Đồ án tốt nghiệp công nghệ chế tạo máy gia công chi tiết quang bằng phương pháp mài nghiền

Đồ án tốt nghiệp MỞ ĐẦU Hiện nƣớc ta, chi tiết dụng cụ quang học ngày đóng vai trị quan trọng kinh tế quốc dân quốc phịng Cơng nghệ gia cơng chi tiết quang, nguyên công gia công tinh, mài nghiền đƣợc coi phƣơng pháp có hiệu cho phép đạt độ xác gia cơng cao thiết bị cơng nghệ trình độ thấp Vấn đề nâng cao độ xác gia cơng tạo hình bề mặt chi tiết quang phƣơng pháp mài nghiền, vấn đề đƣợc quan tâm Vấn đề liên quan đến nhiều yếu tố cơng nghệ gia cơng Việc nâng cao độ xác tạo hình bề mặt chi tiết quang, theo hƣớng nghiên cứu ảnh hƣởng động học máy đến độ xác tạo hình bề mặt gia cơng biện pháp hiệu cần đƣợc nghiên cứu Trong phạm vi đồ án tốt nghiệp này, nghiên cứu điều chỉnh chƣơng trình động học máy, nhằm nâng cao độ xác tạo hình bề mặt chi tiết quang mài nghiền chi tiết quang máy 4MB-250 (CHLB Đức) Trong trình thực cố gắng nhƣng điều kiện khuôn khổ đồ án tốt nghiệp, không hy vọng giải đƣợc đầy đủ mong LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án tốt nghiệp muốn, em mong đƣợc thầy giáo tận tình hƣớng dẫn để đồ án đƣợc hoàn thiện Nhân dịp cho em gửi lời cám ơn tới thầy giáo hƣớng dẫn TS Nguyễn Trọng Hùng, toàn thể thầy giáo Bộ mơn Cơ khí xác Quang học, Trung tâm Cơ khí Chính xác Quang học nghiệp vụ - Cục Cơ khí Điện tử nghiệp vụ - Bộ Công An tạo điều kiện giúp đỡ em suốt thời gian thực tập làm thiết kế tốt nghiệp để hoàn thành tốt đồ án Em xin chân thành cảm ơn ! Hà Nội ngày 20 tháng năm 2005 Sinh viên thực Lớp Cơ tin Kỹ thuật – Khoa Cơ khí LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án tốt nghiệp CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ MÀI NGHIỀN CHI TIẾT QUANG 1.1 Tạo hình bề mặt chi tiết quang phƣơng pháp nghiền : Bề mặt chi tiết gia cơng có dạng : Mặt phẳng: bề mặt đĩa dƣới đĩa mặt phẳng Mặt cầu: bề mặt đĩa dƣới đĩa mặt cầu Tạo hình bề mặt chi tiết quang phƣơng pháp nghiền đƣợc trình bày nhƣ sau: Bề mặt chi tiết gia công phẳng: bề mặt dụng cụ phẳng Bề mặt chi tiết gia công cầu: Nếu cầu lồi: bề mặt dụng cụ cầu lõm Nếu cầu lõm: bề mặt dụng cụ cầu lồi Có thể có hai trƣờng hợp: Đĩa dƣới dụng cụ, tƣơng ứng đĩa chi tiết gia công Đĩa dụng cụ, tƣơng ứng đĩa dƣới chi tiết gia công Vật liệu dụng cụ vừa có khả mang hạt mài, găm hạt mài lại vừa chịu mài mịn Vì vật liệu dụng cụ thƣờng làm gang Bột mài đƣợc cấp liên tục gián đoạn vào bề mặt chi tiết gia công dụng cụ nghiền với độ hạt khác tuỳ theo ngun cơng Q trình nghiền đƣợc bắt đầu kể từ lúc truyền cho chi tiết dụng cụ chuyển động tƣơng đối, đảm bảo tiếp xúc hai bề mặt chi tiết gia công dụng cụ dƣới tác dụng áp lực Lớp Cơ tin Kỹ thuật – Khoa Cơ khí LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án