Luận văn Thạc sĩ Công nghệ chế tạo máy: Nghiên cứu công nghệ gia công lỗ sâu, áp dụng cho hệ thống thủy lực, khí nén, chế tạo vũ khí

Chia sẻ: Sơ Dương | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:179

Thêm vào BST

Báo xấu

27
lượt xem 9
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đề tài "Nghiên cứu công nghệ gia công lỗ sâu, áp dụng cho hệ thống thủy lực, khí nén, chế tạo vũ khí" nghiên cứu nhằm tìm hướng giải quyết các bài toán phát sinh từ thực tế sản xuất là rất thiết thực đối với các cơ sở nghiên cứu và ứng dụng công nghệ này.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Công nghệ chế tạo máy: Nghiên cứu công nghệ gia công lỗ sâu, áp dụng cho hệ thống thủy lực, khí nén, chế tạo vũ khí

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ----------------------------------------------- VŨ HOÀI NAM ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ GIA CÔNG LỖ SÂU, ÁP DỤNG CHO HỆ THỐNG THỦY LỰC, KHÍ NÉN, CHẾ TẠO VŨ KHÍ LUẬN VĂN THẠC SỸ NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TRỊNH MINH TỨ HÀ NỘI – 2010
MỤC LỤC Trang Trang phụ bìa 1 Lời cam đoan 2 Mục lục 3 Lời nói đầu 7 Chương1 : Tổng quan về lô sâu và một số phương pháp gia công lỗ sâu 8 1.1 Lỗ sâu và một số đặc điểm của lỗ sâu 8 1.2 Các phương pháp công nghệ dùng trong gia công lỗ sâu 9 1.2.1. Phương pháp cắt gọt 9 1.2.2. Phương pháp gia công áp lực. 10 1.2.3. Phương pháp gia công đặc biệt khác 10 1.3. Các phương pháp khắc phục khó khăn khi gia công lỗ sâu. 10 1.3.1. Sơ đồ dẫn dung dịch trơn nguội bên trong và thoát phoi bên ngoài lỗ thân dụng cụ 11 1.3.2. Sơ đồ dẫn dung dịch bên ngoài lỗ thân dụng cụ và thoát phoi bên trong 13 1.3.3. Biến thể của sơ đồ dẫn dung dịch bên ngoài và thoát phoi bên trong 15 1.4. Các phương pháp khoan lỗ sâu 17 1.4.1. Các dạng chuyển động của dao, phôi khi gia công lỗ sâu 18 1.4.2. Sự truyền dẫn dung dịch trơn nguội 19 1.4.3 Mũi khoan kiểu cánh quạt 21 1.4.4 Mũi khoan kiểu KK3 22 1.4.5. Mũi khoan có lưỡi cắt được mài theo kiểu chũ M 23 1.5. Khoét các lõ sâu hình trụ 24 1.5.1.Đặc điểm quá trình khoét các lỗ sâu 24 1.5.2.Các phương pháp khoét 25 1.5.3. Các kiểu kết cấu dụng cụ khoét lỗ 25 3
1.5.3.1. Đầu khoét kiểu Β 26 1.5.3.2. Đầu khoét kiểu Γ 27 1.5.3.3. Đầu khoét với then dẫn hướng quay 28 1.5.3.4 Đầu khoét với then dẫn hướng bằng cao su 30 1.5.3.5. Đầu khoét với then dẫn hướng bằng kim loại và bằng gỗ 31 1.6. Các phương pháp gia công tinh lần cuối 32 1.6.1. Phương pháp lăn ép để gia công bong các lỗ sâu chính xác bằng biến dạng dẻo 32 1.7 Một số nghiên cứu về mài các lưỡi cắt của dao khoan nòng súng 36 Chương 2 : Đặc điểm kỹ thuật và điều kiện làm việc của pháo φ 76,2 mm 43 2.1. Đặc điểm kỹ thuật của pháo 76,2mms 43 2.1.1.Tính năng chung về pháo 76,2mm 43 2.2.Cấu tạo và điều kiện làm việc của pháo 76,2mm và yêu cầu kĩ thuật. 45 2.2.1. Cấu tạo nòng pháo 45 2.2.2. Đặc điểm làm việc 47 2.2.3. Yêu cầu kỹ thuật 47 2.3. Vật liệu chế tạo nòng pháo 48 2.4. Hiện tượng ròn ram 50 2.5. Ảnh hưởng của chất lượng bề mặt gia công và chế độ nhiệt luyện đến tuổi thọ nòng 52 2.5.1. Ảnh hưởng của chất lượng bề mặt 52 2.5.2. Ảnh hưởng của nhiệt luyện 53 Chương 3 : Thiết kế dụng cụ gia công nòng pháo φ 76,2 55 4.1. Thiết kế đầu khoét φ 75,4 55 4.1.1. Thân đầu khoét 56 4.1.2. Then dẫn hướng 57 4.1.3. Lưỡi dao 59 3.2. Thiết kế đầu doa lỗ φ 76,12 62 4
