I. Tổng Quan Về Nguyên Công Tiện Bản Chất và Ứng Dụng
Nguyên công tiện là phương pháp gia công cắt gọt kim loại quan trọng, được thực hiện trên máy tiện với dụng cụ cắt là dao tiện. Phương pháp tiện cho phép gia công các mặt trụ, mặt côn, mặt định hình, mặt ren và mặt phẳng. Bản chất của gia công tiện là loại bỏ lớp vật liệu dư thừa dưới dạng phoi để đạt được hình dạng và kích thước yêu cầu. Hiện nay, cùng với sự phát triển của khoa học và công nghệ, các chủng loại máy công cụ được sử dụng ngày càng nhiều, việc nghiên cứu về độ chính xác gia công bằng thực nghiệm trên các máy công cụ khác nhau, trong từng điều kiện xác định là rất cần thiết, từ đó cho ta thấy được tình trạng thực tế của máy móc, mức độ ổn định của quy trình sản xuất. Phương pháp thực nghiệm đóng vai trò quan trọng trong nghiên cứu. Chỉ có bằng thực nghiệm mới cho ta những kết quả chính xác để khẳng định chân lý khoa học. Kết quả thực nghiệm cho phép xác định các qui luật phân bố của độ chính xác gia công, biểu thị mối quan hệ giữa các yếu tố ngẫu nhiên với mục đích tối ưu hóa nguyên công hoặc qui trình công nghệ.
1.1. Động Học Quá Trình Tiện Chuyển Động Cắt và Chạy Dao
Quá trình cắt gọt khi tiện diễn ra bởi chuyển động chính (quay tròn của phôi) và chuyển động chạy dao (tịnh tiến của dao). Chuyển động chính tạo ra quá trình cắt và tạo phoi, tiêu hao phần lớn công suất máy. Chuyển động chạy dao tạo ra năng suất gia công và độ nhám bề mặt. Khi tiện, người ta phân biệt chạy dao dọc, chạy dao ngang và chạy dao xiên, tùy thuộc vào phương dịch chuyển của dao so với trục phôi. Theo tài liệu nghiên cứu, phần lớn công suất của máy tiêu hao cho chuyển động chính. Chuyển động chạy dao tạo ra năng suất gia công và độ nhẵn bề mặt gia công.
1.2. Quá Trình Tạo Phoi Các Dạng Phoi và Cấu Tạo Dao Tiện
Khi cắt kim loại, phần cắt của dao có hình dạng như một cái nêm. Dưới tác dụng của lực, dao nén kim loại gia công, sinh ra biến dạng đàn hồi. Khi ứng suất bên trong vượt quá giới hạn bền, kim loại bị tách ra, trượt lên mặt trước của dao, tạo thành phoi. Phoi tiện có các dạng: phoi xếp, phoi dây và phoi vụn, phụ thuộc vào vật liệu và chế độ cắt. Cấu tạo dao tiện gồm đầu dao (phần cắt) và thân dao (phần kẹp). Đầu dao có các bề mặt và lưỡi cắt, bao gồm mặt trước, mặt sau, lưỡi cắt chính và lưỡi cắt phụ. Vật liệu dao tiện thường là thép gió hoặc hợp kim cứng (HKC).
1.3. Ảnh Hưởng Của Thông Số Hình Học Dao Tiện Góc Trước Góc Sau
Các thông số hình học của đầu dao ảnh hưởng lớn đến quá trình cắt gọt. Các góc độ của dao bao gồm: góc nghiêng chính, góc nghiêng phụ, góc mũi dao, góc trước, góc sau và góc sắc. Góc trước ảnh hưởng đến sự thoát phoi, thường lấy từ (-10°) đến (+15°) tùy thuộc vào vật liệu gia công. Góc sau ảnh hưởng đến ma sát của mặt sau dao đến mặt đang gia công, trị số góc sau thường lấy từ (6° ÷ 12°) tùy thuộc vào vật liệu gia công. Việc lựa chọn thông số dao hợp lý đảm bảo năng suất và chất lượng gia công.
