Báo cáo khoa học: Nghiên cứu công nghệ miết ép phục vụ chế tạo các chi tiết có kết cấu đặc biệt, chịu áp lực cao trong sản xuất vũ khí

Chia sẻ: Nguyen Bao Ngoc | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:129

Thêm vào BST

Báo xấu

185
lượt xem 43
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Sự phát triển mạnh mẽ của các ngμnh công nghiệp chế tạo máy, hàng không, vũ trụ, ôtô, vũ khí, khí tμi quân sự đặt ra những yêu cầu đối với công nghệ vật liệu, công nghệ cơ khí, công nghệ hoá học ngμy cμng cao về chất luợng, tính năng của các chi tiết, sản phẩm. Việc đáp ứng những yêu cầu kỹ thuật nói trên dẫn tới cần có sự kết hợp giữa thiết kế kết cấu tối ưu với nâng cao độ bền kết cấu vμ tính năng làm việc của sản phẩm. ...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Báo cáo khoa học: Nghiên cứu công nghệ miết ép phục vụ chế tạo các chi tiết có kết cấu đặc biệt, chịu áp lực cao trong sản xuất vũ khí

Tæng côc c«ng nghiÖp quèc phßng Trung T©m C«ng NghÖ Xãm 6 §«ng Ng¹c - Tõ Liªm - Hµ Néi B¸o c¸o tæng kÕt khoa häc vµ kü thuËt §Ò tµi Nghiªn cøu c«ng nghÖ miÕt Ðp phôc vô chÕ t¹o c¸c chi tiÕt cã kÕt cÊu ®Æc biÖt, chÞu ¸p lùc cao trong s¶n xuÊt vò khÝ ThS. TrÇn ViÖt Th¾ng 6295 06/2/2007 Hµ Néi 5-2005
lêi c¶m ¬n TËp thÓ t¸c gi¶ thùc hiÖn §Ò tµi KC.05.18 xin tr©n träng bµy tá sù biÕt ¬n s©u s¾c ®èi víi c¸c c¬ quan, ®¬n vÞ vµ c¸ nh©n, cïng tÊt c¶ c¸c céng t¸c viªn, ®Æc biÖt lµ: - Bé Khoa häc vµ C«ng nghÖ . - Ban chñ nhiÖm ch−¬ng tr×nh KC.05, V¨n phßng ch−¬ng tr×nh KC.05. - Côc Khoa häc C«ng nghÖ – M«i tr−êng Bé Quèc Phßng - Tæng côc C«ng nghiÖp Quèc Phßng - Trung t©m C«ng nghÖ vµ c¸c phßng nghiªn cøu, c¬ quan thuéc Trung t©m C«ng nghÖ - Tæng côc C«ng nghiÖp Quèc Phßng. - ViÖn Vò KhÝ, c¸c nhµ m¸y Z153, Z131, Z117 vµ c¸c ®¬n vÞ tham gia trong chÕ t¹o thiÕt bÞ, chÕ thö c«ng nghÖ, kh¶o nghiÖm s¶n phÈm. - C¸c thµnh viªn Héi ®ång nghiÖm thu cÊp c¬ së vµ Nhµ n−íc. §· cïng tham gia còng nh− t¹o ®iÒu kiÖn, hç trî thùc hiÖn ®Ó hoµn thµnh c¸c néi dung nghiªn cøu khoa häc cña §Ò tµi. Chñ nhiÖm §Ò tµi KC.05.18 ThS. TrÇn ViÖt Th¾ng 128
Môc lôc Lêi më ®Çu 3 I - Tæng quan 4 1.1. Tæng quan vÒ c«ng nghÖ, s¶n phÈm vµ thiÕt bÞ miÕt. 4 1.1.1. T×nh h×nh nghiªn cøu trªn thÕ giíi vµ trong n−íc 5 1.1.2. Ph©n lo¹i c«ng nghÖ vµ s¶n phÈm 7 1.1.3. §Æc ®iÓm c«ng nghÖ miÕt yªu cÇu vÒ vËt liÖu 11 1.1.4. ThiÕt bÞ miÕt 15 1.2. Lùa chän ph−¬ng ph¸p, ®èi t−îng nghiªn cøu 19 II - C¬ së lý thuyÕt 21 2.1. §éng häc qu¸ tr×nh miÕt 21 2.1.1. M« h×nh bµi to¸n khi miÕt 21 2.1.2. C¸c chuyÓn ®éng khi miÕt 22 2.2. Lùa chän tèc ®é miÕt 23 2.3. Lùc, c«ng suÊt khi miÕt 24 2.3.1. Lùc t¸c dông lªn con l¨n vµ ph«i 24 2.3.2. C«ng khi miÕt 25 2.3.3. C«ng suÊt khi miÕt 25 2.4. MiÕt biÕn máng chi tiÕt h×nh trô 26 III – Néi dung, kÕt qu¶ nghiªn cøu 29 3.1. Nghiªn cøu kh¶ n¨ng biÕn d¹ng b»ng miÕt Ðp 29 3.1.1.T×m hiÓu ®Æc tÝnh biÕn d¹ng cña mét sè vËt liÖu lµm vá tªn löa 29 3.1.2. Nghiªn cøu