May Cong Cu

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Khoa Cơ khí, Trường Đại học Bách Khoa

Tập bài giảng Môn học Máy Công Cụ

Biên soạn theo đề cương môn học chuyên ngành cơ khí ĐHBK ĐN

Người biên soạn : Bùi trương Vỹ Khoa Cơ khí, Trường Đại học Bách khoa Đại học Đà nẵng.

Đà Nẵng - Năm 2007

Phần I: Máy công cụ Mở đầu Các loại sản phẩm cơ khí nói chung được tạo ra bằng các quá trình cơ bản sau 1. Đúc. Thiết bị có liên quan là các loại máy đúc, khuôn mẫu... 2. Gia công áp lực: gia công không phoi, tạo sản phẩm nhờ quá trình biến dạng dẻo kim loại với các loại máy cán, ép, máy búa ... 3. Ghép nối: ví dụ hàn, các mối ghép... 4. Gia công cắt gọt kim loại: gia công có phoi, tạo sản phẩm bằng cách lấy đi lượng kim loại dư thừa để đạt hình dáng và kích thước cũng như chất lượng kỹ thuật theo yêu cầu. Máy công cụ cắt gọt kim loại được dùng cho quá trình nầy. Ngoài ra, thường có các quá trình gia công tinh lần cuối, sơn mạ... trước khi đưa vào xử dụng. Quá trình gia công cắt gọt kim loại để tạo sản phẩm có ưu điểm: – Đạt độ chính xác kích thước cao – Hình dáng hình học đảm bảo, sắc cạnh. – Kinh tế Tuy vậy cũng có một số nhược điểm: – Lãng phí vật liệu – Tốn nhiều thời gian hơn một số quá trình khác Do đó, khi thiết kế chế tạo sản phẩm, cần lựa chọn thích hợp cách gia công cũng như luôn phải nghĩ đến biện pháp cải thiện chất lượng sản phẩm. Các yếu tố có liên quan trong quá trình cắt: 1. Máy công cụ 2. Vật liệu kỹ thuật 3. Dụng cụ cắt 4. Chế độ cắt và kế hoạch sản xuất 5. Điều kiện gia công ( làm mát)

2

Chương 1: Chuyển động học trong máy công cụ 1. Các dạng bề mặt thường dùng cho sản phẩm cơ khí Có thể phân thành 3 dạng bề mặt: 1.1. Dạng bề mặt tròn xoay: Tạo bởi đường chuẩn là đường tròn, và tùy theo loại đường sinh ( thẳng, bất kỳ, gãy khúc...) có các dạng bề mặt sau (H1.1) S C

S

C

α

a. bề mặt trụ tròn xoay S

C

b. bề mặt nón S

C

c. bề mặt định hình tròn xoay

d. bề mặt ren

H1.1: Các dạng bề mặt tròn xoay

S C

C

a. bề mặt phẳng

C

S

b. bề mặt răng thanh răng

C S

S

c. bề mặt cong phẳng

d. bề mặt răng bánh răng

H1.2: Các dạng bề mặt phẳng

1.2. Dạng bề mặt phẳng: Có đường chuẩn là đường thẳng, và dạng bề mặt tạo ra tùy thuộc vào loại đường sinh (H1.2) 1.3

Dạng mặt đặc biệt: bề mặt cam, cánh turbin...có đường sinh tuân theo quy 3

luật hình học nhất định. Như vậy: + Bề mặt đươc tạo ra khi cho đường sinh chuyển động theo đường chuẩn: ∗

Với đường sinh và đường chuẩn là đường thẳng và tròn, cơ cấu máy chỉ

cần tạo ra các chuyển động đơn giản như thẳng và tròn đều . ∗

Với đường sinh có dạng hyperbol, ellip, xoắn lôga..., cơ cấu máy phải

thực hiện các chuyển động thẳng và tròn không đều: khó ứng dụng thực tế. + Các chuyển động của cơ cấu máy để tạo ra các đường sinh và đường chuẩn cần thiết được gọi là chuyển động tạo hình của máy công cụ. 2. Chuyển động tạo hình của máy công cụ: 2.1

Định nghĩa: Chuyển động tạo hình bao gồm mọi chuyển động tương đối

giữa dao và phôi trực tiếp tạo ra bề mặt gia công. Ví dụ: Q và T là chuyển động tạo hình (H1.3a) Q

Có các trường hợp : a) Tạo hình đơn giản: là chuyển động độc lập Q

T H1.3a

( không phụ thuộc vào một chuyển động nào khác-H1.3b) tp Q Q

H1.3b: Tạo hình đơn giản

Q T

H1.3c: Tạo hình phức tạp

T T2

T1

H1.3d

b) Tạo hình phức tạp: gồm các chuyển động phụ thuộc Q&T (H1.3c) c) Tạo hình vừa đơn giản vừa phức tạp-Q: chuyển động độc lập,T1&T2 là chuyển động tạo hình phức tạp để phối hợp thành T (H1.3d)

Các chuyển động của các khâu chấp hành ( dao& phôi ) là các chuyển động tương đối vì có thể được thực hiện bởi bất kỳ khâu nào, dao hoặc phôi. Ngoài chuyển động tạo hình, trong máy còn có các chuyển động khác như tiến, lùi dao nhanh, chuyển động phân độ..., đây là các chuyển động phụ cần thiết để hoàn tất quá trình tạo hình. 2.2

Các phương pháp tạo hình bề mặt trên máy công cụ. Bao gồm: 1. Phương pháp chép hình: Lưỡi cắt của dụng cụ cắt trùng với đường sinh của

bề mặt tạo hình. Trong quá trình cắt, lưỡi cắt luôn tiếp xúc với bề mặt tạo hình 4

(H1.4a,b). Phương pháp nầy có ưu điểm cho năng suất cao nhưng khó chế tạo dụng cụ, ngoài ra lực cắt phát sinh lớn nên phải chọn chiều rộng lưỡi cắt thích hợp.

S(lưỡi cắt)

S(lưỡi cắt) C

a) Bào định hình

b)Phay mô đun

S(hình bao của lưỡi cắt chuyển động) c) Phay bao hình d)Nguyên lý tạo dạng răng bao hình H1.4: Một số phương pháp tạo hình bề mặt

2. Phương pháp bao hình: Lưỡi cắt chuyển động tạo ra nhiều bề mặt, đường, điểm hình học luôn tiếp xúc với bề mặt gia công. Tập hợp tất cả các vết lưỡi cắt nầy chính là đường sinh của bề mặt tạo hình và nó không phụ thuộc vào hình dạng dụng cụ cắt( H1.4c,d). 3. Phương pháp theo vết: Phương pháp nầy có đường sinh của bề mặt tạo hình là tập hợp các chất điểm trùng với điểm cắt gọt trên dao khi chuyển động, chủ yếu được ứng dụng cho các máy điều khiển chương trình số. 3. Sơ đồ kết cấu động học máy công cụ 3.1

Định nghĩa: Sơ đồ kết cấu động học là sơ đồ mô tả chuyển động tạo hình

của máy. Qua sơ đồ nầy có thể biểu diễn mối liên hệ chuyển động giữa nguồn động lực và khâu chấp hành, hoặc giữa các khâu chấp hành với nhau. Ví dụ: Sơ đồ kết cấu động học của máy tiện ren (H1.5).

– Chuyển động tạo hình theo sơ đồ: Q&T – Mối liên hệ chuyển động giữa các khâu chấp hành 1. Động cơ đến phôi (tạo hình đơn giản): nđ/c ⋅ iv = nt/c [v/ph]

(1.1)

2. Phôi đến bàn dao (tạo hình phức tạp): 1vòng t/c ⋅ is ⋅ tx ⋅ k = tp [mm]

(1.2)

• iv , is : cơ cấu điều chỉnh của Hộp Tốc độ và Hộp Chạy dao. 5

• k: hệ số chuyển đổi đơn vị.

H1.5: Sơ đồ kết cấu động học máy tiện ren

– Đường nối từ động cơ đến khâu chấp hành hoặc giữa 2 khâu chấp hành được gọi là xích truyền động. Trên xích truyền động, ngoài cơ cấu điều chỉnh còn có các tỉ số truyền cố định dùng làm nhiệm vụ nối đường truyền. 3.2

Phương pháp nghiên cứu và thiết kế:

– Phải xuất phát từ bề mặt gia công của sản phẩm cần chế tạo để phân tích các chuyển động cần thiết.

– Xác định chuyển động tạo hình và các chuyển động phụ khác. – Phân phối hợp lý các chuyển động tương đối cho các khâu chấp hành. – Vẽ sơ đồ kết cấu động học máy và thiết lập các quan hệ chuyển động.

6

Chương 2: Các cơ cấu truyền động trong máy công cụ 1. Phân loại và ký hiệu máy: 2.1 Phân loại: Thường phân loại máy theo các cách:

–

Theo công dụng: Có máy tiện, phay, bào...

–

Theo mức độ vạn năng: Có máy vạn năng, máy chuyên dùng...

–

Theo độ chính xác: máy cấp chính xác thường, máy cấp chính xác nâng

cao, cao....Cấp chính xác máy do TCVN 17-42-75 quy định.

–

Theo trọng lượng máy: trung bình (≤ 10T), cỡ nặng (10 ÷30T)…

–

Theo mức độ tự động hoá: Có máy tự động, bán tự động...

2.2 Ký hiệu: Mỗi nước có ký hiệu máy khác nhau. Tiêu chuẩn ngành cơ khí nước ta TCVN-C1-63 đã quy định về cách ký hiệu các máy cắt kim loại (Bảng 9.1[4] ). Các thông số và các kích thước cơ bản của chúng cũng đã được tiêu chuẩn. Ví dụ : T620, K135, P82… T: Nhóm máy tiện, 6: máy vạn năng. 20: Kích thước phôi lớn nhất gia công được trên máy theo bán kính tính bằng cm (hay ∅max = 400) 2. Các cơ cấu truyền động: 2.1 Các loại chuyển động: Phân theo mức độ tiêu thụ công suất, ta có:

–

Chuyển động chính: Tiêu thụ công suất lớn (5÷10kW), dùng để tạo tốc

độ cắt. + Với chuyển động chính quay tròn: V =

πDn [m/ph] 1000

(2.1)

trong đó: D, đường kính chi tiết gia công [mm]; n, số vòng quay [v/ph]. + Với chuyển động chính tịnh tiến: V =

2Ln htk [m/ph] 1000

(2.2)

L, chiều dài hành trình [mm]; nhtk, số hành trình kép [htk/ph].

–

Chuyển động chạy dao: Tiêu thụ công suất bé( khoảng 5% công suất

truyền động chính), là chuyển động có ảnh hưởng đến năng suất và độ bóng bề mặt gia công. Ngoài ra cũng phải kể đến các chuyển động phụ cần thiết khác. 2.2

Các cơ cấu truyền động: A.

Hộp Tốc độ: 7

Yêu cầu đối với các cơ cấu truyền động trong hộp tốc độ máy công cụ: –

Truyền công suất lớn.

–

Biến đổi được tốc độ trong 1 phạm vi nhất định.

–

Có tính công nghệ.

Thường dùng các loại cơ cấu sau 1. Truyền động vô cấp: Các bộ truyền động puli hình nón, bộ biến tốc cơ khí hoặc có thể dùng truyền động thủy lực, truyền động điện.... Loại truyền động nầy có ưu điểm là biến đổi được vô cấp tốc độ nhưng phạm vi biến đổi nhỏ, công suất truyền không lớn (H2.1).

Đ/C

II

Rmax I

x

Đ2 x R1max

Rmin x

R2min R1min

Đ1

a. puli hình nón Dmax I

° x

Dmin

R2max

x

I

II

III

x

b. bộ biến tốc ma sát mặt đĩa

II c. bộ biến tốc ma sát hình xuyến

°

H2.1: Một số bộ biến tốc cơ khí 2. Truyền động phân cấp (H2.2): Mặc dù chỉ cho phép biến đổi phân cấp tốc độ, nhưng bằng cách sử dụng dãy số tốc độ ra tuân theo quy tắc cấp số nhân, có thể hạn chế tổn thất nầy. Phạm vi biến đổi tốc độ được mở rộng khi ghép nối tiếp các nhóm truyền (các khối bánh răng di trượt). Truyền động phân cấp với các bộ truyền bánh răng được xử dụng rộng rãi. Phạm vi biến đổi tốc độ: Rn = Số cấp tốc độ:

z=

n max n min

(2.3)

n

∏p

i

(2.4)

1

trong đó pi : số tỉ số truyền của nhóm truyền thứ i. 8

I

II x x x x

D2 D4

D1 D3

x

x

z'1

z'3 x

z'2

1

b. khối bánh răng di trượt 2 bậc z3 z4 I z1 z2

z3

I

x

II

D'4

z2

z1

z2

z1 z'

a. puli bậc

II

I

D'1 D'2 D'3

x x x x

II

x

z'2

z'1

z'4 z'3

x

x

x

x

z'2 c. khối bánh răng di trượt 3 bậc

z1

I

d. khối bánh răng di trượt 4 bậc

z2

M

z1

I II

II x

z'1

z2

x

x

z'1

x

z'2

e.cơ cấu biến đổi tốc độ với ly hợp vấu z1 z2 M I

M

I

x

z'2 f.cơ cấu biến đổi tốc độ với ly hợp ma sát z1 z2 x

x °

II

II x

x

z'1

z'2 z'1 z'2 h.ly hợp vấu và tay đòn g.ly hợp vấu 2 phía H2.2: Một số cơ cấu biến đổi tốc độ

B.

Hộp Chạy dao

Yêu cầu đối với các cơ cấu truyền động trong hộp chạy dao máy công cụ: –

Truyền công suất bé, khoảng( 5 ÷ 10)% công suất truyền động chính

–

Biến đổi được tốc độ trong 1 phạm vi nhất định

–

Có tính công nghệ, ví dụ dễ lắp ráp, chế tạo, thay thế...

Thường dùng các loại cơ cấu sau : Các cơ cấu chạy dao trên các hình (H2.3 a,b,c,d) như cơ cấu then kéo, bánh răng hình tháp, cơ cấu Mean, cơ cấu bánh răng thay thế... 9

z zz1 2 3

z4

z1z2 I

x x x x

z3z4

z1 I

x x x x x x x

z0 II

z5 z6 z7

z8

' ' ' z 3z 4 ' z z1 2

I

x

II

z2 z3 z8

z0 III

II

a.cơ cấu then kéo b.cơ cấu BR hình tháp c.cơ cấu Mean a c

x

xx

b

a

A0

b c R

A0

x

d d

d.cơ cấu BR thay thế

H2.3:Các cơ cấu chạy dao C.

Một số cơ cấu đặc biệt khác: I z1 z0

z2

I II

II

III x

III

x

' z'1 z 2 H2.4a. z1 z2 M

z1

z3

z3

z3 x

z2

I III z4

H2.4c. Tay 6

M

z1

x

z3

I

z2

x

II

z x x

II I I

H2.4e.

z2

z x 0

x

I

II

H2.4d.

II x

M

z1

H2.4b.

x

z3

z0

z1

z2

x

z2

H2.4f.

z4

III

k

x x x

z3

II

giá 1 H2.5: Cơ cấu vi sai

H2.4: Một số cơ cấu đảo chiều và tổng hợp chuyển động 1. Các cơ cấu đảo chiều (H2.4). Bao gồm: −

Các loại truyền động giữa các trục song song (H2.4a,b,c)

−

vuông góc(H2.4d,e) 10

−

truyền động bánh răng ăn khớp trong (H2.4f)…dùng đảo chiều

chuyển động cho trục ra. 2. Cơ cấu tổng hợp chuyển động (cơ cấu vi sai) Các cơ cấu nầy thường dùng trong các máy gia công bánh răng khi cần phối hợp chuyển động (H2.5). 2.3.

Đồ thị phương trình tốc độ cắt và lượng chạy dao

H2.6: Đồ thị tia hình quạt A

H2.7: Đồ thị logarít

Đồ thị tia hình quạt: Cơ sở thiết lập đồ thị tia hình quạt dựa trên phương

trình (2.1). Phương trình nầy có dạng 1 chùm đường thẳng đi qua gốc toạ độ khi cho n thay đổi (H 2.6). Đồ thị trên biểu diễn được mối liên hệ giữa tốc độ cắt V, đường kính chi tiết gia công D và số vòng quay tương ứng n, tuy nhiên khi D tăng, khoảng cách giữa 2 tia lân cận cách xa nhau, do vậy người ta còn dùng đồ thị logarít. B

Đồ thị logarít: Cũng dựa trên phương trình (2.1) nhưng mô tả theo tọa độ

logarít. Khi đó đồ thị có dạng 1 chùm đường thẳng song song, cách đều nhau và cắt 2 trục tọa độ dưới góc 450(H2.7).

11

Câu hỏi và bài tập Chương 1 & Chương 2: 1. Đặc điểm tạo hình trên máy công cụ. Thế nào là chuyển động tạo hình? 2. Sơ đồ kết cấu động học máy công cụ? 3. Cho tốc độ trục vào (trục I) là nI . Tính toán các giá trị tốc độ trục ra (trục chính ) ở H2.2h. 4. Viết tất cả các giá trị tốc độ trục ra theo tốc độ trục vào nI trên các H2.3b,c (cơ cấu bánh răng hình tháp và cơ cấu Mean). Có nhận xét gì về quy luật dãy số các giá trị tốc độ nầy. 5. Ở H2.5 (Cơ cấu tổng hợp chuyển động), cho nI, nII. Tính tốc độ trục ra nIII Chỉ dẫn : nIII và nI, nII có quan hệ xác định theo công thức: ω ω − ω61 ω LA ω 46 z z = = − 2 . 3 = −1 trong đó: 46 = 41 = −1 ω FA ω 26 z3 z4 ω 26 ω 21 − ω61

⇒ ω 41 + ω 21 = 2ω61 hay: nIII + nI = 2nII.

k z

6. H2.6 trình bày 1 phần xích truyền động của 1 máy Tiện. Cho tốc độ đầu vào trục I (qua puly) là nI. Hãy xác định tất cả các giá trị tốc độ của trục ra nIII.

z22 x

I

z26 z23

II

z30

x

z33

z17 z25 x

x

z39

III

z41

x

x

z32

H2.6

x

x

5 z60

z34 x

z46

3 z80

Thanh răng 10

6 z40

4 z120

x

x

7

2 z48 x

z80 8 z65 9 m5

xoắn trái k=2 z60 1

H2.7

7. Trên H2.7, bánh răng 1 quay theo chiều mũi tên với tốc độ 240v/ph. Hãy xác định tốc độ [v/ph]của bánh răng 9 và lượng chạy dao [m/ph] cũng như chiều tịnh tiến của thanh răng 10. 12

8. Hai con lăn cán A và B (H2.8) trên 1 máy cán được truyền động qua hệ thống truyền động như trên hình. Các con lăn phải đạt tốc độ dài 1150mmm/s và có chiều theo chiều mũi tên. a. Hãy xác định tỉ số tốc độ góc

ω2 để truyền cho con lăn quay với tốc độ yêu ω3

cầu. Bánh răng 1 quay 1800v/ph. b. Xác định chiều quay của bánh 1 và hướng xoắn của trục vít 6 để các con lăn có chiều quay theo hình vẽ. Trục vào 1 z16 x

z14 4

x

7 z64

x

x

3 x

z42 5

k=2

2

6

Xích 8 z26

11 z50

A, ∅563

Xích 12 z35

10 k = 3 xoắn trái H2.8

9 z42 Trục vít 9 Phôi bánh z24 k = 1 răng B A

13 z18

B, ∅392

2

7

8

x

k = 1, xoắn trái x

z30 Trục vào 1 x z16

3x z16 x

4 z36

6

x x

5

H2.9

9. Trên H2.9 là 1 xích truyền động của 1 máy gia công bánh răng. Các cơ cấu chấp hành là dao A và phôi B. Phôi bánh răng B được lắp đồng trục và cùng quay với bánh vít 9. a. Nếu phôi bánh B quay theo chiều kim đồng hồ, hãy xác định hướng xoắn của trục vít A b. Xác định tỉ số tốc độ góc

ω7 khi cắt phôi bánh răng B có số răng z = 72. ω5

13

Chương 3 : Máy tiện 1. Phương pháp gia công tiện và phân tích động học Tiện là 1 phương pháp gia công cắt gọt thông dụng nhất, trong đó dạng mặt gia công được tạo nên bằng hai chuyển động gọi là chuyển động tạo hình. Chuyển động quay tròn của chi tiết ( hoặc của dao ) là chuyển động chính và dịch chuyển thẳng là chuyển động chạy dao nhằm giúp cho chuyển động chính tạo nên chiều dài cần thiết của mặt gia công. Trên máy tiện có thể gia công được các mặt trụ, mặt côn (cả trong và ngoài), mặt đầu, cắt ren trong (ngoài), cắt đứt... 2. Máy tiện Máy tiện thường được phân thành 2 loại:

–

Máy tiện vạn năng: gia công được nhiều chủng loại chi tiết

–

Máy tiện chuyên dùng: gia công được 1 số loại chi tiết nhất định.

Các thông số chính của máy tiện là đường kính lớn nhất của phôi gia công được bên trên thân máy và khoảng cách lớn nhất giữa 2 mũi tâm xác định chiều dài lớn nhất của phôi gia công (TCVN 267-68). 2.1 Các bộ phận chính của máy tiện A. Các bộ phận đứng yên

–

Thân máy

–

Hộp tốc độ

–

Hộp chạy dao

B. Các bộ phận chuyển động và điều chỉnh được

–

Hộp chuyển bàn dao (xe dao)

–

Bàn dao

–

Ụ động

2.2 Máy tiện T620(1K62) A. Đặc tính kỹ thuật : Máy T620 do Việt Nam sản xuất, có một số thông số kỹ thuật chính như sau: – Đường kính lớn nhất của phôi gia công được trên thân máy, ∅max = 400 – Khoảng cách 2 đầu tâm, 710/1000/1400. 14

– Công suất truyền dẫn chính, N = 7,5KW. – Số cấp tốc độ, trục chính có 23 cấp tốc độ thuận (nmin = 12,5v/ph ÷ nmax = 2000v/ph ) và 12 cấp tốc độ nghịch ( nmin = 19v/ph ÷ nmax = 2420v/ph ). – Lượng chạy dao dọc, sd = (0,07 ÷ 4,16)mm/vg; lượng chạy dao ngang sn = (0,035 ÷ 2,08)mm/vg. – Máy gia công được 4 loại ren: ren hệ mét, tp = (1 ÷ 192)mm; hệ Anh, n = (24 ÷ 2 ); hệ mô đun, m = (0,5 ÷ 4,8)mm; hệ Pitch, Dp = ( 96 ÷1 ). B. Sơ đồ động máy (H3.3)

–

Xích tốc độ: +

Đường truyền thuận : Số cấp zt = zt1 + zt2 •

zt1 (đường truyền chậm)

56 Φ142 34 nđ/c . Φ 254 51 39

29 47 21 55 38 38

22 88 45 45

22 88 26 = nt/c 45 52 45

22 Có 24 cấp tốc độ, tuy nhiên 2 nhóm tỉ số truyền 88 45 45

(3.1)

22 88 thực tế chỉ có các trị số tỉ số 45 45

truyền 1/16, 1/4, 1, do vậy zt1 = 18. •

zt2 (đường truyền nhanh) zt2 có 6 cấp tốc độ.

(3.2)

Máy có tổng cọng 23 tốc độ ( thay vì 24) do trùng 1 tốc độ (tốc độ thấp nhất của đường truyền nhanh và tốc độ cao nhất của đường truyền chậm). +

Đường truyền nghịch: Máy có 12 cấp tốc độ nghịch

– Xích chạy dao: +

Xích chạy dao tiện ren: Có thể tiện được 4 loại ren, ngoài ra cho

phép cắt được ren khuếch đại (bước lớn), ren chính xác, ren mặt đầu.... Để cắt ren, cần có chuyển động quay tròn của phôi lắp trên trục chính và chuyển động tịnh tiến của bàn dao. Các chuyển động nầy phải thoả mãn điều kiện phôi quay 1 vòng thì bàn dao 15

tịnh tiến 1 bước tp. Từ đó ta có sơ đồ: (H3.1)

H3.1: Sơ đồ kết cấu xích tiện ren 1.

Khi cắt ren hệ mét:

42 42 60 28 42 z n 25 1vòng trục chính ⋅ i gb ⋅ (t x = 12 ) = tp 50 36 28 60 56 35 28 28 35

2.

Khi cắt ren Anh 25,4 42 35 37 28 36 i gb ⋅ (t x = 12) = n 50 37 35 25 z n

1vòng trục chính ⋅ icđ ⋅iđc 3.

64 z n 25 i gb ⋅ (t x = 12 ) = πm 97 36 28

(3.5)

Khi cắt ren Pitch

1vòng trục chính ⋅ icđ ⋅iđc •

(3.4)

Khi cắt ren mođun

1vòng trục chính ⋅ icđ ⋅iđc 4.

(3.3)

25,4π 64 35 37 28 36 i gb ⋅ (t x = 12) = Dp 97 37 35 25 z n

(3.6)

Khi cắt ren khuếch đại có bước lớn, ví dụ cắt rãnh dầu bôi trơn ở

các ổ trượt, đường truyền để tạo bước lớn: 88 52 22 1vòng trục chính ⋅ 26 45 45

45 45 45 i đc ⋅ i tt ⋅ i cs ⋅ i gb ⋅ (t x = 12) = tp 88 45 22

(3.7)

16

•

Khi cắt ren chính xác, xích chạy dao theo đường truyền ngắn

nhất không qua Hộp chạy dao. Muốn thay đổi bước ren, phải tính toán lắp đặt itt •

Khi cắt ren mặt đầu, phải xử dụng vít me chạy dao ngang.

Đường truyền khi cắt ren mặt đầu cũng giống 4 loại ren trên, chỉ khác dẫn động cho trục trơn được truyền từ bánh răng z28 ăn khớp với bánh răng z56 nằm độc lập ( không qua ly hợp vượt như truyền động trục trơn thông thường), nhờ đó bảo đảm tỉ số truyền chính xác hơn cho vít me chạy dao ngang. 42 42 28 60 42 64 ; iđc = ; itt = (hoặc = ); zn = 26, 28, 32, 36, 40, 44, 48; Chú dẫn: icđ = 56 60 50 97 35 28 28 35 18 igb = 45 28 35

35 28 . 15 48

+

Xích chạy dao tiện trơn: khi tiện mặt trụ, mặt côn, cắt đứt, khoả

mặt...Đường truyền nối từ trục chính xuống hộp chạy dao đến khối bánh răng z28 ăn khớp với bánh răng z56 trên ly hợp vượt để dẫn động trục trơn và hộp chuyển bàn dao cung cấp chạy dao dọc tự động (với khâu chấp hành bánh răng-thanh răng hoặc vít me chạy dao ngang). 1. Chạy dao dọc tự động: •

thuận : Từ trục trơn → z20 →z40→ z37 M7↑ →z14 → z66

→z10 (bánh răng ăn khớp với thanh răng ) •

nghịch : Từ trục trơn → z20 → z40 → z45 → z37(cơ cấu đảo

chiều) M6↓ →z14 →z66 → z10 (bánh răng ăn khớp với thanh răng ) 2. Chạy dao ngang tự động: •

thuận :

Từ trục trơn → z20 →z40→ z37 M9↑→ z40 →

z61→z20 → vít me tx = 5 mm •

nghịch : Từ trục trơn → z20 →z40 → z45 → z37 (cơ cấu đảo

chiều) M8↓ → z40 → z61 → z20 → vít me tx = 5 mm – Xích chạy dao nhanh : Nối từ động cơ chạy dao nhanh có công suất 17

N = 1KW qua bộ truyền đai đến trực tiếp trục trơn. C. Một số cơ cấu đặc biệt – Ly hợp vượt [7] – Cơ cấu đai ốc hai nửa – Cơ cấu an toàn khi quá tải – Cơ cấu an toàn khi sử dụng máy 3. Điều chỉnh máy tiện 3.1 Tiện côn 3.2 Tiện ren 1. Ren nhiều đầu mối: Trong ký hiệu ren nhiều đầu mối, quy ước ghi đường kính danh nghĩa (D), bước giữa 2 đỉnh ren liên tiếp (t) và số đầu mối (k). Do vậy bước tp của mỗi đường ren sẽ là tp = k ⋅ t. Khi điều chỉnh máy phải điều chỉnh theo tp để cắt từng đường ren, sau đó phân độ để cắt các đầu mối khác. Như vậy, để cắt ren nhiều đầu mối ta phải tiến hành 2 bước: – Điều chỉnh máy để cắt ren có bước tp – Phân độ để cắt đủ số đầu mối. 2. Các bước tính toán : Cần chú ý rằng trong cắt ren nhiều đầu mối, ta phải phân độ khi đã kết thúc cắt 1 mối ren. Các bước tính toán: + Điều chỉnh máy để cắt ren có bước tp ( các bước không có sẵn trong Hộp chạy dao). Theo sơ đồ H3.2 ta có: • Lượng di động tính toán: 1vòng trục chính → tp • Phương trình xích động: 1vòng ⋅ icđ ⋅ • Công thức điều chỉnh: x =

a c ⋅ t x = tp b d

tp a c = b d i cđ ⋅ t x

(3.8)

H3.2: Sơ đồ cắt ren không qua hộp chạy dao 18

Với các yếu tố đã biết : tp, icđ , tx ta tính được trị số x từ đó phân tích thành các bánh răng a,b hoặc a,b,c,d. Để các bánh răng lắp vào không chạm trục chúng cần thoả mãn điều kiện: a + b ≥ c + ( 15 ÷ 20 ) c + d ≥ b + ( 15 ÷ 20 ) Các bánh răng thay thế a,b,c,d phải được chọn trong bộ bánh răng thay thế của máy như sau: Bộ 4: 20,24,28...120 ; Bộ 5: 20,25,30...120 Các bánh răng đặc biệt: 47,97,127,157. Khi tính toán điều chỉnh có thể phải chuyển đổi đơn vị khi bước ren cần cắt khác hệ với bước vít me, khi đó phải chọn giá trị gần đúng của 1" hoặc π. Có thể lấy 1" = 25,4 =

127 1600 432 22 157 ;π= ≈ ≈ ≈ 5 63 17 7 50

• Các phương pháp phân tích x để chọn bánh răng thay thế a,b,c,d. 1. Phân tích chính xác Giả sử ta có x =

A trong đó A, B là các số nguyên không chia đúng cho nhau và B

cũng không có thừa số chung. Ví dụ x =

x=

299 . Giá trị x được phân tích như sau khi tìm bánh răng thay thế. 396

13 ⋅ 23 13 23 13 ⋅ 23 52 92 = ⋅ = = ⋅ 2 ⋅ 2 ⋅ 3 ⋅ 3 ⋅ 11 2 ⋅ 3 ⋅ 3 11 ⋅ 2 18 ⋅ 22 72 88

(a,b, c, d là các bánh răng có sẵn).

