CHƯƠNG 3 ĐIỀU CHỈNH MÁY TỰ ĐỘNG VÀ BÁN TỰ ĐỘNG

Trong trờng hợp việc chia nh vậy làm giảm chất lợng gia công thì cần bố trí một nguyên công gia công lần cuối do một dụng cụ thực hiện trên một hành trình chung.. Khi thành lập qui trình

chơng III "Điều chỉnh máy tự động và bán tự động"

I Sơ đồ gia công và những đặc điểm khi thiết kế qui trình công nghệ trên máy tự động và bán tự động.

Để gia công các chi tiết trên các máy tự động và bán tự động, cần phải: - tính toán điều chỉnh máy, chế tạo hoặc chọn các cam và các thiết bị gá lắp chuyên dùng khác, thực hành điều chỉnh máy Việc thiết kế qui trình công nghệ có những đặc điểm riêng (thể hiện trên sơ đồ gia công) dới đây:

1- Làm trùng tới mức tối đa các nguyên công làm việc và chạy không Tăng số lợng các dụng cụ cắt làm việc đồng thời Không làm trùng các nguyên công gia công tinh với gia công thô (trừ trờng hợp việc làm trùng này không làm giảm chất lợng bề mặt gia công)

2- Các bề mặt ngoài có dạng hình trụ đợc thực hiện bằng cách tiện ngoài bằng các dao tiện gá đặt theo hớng kính, hoặc theo tiếp tuyến

3- Tiện các bề mặt định hình chính

xác cần thực hiện bằng hai dao - dao tiện

thô và dao tiện tinh, nhằm tăng tuổi bền

của dao

Dao tiện định hình thờng đợc gá ở

các bàn dao ngang

4- Khi cắt đứt: để trên mặt bên của

chi tiết không để lại phần thừa, ta làm

lỡi cắt trớc của dao nghiêng đi một góc

nào đó về phía chi tiết đợc cắt Nh vậy

khi chạy dao ngang thì đỉnh đầu dao sẽ

df

(theo hướng kính) bằng dao rộng bản (theo tiếp tuyến)

cắt hết đến tận đờng tâm của chi tiết, chi tiết sẽ rơi xuống, còn phần thừa nhô ra có dạng hình côn sẽ còn lại trên mặt bên của phần phôi thanh Dao

sẽ chuyển động tiếp để cắt nốt phần còn lại này

5- Trớc khi khoan các lỗ nhỏ cần khoan lỗ định tâm, khi cần thiết có thể thực hiện vát mép lỗ đồng thời với lúc khoan lỗ định tâm

Khoan lỗ nhỏ và sâu cần thực hiện bằng một vài lần chạy tiến - lùi dao để tạo điều kiện làm nguội mũi khoan và thoát phoi Lần tiến dao thứ nhất khoan đạt chiều sâu bằng ba lần đờng kính, lần thứ hai khoan thêm độ sâu bằng hai lần đờng kính, lần thứ ba thêm độ sâu bằng một lần đờng kính

lỗ gia công

Để giảm thời gian gia công và cải thiện điều kiện thoát phoi, khi khoan lỗ bậc trớc tiên khoan lỗ có đờng kính lớn, sau đó khoan lỗ có đờng kính nhỏ

6- Không đợc tiện các rãnh sâu trên phôi trớc khi kết thúc tất cả các công việc gia công, vì tiện rãnh sẽ làm giảm độ cứng vững của phôi và có thể làm gãy phôi

7- Để nâng cao trình độ chính xác gia công thì ở cuối hành trình chạy dao công tác cần dừng bàn dao trong khoảng 2 ữ 5 vòng quay của trục chính

8- Để đảm bảo độ đồng tâm cao giữa mặt ngoài và mặt trong, cũng

nh giữa các mặt bậc của chi tiết, cần thực hiện nguyên công gia công lần cuối các bề mặt này trên cùng một vị trí

9- Việc bố trí các nguyên công giữa các bàn dao và các vị trí phải sao cho tạo nên đợc sự đồng đều về tải trọng và thời gian gia công trên mỗi

vị trí gần bằng nhau Các nguyên công nặng thờng đợc bố trí trớc Ngoài

ra các dụng cụ cắt phải bố trí sao cho các lực xuất hiện trong quá trình cắt

có thể cân bằng với nhau

10- Nếu không làm giảm chất lợng gia công, có thể chia nguyên công dài nhất thành nhiều phần và thực hiện trên hai hoặc ba vị trí Trong trờng hợp việc chia nh vậy làm giảm chất lợng gia công thì cần bố trí một nguyên công gia công lần cuối do một dụng cụ thực hiện trên một hành trình chung