3.2.1.Thân đầu cắt 63 3.2.2.Giá gá dao 64 3.2.3.Dao 64 3.2.4. Nêm điều chỉnh 65 3.2.5.Then dẫn hướng 66 3.3. Thiết kế dao doa buồng đạn 68 3.3.1. Thân đầu dao 69 3.3.2. Dao 70 3.3.3. Giá gá dao 71 3.3.4. Bạc dẫn hướng 72 3.4. Thiết kế đầu cắt rãnh xoắn 73 3.4.1. Thân đầu cắt 74 3.4.2. Ống côn điều chỉnh 75 3.4.3. Bạc 76 3.4.4. Lưỡi dao 78 3.4.5. Chổi quét phoi 78 3.4.6. Một số chi tiết khác của đầu cắt rãnh xoắn 79 Chương 4 : Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo đầu dao khoan 80 4.1. Kết cấu mũi khoan sâu 80 4.1.1. Các thành phần của đầu mũi khoan 81 4.1.2. Bản vẽ chế tạo các chi tiết của đầu mũi khoan sâu 83 4.2.. Lập qui trình công nghệ gia công thân đầu mũi khoan 86 4.2.1. Yêu cầu kỹ thuật chi tiết: 86 4.2.2. Xác định dạng sản xuất. 86 4.2.3. Phân tích tính công nghệ trong kết cấu chi tiết 86 4.2.4. Phương pháp chế tạo phôi 87 4.2.5. Tính toán lượng dư gia công cho mặt ngoài của chi tiết 87 4.3.- Chế độ gia công miếng căn. 90 5
4.3.1. Yêu cầu kỹ thuật chi tiết 90 4.3.2. Xác định dạng sản xuất. 90 4.3.3. Phân tích tính công nghệ trong kết cấu chi tiết 90 4.3.4. Phương pháp chế tạo phôi 91 4.3.5.Tính toán lượng dư gia công cho 1 mặt phẳng lớn của chi tiết. 91 Kết luận 96 Tài liệu tham khảo 97 Phụ lục 1 Thiết kế quy trình công nghệ gia công nòng pháo 76.2 mm Phụ lục 2 Tính và tra chế độ cắt cho các nguyên công gia công thân đầu mũi khoan Phụ lục 3 Tính , tra chế độ cắt cho các nguyên công gia công miếng căn 6
LỜI NÓI ĐẦU Trên thế giới, khoan lỗ sâu đã có lịch sử phát triển trong hơn 150 năm qua nó được bắt nguồn từ ngành công nghiệp quốc phòng và phát triển sang ngành công nghiệp dân dụng khác.Việc nghiên cứu khoan lỗ sâu đã đạt được những thành tựu to lớn, được ứng dụng rộng rãi ,và có vai trò không thể thay thế trong các ngành công nghiệp công nghiệp ôtô: để chế tạo những lỗ sâu trong các động cơ ôtô, công nghiệp khai thác : nó được sử dụng trong chế tạo các cột chống lò.Và chúng được dùng để chế tạo các xy lanh thủy lực dài, lớn trong các máy xúc…. Hiện nay việc nghiên cứu về công nghệ gia công lỗ sâu ở nước ta được chú trọng do vai trò quan trọng của nó không chỉ trong quân sự, quốc phòng mà còn cả trong nền công nghiệp .Do vậy, nghiên cứu về công nghệ gia công lỗ sâu cũng như nghiên cứu để tìm hướng giải quyết các bài toán phát sinh từ thực tế sản xuất là rất thiết thực đối với các cơ sở nghiên cứu và ứng dụng công nghệ này. Chất lượng lỗ gia công thường được đánh giá bởi các yếu tố như: Dung sai đường kính lỗ, độ thẳng đường tâm, độ tròn, độ nhám,… Trong quá trình gia công lỗ thường xuất hiện các vết gằn, xước hình xoắn ốc làm giảm độ bóng bề mặt và gây sai số hình dạng lỗ, cả hai hiện tượng này đều do dao động của dụng cụ cắt gây ra. Với đề tài “Nghiên cứu công nghệ gia công lỗ sâu , áp dụng cho hệ thống thuỷ lực , khí nén , chế tạo vũ khí ’’. Tác giả rất mong sự đóng góp của các chuyên gia , các thầy giáo đóng góp những kiến thức chuyên sâu về công nghệ lỗ sâu để công nghệ này được hoàn thiện tối ưu trong việc ứng dụng và sản xuất tại Việt Nam . 7
CHƯƠNG 1 KHÁI QUÁT LỖ SÂU VÀ CÔNG NGHỆ GIA CÔNG LỖ SÂU 1.1. Lỗ sâu và một số đặc điểm của lỗ sâu . Lỗ sâu là những lỗ có kích thước φ 0,1 ÷ φ 200, có chiều sâu lớn gấp 5 ÷ 40 lần đường kính, trường hợp đặc biệt có đến 200 lần. Thường gặp các lỗ sâu đối với sản phẩm vũ khí (từ 10-15 lần với pháo nòng ngắn, 60-70 lần với pháo nòng dài thậm chí có thể tới hàng trăm lần) với yêu cầu độ chính xác cao về hình dáng, kích thước và chất lượng bề mặt. Lỗ sâu thường có hình dáng không quá phức tạp nhưng yêu cầu kỹ thuật đòi hỏi khá cao, do vậy công nghệ gia công lỗ sâu là một công nghệ khó, có nhiều đặc điểm riêng và khác biệt so với lỗ thông thường, công nghệ gia công lỗ sâu cần trang thiết bị, dụng cụ chuyên dùng và chế độ gia công đặc biệt. Quá trình gia công lỗ sâu thường gặp phải những vấn đề khó như sau: - Khó khăn trong việc đảm bảo độ chính xác gia công: kích thước hình học, độ nhám, độ tròn lỗ gia công, độ thẳng đường tâm, … - Khó khăn của việc tạo ra kích thước phoi phù hợp khi cắt gọt. - Khó khăn trong việc thoát phoi ra khỏi vùng cắt và thoát phoi ra khỏi lỗ (vì lỗ rất sâu và dài, có thể lên tới 5-7m thậm chí 10m). - Khó khăn trong việc bôi trơn, làm nguội dụng cụ khi cắt gọt. - Khó khăn của việc đảm bảo độ cứng vững và tránh rung động của hệ thống công nghệ (máy, gá, dao, chi tiết) dẫn đến khó khăn trong việc đảm bảo độ thẳng đường tâm và chất lượng lỗ gia công. - Khó khăn trong việc theo dõi chất lượng sản phẩm, bề mặt gia công và sự làm việc của dụng cụ cắt và đặc biệt là đảm bảo độ bền mòn của dụng cụ cắt trong suốt quá trình làm việc của nó. - Khó khăn trong việc đo đạc, kiểm tra chất lượng sản phẩm. 8
Dao động của hệ thống công nghệ, đặc biệt là của dụng cụ cắt là một vấn đề không còn mới mẻ nhưng luôn đóng vai trò quan trọng và được sự quan tâm đặc biệt của các nhà công nghệ do ảnh hưởng của nó tới chất lượng gia công, độ bền của dụng cụ và ảnh hưởng đến khả năng công nghệ của thiết bị. Đặc biệt đối với quá trình khoan lỗ sâu do trục công xôn mang dụng cụ thường phải rất dài nên dao động ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng gia công. Bài toán khắc phục dao động cho dụng cụ gia công lỗ sâu đặt ra các vấn đề sau: - Xác định các chế độ cắt hợp lý để tránh hiện tượng dao động cộng hưởng của dụng cụ. - Xác định tần số làm việc và chế tạo bộ giảm