TÍNH TOÁN LƯỢNG DƯ GIA CÔNG VÀ CHẾ ĐỘ CẮT

TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN

TRUNG TÂM ĐT & TH CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP



lượng dư của các bước (hay nguyên công) được cho trong sổ tay công nghệ chế

tạo máy.

* Phương pháp tính tốn phân tích dựa trên cơ sở phân tích các yếu tố tạo ra lớp

kim loại cần phải cắt gọt để tạo ra chi tiết hoàn chỉnh

Tính lượng dư gia cơng dựa trên phương pháp của giáo sư Ko-van đê xuất,

trình tự tính như sau

Lập quy trình cơng nghệ và phương án gá đặt phơi

Xác định thứ tự trong bước công nghệ

Xác định các giá trị Rza, Ta, ρa và εb

Xác định giá trị Zbmin cho tất cả các bước

Ghi kích thước lớn nhất theo bản vẽ vào cột kích thước tính tốn

Trừ kích thước giới hạn lớn nhất đi lượng Z bmin, ta được kích thước tính

tốn cho bước sát trước

Lấy kích thước tính tốn trừ đi Zbmin ta có kích thước tính tốn tiếp theo

Xác địh kích thước giới hạn lớn nhất bằng các quy tròn kích thước tính

tốn theo hàng số có nghĩa là của dung sai (lấy 2 số sau dấu phẩy)

Xác định kích thước nhỏ nhất bằng cách lấy kích thước lớn nhất trừ đi

dung sai

Xác định Zbmax = hiệu 2 kích thước giới hạn nhỏ nhất Z bmin = hiệu 2 kích

thước giới hạn lớn nhất của bước sát trước và bước đang gia công

Xác định lượng dư tổng công Z bmax và Zbmin bằng cách cộng các lượng dư

trung gian

Kiểm tra phép tính bằng cách tìm hiệu số của lượng dư và của dung sai

Z0max – Zbmin = δp - δct

3.1.2. Cơ sở tính tốn chế độ cắt gia cơng cơ khí

Chế độ cắt gia cơng cơ khí được thiết lập để đảm bảo năng suất gia công

cao, nhịp sản xuất ổn định. Chế độ cắt được tính tốn để đảm bảo máy hoạt động

trong khoảng công suất giới hạn của máy, tránh hỏng máy, hỏng phôi, hỏng dụng

cụ cắt do chạy q cơng suất.

Việc tính tốn chế độ cắt phụ thuộc vào vận tốc cắt của dụng cụ cắt. Vận

tốc cắt khác nhau sẽ tạo ra chất lượng bề mặt khác nhau, vận tốc cắt phụ thuộc vào

bước tiến, tốc độ vòng quay trục chính, lực cắt, mơ-men xoắn trong quá trình cắt.

Việc lựa chọn bước tiến, chiều sâu cắt, tốc độ quay trục chính sẽ tạo ra vận tốc, từ

đó tạo ra chất lượng bề mặt gia công theo yêu cầu của bản vẽ. Như vậy, cơ sở của

tính tốn chế độ cắt gia cơng cơ khí là 4 đại lượng: chiều sâu cắt t, tốc độ vòng

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Viết Phú

Lớp: CTK44



Trang 46



TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG N

TRUNG TÂM ĐT & TH CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP



quay trục chính n, lượng chạy dao S, và vận tốc cắt V, mối quan hệ giữa 3 đại

lượng này phụ thuộc vào phương pháp gia công.

Đối với quy trình gia cơng chi tiết gối đỡ trục, ta sử dụng máy phay và

máy khoan cho các nguyên công phay mặt phẳng, phay song song, khoan, khoét,

doa, như vậy phương pháp gia công trong các nguyên công là phay, khoan, kht,

doa

a) Đối với phương pháp gia cơng phay, kích thước của dao được xác định bằng

kích thước bề mặt gia công và chiều sâu lớp kim loại cần cắt bỏ, để rút ngắn thời

gian gia cơng chính và tiêu hao vật liệu để chế tạo dụng cụ, đường kính dao phay

được chọn theo giá trị nhỏ nhất có thể phụ thuộc vào độ cứng vững của hệ thống

công nghệ, sơ đồ cắt và hình dạng, kích thước của phơi. Khi phay bằng dao phay

mặt đầu, để đạt được năng suất, đường kính dao phay D cần phải lớn hơn chiều

rộng phay B, tức là D=(1,25~1,5)B.