kh¶ n¨ng t¹o h×nh c¸c kÕt cÊu rçng 31 3.1.3. Thùc nghiÖm miÕt èng trô 32 3.1.4. ThÝ nghiÖm miÕt èng cã c«n 42 3.2. Nghiªn cøu c¸c yÕu tè ¶nh h−ëng ®Õn qu¸ tr×nh miÕt biÕn máng 45 3.2.1. ¶nh h−ëng cña ®Æc tÝnh vËt liÖu 45 3.2.2. ¶nh h−ëng cña møc ®é biÕn d¹ng 46 3.2.3. ¶nh h−ëng cña tr¹ng th¸i tæ chøc vËt liÖu khi miÕt 48 3.2.4. ¶nh h−ëng cña c¸c th«ng sè c«ng nghÖ miÕt 49 3.2.5. ¶nh h−ëng cña c¸c th«ng sè dông cô miÕt 49 3.3. Nghiªn cøu t¹o ph«i, miÕt Ðp th©n ®éng c¬ tªn löa 50 3.3.1. Yªu cÇu chung vÒ vËt liÖu tªn löa 50 3.3.2. Ph©n tÝch kÕt cÊu, vËt liÖu, c«ng nghÖ vµ lùa chän mÉu ®éng c¬, ph−¬ng ¸n c«ng nghÖ 53 3.3.3. Nghiªn cøu chÕ thö vá ®éng c¬ tªn löa b»ng ph−¬ng ph¸p miÕt 56 1
3.3.4. Trang bÞ c«ng nghÖ miÕt Ðp 70 3.3.5. KiÓm tra ®¸nh gi¸ s¶n phÈm 71 IV - Nghiªn cøu thiÕt kÕ chÕ t¹o m¸y miÕt 75 4.1. NhiÖm vô thiÕt kÕ 75 4.2. TiÕn tr×nh thiÕt kÕ 75 4.2.1. PhÇn ®iÖn 75 4.2.2. PhÇn c¬ khÝ 76 4.3. §Ò xuÊt ph−¬ng ¸n cÊu tróc phÇn cøng 76 4.4. Lùa chän ph−¬ng ¸n 78 4.4.1. Kh¶o s¸t m¸y mÉu cÇn thiÕt kÕ 78 4.4.2. LËp ph−¬ng ¸n thiÕt kÕ 78 4.4.3. TÝnh to¸n ®éng häc, chän kÕt cÊu m¸y 80 4.4.4. PhÇn mÒm ®iÒu khiÓn 81 4.4.5. GhÐp nèi c¸c khèi ®iÒu khiÓn 83 4.4.6. Cµi ®Æt c¸c phÇn mÒm 83 4.5. TÝnh to¸n thiÕt kÕ m¸y miÕt 84 4.5.1. TÝnh to¸n s¬ bé tû sè truyÒn cña trôc chÝnh m¸y miÕt 84 4.5.2. TÝnh to¸n s¬ bé lùc miÕt 85 4.5.3. TÝnh to¸n trôc vÝt ®ai èc bi 87 4.5.4. TÝnh chuyÓn ®éng néi suy 102 4.5.5. TÝnh lùc kÑp ph«i, thiÕt kÕ côm thñy lùc 104 4.5.6. NghiÖm bÒn s¬ bé côm trôc chÝnh 105 4.5.7. TÝnh to¸n thiÕt kÕ bé con l¨n miÕt 109 4.6. KÕt qu¶ thiÕt kÕ 111 4.7. ChÕ t¹o, l¾p r¸p, hiÖu chØnh m¸y miÕt 113 4.7.1. C¸c néi dung thùc hiÖn 113 4.7.2. C¸c c«ng viÖc ®¶m b¶o thùc hiÖn 121 4.8. §¸nh gi¸ nghiÖm thu s¶n phÈm trªn m¸y miÕt CNC 122 4.8.1. C¨n cø ®¸nh gi¸ vµ yªu cÇu kü thuËt chung. 122 4.8.2. KiÓm tra ®é chÝnh x¸c m¸y. 123 KÕt luËn 126 Lêi c¶m ¬n 128 Tµi liÖu tham kh¶o 129 2
Lêi më ®Çu Sù ph¸t triÓn m¹nh mÏ cña c¸c ngµnh c«ng nghiÖp chÕ t¹o m¸y, hµng kh«ng, vò trô, «t«, vò khÝ, khÝ tµi qu©n sù ®Æt ra nh÷ng yªu cÇu ®èi víi c«ng nghÖ vËt liÖu, c«ng nghÖ c¬ khÝ, c«ng nghÖ ho¸ häc ngµy cµng cao vÒ chÊt l−îng, tÝnh n¨ng cña c¸c chi tiÕt, s¶n phÈm. ViÖc ®¸p øng nh÷ng yªu cÇu kü thuËt nãi trªn dÉn tíi cÇn cã sù kÕt hîp gi÷a thiÕt kÕ kÕt cÊu tèi −u víi n©ng cao ®é bÒn kÕt cÊu vµ tÝnh n¨ng lµm viÖc cña s¶n phÈm. Song song víi nghiªn cøu c¸c vËt liÖu míi, c¸c kÕt cÊu ®Æc biÖt, viÖc nghiªn cøu nh÷ng ph−¬ng ph¸p gia c«ng nh»m khai th¸c triÖt ®Ó tÝnh dÎo, c¸c c¬ chÕ ho¸ bÒn ®Ó c¶i t¹o tæ chøc vËt liÖu ®−îc ®Æc biÖt quan t©m. Trong ph¹m vi cña ®Ò tµi, chØ nghiªn cøu øng dông c«ng nghÖ miÕt Ðp biÕn máng, chÕ t¹o c¸c chi tiÕt lµm viÖc ë ®iÒu kiÖn t¶i träng, ¸p suÊt, nhiÖt ®é cao trong chÕ t¹o vò khÝ. §Ò tµi võa nghiªn cøu c¸c néi dung lý thuyÕt, thùc nghiÖm ®Ó x©y dùng c«ng nghÖ miÕt vá ®éng c¬ tªn löa, võa cã nhiÖm vô thiÕt kÕ, chÕ t¹o thiÕt bÞ, trang bÞ c«ng nghÖ miÕt chuyªn dông, chÕ mÉu vá ®éng c¬ tªn löa. Tõ nh÷ng nghiªn cøu vÒ ®Æc tÝnh biÕn d¹ng, gia c«ng c¬ - nhiÖt luyÖn cña vËt liÖu, ®Ò tµi nghiªn cøu x©y dùng c«ng nghÖ gia c«ng biÕn d¹ng miÕt Ðp ®Ó chÕ t¹o vá ®éng c¬ tªn löa. Nh÷ng tÝnh n¨ng kü thuËt cña m¸y miÕt ®iÒu khiÓn CNC ®−îc thiÕt kÕ trªn c¬ së lùa chän ph−¬ng ¸n cÊu tróc phÇn cøng víi cÊu h×nh ®iÒu khiÓn, chän card ®iÒu khiÓn CNC. KÕt cÊu ®éng cña m¸y ®−îc thiÕt kÕ sö dông tèi ®a c¸c kÕt cÊu tiªu chuÈn, sö dông chøc n¨ng ®iÒu khiÓn ®iÖn tö thay cho truyÒn ®éng c¬ khÝ. 3
Ch−¬ng 1 Tæng quan 1.1. Tæng quan vÒ c«ng nghÖ, s¶n phÈm vµ thiÕt bÞ miÕt MiÕt lµ mét ph−¬ng ph¸p gia c«ng kim lo¹i b»ng ¸p lùc ®Ó t¹o h×nh chi tiÕt rçng tõ ph«i ph¼ng hoÆc ph«i rçng d−íi t¸c dông cña lùc c«ng t¸c lµm biÕn d¹ng dÎo côc bé theo quü ®¹o x¸c ®Þnh trªn ph«i quay. C«ng nghÖ miÕt Ðp t¹o h×nh ®−îc biÕt ®Õn tõ nhiÒu thÕ kû tr−íc. Ban ®Çu, nh÷ng ng−êi thî thñ c«ng sö dông c¸c thiÕt bÞ th« s¬ ®Ó miÕt t¹o h×nh c¸c tÊm kim lo¹i máng ®Ó t¹o ra c¸c ®å mü nghÖ, vËt dông d¹ng trßn xoay nh−: nåi, b×nh hoa. Ng−êi ta sím thÊy r»ng c¸c s¶n phÈm trßn xoay rçng b»ng vµng, b¹c, ®ång... ®−îc lµm b»ng c¸ch nµy rÊt dÔ dµng thùc hiÖn, ng−êi thî kim hoµn ®· truyÒn c¶ sù ngÉu høng xóc c¶m nghÖ thuËt vµo viÖc t¹o h×nh mµ kh«ng cÇn qua nhiÒu khu«n mÉu. C«ng nghÖ miÕt Ðp ®−îc ¸p dông nhiÒu vµo ®å d©n dông, c«ng nghiÖp, ®Æc biÖt lµ nh÷ng n¨m ®Çu thÕ kû 19. VËt liÖu sö dông chÕ t¹o s¶n phÈm lóc nµy ®· xuÊt hiÖn c¶ hîp kim nh«m, thÐp, c¸c hîp kim cã ®é bÒn cao... Ngµy nay, c«ng nghÖ miÕt Ðp ®· ®−îc øng dông réng r·i trong nhiÒu lÜnh vùc c«ng nghiÖp kh¸c nhau: ho¸ dÇu, chÕ t¹o m¸y, hµng d©n dông... S¶n phÈm ®−îc chÕ t¹o b»ng c«ng nghÖ nµy rÊt ®a d¹ng, tõ c¸c chi tiÕt rçng nhá vµi mm ®Õn c¸c ®¸y b×nh ¸p suÊt ®−êng kÝnh tíi 3÷4m. C¸c chi tiÕt cã h×nh d¹ng tõ trßn xoay tíi h×nh d¹ng rÊt phøc t¹p, trong c«ng nghiÖp ho¸ chÊt, ho¸ dÇu, hµng kh«ng, vò trô... còng ®· ®−îc thùc hiÖn b»ng c«ng nghÖ miÕt Ðp. S¶n phÈm miÕt rÊt ®a d¹ng vµ phong phó vÒ chñng lo¹i, h×nh d¸ng vµ kÝch cì, còng nh− vËt liÖu cña s¶n phÈm. C¸c ngµnh c«ng nghiÖp øng dông c«ng nghÖ miÕt lµ: c«ng nghiÖp s¶n xuÊt hµng tiªu dïng, c«ng nghiÖp s¶n xuÊt « t«, c«ng nghiÖp quèc phßng, v.v... Do ®Æc ®iÓm cña c«ng nghÖ miÕt lµ biÕn d¹ng côc bé tõng phÇn cña s¶n phÈm nªn c«ng suÊt ®ßi hái cña thiÕt bÞ miÕt nhá h¬n rÊt nhiÒu so víi c«ng suÊt cña c¸c thiÕt bÞ kh¸c dïng ®Ó chÕ t¹o (b»ng ph−¬ng ph¸p biÕn d¹ng) cïng mét lo¹i s¶n phÈm ®ã. MiÕt còng ®−îc ¸p dông trong s¶n xuÊt lo¹t nhá v× khi chÕ t¹o khu«n dËp vuèt mÊt nhiÒu thêi gian vµ hiÖu qu¶ kinh tÕ kh«ng cao. M¸y miÕt v¹n n¨ng cã thÓ thùc hiÖn c¸c nguyªn c«ng sau: 4