chấn cho dụng cụ. - Xác định số lượng, vị trí đặt các bộ giảm chấn. - Dự báo và kiểm soát quá trình dao động. Không thể giải quyết các khó khăn này bằng công nghệ gia công lỗ thông thường mà đòi hỏi phải có công nghệ đặc thù với máy và dụng cụ chuyên dùng. 1.2. Các phương pháp công nghệ dùng trong gia công lỗ sâu Hiện nay để gia công lỗ sâu người ta sử dụng một số phương pháp sau: - Phương pháp gia công cắt gọt. - Phương pháp gia công áp lực. - Các phương pháp gia công đặc biệt khác như: laze, gia công tia lửa điện (EDM)... 1.2.1. Phương pháp cắt gọt - Các nguyên công cắt gọt thường dùng khi gia công lỗ là: Khoan, khoét, doa, chuốt, mài khôn, lăn ép,đánh bóng… - ¦u ®iÓm: Lµ ph−¬ng ph¸p v¹n n¨ng cã thÓ gia c«ng víi kÝch th−íc h×nh d¸ng ph«i ®a d¹ng, chÊt l−îng lç cao. C¸c ph−¬ng ph¸p kh¸c kh«ng thÓ dïng mét m×nh mµ khi gia c«ng bao giê còng ph¶i dïng c¾t gät ®Ó gia c«ng chuÈn bÞ hoÆc söa ®Ó ®¹t ®−îc c¸c yªu cÇu kÜ thuËt. 9
- Nh−îc ®iÓm: N¨ng suÊt kh«ng cao, khã gia c«ng lç chÝnh x¸c, ®ßi hái ph¶i cã hÖ thèng m¸y dông cô vµ thiÕt bÞ chuyªn dïng phøc t¹p, vµ ®ßi hái tuæi bÒn cña dông cô c¾t cao. - øng dông: §©y lµ ph−¬ng ph¸p c¬ b¶n dïng gia c«ng lç cã kÝch th−íc kh«ng qu¸ nhá (lín h¬n φ1 ). 1.2.2. Phương pháp gia công áp lực - Các nguyên công gia công áp lực thường dùng khi gia công lỗ là: rèn, gia công tinh bằng biến dạng dẻo… - ¦u ®iÓm: N¨ng suÊt t−¬ng ®èi cao, chÊt l−îng bÒ mÆt chi tiÕt tèt. - Nh−îc ®iÓm: Yªu cÇu hÖ thèng m¸y cã c«ng suÊt lín, tÝnh chuyªn dïng cao, khã thùc hiÖn khi gia c«ng c¸c chi tiÕt lín. - øng dông: Ph−¬ng ph¸p nµy dïng n©ng cao chÊt l−îng bÒ mÆt chi tiÕt (gia c«ng tinh b»ng l¨n Ðp…), gia c«ng rÌn r·nh xo¾n nßng AK… 1.2.3. Phương pháp gia công đặc biệt khác - ¦u ®iÓm: Lµ c¸c ph−¬ng ph¸p cho n¨ng suÊt kh¸ cao, cã kh¶ n¨ng gia c«ng lç cã kÝch th−íc rÊt nhá mµ c¸c ph−¬ng ph¸p gia công khác kh«ng thÓ lµm ®−îc. - Nh−îc ®iÓm: Yªu cÇu hÖ thèng m¸y – dông cô phøc t¹p, tÝnh chuyªn dïng rÊt cao, khã gia c«ng chi tiÕt lín. - øng dông: Gia c«ng c¸c lç rÊt nhá hoÆc vËt liÖu khã gia c«ng, ng−êi ta th−êng sö dông ph−¬ng ph¸p gia c«ng tia löa ®iÖn, gia c«ng r·nh xo¾n b»ng ph−¬ng ph¸p ¨n mßn ®iÖn ho¸… NhËn xÐt: MÆc dï cã nhiÒu ph−¬ng ph¸p kh¸c nhau ®Ó gia c«ng lç, tuy nhiªn cã thÓ thÊy c¾t gät vÉn lµ ph−¬ng ph¸p c¬ b¶n, v¹n n¨ng nhÊt. Tuú tõng tr−êng hîp, øng dông cô thÓ mét sè ph−¬ng ph¸p kh¸c cho n¨ng suÊt chÊt l−îng tèt h¬n, khi ®ã cã thÓ sö dông kÕt hîp víi nhau. 1.3. Các phương pháp khắc phục khó khăn khi gia công lỗ sâu Để giải quyết các khó khăn trong khoan sâu người ta sử dụng chất lỏng bôi trơn làm mát dưới áp suất cao đưa vào vùng gia công vừa làm nhiệm vụ đẩy phoi 10
