Bài giảng Thiết kế hệ thống sản xuất - Chương 2: Các phương pháp gia công cơ khí

41 trang huongle 4480

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Thiết kế hệ thống sản xuất - Chương 2: Các phương pháp gia công cơ khí", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

bai_giang_thiet_ke_he_thong_san_xuat_chuong_2_cac_phuong_pha.pdf

Nội dung text: Bài giảng Thiết kế hệ thống sản xuất - Chương 2: Các phương pháp gia công cơ khí

Chương 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG CƠ KHÍ ựa chọn phương pháp gia công sản phẩm chi tiết phải chỉ ra tất các L hợp lý là bước rất quan trọng nguyên công cần thiết trong quá trình trong xây dựng đề cương sản xuất chi sản xuất ra sản phẩm đó. Bắt đầu từ tiết một sản phẩm. Tùy thuộc vàosản sản phẩm chính, mỗi chi tiết cấu phẩm là sản phẩm mới hay chỉ là sự thành nó phải được xác định bởi kích cải tiến một sản phẩm sẵn có mà cỡ, hình dạng, vật liệu, dung sai và chúng ta có thể lựa chọn các phương nguyên công đòi hỏi. Người kỹ sư có pháp khác nhau. Ví dụ, một công ty thể thiết kế một sản phẩm mà nó đã thành lập lâu năm giới thiệu một không có khả năng được chế tạo; do sản phẩm cải tiến sẽ cố gắng tận đó các kiến thức cơ bản về quy trình dụng, đến mức độ cóthể các trang công nghệ gia công cơ khí đóng vai thiết bị máy móc sẵn có tại công ty trò quan trọng trong việc xây dựng mình. Trong khi đó, một công ty mới một trình tự gia công hợp lý. Từ đó xây dựng sẽ có phạm vi lựa chọn biến một ý tưởng thiết kế thành một trang thiết bị rộng hơn. Công ty đó có sản phẩm hoàn chỉnh. thể đầu tư mua sắm trang thiết bị mới hoặc mua lại dây chuyền công nghệ Tính kinh tế trong sản xuất phụ thuộc của một công ty khác. Điều này có vào sự lựa chọn mua sắm trang thiết thể lý giải là bởi có nhiều cách để bị máy móc sao cho phù hợp. Việc thực hiện một nguyên công. Ví dụ, này phụ thuộc vào số lượng sản phẩm nếu một chi tiết đòi hỏi phải gia công cần sản xuất. Đối với sản xuất nhỏ, số một mặt phẳng trên nó chúng ta có lượng ít thì các máy đa năng như máy thể sử dụng bất kỳ một trong số các tiện, máy khoan là sự lựa chọn phù máy sau: máy bào, máy phay, và máy hợp. Các máy chuyên dùng chỉ thích mài mặt phẳng. Một cách tổng quát, hợp cho sản xuất số lượng lớn các các sản phẩm bằng kim loại phải trải sản phẩm đã được tiêu chuẩn hóa. qua quá trình sản xuất gồm ba bước: Người kỹ sư chỉ có thể ra quyết định tạo hình thô, gia công đạt kích thước lựa chọn máy móc tối ưu khi nắm cố định, và gia công hoàn thiện bề vững kiến thức về phương pháp sản mặt. Một bảng phân tích quy cách xuất, quy mô sản xuất, chất lượng sản
Chương 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG CƠ KHÍ 2 phẩm đòi hỏi, và ưu nhược điểm của 2. Gia công chi tiết đến kích từng trang thiết bị được sử dụng. thước cố định: a. Phương pháp gia công Trong chương này, nhiều phương truyền thống pháp sản xuất khác nhau sẽ được giới b. Phương pháp gia công thiệu, mục đích ở đây là giúp người không truyền thống học làm quen với những phương 3. Gia công tinh (gia công hoàn pháp gia công và điều kiện áp dụng thiện) của chúng. Hầu hết các phương pháp 4. Nối ghép các chi tiết hoặc vật được giải thích trên quan điểm về gia liệu công kim loại, vì kim loại tiếp tục 5. Thay đổi tính chất lý tính đóng vai trò chủ đạo trong hầu hết các sản phẩm được sản xuất. Tiếp Vật liệu phi kim như plastic đang theo, các hoạt động gia công được xuất hiện ngày càng nhiều trong các phân loại theo: sản phẩm. Quy trình tạo hình sản 1. Thay đổi hình dạng vật liệu phẩm plastic sẽ được đề cập ở cuối chương.
Chương 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG CƠ KHÍ 3 2.1 PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG THAY ĐỔI HÌNH DẠNG VẬT LIỆU Rất nhiều sản phẩm kim loại có hình dạng ban đầu là các thỏi, thanh. Chúng được chế tạo từ quặng tinh luyện, nấu chảy rồi đổ vào khuôn để tạo hình với kích thước phù hợp. Bảng 2.1 liệt kê các phương pháp gia công làm thay đổi hình dạng củavật liệu và các loại máy móc được sử dụng. Bảng 2.1. Phương pháp Trang thiết bị/ máy móc Trang thiết bị sử Đúc Khuôn, áo khuôn, máy đúc áp lực, máy dụng để thay đổi hình đúc dây chuyền dạng của vật liệu. Rèn (nóng và nguội) Búa, búa hơi, búa thả, máy ép rèn. Ép Máy ép, khuôn. Cán Máy cán hai trục đảo chiều, máy cán ba trục liên tục. Kéo dây Bệ chuốt và khuôn Dập Máy dập Uốn Máy uốn điều khiển bằng trục khuỷu, bánh lệch tâm, cam. Đột lỗ Máy đột lỗ, khuôn. Cắt Máy cắt Ép Máy tiện tốc độ cao Vuốt Máy vuốt tạo hình Hàn cắt Đầu ành oxyacetylene, máy cắt. Tạo hình bằng thuốc nổ Thuốc nổ, khuôn. Tạo hình bằng điện Điện cực, tụ điện Tạo hình bằng từ trường Cuộn dây Tạo hình bằng kết tủa điện Chất điện phân, điện cực, và khuôn. Tạo hình bằng bột kim loại Máy dập và khuôn Tạo hình dẻo Khuôn, máy ép khuôn. Đúc - Casting Đúc là rót hoặc bơm kim loại nóng chảy vào khuôn, sau đó kim loại nguội đi và cứng lại tạo thành hình dạng mong muốn. Các phương pháp đúc khác nhau cơ bản ở vật liệu làm khuôn và phương pháp điền đầy kim loại (phương pháp rót kim loại nóng chảy vào khuôn). Chẳng hạn rót ở điều kiện bình thường hay rót dưới áp lực cao. Các phương pháp đúc điển hình gồm có đúc khuôn cát, đúc khuôn vỏ mỏng, đúc khuôn thạch cao,đúc khuôn vĩnh cữu, đúc khuôn mẫu chảy, và đúc áp lực.
Chương 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG CƠ KHÍ 4 Hình 2.1. Sơ đồ phương pháp đúc áp lực. Trong Hình 2.1, kim loại nóng chảy (molten metal) đựng trong phểu được ép dưới áp lực của một pittong (plunger) vào trong hốc khuôn (cavity). Các chốt đẩy (ejector pin) có nhiệm vụ tách hai nửa khuôn ra để lấy chi tiết ra ngoài. Rèn (Nóng và Nguội) – Forging (Hot and Cold) Rèn nóng là dùng lực tác động, thường là dùng búa, tác động vào kim loại đã được nung nóng tới nhiệt độ bằng 60% nhiệt độ nóng chảy (nhiệt độ tuyệt đối) để tạo hình sản phẩm. Nhiều năm trước, rèn được làm thủ công với lò lửa và đe. Hiện nay hầu hết nguyên công rèn được làm với búa máy. Rèn là phương pháp tốt nhất để gia tăng sức bền và độ cứng của thép, đồng thiếc, đồng thau, đồng đỏ, nhôm và magiê. Rèn khuôn hở, rèn khuôn định hình, rèn chồn hay rèn máy, và rèn ép là các phương pháp rèn nóng khác nhau. Bên cạnh đó còn có phương pháp rèn nguội: thỏi kim loại dưới tác động của áp suất cực lớn sẽ bị chảy ra trong khuôn để tạo hình thành sản phẩm. Ép Đùn – Extruding Phôi được làm từ bột kim loại hoặc hạt plastic bị ép chảy qua các khuôn để tạo ra sản phẩm. Sản phẩm thường có dạng dài. Việc lựa chọn phương pháp ép phụ thuộc vào đặc tính của vật liệu; một số được ép nguội
Chương 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG CƠ KHÍ 5 với chất kết dính, trong khi số khác được nung nóng tới nhiệt độ cần thiết rồi ép. Thông thường, bột kim loại sẽ bị nén thành các thỏi rồi sau đó nung nóng trong môi trường không có chất oxy hóa, hoặc các hạt plastic bị nung chảy trước khi cho vào ép. Hình 2.2. Sơ đồ phương pháp ép đùn. Hình 2.2 minh họa phương pháp ép đùn trực tiếp. Một pittong bơm đẩy (Ram) ép kim loại chảy qua khuôn (Die) tạo thành sản phẩm có dạng dài. Cán – Rolling Phôi kim loại được đưa vào máy cán khi còn nóng và cán thành các tấm, thanh, hoặc phiến. Các sản phẩm của cán thường phải qua thêm một quá trình gia công nữa để chế tạo thành một sản phẩm hoàn chỉnh. Tấm có mặt cắt ngang hình vuông hoặc hình tròn với diện tích mặt cắt ngang lớn hơn 230 cm2. Thanh cũng tương tự tấm nhưng diện tích mặt cắt ngang nhỏ hơn 230 cm2. Phiến có mặt cắt ngang hình chữ nhật với bề ngang tối thiểu 1 25.4 cm và chiều dày tối thiểu 1 inches (≈ 3.81 cm) 2 Hình 2.3. Sơ đồ phương pháp cán.