- MiÕt chi tiÕt rçng d¹ng trßn xoay (biÕn máng vµ kh«ng biÕn máng). - Lµ ph¼ng bÒ mÆt chi tiÕt. - MiÕt cæ hÑp cña c¸c ph«i trô rçng. - C¾t vµ cuèn mÐp. èng thµnh máng ®é bÒn cao chÞu ¸p lùc lín ®−îc dïng nhiÒu trong c«ng nghiÖp hµng kh«ng, qu©n sù, chÕ t¹o thiÕt bÞ thuû lùc... §Ó èng chÞu ®−îc ¸p lùc cao, vËt liÖu cÇn ®−îc chÕ t¹o ®Ó cã tæ chøc phï hîp cã ®é bÒn kÕt cÊu lín, thí kim lo¹i h×nh thµnh theo chiÒu xo¾n h−íng tiÕp tuyÕn cña èng. C¸c èng chÕ t¹o b»ng ph−¬ng ph¸p miÕt Ðp tho¶ m·n c¸c yªu cÇu trªn víi gi¸ thµnh kh«ng qu¸ ®¾t. Do èng cã kÕt cÊu víi ®é bÒn cao, nhÑ, nªn ®· ®−îc dïng nhiÒu trong chÕ t¹o c¸c chi tiÕt quan träng cña tªn löa, m¸y bay, vò khÝ. C«ng nghÖ nµy thay thÕ cho viÖc dïng c¸c vËt liÖu hîp kim ®Æc biÖt víi nh÷ng c«ng nghÖ phøc t¹p. 1.1.1. T×nh h×nh nghiªn cøu trªn thÕ giíi vµ trong n−íc * Trªn thÕ giíi: HiÖn nay, c¸c n−íc c«ng nghiÖp ph¸t triÓn trªn thÕ giíi (Nga, §øc, Anh, Ph¸p, Mü) ®· ®¹t ®−îc rÊt nhiÒu thµnh tùu trong viÖc ¸p dông c«ng nghÖ miÕt ®Ó chÕ t¹o nh÷ng chi tiÕt trßn xoay, nhÑ, chÞu t¶i cao, ®iÒu kiÖn lµm viÖc khèc liÖt víi hÖ sè an toµn cao. C¸c m¸y miÕt hiÖn ®¹i ®−îc ®iÒu khiÓn theo ch−¬ng tr×nh sè cã c«ng suÊt lín ®−îc dïng ®Ó chÕ t¹o c¸c chi tiÕt cã ®é bÒn cao, chiÒu dµy lín: ®¸y nåi h¬i, b×nh chøa khÝ hãa láng, b×nh ¸p lùc, chám cÇu, v.v... Trªn c¸c m¸y cã c«ng suÊt trung b×nh ®iÒu khiÓn sè, ng−êi ta ®· chÕ t¹o c¸c chi tiÕt rçng trßn xoay thµnh máng, h×nh d¹ng phøc t¹p. C¸c m¸y miÕt chuyªn dông ®−îc thiÕt kÕ ®Ó chÕ t¹o mét sè chñng lo¹i s¶n phÈm x¸c ®Þnh th× cã kiÓu d¸ng vµ kÝch th−íc phï hîp víi chñng lo¹i s¶n phÈm ®ã: kiÓu ®øng, kiÓu ngang. Mét sè lo¹i m¸y miÕt: a) M¸y miÕt n»m ngang: - M¸y PS 60SS: c«ng suÊt 65 kW, miÕt ®−îc chi tiÕt cã ®−êng kÝnh tíi 1600, chiÒu dµy vËt liÖu 12mm. 5
- M¸y PS-90: c«ng suÊt 90 kW, miÕt ®−îc chi tiÕt cã ®−êng kÝnh tíi 1600, chiÒu dµy vËt liÖu 15mm. - M¸y PS-110SS: c«ng suÊt 110 kW, miÕt ®−îc chi tiÕt cã ®−êng kÝnh tíi 2100, chiÒu dµy vËt liÖu 18mm. b) M¸y miÕt ®øng: - M¸y VDM 4000E: c«ng suÊt 160 kW, miÕt ®−îc chi tiÕt cã ®−êng kÝnh tíi 4m, chiÒu dµy vËt liÖu 30mm. - M¸y VDM 6000E: c«ng suÊt 250 kW, miÕt ®−îc chi tiÕt cã ®−êng kÝnh tíi 6m, chiÒu dµy vËt liÖu 30mm. * Trong n−íc: HiÖn c¸c c¬ së c¬ khÝ trong n−íc ch−a s¶n xuÊt m¸y miÕt, c¸c thiÕt bÞ miÕt sö dông hiÖn nay cho miÕt kh«ng biÕn máng ®−îc nhËp chñ yÕu tõ n−íc ngoµi. + C¸c c¬ së ¸p dông c«ng nghÖ miÕt chÕ t¹o c¸c mÆt hµng d©n dông: - C«ng ty S¾t tr¸ng men H¶i phßng. - C«ng ty Kim khÝ Th¨ng long. - C¸c c«ng ty s¶n xuÊt ®å hép, bao b×. - C¸c c«ng ty s¶n xuÊt phô tïng « t«, xe m¸y. + C¸c c¬ së ¸p dông c«ng nghÖ miÕt kh«ng biÕn máng chÕ t¹o c¸c mÆt hµng c«ng nghiÖp: - C«ng ty ThiÕt bÞ ¸p lùc: c¸c m¸y miÕt ®¸y nåi h¬i. - C«ng ty Lilama: m¸y vª chám cÇu PPM-600Tx6 ®−êng kÝnh tíi 5m, vËt liÖu dµy 35mm. Nãi chung, viÖc ¸p dông c«ng nghÖ miÕt ë n−íc ta cßn rÊt h¹n chÕ. §ã lµ do c¸c nguyªn nh©n: - C¸c tÝnh n¨ng cña c«ng nghÖ miÕt cßn Ýt ®−îc biÕt ®Õn. - Ch−a cã kh¶ n¨ng ®Çu t− thiÕt bÞ, nhÊt lµ c¸c thiÕt bÞ miÕt chuyªn dïng hiÖn ®¹i. Víi nh÷ng −u ®iÓm næi tréi cña ph−¬ng ph¸p miÕt trong chÕ t¹o c¸c chi tiÕt trßn xoay tõ ph«i tÊm vµ ph«i èng th× viÖc nghiªn cøu, øng dông vµ ph¸t triÓn c«ng nghÖ vµ thiÕt bÞ miÕt Ðp trong giai ®o¹n hiÖn nay lµ rÊt cÇn thiÕt. §Êt n−íc 6
