Báo cáo khoa học: "Nghiên cứu công nghệ chế tạo ống lót xi lanh -ớt lắp trong động cơ đốt trong trên máy công cụ thông th-ờng và máy cnc" pdf

Nghiên cứu công nghệ chế tạo ống lót
xi lanh ớt lắp trong động cơ đốt trong
trên máy công cụ thông thờng v máy cnc


ThS. trơng nguyên trung
Bộ môn Công nghệ Giao thông - ĐH GTVT
Tóm tắt: ống lót ớt l chi tiết đợc lắp ghép vo các lỗ xi lanh của động cơ đốt trong. Nó
l chi tiết rất quan trọng dùng nhiều trong các ngnh Ô tô, Máy kéo, Máy xây dựng, Đầu máy
toa xe ống lót xi lanh l chi tiết có thnh mỏng, yêu cầu kỹ thuật chế tạo lại cao. Độ chính xác
về hình dáng, kích thớc cũng nh độ bóng cng cao thì công suất động cơ cng đảm bảo v
tuổi thọ cng tăng.
Việc gia công chế tạo ống lót xi lanh thực hiện trên máy công cụ thông thờng song độ
chính xác v năng suất không cao. Để nâng cao độ chính xác, độ bóng bề mặt, ống lót xi lanh
đợc gia công chế tạo trên máy hiện đại CNC.
Bi báo ny tác giả đã nghiên cứu đa ra công nghệ gia công ống lót trên máy thông
thờng v quan trọng hơn l lập trình gia công nó trên máy CNC.
Summary: In this article, the writer recommends the technology for manufacturing
cylinder - embedded tubes to be fitted onto common machines, more inportantly, when the
tubes are CNC - programmed.

I. Đặt vấn đề
Ngày nay, máy công cụ điều khiển số
(CNC) đã phát triển mạnh ở nhiều nớc trên
thế giới. Chúng có thể gia công đợc nhiều
loại chi tiết máy có độ chính xác cao. ở Việt
Nam, lĩnh vực CNC đang có khuynh hớng
phát triển mạnh, nhiều trờng Đại học, Viện
nghiên cứu đã nhập thiết bị và đa công nghệ
này vào chơng trình đào tạo cho sinh viên.
Đặc biệt hiện đã có nhiều doanh nghiệp, nhà

máy ứng dụng công nghệ CNC vào gia công
chi tiết máy cho chế tạo thiết bị và phụ tùng
thay thế. Trong ngành Giao thông vận tải, ống
lót xy lanh động cơ đốt trong là một trong
những chi tiết quan trọng, có điều kiện làm
việc khắt khe, có yêu cầu kỹ thuật chế tạo
cao.
Hiện nay, để thay thế ống lót khi sửa
chữa động cơ thờng sử dụng nguồn phụ tùng
nhập ngoại và sản xuất trong nớc. Các ống
lót chế tạo trong nớc có chất lợng kỹ thuật
không cao nên khi làm việc nhanh bị h hỏng
và hiệu quả kinh tế thấp.
Bài báo này giới thiệu kết quả nghiên cứu
và khả năng ứng dụng công nghệ gia công
ống lót xy lanh động cơ trên máy CNC. Kết
quả nghiên cứu này nếu đợc ứng dụng sẽ
mang lại ý nghĩa thực tiễn cao.

II. Nội dung nghiên cứu
1. Đặc điểm kết cấu của ống lót xi lanh
động cơ.
ống lót xi lanh là một chi tiết lắp vào thân
máy. ống lót xi lanh làm việc trong điều kiện
áp suất lớn, nhiệt độ cao và bị ăn mòn nhiều.
* ống xi lanh có hai loại:
ống lót khô: Toàn bộ mặt trụ ngoài của
ống lót, đợc lắp vào lỗ xi lanh của thân máy.
Bề mặt ngoài của nó phải đợc gia công chính
xác toàn bộ để truyền nhiệt tốt ra ngoài áo

