Hỏi về công nghệ gia công trục khuỷu ?

BÀI 1: CÔNG NGHỆ GIA CÔNG TRỤC KHUỶU

I/ Cấu tạo, điều kiện làm việc và yêu cầu kỹ thuật

I.1/ Cấu tạo, điều kiện làm việc

Trục khuỷu là loại trục lệch tâm . Trên trục khuỷu ngoài các cổ chính trùng với tâm quay của trục còn có các trục bậc lệch tâm để lắp với tay biên, còn gọi là cổ biên. Trục khuỷu là chi tiết dạng trục thường dùng trong động cơ đốt trong dùng để biến đổi chuyển động tịnh tiến của piston thành chuyển động quay của trục khuỷu. Trong quá trình làm việc phải đảm bảo truyền momen xoắn, trục cần phải đảm bảo độ đồng tâm, không tạo ra lực ly tâm khi chuyển động quay. Do vậy trong quá trình gia công phải tuân thủ quy trình công nghệ để đạt những tiêu chí về yêu cầu kỹ thuật đề ra.

I.2/ Yêu cầu kỹ thuật đối với trục khuỷu

v Độ chính xác về kích đường kính cổ trục đạt : CCX 7÷ 8, các sai số hình dáng hình học: độ côn, độ ô van, nằm trong giới hạn dung sai đường kính

v Độ chính xác về vị trí tương quan như độ đảo các cổ trục, độ không thẳng góc giữa đường tâm và mặt đầu vai trục trong khoảng : 0,01 ÷ 0,1mm

v Độ nhám bề mặt R_a = 0,63 ÷ 0,16

v Độ không song song giữa tâm cổ biên và tâm cổ chính không quá 0,01 ÷ 0,03mm trên chiều dài cổ biên

v Yêu cầu cân bằng động : độ không cân bằng cho phép 15 ÷ 30g/cm

v Độ cứng cổ trục chính và cổ biên là 52 ÷ 62 HRC

v Tùy theo yêu cầu thường chế tạo bằng thép 45, thép hợp kim crôm, niken, măngan

v Trục khuỷu thường chia thành 2 loại:

- Trục khuỷu liền

- Trục khuỷu ghép (dùng trong trường hợp trục có chiều dài > 1000mm)

v Phương pháp chế tạo phôi : rèn tự do, rèn khuôn, dập nóng

II/ Phương pháp gia công

II.1/ Quy trình công nghệ gia công trục khuỷu

II.1.1/ Chọn chuẩn để gia công:

Khi chọn chuẩn để gia công cần căn cứ vào yêu cầu kỹ thuật để chọn. Đối với trục khuỷu độ đồng tâm giữa các cổ trục (cổ chính và cổ biên) là rất quan trọng, vì thế chuẩn để gia công thường là 2 lỗ tâm, dùng để gia công thô và gia công tinh, hầu hết các bề mặt của trục. Dùng lỗ tâm làm chuẩn phải dùng tốc kẹp mặt ngoài phía trái đầu trục để truyền moment xoắn, có thể dùng tốc thẳng khi mài và tốc cong khi tiện. Khi gia công nhiều dao, trục dài có thể truyền moment xoắn từ 2 phía

Khi định vị bằng 2 mũi tâm nếu dùng mũi tâm cứng, rất dễ dẫn đến sai số chuẩn chiều dài do khi khoan tâm độ sâu lỗ khoan không đều. Để khắc phục sai số này có thể dùng mũi tâm tùy động (hình 3.1), mũi tâm 3 có lò xo đẩy 4, khi đó mặt đầu của chi tiết luôn tỳ vào mặt đầu phiến 2 vì vậy không có sai số chuẩn kích thước chiều dài.

Hình 3.1 : Mũi tâm tùy động

Nếu khi gia công tiện, mài mũi tâm sau có thể là mũi tâm quay, hoặc mũi tâm cố định khi cần độ đồng tâm cao, nhưng khi số vòng quay lớn hơn 500v/phút thì mũi tâm dễ bị mòn do không bôi trơn liên tục vì vậy phải dùng mũi tâm quay cùng với chi tiết