Chương 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG CƠ KHÍ 6 Hình 2.3 mô tả phương pháp cán. Phôi kim loại còn nóng được ép chạy qua các con lăn (roller) của máy cán. Sau đó người ta dùng nước để làm nguội phôi kim loại (water cooling). Kéo/ Kéo Dây – Drawing/ Wire Drawing Để chế tạo những chi tiết có dạng lõm sâu, như vỏ đồ hộp, người ta sử dụng phôi là tấm thép phẳng. Trải qua một loạt các nguyên công trong đó mỗi khuôn sẽ tạo hình chi tiết có hình dạng càng lúc càng gần hơn với hình dạng hoàn thiện của sản phẩm. Những chi tiết có dạng lõm sâuthường được chế tạo bởi máy ép thủy lực, bởi vì chúng tạo ra một lực ép chậm và ổn định tại mức độ có thể kiểm soát được. Phương pháp sử dụng một loạt các khuôn, khuôn sau nhỏ hơn khuôn trước, để sản xuất dây thép liên tục từ phôi thanh được gọi là phương pháp kéo dây. Hình 2.4. Sơ đồ phương pháp kéo dây. Khuôn của phương pháp kéo dây có cấu tạo như Hình 2.4. Hướng kéo dây (drawing direction) từ bên trái hướng sang phải. Phôi kim loại sẽ đi qua bộ phận khuôn có đường kính lớn ở bên trái sang bộ phân khuôn có đường kính nhỏ hơn ở bên phải.
Chương 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG CƠ KHÍ 7 Dập - Swaging Dập là phương pháp tạo hình nguội bằng cách dùng lực nén nén kim loại chảy ra trong khuôn và tạo thành sản phẩm. Hình dạng sản phẩm phụ thuộc vào thiết kế của khuôn. Kimloại sẽ đồng dạng với hình dạng của khuôn, nhưng nó không bị giới hạn hoàn toàn mà có thể chảyra theo hướng của lực tác dụng. Uốn - Bending Với phương pháp uốn, thép dải hoặc thép tấm được tạo hình thành thép góc (thép V), thép U, thép ống, hoặc các hình dạng phức tạp khác bằng cách lăn chúng qua một loạt các con lăn. Phôi sẽ biến dạng dần dần và tạo thành sản phẩm mong muốn. Kỹ thuật uốn vòng, tức là uốn kim loại thành dạng vòng tròn, là cho thép tấm hoặc thép thanh chạy qua một loạt con lăn (thường là 3). Các con lăn được đặt với khoảng cách tính toán sao cho chúng uốn cong vật liệu thành hình cung với bán kính xác định trước. Hình 2.5. Sơ đồ phương pháp uốn. Hình 2.5 minh họa một máy uốn với ba con lăn được bố trí để uốn tấm phôi thép theo bán kính xác định.
Chương 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG CƠ KHÍ 8 Đột Lỗ - Punching Các thép tấm được cho vào máy đột lỗ; trên máy có lắp đặt sẵn các khuôn. Mũi đột của máy đột lỗ sẽ dập tạo hình sản phẩm theohình dạng củakhuôn . Hình 2.6 minh họa phương pháp đột lỗ một tấm thép kim loại- sheet metal. Phôi thép được đặt lên một khuôn (die) của máy đột lỗ. Mũi đột (punch) chuyển động theo hướng từ trên xuống và tạo ra lực cắt (punching force). Giữa mũi đột và khuôn tồn tại một khe hở nhỏ (clearance) để thoát phôi và lấy chi tiết. Hình 2.6. Sơ đồ phương pháp đột lỗ. Cắt – Shearing Cắt kim loại với hai lưỡi dao cắt tạo ứng suất cắt lớn hơn ứng suất tối đa của kim loại. Ép Miết - Spinning Ép miết là phương pháp sử dụng các phôi tấm kim loại có chiều dày mỏng, ép chúng vào một vật mẫu, trong khi vật mẫu và phôi cùng quay tròn trên máy tiện, để chế tạo sản phẩm với nhiều hình dạng khác nhau. Tổng quát, phôi được kẹp vào sản phẩm mẫu làm bằng gỗ, plastic hoặc kim loại và chúng được quay tròn trên máy tiện. Kim loại được ép vào vật mẫu
Chương 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG CƠ KHÍ 9 trong khi quay để tạo hình, dụng cụ ép là các công cụ cầm tay hoặc các con lăn. Hình 2.7. Sơ đồ phương pháp ép miết. Hình 2.7 minh họa phương pháp ép miết. Phôi tấm (blank) được ép vào vật mấu trong khi đang quay tròn bằng dụng cụ là con lăn (spinning roller) Vuốt – Stretch Forming Trong vuốt, những tấm thép kim loại rất lớn với chiều dày mỏng được tạo hình trên một máy nén kim loại. Quá trình này là sự kéo căng phôi kim loại vượt quá giới hạn đàn hồi của nó và làm cho phôi biến dạng theo hình dạng của khuôn. Hình 2.8. Sơ đồ phương pháp vuốt.
Chương 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG CƠ KHÍ 10 Trong Hình 2.8 phôi thép (sheet meta)l được kẹp chặt bởi các vấu kẹp (gripping jaws) của một máy nén. Một pittong đẩy (ram) mang theo khuôn định hình (form die) tác động vào phôi để làm nó bị biến dạng theo mong muốn. Hàn Cắt – Torch Cutting Hàn cắt là phương pháp cắt các tấm thép lớn sử dụng mỏ hàn để đốt cháy. Một mỏ hàn cắt tạo ra ngọn lửa cắt khác với ngọn lửa hàn ở chỗ mỏ hàn của nó có nhiều lổ nhỏ bố trí thành hình tròn. Các lỗ này có tác dụng tạo ra ngọn lửa gia nhiệt sớm. Ngọn lửa gia nhiệt sớm bao xung quanh một tia phun khí oxy nguyên chất, tia oxy này được phun qua một lỗ trung tâm. Khi ngọn lửa gia nhiệt sớm làm gia tăng nhiệt độ của điểm cần cắt đến một nhiệt độ xác định, người công nhân lúc này mới bật tia phun khí oxy đểđốt cháy tạo thành một lỗ thủng xuyên qua tấm thép. Sau đó mỏ cắt được di chuyển theo đường cắt để cắt sản phẩm. Phương pháp này có tính kinh tế nhưng tạo ra một gờ gồ ghề và tiêu tốn một lượng đáng kể vật liệu. Tạo Hình Bằng Thuốc Nổ - Explosive Forming Tạo hình bằng nổ là phương pháp tạo hình sản phẩm rất nhanh dưới áp suất cực lớn. Áp suất được tạo ra bởi một hoặc nhiều vụ nổ tác động trực tiếp vào phôi. Năng lượng của các vụ nổ được tính toán phụ thuộc vào kích cỡ của phôi và mức độ biến đổi hình dạng nhiều hay ít của sản phẩm. Vụ nổ, cho dù xảy ra trong chất lỏng hay trong không khí, tạo ra những sóng xung kích cường độ lớn. Chúng truyền qua môi trường giữa khối thuốc nổ và phôi. Hình 2.9. minh họa bốn cách bố trí tạo hình nổ khác nhau. Trong đó Cartridge: thuốc nổ. Blank: phôi. Die: khuôn. Vacuum line: rãnh thoát khí. Piston: pittong. Rubber: nhựa.
Chương 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG CƠ KHÍ 11 Hình 2.9. Sơ đồ 4 phương pháp tạo hình bằng nổ. Tạo Hình Bằng Điện – Electrohydraulic Forming Phương pháp tạo hình bằng điện là quá trình biến năng lượng điện từ thành công có ích. Tương tự như tạo hình bằng nổ, nhưng áp suất đạt được từ một cực đánh tia lửa điện thay vì một khối thuốc nổ. Một giàn tụ điện được nạp đến hiệu điện thế rất cao và sau đó cho phóng điện xuyên qua không gian giữa hai điện cực, môi trường trung gian là chất lỏng không dẫn điện. Hiện tượng này làm phát sinh ra luồng sóng xung kích truyền đi với vận tốc cực cao, tạo ra một áp suất lớn làm biến dạng phôi.