Kiểm tra điều kiện lắp ráp: a + b > c + ( 15 ÷ 20) :

52 + 72 > 92 + ( 15 ÷ 20)

c + d > b + ( 15 ÷ 20) :

92 + 88 > 72 + ( 15 ÷ 20)

2. Phân tích gần đúng Khi không thể phân tích chính xác được, có thể dùng cách chia ngược ∗

Phương pháp chia ngược : Giả sử chia ngược x =

A B 19

Như vậy, tùy theo độ chính xác yêu cầu để lấy các giá trị a1, a2 ... phù hợp, thường bằng cách kiểm tra bước ren cắt được qua sai số tích lũy bước ren trên 1 chiều dài nhất định. ∗

Phương pháp tra bảng: Tra theo bảng chọn bánh răng [3].

+ Phân độ để cắt ren nhiều đầu mối

• Phân độ theo chu vi: Sau khi cắt xong mối ren thứ nhất, ngắt xích truyền động từ trục chính đến bàn dao, quay phôi đi một góc 3600/k để cắt mối ren tiếp theo. Trên máy 1K62 có đĩa chia độ chuyên dùng lắp ở đuôi trục chính. Chu vi của đĩa được chia thành 60 phần bằng nhau, như vậy ta có thể cắt được các ren có số đầu mối là 2, 3, 4, 5, 6, 10, 12, 15, 20,30 và 60 một cách chính xác. • Phân độ theo chiều dọc: Phương pháp nầy cho phép giữ nguyên xích cắt ren khi phân độ. Sau khi cắt xong mối ren thứ nhất ta chỉ việc dịch chuyển dao đi 1 bước t nhờ xe dao dọc. Kiểm tra bằng du xích trên xe dao dọc, hoặc bằng đồng hồ so... 4. Một số máy tiện chuyên dùng. Ngoài các máy tiện vạn năng, trong sản xuất còn dùng các máy tiện chuyên dùng. Đặc điểm chung : –

Chỉ sử dụng để gia công một chủng loại chi tiết nhất định

–

Phục vụ trong sản xuất loạt và khối 20

Một số loại máy tiện chuyên dùng: –

Máy tiện ren chính xác: Sản phẩm đạt độ chính xác cao hơn nhờ kết cấu

máy đơn giản, có trang bị các cơ cấu tự chỉnh để hiệu chỉnh sai số bước ren... –

Máy tiện hớt lưng: dùng để gia công bề mặt sau của răng các loại dao phay.

Các chuyển động của máy được cung cấp dựa trên đặc điểm tạo hình bề mặt sau răng dao ( thường dùng đường cong Ác si mét). –

Máy tiện trục khuỷu...

Câu hỏi và bài tập Chương 3 1.

Đọc sơ đồ động máy T620(1K62) theo từng loại chuyển động, chuyển động

chính, chạy dao, chuyển động nhanh.... 2.

Liệt kê các cơ cấu đặc biệt trên sơ đồ động máy T620(1K62). Cho biết đặc

điểm, công dụng của từng loại cơ cấu. 3.

Điều chỉnh máy tiện khi cắt ren nhiều đầu mối.

4.

Tính toán điều chỉnh máy tiện khi gia công theo công thức (3.8): a. trục vít với m = 1 b. ren Anh với n (số vòng ren trên 1 đơn vị tấc Anh) có n = 8 c. ren quốc tế với tp = 1,5 d. ren Pitch (Diametral Pitch-số môđun trên 1 đơn vị tấc Anh)có Dp = 4

Giả thiết vít me máy có bước tx = 12mm, icđ = 1

21

H3.3: Sơ đồ động máy Tiện 1K62(T620) 22

Chương 4 : Máy phay 1. Phương pháp gia công phay và phân tích động học Phay là 1 phương pháp gia công phổ biến để gia công mặt phẳng cũng như các bề mặt định hình khác nhau. Có thể nói rằng phay hầu như thay thế cho bào trong sản xuất loạt lớn và khối nhờ dao phay có nhiều lưỡi cắt cùng làm việc, tốc độ cắt cao hơn và dễ mở rộng khả năng công nghệ... Chuyển động chính là chuyển động tạo tốc độ cắt cho dao, chuyển động chạy dao thường do bàn máy thực hiện theo 3 phương: ngang, dọc, đứng. 2. Máy phay: Được phân thành 2 loại theo công dụng: –

Máy phay vạn năng: ngang, đứng...

–

Máy phay chuyên dùng: gia công được 1 số loại chi tiết nhất định, ví dụ máy

phay ren vít, phay chép hình.... Thông số chính của máy phay là kích cỡ bàn máy xác định kích thước lớn nhất của phôi gia công được trên máy (TCVN 268-68). 2.1

Các bộ phận chính của máy phay

A. Các bộ phận đứng yên

–

Thân máy

–

Giá đỡ trục dao

–

Hộp tốc độ

B. Các bộ phận chuyển động và điều chỉnh được

2.2

–

Bàn máy

–

Hộp chạy dao

–

Bàn trượt trên

Máy phay ngang vạn năng 6H81: Máy có trục chính bố trí nằm ngang, bàn

máy có thể xoay được quanh trục thẳng đứng. A Đặc tính kỹ thuật: Máy do Liên bang Nga sản xuất, có một số thông số kỹ thuật chính như sau –

Bàn máy cỡ số 1 (250 x 1000), mm x mm

–

Khoảng cách từ đường trục (mặt mút) trục chính tới bàn máy:( 30 ÷340 )

–

Công suất truyền dẫn chính N = 5,8KW.

mm.

23

–

Số cấp tốc độ trục chính:16 (nmin = 65v/ph ÷ nmax = 1800v/ph ).

–

Số cấp tốc độ chạy dao:16. Lượng chạy dao dọc, sd = (35 ÷ 980)mm/ph;

lượng chạy dao ngang sn = (25 ÷ 765)mm/ph; lượng chạy dao đứng sđ = (12 ÷ 380)mm/ph. –

Góc xoay lớn nhất của bàn máy: ± 450 .

B Sơ đồ động máy (H4.5) – Xích tốc độ

– Xích chạy dao

– Xích chạy dao nhanh

2.3

Máy phay đứng vạn năng : Tất cả máy phay ngang đều có thể trở thành

máy phay đứng bằng cách lắp đầu phay. Đặc điểm của loại máy phay đứng vạn năng: – Trục chính bố trí thẳng đứng. – Trục chính có thể xoay được trong mặt phẳng thẳng đứng. – Chỉ khác máy phay ngang ở vị trí trục chính, còn lại các bộ phận khác hầu như giống nhau. 24

– Trục chính lắp được các loại dao gia công mặt phẳng, mặt đầu, gia công răng bánh răng với dao phay ngón... 3. Điều chỉnh gia công phay với đầu phân độ Đầu phân độ là 1 trang bị phụ đi kèm theo máy phay để mở rộng khả năng công nghệ của máy, chẳng hạn phay các mặt đều nhau trên vòng tròn, gia công bánh răng bằng phương pháp chép hình... 1.

Các loại đầu phân độ và công dụng: • Các loại đầu phân độ

−

Đầu phân độ đơn giản

−

Đầu phân độ quang học

−

Đầu phân độ vạn năng: + Có đĩa phân độ + Không có đĩa phân độ

• Công dụng : Dùng để chia vòng tròn thành các phần đều nhau, hoặc không đều nhau khi gia công các chi tiết nhiều cạnh, trục hoặc lỗ then hoa, bánh răng thẳng hoặc nghiêng, đường xoắn vít... 3.2. Các phương pháp phân độ Các loại đầu phân độ đều có thể thực hiện theo cách :

–

Phân độ gián đoạn (khi phân độ đơn giản)

–

Phân độ gián đoạn và liên tục (khi phân độ vi sai)

–

Phân độ liên tục ( khi phân độ phay rãnh xoắn ) (1)

Đầu phân độ đơn giản:

Phân độ nhờ đĩa chia được lắp trực tiếp lên trục chính của đầu phân độ hoặc gián tiếp (qua bộ truyền động ). (2)

Đầu phân độ quang học: Loại nầy có độ chính xác cao thường dùng

để khắc vạch cho dụng cụ đo, hoặc xử dụng trong các phòng thí nghiệm. (3)

Đầu phân độ vạn năng:

Trục chính đầu phân độ có thể xoay được trong mặt phẳng thẳng đứng lên phía trên 1 góc 900 hoặc xuống phía dưới 1 góc 100 so với trục nằm ngang. a. Đầu phân độ vạn năng có đĩa chia độ. Có 3 khả năng phân độ: + Phân độ đơn giản (H4.1) : 25

Giả sử cần chia 1 chi tiết làm X phần đều nhau. Khi đó trục chính đầu phân độ cần quay

1 vòng, và tay quay quay n vòng, với : X

n=

1 z ⋅ 1 ⋅ vòng X k

(4.1)

H4.1: Đầu phân độ vạn năng phân độ đơn giản Đặt N =

z : được gọi là số đặc tính của đầu phân độ, thường N = 40, 60, 80… k

Như vậy, ta có

n=

N X

(4.2)

Trịsố n tính ra thường không phải là số nguyên (n ≠ E với E nguyên). Do đó cần chọn N ⋅B N E 1số nguyên B sao cho ⋅ B = E . Hay: n = X = X B B

Nếu E > B, ta có thể viết:

n=C+

A B

(4.3) (4.4)

trong đó − C: số vòng quay nguyên của tay quay – B: số lỗ của vòng lỗ lựa chọn trên đĩa chia – A: số lỗ cần quay trong 1 lần phân độ trên vòng lỗ B đã chọn Các đĩa chia đã được tiêu chuẩn hoá và được chế tạo với lỗ đặc ở 2 mặt. Loại thông dụng có : Mặt 1 có các vòng lỗ 24-25-28-30-34-37-38-39-41-42-43; Mặt 2 có các vòng lỗ: 46-47-49-51-53-54-57-58-59-62-66 Ví dụ cần chia 9 phần trên đĩa chia. Đầu phân độ có số đặc tính N = 40. Như vậy số vòng quay tay quay n =

40 4 = 4+ vòng. Chọn vòng lỗ B có 54 lỗ, trên đó quay 1 số lỗ 9 9

26

A = 24 cho mỗi lần phân độ. Chú ý: Để tránh nhầm lẫn, dùng 1 đồ gá nan quạt gồm các thanh nan quạt I và II có thể điều chỉnh được để xác định số lỗ cần quay trong 1 lần phân độ trên vòng lỗ B ở đĩa chia. + Phân độ vi sai (H4.2):

H4.2: Đầu phân độ vạn năng phân độ vi sai Cũng có trường hợp với số vòng quay của tay quay n = C +

A , ta không thể tìm B

được vòng lỗ cần thiết có sẵn trên đĩa chia để phân độ đơn giản. Khi đó bắt buộc phải dùng cách phân độ vi sai. Theo cách phân độ nầy, đĩa phân độ được nối đến trục chính của đầu qua cơ cấu bánh răng thay thế

a c ⋅ nên phân độ vi sai chỉ có thể thực hiện b d

với trục chính ở vị trí nằm ngang. Ngoài ra, để phân độ cho chi tiết, không những nhờ chuyển động quay của tay quay mà còn nhờ đĩa chia quay thêm (hoặc bớt) nên đĩa chia không còn cố định vào thân đầu phân độ. Giả sử cần chia chi tiết làm X phần, nhưng số vòng quay tính ra n (4.4) không tìm được số vòng lỗ có sẵn B trên đĩa. Chọn Xx sao cho có thể tìm được vòng lỗ B để phân độ đơn giản với n' =

N . Do vậy gây sai số trong 1 lần phân độ: Xx

∆n = n − n ' =

⎞ ⎛ ⎜1 N N 1 ⎟ − = N⎜ − ⎟ X Xx ⎜ X Xx ⎟ ⎠ ⎝

(4.5)

27

Sai số nầy được bù bởi cơ cấu bánh răng thay thế

a c ⋅ tính cho X lần phân độ (hay b d

1 vòng quay đầy đủ của trục chính đầu phân độ). x=

Tỉ số

a c ⋅ = itt = NX b d

⎛ ⎞ ⎛ ⎞ ⎜1 ⎜ X ⎟ 1 ⎟ − = − N 1 ⎜X X ⎟ ⎜ X ⎟ ⎜ ⎜ x ⎟ x ⎟ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠

(4.6)

a c ⋅ có thể dương hoặc âm tùy theo Xx > X hoặc Xx < X : b d

∗

Nếu Xx > X : Sai số khi phân độ dương, đĩa chia quay cùng chiều

tay quay (chiều kim đồng hồ) ∗

Nếu Xx < X : Sai số khi phân độ âm, đĩa chia quay ngược chiều

tay quay (ngược kim đồng hồ) Sau khi chọn được các bánh răng thay thế

a c ⋅ , kiểm tra điều kiện lắp ráp và số b d

lượng bánh răng đệm cần thiết để có chiều quay đĩa chia theo yêu cầu. a

a

z0

z1 x >0 ( đĩa phân độ quay b cùng chiều tay quay)

c

d

b

z0 b

x<0 ( đĩa phân độ quay ngược chiều tay quay)

a. 1 cặp bánh răng thay thế b c a

x >0 ( đĩa phân độ quay cùng chiều tay quay)

a

z0 d

b. 2 cặp bánh răng thay thế

x<0 ( đĩa phân độ quay ngược chiều tay quay)

H4.3: Sơ đồ lắp bánh răng đệm Ví dụ : Dùng đầu phân độ có N = 40 để phân độ khi phay bánh thẳng có số răng z61. • Tính số vòng quay n của tay quay để phân độ đơn giản: n=

N 40 = : Không có vòng lỗ B có 61 lỗ sẵn có trên đĩa, phải phân độ vi sai. Giả X 61

sử chọn Xx = 60, ta có: n' =

N 40 2 16 = = = : mỗi lần phân độ quay tay quay 16 lỗ Xx 60 3 24 28

trên vòng lỗ 24 lỗ. •

⎛ ⎜ X a c Tính ⋅ = N⎜1 − b d ⎜ Xx ⎝

⎞ ⎛ ⎞ ⎟ 40 ⎜ 61 ⎟ = 40 − 1 ⎟ ⎜⎜ 60 ⎟⎟ = − 60 . ⎟ ⎝ ⎠ ⎠

Dấu trừ chứng tỏ đĩa chia quay ngược chiều tay quay, nên chọn a = 40, b = 60, cũng có thể dùng thêm 2 bánh răng đệm. + Phân độ phay rãnh xoắn (H4.4):

H4.4: Đầu phân độ vạn năng phân độ phay rãnh xoắn Chuyển động tạo hình do phôi đảm nhận. Phôi vừa quay vừa tịnh tiến sao cho khi phôi quay 1 vòng thì cũng chuyển động tịnh tiến được 1 bước xoắn vít của rãnh xoắn. Các bước tính toán điều chỉnh: ∗ Phân độ đơn giản: ntq =

N A =C+ X B

trong đó, X là số đầu mối ren ( hay số răng bánh răng nghiêng ) cần cắt. ∗ Điều chỉnh để cắt 1 đầu mối: Lượng di động tính toán: 1vòng phôi⋅ Công thức điều chỉnh: y =

z bv d b ⋅1⋅1⋅1⋅ ⋅ ⋅ix = tp k c a

t a c ⋅ = N x tp b d

(4.7)

Chú ý: – Không thể phân độ vi sai khi phay rãnh xoắn. – Bàn máy xoay 1góc β bằng góc nghiêng của đường xoắn để 29

phương của dao trùng với phương của đường xoắn, được tính như sau: tp = πDcotgβ; D = msz =

Nt x sin β πm n z mnz ⇒ tp = và y = πm n z sin β cos β

Khi chọn dao ta phải chọn theo số răng giả tưởng : z∅ =

z cos 3 β

Ví dụ: Xử dụng đầu phân độ có N = 40 để phay bánh răng nghiêng với z = 56, góc nghiêng β = 300, mn = 2 trên máy phay ngang có tx = 6mm N 40 20 A = = = X 56 28 B

∗

Phân độ đơn giản: n =

∗

Tính và lắp đặt bánh răng thay thế t a c ⋅ = N x với b d tp

tp =

πm n z 3,14 ⋅ 2 ⋅ 56 = = 704 1 sin β 2

6 240 60 25 a c = = ⋅ ⋅ = 40 b d 704 704 55 80

Do đó ∗

Tùy theo hướng nghiêng của răng (trái hoặc phải) mà ta đánh lệch

bàn máy theo cùng hoặc ngược chiều kim đồng hồ b. Đầu phân độ không có đĩa chia độ (H4.5):

H4.5: Đầu phân độ vạn năng không có đĩa chia 30

Tính toán điều chỉnh giống loại có đĩa, chỉ khác do không có đĩa chia nên mỗi lần phân độ, tay quay phải quay một số nguyên lần (ntq). Muốn vậy, người ta dùng bộ bánh răng thay thế và 1 bộ vi sai. Chốt lò xo 2 để ghi dấu đúng 1 vòng quay. + Khi phân độ đơn giản: Z1 đứng yên (Z1 = Z2 = Z3 = Z4): 2 i13 =

n1 − n 2 z 3 z 2 = ⋅ = −1 n 3 − n 2 z 2 z1

Với n1 = 0 thì n3 = 2n2 hay i =

n3 a c N = 2 , do đó ⋅ = b d 2X ⋅ n tq n2

(4.8) (4.9)

ntq phải nguyên và chọn trước. + Khi phân độ vi sai: ⎛ a 1 c1 X ⋅ = N⎜⎜1 − b1 d 1 ⎝ Xx

⎞ ⎟⎟ ⎠

(4.10)

+ Phay rãnh xoắn: Tính toán tương tự 4. Các loại máy phay chuyên dùng: Ngoài các máy phay vạn năng, trong sản xuất còn gặp các loại máy phay có chế độ gia công nâng cao nhằm khai thác dụng cụ cắt vật liệu mới, máy phay giường dùng cho gia công các chi tiết dạng hộp có kích thước lớn, máy phay ren để gia công ren trong sản xuất loạt và khối... Câu hỏi và bài tập chương 4 1.

Đọc sơ đồ động máy 6H81 và liệt kê các cơ cấu đặc biệt trên sơ đồ động máy.

Cho biết đặc điểm, công dụng của từng loại cơ cấu. 2.

Điều chỉnh đầu phân độ để gia công bánh răng trụ răng thẳng có : a. z = 81 b. z = 122 c. z = 73

Giả thiết đầu phân độ có số đặc tính N = 40, số lỗ của các vòng lỗ có sẵn trên đĩa là: 24-25-28-30-34-37-39-41-42-43 3.

Điều chỉnh đầu phân độ để gia công bánh răng trụ răng nghiêng có: z = 47, mn

= 2, β = 200, nghiêng phải trên máy phay ngang vạn năng. Biết –

Số đặc tính đầu phân độ: N = 40

–

Số lỗ trên các vòng lỗ có sẵn: 39-44-45-47-49-51-54

–

Vít me bàn máy có bước tx = 6mm 31

H4.5: Sơ đồ động máy phay ngang 6H81 32

H4.6: Sơ đồ động máy phay đứng 6H12Πb 33

Chương 5 : Máy gia công bánh răng hình trụ 1. Các phương pháp hình thành dạng răng và phân tích động học – Các bộ truyền bánh răng hình trụ được ứng dụng rộng rãi trong kỹ thuật nhờ độ chính xác truyền động cao, truyền được công suất lớn, kết cấu gọn. Nhược điểm chính của chúng là yêu cầu chế tạo chính xác và khi làm việc với tốc độ cao dễ phát sinh tiếng ồn. Truyền động bánh răng có thể là ăn khớp trong hoặc ăn khớp ngoài, hướng răng thẳng, nghiêng hoặc răng chữ V... Hình dáng và kích thước bánh răng trụ thường dùng: + Dạng profil răng: dạng thân khai, đây là dạng phổ biến + Dạng cycloit: dùng khi yêu cầu độ chính xác truyền động cao, ví dụ trong ngành công nghiệp đồng hồ. + Dạng Nôvikốp: khi cần truyền momen xoắn lớn. Kích thước các bánh răng được dùng thay đổi trong một phạm vi rộng, modun m = (0,1 ÷ 20)mm, số răng z = (10 ÷ 500), ở máy công cụ thường xử dụng m = (1 ÷ 5)mm, z = (12 ÷ 300). – Các phương pháp chế tạo: Nguyên công công nghệ chủ yếu khi gia công bánh răng là tạo biên dạng răng của nó, chiếm khoảng (50 ÷ 60 )% khối lượng gia công cơ chung của bánh răng. Có 2 phương pháp tạo biên dạng răng thân khai 1. Phương pháp chép hình: Biên dạng lưỡi cắt của dụng cụ cắt (dao phay ngón, dao phay đĩa mô đun) hoàn toàn giống hệt biên dạnh rãnh răng bánh răng gia công. Do với cùng môđun và góc áp lực, khi số răng z thay đổi biên dạng thân khai cũng thay đổi, nên biên dạng lưỡi cắt của dụng cụ cũng phải thay đổi. Để tránh phải chế tạo quá nhiều dụng cụ (ví dụ khi z thay đổi từ (12 ÷ 300) răng cần đến 288 dao), phụ thuộc vào độ chính xác bánh răng gia công người ta giới hạn bằng số lượng các bộ dao gồm 3, 8, 15 hay 26 dao. Ví dụ bộ 8 dao: Số1

2

3

4

5

6

7

8

Số răng 12÷13 14÷16 17÷20 21÷25 26÷34 35÷54 55÷134 135 và lớn hơn Trong bộ 8 dao, chỉ có thể gia công chính xác các bánh răng có số răng z =12, 14, 21, 26, 35, 55, và 135, ngoài ra các biên dạng khác chỉ là gần đúng. Phương pháp chép hình thường được thực hiện trên máy phay vạn năng dùng kèm với đầu phân độ bằng dao phay đĩa môđun hoặc dao phay ngón (khi bánh răng có môđun lớn)(H5.1a,b). Khi đó: 34

• Dao thực hiện chuyển động quay tròn (Q1) • Bàn máy cùng với phôi chuyển động dọc trục phôi để cắt hết chiều dài răng (T) • Sau khi cắt xong 1 rãnh răng, bàn máy cùng với phôi lùi về vị trí ban đầu, nhờ đầu phân độ, phôi quay phân độ theo 1 răng (Q2) để phay rãnh tiếp theo.

H5.1a,b: Cắt răng bằng phương pháp chép hình Cắt răng theo phương pháp chép hình đạt năng suất thấp vì phải mất thời gian phụ để phân độ, độ chính xác chế tạo bánh răng không cao do sai số của dao cũng như sai số của máy.... Do vậy phương pháp nầy chỉ được áp dụng trong sữa chữa, hoặc ở các nguyên công thô. 2. Phương pháp bao hình (H5.2a,b):

H5.2a,b: Gia công răng bánh răng theo nguyên lý bao hình • Xét quá trình ăn khớp của 1 cặp bánh răng - thanh răng: Nếu cho thanh răng có mặt phẳng chia B-B tiếp xúc với vòng chia bánh răng lăn không trượt trên vòng nầy theo chiều mũi tên thì biên dạng thẳng của răng thanh răng sẽ họp thành 1 loạt các vị 35

trí liên tục có hình bao là biên dạng thân khai răng bánh A • Tương tự, xét quá trình ăn khớp của 2 bánh răng A và B. Nếu cho B đứng yên còn bánh răng A lăn không trượt trên vòng chia C-C theo chiều mũi tên thì biên dạng thân khai răng bánh A sẽ vạch nên 1 dãy các vị trí liên tục có hình bao là biên dạng thân khai răng bánh B Phương pháp tạo biên dạng răng như trên được gọi là phương pháp bao hình, hay nói một cách khác quá trình gia công bao hình là quá trình gia công nhắc lại sự ăn khớp của một cặp bánh răng-thanh răng hoặc của một cặp bánh răng trong đó 1 đóng vai trò là dao, 1 là phôi. Phương pháp bao hình cho năng suất cao, độ chính xác tạo biên dạng cao hơn phương pháp chép hình, ngoài ra với cùng 1 dao có thể gia công bánh răng có số răng tùy ý. Tuy nhiên dao khó thiết kế và chế tạo. Các máy gia công bánh răng thường được phân loại theo dạng dùng cho gia công thô (gia công trước nhiệt luyện) và gia công tinh (sau nhiệt luyện). Nhóm máy dùng cho gia công thô: – phay lăn – xọc răng – bào răng (gia công bánh răng côn) Nhóm máy dùng cho gia công tinh – mài răng – cà răng – nghiền răng... Thông số kỹ thuật chính của các máy gia công bánh răng là đường kính lớn nhất của phôi bánh răng gia công được trên máy. Sau đây là một số các loại máy gia công bánh răng theo nguyên lý bao hình 2. Máy phay lăn 2.1 Quá trình hình thành biên dạng răng: Dựa vào nguyên lý bao hình nhắc lại sự ăn khớp của 1 cặp bánh răng-thanh răng trong đó thanh răng là dao, bánh răng đóng vai trò phôi gia công. Máy cần có các chuyển động (H5.3a): – Chuyển động quay Q1 của phôi – Chuyển động tịnh tiến T2 của dao 36

– Chuyển động tịnh tiến T3 do dao hoặc phôi thực hiện để cắt hết chiều dài răng. T2

T2 Q1

Q2 •

⊕

T3

Q1 Q5

a.dao thanh răng-phôi Q1 Q2

Q1

T3

b.dao phay trục vítphôi Q 2

T4

β

d.chuyển động bổ sung khi c.Các chuyển động cần thiết gia công răng nghiêng H5.3a,b,c,d: Gia công răng bao hình trên máy phay lăn

Chú ý rằng nếu thanh răng là dao, chuyển động tịnh tiến T2 phải được đổi chiều sau 1 vòng quay của phôi. Ngoài ra, khi đường kính phôi lớn, dao thanh răng phải có chiều dài thay đổi tương ứng. Do vậy, cần chuyển đổi dao thanh răng bằng dao phay trục vít (H5.3b), về bản chất cũng gồm nhiều thanh răng nghiêng phân bố đều trên mặt trụ và răng lưỡi cắt nằm trên đường xoắn vít. Dao quay lần lượt đưa các lưỡi cắt của các thanh răng nầy tiến vào ăn khớp với phôi và đồng thời thực hiện cắt gọt. Tóm lại, quá trình hình thành dạng răng trên máy phay lăn là lặp lại sự ăn khớp giữa trục vít - bánh răng trong đó trục vít là dao và bánh răng là phôi. 2.2 Các chuyển động cần thiết trên máy phay lăn a. Gia công bánh răng trụ răng thẳng (H5.3c): Máy cần các chuyển động – Chuyển động quay Q1 của phôi – Chuyển động quay Q2 của dao. Hai chuyển động Q1 và Q2 phải bảo đảm mối quan hệ lặp lại sự ăn khớp của trục vít-bánh răng, nghĩa là với trục vít k đầu mối, bánh răng có z răng thì Q1 và Q2 phải thoả mãn điều kiện: Khi dao quay

1 1 vòng thì phôi bánh răng phải quay 1 răng hay vòng. Đây là chuyển k z

động tạo hình phức tạp. 37

– Chuyển động chạy dao T3 để cắt hết chiều dài răng – Chuyển động tịnh tiến hướng kính T4 là chuyển động chạy dao hướng kính để cắt hết chiều cao răng. b. gia công bánh răng trụ răng nghiêng (H5.3d): Ngoài các chuyển động nêu trên, còn phải có thêm điều kiện chuyển động tịnh tiến T3 (của bàn dao) được thực hiện dọc theo hướng nghiêng của phôi bánh răng (nghiêng). Muốn vậy, cần đảm bảo quan hệ: Khi bàn dao tịnh tiến 1 bước T (bước xoắn của phôi bánh răng), phôi quay thêm hoặc bớt 1 vòng ( ± 1vòng ). Chuyển động quay thêm bớt 1 vòng phôi nầy được gọi là chuyển động quay bổ sung Q5. Dấu ± phụ thuộc vào hướng xoắn của dao so với hướng nghiêng phôi bánh răng gia công 2.3 Chuyển động điều chỉnh của bàn dao Khi gia công bánh răng thẳng hoặc nghiêng, cần xoay bàn dao 1 góc ϕ để cho đường xoắn trên dao ≡ hướng răng cần cắt (H5.4a,b).

