bài giảng đồ gá

Đồ gá phải định vị chính xác vị trí của chi tiết theo một hướng nhất định đã cho và có sự tương quan dụng cụ cắt hoặc thiết bị đo lường, hoặc có sự tương quan với các phần tử khác ví dụ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

MỤC LỤC

CHƯƠNG 2 CÁC CHI TIẾT ĐỊNH VỊ CỦA ĐỒ GÁ 6

CHƯƠNG 4 CƠ CẤU PHỤ VÀ THÂN ĐỒ GÁ 32 CHƯƠNG 5 MỘT SỐ ĐỒ GÁ GIA CÔNG ĐIỂN HÌNH 39

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN

1.1 Khái niệm về đồ gá

Đồ gá là các phụ tùng, thiết bị dùng để định vị, giữ và đỡ chi tiết trong suốt quá trình chế tạo Chúng là những phần tử rất cần thiết, không thể thiếu cho các quá trình sản xuất như gia công, kiểm tra và lắp ráp

Đồ gá phải định vị chính xác vị trí của chi tiết theo một hướng nhất định đã cho

và có sự tương quan dụng cụ cắt hoặc thiết bị đo lường, hoặc có sự tương quan với các phần tử khác (ví dụ như trong lắp ráp, hàn) Vị trí đó của chi tiết phải được giữ nguyên trong suốt quá trình gia công Điều này có nghĩa là cơ cấu kẹp chặt của đồ gá phải kẹp chi tiết và đảm bảo chi tiết ở nguyên vị trí đó trong một công đoạn gai công cụ thể

Nói chung, ứng với mỗi nguyên công cần có một loại đồ gá nhất định Đồ gá này có thể là đồ gá tiêu chuẩn hoặc đồ gá được thiết kế dùng riêng cho một nguyên công nhất định nào đó mà thôi Có nhiều loại đồ gá tiêu chuẩn được sử dụng rộng rãi như mâm cặp chấu, ê-tô, bầu cặp khoan, collet…

Thuật ngữ tiếng Anh của"đồ gá" thì “Jigs and Fixtures” Thực ra hai từ này có sự

khác biệt Jigs là những chi tiết của đồ gá dùng để dẫn hướng dụng cụ cắt Còn fixtures

là những chi tiết của đồ gá dùng để định vị và kẹp chặt chi tiết gia công

bề mặt thì người ta thường dùng cơ cấu định vị điều chỉnh được

1.3 Lợi ích và tầm quan trọng của đồ gá trong gia công

Nâng cao năng suất để giảm chi phí là một trong những mục tiêu của nền sản xuất hiện đại Việc sử dụng đồ gá đã làm giảm thời gian chu kỳ gia công sản phẩm

Việc sử dụng đồ gá trong gia công mang lại nhiều lợi ích như sau:

- Nâng cao năng suất

Nhờ sử dụng đồ gá mà đã loại trừ việc vạch dấu, định vị bằng tay (rà gá) và kiểm tra thường xuyên vị trí tương đối giữa chi tiết gia công với máy hoặc dao Điều này đã làm giảm thời gian phụ Bằng cách sử dụng đồ gá có kết cấu cứng vững cũng cho phép cắt vơi tốc độ cao vì thế giảm được thời gian gia công cơ bản Việc giảm thời gian phụ và thời gian gia công cơ bản đã nâng cao năng suất gia công

- Mở rộng khả năng công nghệ của máy

Có thể thiết kế những đồ gá thích hợp cho các yêu cầu công nghệ khác nhau Điều này có thể cho phép gia công các bề mặt phức tạp hay các nguyên công khác nhau trên các máy thông thường Ví dụ như có thể thiết kế đồ gá để phay hoặc mài trên máy tiện

- Đảm bảo tính đổi lẫn của chi tiết được gia công

Nhờ đồ gá mà loạt chi tiết được gia công đồng nhất về chất lượng chế tạo vì thế đảm bảo tính đổi lẫn khi lắp ráp Bất kỳ chi tiết nào trong loạt cũng phù hợp với yêu cầu lắp ráp và tất cả các chi tiết đều có thể thay thế cho nhau

- Giảm chi phí

Như đã nói ở trên, việc sử dụng đồ gá đã nâng cao năng suất gia công và giảm chi phí nhân công Bên cạnh đó, việc sử dụng đồ gá còn làm giảm phế phẩm khi gia công Kết quả là làm giảm đáng kể chi phí gia công