II. Máy Tiện Tổng Quan về Phân Loại và Ứng Dụng
Máy tiện là loại máy cắt gọt kim loại phổ biến trong các nhà máy cơ khí, chiếm tỷ lệ lớn. Máy tiện có khả năng gia công nhiều loại bề mặt khác nhau, bao gồm mặt tròn xoay, mặt định hình, mặt ren, xén mặt đầu và cắt rãnh. Máy tiện còn có thể thực hiện các nguyên công khoan, khoét, doa và tarô ren. Độ chính xác gia công trên máy tiện thường đạt cấp 6, độ nhám bề mặt cấp 6-7. Theo tài liệu nghiên cứu, máy tiện chiếm (40 ÷ 50) % số lượng máy trong các nhà máy cơ khí. Máy tiện điều khiển theo chương trình có sự trợ giúp của máy vi tính có thể phay được mặt phẳng, mặt nghiêng, mặt định hình, rãnh, rãnh then.
2.1. Phân Loại Máy Tiện Theo Khối Lượng và Công Dụng
Máy tiện được phân loại theo nhiều tiêu chí khác nhau. Theo khối lượng, có máy loại nhẹ, trung bình, lớn, nặng và đặc biệt nặng. Theo công dụng, có máy tiện vạn năng (gia công nhiều công việc), máy tiện chuyên dùng (gia công một công việc nhất định), máy tiện đứng (gia công chi tiết lớn, nặng) và máy tiện cụt (gia công chi tiết ngắn). Mức độ tự động hóa cũng là một tiêu chí phân loại, bao gồm máy tiện bán tự động và máy tiện tự động.
2.2. Máy Tiện Vạn Năng Đặc Điểm và Ứng Dụng Phổ Biến
Máy tiện vạn năng là loại máy tiện có khả năng thực hiện nhiều công việc khác nhau. Máy tiện vạn năng có trục trơn và trục vít me để gia công các loại ren. Loại máy này thường được sử dụng trong sản xuất đơn chiếc và hàng loạt nhỏ. Máy tiện vạn năng không có trục vít me (máy tiện vạn năng đơn giản) thực hiện được tất cả các công việc trừ cắt ren bằng dao. Máy tiện vạn năng làm được các công việc của nghề tiện, gia công được các loại ren, (máy có trục trơn và trục vít me).
III. Lý Thuyết Độ Chính Xác Gia Công Sai Số và Giải Pháp
Độ chính xác gia công là một đặc tính quan trọng của chi tiết máy. Trong thực tế, không thể chế tạo được chi tiết có độ chính xác tuyệt đối do xuất hiện các sai số. Sai số gia công phát sinh do nhiều nguyên nhân, bao gồm sai số hệ thống và sai số ngẫu nhiên. Các phương pháp đạt độ chính xác gia công bao gồm phương pháp cắt thử và phương pháp tự động đạt kích thước. Độ chính xác gia công là đặc tính chủ yếu của chi tiết máy. Trong thực tế không thể chế tạo được chi tiết có độ chính xác tuyệt đối bởi vì khi gia công xuất hiện các sai số.
3.1. Tính Chất Sai Số Gia Công Hệ Thống và Ngẫu Nhiên
Sai số gia công có thể là sai số hệ thống (có tính quy luật, có thể dự đoán) hoặc sai số ngẫu nhiên (không có tính quy luật, khó dự đoán). Sai số hệ thống thường do sai số của máy, dụng cụ hoặc phương pháp gia công. Sai số ngẫu nhiên thường do rung động, biến dạng nhiệt hoặc sai lệch nhỏ trong thao tác. Việc phân tích tính chất sai số giúp xác định nguyên nhân và đưa ra biện pháp khắc phục.
3.2. Nguyên Nhân Gây Sai Số Gia Công Máy Dụng Cụ Vật Liệu
Nhiều yếu tố có thể gây ra sai số gia công, bao gồm sai số của máy công cụ (độ chính xác hình học, độ rơ), sai số của dụng cụ cắt (hình dạng, độ mài mòn), sai số do gá đặt (vị trí, độ cứng vững), sai số do biến dạng của chi tiết (lực cắt, nhiệt độ) và sai số do vật liệu (độ cứng, độ đồng nhất). Việc kiểm soát các yếu tố này giúp giảm thiểu sai số và nâng cao độ chính xác gia công.