nớc làm mát. ống lót khô có chiều dày từ 3
5 mm.
ống lót ớt: Là loại ống lót tiếp xúc trực
tiếp với nớc làm mát, nó đợc lắp với thân
máy bởi các vòng đai lắp ghép đợc gia công
chính xác. Chiều dầy của ống từ 6 8 mm.
Nhợc điểm của việc động cơ có dùng
ống lót ớt là do một phần blốc xy lanh không
có độ cứng vững tốt bằng blốc có dùng ống lót
khô.
ống lót ớt chế tạo bằng gang xám GX
24 - 44, GX 21 - 40, gang hợp kim cao với Ni
đến 10%, ống lót có thể tôi hay không tôi. Loại
ống lót tôi bằng dòng điện cao tần chiều sâu
lớp thấm tôi 1, 5 mm còn tôi thể tích độ
cứng đạt 39 47 HRC, tôi theo phơng pháp
này gây biến dạng, dễ nứt.
Thành phần gang hợp kim
của ống lót có tôi là 3,2 3,5%C,
0,6 0,8 Mn, 0,03 6,0% Ti, 2,2
2,4% Si, 0,15 0,4% Cu, 0,3
0,6% Cr, 0,3 0,7% Ni.

n
Loại ống lót không tôi chế
tạo bằng gang hợp kim Crôm,
Crôm-môlipden, ôttenit-nikel cao.
2. Điều kiện kỹ thuật chế
tạo ống lót
Tính chất sử dụng và tuổi

thọ của động cơ đa phần là phụ
thuộc vào chất lợng chế tạo ống
lót và xy lanh.
Điều kiện kỹ thuật cơ bản để
chế tạo ồng lót động cơ ô tô l:
1. Dung sai theo đờng kính
của bề mặt làm việc phải đạt độ chính xác cấp
5 hay cao hơn (theo hệ ISO 17 cấp).
2. Sai lệch về hình dáng của lỗ nh ô
van, côn không đợc quá 0,01 0,03 mm trên
toàn bộ chiều dài của ống lót.
3. Dung sai theo đờng kính của bề mặt
lắp ghép ngoài nh sau:
a. Vòng đai lắp ghép của các ống lót ớt
và bề mặt lắp ghép ngoài của ống ghép ngắn
phải đạt độ chính xác cấp 6 (ISO).
b. Các bề mặt ngoài của ống lót khô dễ
thay đổi cần đạt cấp 6 hệ ISO17 cấp chính xác.
4. Độ lệch của vòng đai lắp ghép bên
ngoài của ống lót ớt đối với bề mặt gơng

trong lỗ không đợc quá 0,1 mm, của loại ống
lót khô 0,03 0,05 mm.
5. Độ lệch mặt tựa đầu của gờ đối với bề
mặt lỗ thờng đợc đo theo chiều dài bằng
0,7 0,8 mm của bán kính xylanh, không đợc
quá 0, 02 0, 05 mm.
Độ bóng bề mặt gơng trong lỗ cấp 9 cấp
10, độ bóng bề mặt lắp ghép của ống lót khô
cấp 7 8, của ống lót ớt cấp 6 7. Tôi ống lót

thực hiện bằng 2 phơng pháp cơ bản sau:
- Tôi thể tích (đốt toàn bộ) thờng đạt độ
cứng HB = 335 445.
- Tôi mặt ngoài đạt độ cứng HRC = 40
50 bằng dòng điện cao tần có chiều sâu lớp
cứng từ 2,0 2,5 mm.
Phôi của loại ống lót tôi có độ cứng
HB = 210 260.

- Tốc độ quay của phôi: n = 400
vòng/phút.
3. Quy trình công nghệ gia công chế
tạo ống lót ớt trên máy thông thờng
Sau khi nghiên cứu đa ra quy trình công
nghệ chế tạo ống lót ớt xy lanh trên máy
công cụ thông thờng:

Nguyên công 1: Tiện thô mặt trong v
xén mặt đầu tán.