Chương 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG CƠ KHÍ 12 Hình 2.10. Sơ đồ phương pháp tạo hình bằng điện. Hình 2.10 minh họa phương pháp tạo hình bằng điện trong đó phôi tấm kim loại (sheet workpiece) được đặt giữa khuôn đúc (die) và giá đỡ phôi (blankholder). Điện cực tia lửa điện (spark gap) được nạp tới hiệu điện thế rất cao và cho phóng điện để tạo ra sóng xung kích ép phôi kim loại biến dạng vào khuôn. Tạo Hình Bằng Từ Trường – Magnetic Forming Năng lượng điện trong tạo hình bằng từ trường được chuyển hoá thành công có ích. Hình 2.11 là sơ đồ mạch điện từ trường. Mạch điện bao gồm một giàn tụ điện, một nguồn điện, và một cuộn dây. Phụ thuộc vào hình dạng sản phẩm cần chế tạo mà phôi được đặt hẳn vào bên trong cuộn dây hay đặt gần cuộn dây. Đầu tiên, nguồn điện E được lấy từ một nguồn điện cao thế từ bên ngoài và nạp vào giàn tụ điện. Khi đóng công tắc mạch, một trường từ tính được tạo ra. Trường từ tính sản sinh ra dòng điện cảm ứng trong phôi và tạo ra một lực tác động vào nó. Khi lực này vượt quá giới hạn đàn hồi của vật liệu tạo nên phôi, phôi bị biến dạng vàtạora sản phẩm mong muốn. Trong Hình 2.11. Charging switch: công tắc nguồn. High voltage switch: nguồn cao thế. Capacitor coil: cuộn dây.
Chương 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG CƠ KHÍ 13 Hình 2.11. Sơ đồ phương pháp tạo hình bằng từ trường. Tạo Hình Bằng Kết Tủa Điện – Electroforming Tạo hình kim loại bằng kết tủa điện là một phương pháp tạo hình đặc biệt trong đó sản phẩm được tạo ra bằng sự kết tủa của kim loại trên một khuôn có tính dẫn điện. Phương pháp này rất hữu ích khi chúng ta muốn tạo ra các sản phẩm có bề dày mỏng, độ chính xác cao, bề mặt bên trong khó có thể gia công bằng các máy thông thường. Hình 2.12 . Sơ đồ phương pháp kết tủa điện. Trong Hình 2.12. một khuôn làm bằng thép không rỉ (stainless steel mandrel) được nối vào một nguồn điện một chiều và nhúng vào một dung dịch điện phân (nickel electroform). Kim loại sẽ kết tủa trên khuôn (nickel deposit forming) và tạo thành sản phẩm mong muốn. Tạo Hình Bằng Bột Kim Loại – Powder Metal Forming Tạo hình bằng bột kim loại là khoa họcvà nghệ thuật tạo ra các chi tiết từ bột kim loại dưới áp lực cao. Bột kim loại có thể được nung nóng
Chương 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG CƠ KHÍ 14 đến nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ nóng chảy. Phương pháp dùng nhiệt trong và sau quá trình tạo hình được gọi là sự nung kết. Kết quả là tạo ra sự dính kết giữa các hạt kim loại với nhau, như vậy giúp gia tăng sức bền của vật liệu. Đầu tiên phương pháp này chỉ ứng dụng với kim loại, sau này được nghiên cứu áp dụng với gốm. Những hạt gốm cực nhỏ được ép dưới áp suất cao để tạo hình sản phẩm và sau đó được nung cháy để việc kết dính xảy ra hoàn toàn. Một ứng dụng là dùng để chế tạo vòng bi gốm cho các máy bơm. Hình 2.13 . Sơ đồ phương pháp tạo hình bằng bột kim loại. Hình 2.13 minh họa phương pháp tạo hình bằng bột kim loại, trong đó Metal power: bột kim loại; Binder: chất liên kết; Mixing: hòa trộn vào nhau; Feedstock: nguyên liệu cơ bản; Injection moulding: đúc khuôn phun; Sintering: nung kết. Tạo Hình Dẻo - Plastic Có sự khác biệt rất lớn giữa những hợp chất plastic khác nhau, và dẫn tới có nhiều phương pháp gia công. Chẳng hạn như đúc khuôn ép, đúc ép chuyển, đúc khuôn phun, đúc khuôn quay, và đúc thổi.
Chương 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG CƠ KHÍ 15 2.2 PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG CHI TIẾT ĐẾN KÍCH THƯỚC CỐ ĐỊNH Máy công cụ được sử dụng để cắt gọt một lượng kim loại thừa từ chi tiết và tạo ra sản phẩm. Lượng kim loại bị cắtgọt đi ở dưới dạng phoi. Dụng cụ cắt hoặc phôi chuyển động tịnh tiến với nhau hoặc quay tròn. Tất cả hoạt động gia công này có thể chia thành hai phương pháp: Phương Pháp Truyền Thống và Phương Pháp Không Truyền Thống. CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG TRUYỀN THỐNG Bảng 2.2 liệt kê 12 phương pháp gia công truyền thống. Nó cũng bao gồm các loại máy móc thiết bị sử dụng trong mỗi phương pháp cũng như các đặc tính và/hoặc ứng dụng nổi bật. Mỗi phương pháp được mô tả ngắn gọn trong phần diễn giải. Bảng 2.2. Máy móc sử dụng trong các phương pháp gia công truyền thống Phương pháp Máy móc/ Thiết bị Ứng dụng/ Đặc tính Tiện Máy tiện tốc độ cao Gia công gỗ, gia công ép kim loại, đánh bóng. Máy tiện Điều chỉnh tốc độ bằng bánh côn điều tốc, hoặc bánh răng truyền động. Máy tiện bàn Tương tự hoặc nhỏ hơn máy tiện tốc độ cao Máy tiện đa công cụ Phiên bản chính xác của máy tiện bàn Máy tiện chuyên dùng Tùy ứng dụng. Máy tiện rơvonve Có loại máy tiện ngang và máy tiện dọc. Máy tiện tự động Máy tiện có một hay nhiều trục chính cho phép thực hiện đồng thời nhiều nguyên công. Máy tiện ren tự động Máy tiện có một hay nhiều trục chính để chế tạo vít, bulong, hoặc chi tiết có dạng hình trụ. Bào Máy bào Máy bào giường hai trục, máy bào méphở, máy bào tấm kim loại, máy xén mép Cạo Máy cạo Máy cạo ngang Máy cạo dọc: xọc rãnh hoặc đục rãnh, chuyên dùng. Khoan Máy khoan cầm tay Sử dụng cho nhiều mục đích. Máy khoan máy Loại gắn trên bàn hoặc trên nền Máy khoan đứng Khoan lỗ hàng loạt. Máy khoan cần Đầu khoan có thể dịch chuyển trên cánh tay
Chương 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG CƠ KHÍ 16 đòn dài Máy khoan rơvonve Hữu ích khi phải khoan nhiều lỗ kích thước khác nhau Máy khoan nhiều trục Khoan đồng thời nhiều lỗ Máy khoan tự động Loại có bàn phân độ, di chuyển được Máy khoan lỗ sâu Khoan lỗ với chiều sâu lớn hơn các máy khoan thông thường khác. Khoét Máy khoét Khoét tọa độ, khoét ngang, khoét dọc. Doa Máy doa Các loại mũi doa tay, mũi doa có bàn cặp, mũi doa cán lắp, mũi doa côn, mũi doa rộng lỗ, mũi doa điều chỉnh, mũi doa chuyên dùng. Cưa Máy cưa tịnh tiến đảo Ngang: cưa máy chiều Dọc: cưa và giũa Máy cưa dĩa Loại có dĩa cưa thép ma sát, dĩa mài Máy cưa đai Đai cưa, đai ma sát, đai dây Chuốt Máy chuốt Máy chuốt đứng dọc đơn, máy chuốt đứng kéo lên, máy chuốt đứng kéo xuống, máy chuốt ngang và máy chuốt liên tục Phay Máy phay công-xôn trụ Máy phay cầm tay, máy phay ngang, máy phay vạn năng, máy phay dọc. Máy phay giường Máy phay có một, hai hoặc ba trục chính Mài Máy mài xilanh Mài mặt phẳng, mài không tâm, mài răng. Phay lăn Máy phay lăn Để cắt bánh răng Vê Máy vê đầu Tạo hình gỗ, plastic và đôi khi cả kim loại. Máy cầm tay và máy cố định Tiện – Turning. Tiện là phương pháp gia công trong đó phôi quay tròn tì vào một dụng cụ cắt cố định. Máy được sử dụng là máy tiện. Trong nguyên công này, phoi được cắt ra để tạo thành sản phẩm có dạng hình họcđối xứng. Mặt cắt ngang tại bất kỳ điểm nào trên trục đối xứng của chi tiết đều là hình tròn. Trong Hình 2.14, turning tool: dụng cụ cắt; workpiece: phôi; chips; phoi. Bào - Planing. Bào là phương pháp cắt gọt kim loại bằng cách tịnh tiến phôi qua lại tì vào một dụng cụ cắt. Dụng cụ cắt được kẹp cố định vàomáy bào. Cạo - Shaping. Cạo là phương pháp cắt gọt bằng cách tịnh tiến qualại dụng cụ cắt trên toàn bộ bề mặt của phôiđể tạo thành một mặt phẳng. Phôi được giữ cố định không di chuyển.
