Đồ Án Tốt Nghiệp Máy Và Hệ Thống Điều Khiển Số Theo Chương Trình 150 tc (CDIO)GỒM CÓ TỔNG CỘNG 12 CHƯƠNG:Chương 1: Đại cương về máy cắt kim loại.Chương 2: Máy tiệnChương 3: Máy khoan doaChương 4: Máy PhayChương 5: Máy gia công bánh răngChương 6: Máy màiChương 7: Máy chuyển động thẳngChương 8: Thiết kế máy cắt kim loạiChương 9: Máy điều khiển theo chương trình sốChương 10: Hệ thống tín hiệu mã hiệuChương 11: Hệ thống điều khiển máy NC và CNCChương 12: Nội suy trong hệ thống máy điều khiển số. Sau đây là chương :Chương 3: Máy Khoan - doa Cuối chương còn có phần câu hỏi ôn tập. Giúp sinh viên hệ thống lại kiến thức của chương, giúp nhớ lâu hơn, kỹ hơn và vận dụng vào thực tiễn..Cuối chương còn có phần câu hỏi ôn tập. Giúp sinh viên hệ thống lại kiến thức của chương, giúp nhớ lâu hơn, kỹ hơn và vận dụng vào thực tiễn.
Trang 1CHƯƠNG 3: MÁY KHOAN – DOA
Mục tiêu chương 3: Sau khi học xong chương này, sinh viên có khả năng:
1 Trình bày được nguyên các chuyển động tạo hình, công dụng và phân loại
của máy khoan;
2 Phân tích sơ đồ kết cấu động học máy khoan cần 2A150, 2B56;
3 Viết được các phương trình xích tốc độ, xích chạy dao dựa vào sơ đồ động
máy khoan đứng 2A150, máy khoan cần 2B56;
4 Giải thích nguyên lý hoạt động một số cơ cấu đặc biệt trong máy khoan đứng
2A150, máy khoan cần 2B56: kết cấu trục chính, cơ cấu chạy dao nhanh, cơ cấu chống quá tải.
Trang 23.1 MÁY KHOAN
3.1.1 Nguyên lý chuyển động và sơ đồ kết cấu động học
3.1.1.1 Chuyển động tạo hình
Khi khoan, có hai chuyển động tạo hình:
- Chuyển động cắt chính: chuyển động quay tròn của mũi khoan;
- Chuyển đông chạy dao: chuyển động tịnh tiến của mũi khoan theo phươngthẳng đứng
Hình 3 1- Các chuyển động tạo hình khi khoan 3.1.1.2 Sơ đồ kết cấu động học
Phương trình cơ bản xích tốc độ:
n đc. i v=n tc(v / ph) (
3 1 )
Phương trình cơ bản xích chạydao:
1 vtc i s π ×m× Z =S (mm /v) (
3
Trang 3Hình 3 2- Sơ đồ kết cấu động học máy khoan
Hình 3.2 là sơ đồ kết cấu động học của máy khoan Chuyển động cắt chính được truyền từ động cơ (ĐC) qua hộp tốc độ i v đến trục chính; chuyển động chạy dao được thực
hiện từ trục chính qua hộp chạy dao i s truyền đến cơ cấu chấp hành thanh răng-bánh răng(biến chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến)
3.1.2 Công dụng và phân loại
3.1.2.1 Công dụng
Máy khoan là máy cắt kim loại dùng để gia công lỗ, ngoài ra còn dùng để khoét, doa,cắt ren bằng taro hoặc gia công những bề mặt có tiết diện nhỏ, thẳng góc hoặc cùng chiều
trục với lỗ khoan, Hình 3.3.