- Máy tiện 16K20
- Dao tiện BK8
- Tốc độ quay của phôi: n = 315 v/ph.
- Chiều sâu cắt: t = 2 mm.
- Lợng ăn dao dọc: S

d
= 0,11 mm/vòng.
- Lợng ăn dao ngang: S
n
= 0,07
mm/vòng.

Nguyên công 2: Tiện thô mặt ngoi v
xén các mặt đầu.






- Máy 16K20.
- Dao tiện BK8
- Chiều sâu cắt: t = 1,5 mm.
- Lợng chạy dao dọc: S
d
= 0,13
mm/vòng.
- Lợng chạy dao ngang: S
n
= 0,07
mm/vòng.
Nguyên công 3: Tiện bán tinh vòng đai
lắp ghép.

- Máy tiện 16K20
sd sn
n
sd
sd
n
- Dao tiện ngoài BK8
- Số vòng quay của phôi: n = 500
vòng/phút.
- Chiều sâu cắt: t = 0,75 mm.
- Lợng ăn dao: S
d
= 0,084 mm/vòng.

Nguyên công 4: Tôi v Ram.
Tôi cao tần bằng dòng điện tần số cao,
chiều sâu thấm tôi đạt > 2,5 mm.
Nguyên công 5: Doa bán tinh mặt trong.

- Máy doa kim cơng đứng 278K
- Tốc độ quay của trục dao n = 600
vòng/phút.
- Chiều sâu cắt: t = 0,75 mm.
- Lợng tịnh tiến của trục dao: S = 0,2
mm/vòng.
Nguyên công 6: Tiện tinh các vòng đai
v xén mặt đầu.






- Máy tiện 16K20
- Dao tiện ngoài BK8
- Chiều sâu cắt: t = 0,5 mm
- Lợng ăn dao dọc: S
d
= 0,084
mm/vòng.
- Lợng ăn dao ngang: S
n
= 0,06
mm/vòng.
Nguyên công 7: Kiểm tra độ kín của
ống lót.
Kiểm tra bằng thuỷ lực dới áp lực p = 4
5 KG/cm
2

trong khoảng thời gian 2 phút.
n
s
Nguyên công 8: Doa tính mặt trong (lỗ)









- Máy doa kim cơng đứng 278K
- Dao tiện BK8
- Tốc độ quay trục dao: n = 900 vòng/phút.
- Chiều sâu cắt: t = 0,2 mm
- Lợng chạy dao: S = 0,08 mm/vòng.
Nguyên công 9: Mi thô vòng đai lắp
ghép.



sd
n
sn
n
s
sd
nct

nđá




- Máy mài tròn ngoài: 3A141

- V
đá
= 35 m/s, n
đá
= 1980 vòng/phút.
- Bớc tiến dọc của bàn máy: S
d
= 0,3
m/phút.
- Bớc tiến ụ đá: S
ngang
= 0,06 mm/ht bàn
- Chiều sâu mài t = 0,5 mm
- Tốc độ quay chi tiết: n
ct
= 200 vòng/phút.
Nguyên công 10: Tiện tinh mặt đầu tán
v vát cạnh.
- Máy tiện 16K20

- Dao tiện mặt đầu: BK8
- Tốc độ quay của trục chính (chi tiết):
n = 600 vòng/phút.
- Chiều sâu cắt t = 0,5 mm
- Lợng ăn dao ngang: S
n
= 0,042 mm/vòng.

Nguyên công 11: Mi khôn sơ bộ mặt
trong.









- Máy 2K833
- Tốc độ quay của đầu khôn: n = 280
vòng/phút.
- Tốc độ dài của đầu khôn: V
q
= 20
m/phút.
- Tốc độ tịnh tiến của đầu khôn: V
tt

= 15
m/phút.
- áp lực mài: p = 5 KG/cm2.
- Lợng d mỗi bên 0, 05 mm.
Nguyên công 12: Xén tinh mặt đầu của
tán.





sn
nct
nct
sn

- Máy tiện 16K20
- Dao tiện BK8
- Tốc độ quay của trục chính: n = 500
vòng/phút.
- Chiều sâu cắt: t = 0,3 mm.
- Lợng ăn dao ngang S
n
= 0,04
mm/vòng.

