Công đoạn cắt kim loại là quá trình loại bỏ một lớp kim loại trên bề mặt gia công nhằm tạo ra chi tiết có hình dạng, kích thước và độ bóng bề mặt theo yêu cầu. Các phương pháp gia công phổ biến bao gồm tiện, bào, khoan, phay, mài,..
Các hình thức gia công này được thực hiện trên máy cắt kim loại bằng nhiều công cụ cắt khác nhau như dao tiện, mũi khoan, dao phay, mũi mài cà,…
Phôi và phoi là 2 định nghĩa khác nhau. Vậy, phoi là cái gì? Và phôi là cái gì?
Table of Contents
Phoi và quá trình hình thành phoi
Phoi là gì?
Trong lĩnh vực cơ khí, Phoi là một lớp vật liệu mỏng được loại bỏ và loại bỏ trong quá trình gia công chi tiết bằng phương pháp cắt gọt. Đây là một lớp kim loại bị biến dạng và tách ra khỏi chi tiết gia công. Hình dạng của phoi sẽ thay đổi tùy thuộc vào điều kiện cắt, vật liệu gia công và các yếu tố khác.
Quá trình hình thành phoi
Quá trình gia công cắt gọt là việc loại bỏ một lượng vật liệu không nguyên khối từ phôi để tạo ra chi tiết có hình dáng, kích thước và chất lượng bề mặt theo yêu cầu kỹ thuật.
Nhiều nghiên cứu đã chứng minh rằng, việc cắt gọt quá mức làm cho các phần tử vật liệu trượt phá dưới tác động của lực từ các thành phần dụng cụ cắt.
Dưới tác dụng của lực cắt, lớp kim loại ở phía trước của con dao sẽ bị ép lại và sau đó lớp kim loại sẽ bị tách ra và bắt đầu bị ép lên theo phía trước của con dao. Hiện tượng này tiếp tục xảy ra cho đến khi áp lực của con dao vượt quá lực liên kết giữa các phần tử vật liệu. Khi đó, vật liệu sẽ bị ép nén và trượt theo mặt phẳng. Con dao sẽ tiếp tục ép và các phần tử vật liệu tiếp theo sẽ tiếp tục trượt.
Các phần tử vật liệu trượt theo mặt trượt, có độ nghiêng khoảng 30-40 độ so với bề mặt phôi. Bên trong mỗi phần tử vật liệu, các tinh thể di chuyển theo một góc khoảng 60-65 độ.
Trong quá trình cắt gọt, các phần tử vật liệu trước tiên trải qua biến dạng đàn hồi, sau đó là biến dạng dẽo, và cuối cùng là phoi trượt liên tục.
Các dạng phoi
Tùy vào tính chất vật liệu (đàn hồi và dẽo) mà quá trình cắt gọt tạo ra nhiều hình dạng khác nhau. Trong thực tế, ta phân thành ba hình dạng phoi: Phoi vụn, phoi xếp và phoi dây.
Phoi vụn
Phoi vụn là kết quả của quá trình gia công các vật liệu cứng và giòn như gang, đồng thau, đá, gốm xứ, Ebônít,… Nó bao gồm các mảnh vật liệu rời rạc có hình dáng đa dạng, các thành phần này không có liên kết hoặc có liên kết rất yếu với nhau.
Phoi xếp
Phoi xếp được hình thành bằng cách gia công vật liệu có độ cứng vừa phải, có mức độ dẻo ít và vận tốc cắt trung bình. Mặt trượt phía trước của dao có hình dạng phẳng, trong khi phía đối diện có các răng cưa. Việc liên kết các phần tử vật liệu trong phoi này khá bền vững.
Phoi dây
Phoi dây được tạo thành khi gia công các vật liệu có độ dẽo cao, độ cứng thấp với tốc độ cắt lớn. Dạng này của phoi trượt ra từ dao dưới dạng một dây dài, có bề mặt xung quanh tương đối nhẳn và ít có răng cưa.