Hình 3 3- Phạm vi sử dụng của máy khoan;
a- Khoan; b, c- Khoét; d- Taro; e- Gia công bề mặt có tiết diện nhỏ
Trang 4Hình 3 4- Máy khoan bàn
Nhóm máy khoan đứng (Ø ≤ 70 mm):
Đường kính lớn nhất có thể gia công trên máy khoan đứng Ø ≤ 70 mm So với máy
khoan bàn, máy khoan đứng có hộp tốc độ và hộp chạy dao; kết cấu máy cứng vững hơn(xem hình 3.5) và công suất máy lớn
Trang 5 Máy khoan cần (Ø ≤ 100 mm):
Máy khoan cần có trục chính nằm trên một cần ngang và trục chính có thể di chuyểntrên cần ngang để tăng khả năng gia công (có thể gia công nhiều vị trí lỗ trên một chi tiết màkhông thay đổi vị trí gá đặt) và cần ngang có thể quay 360˚ quanh ổ đứng
Hình 3 6- Máy khoan cần 2B56
Máy khoan nhiều trục:
Máy khoan nhiều trục dùng để gia các chi tiết có nhiều lỗ với cùng kích thước cùngmột lúc Các trục chính được truyền động từ động cơ quay cơ cấu cac-đăng và quay cùng
vận tốc với nhau Hình 3.7b
Hình 3 7- Máy khoan nhiều trục;
a- Hình dạng chung; b- Kết cấu trục chính
Trang 63.2 MÁY KHOAN ĐỨNG 2A150
Trang 73.2.2 Sơ đồ động máy khoan đứng 2A150
Hình 3 8- Sơ đồ động máy khoan đứng 2A150
Trang 83.2.3 Phương trình xích tốc độ
Xích tốc độ xuất phát từ động cơ có n đc = 1400 v/ph qua hộp tốc độ đến trục chính
của máy khoan Phương trình xích tốc độ:
n đc ∅ 173
∅ 173(I ).[2360
3053434036
47](II ).29
50(III ).[5043.
614721
72.
614721
72.
20
61](V )=n tc(v / ph)
( 3 3 )
3.2.4 Phương trình xích chạy dao
Xích chạy xuất phát từ 1 vòng trục chính, qua hộp chạy dao đến cơ cấu bánh răngthanh răng trên trục chính Phương trình xích chạy dao:
40](VIII )
[3435.
184334
35.
352651
3.2.5 Các cơ cấu đặc biệt trong máy khoan đứng 2A150
Để có thể đảm bảo thực hiện chuyển động vòng và chuyển động thẳng, kết cấu trụcchính máy khoan đứng như sau
Chuyển động tròn của trục chính được truyền từ hộp tốc độ đến bạc có rãnh then
khớp với phần then hoa (1) của trục chính Chuyển động chạy dao được thực hiện từ trục chính, qua hộp chạy dao đến cơ cấu bánh răng – thanh răng (2) Thanh răng được lắp trên bạc (3) Bạc này kết hợp với trục chính cùng di động theo chiều trục, thực hiện chuyển động chạy dao Để cân bằng trọng lượng trục chính, người ta dùng đối trọng qua dây xích (4).
Trang 9Hình 3 9- Kết cấu trục chính máy khoan;
1- Then hoa; 2- Bánh răng – Thanh răng; 3- Bạc; 4- Xích
- Tốc độ xà ngang theo phương thẳng đứng: 900 mm/ph
- Công suất động cơ nâng xà ngang: 1,3 kW
Trang 103.3.2 Sơ đồ động máy khoan cần 2B56
Hình 3 10- Sơ đồ động máy khoan cần 2B56
Trang 113.3.4 Phương trình xích chạy dao
Xích chạy dao xuất phát từ 1 vòng trục chính, qua hộp chạy dao đến cơ cấu bánh
răng thanh răng trên trục chính Hình 3.11
1 vtc 31
41(VII ).[1935
252922
32](VIII ).[2929
184040
Để điều chỉnh độ cao của cần, người ta dùng động cơ 2 có n đc = 1440 v/ph, truyềnđộng qua một số bánh răng đến cơ cấu vitme – đai ốc:
Ngoài ra còn có một động cơ 3, truyền động trục vít, bánh vít 2 × 60 đến cơ cấuvítme vi sai (để kẹp hoặc tháo vòng xiết)
Trang 12Hình 3 11- Sơ đồ đường truyền xích chạy dao máy 2B56
Trang 133.3.5 Các cơ cấu đặc biệt trong máy khoan cần 2B56
3.3.5.1 Cơ cấu chạy dao nhanh
Hình 3 12- Cơ cấu chạy dao nhanh
Hình 3.6 mô tả cơ cấu chạy dao nhanh Nguyên lí hoạt động như sau:
- Khi gạt tay quay 1 vào phía trong, li hợp đóng lại Chuyển động truyền từ
trục XII đến trục vít, sang bánh vít Z = 60 đến li hợp làm trục X quay dẫn đến cơ cấu bánh răng thanh răng 13a để thực hiện chạy dao tự động;
- Khi kéo tay quay 1 ra ngoài, li hợp bị mở ra Quay tay quay 1 quanh tâm
trục X, XI để thực hiện chạy dao nhanh bằng tay;
- Khi quay tay quay 2, chuyển động truyền sang trục XI, đến cơ cấu bánh răng thanh răng 13b, làm cho hộp trục chính dịch chuyển dọc theo cần.