1.4 Các yêu cầu chung của đồ gá

Để duy trì độ ổn định của chi tiết khi gia công, đồ gá phải đáp ứng một số yêu cầu để thực hiện đầy đủ chức năng của một thiết bị gá đặt Sau đây là một số ràng buộc phải được cân nhắc khi thiết kế hay lựa chọn đồ gá

Chi tiết gia công bị hạn chế về mặt động học trong đồ gá bởi các cơ cấu định

vị Sai số định vị sinh ra bởi các cơ cấu định vì và bề mặt định vị phải nhỏ nhất nhằm đạt được một vị trí thống nhất và chính xác của chi tiết gia công trong hệ tọa độ của máy công cụ

- Đảm bảo đầy đủ các ràng buộc

Chi tiết gia công phải luôn luôn được ràng buộc đầy đủ để ngăn cản bất kỳ chuyển động nào Cơ cấu kẹp chặt phải cố định được chi tiết gia công tại nơi mà nó đã được đinh vị Một khi đã được ràng buộc đầy đủ thì chi tiết gia công phải có khả năng

giữ nguyên ở trạng thái cân bằng để chống lại mọi lực sinh ra trong quá trình gia công Điều kiện cần và đủ để bảo đảm sự ổn định cho chi tiết gia công trong đồ gá là thỏa mãn điều kiện đường lực khép kín

- Hạn chế biến dạng

Sự biến dạng của chi tiết gia công là không thể tránh khỏi do đặc tính đàn hồi/dẻo vốn có của vật liệu và do tác động của lực cắt và lực kẹp Mức độ biến dạng này phải được hạn chế đến một biên độ có thể chấp nhận được nhằm đạt dung sai yêu cầu

- Ràng buộc hình học

Sự ràng buộc hình học đảm bảo rằng tất cả các phần tử của đồ gá đều có những

vị trí nhất định so bề mặt chuẩn nào đó Điều này đảm bảo rằng dao cắt không chạm các phần tử đồ gá trong quá trình gia công

Ngoài những yêu cầu nói trên thì đồ gá phải có những đặc tính như:

Đồ gá được chế tạo từ nhiều loại vật liệu khác nhau tùy theo mục đích sử dụng

Có loại được tôi cứng đạt độ cứng 58-63HRC nhằm tăng tính chống mòn, có loại được giữ nguyên tính chất ban đầu của nó Đôi khi người ta sử dụng vật liệu không chứa sắt như đồng đỏ pha phốt pho để giảm mài mòn bề mặt của cặp lắp ghép Hoặc người ta

sử dụng nylon hay vật liệu sợi để ngăn cản sự hư hỏng chi tiết gia công Sau đây là một số vật liệu thường dùng để chế tạo đồ gá gá đặt chi tiết cũng như đồ gá gá dao

- Thép gió (High Speed Steel –HSS)

- Đồng đỏ pha phốt pho

1.5 Phân loại đồ gá

a Phân loại theo nguyên công:

- Đồ gá gia công cơ, đồ gá gia công nhiệt, đồ gá hàn…

- Đồ gá lắp ráp

- Đồ gá đo lường, kiểm tra

b Phân loại theo nhóm máy:

- Đồ gá trên máy gia công cơ: tiện, phay, khoan,…

- Đồ gá trên thiết bị đo kiểm

so với các loại đồ gá khác

2 Đồ gá vạn năng – lắp ghép

Đồ gá vạn năng – lắp ghép được sử dụng trong sản xuất đơn chiếc hoặc hàng loạt nhỏ Đồ gá này được lắp ghép từ những chi tiết được chế tạo sẵn và được lưu giữ trong kho Độ chính xác gia công chi tiết trên đồ gá vạn năng – lắp ghép phụ thuộc vào chất lượng lắp ráp, độ mòn và trạng thái của các chi tiết định vị

3 Đồ gá vạn năng-điều chỉnh

Đồ gá vạn năng - điều chỉnh được sử dụng trong sản xuất hàng loạt vừa khi việc

sử dụng đồ gá vạn năng không mang lại hiệu quả kinh tế Đồ gá vạn năng điều chỉnh gồm các chi tiết được lắp với nhau có điều chỉnh thay đổi Khi thay đổi chi tiết điều chỉnh thì thân đồ gá và các cơ cấu truyền động được giữ nguyên