11- Cần kiểm tra để loại trừ khả năng va chạm giữa các dao, giữa các dụng cụ cắt, đặc biệt ở các nguyên công cùng làm việc đồng thời

Khi thành lập qui trình công nghệ gia công cần phải chọn dụng cụ cắt, lựa chọn chế độ cắt, việc này đợc tiến hành theo các số liệu đã cho trong thuyết minh máy, hoặc theo các sổ tay chuyên dùng

40

II Nội dung các bớc tính toán điều chỉnh.

Việc tính toán điều chỉnh thờng bao gồm các bớc dới đây:

1- Thiết kế qui trình công nghệ, bố trí các nguyên công trên các vị trí và các bàn dao của máy

2- Tính các chế độ cắt, xác định số vòng quay của trục chính và lợng chạy dao đối với từng dụng cụ cắt

3- Xác định hành trình làm việc của các dụng cụ cắt

4- Xác định thời gian của từng bớc công nghệ

5- Xác định thời gian của các chuyển động công tác và chuyển động phụ

6- Tính năng xuất của máy

7- Tính các thông số của cam, xây dựng hình dáng cam, hoặc dựa vào kết quả đã tính để chọn cam, trong số những cam tiêu chuẩn

có gửi kèm theo máy

8- Lập phiếu điều chỉnh

1- Thiết kế quy trình công nghệ và bố trí các nguyên công trên các vị trí và các bàn dao:

Dựa vào chi tiết gia công và những đặc trng cụ thể của máy và những

đặc điểm đã nói ở trên mà thiết kế qui trình công nghệ sao cho phù hợp Nội dung và phơng pháp thiết kế quá trình công nghệ đã đợc nghiên cứu trong giáo trình "Công nghệ chế tạo máy"

2- Xác định số vòng quay của trục chính:

Sau khi đã tính toán các chế độ cắt gọt cho từng nguyên công theo các tài liệu hớng dẫn của giáo trình "Nguyên lý và dụng cụ cắt" ta sẽ xác

định đợc số vòng quay của trục chính theo công thức:

Trong khi tính ta có thể nhận đợc một số giá trị vòng quay khác nhau

ví dụ khi tiện n1, khoan n2 , cắt ren n3 , v.v Ta chỉ chọn một trong số các vòng quay trên mà thôi Thông thờng ngời ta chọn số vòng quay khi tiện để làm số vòng quay tính toán Đối với những nguyên công có số vòng quay khác với số vòng quay tính toán thì xác định hệ số K

{ K = n

n' }

n - số vòng quay tính toán của trục chính trong một phút.

n' - số vòng quay trong một phút đòi hỏi đối với bớc công nghệ tơng ứng đã cho

3- Xác định hành trình làm việc của dụng cụ cắt:

Hành trình làm việc của dụng cụ cắt bao gồm chiều dài của phần cần gia công và khe hở "a" (cần thiết để tránh sự va đập của dụng cụ cắt và phôi) Đối với các máy tự động một trục chính a = 0,3 ữ 1 mm Đối với các máy tự động nhiều trục chính a = 0,5 ữ 3mm

Hành trình làm việc L phụ thuộc vào từng bớc công nghệ cụ thể Ví dụ:

4- Xác định thời gian hành trình làm việc của từng b ớc công nghệNếu gọi S là lợng chạy dao mm/vòng của bớc công nghệ đó thì lợng chạy dao trong một phút sẽ là Sn' mm/phút và thời gian của hành trình làm việc sẽ là:

tlv = L

S n ' (phút) (đối với một bớc công nghệ)

Khi thiết kế cam thì thời gian của hành trình làm việc của mỗi bớc công nghệ lại đợc đánh giá bằng số vòng quay của trục chính đã thực hiện trong khoảng thời gian đó, khi trục chính quay với tốc độ nh tốc độ đã tính toán

Đặt: nl.v.i = tl.v ì n là số vòng quay của trục chính đã quay trong khoảng thời gian hành trình làm việc của dụng cụ cắt, ứng với bớc công nghệ thứ i nào đó.

