Phương pháp tạo hình bề mặt gia công trên máy công cụ

Công nghệ gia công cắt gọt vật liệu trên máy công cụ có chức năng tạo hình các bềmặt chi tiết gia công theo yêu cầu kỹ thuật. Cơ chế hình thành bề mặt gia công khá phức tạp, không những phụ thuộc vào công nghệ gia công, dụng cụ gia công mà còn phụ thuộc vào các quá trình chuyển động, phối hợp chuyển động và điều khiển quá trình công nghệ gia công. Và với chủ định hướng vào định nghĩa về việc hình thành bề mặt gia công trên máy công cụ, bề mặt được hình thành do một đường di chuyển (đường tạo hình động- đường sinh) tựa trên một đường cố định (đường tạo hình tĩnh- đường chuẩn) theo một qui luật động học nào đó. Như vậy tạo hình bề mặt gia công trên máy công cụ thực chất là tạo hình đường sinh và đường chuẩn (thường gọi chung là đường tạo hình bề mặt). Trong thực tế có các phương pháp hình thành đường tạo hình bề mặt gia công trên máy công cụ như sau:

Phương pháp quĩ tích: Đường tạo hình bề mặt được hình thành như là quĩ đạo chuyển động tương đối của một điểm trên lưỡi cắt của dụng cụ trên bề mặt gia công. Như vậy đường tạo hình bề mặt là vết ( quỹ tích ) chuyển động của chất điểm.

Tiện bề mặt trụ ngoài trên máy tiện( hình 1.1 ), đường sinh là vết của mũi dao tiện để lại trên bề mặt trụ do chuyển động quay tròn của phôi tạo nên, đường chuẩn là vết của mũi dao tiện để lại trên bề mặt trụ do chuyển động tịnh tiến của bàn dao dọc theo song song với tâm máy tạo nên. Như vậy phương pháp hình thành đường tạo hình bề mặt ở đây đều là phương pháp quĩ tích, có một chuyển động tạo hình đường sinh và một chuyển động tạo hình đường chuẩn.

Phương pháp quĩ tích thuận tiện cho việc hình thành đường tạo hình bề mặt là đường tròn hoặc đường thẳng, tuy nhiên nếu đường tạo hình bề mặt là đường cong phức tạp thì chuyển động tạo hình là hợp của các thành phần chuyển động, cấu trúc điều khiển máy rất phức tạp, mặt khác năng suất và chất lượng bề mặt gia công không cao.

Phương pháp chép hình: Đường tạo hình bề mặt được chép hình từ biên dạng lưỡi cắt của dụng cụ. theo phương pháp này không cần chuyển động tạo hình mà chỉ cần chuyển động cắt vào và chuyển động định vị nhằm xác định vị trí dụng cụ trên bề mặt gia công.

Tiện bề mặt trụ ngoài ( hình 1.2-a ) đường sinh(1) được chép hình bởi biên dạng lưỡi cắt của dao tiện, còn đường chuẩn(2) được hình thành theo phương pháp quĩ tích với chuyển động tạo hình là chuyển động quay của chi tiết gia công.

Phay bánh răng trụ bằng dao phay đĩa modul ( hình 1.2-b ), biên dạng rãnh răng(đường sinh) được chép hình từ biên dạng lưỡi cắt của dao phay. Còn đường răng(đường chuẩn) được hình thành nhờ chuyển động tịnh tiến của phôi kết hợp chuyển động quay của dao phay. Sau khi phay xong một rãnh răng, quay phân độ phôi bánh răng và tiếp tục gia công rãnh răng khác.

Việc hình thành đường tạo hình bằng phương pháp chép hình cho năng suất cao, cấu trúc máy đơn giản, biên dạng lưỡi cắt dụng cụ được thiết kế theo đường tạo hình vì vậy rất phù hợp với sản xuất chuyên môn hóa, sản xuất loạt. Trong sản xuất đơn chiếc cần lưu ý đến giá thành khi thiết kế, chế tạo dụng cụ cắt. Gia công bề mặt theo phương pháp này có lực cắt lớn và thiết kế, chế tạo dụng cụ cắt phức tạp.

Phương pháp bao hình: Theo phương pháp này đường tạo hình bề mặt được hình thành như là đường bao các vị trí liên tiếp của hình bao(biên dạng lưỡi cắt của dụng cụ). Qui luật chuyển động bao hình được xác định theo lí thuyết ăn khớp của cặp biên dạng đối tiếp. Biên dạng lưỡi cắt được thiết kế phù hợp với biên dạng đường tạo hình để nhắc lại sự ăn khớp trong quá trình gia công bề mặt.

Hình 1.3 mô tả một sơ đồ gia công răng theo phương pháp bao hình, theo nguyên lí nhắc lại sự ăn khớp của thanh răng với bánh răng. Ở đây, biên dạng răng (đuờng tạo hình bề mặt răng) là đường bao của các hình bao(các vị trí liên tiếp của biên dạng lưỡi cắt) của dụng cụ cắt có dạng thanh răng. Chuyển động bao hình biên dạng răng bao gồm chuyển động tịnh tiến của thanh răng (tạo ra vận tốc bao hình) và chuyển động quay tương ứng (ăn khớp) của bánh răng được gia công. Chuyển động tạo hình đường răng là chuyển động tịnh tiến tương đối dọc theo đường răng.

Đường tạo hình bề mặt được hình thành theo phương pháp bao hình có độ chính xác hình học cao, cùng một biên dạng lưỡi cắt(hình bao) vẫn bao hình được các biên dạng khác do phối hợp các thành phần chuyển động tạo hình. Phương pháp được ứng dụng hiệu quả trên các máy chuyên dùng gia công răng.

Phương pháp tiếp xúc: Đường tạo hình bề mặt được hình thành theo quá trình gia công như là một đường chuẩn tiếp xúc với vô số đường phụ là quĩ đạo chuyển động của chất điểm trên lưỡi cắt của dụng cụ.

Hình 1.4 mô tả phương pháp tiếp xúc để hình thành đường tạo hình bề mặt (1).
Theo phương pháp này chất lượng tạo hình phụ thuộc nhiều vào năng suất tạo hình của máy, nếu tăng năng suất thì độ chính xác của đường tạo hình bề mặt giảm.