Các thành phần của phương pháp gia công phay:

Chiều sâu phay t (mm) và chiều rộng phay B (mm): Chiều sâu phay t và chiều

rộng phay B là những định nghĩa gắn liền với lớp kim loại của phôi cần được hớt

bỏ đi khi phay. Trong tất cả các dạng phay trừ phay mặt đầu, t được xác định bằng

khoảng cách tiếp xúc của răng dao vào phơi và được đo theo hướng vng góc với

đường tâm dao phay, chiều rộng phay B được xác định bằng chiều dài cắt của răng

dao khi cắt, đo theo hướng song song với trục dao.

Lượng chạy dao S: Khi phay cần phần biệt lượng chạy dao răng S z, lượng chạy

dao vòng S và lượng chạy dao phút Sph, chúng có quan hệ:

Với n là số vòng quay của dao phay (vòng/phút), Z là số răng dao phay, lượng

chạy dao đầu tiên khi phay thô là đại lượng dưới dạng S z, khi phay tinh dưới dang

S, để từ đó có thể tính ra

Tốc độ cắt V (m/ph) được tính theo cơng thức:



Các hệ số và các số mũ Cv; m; x; y ; u ; q và p được cho ở bảng 5-39 (sổ

tay công nghệ chế tạo máy – tập 2). T là chu kỳ bền của dao cho ở bảng 5-40 (sổ

tay công nghệ chế tạo máy – tập 2).

Hệ số điều chỉnh chung cho tốc độ cắt phụ thuộc vào các điều kiện cắt cụ thể



Sinh viên thực hiện: Nguyễn Viết Phú

Lớp: CTK44



Trang 47



TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN

TRUNG TÂM ĐT & TH CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP



Trong đó:

kMV – hệ số phụ thuộc vào chất lượng vật liệu gia công (bảng 5-1 đến 5-4)

knv – hệ số phụ thuộc vào trạng thái bề mặt của phôi (bảng 5-5)

kuv – hệ số phụ thuộc vào vật liệu dụng cụ cắt (bảng 5-6)

Lực cắt Pz (N)

Lực cắt được tính theo cơng thức:



Trong đó: Z là số răng dao phay, n là số vòng quay của dao (vòng/phút),

Cp và các số mũ được cho trong bảng 5-41 (sổ tay công nghệ chế tạo

máy),

kMP là hệ số điều chỉnh cho chất lượng của vật liệu gia công, trong q

trình gia cơng chi tiết gối đỡ trục, ta lấy hệ số k MP cho gang ở trong bảng 5-9 (sổ

tay công nghệ chế tạo máy)

Giá trị các lực cắt thành phần khác gồm lực ngang (lực chạy dao) P h; lực

thẳng đứng Pv; lực hướng kính Py; lực hướng trục Px được xác định từ quan hệ lực

cắt chính Pz theo bảng 5-42:



; lực thành phần Pyz để tính trục dao



theo uốn.

Mơ-men xoắn Mx (N.m) trên trục chính của máy



với D là



đường kính dao phay (mm)

Cơng suất cắt Ne (kW) với



; cơng suất cắt được tính tốn sao



cho phù hợp với công suất của máy.

b) Đối với phương pháp gia công khoan, khoét, doa, các thành phần của phương

pháp gia công này là:

Chiều sâu cắt t (mm): Khi khoan chiều sâu cắt t=0,5D ; khi khoan rông, khoét và

doa thì t=0,5(D-d)

Lượng chạy dao S (mm/vòng): Khi khoan lỗ thông thường, ta chọn lượng chạy

dao lớn nhất cho phép theo độ bền của mũi khoan (trong bảng 5-25), khi khoan

rộng lỗ, lượng chạy dao có thể tăng lên gấp đơi so với khi khoan, còn khi có các

yếu tố hạn chế, cản trở thì lượng chạy dao khi khoan và khoan rộng lỗ lấy bằng

nhau, chúng được xác định bằng cách nhân các trị số trong bảng 5-25 với hệ số

điều chỉnh phù hợp được chỉ ra ở phần chú thích của bảng. Lượng chạy dao khi



Sinh viên thực hiện: Nguyễn Viết Phú

Lớp: CTK44



Trang 48



TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN

TRUNG TÂM ĐT & TH CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP



kht được chỉ ra ở bảng 5-26, còn khi doa ở bảng 5-27 (sổ tay công nghệ chế tạo

máy tập 2)

Tốc độ cắt V (mm/phút)

Tốc độ cắt khi khoan:

Tốc độ cắt khi khoan rộng, khoét và doa:

Hệ số Cv và các số mũ dùng cho nguyên công khoan ở bảng 5-28, nguyên

công khoan rộng, khoét và doa ở bảng 5-29, cho chu kỳ bền T ở bảng 5-30 (sổ tay

công nghệ chế tạo máy tập 2)