Các dạng phôi ở đây không được cố định theo vật liệu, mà chúng có thể thay đổi từ dạng phôi này sang dạng phôi khác nếu ta thay đổi điều kiện cắt gọt. Ví dụ, nếu ta cắt nhỏ chiều sâu và tăng tốc độ cắt, khả năng tạo ra phôi dây sẽ cao hơn.
Dựa vào cấu trúc phoi, chúng ta có thể suy đoán về tính hợp lý của phương pháp cắt và các thông số hình học của lưỡi dao được lựa chọn.
Phôi và các phương pháp chế tạo phôi
Phôi là gì?
Phôi còn lại trong quá trình gia công là nguyên liệu chủ yếu để sản xuất các sản phẩm trong lĩnh vực cơ khí theo yêu cầu về kích thước và mẫu mã đã được khách hàng thiết kế trước đó.
Phôi cơ khí là một yếu tố vô cùng quan trọng trong quá trình gia công cơ khí. Nó không chỉ là nguyên liệu mà còn là vật liệu chính để tạo ra các sản phẩm cơ khí đặc biệt.
Nguyên tắc chọn phôi trong gia công
Khi thực hiện quy trình chế tạo một chi tiết, chúng ta cần lựa chọn vật liệu để chế tạo phôi, xác định loại phôi và kích thước phù hợp cho phôi.
Kích thước phôi được xác định bằng cách tính toán lượng thừa gia công.
Loại phôi thì được căng cứ theo yêu cầu kỹ thuật và chức năng làm việc của chi tiết.
Phôi được lựa chọn phải đảm bảo các tiêu chí về kinh tế – kỹ thuật, tính năng, giá thành, chi phí chế tạo thấp, dễ chế tạo, quy trình công nghệ đơn giản, tiết kiệm nhưng vẫn đáp ứng yêu cầu kỹ thuật tốt.
Để tìm ra vật liệu phù hợp, hình dáng, kết cấu công nghệ, quy trình sản xuất, phương pháp chết tạo phôi và khả năng đạt độ chính xác của phương pháp, ta cần đi qua quá trình lựa chọn.
Ngoài ra, chúng ta cần xem xét điều kiện làm việc của xưởng để đưa ra quyết định phù hợp. Nếu chọn loại phôi không phù hợp với điều kiện của nhà xưởng và không thể sản xuất được, chúng ta sẽ mất kinh tế và thời gian.
Công nghệ gia công phôi
Phương pháp gia công cơ khí này kết hợp sự hỗ trợ của máy móc và kỹ năng thợ cơ khí để thực hiện các nhiệm vụ cắt gọt, tiện, phay, mài, bào.
Phương pháp gia công cơ khí chính xác đang được áp dụng phổ biến bằng cách sử dụng các máy cơ khí CNC tự động, giúp đạt được độ chính xác gần như hoàn hảo và đảm bảo tính tinh xảo, thẩm mỹ cao cho từng chi tiết.
Các phương pháp gia công cơ khí phôi khác nhau được áp dụng tùy thuộc vào loại máy móc sử dụng. Một số phương pháp phổ biến bao gồm:
Các phương pháp gia công phôi phổ biến hiện nay
Hiện nay, có nhiều phương pháp phổ biến để tạo ra một sản phẩm hoàn chỉnh từ phôi gia công. Dưới đây là một số phương pháp được áp dụng.
Phương pháp đúc phôi
Phôi đúc được tạo ra bằng việc đổ kim loại nóng chảy vào khuôn và chờ cho đến khi nó kết tinh lại, từ đó thu được chi tiết có hình dạng và kích thước theo yêu cầu.
Cho phép đúc được gần như tất cả các kim loại và hợp kim có thành phần đa dạng.
Phôi này được chế tạo bằng phương pháp phù hợp với các chi tiết có hình dáng phức tạp và tải trọng không quá lớn.
Cho phép đúc các chi tiết với trọng lượng từ vài chục gram đến những chi tiết có kích thước lớn lên đến vài chục tấn.
Là công nghệ sản xuất phôi với chi phí thấp, rất được ưa thích.
