật theo yêu cầu trong điều kiện và quy mô sản xuất cụ thể Sau đây em xin được trình bày vài nét về “Công nghệ tiện cứng” đã được áp dúng trong các doanh nghiệp dần thay thế cho quy trình mài và mài khuôn vì một số lý do công nghệ và giá thành. Sinh viên Bùi Xuân Bắc I.Mở đầu về công nghệ tiện cứng Trước đây, những chi tiết như vòng ổ lăn, vòi phun, và những chi tiết của hệ thống thủy lực sau khi nhiệt luyện phải qua công đoạn mài, mài khôn. Những công đoạn này thiếu tính linh hoạt và tốn nhiều thời gian. Một hạn chế nữa là chi phí cho dung dịch trơn nguội của các công đoạn mài khá cao. Những lý do trên làm tăng chi phí cho các công đoạn gia công chính xác. Mặc khác chất thải ra khi mài ngày càng gây ô nhiễm môi trường, thúc đẩy các nhà sản xuất loại dần khâu mài trong quy trình công nghệ gia công chi tiết Tiện 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). phương pháp này có thể gia công khô và hoàn thành chi tiết trong cùng một lần gá. Cấp chính xác khi tiện cứng đạt IT6 và độ bóng bề mặt (Rz = 2 – 4 micromet), có thể so sánh với chất lượng khi mài. (Một số hình ảnh về tiện cứng) II.Trang thiết bị dùng trong công nghệ tiện cứng 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. III.Dụng cụ cắt Các mảnh hợp kim CBN thường sử dụng cho tiện cứng là CNGA, DNGA, VNGA, CNMP và TNG. Các mảnh hợp kim cương được sử dụng cho tiện cứng là CCMT, CPGM, và DCMT. Nói chung các mảnh hợp kim sử dụng cho tiện cứng chứa khoảng 50% CBN tùy nhà chế tạo. Mặc khác, loại chứa hàm lượng CBN cao hơn sử dụng cho phương pháp tiện truyền thống để gia công các vật liệu mềm hơn như kim loại bột, gang, và một vài hợp kim đặc biệt So với mảnh carbide thì các mảnh CBN đắt hơn đáng kể (từ 4 – 5 lần), nhưng dao CBN chế tạo được nhiều sản phẩm hơn. Chi phí dao cụ sẽ không đáng kể khi tính đến việc loại nguyên công mài tinh. Nhiều xưởng sản xuất còn nhận thấy rằng việc giảm chi phí dung dịch trơn nguội do cắt khô bù đắp lượng chi phí cao hơn về dao. (mảnh hợp kim có CBN ở mũi) (mảnh CBN nguyên khối ) IV.Vật liệu dụng cụ cắt •CBN (cubic boron nitride – Nitrit bo lập phương): Nitrit bo lập phương là một loại vật liêu hạt mài mới được tổng hợp dưới dạng tinh thể từ nitrit bo sáu cạnh với chất xúc tác kim loại, nhiệt độ khoảng 1.500 độ C và áp suất khoảng 100.000kgf/cm2, tạo ra cấu trúc tinh thể bền, cứng, có dạng khối với các góc sắc bén. CBN cứng gần gấp đôi Al2O3 và có khả năng chịu nhiệt đến 1371 độ C trước khi vỡ vụn. Vật liệu này có khả năng cắt thép gió dễ dàng và chính xác, và tốt hơn kim cương trong nhiều ứng dụng. CBN dùng để cắt nguội và chịu được hóa chất đối với tất cả các muối vô cơ và hợp chất hữu cơ.Do độ cứng cực cao nên các đá mài được làm bằng CBN có khả năng đạt độ chính xác rất cao. Các đá mài này đòi hỏi sự chỉnh sửa rất ít và có khả năng láy di lượng dư đều đặn mà không cần bù mòn đá. Do tác động cắt nguội nên rất ít hoặc không có sự hư hỏng bề mặt chi tiết gia công. 1.CBN 100:+Type-I: là loại hạt mài không có lớp phủ, đơn tinh thể có màu đen, độ dai