3.3. Phương Pháp Đạt Độ Chính Xác Gia Công Cắt Thử Tự Động
Có nhiều phương pháp để đạt độ chính xác gia công yêu cầu. Phương pháp cắt thử bao gồm cắt một lớp mỏng, đo kích thước và điều chỉnh thông số cắt cho đến khi đạt độ chính xác mong muốn. Phương pháp tự động đạt kích thước sử dụng các hệ thống đo và điều khiển tự động để đảm bảo kích thước chi tiết trong quá trình gia công. Lựa chọn phương pháp phù hợp phụ thuộc vào yêu cầu độ chính xác, số lượng sản phẩm và khả năng tự động hóa.
IV. Quy Luật Phân Bố Độ Chính Xác Gia Công Gauss Logarit
Độ chính xác gia công thường tuân theo các quy luật phân bố xác suất nhất định. Các quy luật phân bố phổ biến bao gồm quy luật phân bố chuẩn (Gauss), quy luật phân bố Logarit, quy luật phân bố đều, quy luật phân bố hình tam giác, quy luật phân bố lệch tâm và quy luật Môđun hiệu hai thông số. Việc xác định quy luật phân bố giúp đánh giá và điều chỉnh độ chính xác gia công. Kết quả thực nghiệm cho phép xác định các qui luật phân bố của độ chính xác gia công, biểu thị mối quan hệ giữa các yếu tố ngẫu nhiên với mục đích tối ưu hóa nguyên công hoặc qui trình công nghệ.
4.1. Quy Luật Phân Bố Chuẩn Gauss Đặc Tính và Ứng Dụng
Quy luật phân bố chuẩn (Gauss) là một quy luật phân bố xác suất quan trọng, được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, bao gồm cả gia công cơ khí. Đặc tính của quy luật Gauss là đối xứng và có hình chuông. Các tham số đặc trưng của quy luật Gauss là giá trị trung bình và độ lệch chuẩn. Quy luật Gauss thường được sử dụng để mô tả sai số ngẫu nhiên trong quá trình gia công.
4.2. Quy Luật Phân Bố Lệch Tâm Khi Nào Sử Dụng
Quy luật phân bố lệch tâm được sử dụng khi phân bố dữ liệu không đối xứng. Điều này có thể xảy ra khi có các yếu tố hệ thống ảnh hưởng đến quá trình gia công, gây ra sự lệch lạc so với phân bố chuẩn. Việc sử dụng quy luật phân bố lệch tâm giúp đánh giá chính xác hơn độ chính xác gia công trong những trường hợp này.
4.3. Phương Pháp Xác Định Đặc Tính Phân Bố Độ Chính Xác Gia Công
Việc xác định đặc tính của các quy luật phân bố độ chính xác gia công cần thực hiện các thí nghiệm và thu thập dữ liệu. Sau đó, sử dụng các phương pháp thống kê để phân tích dữ liệu và xác định quy luật phân bố phù hợp. Các phương pháp này bao gồm kiểm định giả thuyết, vẽ biểu đồ histogram và tính toán các tham số thống kê (giá trị trung bình, độ lệch chuẩn, độ xiên, độ nhọn).
V. Thí Nghiệm Đánh Giá Độ Chính Xác Gia Công Tiện Kích Thước Hình Dạng
Việc đánh giá độ chính xác gia công tiện cần thực hiện các thí nghiệm cụ thể. Các thí nghiệm này tập trung vào đánh giá độ chính xác về kích thước, hình dạng hình học và vị trí tương quan của chi tiết sau khi gia công. Kết quả thí nghiệm cho phép xác định các qui luật phân bố của độ chính xác gia công, biểu thị mối quan hệ giữa các yếu tố ngẫu nhiên với mục đích tối ưu hóa nguyên công hoặc qui trình công nghệ.