®ang trªn ®µ c«ng nghiÖp hãa vµ hiÖn ®¹i hãa nªn rÊt cÇn cã chÝnh s¸ch hîp lý ®Çu t− cho lÜnh vùc miÕt Ðp ®Ó trë thµnh mét yÕu tè thóc ®Èy ngµnh c¬ khÝ néi ®Þa ph¸t triÓn. H×nh 1.1: C¸c d¹ng s¶n phÈm miÕt 1.1.2. Ph©n lo¹i c«ng nghÖ vµ s¶n phÈm C¸c ph−¬ng ph¸p miÕt ®−îc ph©n lo¹i nh− sau: a) Theo ®Æc ®iÓm ph«i: - MiÕt ph«i ph¼ng. - MiÕt ph«i èng. - MiÕt ph«i d¹ng thÓ tÝch (Ýt phæ biÕn). H×nh 1.2: T¹o h×nh b»ng ph−¬ng ph¸p miÕt tõ ph«i ph¼ng vµ ph«i kh«ng gian 7
b) Theo h×nh d¹ng s¶n phÈm: - Trßn xoay: S¶n phÈm d¹ng cÇu. S¶n phÈm d¹ng c«n. S¶n phÈm d¹ng trô. - Kh«ng trßn xoay (xo¸y èc). c) Theo cÆp dông cô g©y biÕn d¹ng: - D−ìng trong - con l¨n miÕt. - D−ìng ngoµi - con l¨n miÕt. - Kh«ng cã d−ìng - con l¨n miÕt. H×nh 1.3: Mét sè d¹ng s¶n phÈm miÕt chñ yÕu vµ c¸c b−íc c«ng nghÖ 8
H×nh 1.4: MiÕt chi tiÕt h×nh c«n kh«ng dïng d−ìng miÕt H×nh 1.5: MiÕt biÕn máng èng víi cèi quay 9
d) Theo d¹ng gia c«ng vµ yªu cÇu cña s¶n phÈm: - MiÕt t¹o h×nh: trong vµ sau qu¸ tr×nh t¹o h×nh, chiÒu dµy cña vËt liÖu kh«ng thay ®æi (conventional spinning). - MiÕt biÕn máng: lµ c«ng nghÖ lµm thay ®æi chiÒu dµy cña ph«i trong qu¸ tr×nh t¹o h×nh s¶n phÈm (spin forging). Th−êng ®é biÕn máng ®¹t tíi 30%. C«ng nghÖ nµy ®−îc øng dông rÊt réng r·i ®Ó chÕ t¹o c¸c chi tiÕt ®èi xøng. - MiÕt n©ng cao chÊt l−îng bÒ mÆt s¶n phÈm: môc ®Ých t¨ng ®é nh½n bãng vµ t¹o ra sù biÕn cøng trªn bÒ mÆt s¶n phÈm mµ kh«ng lµm thay ®æi chiÒu dµy còng nh− h×nh d¹ng s¶n phÈm. e) Theo h−íng biÕn d¹ng cña vËt liÖu vµ chuyÓn ®éng t−¬ng ®èi cña dông cô: - MiÕt thuËn: chiÒu chuyÓn ®éng cña dông cô miÕt cïng chiÒu víi h−íng ch¶y cña vËt liÖu. - MiÕt ng−îc: chiÒu chuyÓn ®éng cña dông cô miÕt vµ chiÒu ch¶y cña kim lo¹i ng−îc h−íng nhau trong qu¸ tr×nh miÕt. a) b) (drawing type spin forging) (extruding type spin forging) H×nh 1.6: MiÕt thuËn (a) vµ miÕt ng−îc (b) 10
1.1.3. §Æc ®iÓm c«ng nghÖ miÕt, yªu cÇu vÒ vËt liÖu a) KÝch th−íc s¶n phÈm: C«ng nghÖ miÕt cã thÓ ®−îc ¸p dông ®Ó chÕ t¹o c¸c s¶n phÈm cì lín (®−êng kÝnh tíi 6m, chiÒu dµy s¶n phÈm 40mm). Khi miÕt kim lo¹i bÞ biÕn cøng m·nh liÖt h¬n khi dËp vuèt nªn chi tiÕt ®−îc miÕt qua mét sè nguyªn c«ng cÇn ph¶i ®−îc ñ trung gian. b) Mét sè th«ng sè c«ng nghÖ miÕt: Tèc ®é miÕt phï hîp víi lo¹i vËt liÖu, s¶n phÈm: VËt liÖu Tèc ®é (vßng/phót) 400 ÷ 600 ThÐp mÒm 800 ÷ 1200 Nh«m 500 ÷ 900 §uyra 600 ÷ 800 §ång 800 ÷ 1100 §ång thau Khi miÕt máng, trÞ sè møc ®é biÕn d¹ng cho phÐp ®èi víi thÐp cacbon thÊp vµ thÐp kh«ng gØ ph¶i nhá h¬n 75%, khi chÕ t¹o c¸c chi tiÕt b¸n cÇu th× kh«ng ®−îc v−ît qu¸ 50%. Giíi h¹n ®−êng kÝnh t−¬ng ®èi cña s¶n phÈm miÕt: dmin/D = 0,2 ÷ 0,3 trong ®ã: - dmin: ®−êng kÝnh s¶n phÈm, - D: ®−êng kÝnh ph«i. §èi víi c¸c s¶n phÈm d¹ng trô, kÝch th−íc t−¬ng ®èi cã thÓ dmin/D = (0,6 ÷ 0,8) S hoÆc chiÒu dµy t−¬ng ®èi: 0,5 ≤ 100 ≤ 2,5 . D c) §é chÝnh x¸c cña c«ng nghÖ miÕt: Ph−¬ng ph¸p miÕt cã thÓ t¹o ra ®−îc s¶n phÈm cã cÊp chÝnh x¸c 6; sai lÖch cña s¶n phÈm cã thÓ tõ (0,001 ÷ 0,002) ®−êng kÝnh s¶n phÈm. 11