vừa có tác dụng làm mát, giảm ma sát và lực cắt nâng cao tuổi bền của dụng cụ… Căn cứ vào phương pháp truyền dẫn chất lỏng vào vùng gia công, phân biệt các sơ đồ gia công lỗ sâu sau: 1.3.1. Sơ đồ dẫn dung dịch bên trong và thoát phoi bên ngoài lỗ thân dụng cụ Theo sơ đồ này (Hình 1.1) chất lỏng bôi trơn làm mát áp suất cao từ máy bơm được đưa vào vùng cắt qua rãnh thông bên trong thân dụng cụ. Sau đó chất lỏng dưới áp suất cao kéo theo phoi gia công ra ngoài qua khe hở V giữa thân dụng cụ và phần lỗ đã gia công. Hình 1.1. Sơ đồ thoát phoi ngoài. Phương pháp này thường sử dụng khi khoan các lỗ không lớn lắm (không quá 35mm) và không quá sâu do độ cứng vững của dụng cụ không đảm bảo khi thân mũi khoan quá dài. Hình 1.2. Mũi khoan nòng súng. 11
Hình 1.3. Sơ đồ khoan bằng dụng cụ nòng súng. Dụng cụ sử dụng trong sơ đồ gia công dạng này trước hay dùng mũi khoan xoắn có lỗ dẫn dung dịch ở bên trong tạo thành bằng phương pháp cán, hiện nay hay dùng kết cấu mũi khoan có xẻ rãnh thoát phoi trên thân dụng cụ (trong một số tài liệu ở nước ngoài gọi kiểu khoan này là khoan nòng súng). Đánh giá ưu nhược điểm: - Ưu điểm: Kết cấu dụng cụ đơn giản, dễ chế tạo, các dạng dụng cụ đa dạng về chủng loại phù hợp với từng loại vật liệu và kích thước lỗ gia công, giá thành rẻ, có thể sử dụng trên máy thông thường… - Nhược điểm: Việc thoát phoi ngoài làm ảnh hưởng chất lượng bề mặt lỗ gia công do có sự cọ xát của phoi, rãnh thoát phoi làm cho dụng cụ bị yếu, kém cứng vững nên không thể gia công lỗ có chiều sâu lớn… - Ứng dụng: Hiện nay phương pháp này thường được dùng để khoan các lỗ có đường kính nhỏ từ 3 ÷ 35mm . 12
1.3.2. Sơ đồ dẫn dung dịch bên ngoài lỗ thân dụng cụ và thoát phoi bên trong Hình 1.4. Sơ đồ thoát phoi trong. Theo sơ đồ này (Hình 1.4) dung dịch dưới áp suất cao được đưa vào qua khe hở dạng vành giữa thân dụng cụ và vách lỗ đã gia công để đi vào vùng cắt tiến hành bôi trơn và làm mát dẫn hướng, cạnh cắt cũng như vùng gia công. Đồng thời dưới áp suất chất lỏng sẽ đẩy phoi cắt ra ngoài cùng với dòng chất lỏng qua lỗ trong thân dụng cụ. Hình 1.5. Sơ đồ khoan BTA. 13
Ở các tài liệu nước ngoài gọi kiểu khoan theo sơ đồ này là phương pháp khoan BTA (Boring and trepanning association) hay STS (Single tube system). Hình 1.6. Dụng cụ cắt trong khoan BTA (đầu khoan đặc). Đánh giá ưu nhược điểm: - Ưu điểm: Sơ đồ khoan này có ưu điểm là có thể sử dụng chất lỏng áp suất cao để tăng cường khả năng đẩy phoi, đồng thời phoi tạo ra khi di chuyển ra ngoài không cọ xát vào bề mặt của thành lỗ đã được gia công nên không gây ra các vết cào xước trên bề mặt lỗ. Trong sơ đồ dụng cụ có bố trí các thanh dẫn hướng tì ngay trên bề mặt thành lỗ đã gia công có tác dụng dẫn hướng cho mũi khoan trong quá trình làm việc giảm sai số lệch đường tâm lỗ và nâng cao độ cứng vững của mũi khoan, phần cán khoan có bộ phận giảm rung động… Do đó, phương pháp này có thể gia công các lỗ rất sâu với l/d tới hàng trăm với độ chính xác cao. - Ứng dụng: Phương pháp này thường dùng khi khoan lỗ có đường kính trung bình (từ 20 đến khoảng 80mm) dùng đầu khoan đặc, với lỗ có kích thước lớn (từ 80 đến 250mm) người ta hay dùng đầu khoan vành hay còn gọi là khoan lấy lõi. 14