Hệ số điều chỉnh chung cho tốc độ cắt tính đến các điều kiện cắt thực tế:

Trong đó:

kMV – hệ số phụ thuộc vào vật liệu gia công (bảng 5-1 đến 5-4)

kuv – hệ số phụ thuộc vào vật liệu dụng cụ cắt (bảng 5-6)

klv – hệ số phụ thuộc vào chiều sâu khoan (bảng 5-31)

Khi khoan rộng, khoét các lỗ đúc, hoặc dập, cần phải đưa vào các hệ

số điều chỉnh bổ sung knv (bảng 5-5 sổ tay công nghệ chế tạo máy tập 2)

Mô-men xoắn Mv (N.m) và lực chiều trục Po (N)

Khi khoan:



;



Trị số CM ; CP và các số mũ được cho trong bảng 5-32 (sổ tay công

nghệ chế tạo máy tập 2)

Hệ số tính đến các yếu tố gia cơng thực tế, trong trường hợp này chỉ

phụ thuộc vào vật liệu gia công và được xác định bằng kp=kMP

Trị số kMP dùng cho gang của chi tiết gối đỡ trục cho trong bảng 5-9 sổ tay công

nghệ chế tạo máy

Để xác định mô-men xoắn Mx khi doa, mỗi răng của dụng cụ có thể

tính như một con dao tiện trong, khi đó mơ-men xoắn M x của đường kính dụng cụ

D tính bằng N.m theo cơng thức:

Ở đây: Sz là lượng chạy dao răng (mm/răng) và tính bằng S/Z là lượng chạy dao

vòng chia cho số răng trên dao doa, các hệ số và số mũ được cho trong bảng 5-23

(sổ tay công nghệ chế tạo máy tập 2)

Công suất cắt Ne (kW) được tính theo cơng thức:

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Viết Phú

Lớp: CTK44



Trang 49



TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN

TRUNG TÂM ĐT & TH CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP



ở đây, số vòng quay của dụng cụ hoặc phơi tính bằng vòng/phút là

3.2.Tính lượng dư gia cơng cho một ngun cơng và tra lượng dư cho các

ngun cơng còn lại.

Lượng dư gia công được xác định hợp lý về trị số và dung sai sẽ góp

phần đảm bảo hiệu quả kinh tế của q trình cơng nghệ.

Lượng dư q lớn sẽ tốn nguyên vật liệu, mất nhiều thời gian gia

công, đi kèm với nó là những tổn hao về máy móc, dụng cụ cắt, lao động…dẫn đến

giá thành sản phẩm tăng, ngược lại lượng dư quá nhỏ sẽ không đủ để hớt đi sai lệch

của phôi. Xảy ra hiện tượng trượt dao làm dao nhanh mòn bề mặt gia cơng khơng

đảm bảo độ nhẵn bóng.

Trong cơng nghệ chế tạo máy, người ta sử dụng 2 phương pháp sau

đây để xác định lượng dư gia công:

 Phương pháp thống kê kinh nghiệm

 Phương pháp phân tính tốn phân tích

Phương pháp tính tốn phân tích dựa trên cơ sở phân tích các yếu tố tạo ra lớp kim

loại cần phải cắt gọt để tạo ra chi tiết hồn chỉnh.

Tính lượng dư gia cơng dựa trên phương pháp của giáo sư Kvan đề xuất

Trình tự tính lượng dư:

1. Lập quy trình cơng nghệ và phương án gá đặt phôi

2. Xác định thứ tự trong bước công nghệ

3. Xác định các giá trị Rza, Ta ,  a và  b

4. Xác định Zbmin cho tất cả các bước

5. Ghi kích thước lớn nhất theo bản vẽ vào cột “kích thước tính tốn”

6. Trừ kích thước giới hạn lớn nhất đi lượng Z bmin ta được kích thước tính tốn cho

bước sát trước

7. Lấy kích thước tính tốn trừ đi Zbmin ta có kích thước tính tốn tiếp theo

8. Xác định kích thước giới hạn lớn nhất bằng cách quy tròn kích thước tính tốn

theo hàng số có nghĩa của dung sai (lấy 2 số sau dấu phẩy)