5.1. Thí Nghiệm Đánh Giá Độ Chính Xác Kích Thước Phương Pháp Đo
Thí nghiệm đánh giá độ chính xác kích thước bao gồm đo các kích thước quan trọng của chi tiết sau khi gia công. Các phương pháp đo bao gồm sử dụng thước cặp, panme, máy đo tọa độ (CMM) và các dụng cụ đo chuyên dụng khác. So sánh kết quả đo với kích thước thiết kế để xác định sai số và đánh giá độ chính xác.
5.2. Thí Nghiệm Đánh Giá Độ Chính Xác Hình Dạng Hình Học Độ Tròn Độ Thẳng
Thí nghiệm đánh giá độ chính xác hình dạng hình học bao gồm kiểm tra độ tròn, độ thẳng, độ trụ và độ phẳng của chi tiết. Các phương pháp kiểm tra bao gồm sử dụng đồng hồ so, máy đo độ tròn, máy đo độ thẳng và các dụng cụ kiểm tra chuyên dụng khác. So sánh kết quả kiểm tra với yêu cầu kỹ thuật để đánh giá độ chính xác.
5.3. Thí Nghiệm Đánh Giá Độ Chính Xác Vị Trí Tương Quan Độ Đồng Tâm
Thí nghiệm đánh giá độ chính xác vị trí tương quan bao gồm kiểm tra độ đồng tâm, độ vuông góc và độ song song giữa các bề mặt của chi tiết. Các phương pháp kiểm tra bao gồm sử dụng đồng hồ so, dưỡng kiểm tra và các dụng cụ kiểm tra chuyên dụng khác. So sánh kết quả kiểm tra với yêu cầu kỹ thuật để đánh giá độ chính xác.
VI. Biện Pháp Nâng Cao Độ Chính Xác Gia Công Tiện Hướng Dẫn Chi Tiết
Nâng cao độ chính xác gia công tiện đòi hỏi áp dụng các biện pháp đồng bộ, từ lựa chọn máy móc, dụng cụ, vật liệu đến tối ưu hóa chế độ cắt và quy trình công nghệ. Kiểm soát chặt chẽ các yếu tố ảnh hưởng đến sai số là chìa khóa để đạt được độ chính xác cao. Nâng cao năng suất, chất lượng lao động là cơ sở để nâng cao mức sống của người lao động. Ta biết rằng chất lượng lao động được thể hiện ở chất lượng sản phẩm được làm ra. Nâng cao chất lượng sản phẩm là yếu tố rất quan trọng để nâng cao sức cạnh tranh trong quá trình hội nhập của nền kinh tế.
6.1. Lựa Chọn và Bảo Dưỡng Máy Tiện Yếu Tố Quan Trọng
Việc lựa chọn máy tiện có độ chính xác cao và bảo dưỡng định kỳ là yếu tố quan trọng hàng đầu. Kiểm tra và hiệu chỉnh máy thường xuyên để đảm bảo độ chính xác hình học và độ ổn định trong quá trình làm việc. Sử dụng máy có hệ thống điều khiển hiện đại giúp kiểm soát và điều chỉnh thông số cắt chính xác hơn.
6.2. Chọn Dao Tiện Chất Lượng Ảnh Hưởng Đến Độ Nhám Bề Mặt
Sử dụng dao tiện có chất lượng cao, được mài sắc và có hình dạng phù hợp với vật liệu gia công. Kiểm tra và thay thế dao thường xuyên để đảm bảo lưỡi cắt luôn sắc bén. Lựa chọn vật liệu dao phù hợp với tốc độ cắt và vật liệu gia công để giảm mài mòn và rung động.
6.3. Tối Ưu Hóa Chế Độ Cắt Lượng Chạy Dao và Tốc Độ Cắt
Lựa chọn chế độ cắt (lượng chạy dao, tốc độ cắt, chiều sâu cắt) phù hợp với vật liệu gia công và yêu cầu độ chính xác. Giảm lượng chạy dao và tốc độ cắt khi gia công tinh để đạt độ nhám bề mặt tốt hơn. Sử dụng dung dịch làm mát để giảm nhiệt độ và ma sát trong quá trình cắt, giúp tăng tuổi thọ dao và cải thiện độ chính xác.