Phương pháp gia công áp lực
Phương pháp chế tạo phôi bằng công nghệ gia công áp lực là sử dụng ngoại lực thông qua các dụng cụ làm kim loại biến dạng ở trạng thái mạng tinh thể, theo các định hướng trước để tạo ra kích thước và hình dạng chi tiết theo yêu cầu.
Không thay đổi khối lượng, thành phần hóa học khi xử lý áp lực.
Nâng cao tính chất cơ học của vật liệu.
Đảm bảo kích thước, hình dạng, chất lượng bề mặt của mẫu có độ chính xác cao.
Tiết kiệm thời gian sản xuất cắt gọt.
Không mất nhiều vật liệu.
Cải thiện hiệu suất bằng cách tiết kiệm thời gian và đơn giản hóa quy trình công nghệ và tự động hóa.
Phương pháp rèn
Rèn cũng là một trong các phương pháp xử lý kim loại, sử dụng phổ biến để chế tạo phôi trong trạng thái nóng.
Gia công tiện
Gia công tiện là một phương pháp gia công cắt gọt phôi bằng cách sử dụng chuyển động quay tròn của phôi và chuyển động tiến của lưỡi dao. Trong quá trình thực hiện, phôi và lưỡi dao sẽ di chuyển tiến dọc và tiến ngang để thực hiện quá trình cắt, nhằm tạo ra hình dạng mong muốn của phôi. Phương pháp gia công cơ khí tiện thích hợp cho việc gia công các chi tiết máy móc, ốc vít, bu lông và nhiều loại linh kiện khác.
Gia công phay
Gia công phay là phương pháp gia công phôi sử dụng dao có nhiều lưỡi cắt xoay quanh trục và di chuyển theo các hướng ngang, dọc để cắt và tạo hình phôi. Phương pháp gia công cơ khí phay được áp dụng để sản xuất bộ truyền động, vỏ hộp số, vỏ đĩa nhôm,… Của ô tô. Ngoài ra, nó còn được sử dụng để chế tạo bánh răng và gá đỡ cho các loại máy móc.
Gia công bào
Gia công bào là một phương pháp để làm mịn và làm phẳng bề mặt của vật liệu bằng cách đánh bóng. Khi thực hiện gia công bào, dao và phôi di chuyển theo một quy luật cụ thể. Gia công thô và gia công tinh là hai phương pháp phổ biến được sử dụng ngày nay. Phương pháp này thích hợp để gia công các chi tiết có chiều rộng nhỏ nhưng chiều dài lớn như rãnh chữ V.
Gia công mài
Gia công mài là một phương pháp gia công kim loại sử dụng đá mài cọ xát vào phôi để lấy đi từng lớp mỏng kim loại, tạo bề mặt nhẵn mịn và độ bóng cho phôi. Phương pháp này được áp dụng để tạo độ nhẵn và bóng cho các chi tiết có độ mỏng nhất định mà các phương pháp khác không thể thực hiện được.
Gia công khoan – khoét – doa – taro
Gia công khoan, khoét, doa và taro là các phương pháp được sử dụng để tạo lỗ trên phôi. Thợ cơ khí sẽ tùy vào đặc điểm của phôi mà quyết định sử dụng phương pháp nào. Phương pháp này thường được áp dụng để chế tạo các thành phần như thanh răng, bánh răng, trục răng, hộp số, và nhiều hơn nữa.
Gia công chuốt
Gia công chuốt là một phương pháp tạo lỗ trên vật liệu. Chuyển động chuốt thường chỉ là chuyển động tịnh tiến của dao chuốt. Phương pháp này có thể tạo ra các lỗ tròn, lỗ định hình, lỗ thẳng, lỗ then hoa, rãnh xoắn,….
Hoàn thiện gia công.
Hoàn thiện gia công. bao gồm các phương pháp: mài nghiền, mài khôn, mài siêu tinh xác, đánh bóng, cạo. Hầu hết các sản phẩm gia công cơ khí đều phải trải qua giai đoạn này để đạt độ hoàn thiện tốt nhất.