9. Xác định kích thước nhỏ nhất bằng cách lấy kích thước lớn nhất trừ đi dung sai

10. Xác định Zbmax = hiệu 2 kích thước gới hạn nhỏ nhất Z bmin = hiệu 2 kích thước

gới hạn lớn nhất của bước sát trước và bước đang gia công

11. Xác định lượng dư tổng cộng Zbmax, Zbmin bằng cách cộng các lượng dư trung

gian

12. Kiểm tra phép tính bằng cách tìm hiệu số của lượng dư và của dung sai

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Viết Phú

Lớp: CTK44



Trang 50



TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN

TRUNG TÂM ĐT & TH CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ



Z0max – Zbmin =  p - 



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP



ct



3.2.1 Tính lượng dư gia cơng cho ngun cơng IX (Khoan - Kht - Doa lỗ

Ø25+0,05)

Phơi đúc cấp độ chính xác: cấp I (đúc trong khuôn kim loại)

Khối lượng phôi: 48 kg

Sản lượng: 10.000 chi tiết/năm

Vật liệu phôi: Gang xám 15-32; HB=163-229

Gia cơng lỗ Ø25+0.05

*Quy trình cơng nghệ gia cơng gồm 3 bước: Khoan-Khoét-Doa



Sinh viên thực hiện: Nguyễn Viết Phú

Lớp: CTK44



Trang 51



TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN

TRUNG TÂM ĐT & TH CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP



*Sơ đồ định vị và kẹp chặt:



*Định vị: Chi tiết được định vị 6 bậc tự do. Sử dụng bề mặt B và 2 rãnh đã gia công

ở nguyên công trước làm chuẩn tinh.

+ Bề mặt A được định vị trên phiến tỳ khống chế 3 bậc tự do tịnh tiến theo OZ

quay quanh OX, OY.

+ Hai rãnh định vị bằng 2 chốt trụ ngắn và chốt trám định vị 3 bậc tự do tịnh tiến

theo OX, OY và quay quanh OZ.

*Các bươc tiến hành như sau:

Cơng thức tính lượng dư cho bề mặt trụ trong đối xứng Ø11+0,018:

Zmin = Rza + Ti +  a2   b2

Trong đó :

RZa : Chiều cao nhấp nhô tế vi do bước công nghệ sát trước để lại.

Ta : Chiều sâu lớp hư hỏng bề mặt do bước công nghệ sát trước để lại.

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Viết Phú

Lớp: CTK44



Trang 52



TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN

TRUNG TÂM ĐT & TH CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP



a : Sai lệch về vị trí khơng gian do bước cơng nghệ sát trước để lại ( độ

cong vênh, độ lệch tâm, độ không song song …)

b : Sai số gá đặt chi tiết ở bước công nghệ đang thực hiện.

Theo bảng 10 – Thiết kế Đồ án công nghệ Chế tạo Máy, ta có:

Rz = 250 m

Ti = 350 m

Sai lệch vị trí khơng gian tổng cộng được xác định theo công thức sau:

2

a =  c2   cm

Giá trị cong vênh c của lỗ được tính theo cả hai phương hướng kính và hướng trục:

ρc =



  k .d  2  ( k .l ) 2 =



(1.25) 2  (1.12) 2 = 46 m



Trong đó:

- k lấy theo bảng 15 –Sổ tay Công nghệ Chế Tạo Máy.( k=1)

- l,d là chiều dài và đường kính lỗ.

Giá trị cm (Độ xê dịch phôi đúc ) được tra theo bảng 3.77 – Sổ tay Công nghệ Chế

Tạo Máy tập 1, cm = 0,4 mm = 400m.

 a = 45 2  400 2 = 403 m.

Sai lệch không gian còn lại sau khi khoét là:

1 = k.a đối với gia cơng lỗ thì k = 0,06, đối với gia cơng thơ( hệ số

chính xác hố).

1 = 0,06.403 = 24,18 m.

Sai số gá đặt chi tiết b ở bước nguyên công đang thực hiện được xác định

bằng tổng véctơ sai số chuẩn c và sai số kẹp chặt, nếu không xét đến sai số đồ gá:

b =  c2   k2

Trong đó:

c : sai số chuẩn( khi gốc kích thước không trùng với chuẩn định vị)

c = 0.2 + 2.e (chọn e = 0 - không tồn tại độ lệch tâm) c = 0,2.

k: sại số kẹp chặt (Bảng 24)  k = 100 m

 b =  c2   k2 = 200 2  100 2 = 224 m.

Bây giờ ta có thể xác định lượng dư nhỏ nhất theo công thức:

2.Zmin = 2.(RZi-1 + Ti-1 +  i2 1   i2 )

= 2.(250 + 350 + 403 2  224 2 )

= 1061 m.

 Lượng dư nhỏ nhất của khoan (gia công thô):

2.Zmin = 1061 m.

Tính lượng dư cho bước gia cơng kht:

1 = k. = 0,05.403 = 20,15 m.

b = 0,05.224 = 11,2 m.

