Các phương pháp gia công cơ
CÁC PHƢƠNG PHÁP GIA CÔNG CƠ
A. Gia công bằng siêu âm
1. Khái niệm:
- Gia công siêu âm là truyền dao động vào vùng cắt dưới tần số siêu âm. Dao động
này va đập vào hạt mài, hạt mài va đập vào vùng cắt tạo nên bề mặt cần gia công
.+ Siêu âm là sóng đàn hồi có tần số từ 20khz – 1 Ghz, nhưng dùng để gia công chỉ
với tần số từ 15 – 30 khz
+ Máy siêu âm dùng để gia công các chi tiết chế tạo từ vật liệu cứng và dòn như
thủy tin, gốm, sứ, đá, germani, hợp kim cứng, kim cương…
2. Nguyên lý:
- Gia công bằng siêu âm các vật thể rắn thực chất là ứng dụng sự cọ sát cơ
học của môi trường hai pha để tạo nên tác dụng gia công.
+ Máy phát siêu âm 6 phát ra dao động có tần số từ 18-30 kHz truyền đến bộ biến
từ 5, tại đây dao động biến thành dao động cơ học có cùng tần số còn biên độ dao
động trong khoảng 5-10 micromet. Để có thể nhận đc biên độ dao động cần thiết
cho việc gia công 30-80 micromet cần có thanh truyền 4 đặt sau bộ biến từ 5.
+ Dụng cụ 3 có hình dạng theo yêu cầu gia công đc lắp vào đầu của thanh truyền 4,
dung dịch hạt mài 7 đc đưa vào vùng gia công ở phía đầu dụng cụ
+ Chi tiết gia công 2 đc gá đặt trên bàn máy 1 có thể dịch chuyển theo phương
thẳng đứng
+ Khi chi tiết gia công cố định thì có thể gia công đc lỗ thông hoặc lỗ không thông,
lỗ định hình hoặc cong, cắt rãng, cắt đứt…
+ Nếu cung cấp cho phôi thêm 1 chuyển động phụ thì có thể thực hiện các nguyên
công phay, mài ,tiện cắt đứt, cắt riêng.
3. Đặc điểm
Ƣu điểm:
- cho phép gia công đc các vật liệu vô cùng cứng, rắn ,giòn
- cho phép gia công các vật liệu phi kim loại
- không gây hiện tượng nứt tế vi bề mặt
- không gây tai nạn lao động
Nhƣợc điểm:
- Độ lớn bề mặt gia công: khi bề mặt gia công nhỏ thao tác thực hiện phức tạp
và khó khăn.
- Độ sâu gia công: chỉ có thể gia công đc các lỗ không sâu lắm, tăng độ sâu thì
giảm năng suât.
- Năng suất thấp khi gia công vật liệu từ hợp kim cứng và thép đã tôi.
Khi sử dụng siêu âm để bổ sung cho các công nghệ truyền thống để gia
công vật liệu cứng và khó gia công thì cần phải chú ý đến những nhược
điểm cảu công nghệ gia công siêu âm đã nêu ở trên. Ngoài ra với những thiết
bị gia công bằng siêu âm tần số thấp( < 16kHz) người công nhân chóng mệt
mỏi.
4. Phạm vi ứng dụng:
- Gia công chỉ bằng phương pháp siêu âm: khoan, mài gia công ren ,làm sạch
bavia, gia công rãnh.
- Gia công bằng phương pháp siêu âm phối hợp phương pháp gia công khác:
khoan, phay, xoi lỗ, mài, mài tinh, mài bằng dĩa, mài bóng bằng ma sát.