Trang 143.3.5.2 Cơ cấu an toàn
Hình 3 13- Cơ cấu chống quá tải
Để phòng quá tải, trên trục IX ở hộp chạy dao người ta dùng cơ cấu an toàn Phần dưới của bánh răng Z 22 lồng không trên trục IX Phần (1) của ly hợp vấu lắp trên cuối trục IX Phần (2) ly hợp vấu trượt bằng then ở phía trong hình chuông Đầu có vấu phần (2) nối liền với phần (1) nhờ viên bi (3) Phần dưới của chi tiết (2) được tạo thành răng trong, có thể ăn khớp với bánh răng (4) lắp chặt trên trục của tay quay (I) Do đó, chi tiết (2)
ăn khớp với chi tiết (1) và bánh răng (4) Chi tiết (2) di động nhờ tay gạt có lò xo (5).
Khi làm việc bình thường, tay gạt lò xo (5) đẩy phần (2) ăn khớp với phần (1) của ly hợp vấu, các viên bi (3) sẽ hoạt động.
Khi quá tải lực cắt sẽ thắng lực lò xo (6), hai phần của ly hợp vấu trượt lên nhau Phần (2) trượt về phía dưới, lò xo (6) đẩy phần (2) ăn khớp với bánh răng (4), xích chạy dao
sẽ bị cắt đứt Khi bánh răng (4) ăn khớp bánh răng trong của phần (2), ta có thể thực hiện chạy dao chậm bằng tay nhờ tay quay (I).
Trang 15CÂU HỎI ÔN TẬP
1 Vẽ hình và trình bày các chuyển động tạo hình của máy khoan đứng.
2 Phương pháp gia công trên nhóm máy khoan là gì?
3 Máy khoan có khả năng gia công các dạng bề mặt nào?
4 Phân tích sự khác nhau giữa máy khoan đứng, máy khoan cần và máy doa (về khả
năng gia công, các chuyển động tạo hình cơ bản)?
5 Cho sơ đồ động máy khoan đứng 2A150 (Hình 3.8), hãy:
- Lập sơ đồ kết cấu động học của máy;
- Viết phương trình xích tốc độ và xác định số cấp tốc độ của trục chính;
- Viết phương trình xích chạy dao và xác định số cấp chạy dao của máy.
6 Vẽ hình và phân tích kết cấu trục chính của máy khoan đứng 2A150.
7 Cho sơ đồ động máy khoan cần 2B56 (Hình 3.10), hãy:
- Viết phương trình xích tốc độ và tính tốc độ lớn nhất n max , tốc độ nhỏ nhất n min
của trục chính;
- Viết phương trình xích chạy dao và xác định lượng chạy dao lớn nhất S max, lượng chạy dao nhỏ nhất S min của máy.
8 Trình bày nguyên lý làm việc của cơ cấu chạy dao nhanh và cơ cấu chống quá tải
trên máy khoan cần 2B56.
9 Người ta muốn khoan lỗ ∅ 12 trên một chi tiết làm bằng thép C45, hãy:
- Tính tốc độ khi khoan, biết vận tốc cắt là v = 20m/ph;
- Chọn máy khoan để gia công lỗ ∅ 12;
- Viết phương trình xích tốc độ để gia công lỗ ∅ 12 dựa trên máy đã chọn và tốc độ trục chính vừa tìm được.
Trang 16BÀI ĐỌC THÊM: MÁY DOA
A Nguyên lý chuyển động và sơ đồ kết cấu động học
a Chuyển động tạo hình
Máy doa thực hiện nguyên lý chuyển động tròn và thẳng để gia công, đây là máyphối hợp các chuyển động tạo hình, được phân bố cho cả các cơ cấu chấp hành là dao vàbàn máy cùng một lúc gia công
Chuyển động tạo hình:
- Chuyển động quay của trục chính;
- Chuyển động tịnh tiến dọc của trục chính;
- Chuyển động quay của mâm cặp;
- Chuyển động hướng kính của bàn dao trên mâm cặp;
- Chuyển động lên xuống của trục gá dao;
- Chuyển động dọc của bàn máy;
- Chuyển động ngang của bàn máy;
- Chuyển động xoay tròn của bàn máy theo phương thẳng đứng
b Sơ đồ kết cấu động học
Hình 3 14- Sơ đồ kết cấu động học máy doa
Trang 17B Công dụng và phân loại
Tùy thuộc vào độ chính xác gia công, người ta có thể phân máy doa thành các loại:
- Máy doa ngang;
- Máy doa toạ độ;
- Máy doa kim cương.