trung bình. Mật độ tinh thể là 3,48g/cm3. Thường dùng trong đá mài chất dính kết bằng kim loại. Ap dụng để mài trục cam, cam, mài thép và hợp kim của thép, thép dụng cụ và thép gió, mài các chi tiết của động cơ tua bin khí như van, vòi phun, trục… (tinh thể vật liệu Borazon CBN 1000) (tinh thể vật liệu Borazon CBN 1200) + Type-II: là loại hạt mài được phủ 60% Ni, có mật độ tinh thể là 5,25 g/cm3. Dùng trong đá mài chất dính kết phenon và nhựa polyimide. Lớp phủ Ni làm tăng khả năng bám giữ của hạt mài trên nền nhựa và tải nhiệt. Loại này dùng để mài khô và ướt các chi tiết thép tôi, mài sắc dao phay ngón bằng thép gió. 2.CBN400  Là loại đơn tinh thể (mât độ 3,48g/cm3) với độ dai đứng sau họ CBN500, tuy nhiên hình dáng của nó sắc cạnh hơn, cho phép tiêu hao năng lượng khi mài ít hơn nhiều, tuổi thọ cao. Ap dụng cho mài tròn ngoài, tròn trong, mài dụng cụ và khuôn, mài hai đĩa. 3.CBN420  Là loại CBN400 phủ 60% Ni có mât độ 5,34g/cm3, được thiết kế đặc biệt cho hệ thống chất dính kết nhựa. Lớp phủ làm tăng khả năng bám giữ trong nền nhựa của hạt mài, tăng tuổi thọ đá và chất lượng bề mặt cao, hiệu suất mài cao. 4.CBN500: Có màu vàng, dai, đơn tinh thể dạng khối, mật độ tinh thể 3,48g/cm3, độ bền đứt gãy cao, tuổi thọ và hiệu suất mài cao. Ap dụng để phay thô thép tôi, thép dụng cụ tôi, thép cacbon và thép hợp kim, Ni và vật liệu nền coban. Mài và mài khôn gang, thép tôi và không tôi. 5.CBN1000: Tinh thể màu đen (mật độ 3,48g/cm3), dai hơn loại Type-I, tiêu hao năng lượng ít hơn. Loại này được áp dụng để mài cam và trục khuỷu, mài dụng cụ và dao cắt, mài các vật liệu làm các chi tiết trong lĩnh vực không gian, mài bánh răng. V.các thông số công nghệ Dải vật liệu được gia công bằng tiện cứng không hạn chế, ngay cả đối với thép rèn đã tôi, thép gió, và hợp kim cứng bề mặt stellites. Việc hợp kim stellites có thể gia công bằng tiện cứng đã mở rộng khả năng của tiện cứng kể cả công việc sửa chữa. Vật liệu điển hình được tiện cứng là thép 5120 (62HRC), 1050(62HRC), 9310 (60HRC) và 4320 (60-62HRC).Khi tiện cứng, nếu cắt với tốc độ thấp hơn tốc độ quy định, mảnh CBN sẽ mòn nhanh chóng và hư hỏng.Nhiều nhà máy chế tạo ổ đỡ, bánh răng và trục bằng thép đã tôi sử dụng quá trình này. Họ có thể đạt dung sai kích thước đến ±0,01mm hoặc tốt hơn với thời gian chế tạo lâu và độ bóng bề mặt tuyệt vời. Hơn nữa, máy mài có thể đắt gấp 2 – 3 lần máy tiện. Trong nhiều nhà máy, họ đã thay thế tiện cứng cho mài truyền thống, giá đầu tư thiết bị chỉ bằng khoảng 1/3. Hơn nữa, thời gian chu kỳ và điều chỉnh ngắn hơn nhiều khi sử dụng máy tiện. VI.Kết luận Việc gia công chi tiết lần cuối bằng công nghệ tiện cứng mang lại lợi ích : - 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. Do những ưu điểm trên mà công nghệ tiện cứng đang ngày càng được sử dụng rộng rãi trong sản xuất Tài liệu tham khảo: •Cơ sở công nghệ chế tạo máy (Nguyễn Đắc Lộc .NXB Khoa học kỹ thuật) •Công nghệ kim loại ( TS.Đào Quang Kế ,PGS.TS Hoàng Đình Hiếu ;NXB Nông Nghiệp) Website tham khảo : Mục lục