- Gia công không cắt gọt: hàn ,làm sạch kim loại, lắp ghép bằng ép,phân tích
vật liệu có phân tử lớn, xúc tiến nhanh các qui trình giac ông hóa và điện hóa
B. Gia công tia nƣớc có hạt mài ( gia công bằng tia nƣớc cũng
giống y chan vậy những không có hạt mài thui )
1. Khái niệm:
- Gia công tia nƣớc có hạt mài: Là phương pháp gia công mới, dùng tai
nước được thêm vào các phần tử hạt mài ( để cho quá trình gia công mạnh
hơn, có hiệu quả hơn, nhằm tạo khả năng cắt các loại vật liệu cứng) tác động
vào vùng chi tiết gia công, quá trình được tiến hành liên tục và dần dần tạo
thành chi tiết gia công
2. Nguyên lí:
-
Hạt mài được trộn với nước trong ống trộn trước khi đc phun ra ngoài.
Vận tốc của dòng nước sẽ rất cao sẽ tạo ra vùng chân không và hút hạt mài
từ ngoài vào mà ko cần bất cứ một máy nào khác để đưa dòng hạt mài vào.
Tia dung dịch này thông thường đc đẩy bằng khí nén nhằm mục đích tăng
tốc độ của dòng chảy.
- Bề mặt gia công đc gia công bằng tia hạt mài ko có vết xước như bề mặt
gia công bằng các pp khác (các pp gia công có tạo phoi).
- Mỗi thành phần của dòng tia nước và hạt mài đều có mục đích riêng biệt.
+ Hạt mài trong dòng tia nước cung cấp lực mài mòn.
+ Dòng tia có tác dụng đưa vật liệu hạt mài đến chi tiết gia công để mài
mòn, tia nước có cùng gia tốc với hạt mài, mang cả dòng hạt mài và vật liệu
bị mài mòn ra khỏi vùng làm việc.
-
Bề mặt trước khi gia công bằng tia hạt mài phải đc tẩy sạch bui, phoi,
dầu nhờn, axit và các tạp chất khác.
3. Đặc điểm
Ƣu điểm:
- Chất lượng vết cắt cao. Vết cắt có thể bắt đầu ở bất kì chỗ nào mà không cần
khoan mồi trước và có thể cắt được vật liệu mỏng.
- Có khả năng tự động hóa rất cao.
- Có thể gia công được các vật liệu tổng hợp, nhựa.
- Cho phép gia công những bề mặt khó khăn và phức tạp.
- Có thể cắt những vật liệu mà phương pháp thông thường gia công rất khó
khăn.
Nhƣợc điểm:
- Khó kiểm soát độ chính xác về kích thước
- Giá thành thiết bị còn cao.
4. Phạm vi sử dụng:
- Cắt đứt hoặc cắt định hình các bề mặt kim loại hoặc phi kim loại.
- Khoan lỗ bằng tia nước áp lực cao.
- Ứng dụng tia nước trong công nghiệp làm sạch bề mặt.
- Ứng dụng tia nước trong kĩ thuật đào đường hầm.
CÁC PHƢƠNG PHÁP GIA CÔNG HÓA
I. Nguyên lí gia công
- Gia công hóa là phương pháp gia công không truyền thống, trong đó vật liệu
được tách ra khi tiếp xúc trực tiếp với 1 chất khắc hóa mạnh.
- Nhiều hóa chất khác nhau dùng để tách vật liệu từ 1 chi tiết gia công bằng
nhiều cách khác nhau. Tùy theo yêu cầu mà người ta áp dụng các phương
pháp phay hóa, khắc hóa, tạo phôi hóa và gia công quang hóa.
- Chiều sâu cắt trong gia công hóa có thể đến 12,5mm cho những tấm chi tiết
bằng kim loại của máy bay. Tuy nhiên trong nhiều trường hợp ứng dụng gia
công hóa, chiều sâu yêu cầu chỉ vài phần nghìn mm hay thậm chí ít hơn.
II. Các phƣơng pháp gia công hóa
1. Phay hóa
Phay hóa được dùng cho các chi tiết lớn mà trong quá trình gia công cần bóc đi
một lượng gia công khá nhiều. Phương pháp cắt và bóc lớp kim loại bảo vệ thường
được sử dụng. Người ta thường dùng một tấm dưỡng mẫu để cắt và phải chú ý đến
hiện tượng cắt lẹm phát sinh trong quá trình khắc hóa.