tốt nghiệp Máy mài nghiền có nhiều loại, chúng khác phƣơng thức tạo chuyển động tƣơng đối khâu mang phôi gia công khâu mang dụng cụ nghiền Có thể giới thiệu số nguyên lý sau: Nguyên lý ( Hình 1.1a ): Theo nguyên lý này, khâu dƣới có chuyển động quay tròn với vận tốc 5 Giữa 1 5 truyền động biến đổi tốc độ ( Truyền động đai bánh có tỷ số truyền số vô tỷ ) Hệ thống đƣợc dẫn động động chung, áp lực nghiền đƣợc tạo nhờ nặng, lò xo, khí nén Nguyên lý đƣợc sử dụng nhiều thiết bị nghiền đánh bóng Liên xơ cũ có ký hiệu III  số sở chế tạo chi tiết quang nuớc ta Nguyên lý ( Hình 1.1b ): Khác với ngun tắc 1, ngồi chuyển động quay trịn khâu dƣới, khâu nguyên tắc có chuyển động lắc nhận từ khung Khung có tâm lắc trùng với tâm chi tiết cần gia công Lực ép đƣợc tạo nhờ khí nén lị xo nén lắp khung nên tác dụng hƣớng tâm Nguyên lý ( Hình 1.1c ): Nguyên lý giống nguyên lý 2; khâu có chuyển động quay lắc theo khung 3, lực ép tác dụng hƣớng tâm Nhƣng khâu cịn có chuyển động quay lệch tâm Điều làm cho quỹ đạo chuyển động tƣơng đối hai bề mặt nghiền rối dài (Nâng cao cƣờng độ gia công) Đây ƣu điểm lớn nguyên lý so với nguyên lý Lớp Cơ tin Kỹ thuật – Khoa Cơ khí LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án tốt nghiệp khác Nguyên lý đƣợc ứng dụng thiết bị hãng ESSILOR (Singapor) đƣợc sử dụng Cơng ty Cổ phần Kính mắt Cổ phần Hà nội Tạo hình bề mặt chi tiết quang phƣơng pháp nghiền cho phép đạt đƣợc độ xác hình dáng hình học dụng cụ bề mặt chi tiết gia công đƣợc nâng cao bắt đầu đƣa vào gia công Nhƣ trình mài nghiền q trình gia cơng dụng cụ định hình, có q trình sửa chữa lẫn bề mặt dụng cụ chi tiết gia công, nâng cao dần độ xác Vậy chất trình nghiền bề mặt chi tiết quang gì? Trên sở ta nghiên cứu ảnh hƣởng số yếu tố công nghệ, chủ yếu yếu tố động học máy đến độ xác tạo hình bề mặt chi tiết quang mài nghiền Lớp Cơ tin Kỹ thuật – Khoa Cơ khí LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án tốt nghiệp Hình 1.1 Sơ đồ nguyên lý mài nghiền chi tiết quang 1.2 Bản chất cắt gọt mài nghiền chi tiết thuỷ tinh quang học : Phƣơng pháp mài nghiền chi tiết thuỷ tinh quang học phƣơng pháp gia công hạt mài tự do, đƣợc sử dụng có u cầu cao độ xác tạo hình bề mặt chi tiết gia cơng Thuỷ tinh trƣớc đƣa vào mài nghiền đánh bóng phải qua nguyên công gia công sơ ( cƣa, khoan ) tạo hình phƣơng pháp ép Trong mài nghiền đánh bóng đƣợc sử dụng nhiều Hai trình chiếm đến 90% khối lƣợng tồn q trình cơng nghệ Mặc dù Lớp Cơ tin Kỹ thuật – Khoa Cơ khí LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án tốt nghiệp phƣơng pháp cổ điển nhƣng mài nghiền phƣơng pháp bản, chí nhiều trƣờng hợp phƣơng pháp cho phép đạt độ xác cao nhiều so với phƣơng pháp khác Ví dụ, nhám bề mặt đạt