Chương 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG CƠ KHÍ 17 Hình 2.14 . Sơ đồ phương pháp tiện. Khoan - Drilling. Khoan là phương pháp gia công lỗ bằng cách ép một mũi khoan đang quay tròn vào chi tiết cần gia công. Hoặc chúng ta có thể giữ mũi khoan cố định, phôi quay tròn ép vào mũi khoan. Khoét – Boring. Khoét là phương pháp gia công rộng một lỗ đãđược khoan từ trước. Doa - Reaming. Doa là phương pháp gia công tinh lỗ đạt độ bóng và dung sai cao. Cưa - Sawing. Cưa là phương pháp sử dụng một dụng cụ cắt, gọi là lưỡi cưa, thực hiện chuyển động cắt tịnh tiến qua lại hoặc chuyển động cắt liên tục. Cưa được sử dụng để cắt phôi thanh thành từng đoạn nhỏ phục vụ cho bước gia công kế tiếp. Chuốt - Broaching. Chuốt là phương pháp cắt gọt kim lọai sử dụng dao cắt có hình dạng dài, có một loạt răng bố trí với chiều sâu cắt tăng dần và chuyển động theo một hướng cố định. Mục đích ban đầu của chuốt là tạo ra các lỗ hình vuông hoặc tạo các đường rãnh, nhưng sau này chuốt còn dùng để gia công các mặt ngoài.
Chương 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG CƠ KHÍ 18 Hình 2.15 . Sơ đồ kết cấu dao chuốt. Hình 2.15. mô tả kết cấu của dao chuốt. Trong đó cutting motion: hướng chuyển động cắt; cutting length: chiều dài cắt; roughing teeth: răng cắt thô; semi-finishing teeth: răng cắt bán tinh; finishing teeth: răng cắt tinh; chip breaker: cơ cấu bẻ phoi. Phay - Milling. Phay là phương pháp gia công được sử dụng rất rộng rãi trong đó dụng cụ cắt quay tròn để thực hiện hành động cắt gọt trên phôi. Ứng dụng của phay gần như không có giới hạn, từ gia công tinh mặt phẳng đến gia công bánh răng đến gia công rãnh then. Trong Hình 2.16. Tool: dụng cụ cắt. Tool rotation: chiều cắt. Workpiece: phôi. Width of cut: chiều rộng cắt. Depth of cut: chiều sâu cắt. Chips: phoi. Feed: độ ăn dao. Hình 2.16 . Sơ đồ phương pháp phay.
Chương 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG CƠ KHÍ 19 Mài - Grinding. Mài là phương pháp sử dụng đá mài quay tròn để thực hiện hành động cắt gọt. Máy mài hoặc phôi sẽ thực hiện chuyển động ăn dao. Phay lăn - Hobbing. Phay lăn là phương pháp gia công bánh răng, bao gồm một dao cắt có dạng trục vít quay tròn tì vào một phôicũng quay tròn. Vê - Routing. Kỹ thuật vê sử dụng một dụng cụ cắt với lưỡi cắt rất nhỏ, 3 thường có đường kính đến ⁄4 inch, quay với tốc độ rất cao lên tới 40,000 vòng/phút để tạo các rãnh nông với nhiều hình dạng khác nhau. CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG KHÔNG TRUYỀN THỐNG Trong những năm gần đây, nhiều trang thiết bị và nhiều ứng dụng đặc biệt đã được nghiên cứu để gia công nhiều loại vật liệu khác nhau. Một số ứng dụng cải thiện năng suất gia công, một số nghiên cứu khác giới thiệu vật liệu mới; hoặc ứng dụng phương pháp mới chế tạo sản phẩm với dung sai rất khó đạt được bằng kỹ thuật gia công thông thương. Bảng 3.3 liệt kê tám phương pháp gia công không truyền thống, các trang thiết bị sử dụng, đặc tính, và/hoặc ứng dụng. Mỗi phương pháp được mô tả ngắn gọn trong phần diễn giải. Siêu Âm - Ultrasonic. Phương pháp siêu âm chủ yếu được sử dụng để gia công vật liệu cứng và giòn. Hệ thống bao gồm một dụng cụ cắt siêu âm, một bộ biến năng - transducer, hạt mài, và dung môi mang tải – abrasive solution. Sơ đồ hoạt động thể hiện ở Hình 2.17. Giá đỡ dao được gắn vào bộ biến năng. Bộ biến năng sản sinh ra sóng năng lượng đàn hồi với tần số từ 20 đến 30 kilohertz, biên độ dao động từ 0.001 đến 0.005 inch. Điều này là nguyên nhân làm cho giá đỡ dao dao động. Chuyển động của dao như vậy sẽ làm cho các hạt mài trong dung môi mài mòn phôi với vận tốc rất cao. Khối lượng phoi cắt gọt đi phụ thuộc vào kích thước và biên dạng của dụng cụ cắt. Cacbua Bo hoặc vật liệu có kích thước lỗ sàng là 280 trở lên được sử dụng như là hạt mài. Phương pháp này chủ yếu để gia công cacbua, thép dụng cụ, đá quý, và pha lê tổng hợp. Các ưu điểm của phương pháp này là không cần công
Chương 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG CƠ KHÍ 20 nhân tay nghề cao, chi phí dụng cụ thấp, và không xuất hiện ứng suất nhiệt trong sản phẩm. Hình 2.17 . Sơ đồ phương pháp siêu âm. Bảng 3.3. Máy móc sử dụng trong các phương pháp gia công không truyền thống Phương pháp Máy móc/ Thiết bị Ứng dụng Siêu âm Dụng cụ cắt, bộ biến năng, hạt Gia công các vật liệu cứng, mài, dung môi mang tải vật liệu giòn Gia công xung điện Máy cắt dây EDM Gia công khuôn, đặc biệt với vật liệu rất cứng Laser Laser ruby, laser khí, laser Điều khiển laser bằng máy lỏng, laser bán dẫn. tính trong cắt và hàn kim loại. Gia công điện hóa Cực âm, mạch điện, chất điện Dụng cụ cắt được tạo hình phân. giống hình dạng mong muốn của chi tiết. Hóa chất ăn mòn Dung dịch kiềm, axit hóa học Kiềm cho nhôm, axit cho thép Luồng tia ăn mòn Súng phun, không khí, CO2, Khắc, cắt, cạo, khoan vật liệu oxit nhôm, silicon, bột carbide, dễ vỡ. dolomit, natri bicarbonate. Chùm tia electron Máy phát chùm tia electron Hàn, cắt kim loại. Hồ quang plasma Mỏ hàn plasma Dùng nhiệt độ rất cao để cắt kim loại Gia Công Xung Điện – Electrical Discharge. Phương pháp gia công xung điện đang phát triển mạnh và được áp dụng rộng rãi trong sản xuất gia công khuôn và dụng cụ cắt. Đặc biệt khi chi tiết được chế tạo từ vật liệu rất cứng mà việc gia công cơkhíthông thường rất khó thực hiện. Về cơ bản, việc gia công được thực hiện bởi hàng loạt tia lửa điện hoặc xung điện phóng ra giữa dụng cụ cắt và phôi. Dụng cụ
Chương 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG CƠ KHÍ 21 cắt có thể được làm bằng đồng, than chì, hoặc bất cứ vật liệu có tính dẫn điện nào. Một chất lỏng điện môi, thường là dầu khoáng nhẹ, được bơm chảy qua môi trường giữa dụng cụ cắt và phôi. Mục đích làcuốn trôi các chất phân hủy và ngăn chặn phôi hoặc dụng cụcắt bị đốt cháy. Lợi thế của phương pháp gia công xung điện là nó có thể được dùng để gia công khuôn chế tạo từ carbide hoặc thép dụng cụ rất cứng. Hình 2.18 là sơ đồ lắp đặt của phương pháp này, trong đó Automatic tool feed: ăn dao tự động. Coolant in electrode: làm nguội trong điện cực. Circuit: mạch điện. Workpiece: phôi. Hình 2.18 . Sơ đồ phương pháp gia công xung điện. Laser. Máy laser là thiết bị tạo ra một chùm tia sáng đơn sắc hẹp cường độ cao và xung rất ngắn. Laser chủ yếu được ứng dụng trong các dự án khoa học nghiên cứu, và trong truyền thông liên lạc. Tuy nhiên nó bắt đầu được sử dụng để gia công cơ khí, đặc biệt trong cắt gọt kim loại và hàn kim loại. Tia laser có thể đục lỗ một tấm thép không rỉ chiều dày 0.05 inch chỉ với một xung năng lượng đơn. Một ứng dụng khác là trong lĩnh vực cân bằng động máy. Tia laser có thể được kích hoạt bởi một đèn chớp vốn đang được sử dụng trong các thiết bị cân bằng động. Việc cắt gọt kim loại từ chi tiết nặng hơn diễn ra một cách có chọn lọc đến khi thiết bị được cân bằng hoàn toàn. Chi tiết cần điều chỉnh không cần phải dừng lại trong suốt quá trình vận hành.