4 Đồ gá chuyên dùng

Đồ gá chuyên dùng chỉ được sử dụng cho một nguyên công nhất định vì vậy nó chỉ được thiết kế để gia công một chi tiết nhất định Các loại đồ gá này cho phép gá đặt nhanh và đạt được độ chính xác gá đặt cao Để giảm giá thành chế tạo đồ gá người ta

sử dụng các chi tiết tiêu chuẩn Thời gian sử dụng đồ gá chuyên dùng từ 3 – 5 năm

CHƯƠNG 2 CÁC CHI TIẾT ĐỊNH VỊ CỦA ĐỒ GÁ

2.1 Khái niệm –phân loại – yêu cầu

1 Khái niệm: Các hay các cơ cấu của đồ gá có tác dụng để xác định chính xác vị

trí yêu cầu của chi tiết gia công đối với các dụng cụ cắt gọt gọi là các chi tiết định vị của đồ gá

3 Yêu cầu đối với chi tiết định vị:

- Số lượng và sự phân bố các chi tiết định vị chính được phân bố sao cho phôi dễ dàng định vị tại vị trí cần thiết trong đồ gá và vị trí đó không bị thay đổi trọng lượng bản thân

- Các chi tiết định vị cần đủ độ cứng vững để không bị biến dạng bởi lực cắt hay lực kẹp

- Các chi tiết định vị cần được phân bố sao cho phương tác dụng của lực cắt hay lực kẹp không tách rời hoặc làm dịch phôi với các chi tiết định vị Muốn vậy thì các chi tiết định vị cần được phân bố sao cho lực cắt hay lực kẹp hướng vào nó hoặc gần một chi tiết nào đó

- Độ bền mòn bề mặt làm việc của chi tiết định vị phải nằm trong phạm vi cho phép vì nó ảnh hưởng trực tiếp tới độ chính xác định vị của phôi trong đồ gá Do đó các chi tiết định vị được làm bằng thép thấm các bon trên bề mặt để đạt được độ cứng

- Chốt tỳ đầu phẳng dùng để định vị mặt phẳng đã qua gia cơng

- Chốt tỳ chỏm cầu, chốt tỳ đầu cĩ khía nhám dùng để định vị mặt phẳng thơ

- Để dễ thay thế chốt khi bị mịn người ta dùng chốt tỳ cuống cĩ bạc lĩt

Các chốt tỳ cố định được lắp với thân đồ gá theo mối ghép H7/r6; H7/n6 Bạc lắp với cuống theo mối ghép H7/j6 hoặc H7/h6

- Phiến tỳ cĩ bậc (hình 2.2b): dễ thốt phoi hơn nhưng bề rộng B lớn nên ít dùng

- Loại cĩ rãnh nghiêng (hình 2.2c): loại này rất hay dùng

Hình 2.2

2.2.3 Chốt tỳ điều chỉnh

Chốt tì điều chỉnh được sử dụng trong các trường hợp như: lượng dư phôi không đồng đều, dung sai phôi thay đổi nhiều, bề mặt chuẩn có sai số hình dáng Vật liệu chế tạo: thường là thép 45, nhiệt luyện đạt độ cứng 35÷40HRC

Hình 2.3

2.2.4 Chốt tỳ tự lựa

Chốt tỳ tự lựa được sử dụng khi chuẩn định vị là mặt thô, có sai số lớn hoặc có bậc Chốt tỳ tự lựa cho phép nâng cao độ cứng vững của chi tiết gia công và giảm áp lực trên các điểm tỳ

Hình 2.4

2.2.5 Chốt tỳ phụ

Chốt tì phụ không tham gia khống chế bậc tự do mà chỉ có tác dụng làm tăng độ cứng vững cho chi tiết gia công Trên các hình 2.5 và 2.6 là một số ví dụ về một loại chốt tì phụ

Hình 2.7

2.3.2 Mâm cặp

Mâm cặp gồm các loại

- Mâm cặp hai chấu, ba chấu tự định tâm

- Mâm cặp bốn chấu không tự định tâm

Hình 2.8

2.3.3 Ống kẹp đàn hồi (xanga):