đƣợc gia cơng hạt mài tự theo phƣơng pháp khác cỡ hạt mài khác nhƣ sau: Khi ép đạt đƣợc: Rz = (360 ÷ 160) m Khi nghiền tinh hạt mài M14 ÷ M10 đạt đƣợc: Rz = (0,63 ÷ 0,32) m Khi nghiền tinh hạt mài M5 ÷ M3 đạt đƣợc: Rz = (0,04 ÷ 0,02) m Sai số hình dáng hình học đạt tới 0,1 ÷ 0,3 m [ ], độ xác đạt cấp cấp Trong phạm vi đồ án nghiên cứu trình nghiền tinh, ngun cơng cuối trƣớc chuyển sang đánh bóng có tính chất định đến chất lƣợng sản phẩm 1.2.1 Cắt gọt hạt mài tự mài nghiền Có nhiều cơng trình nghiên cứu chất trình mài nghiền thuỷ tinh nƣớc giới nhƣ CHLB Đức, Anh, Liên xô cũ Kết cơng trình nghiên cứu có nhiều điểm giống Lớp Cơ tin Kỹ thuật – Khoa Cơ khí LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án tốt nghiệp Hình 1.2: Thí nghiệm ép bi lên bề mặt thuỷ tinh Bằng thí nghiệm ép bi cầu bề mặt thuỷ tinh ngƣời ta chứng minh rằng, nguồn gốc tạo thành bề mặt gia công lƣới vết nứt hình nón bề mặt dƣới tác dụng lực mài thơng qua hạt mài (hình 1.2) Sau vết nứt làm tách khỏi bề mặt lớp thuỷ tinh, hình thành lớp có chiều sâu h nhỏ 2-3 lần chiều sâu vết nứt F ban đầu có 5-10% số hạt mài làm việc Vì kích thƣớc hạt mài khơng nên áp lực lúc đầu đƣợc truyền qua hạt mài có kích thƣớc lớn Số hạt mài cịn lại lần lƣợt tham gia có kích thƣớc vị trí thích hợp Dƣới tác dụng lực mài, hạt mài tạo vết nứt hình nón với góc  = 150o  153o Do có chuyển động tƣơng đối đầu mài chi tiết, hạt mài lăn đảo bề mặt dụng cụ chi tiết làm tác dụng dụng cụ mang đặc trƣng va đập, rung động Sự va rung hạt mài vào bề mặt thủy tinh làm thủy tinh bị tách thành mảnh nhỏ tạo nên bề mặt mài Mặc dù có tƣợng hạt mài găm vào dụng cụ cào xƣớc bề mặt nhƣ lƣỡi cắt nhƣng trình tạo nên bề mặt mài vết nứt Lớp Cơ tin Kỹ thuật – Khoa Cơ khí LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án tốt nghiệp Góc đỉnh vết nứt khơng phụ thuộc vào kích thƣớc hạt mài mà phụ thuộc vào thành phần hố học tính chất học loại thủy tinh Chiều sâu lớp h chiều sâu vết nứt m có quan hệ với đƣờng kính hạt theo biểu thức : h = k1d (1.1) m = k2 d (1.2) Trong đó: d - Đƣờng kính hạt lớn thuộc pha hạt mài; k1, k2 - Hệ số phụ thuộc tính chất bột mài; Hình 1.3 Sơ đồ phá hủy bề mặt thủy tinh hạt mài tự Sơ đồ trình phá hủy trình bày hình ( ) Theo đó, lực va đập R hƣớng theo đƣờng nối đỉnh hạt mài lực gây phá vỡ thủy tinh, làm biến dạng dụng cụ nghiền vỡ hạt Lực R tác nhân gây vết nứt hình nón phân bố theo góc từ 90 o  150o Chiều cao lớp h chiếm từ 1/3  1/4 kích thƣớc hạt Dƣới lớp lớp nứt có chiều sâu m = (2  4) h Lớp Cơ tin Kỹ thuật – Khoa Cơ khí LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án tốt nghiệp Khi giảm kích thƣớc hạt, chiều sâu lớp lớp nứt giảm Các đỉnh nhấp nhô bị phẳng dần dùng bột mịn dần Lực R đƣợc phân tích