Hình 3.2: Mũi tâm quay

Trục khuỷu là chi tiết máy khó gia công vì kết cấu phức tạp, độ cứng vững gá đặt kém, đòi hỏi kỹ thuật cao. Việc chọn chuẩn để gia công cũng như khi gia công trục thường lấy lỗ tâm làm chuẩn tinh phụ để gia công các cổ chính. Nhưng khi gia công cổ biên, thường không dùng lỗ tâm ở cổ chính làm chuẩn mà dùng ngay cổ chính đã gia công làm chuẩn tinh nhằm đảm bảo độ cứng vững khi gá đặt. Để đưa tâm cổ biên trùng với tâm máy gia công, ta gá lệch tâm cổ chính khỏi tâm máy một đoạn lệch tâm (e) bằng khoảng cách giữa 2 tâm cổ biên và cổ chính, đồng thời định vị để đưa tâm cổ biên trùng với tâm của máy nhờ vào lỗ tâm gia công trên mặt bích đầu trục khuỷu, để cân bằng khi quay, có lắp thêm đối trọng G. (hình 3.3)

Hình 3.3 Gá đặt khi gia công cổ trục biên (Tiện và mài)

II.1.2/ Quy trình công nghệ gia công trục khuỷu:

Như vậy, trình tự gia công các bề mặt chính của trục khuỷu liền bằng phôi rèn khuôn hoặc phôi đúc như sau:

1. Nắn thẳng phôi

2. Khỏa mặt đầu, khoan lỗ tâm ở 2 đầu cổ chính

3. Phay mặt cạnh má trục khuỷu hoặc gia công lỗ trên mặt bích, mục đích để định vị khi gia công cổ biên

4. Nắn thẳng và kiểm tra độ đảo khi gá trục vào 2 lỗ tâm

5. Gia công thô và gia công bán tinh các cổ chính, chuẩn là 2 lỗ tâm

6. Gia công thô và gia công bán tinh các cổ biên, các bề mặt má khuỷu

7. Phay mặt phẳng má khuỷu, phay rãnh then…

8. Gia công các lỗ dẫn dầu bôi trơn, lỗ lắp đối trọng…

9. Tôi và ram các cổ trục

10. Kiểm tra, sửa lỗ tâm

11. Mài thô và tinh các cổ chính

12. Mài thô và tinh các cổ biên, khi gia công tinh các cổ biên thường dùng phương pháp mài trên máy mài trục khuỷu chuyên dùng ( Hình 3.4) hoặc trên máy mài tròn với đồ gá thích hợp. cách gá giống như khi tiện ( Hình 3.3)

13. Cân bằng động

14. Gia công tinh lần cuối cổ chính và cổ biên

15. Tổng kiểm tra lần cuối

Hình 3.4: Gá đặt khi tiện, mài cổ biên trục khuỷu trên máy chuyên dùng

II.2/ Biện pháp thực hiện một số nguyên công chính

II.2.1/ Khỏa mặt đầu và khoan các lỗ tâm

Đây là nội dung cơ bản của công việc gia công tạo chuẩn, vì lỗ tâm được chọn làm chuẩn tinh trong quá trình gia công. Việc khỏa mặt đầu và khoan lỗ tâm thực hiện theo các phương pháp sau.

a) Trong sản xuất đơn chiếc và loạt nhỏ: Phay 2 mặt đầu trục và lấy dấu để khoan 2 lỗ tâm. Cũng có thể gá trục trên mâm cặp, xén mặt đầu, khoan lỗ tâm theo dấu, sau đó đổi đầu để gia công phía còn lại

b) Trong sản xuất hàng loạt và hàng khối: Phay mặt đầu trục cả 2 phía trên máy phay nằm ngang, sau đó khoan lỗ tâm 2 phía trên máy khoan chuyên dùng, khoan tâm tiến hành cùng lúc từ 2 đầu phôi để đảm bảo độ đồng tâm

Hình 3.5 : Gia công trục lệch tâm với cách gá nhờ 2 lỗ tâm (Khoảng lệch tâm e)

II.2.2 : Gia công cổ chính trên trục:

Sau khi khỏa mặt đầu và khoan các lỗ tâm, tiếp theo tiến hành gia công cổ chính của trục, thường tiến hành trên máy tiện, trước hết ta gia công cổ chính ở giữa, rồi đặt luy nét vào đó để tăng độ cứng vững khi gia công các cổ chính còn lại. (Sơ đồ gá đặt hình 3.6). Trong trường hợp các trục có số cổ chính nhỏ hơn 5 ta có thể gia công bình thường bằng chống tâm 2 đầu và không cần đỡ bằng luy nét

Hình 3.6 : Gia công cổ chính giữa để đỡ luy nét, nâng cao độ cứng vững khi gia công các cổ chính còn lại

II.2.3 : Gia công mặt lệch tâm trên trục (Cổ biên)