Nguyên công 13: Mi lần cuối các vnh
đai
vtt
vq

sd
n
ct
Sk
nđá


- Máy mài tròn ngoài 3A141
- Tốc độ quay của trục đá: n
đ
= 1980
vòng/phút.
- Chiều sâu mài: t = 0, 15 mm
- Bớc tiến của bàn máy: S
d
= 0,2 m/phút
- Bớc tiến ngang của ụ đá: S
K
= 0,001
mm/ht bàn.
- Tốc độ quay chi tiết: n
ct
= 350 vòng/phút.

Nguyên công 14: Mi khôn lần cuối mặt
trong.
- Máy 2K833
- n
đ
= 400 vòng/phút.
- V
q
= 30 m/phút.
- V
tt
= 25 m/phút.










- Lợng d mài khôn lần cuối 0, 025 mm
cho mỗi bên.
Nguyên công 15: Lm sạch
Nguyên công 16: Kiểm tra v nhóm lắp
ráp với Piston.
- Kiểm tra mặt ngoài đối với các vết nứt,
rạn rỗ Dùng thiết bị điện từ.
- Kiểm tra đờng kính ngoài và các kích

thớc khác (chiều dài, chiều dày của tán ).
- Kiểm tra đờng kính lỗ ống lót. Dùng
đầu to hơi ép. Khi xác định kích thớc lỗ cần
chọn theo các nhóm kích thớc.
- Kiểm tra độ đồng tâm của bề mặt lắp
ghép đối với bề mặt trong lỗ, đồng thời độ lệch
mặt đầu tán.
4. Lập trình chơng trình gia công ống
lót xi lanh ớt






to1
vtt
vq
O234
N2 G30 U0 W0 ;
N4 G50 X150.Z200. ;
N6 T0101 M08 ;
N8 G96 S180 M03 ;
N10 G00 X90.Z2. ;
N12 G99 G01 Z-176.F0.3 ;
N14 G00 X86. ;
N16 Z30. ;

N18 G30 U0 W0 ;
N20 G50 X150.Z200.T0100 ;

N22 T0202 ;
N24 G96 S180 M03 ;
N26 G00 X118.5 Z3. ;
N28 G71 U1.R1.0 ;










N30 G71 P32 Q38 U0.3 W0.2 F0.3 ;
N32 G01 X110. ;
N34 Z-164.1 ;
N36 X114.5 Z-168. ;
N38 Z-176. ;
N40 G00 X120.Z10. ;

N42 G30 U0 W0 ;
N44 G50 X150.Z200.T0200 ;
N46 T0303 ;
N48 G96 S200 M03 ;
N50 G00 X116.Z-3. ;
N52 G01 X86.F0.15 ;
N54 G00 Z10. ;

to2





N56 G30 U0 W0 ;
N58 G50 X150.Z197.T0300 ;
N60 T0101 ;
N62 G96 S180 M03 ;
N64 G00 X90.Z3. ;
N66 G71 U1.R1.0 ;
N68 G71 P70 Q76 U0.2 W0.15 F0.3 ;
N70 G01 X96. ;
N72 G01 Z-53. ;
N74 X92. ;
N76 Z-173.5 ;
N78 G00 X86. ;
N80 Z10. ;

to1
to3
to4

N82 G30 U0 W0 ;
N84 G50 X150.Z197.T0100 ;
N86 T0404 ;
N88 G96 S250 M03 ;

N90 G00 X94.Z3. ;
N92 G70 P70 Q76 F0.08 ;
N94 G00 X80. ;
N96 Z10. ;