- Phay hóa tạo nên độ nhám bề mặt thay đổi theo các vật liệu gia công khác nhau.
Độ nhám bề mặt phụ thuộc vào chiều sâu thấm. Khi chiều sâu thấm tăng thì độ
nhám trở tồi hơn
2. Phƣơng pháp tạo phôi hóa
Phương pháp tạo phôi hóa: là phương pháp áp dụng hiện tượng ăn mòn hóa học
để tiến hành cắt những chi tiết kim loại dạng tấm mỏng có độ dày nhỏ đến 0,025
mm hay cắt những mẫu phức tạp khác.
- Những ứng dụng của phương pháp tạo phôi hóa thường được giới hạn cho những
vật liệu mỏng hay những chi tiết phức tạp vì những lí do đã nêu ở trên. Chiều dày
vật liệu lớn nhất khoảng 0,76 mm. Tương tự, những vật liệu được tôi cứng và dòn
có thể được gia công bằng tạo phôi hóa nơi mà các phương pháp cơ chắc chắn làm
gãy vỡ chi tiết.
3. Khắc hóa
Khắc hóa: Là phương pháp gia công hóa dùng để tạo ra các bảng tên, các tấm
phẳng có chữ hoặc hình ảnh minh họa trên 1 mặt. Những tấm này có thể gia công
trên máy khắc truyền thống hay những phương pháp tương tự.
- Khắc hóa có thể tạo nên những tấm phẳng có chữ chìm hoặc nổi bằng cách đảo
ngược các phần cần khắc của tấm này.
4. Gia công quang hóa
Gia công quang hóa : Là phương pháp gia công hóa mà trong đó phương pháp
kháng quang tạo lớp phủ được sử dụng để gia công kim loại khi đòi hỏi đúng sai số
khắt khe, hay mẫu phức tạp trên những chi tiết phẳng.
- Gia công quang hóa cũng được sử dụng rộng rải trong công nghiệp điện tử. Để
sản xuất những mạch phức tạp trên những sản phẩm bán dẫn. Chính công nghệ này
đã tạo nên những mạch tích hợp qui mô lớn (VLSI) trong vi điện tử.
CÁC PHƢƠNG PHÁP GIA CÔNG ĐIỆN HÓA
-
Khái niệm
- Là phương pháp gia công đặc trưng để gia công những bề mặt có hình dáng
nhất định bằng phương pháp ăn mòn điện hóa. Dùng trong khoan lỗ điện hóa
hay còn gọi là gia công điện hóa, mài điện hóa, làm sạch bavia bằng điện
hóa (hay đánh bóng điện hóa).
- Bản chất của phương pháp gia công này là không có sự tác động cơ khí của
dụng cụ tới bề mặt gia công.
-
Nguyên lý gia công
-
Phương pháp gia công điện hoá dựa trên cơ sở định luật điện phân của
Faraday.
-
-
Chi tiết được nối với cực dương, dụng cụ được nối với cực âm của nguồn.
Hai điện cực đều được đặt vào trong bể đựng dung dịch điện phân.
Khi đóng mạch điện và các điều kiện điện phân hợp lý, dòng điện đi qua bể
có tác dụng làm hoà tan kim loại ở anod với 1 lượng được xác định theo
định luật Faraday (tỷ lệ với lượng điện chạy qua, tỷ lệ với thành phần hoá trò
của chúng). Nếu đồng thời với sự hòa tan anod, mà lấy đi lớp bề mặt có kết
cấu không còn chặt chẽ, thì đó là quá trình mài điện hóa.