Chương 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG CƠ KHÍ 22 Gia Công Điện Hóa – Electrochemical Machining. Nguyên lý gia công điện hóa tương tự như kỹ thuật mạ điện. Sự khác biệt là ở chỗ cực dương là phôi và cực âm là dụng cụ cắt. Gia công điện hóa tạo ra sản phẩm không có ứng suất cắt, có thể tạo sản phẩm hình dạng phức tạp rất khó gia công trên các máy công cụ thông thường. Hình 2.19. Sơ đồ phương pháp gia công điện hóa. Hình 2.19 là sơ đồ phương pháp gia công điện hóa. Dòng điện một chiều (DC power) chạy qua dụng cụ cắt (tool) và phôi (workpiece). Dụng cụ cắt có hình dạng là hình dạng của sản phẩm. Tại bề mặt của phôi,kim loại bị phân hủy và như vậy hình dạng của dụng cụ cắt sẽ được sao chéplại trên phôi. Gia Công Bằng Hóa Chất Ăn Mòn – Chemical Milling. Đây là phương pháp gia công kim loại có kiểm soát: kim loại được ăn mòn để tạo thành các khuôn đa mặt, các chi tiết với trọng lượng nhẹ, các thép tấm với chiều dày nhỏ dần, và các cấu kiện được gia cứng đồng nhất. Bước đầu tiên của phương pháp này là làm sạch hoàn toànphôi kim loại. Sau đó phủ lên phôi một lớp chống ăn mòn hóa học tại những diện tích không cần gia công (nếu phải gia công toàn bộ chi tiết thì bước này không cần thiết). Chi tiết sau đó được ngâm trong dung dịch kiềm nóng để kim loại tại diện tích không được bảo vệ bị ăn mòn. Lượng kim loại bị ăn mòn sẽ phụ thuộc vào thời gian phôi ở trong dung dịch. Cuối cùng, chi tiết được rửa sạch và gỡ bỏ lớp chống ăn mòn đã phủ ở bước đầu tiên. Các đặc điểm của nghiền bằng hóa chất so với phương pháp phay là: - Lượng kim loại ăn mòn có thể không đồng nhất từ tất cả bề mặt.
Chương 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG CƠ KHÍ 23 - Kim loại có thể cắt gọt đi sau khi chi tiết đã được tạo hình. - Không cần công nhân tay nghề cao. - Chi phí vận hành và chi phí thiết bị ít hơn so với dùng máy phay. Hình 2.19. Sơ đồ phương pháp gia công bằng hóa chất ăn mòn. Trong Hình 2.19. Hanger: dây treo. Agitator: máy trộn. Tank: bể. Workpiece: phôi. Mask: lớp mặt nạ. Heating or cooling: làm nóng hay làm nguội. Chemical reagent: thuốc thử hóa học. Gia Công Bằng Luồng Tia Ăn Mòn – Abrasive Jet Machining. Phương pháp gia công bằng luồng tia ăn mòn có rất nhiều ứng dụng trong công nghiệp điện tử và gia công cơ khí. Những hạt mài nghiền rất nhỏ [từ 27 đến 50 micron (µm)] được trộn lẫn trong không khí hay khí trơ dưới áp suất cao. Hỗn hợp này sau đó được thổi vào phôi ở dạng tia rất nhỏ với một lực bắn thích hợp. Vòi phun được điều chỉnh thủ công hay được gắn vào thiết bị chuyên dùng. Phương pháp này có thể được dùng để khắc, cắt, cạo, hoặc khoan vật liệu mỏng dễ vỡ mà rất khó gia công bằng phương pháp khác. Ví dụ là cắt ren trong, cắt ren ngoài trên ống thủy tinh, khoan tinh thể thạch anh, cắt các tấm titan mỏng mà không làm gãy hoặc vỡ vật liệu rất dễ vỡ này. Hình 2.20 minh họa hoạt động gia công bằng luồng tia ăn mòn, trong đó Air and abrasive particles: dòng khí hạt mài mòn. Workpiece: phôi.
Chương 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG CƠ KHÍ 24 Hình 2.20. Sơ đồ phương pháp gia công bằng hóa chất ăn mòn. Gia Công Bằng Chùm Tia Electron – Electron Beam Machining. Trong phương pháp này, năng lượng nhiệt được sản sinh bằng cách bắn các tia electron tốc độ cao vào phôi. Khi năng lượng của electron tập trung vào một điểm trên phôi, năng lượng nhiệt sẽ làm bốc hơi kim loại một cách cục bộ. Phương pháp này phải được tiến hành trong môi trường chân không. Gia Công Bằng Hồ Quang Plasma – Plasma Arc Machining. Bên trong một mỏ hàn plasma, khí gas bị nung nóng bởi một hồ quang vonfram đến một nhiệt độ mà nó bị ion hóa và hoạt động như một chấtdẫn điện. Tại trạng thái này hồ quang khí được gọi là plasma. Mỏhànđược thiết kế sao cho khí gas tiếp giáp rất gần với cột hồ quang qua một lỗ phun nhỏ. Phương pháp này có thể được sử dụng để thay thế các nguyên công gia công thô như tiện và bào. Ưu điểm của gia công bằng hồ quang plasma là có thể cắt tất cả kim loại với mọi độ cứng. Nhược điểm là tạo ra một bề mặt xù xì và có thể gây hư hại bề mặt gia công do sự oxy hóa và quá nhiệt.
Chương 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG CƠ KHÍ 25 2.3 PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG ĐẠT ĐỘ BÓNG BỀ MẶT Các phương pháp này được sử dụng để gia công các bề mặt có độ nhẵn, độ chính xác, độ thẩm mỹ cao, hoặc một lớp phủ bảo vệ. Bảng 3.4 liệt kê mười phương pháp gia công tinh và các loại máy móc thiết bị, và/ hoặc vật liệu sử dụng cho mỗi loại. Đánh Bóng - Polishing Đánh bóng sử dụng các bánh xe hoặc dây đai được phủ các hạt mài mòn để đánh bóng bề mặt chi tiết. Những vết xước hoặc những lỗi nhỏ trên bề mặt chi tiết có thể được loại trừ. Khối lượng kim loại được lấy đi và chất lượng bề mặt tạo thành phụ thuộc vào tốc độ dây đai, áp lực dây đai, kích cỡ của hạt mài cũng như đặc tính của vật liệulàm nên phôi. Mài Bằng Đai – Abrasive Belt Grinding Phương pháp mài bằng đai, hay còn gọi là mài năng lượng cao, được dùng để cắt bỏ phôi và chuẩn bị bề mặt phôi. Hành động mài được thực hiện bằng cách sử dụng một đai mài được kéo căng chuyển động trên những ròng rọc chính xác với tốc độ cao, từ 250 đến 6000 feet mỗi phút. Ứng dụng của mài bằng đai là gia công thô những bề mặt phẳng, ống và gia công tinh những sản phẩm của phương pháp đột lỗ, rèn, và đúc. Gia Công Bằng Thùng Trống Quay – Barrel Tumbling Phương pháp này sử dụng để khử các bavia, rỉ sắt, rìa, gờ, và oxit. Nó cũng được sử dụng để nâng cao chất lượng bề mặt. Chất lượng bề mặt chi tiết tạo thành theo phương pháp này sẽ đồng nhất, điều khó có thể đạt được nếu gia công thủ công. Chi tiết được đặt trong thùng trống quay tròn, hoặc trong thùng chứa lắc lư, bên trong có chứa dung môi có tính chất mài mòn, nước hoặc dầu, và một số hợp chất hóa học. Khi thùng trống quay, bề mặt phía trên của phôi sẽ trượt về phía thấp hơn của thùng trống và hình thành hành động đánh bóng. Kết quả tương tự với thùng chứa lắc lư khi toàn bộ vật chứa trong thùng cùng chuyển động như nhau. Phương pháp này có tính kinh tế cao khi người ta cần làm sạch một số lượng lớn các chi tiết có kích thước nhỏ.