N98 G30 U0 W0 ;
N100 G50 X150.Z197.T0400 ;
N102 T0303 ;
N104 G96 S200 M03 ;

N106 G00 X120.Z-3. ;
N108 G01 X92.F0.15 ;
N110 G00 Z10. ;











N112 G30 U0 W0 ;
N114 G50 X150.Z194.T0300 ;
N116 T0505 ;
N118 G96 S180 M03 ;
N120 G00 X115.Z3. ;
to3
N122 G71 U1.R1.0 ;
N124 G71 P126 Q162 U0.2 W0.15 F0.3 ;
N126 G01 X97. ;
N128 Z-5. ;
N130 X100.Z-7.598 ;
N132 Z-30.536 ;
N134 X96.Z-34. ;
N136 Z-36. ;
N138 X105. ;
N140 Z-41. ;

N142 X101.Z-44.464 ;
N144 Z-114.536 ;
N146 X105.Z-118. ;
N150 Z-152.67 ;
N152 X104.Z-155.268 ;
N154 Z-159.134 ;
N156X104.Z-163. ;
n
N158 Z-165. ;
N160 X112.5 ;
N162 Z-170.5. ;
N164 G00 X120. ;
N166 Z10. ;

N168 G30 U0 W0 ;
N170 G50 X150.Z194.T0500 ;
N172 T0606 ;











N174 G96 S250 M03 ;
N176 G00 X112.5.Z3. ;

N178 G70 P126 Q162 F0.08 ;
N180 G00 X120. ;
N182 Z50. ;








N184 G30 U0 W0 ;
N186 G50 X150.Z194.T0600 ;
N188 T0404 ;
N190 G96 S180 M03 ;
N192 G00 X94.Z2. ;
N194 G01 Z0.F0.3 ;
N196 X92.Z-1.F0.15 ;
N198 G00 X86. ;
n
N200 Z10.M09 ;
N202 M30 ;
III. Kết Luận
Quy trình công nghệ gia công chế tạo
ống lót xylanh ớt trên máy thông thờng phải
qua nhiều nguyên công nên khi thay đổi quá
trình gá đặt thì độ chính xác gia công sẽ thấp,
đó là cha kể đến các yếu tố khác. Chơng
trình gia công trên máy CNC đơn giản, ngắn
gọn, khi gia công chỉ một lần gá đặt nên độ

chính xác cao, thiết bị chính xác, tốc độ cắt
gọt cao nên độ chính xác, năng suất và hiệu
quả kinh tế cao.
i liệu tham khảo

Tài liệu tham khảo
[1]. Nguyễn Đắc Lộc, Lê Văn Tiến, Ninh Văn Tốn
Trần Xuân Việt. Sổ tay công nghệ chế tạo
máy. Tập 1, tập 2. Nhà xuất bản khoa học và
kỹ thuật. Hà Nội, 2000.
to4
[2]. PGS. TS Nguyễn Đắc Lộc, PGS. TS Tăng Huy.
Điều khiển số và công nghệ trên máy công
nghệ điều khiển số CNC. Nhà xuất bản khoa
học và kỹ thuật, Hà Nội, 2002.
[3]. TS. Vũ Hoi Ân. Nhập môn gia công CNC.
[4]. Hồ Thanh Giang, Hồ Thị Thu Nga. Công nghệ
chế tạo phụ tùng ô tô - máy kéo. Nhà xuất bản
Giao thông vận tải, Hà Nội, 2001.
[5]. Trần Đình Quý, Trơng Nguyên Trung. Kỹ thuật
chế tạo máy. Tập 2. Trờng Đại Học GTVT,
Hà Nội, 1993.
[6]. Trần Đình Quý. Bài giảng công nghệ chế tạo
phụ tùng. Trờng ĐHGTVT, Hà Nội, 1999.
[7].
A. M. Kye
. He
- .

[8]. H.

Ф
. M
ельников, Б. Н. Бристол, В. И.
Деметьев
. Технология машиностроения ¡