Ta có: { nl.v.i = L

S K + ∆ nl.v }Với bớc công nghệ mà có n' = n thì K = 1

Khi đó { nl.v.i = L

S + ∆ nl.v }Chú ý: Đại lợng ∆ nl.v là số vòng quay của trục chính thực hiện khi dụng cụ cắt dừng lại ở cữ chặn cuối hành trình, chỉ lấy trong trờng hợp xét

ra cần tiết (∆ nl.v = 2 ữ 5 vòng) Đối với các máy điều khiển bằng cam thùng thì không cần tính đến giá trị ∆ nl.v

5- Xác định thời gian gia công chi tiết và năng suất của máy:

Khi tính toán thời gian gia công chi tiết, ta chỉ tính các chuyển động công tác và chuyển động phụ của các bàn dao, các cơ cấu mà thời gian thực hiện của chúng không bị trùng với thời gian thực hiện các chuyển động khác (không bị phủ)

Tổng số vòng quay của trục chính cần thiết để thực hiện tất cả các hành trình công tác của các bớc công nghệ sẽ là:

n - số vòng quay tính toán của trục chính trong 1 phút

+ Thời gian thực hiện các chuyển động phụ:

Phụ thuộc vào truyền dẫn điều khiển:

+ Đối với các máy tự động Rêvonve có trục phụ, thời gian thực hiện các chuyển động phụ có thể tính theo công thức:

{ tphụ = tK + mtq + tl } (giây)

tK - thời gian phóng và kẹp phôi

tq - thời gian một lần quay đầu Rêvonve (theo lý lịch máy)

m - số lần quay đầu Rêvonve trong một chu kỳ gia công, không trùng với các nguyên công khác

tl - thời gian lùi dao cắt đứt sau khi đã cắt xong, thờng lấy từ

1 ữ 1,5 (gy)

+ Đối với máy tự động nhòm II Ta có:

{ tphụ = αff

o ff

T = nchukỳ

tínhtoá n

n( ) (phút)Năng suất của máy là:

Q = 1

T = nntínhtoá n

chukỳ (chiếc/phút)Chú ý: Những tính toán ở trên cũng có thể thay đổi đôi chút tuỳ theo những điều kiện cụ thể của việc điều chỉnh máy

III Tính toán thiết kế cam:

A Cam đĩa:

1- Ph ơng pháp xây dựng biên dạng cam:

Đối với mỗi máy tự động và các bàn dao của máy đó đều có các

đĩa - phôi xác định Để thuận lợi cho việc thiết kế và xây dựng biên dạng cam, trên mỗi đĩa phôi đều chia thành 100 phần bằng nhau Góc quay của cam ứng với một bớc công nghệ nào đó sẽ đợc đánh giá bằng số vạch chia

mà trên đó cam đã quay Vạch số 0 đợc lấy trùng với đờng tâm của lỗ định

vị cam Để xây dựng biên dạng cam ta cần biết: bán kính ban đầu xuất phát (Ro) và kết thúc (R) cũng nh số vạch chia thuộc phần biên dạng cam

đó Để chuyển động đợc đều đặn biên dạng cam ở phần hành trình công tác

có dạng đờng cong Ac-ci-met

44

+ Phơng pháp xây dựng biên dạng cam trong hành trình công tác đợc tiến hành nh sau:

Khi cam quay biên dạng cam sẽ tác động lên con lăn ở đầu cần, tâm con lăn sẽ chuyển động trên quĩ đạo là một cung tròn có tâm 01 và bán kính r

Giả sử biên dạng cam nằm trong vạch chia m1 và m5 Bán kính ban

đến cắt cung m5m5 tại điểm 1 Ta lại chia đoạn cung 1 ữ 5 (nằm trên cung m5m5 ) thành 4 phần bằng nhau, ta đợc các điểm 2, 3, 4

Từ tâm 0 với bán kính 0 ữ 4 ta vẽ vòng tròn đến cắt cung m4m4 tại

điểm 9 Sau đó với bán kính 0 ữ 3 ta cũng vẽ tơng tự đến cắt cung m3m3 tại

điểm 8 và v.v

Các điểm 7, 8, 9 là các vị trí trung gian của tâm con lăn Từ các điểm này vẽ các vòng tròn có bán kính bằng bán kính con lăn Kế đó ta vẽ đờng cong đều đặn tiếp xúc với các vòng tròn này, ta sẽ có biên dạng phần công tác của cam