ϕ

a.Khi cắt răng thẳng

β α

α

α β−α

β

-dao và phôi khác hướng nghiêng (Hình vẽ-BR xoắn phải-dao trái)

b.Khi cắt răng nghiêng-dao H5.4a,b: Điều chỉnh xoay bàn dao và phôi cùng hướng nghiêng (Hình vẽ-BR xoắn trái-dao trái)

a. Khi cắt răng thẳng: Bàn dao cần quay 1 góc ϕ = α

(5.1)

b. Khi cắt răng nghiêng – nếu nghiêng cùng chiều: ϕ = β − α

(5.2)

– nếu nghiêng trái chiều: β + α

(5.3)

2.4 Sơ đồ kết cấu động học máy phay lăn 38

Căn cứ vào các chuyển động đã phân tích, ta có sơ đồ kết cấu động học máy như sau

H5.5: Sơ đồ kết cấu động học máy phay lăn 1. Xích tốc độ: Cung cấp chuyển động quay tạo tốc độ cắt cho dao. Nối từ động cơ đến dao và điều chỉnh tốc độ nhờ cơ cấu điều chỉnh iv. Điều kiện cân bằng: nd = nđ/c . icđ . iv

(5.4)

2. Xích bao hình: Phối hợp chuyển động giữa dao và phôi. Đường truyền được nối từ dao đến phôi qua cơ cấu điều chỉnh ix để đảm bảo quan hệ: Dao quay

1 1 vòng → Phôi quay vòng. k z

(5.5)

3. Xích chạy dao thẳng đứng: để cắt hết chiều dài răng. Nối từ bàn dao đến phôi với cơ cấu điều chỉnh is thực hiện quan hệ: Phôi quay 1 vòng → bàn dao tịnh tiến thẳng đứng 1 lượng sđ

(5.6)

4. Xích vi sai: Có nhiệm vụ tạo nên chuyển động quay thêm hoặc bớt cho phôi Q5 khi gia công răng nghiêng. Đường truyền được nối từ bàn máy mang phôi đến phôi và được điều chỉnh nhờ cơ cấu điều chỉnh iy. Điều kiện cân bằng: Bàn dao tịnh tiến thẳng đứng 1 bước T→phôi quay thêm hoặc bớt 1 vòng (5.7) 2.5 Máy phay lăn 5E32 A. Đặc tính kỹ thuật: Máy có thể gia công được bánh răng trụ răng thẳng, răng nghiêng, bánh vít, trục then hoa... – ∅max của phôi [mm]: 800 – mmax [mm] đối với thép : 6; đối với gang: 8 – góc nghiêng lớn nhất của răng bánh răng: ± 600 39

– chiều rộng lớn nhất của bánh răng[mm] : 275 – phạm vi số vòng quay [v/ph]: 47,5 ÷ 192 – phạm vi lượng chạy dao [mm/vòng]: 0,5 ÷ 3 (thẳng đứng); 0,1 ÷ 1 (hướng kính) – công suất động cơ truyền dẫn chính[kW]: 2,8 B. Sơ đồ động (H5.10): – Xích tốc độ

(5.8) Căn cứ vào số vòng quay của dao nd = bộ bánh răng thay thế

1000v để tính toán điều chỉnh cơ cấu iv với các πD d

A A hoặc 1 B B1

– Xích bao hình (5.9) Để điều chỉnh xích bao hình, dùng các bộ bánh răng thay thế răng phụ

ac cùng với các bánh bd

C1 D1

– Xích vi sai

(5.10) Để điều chỉnh xích vi sai, dùng các bộ bánh răng thay thế

πm n z f a 2 c2 và thay T= . b2 d2 sin β

– Xích chạy dao thẳng đứng (5.11) Điều chỉnh xích chạy dao thẳng đứng nhờ bộ bánh răng thay thế is =

a 1 c1 b1 d 1

40

Ngoài ra, máy còn có thể gia công bánh vít với 2 xích chạy dao mở rộng: + Xích chạy dao hướng kính: Gia công bánh vít theo phương pháp tiến dao hướng kính cho đến khi đạt khoảng cách trục A giữa 2 trục. (5.12) Điều chỉnh xích chạy dao hướng kính với bộ bánh răng thay thế

a 1 c1 b1 d 1

Khi gia công bánh vít tiến dao hướng kính, máy cần các chuyển động: • Chuyển động tạo tốc độ cắt cho dao • Chuyển động quay của phôi bánh vít. Hai chuyển động nầy phải thoả mãn điều kiện: 1vòng quay của dao → phôi quay

k z

vòng. • Chuyển động tiến dao hướng kính (cho đến khi đạt khoảng cách trục A) + Xích chạy dao hướng trục: Gia công bánh vít theo phương pháp tiến dao hướng tiếp tuyến (khoảng cách trục được điều chỉnh trước) (5.13) Điều chỉnh xích chạy dao hướng trục với bộ bánh răng thay thế

a 1 c1 b1 d 1

Máy cần các chuyển động • Chuyển động bao hình Q1, Q2 • Chuyển động chạy dao hướng trục của bàn dao – Xích chạy dao nhanh: Dùng động cơ N =1kW, n = 1410 vòng/ phút

(5.14) 3. Máy xọc răng: Máy xọc răng dùng để gia công bánh răng trụ răng thẳng, răng nghiêng, răng chữ V, rất thích hợp để gia công các bánh răng bậc (H5.6) 41

H5.7: Các chuyển động cần thiết 3.1 Nguyên lý hình thành dạng răng: Dựa vào nguyên lý gia công bao hình nhắc lại sự ăn khớp của 1 cặp bánh răng trong đó 1 đóng vai trò là dao, 1 là phôi (H5.2b). 3.2 Các chuyển động cần thiết trên máy xọc răng (H5.7): – Chuyển động bao hình Q1, Q2 của phôi và dao: Đây là chuyển động tạo hình phức tạp với mối quan hệ khi dao quay

1 1 vòng → phôi quay vòng trong đó zd : số zd zf

răng dao; zf: số răng phôi bánh răng gia công. – Chuyển động tịnh tiến đi về T3 để cắt hết chiều dài răng (tạo hình đơn giản) – Chuyển động chạy dao hướng kính T4 để cắt hết chiều cao răng. Khi gia công không thể ngay 1 lúc cắt hết chiều sâu rãnh răng mà phải từ từ ăn dao hướng kính. Tùy theo mođun bánh răng gia công, thường chọn như sau + m < 3: T4 chỉ thực hiện 1 lần trong 1 chu kỳ gia công bánh răng + 3 ≤ m ≤ 6: T4 chia làm 2 lần trong 1 chu kỳ gia công • Lần 1 cắt lượng (h- 0,5)mm với h: chiều cao răng • Lần 2 cắt tiếp 0,5mm còn lại + m > 6: T4 chia làm 3 lần trong 1 chu kỳ gia công – Chuyển động nhường dao: thực hiện sau 1 hành trình kép của dao. Khi dao xọc tịnh tiến đi xuống cắt gọt, hết hành trình làm việc phôi cần có chuyển động hướng kính tách phôi ra khỏi dao trước khi dao thực hiện hành trình chạy không đi lên, nhằm tránh cho mặt sau dao làm hỏng bề mặt đã gia công. – Đối với trường hợp gia công răng nghiêng, trên máy xọc không dùng xích vi sai mà bố trí cơ cấu chuyên dùng (bạc có rãnh xoắn) 3.3 Sơ đồ kết cấu động học máy xọc răng 514 42

Xuất phát từ các chuyển động cần thiết trong máy để thành lập sơ đồ kết cấu động học (H5.8) Đ1 iv

∩

x

Q1

io

Q2 ↑↓T3

Cam C2 s nd ←

Đĩa biên

M1 shk ←

x

Cam C1 M2

x

Đ2 ix

is

ĐC

H5.8: Sơ đồ kết cấu động học máy xọc răng 514

1 Xích tốc độ: Tạo chuyển động cắt gọt T3 và được nối từ động cơ đến dao theo quan hệ: nđ/c [vòng/ph] → nhtk/ph của dao. Cơ cấu điều chỉnh tốc độ :iv 2 Xích bao hình: Nối từ phôi đến dao. Đây là chuyển động tạo hình phức tạp. Điều kiện: Phôi quay

1 1 vòng → dao quay vòng . Cơ cấu điều chỉnh: ix zf zd

3 Xích chạy dao hướng kính: Máy có bố trí cơ cấu cam C1 dùng để điều khiển chu trình gia công bánh răng, trong đó 1 chu trình bao gồm phần góc quay của phôi bánh răng ứng với giai đoạn tiến dao hướng kính-tùy theo môđun phôi bánh răng có thể chọn 1,2, hoặc 3 lần tiến dao hướng kính...(do xích chạy dao hướng kính thực hiện khi M1 ↓ (khi đó M2 ↑ )), phần còn lại của chu trình là 1 vòng quay đủ của phôi để gia công đạt chiều sâu cắt cho toàn bộ các răng trên phôi bánh răng (do xích cơ cấu đếm thực hiện khi M2↓ (khi đó M1↑ )). 4 Xích tốc độ: Tạo chuyển động cắt gọt T3 và được nối từ động cơ đến dao theo quan hệ: nđ/c [vòng/ph] → nhtk/ph của dao. Cơ cấu điều chỉnh tốc độ : iv 5 Xích bao hình: Nối từ phôi đến dao. Đây là chuyển động tạo hình phức tạp. Điều kiện: Phôi quay

1 1 vòng → dao quay vòng . Cơ cấu điều chỉnh : ix zf zd

6 Xích chạy dao hướng kính: Máy có bố trí cơ cấu cam C1 dùng để điều khiển 43

chu trình gia công bánh răng, trong đó 1 chu trình bao gồm phần góc quay của phôi bánh răng ứng với giai đoạn tiến dao hướng kính-tùy theo môđun phôi bánh răng có thể chọn 1,2, hoặc 3 lần tiến dao hướng kính...(do xích chạy dao hướng kính thực hiện khi M1 ↓ (khi đó M2 ↑ )), phần còn lại của chu trình là 1 vòng quay đủ của phôi để gia công đạt chiều sâu cắt cho toàn bộ các răng trên phôi bánh răng (do xích cơ cấu đếm thực hiện khi M2↓ (khi đó M1↑ )). Xích chạy dao hướng kính được nối từ đĩa biên đến giá trượt bàn dao, có cơ cấu điều chỉnh io. Quan hệ cần đảm bảo: Khi dao xọc thực hiện 1 hành trình kép → dao tịnh tiến 1 lượng shk[mm] 7 Xích cơ cấu đếm: Nối từ phôi bánh răng đến cam C1, có nhiệm vụ hoàn tất 1 chu trình gia công của phôi sau khi đã thực hiện tiến dao hướng kính. 8 Xích nhường dao: Nối từ đĩa biên đến phôi qua cam C2 theo điều kiện: Dao tịnh tiến 1 hành trình kép → phôi thực hiện 1 lượng snd[mm] 9 Xích chạy dao vòng: Nối từ đĩa biên đến dao. Cơ cấu điều chỉnh is cùng với mối quan hệ: Dao thực hiện 1 hành trình kép → trục dao quay bao nhiêu vòng. Ngoài ra còn có cơ cấu đảo chiều (ĐC) cung cấp khả năng đảo chiều quay bao hình để dao có thể làm việc ở 2 phía lưỡi cắt. 3.4 Máy xọc răng 514 A. Đặc tính kỹ thuật – Kích thước phôi gia công được [mm] φ(20 ÷1000) – mmax = 12, góc nghiêng β = 300 – Công suất truyền dẫn chính N[kW] = 2,2 ; n [v/ph] = 1410. – Công suất động cơ chạy dao nhanh N[kW] = 0,25;n [v/ph] =1410 – Số cấp tốc độ: 4; phạm vi tốc độ [htk/ph]: 125 ÷360 B. Sơ đồ động (H5.11) – Xích tốc độ

(5.15) 44

– Xích bao hình

(5.16) Điều chỉnh xích bao hình nhờ bộ bánh răng thay thế

ac bd

– Xích chạy dao hướng kính và xích cơ cấu đếm: Hai xích nầy phối hợp để thực hiện chu trình gia công ứng với các vị trí của M1 và M2 + Xích chạy dao hướng kính

(5.17) a c Điều chỉnh lượng chạy dao với bộ bánh răng thay thế 1 1 b1 d 1

+ Xích cơ cấu đếm (5.18) 1 Do đó cam có bề mặt làm việc chiếm vòng tròn 4

– Xích chạy dao vòng (5.19) Điều chỉnh xích chạy dao nhờ cơ cấu is = A/B – Xích nhường dao (5.20) – Xích chạy dao nhanh: Dùng khi cần phải kiểm tra độ đồng tâm của phôi so với tâm bàn máy khi gá phôi (5.21) C. Một số cơ cấu đặc biệt trong Máy: – Cơ cấu cam điều khiển chu trình gia công bánh răng – Cơ cấu gá lắp bạc chuyên dùng khi gia công bánh răng nghiêng. 4. Máy mài răng: Các phương pháp phay lăn, xọc răng chỉ gia công được các bánh răng chưa qua nhiệt luyện. Đối với các bánh răng đã qua gia công nhiệt, cần gia công tinh bằng các phương pháp lăn ép, mài răng, cà răng... 45

Mài răng có ưu điểm là độ chính xác sau khi mài cao, tuy vậy năng suất thấp và các máy mài răng có giá thành đắc. Có 2 phương pháp mài răng +

Mài chép hình: Do phải có cơ cấu sữa đá phức tạp, người ta chỉ dùng trong

sản xuất loạt lớn và khối, chủ yếu khi mài bánh răng thẳng +

Mài bao hình: Dựa trên nguyên lý ăn khớp thanh răng-bánh răng trong đó

thanh răng là đá mài. Các chuyển động cần thiết của máy(H5.9)

H5.9: Các chuyển động cần thiết của máy mài răng – Chuyển động cắt gọt Q1 của đá mài – Chuyển động tịnh tiến T3 của đá để cắt hết chiều dài răng. Ở chuyển động nầy, giữa đá và chi tiết tiếp xúc đường do đó mài thực hiện dọc theo bề mặt hẹp, vì vậy số lượng hạt mài tham gia không nhiều. Đá mòn chậm nhưng năng suất đạt được thấp – Chuyển động bao hình Q2 của phôi và T1 của phôi (tương tự như chuyển động bao hình của cặp bánh răng - thanh răng) – Chuyển động phân độ: Sau khi mài được 1 răng, lùi phôi khỏi đá về vị trí ban đầu và phôi thực hiện phân độ cho răng tiếp theo Ưu điểm chính của mài bao hình là bảo đảm biên dạng thân khai của răng chính xác, và đá mài có hình dạng đơn giản Câu hỏi và bài tập chương 5 1 Giả sử dao thanh răng-phôi bánh răng (H5.2a) trong đó dao thanh răng chỉ có 1 răng làm việc, hãy cho biết các chuyển động cần thiết của máy 2 Đọc sơ đồ động máy phay lăn 5E32. Xác định tỉ số truyền của cơ cấu tổng hợp chuyển động (iHT). 3 Nêu các bước tính toán điều chỉnh khi gia công bánh răng trụ răng nghiêng trên máy phay lăn. 4 Đọc sơ đồ động máy xọc răng 514. Giải thích chu trình gia công trên máy cho trường hợp m < 3, 3 ≤ m ≤ 6 (1,2 lần tiến dao hướng kính). 46

H5.10: Sơ đồ động máy phay lăn 5E32 47

H5.11: Sơ đồ động máy xọc răng 514 48

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ

[ \

BÁO CÁO THỰC HÀNH

MÁY CÔNG CỤ

Họ và tên sinh viên

: ................................................................

Lớp

: ............................. - Nhóm: ....................

Hướng dẫn

: ................................................................

Đà nẵng, 2007 49

Bài thực hành 1 : Cắt ren nhiều đầu mối trên máy tiện A.

MỤC ĐÍCH

–

Hiểu biết về các loại ren & công dụng của từng loại.

–

Phương pháp điều chỉnh máy tiện khi gia công ren nhiều đầu mối.

B.

YÊU CẦU

–

Biết cách tính toán chuyển đổi giữa các loại ren.

–

Các dạng profil ren và công dụng của từng loại.

–

Nắm được các phương pháp điều chỉnh máy khi cắt ren.

–

Phân biệt cắt ren nhiều đầu mối và cắt ren thông thường.

C.

NỘI DUNG I.

GIỚI THIỆU VỀ REN: 1. Định nghĩa các loại ren:

–

Ren Quốc tế ( còn gọi là ren hệ mét). Kí hiệu tp[mm].

–

Ren Anh (còn gọi là ren ống nước). Ký hiệu n[số bước ren/1"].

–

Ren môđun, ký hiệu m[mm].

–

Ren Pitch, ký hiệu Dp[số môđun/1"].

2. Các dạng profil:

–

Tam giác.

–

Chữ nhật.

–

Hình thang.

–

Tròn.

3. Ren nhiều đầu mối: Trong ký hiệu ren nhiều đầu mối, quy ước ghi đường kính danh nghĩa (D), bước giữa 2 đỉnh ren liên tiếp (t) và số đầu mối (k). Do vậy bước tp của mỗi đường ren sẽ là tp = k . t. Khi điều chỉnh máy phải điều chỉnh theo tp để cắt từng đường ren, sau đó phân độ để cắt các đầu mối khác. Như vậy, để cắt ren nhiều đầu mối ta phải tiến hành 2 bước:

–

Điều chỉnh máy để cắt ren có bước tp

–

Phân độ để cắt đủ số đầu mối.

4. Sơ đồ nguyên lý tạo hình ren trên máy tiện: 50

Để cắt ren, cần có chuyển động quay tròn của phôi lắp trên trục chính và chuyển động tịnh tiến của bàn dao. Các chuyển động nầy phải thoả mãn điều kiện phôi quay 1 vòng thì bàn dao tịnh tiến 1 bước tp. Từ đó ta có sơ đồ: (H1) tp

Q T icđ

itt tx

H1: Sơ đồ kết cấu động học xích tiện ren II.

CÁC BƯỚC TÍNH TOÁN

Cần chú ý rằng trong cắt ren nhiều đầu mối, ta phải phân độ khi đã kết thúc cắt 1 mối ren. Các bước tính toán: 1. Điều chỉnh máy để cắt ren có bước tp: Theo sơ đồ ta có: –

Lượng di động tính toán: 1vòng trục chính → tp

–

Phương trình xích động: 1vòng t/c .icđ .

–

Công thức điều chỉnh: x =

a c .tx = tp b d

tp a c = i cđ ⋅ t x b d

Với các yếu tố đã biết : tp, icđ , tx ta tính được trị số x từ đó phân tích thành các bánh răng a,b hoặc a,b,c,d. Để các bánh răng lắp vào không chạm trục chúng cần thoả mãn điều kiện:

a + b ≥ c + ( 15 ÷ 20 ) c + d ≥ b + ( 15 ÷ 20 )

Các bánh răng thay thế a,b,c,d phải được chọn trong bộ bánh răng thay thế của máy như sau: Bộ 4: 20,24,28...120 Bộ 5: 20,25,30...120 Các bánh răng đặc biệt: 47,97,127,157. Khi tính toán điều chỉnh có thể phải chuyển đổi đơn vị khi bước ren cần cắt khác hệ 51

với bước vít me, khi đó phải chọn giá trị gần đúng của 1" hoặc π. 2. Các phương pháp phân tích x để chọn bánh răng thay thế a,b,c,d. –

Phân tích chính xác

–

Phân tích gần đúng

–

Phương pháp tra bảng

(S/V đọc trong giáo trình Máy công cụ) 3. Phân độ để cắt ren nhiều đầu mối –

Phân độ theo chu vi:

Sau khi cắt xong mối ren thứ nhất, ngắt xích truyền động từ trục chính đến bàn dao, quay phôi đi một góc 3600/k để cắt mối ren tiếp theo. Trên máy 1K62 có đĩa chia độ chuyên dùng lắp ở đuôi trục chính. Chu vi của đĩa được chia thành 60 phần bằng nhau, như vậy ta có thể phân độ để cắt được các ren có số đầu mối là 2, 3, 4, 5, 6, 10, 12, 15, 20,30 và 60 một cách chính xác. –

Phân độ theo chiều dọc:

Phương pháp nầy cho phép giữ nguyên xích cắt ren khi phân độ. Sau khi cắt xong mối ren thứ nhất ta chỉ việc dịch chuyển dao đi 1 bước t nhờ xe dao dọc. Kiểm tra bằng du xích trên xe dao dọc, hoặc bằng đồng hồ so... III. CÁC BƯỚC TIẾN HÀNH –

Tính

–

Chuẩn bị phôi liệu, dụng cụ cắt và dụng cụ đo

–

Kiểm tra máy

–

Gá lắp, thực hành.

–

Viết báo cáo (theo mẫu)

52

BÁO CÁO THỰC HÀNH Bài thực hành: Cắt ren nhiều đầu mối trên máy tiện Họ và tên sinh viên: Lớp :

Nhóm :

Người hướng dẫn: Địa điểm: Ngày: Kết quả:

NỘI DUNG THỰC HÀNH A.

Lý thuyết

1. Các loại ren và profil của nó 2. Ren nhiều đầu mối và ứng dụng của nó 3. Chuyển động tạo hình, sơ đồ kết cấu động học của máy tiện ren 4. Phương trình xích động và công thức điều chỉnh B.

Thực hành

1. Chi tiết tiện ren 2. Tính toán để điều chỉnh máy 3. Các thao tác điều chỉnh máy 4. Các kết quả đo trên chi tiết.

53

Bài thực hành 2 : Đầu phân độ A. MỤC ĐÍCH

–

Biết các loại đầu phân độ.

–

Biết công dụng của đầu phân độ.

–

Các phương pháp điều chỉnh đầu phân độ

–

Gá lắp đầu phân độ trên máy.

B. YÊU CẦU

–

Gá lắp được đầu phân độ lên máy phay.

–

Điều chỉnh đầu phân độ để gia công được bánh răng thẳng, răng nghiêng và

đường xoắn vít. C. NỘI DUNG 1.

Các loại đầu phân độ và công dụng: • Các loại đầu phân độ

−

Đầu phân độ đơn giản

−

Đầu phân độ quang học

−

Đầu phân độ vạn năng: + Có đĩa phân độ + Không có đĩa phân độ

• Công dụng

–

Dùng để mở rộng khả năng công nghệ của máy phay và một số máy công

cụ khác (bào, xọc...), để chia vòng tròn thành các phần đều nhau, hoặc không đều nhau khi gia công các chi tiết nhiều cạnh, trục hoặc lỗ then hoa, bánh răng thẳng hoặc nghiêng, đường xoắn vít… 2.

Các phương pháp điều chỉnh phân độ

Các loại đầu phân độ đều có thể thực hiện:

–

Phân độ gián đoạn.

–

Phân độ gián đoạn và liên tục

–

Phân độ liên tục. (1)

Đầu phân độ đơn giản:

54

Sinh viên tự tìm hiểu đầu phân độ nầy để thực hiện phân độ:

(2)

∗

Trực tiếp

∗

Gián tiếp

∗

Phân độ vi sai Đầu phân độ quang học

Loại nầy có độ chính xác cao thường dùng để khắc vạch cho dụng cụ đo. (3)

Đầu phân độ vạn năng:

a. Loại có đĩa chia độ. b. Loại không có đia chia Các loại đầu phân độ nầy đều có 3 trường hợp phân độ: + Đơn giản + Vi sai + Phay rãnh xoắn Sinh viên tự tìm hiểu về các loại đầu phân độ nầy theo giáo trình Máy công cụ. D. Các bước tiến hành 1. Xác định loại đầu phân độ có trong phân xưởng. Vẽ sơ đồ động học của đầu phân độ đó. 2. Gá đầu phân độ lên máy. 3. Tính toán đầu phân độ để phay: –

Bánh răng thẳng có Z =

–

Bánh răng nghiêng có Z =

;m= ;m=

;β=

4. Điều chỉnh đầu phân độ và gia công bánh răng 5. Viết báo cáo theo mẫu.

55

BÁO CÁO THỰC HÀNH Bài thực hành: Đầu phân độ Họ và tên sinh viên: Lớp :

Nhóm :

Người hướng dẫn: Địa điểm: Ngày: Kết quả:

NỘI DUNG THỰC HÀNH A. Lý thuyết 1. Công dụng của đầu phân độ 2. Vẽ sơ đồ động học của đầu phân độ vạn năng. 3. Các phương pháp phân độ, các tính toán cần thiết. B. Thực hành 1. Xác định loại đầu phân độ dùng, vẽ sơ đồ động học. 2. Tính toán điều chỉnh đầu phân độ gia công bánh răng và gia công rãnh xoắn (theo đề bài) 3. Nội dung thực hành và ghi kết quả.