Xanga là một cơ cấu tự định tâm, dùng để định tâm các phôi có bề mặt trụ ngoài

đã qua gia công thô Xanga thường được xẻ 3 hoặc 4 rãnh Xanga làm việc theo nguyên lý kéo hoặc đẩy, do góc nghiêng 300, các cánh xanga đàn hồi bóp chặt theo yêu cầu lực kẹp Xanga thường được chế tạo từ thép 20X, 40X, Y7A… Sau khi nhiệt luyện xanga có độ cứng 45 - 50 HRC và các cánh của xanga có độ đàn hồi như nhau

Hình 2.9

2.4 Các chi tiết định vị mặt trụ trong

2.4.1 Chốt định vị

Chốt định vị là những chốt trục ngắn có mặt làm việc là bề mặt trụ ngoài Chốt

có thể lắp ép lên vỏ đồ gá hoặc lắp tự do rồi dùng vít và đai ốc bắt chặt Chốt không

có vai dùng cho lỗ có đường kính d < 16 mm Loại này có nhược điểm là mặt đáy của chi tiết gia công tỳ trực tiếp lên vỏ đồ gá làm cho nó mau mòn

Hình 2.10 Tùy trường hợp sử dụng mà chốt định vị trục tròn hoặc chốt trám, có thể ngắn dài khác nhau

Trong sản xuất hàng loạt vừa và nhỏ thường dùng loại chốt cố định và và lắp vào thân đồ gá theo chế độ H7/h6 Trong sản xuất hàng loạt và hàng khối, để dễ thay thế chốt người ta thường lắp qua một bạc trung gian Bạc này lắp với thân đồ gá theo chế độ H7/h6, còn chốt lắp với bạc theo mối ghép H7/j6, H7/n6

Chốt có d <16 mm thường chế tạo từ thép Y7A tôi đạt độ cứng 50 ÷ 55 HRC Khi d > 16 mm thì chế tạo từ thép 20X, mặt định vị thấm C sâu 0,8÷1,2 mm, tôi đạt độ

vì thế định vị theo chiều dài chính xác hơn Nhờ có rãnh 1 nên có thể xén mặt đầu của chi tiết gia công được dễ dàng Hình 2.13c là trục gá để lắp có khe hở với chi tiết gia công

Trục gá thường chế tạo từ thép, được nhiệt luyện hoặc thấm các bon rồi nhiệt luyện và mài đạt độ nhám Ra≤ 0.63µm

Để gá đặt phôi chính xác, trên trục gá thường có hai lỗ tâm

Hình 2.12

b Trục gá bung:

Hình 2.13 Trên hình 2.13a là trục gá đàn hồi xẻ rãnh Chi tiết gia công sẽ được kẹp chặt khi xiết trục côn 3 Trên hình 3.15d là trục gá có ba miếng kẹp, các miếng kẹp này bung ra khi rút trục côn Trục gá này dùng để gá lắp các chi tiết thành mỏng có lỗ chuẩn cần định vị còn thô hoặc gia công sơ bộ Hình 2.13c là trục gá bung kẹp chặt bằng chất

dẻo Khi xiết vít 1 chất dẻo sẽ bị nén lại phía trong và bung ra phía ngoài tạo lực kẹp Hình 2.13b trình bày trục gá có ống mỏng đàn hồi có ống mỏng gấp nếp biến dạng Khi dùng lực kéo trục rút 3 về bên trái thì các ống mỏng gấp nếp co lại theo phương dọc trục và bung ra theo phương hướng kính kẹp chặt chi tiết

2.4.3 Mũi tâm:

Khi gia công các trục hoặc các phôi có bề mặt chuẩn là hai lỗ tâm hoặc vát cân thì đồ định vị là các mũi tâm Hình dưới đây là một số loại mũi tâm thường dùng

Hình 2.14

2.5 Định vị bằng mặt phẳng và hai lỗ vuông góc với nó

Khi gia công những chi tiết dạng hộp thường dùng mặt đáy và hai lỗ chuẩn vuông góc với bề mặt chuẩn đó làm chuẩn định vị Trong trường hợp này mặt phẳng khống chế 3 bậc tự do, hai chốt ở lỗ khống chế 3 bậc tự do còn lại Một chốt là hình trụ, còn hình dáng hợp lý nhất của chốt còn lại là chốt trám

Hình 2.15

Chốt trám còn chừa lại phần hình trụ có bề rộng là 2e:

2 Trong đó: d – Đường kính lỗ lắp chốt trám

2∆ – Khe hở hướng kính của lỗ lắp chốt trám và chốt trám

2∆1 – Khe hở hướng kính của lỗ lắp chốt trụ và chốt trụ

δ – Dung sai kích thước L giữa hai tâm lỗ định vị

δ’– Dung sai kích thước L giữa hai tâm chốt định vị của đồ gá

c được tính bằng công thức:

2

2 ' − ∆1+

=δ δ

c ⇔ 2c = δ + δ’– 2∆1 Nếu 2c có giá trị âm thì chốt trám có thể được thay bằng chốt trụ

Hình 2.16 Chốt trám còn chừa lại phần hình trụ có bề rộng là 2e:

2 Trong đó: d – Đường kính lỗ lắp chốt trám

2∆ – Khe hở hướng kính của lỗ lắp chốt trám và chốt trám

2∆1 – Khe hở hướng kính của lỗ lắp chốt trụ và chốt trụ

δ – Dung sai kích thước L giữa hai tâm lỗ định vị

δ’– Dung sai kích thước L giữa hai tâm chốt định vị của đồ gá

2c = δ + δ’– 2∆1 Nếu 2c âm thì chốt trám có thể được thay bằng chốt trụ

Lượng xê dịch lớn nhất xmax của chi tiết gia công theo phương vuông góc với tâm chốt trụ được tính bằng công thức:

2 2

' 2

1 1 1 1

+ + +

2 2

' 2 2

2

' 2 sin

1 2 2 1

1 1 1

δδδδ

δδα

+ + +

∆ + + + +

∆

≈Trong đó: L – kích thước danh nghĩa giữa hai lỗ chuẩn

δ2 – dung sai đường kính lỗ định vị chốt trám

δ’2 – dung sai đường kính chốt trám

δ2m – dung sai độ mòn chốt trám

Để giảm góc xoay α ta nên chọn kích thước L lớn nhất

CHƯƠNG 3 CƠ CẤU KẸP CHẶT

3.1 Khái niệm và yêu cầu

Trong thực tế, đôi khi không cần cơ cấu kẹp chặt nếu chi tiết có trọng lượng lớn

và khi gia công lực cắt có giá trị nhỏ hoặc khi lực cắt có xu hướng ấn chi tiết gia công xuống cơ cấu định vị

3.1.2 Yêu cầu

Các cơ cấu kẹp chặt phải thoả mãn những yêu cầu chính sau đây:

- Không phá hủy vị trí đã định vị của phôi

- Lực kẹp vừa đủ, không nhỏ quá trị số cần thiết, không quá lớn làm cơ cấu to, thô và làm biến dạng phôi

- Động tác kẹp phải nhanh, nhẹ, thao tác thuận tiện, an toàn

- Đảm bảo bảo lực kẹp đồng đều, nhất là khi kẹp nhiều phôi hoặc trong đồ gá nhiều vị trí

- Không làm biến hoặc làm hư hại bề mặt của phôi

- Kết cấu đồ gá phải nhỏ gọn, đơn giả, tạo thành một khối chắc chắn, dễ bảo quản

và sửa chữa

3.1.3 Phân loại cơ cấu kẹp chặt:

a Theo kết cấu: cơ cấu đơn gỉan và cơ cấu tổ hợp

- Cơ cấu đơn giản: do một chi tiết kẹp chặt thực hiện như chêm, vít, cam lệch tâm, đòn bẩy…

- Cơ cấu tổ hợp: do hai lực hoặc nhiều chi tiết: vít – đoàn bẩy, cam lệch đòn bẩy…

tâm-b Theo phương pháp điều khiển: thủ công, cơ khí hóa, tự động hóa

c Theo nguồn năng lượng truyền động: cơ khí, khí nén, thủy lực, điện,điện từ,chân không hoặc hỗn hợp một số loại trên

3.2 Phương, chiều và điểm đặt của lực kẹp

- Phương của lực kẹp phải vuông góc với bề mặt định vị chính, còn chiều của lực kẹp hướng từ ngoài vào mặt định vị Chiều của lực kẹp không được ngược chiều với lực cắt và trọng lượng của chi tiết

Điểm đặt của lực kẹp phải thỏa mãn hai điều kiện sau đây:

- Chi tiết gia công ít bị biến dạng khi chịu tác động của lực kẹp Muốn vậy, lực kẹp phải tác dụng vào chỗ có độ cứng vững cao của chi tiết