d) Mét sè th«ng sè kü thuËt c¬ b¶n miÕt chi tiÕt h×nh c«n ®iÓn h×nh: 250 ÷ 280 KG/mm2 ¸p lùc riªng khi miÕt ChiÒu dµy vËt liÖu 20 mm 2αmin = 300 Gãc miÕt Tèc ®é miÕt 300 m/phót 0,012 ÷ 2 mm/vßng B−íc miÕt B«i tr¬n DÇu Lµm nguéi N−íc e) Yªu cÇu vËt liÖu gia c«ng b»ng miÕt: MiÕt lµ ph−¬ng ph¸p gia c«ng dùa trªn kh¶ n¨ng biÕn d¹ng dÎo cña kim lo¹i, v× vËy cÇn cã mét sè yªu cÇu riªng ®èi víi ph«i vµ vËt liÖu gia c«ng. §é æn ®Þnh vµ chÊt l−îng cña s¶n phÈm trong qu¸ tr×nh t¹o h×nh phô thuéc vµo chÊt l−îng cña ph«i. Sù tån t¹i c¸c gØ sÐt, c¸c vÕt x−íc trªn bÒ mÆt ph«i lµm gi¶m kh¶ n¨ng biÕn d¹ng cña ph«i vµ dÉn ®Õn c¸c khuyÕt tËt. C¸c ph«i trßn cÇn lo¹i bá c¸c vÕt nøt, ba via vµ c¸c vÕt x−íc. §é ®¶o cña ph«i khi quay so víi trôc miÕt kh«ng ®−îc lín h¬n 0,3÷0,5mm. Trong tr−êng hîp ®é ®¶o v−ît qu¸ giíi h¹n quy ®Þnh cÇn ph¶i khö tr−íc khi miÕt. VËt liÖu cña ph«i ®Ó miÕt cÇn ph¶i tho¶ m·n kh«ng chØ môc ®Ých, ®iÒu kiÖn lµm viÖc cña chi tiÕt ®−îc chÕ t¹o mµ cµn ph¶i tho¶ m·n c¸c yªu cÇu c«ng nghÖ cho tÝnh chÊt, kh¶ n¨ng biÕn d¹ng cña chóng. Sù thÝch hîp cña vËt liÖu ®Ó miÕt Ðp ®−îc quy ®Þnh tr−íc hÕt bëi c¬ tÝnh cña nã: giíi h¹n ch¶y σs vµ giíi h¹n bÒn σB. TÝnh dÎo gåm ®é gi·n dµi t−¬ng ®èi δ vµ ®é th¾t tØ ®èi ψ. Víi vËt liÖu cã δ lín th× kh¶ n¨ng gia c«ng b»ng miÕt Ðp lín h¬n, ng−îc l¹i víi viÖc t¨ng ®é cøng th× qu¸ tr×nh miÕt Ðp gÆp khã kh¨n h¬n. §èi víi thÐp tÊm ®−îc sö dông ®Ó miÕt s©u cÇn cã tû lÖ gi÷a giíi h¹n ch¶y vµ ®é bÒn σs/σB≤0,65. Ngoµi ra tÝnh nh¹y cña thÐp ®èi víi sù ho¸ giµ cã ¶nh h−ëng xÊu ®Õn miÕt. Ho¸ giµ cña thÐp lµ sù thay ®æi c¬ tÝnh cña vËt liÖu khi b¶o qu¶n, x¶y ra do nh÷ng qu¸ tr×nh vËt lý phøc t¹p diÔn ra trong tæ chøc tÕ vi cña kim lo¹i. §Æc biÖt t×nh tr¹ng ho¸ giµ x¶y ra m¹nh víi thÐp s«i. Do cã ho¸ giµ nªn giíi h¹n ch¶y dÇn 12
dÇn t¨ng lªn cßn ®é dÎo th× gi¶m. Tèc ®é ho¸ giµ t¨ng lªn ®¸ng kÓ khi t¨ng nhiÖt ®é. Sù so s¸nh thêi gian ho¸ giµ cña thÐp c¸c bon thÊp khi nhiÖt ®é kh¸c nhau cho trong b¶ng 1.1. B¶ng 1.1 NhiÖt ®é 0C 15 21 100 120 150 Thêi gian ho¸ giµ 1 n¨m 6 th¸ng 4 giê 1 giê 10 phót ThÝ nghiÖm cho thÊy r»ng, thÐp s«i qua 6-7 th¸ng b¶o qu¶n trong kho th× kh«ng thÓ dïng ®Ó miÕt s©u ®−îc. ThÐp ®· ho¸ giµ khi miÕt cã khuynh h−íng cho phÕ phÈm bëi c¸c vÕt nøt. Sù ho¸ giµ dÉn ®Õn t¨ng ®é cøng vµ ®é bÒn, lµm gi¶m tÝnh dÎo vµ ®é dai va ®Ëp. Ng−êi ta khö bá mét phÇn hiÖn t−îng xÊu liªn quan ®Õn sù ho¸ giµ cña thÐp nhê gia c«ng thÐp trªn m¸y c¸n nhiÒu trôc. C¸n thÐp ph¶i ®−îc thùc hiÖn ngay tr−íc khi miÕt v× sù ho¸ giµ xuÊt hiÖn chØ qua 1-2 ngµy sau khi c¸n. Khi miÕt c¸c thÐp s«i cã thÓ t¹o trªn bÒ mÆt c¸c d¶i ch¶y lµm ¶nh h−ëng ®Õn chÊt l−îng bÒ mÆt chi tiÕt gia c«ng. C¸c chØ sè tèt nhÊt nhËn ®−îc khi miÕt thÐp cã cÊu tróc ®−îc ®Æc tr−ng bëi ®é ®¼ng h−íng, ®é lín vµ ®é ®ång ®Òu cña h¹t. C¸c