56

Phần II: Thiết kế Máy công cụ Mở đầu: Các vấn đề chung về thiết kế máy 1. Các giai đoạn chính của quá trình thiết kế máy: Toàn bộ quá trình thiết kế máy có thể phân chia thành các giai đoạn sau (H6.1)

H6.1: Các giai đoạn thiết kế máy − Đầu tiên, cần xác định rõ công dụng máy thiết kế và các tham số có liên quan đến các chỉ tiêu kinh tế-kỹ thuật bằng cách dựa vào các số liệu ban đầu về yêu cầu đối với các chi tiết gia công được trên máy, như • kích thước, hình dáng, tập hợp các bề mặt gia công, vật liệu và chất lượng bề mặt gia công • tính đa dạng của các chi tiết gia công được trên máy Các yêu cầu về chi tiết gia công là cơ sở lựa chọn phương pháp gia công và dụng cụ cắt cần thiết. Ngoài ra, các số liệu đầy đủ của chúng giúp ta xác định được đặc tính kỹ thuật máy thiết kế, gồm phạm vi tốc độ công tác, tốc độ chuyển động phụ của các cơ cấu chấp hành máy, công suất truyền dẫn, phương pháp điều chỉnh cũng như mức độ cung cấp cho máy các trang bị phụ cần thiết. – Xác định đặc tính kỹ thuật máy thiết kế: Nhiệm vụ kỹ thuật ở giai đoạn nầy 57

là lập luận có cơ sở tính chất hợp lý của việc chế tạo máy mới đồng thời cho các số liệu ban đầu để thiết kế máy. Máy mới phải có các ưu điểm nỗi bật so với các máy hiện có, nói chung phải nâng cao được các chỉ tiêu về chất lượng trong điều kiện đảm bảo hiệu quả kinh tế. Khi xác định đặc tính kỹ thuật cho máy thiết kế, nên tiến hành lập bảng đặc tính kỹ thuật của các máy cùng kiểu. Việc phân tích bảng giúp ta nhận xét, vạch ra được các ưu nhược điểm của chúng một cách dễ dàng. − Đặc tính kỹ thuật máy thiết kế cung cấp các số liệu ban đầu để nghiên cứu, phân tích, lựa chọn sơ đồ nguyên lý toàn máy: sơ đồ động, sơ đồ điện, sơ đồ thủy lực hay khí nén… Các giai đoạn thiết kế nêu trên là nội dung của bản kiến nghị kỹ thuật, cũng chính là luận chứng kinh tế-kỹ thuật cho máy thiết kế. Sau khi đã được sự thoả thuận của phía đặt hàng, bản kiến nghị nầy dùng làm cơ sở thực hiện các công việc thiết kế tiếp theo. Bản kiến nghị kỹ thuật cùng với giai đoạn thiết kế cụm máy gọi chung là quá trình thiết kế kỹ thuật. Cuối quá trình nầy, toàn bộ kết cấu máy bao gồm bản vẽ lắp tất cả các cụm kể cả thuyết minh chỉ rõ đặc tính kỹ thuật, các chi tiết tiêu chuẩn, các phân tích tính toán cụm và chi tiết máy đã được hoàn tất, bố cục máy và lắp ráp chung đã được kiểm tra. Quá trình thiết kế chế tạo được tiến hành ngay khi hồ sơ thiết kế kỹ thuật được cấp trên duyệt y và hiệu chỉnh. Công việc chính của quá trình nầy là nghiên cứu thiết kế chế tạo các cụm và các chi tiết chủ yếu, các điều kiện kỹ thuật cần thiết. Đây chính là các văn kiện kỹ thuật để chế tạo, lắp ráp và điều chỉnh máy. Sau quá trình thiết kế chế tạo, thường thực hiện chế tạo 1 hay 2 mẫu thử nhằm kiểm tra, thử nghiệm và đưa vào những hiệu chỉnh thích hợp cho các bản vẽ chế tạo chi tiết, các cụm máy. Mẫu thử nghiệm cần kiểm tra về độ chính xác, độ cứng vững, tính chịu rung..., tiếng ồn, sự toả nhiệt cũng như các tham số đặc trưng cho hệ thống chỉ tiêu kinh tế-kỹ thuật khác. H6.2 giới thiệu các bước thiết kế cụm máy. Khi đã xác định được các đặc tính kỹ thuật chính của máy thiết kế, bước tiếp theo là lựa chọn các phương án khác nhau về kết cấu có kèm theo tính toán, thiết kế sơ bộ để so sánh, phân tích theo điều kiện cụ thể và là cơ sở chọn phương án kết cấu tối ưu. Kiểm tra lại lần cuối phương án đã chọn so với nhiệm vụ thiết kế đặt ra trước khi tiến hành xây dựng bản vẽ lắp ráp cụm máy. H6.3 là 1 ví dụ trình bày các bước thực hiện khi thiết kế cụm trục chính máy mài. 58

H6.2: Các bước thiết kế cụm máy

H6.3: Ví dụ thiết kế cụm trục chính máy mài 59

Dựa trên các số liệu ban đầu như độ chính xác và số vòng quay của trục, có thể có nhiều phương án lựa chọn kết cấu ổ trục khác nhau. Tính toán phân tích sơ bộ cho phép loại trừ những phương án không thích hợp và chọn được 1 hay 2 phương án tốt nhất. Quyết định phương án cuối cùng phải căn cứ vào các chỉ tiêu kinh tế-kỹ thuật, sau đó lập các văn kiện kỹ thuật và toàn bộ bản vẽ thiết kế. Mẫu thử cũng phải được thử nghiệm gia công các loại chi tiết thông thường, và theo chế độ gia công nâng cao. Một lần nữa, có thể cần hiệu chỉnh các bản vẽ chế tạo do thay đổi điều kiện kỹ thuật, vật liệu hay kết cấu... Chỉ sau khi hoàn tất thử nghiệm, máy thiết kế mới được tiến hành sản xuất hàng loạt. Tuy nhiên công việc của người thiết kế vẫn chưa kết thúc vì phải theo dõi thường xuyên máy làm việc trong điều kiện sản xuất thực tế, thường xuất hiện những khả năng mới yêu cầu cải tiến kết cấu sau nầy. Rõ ràng là quá trình thiết kế và chế tạo máy mới đòi hỏi nhiều thời gian và công sức. Để đẩy mạnh và ứng dụng nhanh chóng những kiểu máy hoàn thiện hơn, phải có các phương pháp thiết kế tiên tiến. Triển vọng mới hiện nay là khả năng tự động hoá thiết kế nhờ các phương tiện kỹ thuật tính, qua đó có thể cải thiện năng suất lao động cho người thiết kế Những phần việc thiết kế đã được tự động hoá: − Thu thập và xử lý các thông tin ban đầu về số lượng, chủng loại chi tiết gia công, số liệu thống kê về miền sử dụng máy... − Tính toán phân tích thiết kế kỹ thuật, mô phỏng cơ cấu, chế tạo mẫu thử... − Xử lý các văn kiện kỹ thuật.

60

Chương 6: Các chỉ tiêu kinh tế-kỹ thuật của máy thiết kế Để đánh giá chất lượng 1 máy thiết kế mới, cần có hệ thống chỉ tiêu kinh tế-kỹ thuật 1. Năng suất máy: được xác định bởi khả năng gia công 1 số lượng chi tiết nhất định trong 1 đơn vị thời gian, hay nói một cách khác, năng suất tỉ lệ nghịch với thời gian tiêu tốn cho gia công. Thường phân biệt các loại năng suất sau: 1.1 Năng suất cắt gọt: tính bằng lượng kim loại lấy đi trong 1 đơn vị thời gian đối với 1 hay nhiều chi tiết gia công đồng thời trên máy. Các giá trị (trung bình) cho theo bảng (6.1) giúp ta có thể hình dung về năng suất cắt gọt đối với các phương pháp gia

Tiện

1500

0,06

Điện hoá

15

10

Mài

800

0,6

Siêu âm

1

25

Tia lửa điện

15

1,0

Laze

0,01

4000

[KW ph/cm3]

đơn vị

Công

[cm3/ph]

suất

suất Dạng gia công Năng

[KW ph/cm3]

đơn vị

Năng

[cm3/ph]

Dạng gia công

Công

suất

suất

công khác nhau.

Bảng 6.1: Năng suất gia công 1.2 Năng suất tạo hình: tính bằng diện tích bề mặt hay tổng của k bề mặt gia công đồng thời trên máy trong 1 đơn vị thời gian k

Q th = ∑ 1

t cg Vdci × n0 × Li T

(6.1)

trong đó: Vdci : tốc độ chuyển động tương đối của dụng cụ cắt dọc theo chiều dài đường sinh của bề mặt thứ i Li : chiều dài hành trình n0 : số lượng chi tiết gia công đồng thời trên 1 vị trí công tác tcg : thời gian cắt gọt T : khoảng thời gian của toàn bộ chu kỳ Cả 2 loại năng suất trên được gọi là năng suất công nghệ, chỉ dùng khi so sánh năng suất giữa các phương pháp gia công bề mặt khác nhau, nhưng không xác định được năng suất thực tế của máy. Năng suất máy phải kể đến chi phí thời gian dành cho các nguyên công phụ bên cạnh thời gian cắt gọt cần thiết cho gia công. 61

1.3 Năng suất từng chiếc: đo bằng đại lượng tỉ lệ nghịch với thời gian tiêu tốn khi gia công 1 chi tiết Q=

QT 1 1 = = T t cg + t ph 1 + t ph Q T

(6.2)

tph : thời gian dành cho các nguyên công phụ, không trùng với thời gian gia công QT =

1 t cg

: Năng suất công nghệ

(6.3)

Nếu tph = 0 hay quá trình gia công được thực hiện một cách liên tục và tất cả các nguyên công phụ đều trùng với thời gian gia công liên tục, thì năng suất máy chính bằng năng suất công nghệ, Q = QT, cũng đồng nghĩa với 1 chiếc máy lý tưởng tự động cắt gọt liên tục không có hành trình chạy không. Năng suất thực tế của máy khác với các giá trị xác định bởi các biểu thức trên, do nhiều nguyên nhân khác nhau: thời gian dành cho phục vụ bảo quản, những trục trặc ngẫu nhiên khi làm việc, thay thế hoặc hiệu chỉnh các dụng cụ đã mòn...Để tính đến tất cả các khoảng chi phí thời gian nầy, thường dùng hệ số sử dụng kỹ thuật η xác định η=

như sau:

1+

trong đó

1 t ngck

(6.4)

T

tngck : tổn thất thời gian ngoài chu kỳ khi gia công 1 chi tiết và không có liên

quan đến đặc tính của quá trình công nghệ thực hiện trên máy. Khi đó, năng suất từng chiếc được tính: Q=

1 t cg + t ph + t ngck

=

t cg

1 η + t ph

(6.5)

Những phương pháp cơ bản để nâng cao năng suất: −

Tăng năng suất công nghệ

−

Làm trùng thời gian của các nguyên công khác nhau

−

Giảm bớt thời gian chạy không

−

Giảm bớt tất cả các dạng tổn thất ngoài chu kỳ

2. Độ chính xác máy: là khả năng đảm bảo hình dáng hình học, chất lượng bề mặt và độ chính xác kích thước cho các chi tiết gia công được trên máy. Độ chính xác máy có quan hệ trực tiếp đến độ chính xác gia công và các sai số của máy có ảnh hưởng đến độ chính xác gia công. Tất cả các dạng sai số của máy có thể quy về các nhóm 62

chính sau 2.1 Sai số hình học: là sai số vị trí tương quan bố trí các cụm, cơ cấu máy, phụ thuộc vào độ chính xác gia công các chi tiết và lắp ráp máy. Do vị trí tương quan giữa các cụm và chi tiết máy không được bảo đảm chính xác, chẳng hạn các chi tiết dẫn hướng- sóng trượt, bàn trượt... chế tạo không chính xác dẫn đến quỹ đạo chuyển động của cơ cấu máy bị sai lệch, hoặc khe hở của ổ trục chính hay độ ô van của cổ trục gây ra độ đảo hướng kính của đầu mút trục chính làm sai lệch hình dạng chi tiết theo phương ngang... Để đảm bảo sai số hình học nằm trong giới hạn cho phép, người thiết kế quy định các yêu cầu về độ chính xác chế tạo chi tiết máy xuất phát từ dung sai cho phép của chi tiết gia công trên máy có tính đến khả năng sản xuất thực tế. 2.2 Sai số động học: là sai số gây ra do chế tạo không chính xác các bộ truyền như bánh răng, bánh vít-trục vít, vít me-đai ốc trong xích động làm ảnh hưởng đến tốc độ chuyển động của cơ cấu chấp hành, đặc biệt quan trọng trong những trường hợp khi cần có sự phối hợp chuyển động giữa dụng cụ và phôi để tạo hình, ví dụ gia công răng, cắt ren...Sai số chế tạo các khâu cuối của xích động, như các bộ truyền bánh vít-trục vít, bộ truyền vít me-đai ốc có ảnh hưởng lớn đến độ chính xác động học máy. 2.3 Sai số đàn hồi: là sai số gây ra do biến dạng cơ cấu, cụm máy dưới tác dụng của lực cắt dẫn đến thay đổi vị trí tương quan ban đầu giữa dụng cụ cắt và chi tiết gia công. Như đã biết, lực cắt tổng thay đổi trong quá trình gia công theo giá trị, phương và điểm đặt. Khối lượng các cụm máy khi chuyển động gây ảnh hưởng khác nhau đến các bộ phận chịu tải và làm thay đổi giá trị chuyển vị đàn hồi. Khả năng của máy chống lại sự phát sinh chuyển vị đàn hồi gọi là độ cứng vững, hay độ cứng. Độ cứng J của cụm máy được xác định bằng tỉ số lực P đặt vào cụm theo phương gây biến dạng cụm δ:

J=

P [N/mm] δ

(6.6)

Độ cứng J của máy ảnh hưởng quan trọng đến độ chính xác gia công, do vậy dùng làm tiêu chuẩn chính để chọn lựa vật liệu. Các số liệu về độ cứng thường được lấy theo các tài liệu thực nghiệm, tuy nhiên có thể tính toán phân tích độ cứng qua biến dạng cụm máy xuất phát từ những nguyên nhân sau −

Biến dạng bản thân vật thể chi tiết

−

Biến dạng tiếp xúc 63

−

Biến dạng do khe hở của mối ghép

−

Biến dạng bề mặt

−

Biến dạng của thành mỏng (tấm, nêm...)

2.4 Sai số do nhiệt độ: là sai số gây ra do sự tăng nhiệt không đồng đều ở các vị trí khác nhau của máy trong quá trình làm việc và làm thay đổi độ chính xác hình học ban đầu. Sự thay đổi của biến dạng nhiệt theo thời gian tuân theo quy luật hàm mũ, có dạng:

∆l t = ∆l 0 (1 − e −βt )

(6.7)

trong đó β : tham số phụ thuộc vào hệ số toả nhiệt, nhiệt dung riêng của cụm máy, vào khối lượng và các kích thước chính 2.5 Sai số động lực học: gây ra do dao động tương đối của dụng cụ cắt so với chi tiết gia công, đặc biệt có ý nghĩa ở các quá trình chuyển tiếp như khởi động, phanh hãm, đảo chiều, tiến dao...Ngoài tác động có hại đến độ chính xác gia công, dao động trong máy còn ảnh hưởng đến tuổi thọ dụng cụ, tuổi thọ cơ cấu và chi tiết máy. Các ảnh hưởng của dao động đến sai số gia công thường được đánh giá qua các đường đặc tính tần số-biên độ và pha-biên độ 2.6 Sai số dụng cụ cắt: loại sai số nầy gây ra do mòn dụng cụ và đây là 1 trong những nguyên nhân chính của sai số gia công. Bên cạnh đó còn do sai số chế tạo của bản thân dụng cụ cắt và sai số gá đặt dụng cụ lên máy. Lượng mòn của dụng cụ theo bề mặt sau thay đổi theo thời gian cũng giống với quy luật đặc trưng ở phần lớn các dạng hao mòn, sau thời kỳ chạy rà, tốc độ mòn có giá trị gần như không đổi. Ảnh hưởng chung của các loại sai số khác nhau trên máy đến độ chính xác vị trí tương quan giữa dụng cụ cắt và chi tiết gia công được khảo sát một cách hợp lý trên cơ sở thiết lập chuỗi kích thước. Cọng tất cả các sai số nầy theo thời gian có thể nhận được sai số tổng khác biệt nhiều so với đặc điểm thay đổi ở từng thành phần. Ví dụ thiết lập chuỗi kích thước phẳng với các khâu song song để phân tích sai số bố trí các cụm máy mài tròn ngoài, ta có thể tìm được sai số trung bình của đường kính chi tiết gia công (H6.4): δ d = 2(δL − δl − δR )

(6.8)

trong đó δL : sai số tổng của trục vít dẫn (trên đoạn l1) và đoạn l2 do biến dạng nhiệt và biến dạng đàn hồi

64

δl : sai số tổng do nhiệt và biến dạng đàn hồi của ụ mài δR : sai số dụng cụ (do mòn và sai số hiệu chỉnh)

H6.4: Xác định sai số tổng bằng phương pháp lập chuỗi kích thước Để nâng cao độ chính xác máy, cần tìm cách nâng cao độ cứng vững máy, ví dụ thiết kế các hệ thống chịu được tải lớn, có biến dạng đàn hồi bé, hoặc nâng cao chất lượng bề mặt mối ghép và chất lượng lắp ráp, giảm số lượng mối ghép và chiều dài xích động, nâng cao độ cứng vững cho các khâu yếu, làm giảm bớt các ảnh hưởng có hại của biến dạng nhiệt bằng cách bố trí dòng nhiệt hợp lý trong máy hoặc tạo ra kết cấu hợp lý để cân bằng các sai số do bù trừ lẫn nhau. Ở các máy hiện đại, luôn có các hệ thống điều khiển tự động, hệ thống hiệu chỉnh và tự động bù trừ sai số, các cơ cấu tự động kiểm tra tích cực... 2.7 Độ tin cậy của Máy : xác định bởi tính chất sản xuất liên tục không bị đứt quãng, cho ra những sản phẩm đúng quy cách với một số lượng nhất định trong một kỳ hạn phục vụ xác định. Sự mất mát khả năng làm việc của máy được gọi là sự hỏng hóc. Khi hỏng hóc, hoặc toàn bộ sản phẩm bị ngừng cung cấp, hoặc gây phế phẩm. Xác suất hỏng hóc tính theo kết quả thử nghiệm No khả năng, và loại ra các khả năng hoàn hảo: NoT = No - Nhh ; Nhh biểu thị các khả năng hoàn hảo, ta có: QT =

N oT No

(6.9)

Cường độ hỏng hóc là mật độ xác suất phát sinh hỏng hóc trong 1 đơn vị thời gian λ( t ) =

1 dN oT N hh dt

(6.10)

Xác suất làm việc không hỏng của máy là 1 hệ phức tạp gồm n thành phần ghép liên 65

tục, được biểu thị dưới dạng: n

PM ( t ) = ∏ Pi ( t )

(6.11)

1

trong đó

Pi(t) : xác suất làm việc không hỏng của yếu tố thứ i

Để nâng cao độ tin cậy, phải tối ưu hoá kỳ hạn phục vụ của cơ cấu và chi tiết máy quan trọng cũng như phải áp dụng nguyên tắc dự trữ khi xử dụng các hệ thống thiết bị phức tạp, chẳng hạn có các cơ cấu dự phòng phát hiện và phòng ngừa những hỏng hóc có thể xảy ra … 2.8 Tính vạn năng của máy: được đặc trưng bởi thể loại chi tiết gia công được và phạm vi điều chỉnh. Đây là 1 chỉ tiêu quan trọng đối với máy có công dụng chung, phục vụ trong sản xuất loạt nhỏ Xác định phạm vi điều chỉnh máy thường bằng cách tính chi phí cần thiết khi điều chỉnh từ chi tiết nầy chuyển sang chi tiết khác gia công được trên máy. Phạm vi điều chỉnh cũng có thể xác định bằng quy mô tối ưu của loạt chi tiết. Quy mô tối ưu càng nhỏ thì phạm vi điều chỉnh càng cao và tính vạn năng của máy càng rộng 2.9 Mức độ tự động hoá: xác định theo mức độ gia công chi tiết trên máy một cách tự động không có sự tham gia của người. Đánh giá mức độ tự động hoá dựa trên tỉ số giữa thời gian làm việc tự động và tổng thời gian gia công chi tiết trên máy n

a=∑ i

t tđi T

(6.12)

trong đó ttđi : thời gian của 1 trong số n nguyên công thực hiện tự động T : tổng thời gian gia công chi tiết Khi đánh giá mức độ tự động hoá, cần chú ý rằng phần thời gian gia công trên máy so với tổng thời gian sản xuất chi tiết thường rất bé. Theo các số liệu thống kê, thời gian trung bình đặt chi tiết trên máy chỉ chiếm khoảng 5% tổng thời gian sản xuất, 95% thời gian còn lại tiêu tốn vào việc chuyển chi tiết từ vị trí nầy sang vị trí khác, cũng như cất giữ giữa các nguyên công. Do vậy, để đánh giá đúng mức độ tự động hoá chế tạo chi tiết, trong công thức (6.12), T là tổng thời gian cần thiết cho sản xuất chi tiết, còn tử số là tổng thời gian của tất cả các nguyên công thực hiện tự động, kể cả kiểm tra 2.10 Hiệu quả kinh tế của máy: là tiêu chuẩn chủ yếu để đánh giá tính hợp lý khi chế tạo máy mới. Hiệu quả kinh tế máy có thể được tính toán theo chi phí quy đổi 66

tổng, là tổng chi phí hiện tại tính cho giá thành sản phẩm và khoảng tiết kiệm hàng năm (hiệu quả vốn đầu tư) Π = C + kHΦ trong đó

(6.13)

C : giá thành sản phẩm cả năm kH : hệ số hiệu quả vốn đầu tư (0,15 ÷0,2) Φ : Vốn đầu tư

Đánh giá hiệu quả kinh tế cả năm bằng hiệu của chi phí quy đổi tổng đối với máy mới (chỉ số 2) và máy được thay thế (chỉ số 1): E = (C1 + kHΦ1)-(C2 + kHΦ2)

(6.14)

Đạt hiệu quả kinh tế khi C2 + kHΦ2 < C1 + kHΦ1 hay với

Φ 2 − Φ1 1 < = TH C1 − C 2 k H

(6.15)

TH : thời gian hoàn vốn , là thời gian cần thiết để hạ giá thành sản phẩm từ C1

xuống C2 . Thường đối với sản xuất cơ khí, TH = (3 ÷5) năm ứng với kH = (0,15 ÷0,2). Vốn đầu tư bao gồm giá thành trang thiết bị và đồ gá, cũng như giá thành thiết bị chiếm chỗ và giá thành có liên quan đến các đối tượng sinh hoạt phục vụ − Giá thành trang thiết bị: Ktb = αGtb

(6.16)

trong đó Gtb : giá bán của trang thiết bị cùng với toàn bộ các cơ cấu phụ kèm theo α : hệ số tính đến chi phí bổ sung cho chuyển vận và lắp đặt − Giá thành diện tích mà thiết bị chiếm chỗ Kdt = Gdt Sγ

(6.17)

2

trong đó Gdt : giá thành trung bình 1m diện tích nhà xưởng. S : diện tích thiết bị chiếm chỗ. γ = (1,5 ÷5) : hệ số tính toán bổ sung phụ thuộc vào mặt bằng tổng thể. − Giá thành của các vấn đề có liên quan đến việc sử dụng nhà xưởng, thường được tính toán bổ sung cho diện tích mà trang thiết bị chiếm chỗ. Giá thành chế tạo các chi tiết trên máy trong 1 năm tính bằng tổng chi phí: C=

n

∑C i =1

i

(6.18)

với Ci : chi phí tiền lương công nhân, bảo quản, sữa chữa trang thiết bị, chi phí cho dụng cụ hao mòn, khấu hao đồ gá, chuẩn bị sản xuất, chi phí cho năng lượng điện. Chi 67

phí cho năng lượng điện tỉ lệ với công suất danh nghĩa động cơ : CE = NδHE

(6.19)

trong đó N : công suất danh nghĩa của động cơ [kW] δ : hệ số có tải của máy. HE : chi phí định mức hằng năm cho 1 kW công suất. Tính toán hiệu quả kinh tế cần được thực hiện ngay ở giai đoạn thiết kế sơ bộ. Chi phí quy đổi nhỏ nhất là tiêu chuẩn khách quan để lựa chọn phương án thiết kế tối ưu. Chỉ tiêu hiệu quả kinh tế trong hệ thống các chỉ tiêu kinh tế-kỹ thuật là tổng quát nhất để đánh giá chất lượng máy mới.

68

Chương 7: Lựa chọn đặc tính kỹ thuật máy thiết kế 1. Xác định rõ công dụng của máy thiết kế: Các chi tiết gia công trên máy được đặc trưng bởi các thông số cơ bản như hình dạng, kích thước, vật liệu và độ chính xác gia công. Tập hợp các số liệu ban đầu của chúng, phân tích dựa trên tính chất liên tục gia công và số lượng hành trình chuyển tiếp, dạng và số lượng dụng cụ cắt, chế độ cắt để xây dựng quy trình công nghệ gia công điển hình theo tiêu chuẩn chi phí quy đổi nhỏ nhất là cơ sở để xác định và giới hạn miền sử dụng hợp lý cho máy thiết kế, hay nói một cách khác, tối ưu hóa chức năng và công dụng của máy. 2. Phạm vi tốc độ công tác: Tốc độ chuyển động công tác (tốc độ cắt và lượng chạy dao) của cụm máy, bàn dao hay bàn máy mang chi tiết phụ thuộc vào chế độ cắt yêu cầu khi gia công 1 số lượng lớn chi tiết cụ thể (hoặc chi tiết điển hình) và dụng cụ cắt sử dụng. Tốc độ cắt có khuynh hướng tăng lên theo mức độ cải thiện dụng cụ cắt cũng như việc áp dụng các loại vật liệu dụng cụ mới. Trong điều kiện sản xuất thực tế, người ta phải lập đường cong phân bố xác suất áp dụng tốc độ cắt khác nhau cho toàn bộ phạm vi chức năng và công dụng của máy để lựa chọn các giá trị giới hạn của tốc độ cắt có kể đến tổn thất năng suất máy.. − Để xác định giá trị giới hạn của số vòng quay trục chính máy tiện, cần xác định phạm vi tốc độ cắt và phạm vi kích thước đường kính gia công. Theo các số liệu thống kê, phạm vi kích thước RD =

D max = 4 chiếm hơn 85%, còn RD = 6 chiếm 92% D min

toàn bộ các trường hợp gia công. Khi đó phạm vi số vòng quay trục chính : Rn =

n max Vmax D max = = Rv ⋅RD n min Vmin D min

(7.1)

− Đối với nhóm máy mài, phạm vi tốc độ công tác cần kể đến khả năng cho phép thay đổi kích thước đá mài theo mức độ sữa đá nhiều lần cũng như sử dụng các loại vật liệu đá mài khác nhau. Phạm vi tốc độ làm việc của máy mài thường nhỏ, có thể dùng các phương pháp điều chỉnh đơn giản nhất. − Đối với các máy có chuyển động tịnh tiến khứ hồi (bào, xọc), phạm vi điều chỉnh số hành trình kép được xác định theo phạm vi tốc độ công tác và chiều dài gia công:

nmax =

1 L min Vmax ⋅ Vck max

=

Vmax 1 ; n = Vmin 1 min L max 1 + α L min 1 + α

(7.2)

trong đó Vmax, Vmin: tốc độ công tác lớn nhất, nhỏ nhất 69

Vckmax: tốc độ chạy không Lmax, Lmin: chiều dài hành trình lớn nhất và nhỏ nhất của bàn máy α=

Vmax : tỷ số tốc độ công tác và tốc độ chạy không Vck max

Phạm vi điều chỉnh số hành trình kép: Rn =

Vmax L max = Rv ⋅RL Vmin L min

(7.3)

– Các giá trị giới hạn của tốc độ chạy dao cũng được xác định theo cách tương tự khi khảo sát tất cả chi tiết gia công được và quy trình công nghệ điển hình có kể đến tổn thất năng suất. Phạm vi điều chỉnh Rs được tính: Rs=

S max n max s o max = = R n ⋅ R so S min n min s o min

(7.4)

với so : lượng chạy dao tính theo mm/vòng 3.