Chương 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG CƠ KHÍ 26 Trong Hình 2.21. Foam cushion: bọt đệm. Gravity slide: trượt theo trọng lực. Stationary mass no work: khối lượng tĩnh không hoạt động. Rotation: chiều quay. Hình 2.21. Sơ đồ phương pháp gia công bằng thùng trống quay. Mạ Điện – Electroplating Mạ điện là phương pháp phủ một lớp kim loại nickel, crom, đồng, bạc, kẽm, vàng hoặc thiếc lên chi tiết. Chi tiết phải là kim loại khác với kim loại phủ. Mạ điện có tác dụng bảo vệ bề mặt chi tiết hoặc để trang trí. Chi tiết cần mạ được đặt trong một thùng chứa dung dịch điện phân và dung dịch muối của kim loại cần mạ. Điện cực dương là một tấm kim loại nguyên chất, điện cực âm là chi tiết. Khi trong mạch điện xuất hiện hiệu điện thế một chiều, dòng điện tạo ra sẽ làm kim loại từ cực dương . Điện phân trong khi ion kim loại kết tủa trên phôi dưới dạng rắn. Tốc độ điện phân và tính chất của lớp kim loại mạ phụ thuộc vào cường độ dòng điện, nhiệt độ của dung dịch điện phân, điều kiện bề mặt của chi tiết, và tính chất củavật liệu tạo nên phôi. Bảng 2.4. Phương pháp Máy móc/ Thiết bị/ Vật liệu Máy móc, thiết bị và Đánh bóng Bánh xe được phủ các hạt mài mòn vật liệu trong gia Mài bằng đai Đánh bóng kim loại hay gỗ công đạt độ bóng bề Thùng trống quay Thủng trống quay, dung dịch mài mòn (nước mặt. hay dầu) Mạ điện Dung dịch điện phân, điện cực Mài khôn Máy mài khôn Mài nghiền Máy mài nghiền Mài siêu tinh Đá mài Phun mạ kim loại Súng phun kim loại Photphat hóa Dung dịch photphat mangan dihydrogen Ôxit hóa anot Axit sulphuric, axit oxalic, axit chromic
Chương 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG CƠ KHÍ 27 Mài Khôn - Honing Trong mài khôn, người ta dùng các lò xo ép đá mài quay tròn vào bề mặt của phôi. Đá mài được chế tạo từ các hạt rất mịn. Bề mặt của phôi có thể là mặt trong của xylanh. Phôi sẽ di chuyển tịnh tiến tới lui theo hướng ngang. Tỉ lệ giữa số vòng quay và chuyển động ngang của phôi được điều chỉnh sao cho một điểm bất kỳ trên đá mài sẽ không được lập lại quãng đường di chuyển trên bề mặt phôi. Lượng kim loại bị cắt gọt là 25.4 x 10-3 mm hoặc ít hơn. Mài Nghiền – Lapping Mục đích củaài m nghiền là tạo ra những chi tiết có hình dạng đúng về mặt hình học, sửa chữa những khiếm khuyết nhỏ, nâng cao độ chính xác về kích thước, hay tạo ra một khe hở lắp ráp cực nhỏ giữa hai bề mặt tiếp xúc. Mài nghiền cũng tương tự như mài khôn nhưng đá mài nghiền chế tạo bằng kim loại, các hạt mài nghiền rất nhỏ ở dạng bột nhão hay dạng lỏng được cho vào giữa đá mài và bề mặt chi tiết. Lượng kim loại cắt gọt ít hơn25.4 x 10-3 mm. Mài Siêu Tinh – Superfinishing Tất cả các phương pháp gia công tinh kể trên đều để lại trên bề mặt chi tiết một lớp tinh thể kim loại bị gãy vỡ. Hậu quả là làm tăng độ mài mòn, tăng độ hở, tăng tiếng ồn khi vận hành, khó khăn trong bôi trơn. Mài siêu tinh sẽ loại bỏ lớp tinh thể gãy vỡ đó và để lại một lớp nền tinh thể kim loại cứng. Phun Mạ Kim Loại – Metal Spraying Kim loại nấu chảy có thể được phun ra thành hạt nhỏ li ti dưới sức ép không khí, giống như phun sơn. Phun mạ có tác dụng bảo vệ bề mặt chi tiết, khắc phục các chi tiết bị mòn, hay chế tạo khuôn ép chất dẻo, khuôn đúc kim loại mềm. Súng phun kim loại tương tự như súng phun sơn với kim loại ở dạng cuộn dây hay bột. Cuộn dây kim loại hay bột kim loại sẽ bị nung chảy bởi ngọn lửa khí oxyacetylene hoặc các khí tương tự tại đầu của súng phun và được phun vào bề mặt chi tiết dưới dạng sương mù. Một khi chạm vào bề mặt chi tiết, sương kim loại này nhanh chóng tạo thành một lớp màng mỏng. Và nếu chi tiết đã được làm sạch hoàn toàn từ trước thìlớp
Chương 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG CƠ KHÍ 28 màng này sẽ liên kết tốt với bề mặt chi tiết.Phương pháp này có thể tạo ra lớp mạ dày đến ¾ inch. Hình 2.22 minh họa mặt cắt ngang điển hình của phuơng pháp phun mạ. Trong đó: Compressed air: khí nén. Base material: kim loại nền. Sprayed metal: kim loại phủ. Melting wire: cuộn dây nóng chảy. Hình 2.22. Sơ đồ phương pháp phun mạ kim loại. Photphat Hóa – Parkerizing Photphat hóa là phương pháp tạo ra một lớp mạ photphat mỏng lên bề mặt thép. Lớp mạ có vai trò như lớp sơn lót cho nguyên công phủ menvà các nguyên công sơn. Hoặc chống mài mòn bề mặt các chi tiết có tiếp xúc áp lực cao như bánh răng. Thép được ngâm vào dung dịch photphat dihydrogen mangan 880C trong 45 phút. Ôxit Hóa Anốt – Anodizing Nhôm có thể anốt hóa theo một quy trình tương tự như mạ điện. Phản ứng hóa học giữa cực nhôm anốt và dung dịch điện phân của axits sulphuric, axits oxalic và axit chromic được kích hoạt bởi dòng điện một chiều. Kết quả là sự oxy hóa bề mặt kim loại nhôm. Khác với phương pháp mạ, lớp phủ hoàn toàn tạo ra bởi sự oxy hóa nên lớp oxy hóa này là một bộ phận toàn bộ và vĩnh viễn của chi tiết.
Chương 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG CƠ KHÍ 29 2.4 PHƯƠNG PHÁP NỐI GHÉP CÁC CHI TIẾT & VẬT LIỆU Bảng 2.5 liệt kê các phương pháp nối ghép hai hoặc nhiều chi tiết lại với nhau. Mỗi phương pháp được mô tả ngắn gọn trong bài. Hàn - Welding Hàn là phương pháp kết nối hai phần kim loại lại với nhau bằng cách nung chảy chúng trực tiếp. Quá trình hàn có thể có hoặc không có kèm theo sự bổ sung vật liệu có cùng đặc tính và nhiệt độ nóng chảy. Có các loại phương pháp hàn như hàn hồ quang điện, hàn điện trở, hàn nhiệt nhôm, hàn điện đường, hàn áp lực, và hàn khí. Bảng 2.5. Phương pháp Thiết bị / Đặc tính Các phương pháp nối Hàn Mỏ hàn, máy hàn hồ quang, máy hàn điểm; dùng ghép chi tiết/ vật liệu. nhiệt độ cao để nung chảy hai phần kim loại. Hàn vảy Mỏ hàn điện; liên kết những chi tiết kim loại sử dụng hợp kim hàn, hợp kim có nhiệt độ nóng chảydưới 4500C Hàn đồng Mỏ hàn khí; liên kết những chi tiết kim loại sử dụng hợp kim hàn có nhiệt độ nóng chảy trên 4500C, dưới nhiệt độ nóng chảy của kim loại cần liên kết. Nung kết Khuôn và lò nung; bột kim loại bị nén thành hình dạng cần thiết kế và nung nóng. Tán đinh Búa tán đinh Bắt vít Đinh vít hay bulong Dán Keo dính; không thể chịu được tải trọng lớn. Ép Hai chi tiết, một chi tiết có lỗ với đường kính tương tự với đường kính ngoài của chi tiết kia, được ép vào nhau. Hàn Vảy – Soldering Hàn vảy là sự kết nối hai chi tiết được chế tạo từ cùng một kim loại hay từ hai kim loại khác nhau bằng kim loại thứ ba, gọi là hợp kim hàn. Hợp kim hàn được nung chảy tại nhiệt độ không vượt quá 4260C (8000F) và được đắp vào giữa hai chi tiết cần kết nối. Khi hợp kim hàn nguội đi và cứng lại nó sẽ hàn gắn hai chi tiết lại với nhau.
Chương 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG CƠ KHÍ 30 Hàn Đồng – Brazing Hàn đồng là phương pháp nóng chảy một hợp kim kim loại màu giữa hai chi tiết cần kết nối và để cho nó đông đặc lại. Hợp kim bị nung nóng chảy ở nhiệt độ trên 4260C (8000F) và dưới nhiệt độ nóng chảy của kim loại cần kết nối. Sau đó nhờ hiện tượng mao dẫn mà kim loại nóng chảy này sẽ lan khắp bề mặt chi tiết. Nung Kết – Sintering Nung kết là quá trình liên kết các bột kim loại hay những loại bột khác lại với nhau bằng cách nung nóng chúng trong một lò nung. Tán Đinh – Riveting Trong phương pháp tán đinh, một đinh tán rỗng ruột hay đặc ruột được đặt vào trong một cái lỗ của cácchi tiết cần liên kết. Đầu kia của đinh tán sau đó sẽ được đập bẹp bởi súng bắn đinh tán hoặc búa. Bắt Vít – Screw Fastening Đây là kỹ thuật được sử dụng rộng rãi để liên kết các chi tiết bằng cách đặt một bulong hoặc vít có ren vào giữa hai chi tiết và xiết chặt lại. Dán – Adhesive Bonding Dán là phương pháp liên kết các chi tiết sử dụng các chất keo dính phù hợp. Có các loại keo dính như keo động vật, keo thực vật, casein, sodium, silicat, nhựa tự nhiên và nhựa tổng hợp, phenol formaldehyde, nhựa melamin, nhựa polyester, nhự polyurethane, nhựa epoxy, và silicon. Ép – Pressing Ép là phương pháp liên kết hai chi tiết đối tiếp lại với nhau bằng lực. Chi tiết bên trong phải có kích thước hơi lớn hơn kích thước lỗ trên chi tiết mà nó lắp ghép vào.