Hình 1.7. Dụng cụ cắt trong khoan BTA (đầu khoan vành). - Nhược điểm: Phương pháp này có nhiều ưu điểm song nhược điểm chính của nó là đòi hỏi hệ thống máy chuyên dùng. Chính vì vậy, trên cơ sở phương pháp này người ta đã đưa ra biến thể khác để có thể sử dụng dễ dàng hơn trên các máy vạn năng thông thường. Đó là hệ thống khoan gọi là hệ thống khoan Ejector sẽ được trình bày trong phần tiếp theo. 1.3.3. Biến thể của sơ đồ dẫn dung dịch bên ngoài và thoát phoi bên trong Nguyên lý bơm phụt: Dòng Q1 chảy vào từ mặt cắt b-b qua khe hở vành khuyên (miệng ejector) sẽ đổi hướng phụt về sau như hình vẽ. Hình 1.8. Sơ đồ nguyên lý Ejector. Khi đó tạo ra chân không hút dòng chất lỏng Q0 từ mặt cắt a-a chuyển động về sau, hai dòng gặp nhau, pha trộn trong đoạn 1-2 và hợp vào nhau cùng chuyển động về sau. 15
Dựa trên nguyên lý này đã thiết kế ra sơ đồ khoan thoát phoi trong dạng biến thể như sau (Hình 1.9): Hình 1.9. Sơ đồ thoát phoi trong sử dụng hiệu ứng bơm phụt (Ejector). Chất lỏng áp suất cao bơm vào qua ống dẫn vào khe hở giữa ống trong và ống ngoài. Khi tới rãnh của ống trong, dòng chất lỏng phân thành 2 luồng. Một phần qua rãnh vào ống trong, đổi chiều và đi ngược trở lại. Phần còn lại lần lượt qua các rãnh Г, Б, А đi vào vùng cắt. Luồng chất lỏng qua rãnh đổi chiều ngược trở lại tạo ra hiệu ứng bơm hút: tạo khoảng chân không ở phần đầu cắt hút phoi và dung dịch quay ngược trở lại đi vào ống trong và đẩy ra ngoài. Hình 1.10. Sơ đồ hệ thống khoan Ejector. 16
Đánh giá ưu nhược điểm: - Ưu điểm: Phương pháp này dễ ứng dụng và không đắt dùng cho hệ thống máy có trục chính nằm ngang như máy tiện vạn năng thông thường. - Nhược điểm: Phương pháp này không thể gia công lỗ có chiều dài quá sâu ngoài tác dụng của hiệu ứng bơm phụt (Ejector), nói cách khác chiều sâu lỗ gia công bị giới hạn. Ngoài ra, áp suất chất lỏng đưa vào vùng gia công bị giảm đi so với BTA nên hiệu quả sử dụng cũng kém hơn. Kết luận : Qua tìm hiểu về các phương pháp khoan sâu ở trên nhận thấy đối với việc khoan lỗ nòng pháo nên chọn phương pháp BTA do các ưu điểm của nó có thể đáp ứng tốt các yêu cầu chất lượng. Tuy nhiên để có thể khoan theo phương pháp BTA ngoài dụng cụ còn đòi hỏi phải có máy và các trang bị chuyên dùng. Đối với thực tiễn hiện nay ở các nhà máy quốc phòng, vấn đề máy giải quyết chủ yếu theo hướng cải tiến máy tiện băng dài thành máy khoan lỗ sâu. Đây là hướng đã được nhiều đề tài nghiên cứu và ứng dụng trong thực tế. Tuy nhiên, các trang bị chuyên dụng đi kèm đặc biệt là hệ thống truyền dẫn chất lỏng trơn nguội khi khoan lỗ sâu vẫn chưa được nghiên cứu một cách hoàn chỉnh có hệ thống. Mặt khác, phải thấy rằng việc sử dụng chất lỏng trong khoan lỗ sâu là một trong những vấn đề cốt yếu để giải quyết những khó khăn khi khoan sâu. Vì vậy, trong đồ án tập trung nghiên cứu về hệ thống truyền dẫn chất lỏng khi khoan sâu, đưa ra một