- Lực kẹp không được gây ra mômen lật chi tiết Muốn vậy, lực kẹp phải tác dụng trong diện tích định vị hoặc trong diện tích các chốt tỳ, phiến tỳ và phải gần bề mặt gia công

3.3 Tính lực kẹp

3.3.1 Các bước tính lực kẹp

Lực kẹp là cơ sở để thiết kế cơ cấu kẹp chặt Việc tính lực kẹp được coi là gần đúng trong điều kiện chi tiết gia công ở trạng thái cân bằng lực ở trạng thái tĩnh Trong thực tế, lực cắt không ổn định nên lực kẹp là không ổn định

Khi xác định lực kẹp ta phải thực hiện các bước sau đây:

1 Lập sơ đồ gá đặt (sơ đồ định vị và kẹp chặt) chi tiết gia công, xác định điểm đặt, phương chiều lực kẹp, lực cắt, lực ma sát, phản lực của mặt tì Trong một số trường hợp còn phải tính thêm lực ly tâm và trọng lượng của chi tiết

2 Viết phương trình cân bằng lực của tất cả các lực tác dụng lên chi tiết

3 Đưa hệ số an toàn K vào phương trình nói trên

4 Từ phương trình cân bằng lực xác định xác định lực kẹp cần thiết

Hệ số an toàn trong từng điều kiện gia công cụ thể được xác định như sau:

K = K0.(K1 K2 K3 K4 K5 K6) Trong đó:

K0 – Hệ số an toàn trong tất cả các trường hợp gia công (k0 = 1,5)

K1 – Hệ số xét đến sự tăng lực cắt khi lượng dư gia công và độ nhám không đồng đều (gia công thô K1=1,2; gia công tinh K1=1,0)

K2 – Hệ số xét đến sự tăng lực cắt khi dao bị mòn (K2 =1 ÷1,8)

K3 – Hệ số xét đến sự tăng lực cắt khi gia công không gián đoạn (K3 =1,3)

K4 – Hệ số xét đến sai số của cơ cấu kẹp chặt (kẹp chặt bằng tay K4 =1,4; kẹp chặt bằng cơ khí K4 =1)

K5 – Hệ số xét đến mực độ thuận lợi của cơ cấu kẹp chặt bằng tay (kẹp thuận lợi K5 = 1; kẹp chặt không thuận lợi K5 =1,2)

K6 – Hệ số tính đến mômen làm quay chi tiết (định vị trên chốt tì K6 = 1; định

vị trên phiến tì K6 = 1,5)

3.3.2 Cách tính lực kẹp của một số trường hợp điển hình

Hình 3.1

1 Lực kẹp W cùng chiều với lực cắt P và lực cắt vuông góc với mặt chuẩn chính (hình 3.1a):

- Nếu hệ không có khả năng gây trượt thì lực kẹp là nhỏ nhất Wmin

- Nếu có khả năng gây lực trượt N thì:

W = k N. - P

Với f là hệ số ma sát giữa mặt chuẩn và đồ định vị

2 W ngược chiều với P (hình 3.1b):

= +

f1, f2 là hệ số ma sát giữa các chi tiết kẹp chặt và định vị của độ gá với chi tiết gia công

4 Khi chi tiết gá trên mâm cặp ba chấu khi tiện

Hình 3.2 Thành phần lực Pz tạo thành mô men xoắn, Px làm xê dịch chi tiết theo phương hướng trục, Py là chi tiết bị lật

Mô men ma sát Mms = Wt f.R = kM = k.Pz.R0

.

z t

k P R W

f R

=Với: k- hệ số an toàn

f- hệ số ma sát giữa bề mặt các chấu kẹp và bề mặt chi tiết gia công R- bán kính phần đuôi chi tiết không gia công

R0 – bán kính phần đầu chi tiết được gia công

Lực kẹp của một chấu kẹp: W0 = Wt/3

Lực wt phải được kiểm tra theo khả năng xê dịch của chi tiết do lực Px gây ra

f a

=

- Khi gá chi tiết trên khối V (hình 3.4):

Mô men xoắn M do lực cắt gây ra có xu hướng làm xoay chi tiết xung quanh trục của nó Mô men cắt M này bị chống lại nhờ mô men ma sát tại chỗ tiếp xúc của khối V

và chi tiết; tại chỗ tiếp xúc của đòn kẹp và chi tiết và tại chốt tì ở mặt đầu của chi tiết Nếu bỏ qua ma sát tại mặt đầu của chi tiết và chốt tì, thì phương trình cân bằng mômen:

. 1 1

sin 2

α

Trong đó:

f – Hệ số ma sát giữa bề mặt khối V và chi tiết gia công

f1 – Hệ số ma sát giữa bề mặt chi tiết gia công và đòn kẹp

α – Góc nghiêng của khối V

Suy ra:

1

1

sin 2

k M W

f R f R

α

= +

6 Lực kẹp khi phay bằng dao phay mặt đầu (hình 3.5):

7 Phay bằng dao phay mặt trụ với sơ đồ gá như trên hình 3.6

Hình 3.6 Tổng hợp lực R có xu hướng làm chi tiết bị lật lên mà tâm quay tại điểm O Muốn chi tiết gia công không bị lật thì mômen sinh ra do hai lực ma sát P1 và P2 tại hai chốt tì và chi tiết gia công phải thắng được mômen lật của tổng hợp lực R gây ra Phương trình cân bằng momen được viết như sau:

R.L = P1.L1 + P2.L2

Khi sử dụng cơ cấu kẹp cơ khí thì P1 = P2 và được ký hiệu là P thì:

2 1

.

L L

L R P

=

3.4 Một số cơ cấu kẹp chặt thường dùng

3.4.1 Chêm

Hình 3.7 Các cơ cấu kẹp chặt bằng chêm thường được dùng làm các khâu trung gian trong hệ thống kẹp phức tạp Chêm là một loại chi tiết để kẹp, có hai bề mặt không song song Ở những chỉ số nhất định cơ cấu mang tính chất tự hãm Về kết cấu, chêm

có thể là chêm phẳng một, hai mặt vát; chêm có con lăn; chêm có chốt với con lăn… Sau đây ta tìm hiểu loại chêm một mặt vát

Hình 3.8

* Tính lực kẹp:

Để thực hiện việc kẹp chặt ta dùng ngoại lực Q đóng vào Trên mặt nghiêng của chêm sinh ra lực ma sát F, trên mặt ngang sinh ra lực ma sát F1 góc ma sát là ϕ1, góc chêm là α Từ đó sinh ra pháp lực pháp tuyến với mặt chêm là W, phản lực pháp tuyến với mặt nghiên là N Ta có:

F = N.tgϕ

F1 = W.tgϕ1

Từ hình vẽ ta có: Q = P + F1

= W.tg(α+ϕ)+W.tgϕ1

1

Q W

= + φ + φĐiều kiện tự hãm xảy ra khi: α < ϕ + ϕ1

Để tháo chêm thì cần tính lực đóng chêm ra

Ngoài chêm một mặt vát thì người ta còn dùng một số chêm sau:

- Chêm có con lăn,

- Chêm có chốt

Ưu nhược điểm và phạm vi sử dụng của chêm như sau:

- Ưu: Đơn giản, dễ chế tạo, dễ sử dụng khi kết hợp với các cơ cấu khác (khí nén,

thủy lực…), có thể cơ giới hóa để giảm sức lao động của công nhân

- Nhược: Lực kẹp nhỏ nên chỉ dùng khi lực cắt không lớn

- Phạm vi sử dụng: dùng trong sản xuất đơn chiếc, loạt nhỏ trong phân xưởng sửa chữa

Trên các hình 3.9 đến 3.11 là các sơ đồ tác dụng lực của một số dạng chêm khác nhau

Hình 3.9 Sơ đồ tác dụng lực chêm có hai con lăn

Hình 3.10 Sơ đồ tác dụng lực chêm có chốt với 3 loại khác nhau

Hình 3.11 Sơ đồ tác dụng lực của chêm có chốt với con lăn

3.4.2 Kẹp chặt bằng ren:

Cơ cấu kẹp chặt dùng ren được sử dụng rộng rãi vì kết cấu đơn giản, vạn năng và làm việc chắc chắn Có thể dùng bu lông, tay vặn hoặc kết hợp với các cơ cấu khác… Nhược điểm cơ bản của cơ cấu kẹp ren là cồng kềnh, tác động chậm, lực biến đổi, tốn sức Cũng có thể dùng biểu kẹp chặt trực tiếp hoặc gián tiếp thông qua đòn kẹp Trên hình 3.9 là một số cơ cấu kẹp chặt bằng ren vít

Cơ cấu kẹp chặt bằng ren vít có một số chi tiết chính sau: bu lông, đai ốc, miếng đệm, bạc lót