+ Dới đây là phơng pháp xây dựng biên dạng cam tuy kém chính xác, song lại đơn giản và thuận tiện hơn

Bàn dao

0

01r

r1

m5

m4

m4m

1

4 2 5

bán kính 0 ữ 5 tại điểm 1 Chia đoạn

1 ữ 5 thành các phần bằng nhau (Ví dụ ta chia thành 4 phần, cũng nh chia cung m1m5) , ta sẽ có các điểm 2, 3, 4 Vẽ vòng tròn bán kính 0 ữ 4 cắt m4m4 tại điểm 9, vẽ vòng tròn bán kính 0 ữ 3 cắt m3m3 tại điểm 8, v.v

Nối các điểm 6, 7, 8, 9 và 5 bằng đờng cong đều đặn, ta sẽ đợc biên dạng cam cần thiết (với mức độ không cần chính xác cao)

Khi cắt ren, để ren không bị đổ về một phía, thì khi tiến hành cắt chuyển động của bàn dao cần chậm hơn chuyển động của dụng cụ cắt đôi chút; khi tháo dụng cụ cắt thì chuyển động của bàn dao lại nhanh hơn chuyển động của dụng cụ cắt đôi chút Muốn vậy ta phải điều chỉnh lại đôi chút biên dạng cam

Ta giả thiết phần biên dạng cắt ren nằm giữa các vạch m1 và m2 , trong giới hạn bán kính Ro và R Trên phần m2m3 sẽ thực hiện tháo ren

Bằng phơng pháp thông

th-ờng ta xây dựng đợc biên dạng

CAD Sau đó để điều chỉnh, từ

điểm A ta lấy về phía tâm 0 một

5

1

4 3 2

động chậm dần đều Để thoả mãn điều kiện này biên dạng có dạng là đờng Parabôn Để nhanh chóng và thuận lợi trong quá trình xây dựng biên dạng cam, ngời ta thờng vẽ theo các mẫu chuyên dùng có sẵn Các mẫu này thờng phụ thuộc vào thời gian chu kỳ gia công

Ro

D

R A

Ví dụ: Trên hình là mẫu biên dạng cam tiến dao và lùi dao nhanh của các bàn dao máy tiện Rêvonve:

- Phần trên của dỡng dùng

cho cam đầu Rêvonve

- Phần dới: dùng cho cam

sắp theo một trật tự và có mối quan

hệ xác định với nhau Cam đợc chia thành 100 vạch đều nhau Mỗi đờng cong biên dạng của mỗi bớc công nghệ đợc xây dựng trên một góc quay của cam bằng số lợng các vạch chia của cam tơng ứng với bớc công nghệ

đó

- Riêng đối với đầu Rêvonve, nếu số vạch chia để chuyển đổi đầu quá nhỏ thì con lăn nhiều khi không còn có chỗ lăn để chuyển từ phần làm việc này sang phần làm việc khác Do đó căn cứ vào thời gian gia công xong một chi tiết và kinh nghiệm thực tế, ngời ta xây dựng bảng tra cứu "Số vạch chia trên cam đối với các công việc phụ" (các chuyển động phụ)

- Nếu ta gọi Uf là tổng số vạch chia trên cam cần thiết để thực hiện tất cả các chuyển động phụ, thì số vạch chia còn lại để thực hiện các chuyển động công tác sẽ là : (100 - Uf) vạch

Khi đó số vòng quay của trục chính tơng ứng với một vạch chia của hành trình công tác sẽ là:

q = n

U

v f

Tiến vào Lùi xa

Lùi xa Tiến vào

3- Xác định bán kính cam ở đầu và cuối hành trình:

Nếu ở cuối hành trình đầu Rêvonve dừng lại cách đầu sanga (mặt 1

cố định) một khoảng Lmin thì bán kính của cam ở cuối hành trình sẽ là:

R = Rmax và ở đầu hành trình là: Ro = Rmax - L ì 1

i

i = r

r

1 là tỷ số truyền của cơ cấu tay đòn truyền dẫn

L - là chiều dài hành trình công tác của dụng cụ cắt

Lmin - cho trong lý lịch máy

Trờng hợp tổng quát: đầu Rêvonve thờng dừng lại cách mặt 1 một khoảng L = Lmin + ∆L Khi đó bán kính cam ở đầu và cuối hành trình công tác sẽ là:

Các phần rãnh cam có dạng đờng xoắn vít sẽ đợc thể hiện thành các

lùi dao nhanh Góc ϕ là

góc nâng của đờng xoắn

thuộc phần này

αn : là góc quay của cam cho toàn bộ hành trình;

αp : là góc quay của cam ở phần chạy dao công tác.

Góc nâng của đờng xoắn vít trên phần chạy dao tiến vào và lùi dao nhanh thờng lấy trong giới hạn:

β = 30o ữ 45o ; ϕ = 55o ữ 60oGóc nâng γ đợc xác định phụ thuộc vào giá trị lớn nhất của hành trình công tác h mà ta đã chọn

Góc quay αn đối với các máy có kết cấu khác nhau thờng lấy trong giới hạn 120o ữ 240o

Giá trị lợng chạy dao của bàn dao khi điều khiển bằng cam trụ cũng

đợc tính tơng tự nh truyền dẫn của vít me - đai ốc

1v/trục chính ì i ì ip ì tb = S mm/vòng

- i : là tỷ số truyền từ trục chính đến trục phân phối trên đó ta gá đặt cam

- ip : là tỷ số truyền của các đòn bẩy truyền chuyển động từ cam cho các bàn giao

- tb : là bớc của đờng xoắn vít trên phần chạy dao công tác của cam

Từ hình vẽ trên ta có các tam giác đồng dạng BCE và BFG

αp

o b

h t

360 =

vậy: tb = 360

o p

- D : là đờng kính của tang quay (mm)

Dới đây là ví dụ về hình khai triển cam bàn dao dọc của máy tiện tự

động, bán tự động nhiều trục chính nằm ngang

Phần 1 là tiến vào nhanh; phần 2 là chạy dao công tác; phần 5 là bàn dao dừng lại để làm bóng; phần 4 lùi nhanh bàn dao; phần 3 bàn dao dừng lại ở vị trí ban đầu

Các rãnh cam ở nửa trái của hình khai triển đều có thể đợc thay thế; hình dáng biên dạng của chúng phụ thuộc vào giá trị hành trình công tác đã cho, (do đó chúng đợc làm dới dạng các tấm hình trụ rồi ghép lại nên rất thuận lợi khi muốn thay thế), còn các tấm cam nằm ở nửa phải (180o phải) dùng để thực hiện các chuyển động phụ sẽ đợc dùng chung cho tất cả mọi trờng hợp nên sẽ không cần phải thay đổi.

Để giảm lực quán tính, biên dạng cam ở phần tiến vào và lùi ra nhanh của bàn dao thờng lấy theo dạng đờng hình sin, song để đơn giản trong khi vẽ và chế tạo cho phép ta thay đờng hình sin bằng các cung tròn nối tiếp với đờng thẳng

IV Ví dụ về điều chỉnh máy:

A Điều chỉnh máy tiện tự động Rêvonve

gia công chi tiết vít dới đây:

Vật liệu thép 12:

Dphôi = 24 Cán tự động

50

C

Hành trình làm việc

1- Lập quy trình công nghệ gia công:

Nguyên công 1:

- Phóng phôi đến gối tựa, sau đó

- Quay đầu Rêvonve

64

56

120

Đầu Rêvonve

Nguyên công 2:

- Tiện ngoài phần cắt ren M16x2

vát canh; quay đầu Rêvonve

- Tiện tinh bề mặt đờng kính φ20

- Quay đầu Rêvonve và thay đổi

tốc độ và chiều quay của trục phôi

Nguyên công 6:

- Cắt ren M16x2 bằng bàn ren bắt

trên đầu Rêvonve Thay đổi tốc

độ và chiều quay, tháo bàn ren

80

+ +

Đầu Rêvonve

+ +

+ +

56 35,5 62

82,5

+ +

Đầu Rêvonve

67

56 24

99

Đầu Rêvonve

56 24 62

94

+

+ + Đầu Rêvonve

+ +