số sơ đồ thường dùng, cơ sở tính toán và lựa chọn các thiết bị cũng như các thông số công nghệ một cách hợp lý khi gia công. 1.4. C¸c ph−¬ng ph¸p khoan lç s©u §Ó khoan c¸c lç s©u, ng−êi ta ph¶i dïng thiÕt bÞ, dông cô vµ ®å g¸ chuyªn dïng. Nã lµ mét trong nh÷ng nguyªn c«ng khã vµ phøc t¹p nhÊt. Víi viÖc sö dông nh÷ng kÕt cÊu míi cña dông cô mòi khoan cã thÓ n©ng cao n¨ng suÊt lao ®éng tõ 10 ®Õn 12 lÇn khi khoan c¸c lç s©u cã ®−êng kÝnh ≤ 100mm. §Ó nhËn ®−îc nh÷ng lç s©u cã ®−êng kÝnh nhá h¬n 100mm, ng−êi ta sö dông ph−¬ng ph¸p khoan ®Æc lµ: Ph−¬ng ph¸p biÕn ®æi thµnh phoi toµn bé kim lo¹i ë khu vùc khoan ®Ó t¹o nªn lç cã kÝch th−íc cho tr−íc. 17
Víi nh÷ng lç cã ®−êng kÝnh lín h¬n 100mm, ng−êi ta sö dông ph−¬ng ph¸p khoan vßng (hay còn gọi là khoan lấy lõi) bëi viÖc biÕn ®æi toµn bé kim lo¹i bÞ t¸ch ra thµnh phoi dÉn ®Õn viÖc gi¶m n¨ng suÊt trong qu¸ tr×nh khoan. Víi ph−¬ng ph¸p khoan vßng th× chØ cã phÇn kim lo¹i n»m trong h×nh vµnh kh¨n t¹o nªn khi c¸c l−ìi c¾t chuyÓn ®éng t−¬ng ®èi víi ph«i lµ bÞ biÕn ®æi thµnh phoi, cßn nh÷ng “lâi” kim lo¹i cña nã tïy theo kÕt cÊu cña dông cô khoan, cã thÓ lµ mét thanh liÒn theo toµn bé chiÒu dµi hoÆc bÞ c¾t ngang thµnh tõng ®o¹n bëi c¸c bé phËn chuyªn dïng vµ ®−îc sö dông ®Ó gia c«ng c¸c chi tiÕt thÝch hîp. Nh÷ng giíi h¹n vÒ kÝch th−íc kÓ trªn cña viÖc sö dông c«ng nghÖ khoan ®Æc vµ khoan vßng chØ mang tÝnh chÊt t−¬ng ®èi. 1.4.1. C¸c dạng chuyÓn ®éng cña dao vµ ph«i khi gia c«ng lç s©u - D¹ng 1: S¶n phÈm chuyÓn ®éng quay, cßn dông cô c¾t cã chuyÓn ®éng tÞnh tiÕn. Lo¹i nµy th−êng ®−îc dïng khi khoan c¸c lç s©u cã ®−êng kÝnh nhá h¬n 50mm. - D¹ng 2: S¶n phÈm chuyÓn ®éng quay cßn dông cô c¾t cã ®ång thêi hai chuyÓn ®éng quay vµ tÞnh tiÕn. Lo¹i nµy hay ®−îc dïng ®Ó khoan víi tèc ®é cao c¸c lç cã ®−êng kÝnh lín h¬n 55mm. - D¹ng 3: S¶n phÈm ®øng yªn cßn dông cô c¾t cã ®ång thêi hai chuyÓn ®éng quay vµ tÞnh tiÕn. Trong 3 lo¹i trªn th× lo¹i 1 vµ 2 cã ®é lÖch trôc t©m cña s¶n phÈm Ýt h¬n so víi lo¹i thø 3 nhê cã chuyÓn ®éng quay cña s¶n phÈm. D¹ng 3 v× cã ®é lÖch trôc lín nªn chØ sö dông khoan nh÷ng lç cã tØ lÖ chiÒu s©u kh«ng lín (L/d o8m). Cßn víi nh÷ng lç cã chiÒu dµi nhá h¬n thì dùng phương pháp khoan từ 1 đầu. 18
1.4.2. Sù truyÒn dÉn dung dÞch b«i tr¬n lµm nguéi Tïy thuéc vµo kÝch th−íc lç, kÕt cÊu dông cô vµ ph−¬ng ph¸p khoan, mµ ng−êi ta sö dông c¸c ph−¬ng ph¸p kh¸c nhau ®Ó ®−a dung dÞch b«i tr¬n, lµm nguéi vµo vµ dÇn tho¸t phoi ra nh− sau: - DÉn dung dÞch vµo ë bªn ngoµi vµ tho¸t phoi ë bªn trong mòi khoan vµ c¸n khoan. Ph−¬ng ph¸p nµy ®−îc sö dông trong nhiÒu tr−êng hîp khoan ®Æc c¸c lç cã ®−êng kÝnh tõ 20-100mm (h×nh vÏ). I II I H×nh 1.11. Ph−¬ng ph¸p dÉn dung dÞch tr¬n nguéi tõ bªn ngoµi vµ tho¸t phoi ë bªn trong mòi khoan. I: ChØ chiÒu cña dung dich tr¬n nguéi. II: ChØ chiÒu cña phoi. - Dung dÞch b«i tr¬n, lµm nguéi ®−îc dÉn qua mÆt lç trong cña c¸n vµ mòi khoan, cßn dung dÞch vµ phoi ®−îc tho¸t ra ngoµi qua khe hë gi÷a mÆt ngoµi cña c¸n dao vµ thµnh trong cña lç ®−îc khoan ra ngoµi. - Ph−¬ng ph¸p nµy ®−îc sö dông ®Ó khoan nh÷ng lç cã ®−êng kÝnh > 100mm vµ khoan nh÷ng lç s©u cã ®−êng kÝnh < 20mm (h×nh vÏ). 19