Các phƣơng pháp gia công điện hóa
-
1. Mài điện hóa
2. Đánh bóng điện hóa
3. Gia công lỗ điện hóa
4. Làm sạch bavia bằng điện hóa
CÁC PHƢƠNG PHÁP GIA CÔNG NHIỆT
A. Phƣơng pháp gia công tia lửa điện (EDM)
1. Khái niệm
Là phương pháp phóng các tia lửa điện lên bề mặt vật liệu gia công, làm cho
lớp vật liệu bị bỏ đi bị nóng chảy hoặc bóc hơi bởi một quá trình điện nhiệt.
2. Nguyên lí gia công : là sự ăn mòn kim loại bằng tia lửa điện.
- Dụng cụ và chi tiết là hai điện cực, trong đó dụng cụ là Cathod và chi tiết là
Anod. Hai điện cực này đặt trong dung dịch cách điện luôn có các ion dịch
chuyển tự do.
- Khi điện áp ăng thì từ bề mặt âm có điện tử phóng ra, tiếp tục điện áp tang
thì chất lỏng giữa hai điện cực bị ion hóa làm cho chất lỏng đó trở nên dẫn
điện. Dòng điện tiếp tục chạy chừng nào điện áp chưa đạt bằng ‘ trị số tắt’ ,ở
đó quá trình phóng điện không được duy trì nữa.
3. Đặc điểm
- Gia công tia lửa điện chủ yếu để gia công những vật liệu khó gia công bằng
các phương pháp truyền thống không làm được.
- Độ chính xác phụ thuộc vào các yếu tố: độ chính xác của máy, dụng cụ , khe
hở phóng điện…
- Độ nhám bề mặt phụ thuộc vào năng lượng một lần phóng điện
- Điện áp làm việc của thiết bị lớn nên gây nguy hiểm
Nhược điểm:
- Thiết bò tương đối đắt tiền
-
So với phương pháp gia công cắt gọt thì năng suất thấp hơn
- Sử dụng điện cực với số lượng lớn.
-
Ở những máy lớn thì độ nhám bề mặt lớn, lớp bề mặt sau khi gia công còn
một số tính chất bất lợi => khi ứng dụng cần phải có sự cân nhắc nhất định.
4. Phạm vi ứng dụng
-
Ứng dụng quan trọng nhất là gia công kim loại có độ cứng không giới
hạn.
-
Để gia công thì nó có lợi thế là tạo hình một cách tự động rãnh cắt và
rãnh thoát hình côn, có thể gia công chi tiết có hình dạng phức tạp với độ
chính xác phù hợp.
-
-
Có thể thay thế cho phương pháp cắt gọt truyền thống trong những
trường hợp phương pháp này không kinh tế hoặc không đạt độ chính xác
mong muốn.
Trong một số trường hợp, nó có thể giúp bỏ những quy trình trung gian
nào đó như nhiệt luyện, nắn thẳng, sửa bavia, lắp chi tiết, dao, .v.v.
Có thể sử dụng trong một số trường hợp:
-
-
-
-
Biến cứng bề mặt chi tiết, làm tăng khả năng mài mòn.
Chế tạo và phục hồi các khuôn dập đã tôi và khuôn bằng hợp kim cứng.
Mài phẳng, mài tròn, mài sắc hoặc làm rộng lỗ.
Gia công các lỗ có đường kính nhỏ 0,15mm của các vòi phun cao áp có
năng suất cao (từ 15 đến 30 s/chiếc), gia công lỗ sâu từ 60mm cho sai số
5μm.
-
Lấy các dụng cụ bỏ gãy và kẹt trong chi tiết (bulong, taro . . .).
-
Gia công khuôn mẫu và các chi tiết cần độ chính xác cao bằng vật liệu
hợp kim cứng…
B. Phƣơng pháp gia công bằng chùm tia tia điện tử
1. Khái niệm
-
Gia công bằng chùm tia điện tử là phương pháp gia công dùng năng
lượng chùm tia điện tử hội tụ tại bề mặt gia công làm nóng chảy và bốc
hơi vật liệu.