RZi = 50 m.

Ti = 50 m.

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Viết Phú

Lớp: CTK44



Trang 53



TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN

TRUNG TÂM ĐT & TH CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP



( sau khi kht thơ đạt cấp chính xác 7 – theo Bảng 13 )

 2.Zmin = 2.(50 + 50 + 20,15 2  11,2 2 ) = 246 m.

Tính lượng dư cho bước gia công doa:

1 = k. = 0,04.403 = 16,12 m.

b = 0,04.224 = 9 m.

RZi = 5 m.

Ti = 10 m.

( sau khi kht thơ đạt cấp chính xác 7 – theo Bảng 13 )

 2.Zmin = 2.(5 + 10 + 16 2  8,4 2 ) = 66m.

-



Kích thước tính tốn:



Ghi kích thước nhỏ nhất được phép đạt của ngun cơng tính lượng dư vào

hàng cuối cùng của cột kích thước tính tốn. Còn các kích thước khác thì lấy kích

thước trước đó trừ đi kích thước lượng dư cùng hàng:

Doa: d3 = 36,025 (mm)

Khoét: d2 = 25,05 - 0,12915 = 24,92 (mm)

Khoan: d1 = 24,92 - 0,1352 = 24,78 (mm)

Phôi dp = 24,78 – 1,227 = 23,55 (mm)

-



Dung sai các bước



Doa: 3 = 50 (m)

Khoét: 2 = 170 (m)

Khoan: 1 = 360 (m)

Phơi: p = 3000 (m)

-



Kích thước giới hạn nhỏ nhất:



Hiệu kích thước tính tốn và dung sai:

Doa: d3 = 25,05 – 0,05 = 25 (mm)

Khoét: d2 = 24,92 – 0,17 = 24,75 (mm)

Khoan: d1 = 24,78 - 0,36 = 24,42 (mm)

Phôi dp = 34,3 – 3 = 31,3 (mm)

-



Kích thước giới hạn lớn nhất:



Làm tròn kích thước tính tốn theo dung sai:

Doa: d3 = 25,05 (mm)

Khoét: d2 = 24,92 (mm)

Khoan: d1 = 24,78 (mm)

Phôi dp = 23,55 (mm)

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Viết Phú

Lớp: CTK44



Trang 54



TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN

TRUNG TÂM ĐT & TH CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ



-



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP



Lượng dư giới hạn:

2Zb.max là hiệu các kích thước giới hạn nhỏ nhất

2Zb.min là hiệu các kích thước giới hạn lớn nhất



Doa: 2Zb.max = 25 – 24,75 = 0,25 (mm) = 250 (m)

2Zb.min = 25,05 - 24,92 = 0,13 (mm) = 130 (m)

Khoét: 2Zb.max = 24,75 – 24,42 = 0,33 (mm) = 330 (m)

2Zb.min = 24,92 - 24,78 = 0,14 (mm) = 140 (m)

Khoan: 2Zb.max = 24,42 – 20,55 = 3,85 (mm) = 3850 (m)

2Zb.min = 24,78 - 23,55 = 1,23 (mm) = 1230 (m)

-



Lượng dư tổng cộng:

n



2Zo.max =



 2.Z



= 250 + 330 + 3870 = 4450 (m)



b. max i



1



n



2Zo.min =



 2.Z



b. min i



= 130 + 140 + 1230 = 1500 (m)



1



(Bảng 1.9) bảng tính lượng dư ngun cơng IX

BẢNG TÍNH LƯỢNG DƯ VÀ KÍCH THƯỚC GIỚI HẠN KHOAN KHT DOA LỖ

Ø25+0,05

Bước

cơng

nghệ

Phơi

đúc



Các yếu tố

(m)



RZa

250



40



Khoa

n



Ta

350



a



b



403



-



Lượng

dư tính

Zbmin

(m)



KT

tính

tốn

d(mm)



Dung

sai

(m)



-



23,55



3000



Kích thước giới Lượng dư giới

hạn (mm)

hạn (m)

2Zbmin

2Zbmax

dmin

dmax

20,55



23,5



-



-



24,78



1230



3870



140



330



5



60



24,18



224



1210



24,78



360



24,42



Khoét



50



50



20,15



11,2



134,5



24,92



170



24,75



24,92



Doa



5



10



16,12



9



128,4



25,05



50



25



25,05



Tổng



130



250



1500



4450



Kiểm tra: Tph – Tch = 3000 – 50 = 2950 = 4450 – 1500 = 2Zbmax – 2Zbmin

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Viết Phú

Lớp: CTK44



Trang 55