Chương 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG CƠ KHÍ 31 2.5 PHƯƠNG PHÁP THAY ĐỔI LÝ TÍNH CỦA VẬT LIỆU Tính chất vật lý của vật liệu có thể được thay đổi bởi nhiều phương pháp, một trong số đó là (1) Xử lý nhiệt, (2) Gia công nóng, (3) Gia công nguội, và (4) Phun bi tăng cứng. Xử Lý Nhiệt – Heat Treatment Trong phương pháp xử lý nhiệt, kim loại bị nung nóng hay bị làm nguội ở trạng thái rắn để làm thay đổi tính chất vật lý. Phụ thuộc vào yêu cầu cụ thể, vật liệu có thể được tăng cứng để chịu được hoạt động cắt, hoặc có thể được làm mềm đi để tăng năng suất cắt gọt. Xử lý nhiệt có thể giúp khử ứng suất bên trong, giảm kích thước hạt, tăng độ cứng, hoặc làm tăng độ cứng mặt ngoài trong khi vẫn giữ bề mặt trong mềm, dễ uốn. Gia Công Nóng – Hot Working Các thỏi thép đúc có thể được tạo hình với hình dáng mongmuốn bằng cách gia công lúc chúng đang con ở trạng thái nóng. Nhiệt độ gia công được chọn cao hơn nhiệt độ tái kết tinh của kim loại. Gia Công Nguội – Cold Working Hầu hết các hợp kim đen được gia công nguội sau khi đã gia công nóng để tăng sức bền, tăng khả năng gia công, tăng độ chính xáckích thước, và chất lượng bề mặt. Gia công nguội được tiến hành tại nhiệt độ dưới nhiệt độ tái kết tinh của kim loại, kết quả của phương pháp là để tăng bền cơ học nhưng để lại ứng suất dư trên chi tiết. Phun Bi Tăng Cứng – Shot Peening Phun bi tăng cứng được sử dụng để cải thiện độ bền mỏicủa chi tiết đối với ứng suất nén trên bề mặt. Người ta phun những hạt bi rất nhỏ với vận tốc cao vào bề mặt cần tăng cứng của chi tiết. Những vết lõm nhỏ được tạo thành do sự phun bi gây nên sự chảy dẻo của bề mặt chi tiết với chiều sâu chỉ một phần vài nghìn của một inch. Sự kéo căng của các thớ bên ngoài bị kháng lại bởi những thớ kim loại ở sâu hơn bên trong, ứng suất này có khuynh hướng kéo lớp bề mặt trở về trạng thái nguyên thủy ban đầu. Và
Chương 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG CƠ KHÍ 32 như vậy lớp bên ngoài tồn tại một ứng suất nén trong khi lớp bên trong là ứng suất kéo. Trong Hình 2.23. Compressed zone: vùng bị nén. Hình 2.23. Sơ đồ phương pháp phun bi tăng cứng. 2.6 PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG PLASTIC Plastic được sử dụng trong rất nhiều sản phẩm. Pastic có thể vừa với gần như mọi loại khuôn đúc và có các đặc tính như độ bền, tuổi thọ, độ dẻo, và thẩm mỹ. Trong sản xuất hàng loạt lớn, việc sử dụng plastic trở nên khả thi về mặt kinh tế. Plastic có thể tái chế, như vậy hạn chế lãng phí trong quá trình sản xuất và giảm tác hại cho môi trường. Đúc Khuôn Ép – Compression Molding Các hạt hay các viên plastic được cho vào một khuôn đúc đãđược nung nóng, nhiệt độ của khuôn sẽ làm mềm plastic. Khi đóng khuôn lại và dùng ngoại lực tác động thì plastic đã bị làm mềm này chảy ra và tạo hình sản phẩm theo hình dạng của khuôn. Khuôn đúc sau đó được làm nguội đi trước khi lấy sản phẩm ra; nếu không sản phẩm có thể bị biến dạng. Phương pháp này chủ yếu được dùng cho các sản phẩm chế tạo từ nhựa ép nóng có chiều dày đồng nhất và nhỏ hơn 1/8 inch. Quá trình gia công diễn ra chậm, có thể cần đến ba phút cho một sản phẩm. Trong Hình 2.24. Upper movable mold half: nửa khuôn di động trên. Charge: nung nóng. Lower fixed mold half: nửa khuôn cố định dưới. Ejector pin: chốt đẩy.
Chương 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG CƠ KHÍ 33 Hình 2.24. Sơ đồ phương pháp đúc khuôn ép. Đúc Khuôn Phun – Injection Molding Đúc khuôn phun rút ngắn thời gian gia công hơn rất nhiều so với đúc khuôn ép và được sử dụng khi nhựa ép nóng có thể chuyển đổi từ trạng thái rắn sang lỏng, rồi sang rắn mà nhiều lần không thay đổi tính chất hóa học của nó. Các hạt nhựa được cho vào một xylanh nhiệt và bị nung chảy.Một bàn quay trên có gắn nhiều khuôn đúc sẽ quay tiếp xúc với súng phun và được khóa chặt vào súng. Vật liệu nhựa nóng chảy sẽ được phun vào khuôn đúc qua các ống phun. Khi bàn quay quay, một khuôn mới sẽ tiếp xúc với súng phun và cho phép khuôn trước nguội dần đi. Các khuôn cứ thế vận hành liên tục và sản phẩm sẽ được lấy ra khỏi khuôn đã được làm nguội. Đúc khuôn phun được sử dụng trong sản xuất loạtlớn. Khuôn đúc phun có giá thành thấp hơn và có quá trình gia công nhanh hơn so với đúc khuôn ép. Kết quả là hạ giá thành sản phẩm. Những chi tiết nhỏ có hình dáng phức tạp và chiều dày nhỏ có thể được chế tạo theo phương pháp này. Có thể cho vào khuôn đúc các chi tiết kim loại như vòng bi, đinh vít để tạo thành các sản phẩm composite trong cùng một nguyên công. Bàn chải đánh răng, tay lái có đèn nhấp nháy, lược, khuy áo, hộp đựng son môi và các sản phẩm không đòi hỏi chịu lửa nhưng cần màu sắc và bề ngoài đẹp có thể được chế tạo bằng phương pháp đúc khuôn phun.
Chương 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG CƠ KHÍ 34 Hình 2.25. Sơ đồ phương pháp đúc khuôn phun. Trong Hình 2.25. Pellets: hạt nhựa. Hopper: máy sàng. Screw motions: chuyển động trục vít. Heater: nung nóng. Barrel: thùng tròn. Nozzle: vòi phun. Split mold: đường nửa khuôn. Đúc Khuôn Chuyển – Transfer Molding Trong phương pháp đúc khuôn chuyển, vật liệu bị nung nóng, bị nén vào trong một khoang rỗng và bị ép chảy qua các khe, rãnh, vòi phun vào khuôn. Khuôn đúc chuyển có giá thành cao và được sử dụng khi sản phẩm có yêu cầu dung sai trong phạm vi nhỏ. Quá trình gia công tốn ít thời gian hơn để chế tạo các sản phẩm có mặt cắt ngang dày. Việc cho thêm vào các chi tiết đệm cũng dễ dàng hơn các phương pháp khác. Các chi tiết phức tạp và có chiều dày mặt cắt ngang thay đổi nhiều có thể được chế tạo một cách kinh tế theo phương pháp này. Trong Hình 2.26. Plunger: pittong. Transfer pot: nồi chuyển. Charge: Cấp năng lượng. Heater: Nung nóng. Spure: rãnh dẫn. Mold cavity: khuôn đúc. Ejector pin: Chốt đẩy.
Chương 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG CƠ KHÍ 35 Hình 2.26. Sơ đồ phương pháp đúc khuôn chuyển. Đúc Khuôn Quay – Rotary Molding Những khuôn đúc có thành mỏng được quay tròn đồng thời trên hai trục vuông góc nhau. Sau khi được điền đầy bằng một khối lượng plastic phù hợp, khuôn đúc được nung nóng trong khi vẫn đang quay. Nhiệt độ sẽ làm cho các hạt nhựa chảy ra tại mặt trong của khuôn đúc, kết quả là tạo ra nhiều lớp plastic đông đặc lại. Khuôn đúc sau đó được làm nguội trong khi vẫn đang quay tròn. Sản phẩm được lấy ra khỏi khuôn và quá trình sản xuất lại tiếp tục. Phương pháp này được sử dụng để chế tạo các chi tiết dạng rỗng từ nhựa dẻo nóng. Sản phẩm của phương pháp đúc khuôn quay gồm có bánh đà, bánh răng, quạt, tấm, bảng, và nhiều chi tiết có mặt cắt ngang đồng nhất. Trong Hình 2.27. Powder: bột kim loại. Mold: khuôn. Heat: nhiệt. Two-axis rotation: trục quay hai chiều. Product demolding: lấy sản phẩm đúc ra khỏi khuôn.
Chương 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG CƠ KHÍ 36 Hình 2.27. Sơ đồ phương pháp đúc khuôn quay. Đúc Thổi – Blow Molding Đúc thổi được tiến hành theo nhiều bước. Đầu tiên,một ống đúc thổi được đặt vào một ống phun khí. Chúng được đặt vào không gian hở giữa hai nửa khuôn đúc. Khuôn đúc sau đó đóng lại và làm thắt hai đầu của ống đúc thổi. Không khí được bơm vào để ống đúc thổi nở rộng ra ép vào thành khuôn. Thành khuôn thường ở trạng thái nguội để plastic đặc lại. Cuối cùng khuôn đúc được mở và chi tiết hoàn chỉnh được lấy ra ngoài. Nhược điểm chính của phương pháp này là chiều dày thành sản phẩm không thể đồng nhất hoàn toàn. Lý do là tại các phần khác nhau của một sản phẩm sẽ có đặc tính co dãn khác nhau. Bề mặt thổi không có độ láng cao vì áp suất bên trong khuôn không thể lớn hơn 100 psi. Quá trình sản xuất đúc thổi đã được tự động hóa hoàn toàn và được sử dụng để chếtạo các bình chứa rỗng ruột thành mỏng. Quá trình sản xuất diễn ra nhanh và kinh tế. Khuôn đúc thổi không cần có các rãnh và đậu rót nên có giá thành chỉ bằng một nửa so với khuôn phun. Một số ví dụ về sản phẩm được chế tạo bằng phương pháp đúc thổi. Đồ chơi có thành mỏng, các vật chứa, các vỏ bọc, bao bì, và các vật dụng gia đình có hình dạng phức tạp.