I II I H×nh 1.12. Ph−¬ng ph¸p dÉn dung dÞch tõ bªn trong vµ tho¸t phoi ë bªn ngoµi. II: ChØ chiÒu cña dung dich tr¬n nguéi. I: ChØ chiÒu cña phoi. So víi ph−¬ng ph¸p dÉn dung dÞch tõ bªn trong vµ tho¸t phoi ra bªn ngoµi th× ph−¬ng ph¸p dÉn dung dÞch tõ bªn ngoµi vµ tho¸t phoi ra tõ bªn trong mòi khoan vµ c¸n khoan cã nh÷ng −u ®iÓm sau: - KÕt cÊu c¸n vµ mòi khoan cã ®é cøng v÷ng cao h¬n bëi v× viÖc ®−a dung dÞch b«i tr¬n lµm nguéi vµo yªu cÇu khe hë h×nh vµnh khuyªn nhá h¬n khe hë ®Ó tho¸t phoi ra. §iÒu ®ã cho phÐp t¨ng ®−êng kÝnh cña c¸n dao vµ nh− vËy n©ng cao ®−îc ®é cøng v÷ng cña c¸n dao vµ còng cho phÐp n©ng cao chÕ ®é c¾t gät nh»m n©ng cao n¨ng suÊt cña qu¸ tr×nh khoan. - Sù tho¸t phoi qua lç cña c¸n vµ mòi khoan sÏ nhÑ nhµng vµ ®¸ng tin cËy h¬n nhê đó ®é nh½n vµ kÝch th−íc tiÕt diÖn ngang cña lç ®−îc ®¶m b¶o. - Nh−îc ®iÓm cña ph−¬ng ph¸p nµy lµ ph¶i sö dông thiÕt bÞ chuyªn dïng ®Ó ®−a dung dÞch b«i tr¬n, lµm nguéi vµ tho¸t phoi ra. V× vËy khi khoan c¸c lç s©u cã ®−êng kÝnh > 100mm, khi mµ ®é cøng v÷ng cña c¸n dao cã ®ñ ®é tin cËy th× ng−êi ta sö dông ph−¬ng ph¸p khoan thø 2 nghÜa lµ ph−¬ng ph¸p dẫn dung dÞch b«i tr¬n lµm nguéi vµo ë bªn trong vµ tho¸t phoi ra ë bªn ngoµi mòi khoan vµ c¸n dao. Dông cô ®ể khoan c¸c lç s©u Víi môc ®Ých hoµn thiÖn c«ng nghÖ vµ dông cô khoan c¸c lç s©u, b»ng c¸c c«ng tr×nh nghiªn cøu cña nhiÒu nhµ khoa häc, cho tíi nay rÊt nhiÒu kiÓu kÕt cÊu mòi khoan vµ ®Çu khoan ®−îc sö dông. Kh«ng mét nguyªn c«ng gia c«ng nµo l¹i cã nhiÒu kiÓu kÕt cÊu dông cô kh¸c nhau vµ phong phó nh− nguyªn c«ng khoan. Nh÷ng yªu cÇu c¬ b¶n cña bÊt kú mét kÕt cÊu dông cô khoan s©u nµo lµ: 20
- Cã kh¶ n¨ng dÉn vµo ®ñ khèi l−îng dung dÞch b«i tr¬n vµ lµm nguéi. - Tho¸t ®−îc phoi tèt b»ng c¸ch bÎ vôn phoi vµ t¹o ®−êng cho phoi tho¸t ra. - Lo¹i trõ kh¶ n¨ng lÖch lç khoan - Cã n¨ng suÊt cao. - Gi¸ thµnh chÕ t¹o thÊp. - Đ¬n gi¶n vµ ®¶m b¶o ®ñ ®é tin cËy trong qu¸ tr×nh sö dông. 1.4.3. Mòi khoan kiÓu c¸nh qu¹t ViÖc sö dông mòi khoan kiÓu c¸nh qu¹t ®Ó khoan c¸c lç s©u ®· ®−îc biÕt tõ l©u trong c«ng nghiÖp. Nh−ng nh÷ng mòi khoan kiÓu c¸nh qu¹t ®Çu tiªn, do kÕt cÊu phÇn c¾t cña mòi khoan chưa hoàn thiện nªn cã n¨ng suÊt thÊp, ®é lÖch t©m vµ ®é cong cña lç s©u ®−îc khoan ra lín. Trªn c¬ së nh÷ng kÕt qu¶ nghiªn cøu sù lµm viÖc cña mòi khoan c¸nh qu¹t, kÕt cÊu cña mòi khoan c¸nh qu¹t cã h×nh d¸ng h×nh häc míi cña c¹nh c¾t ®· ®−îc hoµn thiÖn. ViÖc sö dông nh÷ng mòi khoan kiÓu c¸nh qu¹t ®· ®−îc hoµn thiÖn nµy cho phÐp n©ng cao n¨ng suÊt cña qu¸ tr×nh khoan c¸c lç s©u, gi¶m ®−îc ®é lÖch trôc t©m vµ n©ng cao chÊt l−îng bÒ mÆt lç ®−îc gia c«ng so víi mòi khoan lo¹i nµy tr−íc ®ã (H×nh vÏ 4.1). H×nh 1.13. Mòi khoan kiÓu c¸nh qu¹t. 21