Tập bài giảng : Máy công cụ doc

+ 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.. Phương pháp theo vết: Phương pháp nầy có đường sinh

Trang 1

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

Trang 2

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

– 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:

Trang 3

Chương 1: Chuyển động học trong máy công cụ

1 Các dạng bề mặt thường dùng cho sản phẩm cơ khí

CS

Trang 4

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)

TH1.3aa) Tạo hình đơn giản: là chuyển động độc lập Q

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

Q

H1.3b: Tạo hình đơn giản

b) Tạo hình phức tạp: gồm các chuyển động phụ thuộc Q&T (H1.3c)

tp

QTH1.3c: Tạo hình phức tạp

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)

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

Trang 5

(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

b)Phay mô đunS(lưỡi cắt)

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):

Trang 6

• 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

Trang 7

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

+ Với chuyển động chính tịnh tiến:

1000

Ln 2

V = htk [m/ph] (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:

Trang 8

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)

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

Số cấp tốc độ: z = ∏n

1 i

p (2.4)

trong đó

pi : số tỉ số truyền của nhóm truyền thứ i

Trang 9

x x x x

a puli bậc

b khối bánh răng di trượt 2 bậc

c khối bánh răng di trượt 3 bậc

d khối bánh răng di trượt 4 bậc

D' 2

D' 3

D' 4

z2

z' 2

z1

z' 1

z2

z' 2

z3

z' 3

z1

z' 1

z2

z' 2

z3

z' 3

z4

z' 4

MI

II

z1

z' 1

z2

z' 2

z2

MI

z2

z' 2

z2

z' 2

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

Trang 10

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

d.cơ cấu BR thay thế

x x

x

abc

H2.3:Các cơ cấu chạy dao

C Một số cơ cấu đặc biệt khác:

x

I

IIIII

z1 z2

z0

z'

1 z' 2

IIIIII

H2.4f 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)

Trang 11

− 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 H2.7: Đồ thị logarít

A 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)

Trang 12

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:

z

z z

z

4

3 3

2 26

61 41 26

ω

− ω

ω

− ω

= ω ω

⇒ ω41+ ω21 = 2ω61

hay: nIII + nI = 2nII

z

k

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

H2.6

z22

H2.7

I II

III

x x

z33z30

z46

3z80

4z120

x x x

x

z601

2z48

5z60

6z40

7xoắn trái

k = 2

z808

9z65m5

10Thanh răng

x

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

Trang 13

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

để truyền cho con lăn quay với tốc độ yêu

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

13 z18

x x

Xích

9z24

2

z164

6x

x x

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

5

7

ω ωkhi cắt phôi bánh răng B có số răng z = 72

Trang 14

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

Trang 15

– 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 )

38 38 55 21 47 29

45 45 88 22

52

26 = nt/c (3.1)

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

45 45 88 22

45 45 88

22 thực tế chỉ có các trị số tỉ số

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

Trang 16

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:

1vòng trục chính ⋅

6060

35

28 28 35 56 28 42 42

(t 12)

i 28

25 36

z 50

42

x gb

28 35

37 37

35 50

42

x gb n

=

n

4 , 25 (3.4)

3 Khi cắt ren mođun 1vòng trục chính ⋅ icđ ⋅iđc i (t 12)

28

25 36

z 97

64

x gb

28 35

37 37

35 97

64

x gb n

25 π (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:

1vòng trục chính ⋅

26

52

45 45

22 88 45 45

45 45 22

88

(t 12)

i i i

iđc⋅ tt⋅ cs⋅ gb⋅ x = = tp (3.7)

Trang 17

• 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

; itt = 50

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

Trang 18

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 ⋅

b

a d

c ⋅ tx = tp

• Công thức điều chỉnh: x =

b

a d

c =

x cđ

p

t i

t

⋅ (3.8)

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

Trang 19

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:

22 ≈

• 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 =

B

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

cũng không có thừa số chung

52 22 18

23 13 2 11

23 3 3 2

13 11 3

∗ Phương pháp chia ngược : Giả sử chia ngược

B A

x =

Trang 20

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

Trang 21

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

Trang 22

H3.3: Sơ đồ động máy Tiện 1K62(T620)

Trang 23

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

Trang 24

– 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

– 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

Trang 25

– 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) :

Trang 26

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

1số nguyên B sao cho

X

N⋅ B = E Hay: n =

B

E B

B X

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 =

9

40= 4+

9

4vòng Chọn vòng lỗ B có 54 lỗ, trên đó quay 1 số lỗ

Trang 27

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

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

d

cb

a ⋅ nên phân độ vi sai chỉ có thể thực hiện 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' =

'

X

1X

1NX

NX

Nnn

n (4.5)

Trang 28

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

d

cb

a ⋅ tính cho X lần phân độ (hay

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

x =

d

c b

1 X

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

∗ 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

d

c b

a ⋅ , kiểm tra điều kiện lắp ráp và số lượng bánh răng đệm cần thiết để có chiều quay đĩa chia theo yêu cầu

z0a

d

a

bc

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:

2 60

40= = : mỗi lần phân độ quay tay quay 16 lỗ

Trang 29

trên vòng lỗ 24 lỗ

• Tính

d

c b

60

40 60

+ 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 =

B

A C X

N = +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⋅

k

zbv ⋅1⋅1⋅1⋅

a

b c

d ⋅ ⋅ix = tp

Công thức điều chỉnh: y =

d

c b

– Không thể phân độ vi sai khi phay rãnh xoắn

– Bàn máy xoay 1góc β bằng góc nghiêng của đường xoắn để

Trang 30

phương của dao trùng với phương của đường xoắn, được tính như sau:

tp = πDcotgβ; D = msz =

βcos

z

mn

và y =

zm

sinNt

n

x

πβ

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

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

∗ Phân độ đơn giản: n =

B

A 28

20 56

40 X

∗ Tính và lắp đặt bánh răng thay thế

d

c b

z

mn

2 1

56 2 14 ,

3 ⋅ ⋅ =

Do đó

d

c b

a ⋅ = 40

80

25 55

60 704

240 704

∗ 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

Trang 31

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):

1

z

zz

znn

nni

1

2 2

3 2 3

2 1 2

N d

c b

a

⋅

=

⋅ (4.9)

ntq phải nguyên và chọn trước

+ Khi phân độ vi sai:

⋅ = ⎜⎜⎝⎛ − ⎟⎟⎠⎞

x 1

1 1

1

X

X 1 N d

c b

a

(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 :

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

Trang 32

H4.5: Sơ đồ động máy phay ngang 6H81

Trang 33

H4.6: Sơ đồ động máy phay đứng 6H12Πb

Trang 34

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:

Trang 35

• 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

Trang 36

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

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

Trang 37

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

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

Trang 38

– 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)

α ϕ

α

ββ−α

α β

a.Khi cắt răng thẳng

b.Khi cắt răng nghiêng-dao

và phôi cùng hướng nghiêng

(Hình vẽ-BR xoắn trái-dao trái)

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

a Khi cắt răng thẳng: Bàn dao cần quay 1 góc ϕ = α (5.1)