Các bề mặt (Cổ trục) lệch tâm còn gọi là cổ biên có đường tâm không trùng nhưng lại song song với đường tâm chung của trục. Để gia công các bề mặt lệch tâm (cổ biên) ta có các phương pháp sau:

a) Trong sản xuất đơn chiếc và loạt nhỏ: Thường tiến hành rà gá trực tiếp hoặc theo dấu, có thể dùng mâm cặp 4 chấu hoặc mâm cặp 3 chấu, gá đặt sao cho tâm cổ biên trùng với tâm quay của máy. Để đạt độ chính xác cao, sai số giữa (tâm cổ chính và tâm cổ biên là 0,01mm) có thể dùng đồng hồ so đặt trên đài gá dao để kiểm tra

b) Trong sản xuất hàng loạt và hàng khối: Tiến hành gá đặt trên máy tiện bằng đồ gá chuyên dùng (Hình 3.7)

Hình 3.7 : Gia công trục khuỷu gá trên đĩa lệch tâm, để tăng độ cứng vững khi gá và gia công, dùng thanh giằng 3 để chống biến dạng của trục khuỷu

loại đồ gá này dùng cho cả tiện và mài tinh cổ biên, để tăng độ cứng vững khi mài bố trí thêm vấu tỳ (hình 3.8).

Hình 3.8: Sơ đồ bố trí vấu tỳ cứng vững cho trục khuỷu khi mài cổ biên

Thường lấy cổ chính làm chuẩn tinh chính và gá tâm cổ chính lệch khỏi tâm máy một khoảng e (khoảng cách giữa 2 tâm cổ biên và cổ chính) và để chống xoay trục khuỷu thường dùng mặt nào đó trên trục khuỷu làm mặt tỳ (má trục khuỷu, lỗ tâm mặt bích, lỗ tâm khoan trên má khuỷu hình 3.9)

II.2.4: Kiểm tra trục

- Kiểm tra vị trí tương quan giữa các bề mặt trục như : Độ đồng tâm giữa các bậc trục, độ không song song giữa đường trục của cổ chính và cổ biên.

- Kiểm tra hình dáng hình học chi tiết trục bằng đồng hồ và gá trục trên 2 mũi tâm

a/, b/ mặt vát trên má khuỷu – c/ lỗ tâm khoan trên má khuỷu

Hình 3.9: Điểm tỳ chống xoay khi gia công cổ biên

- Kiểm tra kích thước chiều dài, và đường kính, nếu các kích thước có dung sai lớn hơn 0,02 mm kiểm tra bằng thước, các kích thước có dung sai nhỏ hơn 0,02 mm kiểm tra bằng panme, calip, đồng hồ so. Các kích thước có độ chính xác cấp 6 trở lên phải dùng dụng cụ quang học để kiểm tra. Trong sản xuất lớn có thể dùng các đồ gá chuyên dùng để kiểm tra, hoặc dùng phương pháp kiểm tra tự động ngay trong quá trình gia công

Thông thường quá trình gia công trục khuỷu chia làm 3 giai đoạn sau

1/ Gia công chuẩn phụ: dùng chuẩn thô là cổ chính gá vào khối V và tỳ vào một má trục, để khống chế kích thước chiều dài và tiến hành khỏa mặt đầu, khoan lỗ tâm. Khi phay mặt cạnh hoặc khoan lỗ mặt bích để làm chuẩn cho gia công cổ biên ta dựa vào cổ biên, để định vị góc xoay. Đối với phôi rèn tự do, thường gia công theo dấu

2/ Gia công trước nhiệt luyện: đây là giai đoạn phức tạp và khó khăn nhất (vì sai lệch của phôi, độ cứng vững gá đặt kém). Khi gia công cổ chính, cần chọn cách gá đặt sao cho biến dạng ít nhất. Ví dụ khi gia công trục khuỷu có 6 xi lanh với 7 cổ chính, trước hết ta gia công cổ chính ở giữa, rồi đặt luy nét vào đó để tăng độ cứng vững khi gia công các cổ chính còn lại. Khi gia công cổ biên, thường không dùng lỗ tâm ở cổ chính làm chuẩn mà gá đặt ngay vào cổ chính vừa gia công (Bằng mâm cặp hoặc khối V) để đảm bảo độ cứng vững khi gá đặt

3/ Gia công tinh và gia công lần cuối sau khi nhiệt luyện: Bao gồm mài thô và mài tinh các cổ chính, cổ biên. Nếu các cổ chính và cổ biên, yêu cầu độ chính xác và độ nhẵn bóng cao hơn có thể mài siêu tinh và đánh bóng… Ngoài ra còn dùng lăn ép, va đập để nâng cao độ bền mỏi ở các góc lượn của cổ trục nơi thường có ứng suất tập trung lớn