gi¸ trÞ ®é lín h¹t phï hîp ®−îc t×m ra nhê thùc nghiÖm, ®èi víi kim lo¹i dµy 2mm, ®é h¹t phï hîp cho miÕt lµ N0 6 vµ 7. ThÐp cã ®é h¹t nhá h¬n cã ®é dÎo thÊp h¬n vµ ®é ®µn håi cao h¬n. H¹t lín th× bÒ mÆt chi tiÕt sau gia c«ng cã ®é bãng thÊp, chÊt l−îng bÒ mÆt kh«ng tèt. Gi¸ trÞ kh«ng ®ång ®Òu cña h¹t dÉn tíi t¹o thµnh vÕt nøt do biÕn d¹ng kh«ng ®Òu. ThÐp ferit cã thµnh phÇm peclit tÊm kh«ng lín l¨m lµ thÐp cã cÊu tróc −u viÖt nhÊt ®Ó miÕt s©u. Peclit h¹t ®¶m b¶o sù biÕn d¹ng tèt. Sù tån t¹i peclit tÊm trong thÐp lµm gi¶m ®é ®µn håi cña nã v× thÕ ë c¸c nguyªn c«ng t¹o h×nh viÖc nhËn ®−îc c¸c chi tiÕt cã kÝch th−íc chÝnh x¸c ®−îc ®¶m b¶o. §èi víi thÐp tÊm mµ cã mét trong nh÷ng ®Æc ®iÓm sau th× kh«ng dïng ®Ó miÕt s©u ®−îc: 13
- §é dµy kh«ng ®ång ®Òu, cã sù dao ®éng lín v× khi ®ã sÏ t¹o thµnh c¸c nÕp gÊp vµ c¸c chç bÞ d¸t máng qu¸ còng h×nh thµnh vµ cã thÓ g©y ra ®øt t¹i chç cã chiÒu dµy nhá - ChÕ ®é ñ thÐp tÊm kh«ng ®óng do vËy nhËn ®−îc cÊu tróc kim lo¹i h¹t qu¸ lín. - Thµnh phÇn c¸c bon trong thÐp kh«ng ®óng theo tiªu chuÈn vµ c¸c thµnh phÇn mangan, ®ång, phèt pho cao. - Cã c¸c chç nøt hoÆc t¹p chÊt. Sù biÕn cøng cña kim lo¹i còng cã ¶nh h−ëng nhiÒu ®Õn qu¸ tr×nh miÕt. Møc ®é biÕn cøng khi miÕt phô thuéc vµo: kh¶ n¨ng biÕn cøng cña tõng lo¹i vËt liÖu, møc ®é biÕn d¹ng, b¸n kÝnh gãc l−în ë ®Ønh con l¨n miÕt, b¸n kÝnh ë mÆt trôc miÕt, c−êng ®é øng suÊt kÐo, khe hë gi÷a con l¨n miÕt vµ trôc miÕt, kh¶ n¨ng b«i tr¬n. Theo kh¶ n¨ng biÕn cøng cña kim lo¹i sö dông ®Ó miÕt ng−êi ta chia ra lµm hai nhãm: - Nhãm cã ®é biÕn cøng cao gåm: thÐp kh«ng gØ, ®ång ñ, hîp kim titan. - Nhãm cã ®é biÕn cøng trung b×nh gåm: thÐp 08, 10, 15, ®ång thanh, nh«m ñ. §Ó kh¾c phôc hiÖn t−îng biÕn cøng ng−êi ta ph¶i ph©n ra sè nguyªn c«ng Ýt nhÊt cã thÓ, nhÊt lµ ®èi víi nhãm kim lo¹i cã ®é biÕn cøng cao vµ ®ång thêi tiÕn hµnh ñ ph«i trung gian gi÷a c¸c nguyªn c«ng. Ngoµi ra ph¶i chän c¸c chÕ ®é c«ng nghÖ gia c«ng hîp lý. Nh− vËy chÊt l−îng cña vËt liÖu ph«i cµng cao th× cµng cÇn nhiÒu c¸c nguyªn c«ng miÕt, cã thÓ kh«ng cÇn ñ ph«i trung gian gi÷a c¸c nguyªn c«ng ®Ó chÊt l−îng cña chi tiÕt gia c«ng ®−îc ®¶m b¶o theo yªu cÇu. ViÖc lùa chän vËt liÖu cho ph«i ®¸p øng ®−îc yªu cÇu cña chi tiÕt gia c«ng vµ c«ng nghÖ miÕt lµ hÕt søc quan träng vµ cÇn thiÕt nh»m ®¶m b¶o cho qu¸ tr×nh miÕt ®−îc thùc hiÖn cã n¨ng suÊt cao vµ chÊt l−îng ®−îc ®¶m b¶o. Tãm l¹i, cã thÓ nªu nh÷ng ®Æc ®iÓm, yªu cÇu c¬ b¶n ®èi víi vËt liÖu trong gia c«ng b»ng miÕt nh− sau: - Cã tÝnh dÎo ®¸p øng ®−îc biÕn d¹ng møc ®é cao trong qu¸ tr×nh miÕt, ®Æc biÖt ë nh÷ng b−íc ®Çu cã thÓ ®¹t tíi 30-40% 14