-
Mục đích của công nghệ gia công tia điện tử là biến đổi động năng của
điện tử thành nhiệt năng với tỉ lệ cao hơn và nhờ vậy bằng cách làm nóng
cục bộ mà ta có thể tiến hành nhiều phương pháp gia công nhiệt khác
nhau.
2. Nguyên lí gia công
3. Đặc điểm
-
Ƣu điểm:
+ Có thể gia công bất kỳ vật liệu nào.
+ Mật độ công suất lớn (MW/cm2) .
+ Gia công chính xác do khả năng tự hãm điện tử trong một lớp mỏng vật liệu .
+ Có thể điều chỉnh tức thời cường độ và vị trí của tia điện tử.
+ Bảo đảm sạch về hóa học nhờ có buồng chân không.
-
Nhƣợc điểm:
+ Chỉ có thể gia công trong buồng chân không.
+ Giá thành gia công tương đối cao.
+ Có nguy hiểm về phóng xạ tia Rơnghen.
4. Phạm vi ứng dụng
- Có thể gia công các vật liệu có cấu trúc như thép, wolfram, platin, tantal,
molipden, silic, germani, grafit, kim cương, hồng ngọc, oxit nhơm, sứ, thủy
tinh, thạnh anh và các hợp kim cứng khác.
- Cũng thường dùng để gia công những profin phức tạp, phay rãnh, khoan lỗ
tinh vi và gia công những kích thước nhỏ, khắc hoặc nấu chảy.
- Đặc biệt dùng rất hiệu quả để khoan va phay những lỗ rãnh có kích thức từ
0,01-1 mm, kể cả với những kim loại cứng.
- Có thể gia công lỗ trong phạm vi 5-15 mm với công suất trung bình từ 1 đến
10W. Tỉ lệ giữa đường kính và chiều sâu là 1:10 tới 1:20.
- Ngoài kim loại, còn có thể gia công trên những vật liệu dẫn điện kém như
kính, gốm…
- Trong quá trình gia công, giãn nở nhiệt rất lớn, do đó để tránh rạn nứt nên
nung nóng vật trước khi gia công.
C. Phƣơng pháp gia công bằng chùm tia laser (LBM
1. Khái niệm: Gia công chùm tia laze là qúa trình xử lý nhiệt trong đó tia laser
được dùng làm nóng chảy và bốc hơi vật liệu.
-
Tia laser là chùm tia ánh sáng đơn sắc, có tính định hướng cao, bước
sóng rất ngắn nên có thể dùng hệ thống quang học tập trung nó trên một
diện tích rất nhỏ, có mật độ năng lượng rất cao → nhiệt độ lên đến hàng
ngàn độ, có thể nung nóng, làm chảy và đốt cháy kim loại ở vùng nó tác
dụng vào.
2. Nguyên lí gia công
-
-
-
Khi dèn phát sáng, tồn bộ nàng lượng sẽ tập trung vào vị trí dặt thanh
hồng ngọc 4.
Các ion Cr +3 của thanh hồng ngọc bị kích lên mức nàng lượng cao, khi
tụt xuống sẽ phát ra những lượng tử .
Nhờ hệ dao dộng gương phẳng 5 và 6, những lượng tử này sẽ di lại nhiều
lần qua thanh hồng ngọc và kích thích các ion Cr rồi cùng phóng ra chùm
tia lượng tử.
-
Hệ quang học 7 tập trung chùm tia và tác dụng lên vật gia công 8 đặt trên
bàn máy 9 .
-
Quá trình tác dụng của chùm tia laser vào vị trí gia công như sau:
+ Vật liệu gia cơng hút năng lượng của chùm tia laser và chuyển năng lượng
này thành nhiệt năng.
+ Nung nóng vật liệu gia cơng dến nhiệt dộ có thể phá hỏng vật liệu đó.
+ Phá hỏng vật liệu gia cơng và đẩy chúng ra khỏi vùng gia công.
+ Vật liệu gia cơng nguội dần sau khi chùm tia laser tác dụng xong.