Đặc điểm của điều chỉnh phân cấp: Trên toàn bộ phạm vi của tốc độ chuyển động

công tác (số vòng quay, số hành trình kép, tốc độ chạy dao), truyền dẫn có thể dùng

H7.1: Giản đồ số vòng quay trục chính khi điều chỉnh phân cấp phương pháp điều chỉnh phân cấp hoặc vô cấp. Khi điều chỉnh phân cấp trong 1 giới hạn xác định, cần lựa chọn dãy các giá trị điều chỉnh một cách hợp lý. Phổ biến nhất là sử dụng dãy số hình học có các trị số trong dãy tuân theo quy tắc cấp số nhân. Bản chất của việc chứng minh các ưu điểm của dãy hình học được tóm tắt như sau. Nếu khảo sát 2 trị số vòng quay bất kỳ kề nhau, nk và nk+1, thì trên giản đồ H7.1 chúng được biểu diễn dưới dạng 2 đường thẳng nghiêng đi qua gốc tọa độ. Giả sử cần gia công chi tiết có đường kính D0, có thể chọn ở 2 giá trị tốc độ cắt Vk và Vk+1 bởi vì tốc độ trung gian trên máy không có. Khi đó nếu tốc độ cắt cần thiết theo chế độ gia công nằm ở khoảng giữa thì tổn thất tốc độ tuyệt đối được xác định: 70

∆v =

Vk +1 − Vk 2

(7.5)

Trường hợp xấu nhất với V0 ≈ Vk+1, và thường chọn tốc độ cắt theo Vk để dao đỡ mòn, như vậy ứng với tổn thất tốc độ lớn nhất ∆Vmax = Vk+1 - Vk . Tổn thất tốc độ tương đối có thể viết : ∆Vmax V n = 1− k = 1− k Vk +1 Vk +1 n k +1

(7.6)

Dãy số hợp lý nhất là dãy có tổn thất tốc độ không đổi, nghĩa là tổn thất năng suất công nghệ không đổi. Muốn vậy cần phải có 1−

nk n = const hay k +1 = const = ϕ n k +1 nk

(7.7)

Điều kiện không đổi của tỷ số 2 số vòng quay bất kỳ kề nhau trong dãy dẫn đến dãy hình học có công bội ϕ. Đối với 1 dãy hình học bất kỳ, quan hệ giữa phạm vi điều chỉnh R, công bội của dãy ϕ và số cấp tốc độ z được biểu thị: R=

n max n z = = ϕ z −1 n min n 1

(7.8)

Để đảm bảo phạm vi điều chỉnh cần thiết có thể có những phương án khác nhau trong việc lựa chọn công bội của dãy và số cấp tốc độ. Trong ngành chế tạo máy, tất cả các giá trị công bội của dãy đã được tiêu chuẩn hoá trong giới hạn 1< ϕ ≤ 2. Giới hạn dưới là điều hiển nhiên vì ϕ = 1, điều chỉnh trở thành vô cấp, còn giới hạn trên được thành lập từ điều kiện tổn thất tốc độ tương đối lớn nhất không được vượt quá 50% ∆Vmax 1 = 1 − = 0,5 V ϕ

(7.9) E

Các giá trị tiêu chuẩn ϕ được lựa chọn từ dãy số tối ưu, gấp 10, ϕ = 1 10 trong đó E1: số nguyên, đối với các giá trị tiêu chuẩn E1 = 40, 20, 10, 5, 4. Ngoài ra còn có các giá trị bổ sung ϕ =

E2

2 với E2 = 2 và 1.

Tất cả các giá trị công bội tiêu chuẩn của dãy hình học được cho trong bảng 7.1. Các giá trị công bội tiêu chuẩn thường gặp: ϕ = 1,26; ϕ = 1,41 và 1,58. Các trị số thấp hơn gây phức tạp cho hệ thống truyền động, khi đó truyền động vô cấp có lợi thế hơn. Các trị số lớn ϕ = 1,78 và 2 dẫn đến việc điều chỉnh quá thô, chỉ dùng cho các máy chuyên 71

môn hóa. Bảng 7.1 ϕ

1,06

1,12

1,26 1,41

1,58 1,78 2

10

10

10

5

2

3

2

2

20

30

E1

10

40

10

20

E2

2

12

2

6

∆Vmax % V

5

10

Lựa chọn số cấp tốc độ từ công thức R = ϕ

20 / 3

z−1

10

10

3/ 2

2

40

4

10

20 / 6

10

2

2

45

50

6/ 5

cần dựa theo điều kiện:

Z= 2 E1 ⋅ 3 E 2

(7.10)

trong đó E1, E2 : số nguyên. Điều kiện (7.10) tương đương với điều chỉnh phân cấp bằng các nhóm truyền bánh răng gồm 2 hoặc 3 bộ truyền ghép liên tục trong hệ thống truyền động. Trên cơ sở các giá trị công bội tiêu chuẩn, các trị số vòng quay cũng đã được tiêu chuẩn (bảng II-2 [3]). Các trị số vòng quay thực tế nhận được trên trục chính phải nằm trong giới hạn sai số cho phép

∆n [%]= ± 10(ϕ -1)

(7.11)

Dãy hình học đều là tốt nhất khi điều chỉnh phân cấp, nếu xác suất sử dụng 1 số vòng quay bất kỳ là như nhau trên toàn bộ phạm vi. Các số liệu thống kê đã chứng tỏ rằng điều đó phù hợp với các máy cỡ nặng, còn đối với các máy cỡ trung và cỡ nhỏ, dãy hình học không đều có thể có lợi hơn, ví dụ với công bội nhỏ dùng cho phần phạm vi điều chỉnh trung bình, còn công bội lớn dùng ở các biên. 4. Tốc độ chuyển động phụ: Cần chọn sao cho thời gian chuyển động trên đoạn đường chạy không là nhỏ nhất. Tuy nhiên khi tăng tốc độ chuyển động, tổn thất thời gian dành cho việc giảm tốc độ (hay dừng) có thể vượt quá thời gian có lợi nếu tăng tốc độ. Giả sử hệ truyền động của chuyển động phụ có độ cứng vững cao và bỏ qua ảnh hưởng của biến dạng đàn hồi thì khoảng sai lệch của thời gian chuyển động (có nguồn gốc từ sai số hệ thống điều khiển khi giảm tốc độ hay dừng) có thể được đặc trưng bởi khoảng phân bố thời gian ∆. Lấy ví dụ trong trường hợp giảm tốc độ 1 cấp trước khi dừng (H7.2), thời gian chuyển động của cụm máy ở tốc độ nhanh được tính: T1 = L − ∆ V1

(7.12) 72

H7.2: Lựa chọn tốc độ chuyển động phụ khi giảm tốc độ 1 cấp Thời gian dừng của cụm máy để giảm tốc độ sang V2: T2 =

V1 ∆ V2

(7.13)

Thời gian tổng cần thiết cho chuyển động phụ: T= T1 + T2 = Trị số V1 tối ưu tìm được khi

⇒

V L −∆ + 1 ∆ V1 V2

(7.14)

∆ dT L =− 2 + =0 dV1 V1 V2

V1tư =

Lv 2 L∆ ; Tmin = 2 −∆ ∆ V2

(7.15)

Lập luận tương tự cho các trường hợp hạ thấp 2 hay nhiều cấp tốc độ trước khi dừng để phân tích và chọn được V1tư cũng như thời gian nhỏ nhất cần thiết cho chuyển động. 5. Công suất truyền dẫn: dùng để tạo ra lực công tác cũng như khắc phục các loại trở lực khác nhau và được biểu thị dưới dạng: Nđ/c = Nci + Nck + Np

(7.16)

trong đó – Công suất có ích:

Nci =

Pz ⋅ v [kW] 60 ⋅ 102

(7.17)

Pz: thành phần lực cắt theo phương tốc độ cắt [kG]; v: tốc độ cắt [m/ph]. Đối với truyền dẫn chạy dao: Q: lực kéo [kG]

Nci =

Q ⋅ vs [kW] 60 ⋅ 102 ⋅ 10 3

Q = kPx + F

(7.18) (7.19)

k: hệ số kể đến ảnh hưởng của momen lật do vị trí tác dụng không cân của lực cắt thành phần Px gây ra Px: thành phần lực cắt trùng với phương chuyển động của bàn dao [kG] 73

F: lực ma sát trên bộ phận dẫn hướng [kG] vs: tốc độ chạy dao [mm/ph] Thường Nci chiếm khoảng (70÷80)% công suất động cơ nên có thể tính gần đúng N (7.20) Nđ/c = ci [kW] η η: hiệu suất chung của truyền dẫn, có giá trị từ (0.7 ÷0.85) đối với các máy có chuyển động chính quay tròn, và (0.6 ÷0.75) đối với các máy có chuyển động chính tịnh tiến. Đối với các máy vạn năng, cần chú ý xác suất sử dụng công suất có ích ở các trị số vòng quay khác nhau trên toàn bộ phạm vi công tác. Các số liệu thống kê đã chứng tỏ rằng trong điều kiện sản xuất thực tế, phần phạm vi điều chỉnh trung bình và cao thường sử dụng hết công suất, còn ở các tốc độ thấp, công suất chỉ được dùng phần nhỏ. Do vậy kết quả xác định công suất phải phù hợp với sự phân bố công suất có ích trên toàn phạm vi điều chỉnh. –

Công suất của hành trình chạy không: Xác định theo công thức kinh nghiệm ⎛

⎞

Nck = km d tb ⎜ ∑ n + k 1 d t / c n t / c ⎟ [kW] 6 ⎜ ⎟ 10

d tb

⎝

(7.21)

⎠

km: hệ số phụ thuộc vào chất lượng chế tạo chi tiết và điều kiện bôi trơn, có thể lấy km = 3÷6 k1: hệ số tổn thất công suất tính riêng tại trục chính, nếu ổ trục chính là ổ lăn k1 = 1,5; nếu ổ trục chính là ổ trượt k1 = 2. dtb: đường kính trung bình của tất cả ngõng trục các trục truyền dẫn [mm]

∑n: tổng số vòng quay của tất cả các trục không kể trục chính [v/ph] nt/c: số vòng quay của trục chính [v/ph] dt/c: đường kính trục chính [mm] Tăng trị số vòng quay các trục trong xích động làm tăng tổn thất công suất ở hành trình chạy không, do đó đối với các máy cao tốc thường phải rút ngắn xích động, giảm số lượng trục truyền dẫn, giảm ma sát tại các ổ trục bằng các biện pháp bôi trơn, giới hạn lực căng sơ bộ cho ổ... – Công suất cho tổn thất phụ Tính theo công thức: Np = Nđ/c ∑ i k (1 − ηk ) [kW] k

(7.22)

1

74

ηk: hiệu suất các bộ truyền cùng loại. ik : số các bộ truyền cùng loại. Công suất phụ thường không vượt quá (10÷15)% tổng công suất, khi tính gần đúng có thể bỏ qua. 6. Lực trong truyền dẫn Lực phát sinh trong máy do: – Lực cắt: chủ yếu phụ thuộc vào tính chất vật liệu gia công và các tham số của quá trình cắt: chiều rộng và chiều sâu lớp cắt, diện tích mài mòn bề mặt sau của dao và các yếu tố khác. Tính toán lực cắt thường dựa vào dựa vào các số liệu về tính chất cơ học của vật liệu hơn là các số liệu của một quá trình cắt, có thể tham khảo các công thức sau [6] Pz = kb( a+0,4c) PN=

Px2 + Py2 = kb(0,4a+c)

(7.23a) (7.23b)

trong đó Pz, Px, Py [kG]: các thành phần lực cắt tương ứng theo 3 trục tọa độ, với trục z cùng phương véc tơ tốc độ cắt k: đặc tính của vật liệu gia công [kG/mm2] b: bề rộng lưỡi cắt [mm] a: chiều sâu lớp cắt [mm] c: lượng mòn trung bình của bề mặt sau dao [mm] [3] Đối với thép kết cấu có thể lấy k = (120 ÷180) [kG/mm2] phụ thuộc vào độ cứng vật liệu thép, còn đối với gang k = (90 ÷110) [kG/mm2] Khi dụng cụ cắt bắt đầu cắt vào chi tiết, lực cắt tăng dần đến giá trị ổn định Po. Trong khoảng thời gian quá độ nầy, lực quá tải tức thời có thể đạt đến giá trị 2Po tùy thuộc vào hệ thống công nghệ. Làm giảm sự quá tải tức thời đạt được bằng các biện pháp giảm chấn và nâng cao tần số riêng của hệ truyền động. – Lực cản do ma sát: do ma sát ở các mối ghép bộ phận di động, ví dụ ở đường hướng, ổ, ở các bộ truyền

• Ma sát hỗn hợp: Ở dạng nầy lực ma sát phụ thuộc chủ yếu vào tải trọng pháp tuyến và tốc độ chuyển động tương đối. Ngoài ra lực ma sát còn tăng lên cùng với thời gian tiếp xúc cố định. Để tính toán gần đúng có thể lấy hệ số ma sát hỗn hợp f = (0,05 ÷ 2) 75

• Ma sát ướt: Hệ số ma sát ướt được tính toán theo công thức sau f=

c µv h p

(7.24)

trong đó c: hệ số phụ thuộc vào các thông số hình học của các bề mặt đối tiếp h: chiều dày lớp dầu bôi trơn

µ: độ nhớt dầu bôi trơn [cP] v: tốc độ trượt tương đối [m/ph] p: áp lực trung bình trên bề mặt tiếp xúc [kG/cm2]

• Ma sát lăn: Lực ma sát lăn xuất hiện trong đường hướng và ổ, gồm 2 thành phần, một thành phần không phụ thuộc vào tải trọng pháp tuyến, phần kia tỉ lệ với tải trọng pháp tuyến

T = To +

fl P [kG] r

(7.25)

trong đó To : lực ma sát ban đầu [kG] fl : hệ số ma sát lăn [cm] r : bán kính bi hay con lăn [cm] Lực ma sát ban đầu trong đường hướng khi chuyển động To = 0,4kG, còn ở trạng thái tĩnh T = 0,5kG. Đường hướng bằng thép có fl = 0,001 cm, còn đối với gang fl = 0,0025cm – Lực do trọng lượng: Đây là các lực phát sinh do khối lượng của cụm máy và cơ cấu, bao gồm lực và momen quán tính ở chế độ chuyển tiếp và dao động, lực ly tâm ở tốc độ quay cao..., trong một số trường hợp đặc biệt phải tính toán xác định. Đánh giá chung đặc tính biểu thị ảnh hưởng của tải trọng động có thể dựa vào hệ số kđ là tỷ số giữa giá trị biến dạng đàn hồi do tác dụng của tải trọng động và biến dạng tĩnh tương ứng:

kđ =

δđ δt

(7.26)

Theo tính toán, kđ = (1 ÷ 2) phụ thuộc vào thời gian quá độ và tần số riêng của hệ thống đàn hồi. 7. Chế độ tải tính toán đối với các máy vạn năng: Các loại máy công cụ vạn năng làm việc trong điều kiện tải trọng thay đổi, có số vòng quay trục chính (hoặc số hành trình kép) biến đổi trong giới hạn từ nmin cho đến nmax. Do vậy, chọn chế độ tính toán hợp lý để xác định kích thước của chi tiết máy ảnh hưởng trực tiếp đến việc sử dụng máy đạt hiệu quả kinh tế cao.

76

Để có thể chọn được chế độ tính toán hợp lý, người ta dựa vào các số liệu thống kê thời gian sử dụng máy và đồ thị sử dụng công suất cũng như Momen xoắn tương ứng trên toàn chuỗi số vòng quay. Theo các số liệu thống kê, thực tế cho thấy ở 2 khoảng ¼ giữa trên toàn phạm vi dãy số vòng quay được sử dụng nhiều hơn cả.

Trong khi đó, khi điều chỉnh số vòng quay từ nmin đến nmax, mong muốn trục chính tiêu thụ cùng một công suất ( N = const ). Tuy nhiên ứng với giá trị nmin, Momen xoắn nhận được tương ứng là Mxmax. Nếu tính toán kích thước chi tiết máy theo giá trị nầy sẽ không hợp lý vì thực tế ¼ khoảng thấp của dãy số vòng quay ít sử dụng. Do vậy phải tính toán Mx theo giá trị nt (H7.3) và ¾ khoảng trên của dãy số vòng quay có cùng công suất sử dụng (N = const), còn ở ¼ khoảng thấp cần hạ thấp công suất (ví dụ chọn chế độ cắt thích hợp) để đảm bảo độ bền và tuổi thọ cho chi tiết máy. Trị số nt được xác định theo công thức:

nt = nmin 4 n max n min

(7.27)

Đối với chuỗi lượng chạy dao, vì công suất chạy dao bé, tốc độ chạy dao chậm hơn

H7.3: Đồ thị sử dụng công suất trên toàn dãy số vòng quay nhiều so với tốc độ cắt nên nts của chuỗi lượng chạy dao đươc chọn tùy trường hợp cụ thể, đảm bảo chi tiết đủ cứng vững. Sau khi đã có nt, tính toán công suất cắt theo chế độ cắt công nghệ (s,t) sao cho máy làm việc hết công suất. Cũng cần tham khảo thêm các chế độ cắt gọt thử máy tại nơi sản xuất các máy chuẩn. 77

Chương 8: Thiết kế động học truyền dẫn máy công cụ Mục đích của phần nầy nhằm xây dựng được sơ đồ hệ thống truyền động của toàn máy. Nội dung gồm các vấn đề sau: 1. Lựa chọn động cơ điện trong truyền dẫn: Tùy trường hợp truyền dẫn chuyển động chính, chạy dao hay chuyển động phụ, có nhiều yêu cầu khác nhau đặt ra khi chọn động cơ. Để truyền chuyển động chính, hầu hết các máy đều cần công suất lớn, đặc tính cơ của động cơ đủ cứng, cũng như có thể cho phép điều chỉnh được số vòng quay trong phạm vi nhất định. Trong truyền dẫn chạy dao, thường phải điều chỉnh được số vòng quay và khả năng thực hiện chuyển động định vị chính xác, đây cũng chính là yêu cầu đối với các chuyển động phụ. Dạng chuyển động của cơ cấu chấp hành ảnh hưởng quan trọng đến việc lựa chọn động cơ, ví dụ đối với dạng chuyển động thẳng có phạm vi điều chỉnh tốc độ lớn cần so sánh giữa động cơ thủy lực và động cơ điện... Các loại động cơ thường gặp

− Động cơ điện không đồng bộ: Loại nầy được ứng dụng phổ biến do giá thành rẻ, độ tin cậy cao và đặc tính cơ cứng. Hiện nay người ta ít dùng động cơ điện không đồng bộ điều chỉnh số vòng quay, tuy nhiên có thể thực hiện được hoặc bằng cách thay đổi số đôi cực hoặc thay đổi tần số nguồn cung cấp theo công thức n=

60f (1 − s) p

(8.1)

trong đó f: tần số nguồn cung cấp; p: số đôi cực; s: độ trượt Điều chỉnh số vòng quay bằng cách thay đổi độ trượt s làm giảm độ cứng đường đặc tính cơ của động cơ, do vậy không áp dụng.

− Động cơ điện không đồng bộ nhiều cấp tốc độ: Các cấp tốc độ khác nhau nhận được nhờ thay đổi số đôi cực. Phạm vi sử dụng chủ yếu trong truyền dẫn chính các máy có công suất không lớn (ví dụ các máy doa chuyên dùng...), với tỷ số các cấp tốc độ 1:2 ( 500/1000, 750/1500, 1500/3000v/ph).

− Động cơ dòng 1 chiều: cho phép điều chỉnh được số vòng quay một cách dễ dàng và vì vậy ngày càng được ứng dụng rộng rãi để thay thế cho các kiểu động cơ khác dùng trong truyền dẫn chạy dao hoặc chuyển động phụ Phạm vi điều chỉnh số vòng quay của động cơ khi công suất không đổi (5 ÷ 10kW) dùng cho truyền dẫn chuyển động chính ở hầu hết các máy thường nhỏ hơn phạm vi 78

yêu cầu. Tuy nhiên phải chú ý rằng công suất không đổi trên toàn bộ phạm vi là không cần thiết, do vậy trong truyền động chính, người ta ứng dụng kiểu điều chỉnh phối hợp, nghĩa là phần dưới của phạm vi điều chỉnh bảo đảm momen xoắn không đổi, còn phần trên phạm vi điều chỉnh là ở công suất không đổi. Điều nầy cũng hợp lý bởi vì ở phần dưới của phạm vi điều chỉnh thường không sử dụng hết công suất theo các số liệu thống kê.

− Động cơ thủy lực: phổ biến hơn cả là ở dạng xy lanh thủy lực cung cấp chuyển động thẳng cho cơ cấu chấp hành máy, ví dụ truyền dẫn chuyển động chính của các máy chuốt, máy bào, xọc, hoặc chuyển động chạy dao, chuyển động phụ ở các loại máy mài.... Ưu điểm của nó là kích thước nhỏ, tác dụng nhanh, cho phép ghép trực tiếp động cơ với bộ phận chấp hành. Đối với các máy hiện đại, người ta còn sử dụng các hệ thống có liên hệ ngược theo tốc độ chuyển động thực tế để tránh ảnh hưởng của sự thay đổi độ nhớt dầu và các sai số khác có thể ảnh hưởng đến độ chính xác chuyển động. Động cơ thủy lực quay cũng cho phép điều chỉnh được vô cấp tốc độ trong 1 phạm vi rộng, kích thước nhỏ, truyền momen xoắn lớn. Nhược điểm chính của chúng là hệ thống truyền dẫn khá phức tạp, giá thành cao. 2. Điều chỉnh tốc độ phân cấp: Khi điều chỉnh phân cấp với chuỗi số vòng quay tuân theo cấp số nhân, có một số quy luật cho phép làm đơn giản việc nghiên cứu thiết kế sơ đồ động. Số cấp tốc độ do các nhóm truyền ghép liên tục: z=

m

∏p

i

(8.2)

1

trong đó

pi : số bộ truyền ở nhóm thứ i; m: số nhóm truyền

1 trong các nhóm truyền của hệ thống truyền động phải là nhóm cơ sở. Nhóm nầy tạo nên dãy số vòng quay đầu tiên với công bội ϕ (công bội của nhóm cơ sở), có số cấp chính là số bộ truyền (số tỉ số truyền) của nhóm. Các nhóm còn lại được gọi là các nhóm thay đổi (nhóm thay đổi thứ nhất, nhóm thay đổi thứ hai...) và dùng để khuếch đại dãy đầu tiên trên khắp phạm vi yêu cầu. Khi điều chỉnh phân cấp, phương pháp phân tích giản đồ là phương pháp thuận tiện hơn cả để phân tích các phương án có thể có trong hệ thống truyền động.

− Phương pháp phân tích giản đồ: sử dụng các quy ước mô tả lưới kết cấu và 79

đồ thị vòng quay. Khi vẽ, biểu diễn các trục bố trí liên tục trong xích động bằng các đường thẳng nằm ngang song song và cách đều nhau. Logarit trị số vòng quay trên mỗi trục lần lượt từ giá trị đầu tiên. Đối với số vòng quay kế tiếp, ta có:

lgnk+1 - lgnk

= lgϕ = const. Do vậy, các trị số vòng quay được biểu diễn đồng đều trên các trục. Các đường thẳng nối các giao điểm trên các trục liên tiếp biểu diễn các tỉ số truyền.

• Lưới kết cấu: cho phép hình dung được các phương án thay đổi thứ tự gạt khác nhau của hệ thống truyền động. Lưới kết cấu quy ước vẽ đối xứng.

H8.1a: Sơ đồ động của hệ thống truyền động có z =3 × 2 × 2 Giả sử hệ thống truyền động gồm 3 nhóm truyền ghép liên tục (H8.1a) với số cấp tốc độ z = 3 × 2 × 2. Các phương án khác nhau có thể có của lưới kết cấu phụ thuộc vào nhóm truyền nào là nhóm cơ sở (nhóm thay đổi đầu tiên), nhóm truyền nào là nhóm thay đổi tiếp theo (nhóm khuếch đại). m! (m!) 2 m!= Tổng số phương án khác nhau của lưới kết cấu nhận được bằng q! q!

trong đó q: số nhóm có số bộ truyền (số tỉ số truyền) giống nhau (hoán vị các nhóm có số bộ truyền giống nhau không làm tăng phương án mới). Hình (8.1b) là 1 số lưới kết cấu của hệ thống truyền động có z =3× 2 × 2 và 4 phương án của lưới kết cấu có phương án thay đổi thứ tự :

(I II III )

Lưới kết cấu còn được dùng để loại trừ các phương án không có lợi do tỉ số truyền của bộ truyền bánh răng vượt quá giá trị cho phép lớn nhất. Đối với truyền dẫn chuyển động chính, thường lấy imin ≥

1 ; imax ≤ 2 4 80

H8.1b: Một số phương án của hệ thống truyền động z = 3× 2 × 2 Cả 2 điều kiện nầy có thể quy về i max = ϕk ≤ 8 i min

(8.3)

Điều kiện (8.3) dễ dàng kiểm tra đối với từng nhóm truyền, bởi vì số mũ k chính bằng số khoảng lg ϕ giữa các tia ngoài cùng là các tia có tỉ số truyền nhỏ nhất và lớn nhất

• Đồ thị vòng quay: khác với lưới kết cấu ở chỗ, vẽ đủ tất cả các trục theo sơ đồ động, giữa các trục là các bộ truyền riêng lẻ hay theo từng nhóm truyền. Các điểm trên tất cả các trục là các trị số vòng quay (lấy theo trục toạ độ logarit) sắp xếp lần lượt từ điểm đầu tiên. Đồ thị vòng quay được vẽ không đối xứng. Mỗi phương án lưới kết cấu có thể có các phương án đồ thị vòng quay khác nhau (H8.1b) phụ thuộc vào các bộ truyền thành phần, và lựa chọn trị số tỉ số truyền trong từng nhóm truyền. Trục vào từ động cơ thường có tốc độ quay khá nhanh (1500 ÷ 3000 vg/ph), và trục chính có các dãy trị số vòng quay thấp hơn. Muốn giảm tốc độ, nên giảm ở các cấp sau cùng để cho các trục trung gian làm việc với các trị số vòng quay tương đối cao bởi vì kích thước trục và mođun các bánh răng của các bộ truyền trung gian có mối quan hệ với số vòng quay : 81

d=

c1 4

n

;

m=

c2 3

n

Do đó giảm tốc độ dẫn đến tăng kích thước trục, khối lượng và giá thành các trục và các bộ truyền.

• Khi sử dụng động cơ điện không đồng bộ nhiều tốc độ, dãy hình học nhận được chỉ đúng cho các công bội thoả mãn điều kiện ϕ x = 2 , với x: số nguyên. Ngoài ra, động cơ được coi như là 1 nhóm truyền, và số bộ truyền (số tỉ số truyền) trong nhóm thay đổi đầu tiên (trước động cơ) phải đảm bảo (H8.2a): Pk =

lg 2 lg ϕ

(8.4)

• Dùng bánh răng thay thế thiết kế theo kiểu hoán đổi thuận nghịch cho phép tạo ra số tỉ số truyền lớn nhất trong nhóm. Nếu mỗi cặp bánh răng thay đổi vị trí lắp, số tỉ số truyền chung có được lớn gấp đôi số cặp bánh răng (H8.2b).

• Các số liệu thống kê về sử dụng các máy vạn năng đã cho thấy rằng phần phạm vi điều chỉnh trung bình dãy số vòng quay được sử dụng nhiều hơn so với các biên ngoài cùng của dãy số. Do vậy trong nhiều trường hợp ở các máy ứng dụng lưới kết cấu biến hình theo cách: trên phần phạm vi điều chỉnh trung bình dãy số công bội

ϕ, còn ở các biên công bội tăng lên ϕ2 hoặc ϕ3. Như thế có thể mở rộng phạm vi điều chỉnh mà không làm tăng số bộ truyền (H8.2c)

• Đối với các máy làm việc với tốc độ cao, tổn thất công suất ở hành trình chạy không tăng lên khi số lượng bộ truyền làm việc liên tục tăng. Để hạn chế điều nầy cũng như làm giảm các loại sai số khác nhau của truyền dẫn đến trục chính máy, người ta dùng phương án sơ đồ hệ thống truyền dẫn tách rời (H8.3) với hộp tốc độ tách rời hộp trục chính. Đặc điểm chính của truyền dẫn tách rời (qua các đường truyền gián tiếp-trực tiếp) là có một số cấp tốc độ thực hiện không phải qua tất cả các trục của hệ thống truyền động mà chỉ đi qua 1 số trục (H8.2d). Số cấp tốc độ nhận được là: z = z1 + z 2 =

m1

m2

1

1

∏ pi + ∏ pi

(8.5)

Với phương pháp phân tích giản đồ, người thiết kế dễ dàng hình dung, phân tích và so sánh đầy đủ các phương án của hệ thống truyền động. Lựa chọn được 1 phương án tối ưu luôn là 1 bài toán khó, tuy nhiên có thể dựa trên nguyên tắc là mong muốn độ dài xích động được giảm bớt, vừa đảm bảo kinh tế, vừa 82

giảm các nguồn gây ra sai số và nâng cao hiệu suất truyền dẫn.