Hình 3 15-Một số loại máy doa;
a-Máy doa đứng; b-Máy doa ngang
c Máy doa ngang 2620A
Trang 18+ Dọc trục: 710 mm
+ Theo phương thẳng
- Khối lượng chi tiết lớn nhất có thể gia công: 2000 kG
- Lượng dịch chuyển lớn nhất của bàn máy: 170 mm
- Lượng chạy dao dọc trục của trục chính: 2,2÷1760 mm/v
- Lượng chạy dao của bàn máy và và giá đỡ: 1,4÷1120 mm/v
Hình 3 16- Máy doa ngang 2620A
A – cột đỡ sau; B – giá đỡ; C – đế máy; D – bàn trượt dọc (bàn dao trượt dọc trên bàn trược này); E – bàn trượt ngang; F – bàn máy (bàn máy có thể quay tròn 360 0 ); G – mâm quay; H – bàn dao ngang (lắp trên mâm quay); I – ụ trục chính; K – cột đỡ trước; L – tủ
điện; M – hệ thống máy điện
Trang 19b Sơ đồ động máy doa ngang 2620A
Trang 20c Phương trình xích tốc độ
Xích tốc độ bắt đầu từ động cơ N = 10 kW thực hiện hai chuyển động cắt chính là
quay trục doa và quay mâp cặp
n đc(I)[2664
187222
68](II ).[4435.
604819
60.
604819
d Phương trình xích chạy dao
Chuyển động chạy dao của tất cả bộ phận trên máy doa được truyền từ động cơ 2, N
Chuyển động hướng kính trên mâm quay
Được tổng hợp chuyển động từ cơ cấu vi-sai B 0 Cơ cấu vi-sai nhận được đường
truyền thứ nhất từ trục VII qua cặp bánh răng 92/21 Cơ cấu vi-sai B 0 nhận đường truyền thứ
hai từ trục XXIX qua cặp bánh răng 64/50 (đóng ly hợp cam vấu M 3) Chuyển động được
tổng hợp tại được truyền đến trục XXXII qua 35/100, 100/23 và qua bộ bánh răng côn 17/17
đến cơ cấu trục vít-thanh răng
Chuyển động dọc trục của bàn máy
Trang 211 0 )
Chuyển động ngang của bàn máy
Chuyển động chạy dao ngang của bàn máy được mở, đóng và đảo chiều nhờ vào ly
hợp cam vấu 2 chiều M 8 (45-36-45)
Chuyển động theo phương thẳng đứng của ụ trục chính
Chuyển động từ trục IX qua các bánh răng côn: 42-40-42 và ly hợp cam vấu 2 chiều
M 6 để truyền qua cặp bánh răng côn 18/50 Sau đó chia làm 2 đường truyền để vừa nâng trụ
đỡ trục chính, vừa nâng trụ đỡ dao sau một cách đồng bộ để đảm bảo độ đồng tâm
e Chuyển động tạo bề mặt xoắn ốc
Chuyển động tạo bề mặt xoắn ốc dùng để gia công ren Bề mặt xoắn ốc được tạo rakhi trục chính vừa thực hiện chuyển động quay, vừa thực hiện chuyển động chạy dao dọctrục (giống như taro trên máy khoan đứng)
Chuyển động được truyền từ trục IV qua cặp bánh răng: 67/94 và bộ bánh răng thay thế a-b, c-d, bộ bánh răng côn: 18/36, truyền đến trục XXVIII, qua bộ trục vít-bánh vít: 4/29 đến trục XXIX Đóng ly hợp M5 sang phải chuyển động sẽ truyền sang trục XXXIV qua cặp bánh răng 35/37 Từ đó chuyển động truyền đến trục XXXV qua 21/48 và đến trục vitme XXXVI (t = 20 mm, 3 đầu mối) qua cặp bánh răng: 40/35 Khi trục vít-me XXXVI quay sẽ truyền chuyển động làm đai ốc Г gắn trên trục VI chuyển động dọc trục.