- Cã kh¶ n¨ng håi phôc tÝnh dÎo b»ng gia c«ng nhiÖt (xö lý nhiÖt khö øng suÊt, phôc håi tÝnh dÎo, gia c«ng nhiÖt chuÈn bÞ cho biÕn d¹ng kÕt thóc…) - Víi c¸c chi tiÕt cÇn ®é bÒn kÕt cÊu, ®é bÒn riªng cao, yªu cÇu vËt liÖu cã ®Æc tÝnh ho¸ bÒn biÕn d¹ng lín (víi nhãm thÐp hîp kim) hoÆc cã kh¶ n¨ng gia c«ng c¬ - nhiÖt (vÝ dô ®èi víi hîp kim nh«m ho¸ bÒn nhiÖt) - Tæ chøc sau gia c«ng æn ®Þnh, kh«ng bÞ c¸c hiÖn t−îng nøt øng suÊt, nh¹y c¶m víi ¨n mßn ho¸ häc. - VËt liÖu dÔ kiÕm, c«ng nghÖ gia c«ng kh«ng qu¸ phøc t¹p, phï hîp víi ®iÒu kiÖn c«ng nghÖ. Víi c¸c vËt liÖu ®Æc chñng qu©n sù, cÇn ®−îc ®¶m b¶o theo ®iÒu kiÖn kü thuËt riªng. 1.1.4. ThiÕt bÞ miÕt MiÕt lµ mét qu¸ tr×nh biÕn d¹ng nguéi cña s¶n phÈm mµ ph«i quay trªn mét d−ìng lâi, con l¨n miÕt chuyÕn ®éng tÞnh tiÕn Ðp ph«i trªn d−ìng ®Ó t¹o h×nh s¶n phÈm. MiÕt chi tiÕt d¹ng trô cã hai ph−¬ng ph¸p: MiÕt thuËn, miÕt ng−îc nh− h×nh 1.11. a) MiÕt ng−îc b) MiÕt thuËn H×nh 1.7: C¸c ph−¬ng ¸n miÕt M¸y miÕt cã thÓ ®−îc ph©n lo¹i theo c«ng nghÖ: - M¸y miÕt nãng. - M¸y miÕt nguéi. - M¸y miÕt thuËn, ng−îc. - M¸y miÕt kh«ng biÕn máng thµnh, cã biÕn máng thµnh. 15
H×nh 1.8: M¸y miÕt nãng cña h·ng Leico-USA H×nh 1.9: MiÕt kh«ng biÕn máng thµnh Ph©n lo¹i theo kÕt cÊu: - M¸y miÕt ®¬n gi¶n. - M¸y miÕt chÐp h×nh. - M¸y miÕt CNC. H×nh 1.10: M¸y miÕt CNC cã 3 con l¨n cña h·ng Leico-USA 16
Víi néi dung nghiªn cøu cña ®Ò tµi, thuyÕt minh chØ ®Ò cËp ®Õn m¸y miÕt nguéi, víi ph©n lo¹i theo ®Æc ®iÓm cña m¸y. a) M¸y miÕt ®¬n gi¶n: H×nh 1.11: M¸y miÕt ®¬n gi¶n M¸y miÕt ®¬n gi¶n ®−îc øng dông tõ m¸y tiÖn. M©m cÆp dïng kÑp d−ìng, chuyÓn ®éng con l¨n b»ng tay do ng−êi vËn hµnh t¸c ®éng lùc. Nh÷ng m¸y nµy cã thÓ chuyÓn ®éng ®¬n gi¶n, lùc miÕt kh«ng lín, ®−îc sö dông cho m¸y miÕt kh«ng biÕn thµnh máng, miÕt kim lo¹i mµu. M¸y dïng ®Ó s¶n xuÊt nh÷ng s¶n phÈm cã chiÒu dµy thµnh máng, vËt liÖu kim lo¹i mµu nh−: ®ång, nh«m, kÏm còng nh− s¶n phÈm mü nghÖ, d−ìng th−êng lµm b»ng gç. b) M¸y miÕt chÐp h×nh: H×nh 1.12: M¸y miÕt chÐp h×nh M¸y miÕt chÐp h×nh cã chuyÓn ®éng t¹o h×nh cña con l¨n theo d−ìng chÐp h×nh dïng khuÕch ®¹i thuû lùc hoÆc c¬ khÝ. ChuyÓn ®éng quay s¶n phÈm ®−îc thùc hiÖn nhê hép ®Çu trôc chÝnh, chuyÓn ®éng tÞnh tiÕn con l¨n theo trôc Z ®−îc dÉn ®éng b»ng hép gi¶m tèc qua trôc vÝt ®ai èc. ChuyÓn ®éng theo trôc X ®−îc 17
dÉn ®éng thuû lùc theo nguyªn lý chÐp h×nh to¹ ®é. §Çu dß chuyÓn ®éng trªn mÆt d−ìng theo chuyÓn ®éng däc Z cña con l¨n dÉn ®Õn ®iÒu khiÓn chuyÓn ®éng trôc X theo biªn d¹ng d−ìng. §Æc ®iÓm lo¹i m¸y nµy lµ: - Kh«ng linh ho¹t khi thay ®æi h×nh d¸ng s¶n phÈm. - Kh«ng thay ®æi ®−îc th«ng sè c«ng nghÖ miÕt. - Do tÝnh chÊt chÐp h×nh mét to¹ ®é nªn cã vïng gãc c«n kh«ng gia c«ng. c) M¸y miÕt ®iÒu khiÓn sè: H×nh 1.13: M¸y miÕt ®iÒu khiÓn sè C«ng nghÖ miÕt ®−îc øng dông m¹nh mÏ trong nh÷ng n¨m gÇn ®©y. §Ó phôc vô cho s¶n xuÊt lín c¸c s¶n phÈm cã d¹ng trô tiÕt diÖn thay ®æi, biªn d¹ng phøc t¹p ng−êi ta chÕ t¹o m¸y miÕt CNC. M¸y sö dông hÖ thèng thuû lùc ®iÒu khiÓn chuyÓn ®éng trôc X, Z cña con l¨n. ChuyÓn ®éng ph«i do ®éng c¬ ®iÖn ba pha qua bé gi¶m tèc c¬ khÝ thay ®æi tèc ®é ®−îc, hoÆc ®éng c¬ thay ®æi tèc ®é b»ng biÕn tÇn. Biªn d¹ng s¶n phÈm ®−îc lËp tr×nh gia c«ng theo NC. H×nh 1.14: M« pháng biªn d¹ng lËp tr×nh miÕt CNC 18