thành thành phần: Lực N có phƣơng vng góc với véc tơ vận tốc v, nhằm đảm bảo tiếp xúc dụng cụ chi tiết, đồng thời gây biến dạng đàn hồi bề mặt Lực F hƣớng tiếp tuyến với bề mặt gia cơng gây mịn dụng cụ tạo thành ngẫu lực làm lăn đảo hạt mài 1.2.2 Cắt gọt hạt mài liên kết Hạt liên kết hạt mài bị găm bề mặt dụng cụ Tác động hạt liên kết vào bề mặt thủy tinh giống nhƣ tác động lƣỡi cắt vào bề mặt kim loại dòn Khi dụng cụ chuyển động tƣơng đối so với thủy tinh tạo lực cắt R tác dụng lên hạt liên kết, gây nên vết xƣớc bề mặt thủy tinh, làm bề mặt bị nứt vỡ thành mảnh nhỏ Thành phần lực tiếp tuyến F tt lực R hƣớng góc 180o với véc tơ vận tốc tƣơng đối Vtđ làm tách mảnh thủy tinh khỏi bề mặt (hình 1.4) Hình 1.4 Sơ đồ cắt gọt thủy tinh hạt mài liên kết Lớp Cơ tin Kỹ thuật – Khoa Cơ khí LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án tốt nghiệp Var i:integer; T,Eo:real; E1,f:array[1 100]of real; Begin Eo:=Go*Go+Ho*Ho+Ko*Ko; T:=0; For i:=1 to dd Begin E1[i]:=Go*x[i]+Ho*y[i]+Ko*z[i]+Lo; T:=T+E1[i]; End; f4:=T; End; PROCEDURE dhr; Var E1:array[1 100]of real; Eo,G1,H1,K1,L1,T:real; i,j:integer; Begin Eo:=G[1]*G[1]+G[2]*G[2]+G[3]*G[3]; For i:=1 to For j:=1 to a[i,j]:=0; For i:=1 to dd Begin E1[i]:=G[1]*x[i]+G[2]*y[i]+G[3]*z[i]+G[4]; a[1,1]:=a[1,1]+(x[i]*x[i]*Eo-sqr(E1[i])); a[1,2]:=a[1,2]+(x[i]*y[i]*Eo+2*x[i]*E1[i]*G[2]-2*G[1]*E1[i]*y[i]); Lớp Cơ tin Kỹ thuật – Khoa Cơ khí LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án tốt nghiệp a[1,3]:=a[1,3]+(x[i]*z[i]*Eo+2*x[i]*E1[i]*G[3]-2*G[1]*E1[i]*z[i]); a[1,4]:=a[1,4]+(x[i]*Eo-2*G[1]*E1[i]); a[2,1]:=a[2,1]+(x[i]*y[i]*Eo+2*y[i]*E1[i]*G[1]-2*G[2]*E1[i]*x[i]); a[2,2]:=a[2,2]+(y[i]*y[i]*Eo-sqr(E1[i])); a[2,3]:=a[2,3]+(z[i]*y[i]*Eo+2*y[i]*E1[i]*G[3]-2*G[2]*E1[i]*z[i]); a[2,4]:=a[2,4]+(y[i]*Eo-2*G[2]*E1[i]); a[3,1]:=a[3,1]+(z[i]*x[i]*Eo+2*z[i]*E1[i]*G[1]-2*G[3]*E1[i]*x[i]); a[3,2]:=a[3,2]+(z[i]*y[i]*Eo+2*z[i]*E1[i]*G[2]-2*G[3]*E1[i]*y[i]); a[3,3]:=a[3,3]+(z[i]*z[i]*Eo-sqr(E1[i])); a[3,4]:=a[3,4]+(z[i]*Eo-2*G[3]*E1[i]); a[4,1]:=a[4,1]+x[i]; a[4,2]:=a[4,2]+y[i]; a[4,3]:=a[4,3]+z[i]; a[4,4]:=a[4,4]+1; End; End; PROCEDURE tinhghk; Var de,dx,dy,dz,dk:real; Function dt(a1,b1,c1,d1,a2,b2,c2,d2,a3,b3,c3,d3,a4,b4,c4,d4:real):real; Var b:array[1 4,1 4]of real; i,j,k,n:integer; ok1,ok2:boolean;c,d:real; Begin b[1,1]:=a1;b[1,2]:=b1;b[1,3]:=c1;b[1,4]:=d1; b[2,1]:=a2;b[2,2]:=b2;b[2,3]:=c2;b[2,4]:=d2; Lớp Cơ tin Kỹ thuật – Khoa Cơ khí LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án tốt nghiệp b[3,1]:=a3;b[3,2]:=b3;b[3,3]:=c3;b[3,4]:=d3; b[4,1]:=a4;b[4,2]:=b4;b[4,3]:=c4;b[4,4]:=d4; d:=1; i:=1; ok2:=true; n:=4; while ok2 and (i max) then df:=abs(min); If (min>0)and(max>0) then df:=abs(max); If (min0) then df:=max; If (min