3. Đặc điểm
- Laser được sử dụng như là một dụng cụ phát ra tia năng lượng tập trung rất
mạnh mà trong tương lai gần trong một số lĩnh vực nào đó, nó là một cuộc
cách mạng kỹ thuật trong gia công kim loại.
- Hiện tại có thể sử dụng thành công trong việc gia công siêu tinh trong
công nghệ hàn những điểm rất nhỏ và trong luyện kim .
- Gia công chùm tia lazer là quá trính xử lý nhiệt trong đó tia lazer được
dùng làm nóng chảy và bốc hơi vật liệu.
- Máy tia lazer là máy cắt bằng tia sáng hoạt động theo chế độ xung.
- Lazer có nghĩa là sự khuếch đại ánh sáng bằng bức xạ cưỡng bức (thường
gọi là lượng tử sáng).
4. Phạm vi ứng dụng
- Trong công nghiệp lazer được sử dụng vào việc hàn , khoan , cắt các loại vật
liệu có độ nóng chảy cao kể cả phi kim.
- Gia công bằng chùm tia lazer rất có hiệu quả dối với lỗ nhỏ.
- Lazer còn được dùng để kiểm tra chất lượng các sản phẩm đúc kiểm tra độ
tinh khiết của chất lỏng hoặc khí , các sản phẩm điện tử.
- Trong y khoa laser được ứng dụng trong việc giải phẫu , điều trị bệnh bong
võng mạc mắt, khoan răng, châm cứu ...
- Ngồi ra laser còn thâm nhập vào cuộc sống của chúng ta qua các băng từ ,
máy in laser, máy photo laser và nhiều thứ khác nữa.
D. Phƣơng pháp cắt hồ quang
1. Khái niệm
- Plasma là chất khí đã phân hủy và ion hóa mạnh , tức là hỗn hợp của phần
tử , nguyên tử , ion và điện tử theo một tỉ lệ nhất định .
- Gia công bằng plasma là công nghệ dùng tia plasma sinh ra từ hồ quang
cháy giữa catot và anod ( vật gia công đầu phun) hoặc bằng tia hồ quang
plasma
2. Nguyên lí gia công
- Là phương pháp gia cơng dùng dòng plasma có nhiệt độ từ 10.000 –
14.000 độ C để cắt kim loại bằng cách làm nó nóng chảy cục bộ tại một vị
trí và dùng áp lực của dòng khí đẩy phần kim loại nóng chảy ra khỏi vị trí
đó .
- Quá trình cắt plasma được chia làm hai phần:
+ Đầu tiên dòng khí nóng làm nóng chảy và làm xuyên thủng vật liệu .
+ Sau đó dòng plasma được dịch chuyển theo đường dẫn đã được vạch
sẵn để cắt vật liệu .
3. Đặc điểm
- Dòng plasma là một hỗn hợp khí của các electron tự do , các ion dương ,
nguyên tử và phân tử .
- Các loại khí thường dùng để tạo ra plasma được phát sinh giữa điện cực
catod bên trong vòi phun và chi tiết gia công ( anod). Dòng plasma đi qua
dòng nước làm nguội ở đầu vòi phun và nó được thu hẹp lại thành tia để tác
động trực tiếp vào vị trí yêu cầu.
- Tia plasma đến chi tiết gia công có vận tốc cao và nhiệt độ cực nóng tại tâm
của nó , nhiệt độ này đủ để cắt đứt miếng kim loại dày 155,4 mm.
4. Phạm vi ứng dụng
- Hầu hết ứng dụng của gia cơng bằng plasma là gia cơng cắt tấm kim loại.
- Đột lỗ hay gia công cắt dọc theo những đường dẫn xác định.
- Có thể gia công được bằng tay hoặc bằng điều khiển CNC.
- Có thể gia công bất cứ kim loại nào như thép cabon , nhôm , thép không gỉ...
10 trang
25080
Free
Bạn đang xem tài liệu "Các phương pháp gia công cơ", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- cac_phuong_phap_gia_cong_co.pdf