Hình 3.12

* Tính lực kẹp chặt của cơ cấu kẹp chặt bằng ren vít

Lực kẹp chặt của cơ cấu kẹp chặt kiểu vít phụ thuộc vào chiều dài của tay quay, lực tác động vào quay, hình dáng đầu vít và dạng ren vít

Trên sơ đồ hình 3.12a, lực Q đặt trên tay quay 2 khi đầu bulông có dạng chỏm cầu:

l

tg

d W Q

) (

2 0

ϕ

α+

=

tg d

l Q W

momen để xiết bulông:

d W Q

)]

67 , 0 ) ( 2

=

ϕα

lực kẹp:

r f tg

d

l Q W

34 , 1 ) (

2

0 + +

0

2 ( ) 2

2

Q l W

α φ

=

+ +Nếu sử dụng tay quay có đai ốc hoặc cờ lê thì (hình 3.13):

3 3

( ) 0,35 2

ϕ0 – góc ma sát trong ren vít

f – hệ số ma sát giữa đầu bulông phẳng và chi tiết gia công

d – đường kính trung bình ren vít

R – bán kính mặt cầu ở đầu ren vít

α - góc nâng của ren vít

Q – lực đặt ở tay quay hoặc cờ lê, nằm trong khoảng từ 14 – 20 kG

DN- đường kính ngoài của mặt đầu đai ốc

DT- đường kính trong của mặt đầu đai ốc

Đường kính ngoài danh nghĩa của ren được tính:

K

W d

] [ 5 ,

0 σ

Với [σ]K - ứng suất kéo cho phép

3.4.3 Kẹp chặt bằng ren vít và đòn kẹp

Đòn kẹp được dùng trong các trường hợp sau:

- Kết cấu của đồ gá không cho phép dùng ren vít kẹp trực tiếp lên chi tiết mà phải kẹp từ xa,

1

l l

l Q W

+

= η

η - hệ số có tính đến tổn thất ma sát giữa đòn đòn kẹp và chốt tì điều chỉnh

Hình 3.14 Hình 3.15

Đối với cơ cấu kẹp trên hình 3.15:

Phương trình cân bằng mômen:

l

l Q

Ưu điểm của cơ cấu kẹp bánh lệch tâm:

- Kết cấu đơn giản, không cần chi tiết phụ trợ

- Kẹp nhanh do hành trình ngắn

Nhược điểm:

- Lực kẹp nhỏ (bằng khoảng 1/5 lực kẹp của ren vít)

- Tính vạn năng kém hơn so với kẹp bằng ren vít

- Tính tự hãm kém hơn so với kẹp bằng ren vít

Trên hình 3.16 là bánh lệch tâm tròn Bề mặt làm việc của bánh lệch tâm đĩa tròn

là mặt tròn với tâm quay và tâm hình học lệch nhau một khoảng là e Chi tiết gia công

3 được định vị trên phiến tì 2 và được kẹp chặt bằng mỏ kẹp 4 Khi xoay bánh lệch tâm 6 theo chiều kim đồng hồ, bánh lệch tâm 6 sẽ tì lên miếng đệm 7 làm cho tâm quay của bánh lệch tâm nâng lên và đầu mỏ kẹp 4 đi xuống thực hiện quá trình kẹp chặt Đai ốc 1 có chức năng điều chỉnh độ cao và cố định bulông 5 Sơ đồ tính lực kẹp được thể hiện trên hình 3.17

Hình 3.17a là lúc cam chưa thực hiện quá trình kẹp, đường đối xứng kn nằm ở vị trí nằm ngang và cung mn là cung làm việc của bánh lệch tâm Có thể xem cơ cấu kẹp bằng bánh lệch tâm tròn như cơ cấu kẹp tổ hợp gồm tay đòn có chiều dài l và ρ và cái

chêm có ma sát ở hai mặt làm việc (ở chốt quay và tại điểm kẹp A) và Lực kẹp được tính:

α - góc nâng của bánh lệch tâm tại điểm A

ρ - bán kính trung bình được tính từ tâm quay đến điểm A

ϕ, ϕ1 – góc ma sát ở điểm A và tại chốt quay

Trong tính toán thực tế có thể chọn:

tgϕ = tgϕ1 = 0,1, α = 40

, ρ = D/2 Điều kiện tự hãm: ≥ 14

e D