Kích thước của các bộ truyền có ảnh hưởng chung đến kích thước hộp, do vậy phương án tốt nhất là phương án có

i max → 1 . Số bộ truyền, số trục, số lỗ hộp tương i min

ứng cần thiết là các yếu tố quan trọng quyết định giá thành của hệ thống truyền động máy. 3. Điều chỉnh tốc độ vô cấp: Thường sử dụng các loại động cơ cho phép điều chỉnh tốc độ hay các bộ biến tốc cơ khí. Điều chỉnh vô cấp tốc độ có các ưu điểm sau – Nâng cao năng suất gia công nhờ lựa chọn được chính xác tốc độ có trên máy theo chế độ gia công tối ưu. Tổn thất năng suất tương đối đối với hầu hết các máy khi điều chỉnh phân cấp tốc độ chuyển động chính và chuyển động chạy dao được tính theo công thức:

∆Q = 1 −

v ′c ⋅ s ′ vc ⋅ s

(8.6)

trong đó vc,s: tốc độ cắt và tốc độ chạy dao theo chế độ cắt yêu cầu v ′c , s ′ : tốc độ cắt và tốc độ chạy dao có sẵn trên máy, thường có giá trị bé

hơn 83

Với dãy số vòng quay và lượng chạy dao tuân theo quy tắc cấp số nhân (lấy v′k nằm giữa vk và vk-1): vk ϕk + 1 s ϕs + 1 = = ; v ′k 2 s′ 2

(8.7)

Tổn thất năng suất trong trường hợp nầy là: ∆Q = 1 −

4 (ϕ k + 1)(ϕ s + 1)

(8.8)

H8.4 trình bày đồ thị tổn thất năng suất tương đối khi điều chỉnh phân cấp tính cho trường hợp đặc biệt ϕk = ϕs

H8.4: Tổn thất năng suất tương đối khi điều chỉnh phân cấp (tính cho trường hợp ϕk = ϕs ) – Cho phép điều chỉnh tốc độ êm trong quá trình làm việc. Đối với các máy điều khiển tự động, điều nầy đặc biệt có ý nghĩa. – Dễ tự động hoá hệ thống điều khiển. Nếu động cơ hay bộ biến tốc được ghép với hộp tốc độ phân cấp, để tự động hoá việc thay đổi tốc độ, cần sử dụng các ly hợp điện từ. Nhược điểm chính của điều chỉnh vô cấp còn tồn tại là phạm vi điều chỉnh khi N = const bị giới hạn, thường nhỏ hơn nhiều so với yêu cầu trong truyền dẫn chuyển động chính của các máy nói chung. Phạm vi điều chỉnh yêu cầu đối với số vòng quay trục chính ở máy công cụ nằm trong khoảng Rn = 200 ÷ 250, trong khi phạm vi điều chỉnh của động cơ điện 1 chiều khi N = const đạt khoảng (2,5 ÷ 4). Phạm vi điều chỉnh của các bộ biến tốc cơ khí cũng tương tự Phương pháp mở rộng phạm vi điều chỉnh: Phổ biến nhất là ghép nối tiếp 1 hộp tốc độ phân cấp có vài tốc độ với động cơ điều chỉnh được. Giả sử phạm vi của nhóm điều chỉnh vô cấp RB và hộp tốc độ có z cấp, phạm vi điều 84

chỉnh RA. Phạm vi chung của điều chỉnh: R = RA ⋅ RB

(8.9)

ϕk = RB

(8.10)

Ngoài ra, cũng có:

Còn đối với các tỉ số truyền của hộp tốc độ: RA = ϕ zk−1 = R zB−1 (dãy cấp số nhân), nên cuối cùng ta có:

lg R − lg R B ⎫ ⎪ lg R B ⎬ z ⎪ R = RB ⎭ z −1 =

(8.11)

Các công thức (8.9), (8.10), (8.11) xác định tất cả các thông số của hộp tốc độ bổ sung.

H8.5a,b,c: Truyền dẫn chuyển động chính của 1 máy tiện điều khiển số H8.5a là 1ví dụ lấy theo sơ đồ hệ thống truyền dẫn chuyển động chính của 1 máy tiện tiện điều khiển chương trình số, trong đó động cơ truyền dẫn chính điều chỉnh được vô cấp tốc độ phạm vi RB = 2,5 có công suất không đổi, ngoài ra khi momen không đổi phạm vi điều chỉnh RM =6,3 (H8.5b). Để mở rộng phạm vi điều chỉnh ở công suất không đổi, người ta ghép động cơ với 1 hộp tốc độ phân cấp có z = 4 điều khiển thay đổi tốc độ bằng ly hợp điện từ. Dựa trên các công thức (8.9), (8.10), (8.11), các thông số động học của hộp tốc độ có 85

thể tính được : ϕk = 2,5 ; z = 4; RA = 2,53 = 15,6 và phạm vi chung của truyền đông khi công suất công đổi R = R zB = 2,5 4 = 39. Ở miền tốc độ thấp khi momen không đổi, phạm vi điều chỉnh tăng đạt đến giá trị R = 39 ⋅ 6,3 ≈ 250. Đồ thị vòng quay của hệ thống truyền động được trình bày trên H8.5c. Đối với điều chỉnh vô cấp, do đặc tính cơ của động cơ không đủ cứng hoặc sự trượt xảy ra ở các bộ biến tốc, nên xảy ra sự trùng tốc độ, nghĩa là mất mát 1 số tốc độ nhất định, đặc biệt khi truyền công suất lớn. Bản chất của sự trượt ở các bộ biến tốc cơ khí có thể giải thích theo ví dụ H8.6 với bộ truyền ma sát mặt đĩa, loại đơn giản nhất.

H8.6: Sơ đồ tính toán sự trượt trong bộ biến tốc ma sát mặt đĩa Chuyển động quay được truyền từ con lăn qua đĩa bằng cách ép con lăn vào mặt đầu của đĩa. Trên toàn bộ chiều dài tiếp xúc, chỉ tại 1 điểm A nào đó tốc độ của con lăn và đĩa trùng nhau. Với những điểm tiếp xúc nằm trên điểm A, tốc độ của đĩa vượt hơn con lăn, còn ở những điểm tiếp xúc dưới điểm A, ngược lại. Do đó trừ điểm A, tại những điểm còn lại trên chiều dài tiếp xúc xảy ra sự trượt tương đối và xuất hiện lực ma sát tương ứng, có phương ngược với phương của tốc độ trượt tương đối nầy. Momen xoắn truyền được chính bằng hiệu của momen do lực ma sát hợp thành trên 2 đoạn tiếp xúc

⎛b ⎝2

⎞⎛ ⎠⎝

Mx = fp ⎜ + x ⎟⎜ R +

Sau khi biến đổi, ta có phương trình:

Giải phương trình: và tỉ số truyền tương ứng thực tế: i =

x b⎞ x b⎞ ⎛b ⎞⎛ − ⎟ −fp ⎜ − x ⎟⎜ R − + ⎟ 2 4⎠ 2 4⎠ ⎝2 ⎠⎝

(8.12)

⎛ M x b2 ⎞ + ⎟⎟ = 0 4 ⎠ ⎝ fp

x2 + 2Rx − ⎜⎜

x = −R + R 2 + r r = R+x R

b2 M x + 4 fp

1 2

(8.13)

Mx ⎛ b ⎞ 1+ ⎜ ⎟ + fpR 2 ⎝ 2R ⎠

86

Do đó tỉ số truyền của bộ biến tốc phụ thuộc vào Mx cần truyền và hệ số ma sát f. Các kết cấu bộ biến tốc đảm bảo điều kiện

Mx = const cho phép giảm được sự không p

ổn định của tỉ số truyền. Nói chung, sự trượt xảy ra ở các bộ biến tốc làm hạn chế phạm vi điều chỉnh cho phép của chúng, ngoài ra lực và công suất truyền bị giới hạn theo đặc tính từng loại bộ biến tốc. 4. Truyền dẫn chuyển động phụ trong máy công cụ: Cùng với chuyển động công tác chậm, các cơ cấu chấp hành máy cũng cần được dịch chuyển nhanh ở các chuyển động phụ. Giải quyết nhiệm vụ kỹ thuật nầy có thể bằng nhiều cách.

H8.7: Truyền dẫn chuyển động phụ – Sử dụng động cơ chung cho cả 2 loại chuyển động: Do phạm vi điều chỉnh quá rộng (lấy ví dụ tốc độ nhanh 10m/ph trong khi tốc độ công tác khoảng vài mm/ph, phạm vi điều chỉnh đạt đến vài ngàn), nên ít dùng (H8.7a). – Phân nhánh xích động: Sử dụng động cơ chuyển động công tác nhưng theo xích động bổ sung. Cách nầy không làm tăng phạm vi điều chỉnh nhưng yêu cầu phải có các bộ truyền cho phép thay đổi tự động, ví dụ các ly hợp điện từ và hệ thống điều khiển tương ứng (H8.7b). – Sử dụng động cơ riêng cho chuyển động phụ (H8.7c). Ưu và nhược điểm của cách nầy cũng tương tự như trường hợp phân nhánh xích động – Có cơ cấu đóng mở tự tác dụng (H8.7d). Ưu điểm là làm đơn giản hệ thống 87

điều khiển và làm việc tin cậy. Thường dùng các loại ly hợp siêu việt hoạt động dựa trên các khe chêm và tính tự hãm. Động cơ chạy dao công tác làm quay vỏ ngoài của ly hợp và truyền chuyển động cho bộ phận bên trong dẫn động cơ cấu chấp hành qua khe chêm. Khi đóng động cơ chạy dao nhanh, các gờ ly hợp đẩy con lăn ra khỏi không gian chêm và tự động mở chạy dao công tác. Cơ cấu chấp hành lúc đó chỉ được dẫn động bởi động cơ chạy dao nhanh. – Cơ cấu hợp thành (H8.7e): Cho phép sử dụng cả 2 động cơ chuyển động công tác và chạy dao nhanh mà không cần đến bất kỳ 1 hệ thống thay đổi tốc độ nào trong xích động. – Truyền dẫn thủy lực: Có khả năng cung cấp cả chuyển động công tác cùng với chuyển động nhanh 1 cách dễ dàng bằng cách điều chỉnh lưu lượng dầu vào các buồng xy lanh nhờ 1 bơm phụ có lưu lượng lớn hoặc dùng hệ thống xy lanh vi sai. Các kết cấu bơm thể tích hiện nay đảm bảo phạm vi điều chỉnh rộng thích hợp cho cả chuyển động công tác và chuyển động nhanh 5. Truyền dẫn định vị chính xác: Vai trò của hệ thống truyền dẫn chuyển động chính xác ngày càng tăng đồng thời với sự phát triển của các máy điều khiển chương trình số. Mục tiêu chính của loại truyền dẫn nầy là dịch chuyển cơ cấu chấp hành máy từ vị trí đầu tiên đến vị trí cuối cùng nào đó với độ chính xác nhất định. – Đánh giá độ chính xác định vị: được thực hiện dựa trên các tiêu chí về sự không theo vết đúng đoạn đường mong muốn, tính chính xác lặp lại và độ nhạy.

• Sai số định vị: là độ lệch giữa giá trị mong muốn và giá trị thực tế của đoạn đường chuyển động. Sai số định vị bao gồm các thành phần sai số hệ thống và sai số ngẫu nhiên

• Tính chính xác lặp lại: được biểu thị bằng giá trị độ lệch tiêu chuẩn r cho bởi: n

r=

∑ (P i =1

i

− P) 2

n −1

(8.14)

trong đó : n : số lần lặp lại Pi : toạ độ điểm vị trí thực tế cần đạt tới P : toạ độ điểm (giá trị trung bình trong loạt n điểm)

• Độ nhạy: là chuyển dịch nhỏ nhất của khâu dẫn động (động cơ) có thể 88

làm cho khâu chấp hành hoạt động bình thường. – Các phương pháp thực hiện truyền dẫn định vị chính xác

• Truyền dẫn điều khiển vòng hở (không có liên hệ ngược): đoạn đường thực hiện của khâu chấp hành được xác định theo lượng chuyển dịch của khâu dẫn động (động cơ) và các thông số động học trên xích động. Tốc độ chuyển động v có ảnh hưởng quan trọng đến độ chính xác định vị ở cuối đoạn đường (H8.8).

H8.8: Sai số trong truyền dẫn định vị chính xác Tại thời điểm ngừng chuyển động quay, tốc độ v hạ thấp xuống v=0. Vị trí cuối và do đó độ chính xác định vị phụ thuộc vào độ mòn của hệ thống điều khiển và sai số trên đoạn đường thực hiện chế độ phanh hãm.

∆x = v∆T + trong đó:

v2 J 2 iM

(8.15)

∆T: sai số do độ mòn hệ thống điều khiển J : momen quán tính của hệ dẫn động quy về cơ cấu kéo i : tỉ số truyền của bộ truyền vít me-đai ốc M: momen hãm trên vít me

Thành phần sai số định vị ngẫu nhiên rất khó xác định, do phần sai số ngẫu nhiên của hệ thống điều khiển σT và khoảng phân bố của giá trị momen phanh σM hay lực ma sát:

σx =

⎛ J v σ + v ⎜⎜ ⎝ 2iσ M 2

2 T

4

⎞ ⎟⎟ ⎠

2

(8.16)

Trường hợp đặc biệt khi sai số trong hệ thống điều khiển bé hơn nhiều so với sai số truyền dẫn, nghĩa là σT << v 2

J J , khi đó σx ≈ v 2 2iσ M 2iσ M

89

Điều kiện giới hạn theo giá trị sai số cho phép :

σx << ∆ , ta có thể tìm được giá trị giới hạn của tốc độ cho phép ở thời điểm dừng v≤

2i∆σ M J

(8.17)

Thường v ≤ (10 ÷40) mm/ph

• Truyền dẫn có liên hệ ngược: dựa trên nguyên tắc truyền dẫn theo vết, luôn có sự kiểm tra một cách liên tục giữa tín hiệu tác động khâu dẫn động và đoạn đường thực hiện, khi có sai lệch phát hiện nhờ các thiết bị đo (cảm biến), ngay lập tức hệ có sự hiệu chỉnh dựa trên các mối quan hệ của truyền dẫn có liên hệ ngược. Loại truyền dẫn nầy được ứng dụng chủ yếu trong các máy điều khiển chương trình số. 6. Nâng cao độ chính xác động học trong truyền dẫn: Lượng dịch chuyển tính toán của khâu chấp hành được đảm bảo bằng các biện pháp nâng cao độ chính xác động học trong truyền dẫn như sau – Tránh ảnh hưởng của khe hở phát sinh trong các bộ truyền và các mối ghép ở các bộ phận di động.

• Sử dụng các kết cấu tự lựa chọn khe hở trong các bộ truyền trục vít-bánh vít hay vít- đai ốc (H8.9a, b).

• Chịu tải theo 1 phía trên toàn bộ chiều dài xích động, ví dụ ở các máy cắt ren, máy phay lăn...

H8.9: Kết cấu tự lựa chọn khe hở – Ứng dụng các cơ cấu tự chỉnh: Các cơ cấu tự chỉnh cho phép hiệu chỉnh chuyển động của cơ cấu chấp hành theo quy luật thay đổi động học đã được ghi trước. H8.10 là sơ đồ tự chỉnh sai số vít me trong truyền động chạy dao của máy cắt ren chính xác. Sai số bước vít me được ghi lại ở dưỡng 1 theo tỉ lệ phóng đại (100:1) và 90

được đọc nhờ mũi dò 2 qua tỉ lệ tay đòn (5:1) đến cảm biến 3 và tín hiệu tương ứng đến bộ khuếch đại 4 nhận ở bộ điều chỉnh 5 điều khiển thay đổi số vòng quay của động cơ thủy lực. Loại cơ cấu tự chỉnh nầy có thể đạt được lượng dịch chuyển tối thiểu 5µm với độ chính xác vị trí 2,5µm khi sai số tích lũy bước ren vít me 0,08mm trên chiều dài 1000mm [6].

H8.10: Kết cấu tự chỉnh sai số bước ren Các cơ cấu tự chỉnh sử dụng chương trình cứng (dưỡng) như trên đảm bảo làm việc tin cậy và đơn giản. Nhược điểm chính là độ nhạy (lượng dịch chuyển hiệu chỉnh được bé nhất) không cao. – Tự động hiệu chỉnh sai số : Hoạt động dựa trên cơ sở điều khiển tự động. H8.11 là sơ đồ tự động hiệu chỉnh sai số xích động trên các máy gia công răng. Các cảm biến 1 được dùng để đo sai số động học của xích động và các sai lệch được bù trừ bằng chuyển động quay bổ sung từ 1 động cơ phụ M2 (H8.11a) hoặc qua 1 cơ cấu hợp thành 3 (H8.11b). Bộ khuếch đại 2 dùng để khuếch đại các tín hiệu sai lệch.

H8.11: Sơ đồ tự động hiệu chỉnh sai số xích động trên các máy gia công răng 91

Chương 9: Trục chính-Ổ trục chính 1. Các yêu cầu chung đối với cụm trục chính: Cụm trục chính bao gồm trục chính và ổ trục chính được dùng để truyền chuyển động quay chính xác cho dụng cụ cắt hay chi tiết gia công. Đối với cụm trục chính Máy, cần đảm bảo các yêu cầu cơ bản sau đây –

Độ chính xác chuyển động quay: được đo bằng độ đảo đầu trước trục chính

theo phương hướng kính và dọc trục. Sự sai lệch chuyển động quay so với lý thuyết là 1 trong những nguyên nhân chủ yếu gây ra sai số gia công trên máy –

Độ cứng vững của cụm: xác định theo chuyển vị đầu trước trục chính, bao

gồm độ cứng vững của bản thân trục chính và các ổ trục chính. Độ cứng vững theo phương hướng kính và dọc trục có ảnh hưởng lớn đến độ chính xác gia công. –

Tính chịu rung: Rung động của cụm trục chính ảnh hưởng đến độ bóng bề

mặt và hạn chế chế độ gia công cho phép trên máy. Ngoài ra đối với các máy cao tốc còn có khả năng gây ra hiện tượng cọng hưởng. –

Tuổi thọ của cụm trục chính, đặc biệt là tuổi thọ của ổ, tức là thời gian làm

việc của ổ đảm bảo độ chính xác quay ban đầu. Yêu cầu nầy đặc biệt quan trọng đối với ổ trục chính dùng ổ lăn. –

Giảm thiểu ảnh hưởng của biến dạng nhiệt. Biến dạng nhiệt của cụm trục

chính có ảnh hưởng quan trọng đến độ chính xác gia công. Các ổ trục chính làm việc với số vòng quay cao luôn là nguồn nhiệt lớn gần với miền gia công. –

Kết cấu gá đặt dụng cụ hoặc phôi. Yêu cầu định tâm và kẹp chặc dụng cụ

cắt hay chi tiết gia công một cách chính xác, nhanh chóng, tin cậy. Đối với các máy hiện đại, khuynh hướng tự động hoá gá đặt dụng cụ hay chi tiết được chú trọng. Các yêu cầu đa dạng nêu trên có thể được đáp ứng bằng cách lựa chọn thích hợp vật liệu, phương pháp nhiệt luyện và kết cấu trục chính cũng như lựa chọn các kiểu và kết cấu ổ trục chính. 2. Vật liệu và kết cấu trục chính 2.1 Vật liệu : Để lựa chọn vật liệu và phương pháp nhiệt luyện cho trục chính, cần căn cứ vào kết cấu và hình dáng trục chính cũng như tính chất cơ lý của vật liệu. Thường chọn vật liệu trục chính là gang hay thép. Cần chú ý – Gang được chọn đối với trục chính rỗng có đường kính lớn. Chọn thích 92

hợp loại gang có thể tăng khả năng chịu mòn và giảm rung cho cụm trục chính – Thép: Chọn loại thép bảo đảm các biện pháp nhiệt luyện cần thiết tùy thuộc vào kết cấu (cụm trục chính dùng ổ lăn hay ổ trượt) , điều kiện làm việc (mức độ chịu tải lớn, nhỏ)...của cụm trục chính, các yêu cầu về độ chính xác... 2.2 Kết cấu trục chính: quyết định bởi các yếu tố – Vị trí và số lượng chi tiết lắp trên trục chính. Các bánh răng, puly... truyền chuyển động quay cho trục chính phải được định tâm tin cậy và bố trí hợp lý gần với ổ trục. Nói chung số lượng chi tiết lắp trên trục chính càng ít càng tốt – Dung sai lắp ghép cần thiết: Tùy theo các chế độ lắp ghép để chọn biện pháp công nghệ cho kết cấu lắp ghép – Các phương pháp cố định hoặc di chuyển chi tiết trên trục – Kết cấu các loại ổ trục và các phương pháp điều chỉnh hướng kính, hướng trục. – Phương pháp lắp ráp và công nghệ nhiệt luyện. – Phương pháp kẹp chặt dụng cụ cắt hoặc chi tiết gia công lên trục chính. Để có thể lắp được các loại dụng cụ cắt khác nhau, chú ý xử dụng các kết cấu đầu trục chính tiêu chuẩn (H9.1 a,b,c,d)

H9.1a: Kết cấu đầu trục chính máy tiện, máy tiện Rơvônve

H9.1b: Kết cấu đầu trục chính máy phay Để định tâm tin cậy và nâng cao độ cứng vững cho cụm trục chính, đối với các mối ghép côn thường cần có lực kéo sơ bộ nhằm tạo 1 áp lực trung bình vào khoảng (15 ÷ 25)kG/cm2 trên bề mặt tiếp xúc [6]. 93

Côn Moóc D

H9.1c: Kết cấu đầu trục chính máy khoan

d

1:3 D

H9.1d: Kết cấu đầu trục chính máy mài

3. Tính toán trục chính: Trục chính được tính toán theo độ cứng vững, chỉ với trục chính chịu tải trọng nặng mới cần tính toán kiểm tra theo độ bền. Ngoài ra ở các trục chính làm việc cao tốc (n ≥ 3000 vg/ph) phải tính toán điều kiện chịu rung. – Tính theo độ cứng vững: Mục đích nhằm xác định các giá trị độ võng và góc xoay của đường tâm trục chính tại các vị trí lắp bánh răng, ổ trục và đầu trước trục chính.

+ Phương pháp tính toán: Do trục chính có hình dáng phức tạp, kết cấu ổ trục cũng rất khác nhau, nên để sử dụng được các công thức tính toán ở lý thuyết sức bền vật liệu, cần đơn giản hoá kết cấu cụm trục chính như là một dầm đặt trên các gối tựa tùy theo loại ổ trục khác nhau (H9.2a,b,c,d) 1. Nếu 2 gối trục là 2 ổ lăn ( H9.2a ), sơ đồ tính toán quy đổi được coi gần đúng như 1 dầm đặt trên 2 gối tựa 2. Nếu ổ trục trước có 2 hoặc nhiều ổ lăn ( H9.2b ), có thể coi trục bị ngàm tại tiết diện lắp các ổ trục 3. Nếu ổ trục trước là ổ trượt ( H9.2c ), tại ổ trục trước có thêm một momen phản Mp nhất định. Momen nầy có trị số vào khoảng ( 0,3 ÷ 0,35 ) momen uốn của đầu trục (Mp = P⋅ c). 4. Nếu 2 gối đỡ là ổ trượt thì độ võng đầu trước trục chính có thể lấy trị số trung bình của trường hợp H9.2a,b. 94

H9.2: Sơ đồ tính toán cụm trục chính

+ Các giá trị độ võng, góc xoay cho phép được lựa chọn xuất phát từ độ chính xác gia công trên máy. Sai số gia công gây ra bởi độ võng đầu trước trục chính là 1 thành phần của sai số tổng, có thể lấy gần đúng theo thử nghiệm khoảng 1/3 độ đảo hướng kính cho phép của trục chính. Thường trong tính toán, xác định giá trị độ võng, góc xoay cho phép dựa trên các công thức sau [ymax] ≤ 0,0002 l

(9.1)

trong đó ymax : độ võng cho phép của đầu trước trục chính. l: khoảng cách giữa các ổ trục chính. [θmax] = 0,001 rad với

(9.2)

θmax : góc xoay cho phép lớn nhất của đầu trước trục chính. + Tại các vị trí lắp ổ trục hay vị trí lắp bánh răng trên trục chính, góc xoay

cũng cần được kiểm tra để đảm bảo sự phân bố áp suất đồng đều trên khắp bề mặt làm việc. – Tính theo độ bền: Xác định kích thước đường kính ngoài của trục chính theo các điều kiện bền với công thức Atserkan [3]: 95

⎤ ⎡⎛ σ ⎞ [k σ (1 + c1 )M uc ] + ⎢⎜⎜ −1 + k τ c 2 ⎟⎟M xc ⎥ ⎠ ⎦ ⎣⎝ σ T σ 1 − ξ 4 −1 n

2

2

d = 2,173

(

)

[m]

(9.3)

ξ: tỉ số giữa 2 đường kính trong và ngoài của trục, nếu trục đặc ξ =

d0 =0 d

n: hệ số an toàn

+ nếu ứng suất có thể được xác định chính xác trên cơ sở biết rõ đặc tính cơ lý của vật liệu thì n = 1,25 ÷ 1,5

+ nếu những điều kiện kỹ thuật trên không chính xác: n = 3 ÷ 4 + trị số trung bình thường dùng

n = 1,5 ÷ 3

c1, c2 là các trị số phụ thuộc quá trình cắt

+ nếu là trục chính máy mài: c1≈ c2 = 0 + với nguyên công tiện lỗ và tiện bằng mũi dao kim cương : c1≈ c2 = (0,05 ÷ 0,1) + với nguyên công tiện lỗ, tiện tinh, khoan khoét: c1≈ c2 = (0,1 ÷ 0,2) + ở nguyên công phay c1≈ c2 = (0,25 ÷ 0,3) + ở trục chính dùng gia công thô c1≈ c2 = 0,5 σ-1: ứng suất mỏi ; σCH: giới hạn chảy, σB: giới hạn bền của vật liệu trục. Có thể lấy σ-1 ≈ (0,4 ÷ 0,5) σB hoặc σ-1 ≈ (0,25 ± 0,06)( σB + σCH)+5 kσ, kT: hệ số phụ thuộc vào hình dáng, kích thước gây ảnh hưởng đến ứng suất trục. Đối với trục chính máy công cụ kσ ≈ kT = 1,7 ÷2 M uc =

M u max M ; M xc = u max với Mumax: Momen uốn lớn nhất. (1 + c1 ) (1 + c1 )

Mxmax: Momen xoắn lớn nhất. Đối với trục chính dài như trục chính máy khoan, máy tổ hợp... cần kiểm tra góc xoắn khi truyền momen lớn nhất. ϕ=

180 M x ⋅ l 0 [] π Jp ⋅ G

(9.4)

trong đó l: chiều dài đoạn chịu xoắn trên trục [cm] Jp: momen quán tính độc cực [cm4] G: mođun đàn hồi chống xoắn G = ( 7 ÷ 8 )⋅ 106 N/cm2 đối với thép 96

Góc xoắn cho phép được lấy là 10/4 trên 1m chiều dài. Ở máy khoan, [ϕ0] là 10 trên chiều dài bằng (20 ÷ 25)D, D: đường kính ngoài trục chính máy khoan. Ngoài ra cũng cần kiểm tra 1 số mặt cắt nguy hiểm, ví dụ nơi có rãnh then, then hoa.... – Tính chịu rung: cần tính toán khi trục chính làm việc với các số vòng quay cao (n ≥ 1500v/ph), mục đích nhằm xác định tần số dao động riêng của trục chính và tránh trùng với tần số dao động cưỡng bức.

+ Điều kiện để tránh cọng hưởng:

ωt ω < 1 hay t > 1 ω ω

(9.5)

trong đó ωt : tốc độ góc tới hạn (tốc độ góc có thể đưa đến điều kiện cọng hưởng) được xác định gần đúng theo công thức sau: ω t =

g [1/s] y

(9.6)

g: gia tốc trọng trường [cm/s2] y: độ võng lớn nhất của trục do trọng lượng bản thân và trọng lượng các chi tiết lắp trên trục tạo nên [cm]

ω : tốc độ góc lớn nhất của trục chính [1/s] Đối với trục chính, thường lấy điều kiện để tránh cọng hưởng

ωt > 1. Đây là điều ω

kiện phù hợp với yêu cầu độ võng nhỏ cho trục chính. Nếu lấy g = 981cm/s2, công thức (9.6) có thể viết lại thành n t =

300 y

[v/ph]

(9.7)

Số vòng quay tới hạn nt phải lớn hơn số vòng quay lớn nhất của trục chính 10%.