Chương 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG CƠ KHÍ 37 Trong Hình 2.28. Extruder die: khuôn đúc thổi. Mold half: nửa khuôn. Air blow pin: chốt thổi không khí. Hình 2.28. Sơ đồ phương pháp đúc khuôn thổi. Kéo - Extrusion Nhiều chi tiết có hình dạng dài được chế tạo bằng cách kéo qua các khuôn. Lực kéo có thể được thực hiện bằng một ống bơm, hoặc phổ biến hơn là bằng trục vít. Với sản xuất lớn, quá trình này nhanh hơn và tiết kiệm hơn phương pháp truyền thống. Sợi nhân tạo, ống tuýp, ống dẫn, dụng cụ cầm tay, thùng chứa là một số sản phẩm tiêu biểu của phương pháp kéo. Ép Nóng – Thermoforming Ép nóng bao gồm việc nung nóng các tấm plastic cho đến khi chúng mềm ra và ép chúng vào khuôn đúc bằng cách sử dụng áp suất không khí, chân không, hay phương tiện cơ khí. Thuyền loại nhỏ, các chi tiết xe oto, vè xe, ống dẫn và nhiều chi tiết thành mỏng, hình dạng phức tạp khác được chế tạo bằng phương pháp ép nóng.
Chương 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG CƠ KHÍ 38 2.7 ĐÁNH GIÁ TÍNH KINH TẾ CỦA CÁC PHƯƠNG PHÁP Chúng ta đã thấy có rất nhiều phương pháp được sử dụng trong sản xuất. Câu hỏi đặt ra là: Lựa chọn phương pháp nào là thích hợp nhất? Trong hầu hết các trường hợp việc lựa chọn phương pháp bị chi phối bởi thiết kế của chi tiết, như hình dạng chi tiết, dung sai vật liệu, số lượng chi tiết cần sản xuất. Tuy nhiên, nếu tồn tại các phương án khác nhau đưa tới cùng một kết quả là sản phẩm có chất lượng tương đương nhau thì chúng ta phải tiến hành đánh giá tính kinh tế để lựa chọn phương án tối ưu. Thí dụ: Một nhà chế tạo máy công cụ yêu cầu dung sai ± 2mm cho chi tiết cam họ sản xuất. Nhà chế tạo có thể sử dụng một trong hai phương án sản xuất sau: 1. Cắt chi tiết trên máy phay và mài chi tiết trên máy mài cho đến khi đạt dung sai yêu cầu. 2. Sử dụng máy cắt dây EDM để chế tạo cam với dung sai đó. Sản lượng dự kiến là 1000 chi tiết với nhiều kích cỡ khác nhau một tháng. Bảng 3.6 cung cấp các dữ liệu ước lượng cần thiết để tính toán. Lãi suất là 12% một năm. Sử dụng các số liệu trong bảng 3.6, tính toán lựa chọn phương án bằng cách tính số chi phí hàng tháng trong cả hai trường hợp. Máy phay Máy mài Máy cắt dây Chi phí mua sắm thiết bị $20,000 $15,000 $90,000 Thời gian cài đặt và vận hành 10 phút 8 phút 9 phút cho mỗi chi tiết Phần trăm % sản phẩm hỏng 3 1/2 1/2 Chi phí cho mỗi sản phẩm hỏng $15.00 $18.00 $20.00 Chi phí vận hành thiết bị, bao $1.50 $2.00 $5.00 gồm chi phí bảo trì bảo dưỡng và chi phí thay thế mới dụng cụ cắt, tính theo mỗi giờ Tuổi thọ thiết bị, tính theo năm 10 10 10 Chi phí cho người vận hành $15.00 $15.00 $20.00 máy, tính theo giờ
Chương 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG CƠ KHÍ 39 Sự thu hồi vốn mỗi tháng cho từng máy được tính toán như sau (i = 1%, n = 120, A/P = 0.0143): Máy phay: 20,000 x 0.0143 = $286.00 Máy mài : 15,000 x 0.0143 = $214.00 Máy EDM: 90,000 x 0.0143 = $1287.00 Số lượng chi tiết đầu tiên cần phải có để đáp ứng với phần trăm sản phẩm hỏng ứng với mỗi máy: 1000 Máy mài: = 1005.0 0.995 1005 Máy phay: = 1036.1 ≈ 1037 0.97 1000 Máy EDM: = 1005.0 0.995 Như vậy, số lượng chi tiết sẽ bị loại ở mỗi máy là: Máy mài: 1005 – 1000 = 5 Máy phay: 1037 – 1005 = 32 Máy EDM: 1005 – 1000 = 5 Giả thiết hiệu suất làm việc là 80%, thời gian gia công trung bình một tháng của mỗi phương pháp là: 1037 10 Máy phay: = 216.04 giờ 60 0.8 1005 8 Máy mài: = 167.50 giờ 60 0.8 1005 9 Máy EDM: = 188.43 giờ 60 0.8 Bây giờ chúng ta tính toán chi phí sản xuất của mỗi máy, bao gồm chi phí thu hồi vốn, chi phí sản phẩm hỏng, chi phí nhân công, chi phí vận hành, và chi phí phụ (chi phí phụ giả thiết là bằng 150% của chi phí nhân công trực tiếp). Như vậy chi phí cho nguyên công phay là:
Chương 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG CƠ KHÍ 40 Chi phí thu hồi vốn: $286 Chi phí sản phẩm hỏng: 32 x $15 = $480 Chi phí nhân công: 216.04 x $15 = $3240.60 Chi phí máy móc: 216.04 x $1.50 = $324.06 Chi phí phụ: 216.04 x $15 x 1.5 = $4860.94 Tổng cộng: $9191.60 Tương tự, chi phí cho nguyên công mài là: 214.5 + 5x18 + 167.5x(15 + 2.0 + 1.5x15) = $6920.75 Và chi phí cho EDM: 1287.0 + 5x20 + 188.43x(20 + 5.0 + 1.5x20) = $11,750.65 Như vậy, chi phí cho phương án I là : 9191.60 + 6920.75 = $16,112.35 Và chi phí cho phương án II là $11, 750.65. Rõ ràng phương án II, sử dụng máy cắt dây EDM, được lựa chọn. Tìm hiểu thêm thì thấy rằng một máy phay CNC chỉ cần một người vận hành cho cả hai nguyên công phay và mài kể trên. Tuy nhiên chu kỳ sản xuất mỗi sản phẩm là 11 phút, và chi phí phụ là 175% của chi phí nhân công trực tiếp. Chi phí cho người vận hành vẫn là $15 mỗi giờ. Dữ liệu cho phương án máy phay CNC như sau: Chi phí mua sắm thiết bị: $35,000 Phần trăm sản phẩm hỏng: ½ Chi phí vận hành, bao gồm cả chi phí bảo trì, dụng cụ mỗi giờ: $2.0 Tuổi thọ thiết bị, năm 10 Lập lại toàn bộ quá trình tính toánnhư ở trên, chi phí thu hồi vốn mỗi tháng là 35,000 x 0.0143 = $500.5. Số lượng sản phẩm không đạt yêu cầu được sản xuất là: (1005/0.995) – 1005 = 1010 – 1005 = 5. Giả thiết hiệu suất làm việc là 80%, thời gian gia công trung bình mỗi tháng của máy phay CNC là: (1010 x 11)/ (60 x 0.8) = 231.46 giờ. Thời gian gia công trên máy mài là (1005 x 11)/(60 x 0.8) = 230.31 giờ. Bởi vì
Chương 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG CƠ KHÍ 41 hai nguyên công này được tiến hành đồng thời nên chu kỳ sản xuất mỗi sản phẩm là thời gian dài nhất trong cả hai nguyên công, tức là 231.46 giờ. Như vậy chi phí mỗi tháng cho phương án I là: 500.5 + 214.5 + 5x15 + 5x18 + 231.46 (15 + 2 + 2 + 1.75x15) = $11,353.56 Chi phí này nhỏ hơn so với phương án sử dụng máy cắt dây EDM; như vậy phương án tối ưu là sử dụng máy phay CNC kết hợp với máy mài. Tuy nhiên, sự chênh lệch chi phí giữa hai phương án là không lớnnên chúng ta phải cẩn thận trong việc thu thập dữ liệu và phân tích dữ liệu. TỔNG KẾT Chương này giới thiệu ngắn gọn các phương pháp gia công chế tạo sản phẩm đạt được nhiều mức độ khác nhau về dung sai, độ bóng bề mặtvà độ bền. Hầu hết nhà máy sản xuất sử dụng các trang thiết bị thông dụng như máy tiện, máy phay, và máy khoan. Trong khi một số khác tận dụng các công nghệ hiện đại như máy phát chùm tia laser, máy gia công điện hóa, và máy siêu âm. Nhu cầu sử dụng các phương pháp kết nối chi tiết, thay đổi tính chất vật lý của vật liệu cũng như gia công plastic cũng đang gia tăng. Mặc dầu chương này chỉ giới thiệu tóm tắt các phương pháp, nó đóng vai trò quan trọng trong việc giới thiệu các chương tiếp sau.