+ Các nguồn có khả năng phát sinh dao động cho trục chính. • Trục chính không cân bằng: trong trường hợp nầy tần số dao động cưỡng bức fB đúng bằng số vòng quay n tính trên 1s hay fB = n

(9.8)

• Đối với cụm trục chính dùng ổ lăn, độ cứng thay đổi của ổ có thể là nguồn dao động. Tần số dao động fB bằng số bi hay số con lăn đi qua phương tác dụng của lực trong 1 đơn vị thời gian là 1s (H9.3),

fB =

nDz 2( D + d )

(9.9)

n: số vòng quay của trục chính [v/s] D: đường kính rãnh lăn của vòng trong d,z: đường kính và số bi con lăn 97

H9.3: Sơ đồ tốc độ trong ổ bi Công thức (9.9) nhận được bằng cách xác định vận tốc của tâm bi hay tâm con lăn Vo =

VA 1 D = 2πn và tính số bi đi qua trong 1 đơn vị thời gian. 2 2 2

• Đối với một số máy ví dụ máy mài tròn trong, số vòng quay trục chính có thể đạt đến 50000v/ph. Khi đó điều kiện

ωt > 1 khó thực hiện, do vậy phải chọn ω

ωt < 1 hay ft < fB để tránh cọng hưởng. Tuy nhiên cần lưu ý khi khởi động và khi dừng ω

máy, trục chính đi qua số vòng quay tới hạn nên phải cân bằng cẩn thận cụm trục chính.

• Dao động xoắn thường có ảnh hưởng bé hơn. Nhưng đối với một số máy cắt gọt không liên tục như máy phay, máy phay lăn...dao động xoắn của trục chính có thể làm cho trục chính quay không đều, gây tải trọng động phụ... 4. Ổ trục chính: Có thể sử dụng ổ lăn (bi, con lăn) hoặc ổ trượt –

Ổ lăn dùng làm ổ trục chính: Cùng với các yêu cầu thông thường theo các

tiêu chuẩn về khả năng làm việc, ổ lăn dùng làm ổ trục chính cần có những yêu cầu bổ sung theo điều kiện làm việc của cụm trục chính và toàn máy. Các yêu cầu nầy bao gồm độ chính xác chuyển động quay cao, độ cứng vững hướng kính và dọc trục lớn, toả nhiệt ít và biến dạng nhiệt nhỏ. Các loại ổ lăn phổ biến: ổ bi, ổ lăn hình trụ, ổ lăn hình côn, ổ chắn, ổ kim...Để đảm bảo trục chính chuyển động chính xác, ổ lăn dùng làm ổ trục chính có cấp chính xác cao ( 6, 5, 4 và 2 theo TCVN 1484-85), cũng dùng loại có cấp chính xác thường (0 TCVN 1484-85) như trục chính máy khoan, máy gia công thô. Một số cụm trục chính máy bố trí các ổ trục chính chuyên dùng, khác với ổ thông thường không chỉ về cấp chính xác mà còn về đặc điểm kết cấu với mục đích nâng cao độ chính xác, khả năng tải và cho phép làm việc ở số vòng quay nhanh. Ví dụ ổ đũa trụ 2 dãy, có 2 dãy con lăn 98

(đũa) bố trí so le giúp nâng cao khả năng tải. Số lượng con lăn tăng, nhờ vậy làm tăng độ cứng vững cho ổ, ngoài ra con lăn hình trụ dễ gia công chính xác nên độ chính xác chuyển động quay của trục chính đối với ổ nầy đạt đến vài µm. Vòng trong của ổ định tâm trên trục chính bằng bề mặt côn, do đó có thể tạo lực căng sơ bộ. Nhờ những ưu điểm nầy, chúng được dùng làm ổ trục chính cho các máy khác nhau.

+ Độ chính xác chuyển động quay cao của cụm trục chính đạt được trước tiên nhờ vào việc lựa chọn cấp chính xác chế tạo ổ phù hợp. Muốn xác định cấp chính xác hợp lý cho ổ, cần phải tính độ đảo hướng kính của ổ trục xuất phát từ độ đảo đầu trước trục chính

H9.4a: Sơ đồ tính toán độ đảo trục chính theo độ đảo ổ Độ đảo hướng kính của ổ trục trước δA và của ổ trục sau δB có quan hệ với độ đảo đầu trước trục chính theo biểu thức sau đây (H9.4a) δ − δA δA + δB a ⎛ δ + δB ⎞ ⎛ a⎞ = ⇒δ=⎜ A ⎟ a + δ A = δ A ⎜1 + ⎟ + δ B a l l l⎠ l ⎝ ⎝ ⎠

(9.10)

Giả thiết độ đảo ở 2 ổ trục là như nhau, tức là a δ ⎛ a⎞ δ A ⎜1 + ⎟ = δ B = l⎠ l 2 ⎝

(9.11)

Nếu độ đảo hướng kính cho phép của đầu trước trục chính là ∆ thì một cách gần đúng có thể coi độ đảo do trục chính gây ra δ=

2 1 ∆ , phần độ đảo do ổ lăn gây ra là ∆ , hay 3 3

∆ . Thay giá trị δ vào công thức (9.11) ta tìm được: 3 ∆ ⎧ ⎪δ A = ⎛ a ⎞ ⎪ 6⎜1 + ⎟ ⎪ l⎠ ⎝ ⎨ ⎪δ = ∆ ⎪ B a 6 ⎪ l ⎩

(9.12)

99

Căn cứ vào δA và δB để chọn cấp chính xác cho ổ. Khi lắp ráp cụm trục chính, bằng cách hiệu chỉnh ổ thích hợp để cho độ đảo các ổ nằm về 1 phía (H9.4b), độ đảo đầu trước trục chính do ổ gây ra sẽ được giảm bớt đáng kể.

H9.4b: Sơ đồ tính toán độ đảo trục chính theo độ đảo ổ về 1 phía

+ Lắp ghép ổ lăn: Chọn đúng kiểu lắp ổ có ảnh hưởng lớn đến độ chính xác chuyển động quay của trục chính cũng như đến các chỉ tiêu khả năng làm việc của cụm trục chính. Tăng độ dôi làm tăng biến dạng rãnh lăn nhưng sai số do chế tạo ổ được làm đều hơn, nhờ đó sau khi khử khe hở trong ổ trục, sai số ổ được làm đều một cách hợp lý nhất. Nguyên tắc chung khi lắp ổ lăn: Nếu số vòng quay càng nhỏ, tải trọng càng lớn, vòng trong ổ phải được lắp càng chặc trên trục, tránh trường hợp giữa trục và ổ có khe hở. Vòng ngoài đứng yên phải lắp càng lỏng, nhờ đó khi ổ trục bị nóng ổ trục đàn hồi được dễ dàng, ngoài ra tạo điều kiện vòng ngoài chuyển dịch để lần lượt chịu tải trên khắp chu vi vòng.

+ Độ cứng vững của ổ lăn: phụ thuộc chủ yếu vào loại ổ, kích thước đường kính và giá trị lực căng sơ bộ. Sai số do chế tạo ổ có ảnh hưởng lớn đến độ cứng vững của ổ, ví dụ độ không vuông góc của mặt đầu vòng ổ so với trục của nó làm hạ thấp độ cứng vững dọc trục đến ( 2 ÷ 2,5) lần, các khe hở trong ổ càng lớn càng giảm nhiều độ cứng vững hướng kính cũng như dọc trục. Biện pháp làm tăng độ cứng vững cho ổ: Tạo lực căng sơ bộ trong ổ không những làm tăng độ cứng vững mà còn nâng cao độ chính xác chuyển động quay của ổ trục chính. Lực căng sơ bộ là 1 tải trọng phụ không đổi Psb được tạo ra trong ổ theo một cách nào đó. Quan hệ giữa tải trọng và biến dạng ổ có thể được biểu diễn như sau: δ b = k b P 2 / 3 (đối với ổ bi) ;

δ l = k l P 0,9 (đối với ổ lăn), kb và kl : hệ số phụ thuộc vào

số lượng và kích thước bi hay con lăn, P: tải trọng tác dụng lên ổ (H9.5). 100

H9.5: Quan hệ giữa tải trọng và biến dạng ổ Lực căng sơ bộ tạo trước biến dạng δ0, do đó khi có tải trọng công tác, phần còn lại của đường cong biến dạng được dùng đến và độ cứng vững của ổ tăng lên. Mặc dù tuổi thọ của ổ có bị ảnh hưởng bởi lực tác dụng tổng lên ổ lúc đó là PΣ = P + Psb, nhưng độ chính xác cụm trục chính đạt được cao hơn. Có nhiều phương pháp tạo lực căng sơ bộ tùy thuộc loại ổ và kết cấu ổ.

• Đối với ổ (bi, lăn) chắn đỡ và ổ lăn côn, lực căng sơ bộ được tạo ra trong quá trình điều chỉnh lắp ráp, không cần phải có biện pháp kết cấu đặc biệt.

• Đối với ổ bi, có các cách (H9.6a,b,c) a. mài mặt đầu vòng trong của ổ bi và dùng lực căng khử khe hở giữa bi và rãnh lăn b. lắp 2 vòng đệm có chiều dài khác nhau. c. dùng lò xo, đảm bảo lực căng sơ bộ theo chiều trục không đổi.

H9.6: Các phương pháp tạo lực căng trong ổ bi đỡ

+ Tổn thất ma sát trong ổ lăn: có thể đánh giá qua lượng nhiệt toả ra trong ổ theo công thức Q = 0,44 × 10-3 Pdnf [kCalo/h]

(9.13)

với P: tải trọng tác dụng lên ổ [kG] d: đường kính ổ [mm] n: số vòng quay v/ph 101

f: hệ số ma sát, đối với ổ bi và ổ lăn hình trụ f = ( 0,002 ÷ 0,003 ) đối với ổ lăn côn và ổ đũa kim f = ( 0,004 ÷ 0,008 ) Nhiệt toả ra trong ổ truyền qua vỏ hộp và trục chính. Giải phương trình cân bằng nhiệt, xác định được độ tăng nhiệt độ ∆θ. Tăng nhiệt không đều giữa vòng trong và vòng ngoài ổ trục chính làm thay đổi độ dôi ban đầu của ổ, do vậy với các ổ trục chính cao tốc yêu cầu độ chính xác gia công cao, cần làm mát nhân tạo hợp lý –

Ổ trượt trục chính: Các loại ổ trượt dạng bạc thông thường trong đó chêm

dầu bôi trơn tạo ra do bố trí lệch tâm trục chịu tải so với ổ, ít khi được dùng làm ổ trục chính máy công cụ do những nguyên nhân sau (H9.7 a,b,c,d)

H9.7: Các đặc điểm làm việc của loại ổ trượt dạng bạc thông thường

+ Không cho phép tự điều chỉnh theo phương dọc trục để thích nghi với đường tâm bị uốn của trục chính do chịu tải, hoặc do lỗ hộp không đồng tâm với trục, dẫn đến phát sinh áp lực cạnh bên P1 tại mép ổ làm xuất hiện ma sát khô gây tăng nhiệt, dính ổ, ngoài ra còn làm cho dầu bôi trơn không qua được khe hở của ổ.

+ Không cho phép tự điều chỉnh theo phương chuyển động quay (H9.7c,d) do đó khi làm việc, tâm trục chính dịch chuyển tương đối so với tâm ổ, lượng dịch chuyển phụ thuộc vào tải trọng và dạng ma sát

• Ở dạng ma sát hỗn hợp (nửa khô hoặc nửa ướt), trục tiếp xúc với ổ về 102

phía ngược chiều quay (H9.7c), còn ở dạng ma sát ướt, trục dịch chuyển về phía cùng chiều quay (H 9.7d). Vì vậy khi chuyển tiếp từ trạng thái ma sát hỗn hợp sang ma sát ướt (khởi động trục chính hay khi dừng), trục chính chuyển dịch vị trí và ở trạng thái không ổn định.

• Ngay cả khi ở dạng ma sát ướt, mặc dù hướng dịch chuyển không đổi, nhưng giá trị dịch chuyển phụ thuộc vào tải trọng tác dụng lên trục chính. Vị trí tâm trục chính thay đổi dẫn đến độ nhấp nhô trên bề mặt chi tiết gia công. Các kết cấu ổ trượt thủy động có thể đáp ứng được yêu cầu làm việc đối với trục chính máy công cụ (H9.8a,b,c)

H9.8: Các kết cấu ổ trượt trục chính bôi trơn thủy động

• H9.8a: Bề mặt trong của bạc ôm lấy trục chính ở 3 vị trí, bề mặt ngoài có độ côn bé. Khi điều chỉnh bạc, 3 khe hở hình chêm được tạo ra đối xứng, nhờ vậy lực thủy động tác dụng lên trục chính theo 3 phương khác nhau và giữ tâm trục chính ở vị trí cố định. Tuy vậy kết cấu nầy không cho phép tự điều chỉnh theo phương dọc trục

• H9.8b: Ổ trục chính gồm 3 hay 5 miếng đệm tự điều chỉnh, trên mỗi miếng đệm đều có chốt tự lựa hình cầu. Loại nầy bảo đảm tâm trục chính ổn định khi làm việc nhưng không khử được hoàn toàn áp lực cạnh bên cũng như có độ cứng vững hướng kính thấp do kết cấu gồm nhiều miếng đệm rời. 103

• H9.8c: Kết cấu tương đối hoàn thiện nhất là loại ổ H9.8c. Các mảnh tựa 1 của ổ liên kết với thành 3 nhờ phiến mỏng đàn hồi 2 cho phép tự điều chỉnh các mảnh theo phương chuyển động quay cũng như dọc trục. Điều chỉnh khe hở đường kính trong ổ bằng cách thay đổi bề rộng các miếng đệm 4. Độ cứng vững hướng kính của loại ổ nầy cao hơn do ổ là 1 khối thống nhất

+ Vật liệu ổ trượt trục chính: Đối với các loại ổ thủy động cần thỏa mãn yêu cầu cao nhất về tính chịu mòn bởi vì trong giai đoạn khởi động và dừng của trục chính xảy ra chế độ ma sát hỗn hợp tức thời. Các miếng đệm trong ổ nhiều chêm thường chế tạo với 2 kim loại: lớp đồng thanh được tráng lên lớp cốt thép bằng phương pháp đúc ly tâm có kèm theo gia nhiệt nhằm đảm bảo cấu trúc đặc và đồng chất. Để tăng khả năng chịu tải cho các miếng chêm và giảm bớt tổn thất ma sát, bề mặt làm việc của các miếng đệm cần đảm bảo độ bóng ∇9 ÷∇10, cổ trục chính ∇11 ÷∇12. Bề mặt tiếp xúc của chỏm cầu và miếng đệm phải được nghiền, chốt phải được tôi.

+ Tính toán ổ trượt trục chính nhiều chêm: Cần đảm bảo sao cho khi trục chính chuyển động có thể tạo ra lớp ma sát ướt trong ổ trục, để giữa cổ trục và ổ không trực tiếp tiếp xúc nhau ( được ngăn cách bởi lớp dầu bôi trơn ). Khi thoả mãn điều kiện nầy, ổ trượt làm việc lâu dài vì chỉ xảy ra mòn tức thời ở chế độ chuyển tiếp (khởi động, dừng, đảo chiều...)

• Chọn các thông số kết cấu ổ: phụ thuộc vào đường kính cổ trục chính tính theo độ cứng vững. Chiều rộng L và chiều dài cung ôm B lấy theo kinh nghiệm như sau [6]: D ⎫ 2 ⎪⎪ ⎬ 3D ⎪ L= 4 ⎪⎭ B≈

(9.14)

Giá trị khe hở đường kính ∆ trong ổ có thể lấy

∆ = 3D [µm]

(9.15)

trong đó D: đường kính cổ trục chính [cm]

• Khả năng tải: Đối với ổ nhiều chêm, mỗi miếng đệm có thể thay bằng 1 gối tựa phẳng. Khi trục chính quay với số vòng quay n [v/ph], trên mỗi đệm phát sinh lực hợp thành 104

P0 = 10 − 2 µn

trong đó

cL =

1,25 B2 1+ 2 L

DB 2 L cL ∆2

(9.16)

; µ: độ nhớt động lực [cP]

Thay giá trị B, L theo công thức (9.14), và giả thiết sử dụng loại dầu khoáng chất thông dụng cho ổ trục chính các loại máy chính xác có độ nhớt động ở 50 0C vào khoảng ν = (4 ÷ 5) cSt, độ nhớt động lực µ = 4 cP, công thức (9.16) trở thành P0 = 0,045 nD2

(9.17)

Lực nầy tạo ra trên mỗi đệm và cân bằng lẫn nhau, giữ trục chính ở vị trí trung tâm. Khi có tác dụng của tải trọng, trục chính dịch chuyển 1 đoạn lệch tâm e nào đó. Đối với loại ổ 3 miếng đệm, giữa ngoại lực và giá trị dịch chuyển nầy có mối quan hệ ⎡ 1 1 ⎤ P = P0 ⎢ = P f (ε ) − 2 (1 + ε )2 ⎥⎦ 0 p ⎣ (1 − 0,5ε )

trong đó ε =

(9.18)

2e : độ lệch tâm tương đối ( 0 ≤ ε ≤ 1) ∆ ∆ 3

Nếu lấy giá trị độ lệch tâm tương đối cho phép ε = 0,3 ứng với hmin = , ta nhận được công thức tính khả năng tải tương ứng P = 0,8P0 = 0,036 nD 2

(9.19)

• Độ cứng vững của ổ thủy động nhiều chêm: Không chỉ phụ thuộc vào độ cứng vững lớp dầu bôi trơn mà còn phụ thuộc vào độ cứng các thành phần liên kết. Độ cứng tổng của ổ thủy động nhiều chêm 1 1 1 = + jô jd jtp

(9.20)

trong đó jd : độ cứng lớp dầu bôi trơn jtp: độ cứng các thành phần kết cấu ổ Độ cứng của lớp dầu bôi trơn P ⎡ 0,5 P 1 dP 1 ⎤ = 4 0 f p (ε ) − = =4 0 ⎢ 3 3⎥ jd de ∆ ∆ ⎣ (1 − 0,5ε ) (1 + ε ) ⎦

(9.21)

Khi trục chính ở vị trí tâm ổ (ε = 0), giá trị độ cứng nhận được: jd = 6

P0 ∆

(9.22) 105

Thay P0 và ∆ ở các công thức (9.17, 9.15), ta có jd = 0,09nD [kG/µm]

(9.23)

với n: số vòng quay [v/ph]; D: đường kính cổ trục chính [cm] Công thức (9.23) chứng tỏ khi số vòng quay n đủ lớn, độ cứng lớp dầu bôi trơn đạt được rất cao. Trong khi đó, độ cứng của các thành phần kết cấu liên kết có giá trị thấp hơn nhiều, ví dụ theo thực nghiệm, độ cứng của đế tựa hình cầu loại ổ H9.8b không vượt quá (25 ÷ 35)kG/µm [6]. Độ cứng của liên kết chỏm cầu có thể được tính toán gần đúng theo công thức: jc = 12dc [kG/µm]

(9.24)

trong đó dc : đường kính của chốt cầu [cm], thường dc = (1,5 ÷ 3 )cm.

• Tổn thất ma sát trong ổ nhiều chêm: Có thể được xác định trên cơ sở tính toán gần đúng lực ma sát trên mỗi đệm T=

µvBL ∆

(9.25)

Tổn thất công suất do ma sát trong ổ được xác định gần đúng theo công thức NT = 7,5 ⋅ 10-10µn2D3z [kW]

(9.26)

trong đó µ: độ nhớt động lực ; z: số buồng (chêm dầu) trong ổ. Độ tăng nhiệt độ trong ổ khi giả thiết toàn bộ nhiệt tạo ra được lấy đi bởi dầu, tính theo công thức: ∆t =

860 N T cγQ

(9.27)

với γ: khối lượng riêng của dầu [kG/l] ; c: tỉ nhiệt dầu [kCalo/kG0C] Q: lưu lượng dầu đi qua ổ [l/giờ] –

Ổ trượt thủy tĩnh: So với ổ trượt thủy động hoặc ổ lăn, ổ trượt thủy tĩnh có

các đặc điểm:

+ Dầu có áp suất nhất định được dẫn vào ổ trục và cân bằng với tải trọng tác dụng lên ổ trục, do đó giữa lót ổ và cổ trục luôn có một lớp dầu ngăn cách.

+ Khả năng tải của ổ phụ thuộc vào áp suất dầu cung cấp + Chất lượng công tác của cụm trục chính không phụ thuộc vào số vòng quay

+ Dầu cung cấp còn đảm nhiệm cả chức năng làm nguội ổ trục 106

Tuy phải cần 1 hệ thống dầu riêng kèm theo máy làm giá thành máy tăng cao, nhưng với các đặc điểm trên, ổ trượt thủy tĩnh vẫn được ưa chuộng dùng cho các loại máy công cụ có tải trọng lớn làm việc với số vòng quay thấp, một số loại máy mài... (H9.9) 5 7

4 8

6

6

9 3 12 1

2

1: Bơm nạp 2: Lọc thô 3: Lọc tinh 4: Van 1 chiều 5: Lọc tinh 6: Tiết lưu

7: Áp kế 8: Ắc quy dầu 9: Rơ le áp lực 10 10: Bơm xả 11: Bộ tản nhiệt 11 12: Van tràn H9.9: Hệ thống dầu dùng cho ổ trượt thủy tĩnh

Ngoài ổ trượt thủy tĩnh, loại ổ sử dụng bôi trơn bằng khí cũng được ứng dụng cho những loại trục chính chịu tải trọng nhỏ nhưng làm việc với số vòng quay cao. Loại nầy có ưu điểm là do ma sát của không khí nhỏ nên lượng nhiệt sản ra nhỏ, dẫn nhiệt cũng dễ dàng. Độ chính xác chuyển động quay có thể đạt được đến hàng µm 5. Trình tự thiết kế cụm trục chính: – Xác định chiều dài đoạn trục từ ổ trước trục chính đến đầu mút dựa trên loại máy và phương pháp kẹp chặt dụng cụ lên trục chính – Chọn loại ổ và sơ bộ bố trí khoảng cách giữa các ổ – Xác định đường kính trục chính (đoạn cổ trục, các đoạn nhịp và đoạn cuối về phía đầu mút) –

Tính toán ổ trục chính : Khả năng tải, độ cứng vững và nhiệt độ công tác.

–

Tối ưu hoá khoảng cách giữa các ổ trục. Cơ sở của việc chọn khoảng cách

gối trục hợp lý được trình bày như sau Dưới tác dụng của tải trọng P, đầu trước trục chính bị võng 1 đoạn y. Độ võng nầy do cọng tác dụng của bản thân trục và của ổ gây ra y = yổ + ytrục = y1 + y2

+ Để có thể tính toán được yổ , giả thiết trục tuyệt đối cứng vững. Khi đó yổ được xác định theo công thức 107

a⎞ b⎠

⎛ ⎝

yổ = y1 = δ A ⎜1 + ⎟ + δ B

a b

(9.28)

trong đó δA, δB: biến dạng của ổ trước và ổ sau tương ứng Nếu gọi λ =

b biểu thị tỉ số chiều dài của đoạn dầm, thì phản lực trên ổ trục tính a

như sau P ⎧ P = (λ + 1) ⎪⎪ A λ ⎨ ⎪P = P ⎪⎩ B λ

(9.29)

và biến dạng của các ổ P(λ + 1) ⎧ ⎪δ A = λj ⎪ A ⎨ ⎪P = P ⎪⎩ B λj B

(9.30)

với jA, jB : độ cứng ổ trước và ổ sau, tương ứng. Khi đó P (λ + 1) P 1 + 2 jA λ jB λ2 2

y ô = y1 =

(9.31)

+ Giả sử ổ tuyệt đối cứng vững, độ võng đầu trục do bản thân trục gây ra được xác định theo các công thức Sức bền vật liệu y tr = y 2 =

Pa 2 l Pa 3 P + = 3EJ 1 3EJ 2 j0

⎛ J ⎜⎜1 + λ 2 J1 ⎝

⎞ ⎟⎟ ⎠

(9.32)

trong đó j0 =

3EJ 2 : độ cứng của đoạn dầm công xôn đầu trước trục chính a3

Độ võng tổng ⎡ (λ + 1)2

y = yổ + ytr = y1 + y2 = P ⎢

⎢⎣ λ jA 2

+

⎡ (λ + 1)2

= P⎢

⎣ λ jA

với j =

2

J2 1 ⎤ P⎛ ⎥ + ⎜⎜1 + λ J1 λ jB ⎦ j0 ⎝ 2

+

1 1 + λ jB j0 2

⎞ ⎟⎟ ⎠

⎛ J ⎜⎜1 + λ 2 J1 ⎝

⎞⎤ ⎟⎟⎥ ⎠⎦

(9.33)

P 1 y và c = = , ta suy ra độ biến dạng tổng y j P

c=

2 J 1 (λ + 1) 1 1 1⎛ = 2 + + ⎜⎜1 + λ 2 2 j jB λ j0 ⎝ J1 λ jA

⎞ ⎟⎟ ⎠

(9.34) 108

Ta có

d 2c > 0 nên (9.34) có giá trị cực tiểu dλ2

H9.10: Sơ đồ tính toán khoảng cách gối trục hợp lý Biến dạng tổng phụ thuộc vào λ và có trị số bé nhất khi

dc = 0. Từ điều kiện nầy tìm dλ

⎛ 1 1 J2 3 1 1⎞ λ − 2λ − 2⎜⎜ + ⎟⎟ = 0 j0 J 1 jA ⎝ jA jB ⎠

được:

(9.35)

Giải phương trình bậc 3 (9.35) nhận được trị số λ tối ưu phụ thuộc vào độ cứng vững của trục chính và ổ trục chính (H9.10)

• Khi trục có độ cứng vững tương đối tốt, có thể tăng khoảng cách b. • Nếu b > btối ưu , cần tăng độ cứng vững cho trục và nếu b < btối ưu cần tăng độ cứng vững cho ổ –

Kiểm tra độ cứng vững trục chính để đảm bảo sự làm việc bình thường cho

cụm trục chính.

H9.11: Kết cấu cụm trục chính máy tiện 109

Chương 10: Hệ thống điều khiển cơ khí và cơ cấu an toàn trên máy công cụ 1. Chức năng và yêu cầu của hệ thống điều khiển máy công cụ – Chức năng: Điều khiển máy và cơ cấu máy thực hiện việc biến đổi tốc độ, đóng mở động cơ, đóng ngắt đường truyền, tháo kẹp phôi, các loại đồ gá, khoá hãm hoặc tháo mở cơ cấu hoặc bộ phận máy, đóng ngắt hệ thống bôi trơn, làm nguội... – Yêu cầu:

+ An toàn cho máy cũng như cho người sử dụng. + Dễ điều khiển, bảo đảm tác dụng nhanh, chính xác và tin cậy. – Phân loại

+ Điều khiển bằng tay. Có thể dùng nhiều tay gạt bố trí phân tán hoặc một tay gạt bố trí tập trung. Loại bố trí tập trung thường dùng với cam đĩa, cam thùng và khi chuyển từ số vòng quay nầy sang số vòng quay khác nhất thiết phải qua số vòng quay trung gian (tác dụng tuần tự). Cũng còn sử dụng các loại đĩa lỗ, khi đó việc chuyển đổi tốc độ không phải qua tốc độ trung gian (tác dụng lựa chọn). Bên cạnh tay gạt còn dùng nút ấn, một số máy còn thiết kế các hệ thống điều khiển cho phép chọn trước tốc độ, nghĩa là trong lúc máy đang làm việc ở số vòng quay nào đó, người sử dụng tiến hành chọn số vòng quay tiếp theo và khi kết thúc nguyên công trước chỉ cần đóng máy chuyển đổi số vòng quay mà không cần phải dừng máy.

+ Điều khiển tự động • Không có liên hệ ngược • Có liên hệ ngược 2. Tính toán thiết kế hệ thống điều khiển cơ khí (bằng tay) Cần tính chọn 3 loại cơ cấu – Cơ cấu chấp hành: là loại cơ cấu cuối của hệ thống điều khiển có liên hệ trực tiếp với các chi tiết được điều khiển như các bánh răng di trượt, ly hợp...., ví dụ các miếng gạt, con lăn, vòng gạt, ngàm gạt...Miếng gạt và con lăn đã được tiêu chuẩn hoá. – Cơ cấu trung gian: cầu nối giữa cơ cấu điều khiển và cơ cấu chấp hành. Gồm các loại cam: cam thùng, cam đĩa, đĩa lỗ..., các loại càng gạt(càng gạt quay, càng gạt trượt...)và 1 số loại khác như bánh răng-thanh răng, trục vít có bước lớn... – Cơ cấu điều khiển: là cơ cấu trực tiếp nhận sự điều khiển từ tay người sử dụng. Thường dùng các loại tay gạt, vô lăng. Việc tính toán ở đây chủ yếu là tính chiều dài cánh tay đòn của tay gạt hoặc bán kính vô lăng, góc quay tay gạt.. 110

Các bước tính toán cụ thể: 1. Xác định hành trình gạt

+ Với bánh răng 2 bậc (H10.1a): Hành trình gạt: Gạt qua trái L = B + f Gạt qua phải L1 = B1 + f1 B: chiều rộng bánh răng, f: khe hở an toàn giữa 2 bánh răng. Nói chung L≠L1, nhưng cũng có thể L = L1

+ Với bánh răng 3 bậc (H10.1b): Tính toán tương tự. f B ×

×

c

Bf

B1 a

B+B2+2f

L R

B1

B2

2α

B1+B2+2f

L1

R

L2 α1

α2

O

H10.1a

H10.1b H10.1a,b: Xác định hành trình gạt

+ Đối với bánh răng 4 bậc: Thường chia làm 2 khối bánh răng 2 bậc. 2. Tính toán cơ cấu trung gian

+ Càng gạt có tâm quay O. Có 2 loại • Gạt bánh răng 2 bậc không có vị trí trung gian (H10.1a) • Gạt bánh răng 2 bậc có vị trí trung gian và loại bánh răng 3 bậc có 3 vị trí gạt: Trái, Giữa, Phải (H10.1b) Biết L, L1, L2, ta chọn R và α, α1, α2 tùy thuộc vào không gian bố trí điểm O. Cần chú ý khoảng cách 'a' sao cho tại các vị trí gạt, miếng gạt (hoặc con lăn, ngàm gạt...) không rời khỏi rãnh của bánh răng di trượt.

+ Các loại cam gạt: Thường dùng cam đĩa, cam thùng. 111

L

L1 L2

Trục trượt

O

x

x R1

O1

b. Hệ thống điều khiển với cam thùng

R2

a. Hệ thống điều khiển với cam đĩa H10.2: Hệ thống điều khiển dùng cam

• Đối với cam đĩa(H10.2): Lượng nâng của cam: x = R1 - R2 Ta có:

LL 2 L x = ⇒x= L1 L 2 L1

(10.1)

Tùy theo không gian của hộp mà bố trí tâm O. Khi biết hành trình L và chọn các cánh tay đòn L1, L2 ta xác định được độ nâng của cam cũng như góc quay cần thiết của cam để đạt độ nâng

• Đối với cam thùng: Lượng nâng của cam: x = L. Như vậy lượng nâng của cam đúng bằng hành trình gạt. Dùng cam đĩa cứng vững hơn cam thùng, chiều dày cam mỏng, có thể đặt các rãnh điều khiển ở cả 2 mặt đĩa do đó kết cấu gọn hơn.

+ Dùng đĩa có lỗ và các cơ cấu khác: Đĩa lỗ cho phép thay đổi tốc độ không cần qua các tốc độ trung gian nên rất thường gặp đối với các máy có hộp chạy dao với chuỗi lượng chạy dao tuân theo cấp số nhân. Loại nầy có độ tin cậy công tác không bằng loại cam đĩa nhưng sử dụng thuận lợi hơn nhiều. Thường khi sử dụng phải nhắp động cơ điện (H10.3). 1' và 2' là các đĩa có lỗ đặt song song. Mặt đĩa có khoan thủng các lỗ trên các vòng tròn đồng tâm. Nguyên lý làm việc: Kéo đĩa rời khỏi chốt 1 và 2, quay đĩa 1 góc cần gạt. Sau đó đẩy đĩa vào, tùy theo trên mặt đĩa có lỗ hoặc không có lỗ sẽ đẩy các chốt 1 hoặc 2 làm quay bánh răng 3. Bánh răng có thể lắp trực tiếp ăn khớp với thanh răng 5 hoặc thông 112

qua bánh răng 4 làm thanh răng 5 tịnh tiến. Trên thanh răng 5 có gắn càng gạt gạt khối bánh răng di trượt

1'

2' 5

1

3

2 4

1'

5

2'

z2

x

z1

a. x = 1

4

x

L

x z1 = L z2

b. x ≠ 1 L

H=10.3: Hệ thống điều khiển với đĩa lỗ Thông thường chọn

x = 1 , tuy nhiên có những trường hợp chiều dài hành trình điều L

khiển L khá lớn, người ta dùng bộ bánh răng khuếch đại z1, z2 lắp đồng trục. 3. Lập bảng chu kỳ gạt và vẽ đường khai triển của cam (hoặc bảng tuần tự cho đĩa lỗ). Nội dung thực hiện:

+

Dựa vào lưới kết cấu để lập ra biểu thức xác định số vòng quay

+

Dựa vào sơ đồ động để lập bảng điều khiển

+

Nếu dùng cam điều khiển thì dựa vào bảng điều khiển và lượng nâng của

cam để thành lập đường khai triển của cam, nếu dùng đĩa lỗ tiến hành vẽ đĩa lỗ. 4. Thiết kế cam hoặc đĩa lỗ Ví dụ 1: Lập bảng điều khiển dùng cam để điều khiển HTĐ (H10.4a) có số cấp tốc độ z=6=3x2 I II (1) (3) Các đường Oa Ob là những đường trung hòa ứng với vị trí bánh răng không ăn khớp. Các trị số x, y, y', z' là lượng nâng hoặc độ cao thấp của cam xác định tùy theo chiều dài cánh tay đòn như phân tích ở trên (H10.4b) 113

H10.4a: Sơ đồ động HTĐ có z = 6 A Oa

B Ob

x y H10.4b: Bảng điều khiển và đường khai triển cam

y' z'

AB n6=n0i3(Agiữa)i5(Bphải) G P

½ô

n5=n0i2(Aphải)i5(Bphải) P P n4=n0i1(Atrái)i5(Bphải)

T P

n3=n0i3(Agiữa)i4(Btrái)

G T

n2=n0i2(Aphải)i4(Btrái)

P T

n1=n0i1(Atrái)i4(Btrái)

T T

½ô

Ví dụ 2: Lập bảng điều khiển dùng đĩa lỗ cho HCD có số cấp tốc độ chạy dao zs = 18 = 3 x 3 x 2 II I III (3) (1) (9) ∗ Xác định hành trình gạt của 2 khối bánh răng A,B và ly hợp M (khối C) phụ thuộc vào kết cấu cụ thể. – Số tay gạt: 3; số thanh răng đẩy kéo ( chốt 1-2) là 3 x 2 = 6. 114

– Vị trí ăn khớp của các khối bánh răng trong việc thực hiện số cấp tốc độ

chạy dao.

H10.5: Sơ đồ động và lưới kết cấu Hộp chạy dao ( PATT II(3) I (1) III (9) )

H10.6: Các vị trí ăn khớp 115

Ta có: n1 =

nđ/c.io

i3 khối A trái n2 = nđ/c.io i3 khối A trái n3 = nđ/c.io i3 khối A trái nđ/c.io i2 n4 = khối A phải n5 = nđ/c.io i2 khối A phải n6 = nđ/c.io i2 khối A phải nđ/c.io i1 n7 = khối A giữa n8 = nđ/c.io i1 khối A giữa n9 = nđ/c.io i1 khối A giữa n10 = nđ/c.io i3 khối A trái nđ/c.io i3 n11 = khối A trái n12 = nđ/c.io i3 khối A trái n13 = nđ/c.io i2 khối A phải n14 = nđ/c.io i2 khối A phải n15 = nđ/c.io i2 khối A phải n16 = nđ/c.io i1 khối A giữa nđ/c.io i1 n17 = khối A giữa n18 = nđ/c.io i1 khối A giữa – Ở ví dụ trên có thể chọn :

i6 khối B giữa i5 khối B phải i4 khối B trái i6 khối B giữa i5 khối B phải i4 khối B trái i6 khối B giữa i5 khối B phải i4 khối B trái i6 khối B giữa i5 khối B phải i4 khối B trái i6 khối B giữa i5 khối B phải i4 khối B trái i6 khối B giữa i5 khối B phải i4 khối B trái

i7.i8.i9... khối C trái i7.i8.i9... khối C trái i7.i8.i9... khối C trái i7.i8.i9... khối C trái i7.i8.i9... khối C trái i7.i8.i9... khối C trái i7.i8.i9... khối C trái i7.i8.i9... khối C trái i7.i8.i9... khối C trái i9... khối C phải i9... khối C phải i9... khối C phải i9... khối C phải i9... khối C phải i9... khối C phải i9... khối C phải i9... khối C phải i9... khối C phải

∗ Khối A có 3 vị trí làm việc: TRÁI-GIỮA-PHẢI mỗi lần gạt 29 mm, hành trình gạt LA = 58mm 116

∗ Khối B có 3 vị trí làm việc: TRÁI-GIỮA-PHẢI mỗi lần gạt 29 mm, hành trình gạt LB = 58mm

∗ Khối C (Ly hợp M) có 2 vị trí đóng và mở ly hợp tương ứng với 2 vị trí TRÁI, PHẢI thực hiện đường truyền phản hồi hoặc đường truyền trực tiếp, mỗi lần gạt 29mm. hành trình gạt LC = 29mm. n Si

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

Khối A Khối B Khối C Vị trí Đĩa I Đĩa II Vị trí Đĩa I Đĩa II Vị trí Đĩa I Đĩa II + + 0 + + + T G T 0 + 0 0 0 0 + + 0 0 + + T P T 0 0 + + 0 0 + + + + + + T T T 0 0 0 0 0 0 0 0 0 + + + P G T + 0 + 0 0 + 0 0 0 0 + + P P T + + + + 0 0 0 0 + + + + P T T + + 0 0 0 0 0 + 0 + + + G G T 0 + 0 + 0 0 0 + 0 0 + + G P T 0 + + + 0 0 0 + + + + + G T T 0 + 0 0 0 0 + 0 + 0 0 + T G P 0 0 0 + + + + + 0 0 0 0 T P P 0 0 + + + + + + + + 0 0 T T P 0 0 0 0 + + 0 0 + 0 0 0 P G P + + 0 0 + + 0 0 0 0 0 0 P P P + + + + + + 0 0 + + 0 0 P T P + + 0 0 + + 0 + 0 + 0 0 G G P 0 + 0 + + + 0 + 0 0 0 0 G P P 0 + + + + + 0 + + + 0 0 G T P 0 + 0 0 + + 117

– Số hàng lỗ trên đĩa : 3x2 = 6 hàng, hàng trên cho chốt 1, hàng dưới cho chốt

2; ký hiệu +: không có lỗ trên đĩa, ký hiệu 0: có lỗ trên đĩa. – T: vị trí của khối bánh răng hay ly hợp ở bên trái. – P: vị trí của khối bánh răng hay ly hợp ở bên phải. – G: vị trí của khối bánh răng ở giữa.

Dùng bảng điều khiển để vẽ ra các hàng lỗ trên đĩa (H10.7a,b).

H10.7a: Đĩa 1

H10.7b: Đĩa 2 118

Trên đĩa, vẽ trước các vòng tròn đồng tâm và dựa theo vị trí chốt trong bảng điều khiển để vẽ lỗ, mỗi vị trí cách nhau 1 góc α =

360 0 . Các đường kính của chốt chui z

qua đĩa thường chọn từ ∅6 ÷ ∅8 [mm]. Đĩa lỗ được thiết kế tốt nếu có thể dùng chung được một số vòng tròn đồng tâm, giảm nhỏ kích thước đường kính đĩa. 3. Các cơ cấu an toàn dùng trong máy công cụ: Có thể chia thành 2 nhóm chính: Nhóm cơ cấu phòng quá tải và nhóm cơ cấu khoá lẫn. A. Nhóm cơ cấu phòng quá tải: Nhóm cơ cấu nầy có nhiệm vụ bảo vệ cho các chi tiết hoặc bộ phận máy tránh bị hư hỏng, gãy vỡ bằng cách tự động ngắt đường truyền khi tải trọng vượt quá giá trị đã được định sẵn. Nguồn năng lượng tách đường truyền có thể từ các hệ thống điện, thủy lực hay cơ khí...và được lựa chọn phụ thuộc vào nhiều yếu tố như tác dụng nhanh, nhạy, cho phép dễ tự động hoá... để bảo vệ cơ cấu máy một cách hiệu quả nhất. Các cơ cấu phòng quá tải cơ khí thường là các khớp nối bằng chốt an toàn, vấu-lò xo, bi-lò xo, cơ cấu trục vít rơi của máy tiện... – Chốt an toàn: Có vai trò như 1 chi tiết của khớp nối giữa 2 trục. Chốt 1 lắp vào trong các bạc 2 và các bạc nầy được ép vào lỗ khớp nối. Do đó khi chốt bị cắt không làm cho lỗ bị hư hỏng. Lựa chọn đường kính chốt dựa trên điều kiện cắt đứt của chốt khi momen truyền lực vượt quá giá trị cho phép (H10.8).

+ Vật liệu chốt thường làm bằng thép, còn bạc dùng vật liệu thép nhiệt luyện đạt độ cứng HRC 48 ÷ 53.

+ Giá trị Momen xoắn giới hạn được tính theo công thức M xgh =

πd 2 k 0 σ bk R 4

(10.2)

H10.8: Cơ cấu an toàn dùng chốt 119

trong đó, d: đường kính chốt (thường d = (2 ÷ 8)mm ) R: khoảng cách bố trí chốt . Có thể tham khảo R = 0,75d2 +(15 ÷ 20)mm k0 =

τc : hệ số tỷ lệ giữa ứng suất cắt cho phép τc và giới hạn bền kéo σbk σ bk

Đối với chốt trụ k0 = 0,7÷0,8; đối với chốt xẻ rãnh k0 = 0,7 ÷ 0,8. Giá trị hệ số nhỏ lấy khi d = (4 ÷ 8)mm, giá trị lớn lấy khi d = (2 ÷ 3)mm. Mxgh là giá trị momen xoắn làm cho chốt bị cắt, thường lấy cao hơn giá trị momen xoắn truyền lớn nhất khoảng (20 ÷25)%. – Vấu-lò xo: Bạc 1 lắp then với trục và mang toàn bộ các chi tiết. Bánh răng chủ động 2 quay lồng không ở bên phải, còn bên trái là nửa ly hợp 4 lắp then hoa với bạc 1, cả 2 chi tiết đều có vấu ở mặt đầu. Các vấu tiếp xúc nhờ lò xo 5. Lực lò xo điều chỉnh được với đai ốc 6 (H10.9a).

H10.9a: Cơ cấu an toàn vấu-lò xo Momen xoắn truyền đến bánh răng 2, qua vấu 3 và truyền cho trục. Khi đó lực chiều trục cân bằng với lực lò xo. Khi quá tải, trạng thái cân bằng lực mất đi, lực chiều trục đẩy vấu sang trái cùng với nửa ly hợp 4. Trục dừng nhưng bánh răng 2 vẫn quay. Vấu sẽ lại vào khớp nếu máy làm việc ở trạng thái bình thường.

H10.9b: Hình dạng vấu và profil H10.9b là hình dạng vấu và profil khai triển. Bề mặt tiếp xúc của vấu có thể nghiêng 120

hay phẳng. Vấu nghiêng khó chế tạo nhưng làm việc tin cậy hơn. Góc nghiêng α = (40

÷ 50)0. Số vấu thường lẻ, hay gặp nhất là 3 và được bố trí đều. Lực lò xo được xác định theo công thức ⎡ D ⎤ Plx = P0 ⎢ tg(α − ϕ) − tb f ⎥ d tb ⎦ ⎣

(10.3)

trong đó P0 : lực vòng ; Dtb : đường kính trung bình của vấu nghiêng, còn vấu phẳng Dtb = Dngoài ; dtb : đường kính trung bình của mối ghép then hoa; f: hệ số ma sát ở mối ghép then hoa f = (0,15 ÷0,17) Các thông số chính của cơ cấu an toàn vấu-lò xo có thể tham khảo ở bảng (10.1) Bảng 10.1 Các chi tiết của cơ cấu

Ký hiệu Kích thước đề nghị

Đường kính trục của mối ghép then trượt d

Cho trước

Đường kính ngoài của vấu

D

D ≥ (1,6 ÷2)d

Bề rộng vấu

b

b = (0,12 ÷0,2)D

Đường kính trung bình của vấu

Dtb

Dtb = D-b

Chiều cao vấu

h

h = (0,5 ÷0,8)b

Chiều dài bạc di động

L

L = (0,25 ÷1)D

Số vấu

z

lẻ, chọn .

– Bi-lò xo: Cũng tương tự như vấu-lò xo, chỉ khác vấu được thay bằng các bi 3 làm bằng thép tôi, nằm tiếp xúc với bề mặt côn trên các rãnh hình xuyến hay lăng trụ (H10.10a,b). Khi bánh răng chủ động 2 quay, bi được ép vào bề mặt làm việc làm quay bạc 4 và trục. Trong trường hợp quá tải, trục và bạc 1 đứng lại, bánh răng 2 quay đẩy bi vào lỗ bạc. Đai ốc 6 dùng điều chỉnh lực lò xo.

H10.10a: Cơ cấu an toàn bi-lò xo Công thức xác định lực lò xo 121

Plx = P0 [tg(α − ϕ) − f ms ]

(10.4)

trong đó α: góc tiếp xúc tại điểm tiếp xúc của bi với bề mặt làm việc

ϕ: góc ma sát giữa bi và các bề mặt tiếp xúc fms: hệ số ma sát quy đổi giữa bi và thành lỗ

H10.10b: Bi và các bề mặt tiếp xúc

+ Nếu bi nằm tiếp xúc trên bề mặt hình xuyến với R = 0,5dbi , thì α = arcsin

d −h BC = arcsin bi AB d bi

(10.5)

trong đó dbi: đường kính bi h: chiều cao phần bi thò ra khỏi lỗ Gọi e: khe hở giữa các mặt đầu của hai nửa cơ cấu, khi đó hành trình dịch chuyển của bi lúc quá tải là h0 = h-e. Các phương trình (10.4) (10.5) cho thấy lực vòng P0 phụ thuộc vào vị trí của bi trên rãnh lõm. Khi quá tải, bi dịch chuyển, góc α tăng, lực vòng giảm đi rất nhiều và đồng thời làm mòn nhanh ly hợp. Các thông số chính của cơ cấu an toàn bi-lò xo có thể tham khảo ở bảng 10.2 Bảng 10.2 Các chi tiết của cơ cấu

Ký hiệu Kích thước đề nghị

Đường kính trục của mối ghép then trượt d

Cho trước

Đường kính bi

dbi

dbi = (0,3 ÷0,5)d

Chiều cao phần nhô ra của bi

h

h = (0,2 ÷0,4) dbi

Đường kính lỗ chứa bi

d0

d0 = (0,3 ÷0,5) dbi

Đường kính vòng bố trí tâm lỗ chứa bi

D0

D0 ≥ (1,6 ÷2)d

– Đĩa ma sát: Kết cấu tương tự, chỉ khác là cơ cấu xử dụng lò xo xoắn hay đĩa để ép các bề mặt ma sát. Phổ biến nhất là các cơ cấu an toàn đĩa ma sát, làm việc 122

tin cậy. B. Nhóm cơ cấu khoá liên động: Chức năng của chúng nhằm – Ngăn cản việc thực hiện cùng lúc hai hay nhiều đường truyền động trong cùng nhóm truyền – Ngăn cản không cho thực hiện cùng lúc 2 chuyển động riêng lẻ như chuyển động của trục trơn và trục vít me ở bàn dao máy tiện, chuyển động của trục chính và chuyển động của cần khoan ở máy khoan cần... – Bảo đảm thứ tự điều khiển máy như: khi phanh mở ly hợp mới đóng, ngừng chạy dao trục chính mới dừng như ở máy phay... – Bảo đảm thứ tự cũng như bảo đảm quãng thời gian nhất định của chu kỳ gia công Các cơ cấu khoá liên động cơ khí thường nối trực tiếp với các bộ phận tương ứng của cơ cấu điều khiển. Đối với các máy tự động và đường dây tự động, chức năng liên động đặc biệt có ý nghĩa quan trọng để đảm bảo làm việc không có sự cố cho thiết bị, đồ gá, dụng cụ cắt. Các cơ cấu khoá liên động trên các máy nầy cung cấp các tín hiệu cho biết nơi hỏng hóc hoặc dừng hoạt động tạm thời khi có sự cố...

123

Đồ Án Thiết Kế Máy Chuẩn bị: Gồm có các vấn đề sau : Tìm hiểu đề tài, tìm tài liệu tham khảo, tham

I.

quan thực tế, ôn lại lý thuyết đã học. 1. Tìm hiểu đề tài: Đọc kỹ nội dung đề tài, chú ý các số liệu ban đầu để so sánh với máy đã có trong sản xuất và có thể chọn làm máy chuẩn. Phân tích các yêu cầu thiết kế xác định rõ công việc phải làm, những vấn đề cần thuyết minh, các bản vẽ... 2. Tìm tài liệu tham khảo: Ngoài các tài liệu chính, sinh viên còn phải tự tìm các tài liệu cần thiết khác. Đây cũng là một trong những yêu cầu đặt ra trong nhà trường, giúp cho sinh viên biết cách tìm tài liệu tham khảo, biết cách sử dụng chúng, do vậy phải đến thư viện, nhà máy..., tìm các sách và bản vẽ có liên quan đến đề tài ngoài giáo trình đã học. Sách tham khảo hoặc trích dẫn phải được ghi lại đầy đủ số hiệu sách, tên tác giả, nhà xuất bản... 3. Tham quan thực tế: Nội dung tham quan: xem máy làm việc, vẽ lại sơ đồ động và bản vẽ kết cấu trong thuyết minh máy... tùy theo yêu cầu đề tài. Hỏi người vận hành máy về các vấn đề thường gặp ví dụ tốc độ thường dùng, rung động có xảy ra khi gia công, các khuyết tật của máy, cần cải tiến gì... II.

Thiết kế truyền dẫn máy:

1. Phân tích các loại máy tương tự, chọn máy chuẩn cho thiết kế của mình. 2. So sánh phương án không gian của hệ thống truyền dẫn máy 3. So sánh phương án thay đổi thứ tự gạt 4. Tính động học các yếu tố truyền dẫn 5. Kiểm tra lại sai số do kết quả tính toán có thể có III. Tính toán sức bền các chi tiết chính trong máy, bao gồm: 1. Xác định các thông số cần thiết ban đầu 2. Tính toán sức bền các chi tiết chính IV. Thiết kế kết cấu và vẽ, bao gồm: 1. Chọn kết cấu để vẽ các bản vẽ khai triển, bản vẽ cắt... 2. Thiết kế hệ thống điều khiển. 3. Thiết kế hệ thống điện, bôi trơn, làm nguội... Chú ý: Thời gian phân phối cho các bước trên có thể tham khảo sơ bộ như sau: 1. I/ II/ III/ IV/ = 5/ 20/ 20/ 50% và dự trữ 5% 2. Khi thiết kế máy chuyên dùng, phải xuất phát từ sản phẩm gia công, đặt quy 124

trình công nghệ cho hợp lý để xác định các số liệu ban đầu, xác định năng suất...theo yêu cầu thiết kế. Nếu máy thiết kế có nhiều chuyển động, cần phối hợp giữa các chuyển động (ví dụ tạo hình phức tạp...), phải thiết kế sơ đồ kết cấu động học ở bước đầu tiên. 3. Tùy theo điều kiện thực tế, SV có thể hoàn thành xen kẽ các bước trên. V.

Nội quy hướng dẫn và bản vẽ: 1. Sinh viên phải gặp giáo viên hướng dẫn đúng kỳ hạn, trình bày những việc đã

làm, những thắc mắc..để được hướng dẫn các bước tiếp theo. Qua 2 kỳ hạn, sinh viên không đến thông qua (nếu không có lý do chính đáng), GVHD không chịu trách nhiệm về đồ án đó. 2. Các bước thiết kế đều phải viết rõ ràng, tự nhận xét kết quả thiết kế, giáo viên hướng dẫn có trách nhiệm kiểm tra từng phần, sinh viên phải sữa chữa hoàn chỉnh các sai sót đã được chỉ dẫn. Chú ý thông qua từng phần một để tránh phải làm lại từ đầu. 3. Phải có kết quả tính toán trước mới vẽ, vẽ phải theo đúng khổ quy định và tỉ lệ, nội dung hình vẽ phải chiếm 80% tờ giấy. Khung tên bản vẽ phải được ghi theo quy định, chữ viết đúng tiêu chuẩn vẽ kỹ thuật... 4. Vẽ phác thảo toàn bộ bản vẽ (cả gạch tiết diện cắt). Sau khi thông qua và sửa lại xong, chỉ khi giáo viên hướng dẫn cho phép mới được vẽ chính thức. 5. Viết thuyết minh một mặt, đúng khổ giấy A4. Vẽ hình, viết và đóng bìa cẩn thận. Nội dung thuyết minh viết đúng theo yêu cầu đề tài thiết kế ( khoảng 30 ÷ 40 trang, nếu đánh máy dùng cỡ chữ 13, dãn dòng 1,5lines) Tóm lại, đồ án có tác dụng tổng kết kết quả học tập về mặt lý luận và vận dụng vào thực tế, khai thác tính nhạy bén về mặt thiết kế kỹ thuật của sinh viên. Yêu cầu mỗi người phải độc lập suy nghĩ thực hiện một cách nghiêm túc các bước tiến hành khi tập sự làm nhiệm vụ thiết kế nầy.

125

MỤC LỤC

Phần I: Máy công cụ

2

Chương 1 Chuyển động học trong máy công cụ

3

Chương 2 Các cơ cấu truyền động trong máy công cụ

7

Chương 3 Máy tiện

14

Chương 4 Máy phay

23

Chương 5 Máy gia công bánh răng hình trụ

34

Các bài tập thực hành máy công cụ 1 và 2

49

Phần II: Thiết kế máy công cụ

57

Chương 6 Các chỉ tiêu kinh tế-kỹ thuật của máy thiết kế

61

Chương 7 Lựa chọn đặc tính kỹ thuật máy thiết kế

69

Chương 8 Thiết kế động học truyền dẫn máy công cụ

78

Chương 9 Trục chính-Ổ trục chính

92

Chương 10 Hệ thống điều khiển cơ khí và cơ cấu an toàn trên máy công cụ

110

Đồ Án Thiết Kế Máy

124

Mục lục

126

Tài liệu tham khảo

127

126

Tài liệu tham khảo

[1] Hà văn Vui, Nguyễn chí Sáng, Phan đăng Phong : Sổ tay Thiết kế Cơ khí, tập I, II, III, Nhà xuất bản Khoa học-Kỹ thuật, Hà Nội 2004. [2] Nguyễn anh Tuấn, Phạm Đắp : Thiết kế máy công cụ, tập I, II Nhà xuất bản Khoa học-Kỹ thuật, Hà Nội 1984. [3] Nguyễn ngọc Cẩn : Thiết kế Máy cắt kim loại, Nhà xuất bản Đại Học Quốc Gia TP. Hồ chí Minh, 2000. [4] Nguyễn đắc Lộc, Lê văn Tiến, Ninh đức Tốn, Trần xuân Việt: Sổ tay Công nghệ Chế tạo máy, tập I, II, III, Nhà xuất bản Khoa học-Kỹ thuật, Hà Nội 2003. [5] А.М.Кучер, М.М.Киватицкий, А.А.Покровский: Металлорежущие Станки (Альбом общих видов кинематических схем и узлов) Издателъство « Машиностроение » Ленинград, 1972. [6] В.Э.Пуш : Конструирование Металлорежущих Станков, Издателъство « Машиностроение» Москва, 1976. [7] В.С.Поляков, И.Д.Барбаш, О.А.Ряховский: Справочник по МУФТАМ, « Машиностроение » Ленинград, 1979. [8] Hamilton H. Mabie, Charles F. Reinholtz : Mechanisms and dynamics of machinery, John Wiley & Sons, Inc, 1987.

127