Thiết kế máy khoan tự động

LỜI NÓI ĐẦU Trong thời kỳ hội nhập kinh tế Đông, Tây và toàn cầu hóa, cùng với công cuộc đổi mới đất nước, nước ta đang ra sức phát triển các ngành công nghiệp mũi nhọn như: Công nghệ hóa chất, công nghệ luyện kim, cơ khí, may mặc, hàng tiêu dùng,… đã và đang đạt được nhiều kết quả rất đáng khích lệ, phần nào nâng cao đời sống của nhân dân, tạo công ăn việc làm cho hàng triệu người lao động. Một trong những ngành phát triển mạnh mẽ đó, chính là ngành cơ khí nói chung và ngành chế tạo máy nói riêng. Từ khi mới thành lập đến nay ngành chế tạo máy phần nào tạo ra những sản phẩm có chất lượng tốt, năng suất cao và được xuất khẩu ra nhiều thị trường lớn như: EU, Châu Á, hay các thị trường khắc nghiệt như Mỹ,... Ngày nay khoa học kỹ thuật ngày càng phát triển vì vậy mà các doanh nghiệp cơ khí đòi hỏi phải cải tiến phương thức sản xuất, thay thế các thiết bị lạc hậu, cũ kỹ bằng các thiết bị công nghệ cao để đảm bảo chất lượng, độ chính xác gia công cũng như thẫm mỹ của sản phẩm. Tuy nhiên để cải tiến công nghệ thì chi phí đầu tư ban đầu cho việc mua sắm các thiết bị rất cao do các máy hiện nay chủ yếu là nhập từ nước ngoài nên lợi nhuận thấp vì vậy mà nhiều doanh nghiệp không đầu tư hoặc đầu tư không nổi. Đứng trước thực trạng nền kinh tế nước ta như vậy, Đảng và Nhà nước ta đã coi trọng hàng đầu là việc phát triển ngành cơ khí chế tạo, đặc biệt là trong thời kỳ Công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước như hiện nay và đã tạo ra được nhiều máy móc, thiết bị phục vụ cho sự phát triển đất nước để đưa nước ta trở thành một nước phát triển trong tương lai không xa. Để hiểu thêm về máy móc thiết bị cũng như nắm vững các nguyên lý thiết kế, chính vì vậy mà Nhà trường, Khoa giao cho em thực hiện đề tài: “Máy khoan tự động ”. Hiện nay các loại máy này có độ chính xác và năng suất cao chủ yếu là ở nước ngoài. Mục đích của việc nghiên cứu đề tài là thiết kế được máy có chất lượng, năng suất cao nhưng giá thành thấp phục vụ trong nước và có thể xuất khẩu ra nước ngoài. Trong đề tài này chúng em xin đề cập đến các nội dung chính sau:  Chương 1: Tổng quan về máy khoan tự động.  Chương 2: Lựa chọn phương án thiết kế.  Chương 3: Thiết kế kỹ thuật máy.  Chương 4: Lập quy trình công nghệ gia công chi tiết điển hình.  Chương 5: Kết luận và đề xuất ý kiến. Tuy nhiên do yêu cầu về thời gian hạn hẹp, kiến thức còn nhiều hạn chế, việc tìm tài liệu về máy uốn là rất khó khăn nên việc nghiên cứu đề tài chắc chắn còn nhiều thiếu sót. Vì vậy rất mong được sự đóng góp ý kiến của thầy, cô cùng các bạn để đề tài được hoàn thiện hơn. Qua đề tài này em xin chân thành cảm ơn Thầy …., cùng các thầy, cô, đã giúp đỡ bọn em trong thời gian vừa qua để chúng em hoàn thành tốt đề tài của mình. Chương I: TỔNG QUAN VỀ MÁY KHOAN 1. Công dụng máy khoan: Máy khoan là một trong những phương pháp phổ biến và cơ bản nhất để gia công lỗ trên vật liệu đặc.ngoài ra nó còn dùng để khoét, doa, cắt ren, taro hoặc gia công các bề mặt có tiết diện nhỏ thẳng góc hoặc cùng chiều trục với lỗ khoan. Phạm vi sử dụng của máy khoan Chuyển động tạo hình của máy khoan là chuyển động chính quay tròn và chuyển động chạy dao s.cả 2 chuyển động này đều do dao thực hiện. Khoan có thể gia công được các loại lỗ thông và không thông với đường kính từ 0,25 ÷ 80 mm; độ chính xác gia công thấp, chỉ đạt cấp 10, 11 (cao nhất chỉ là 7 đối với khoan nòng súng); độ nhám bề mặt Ra = 20 ÷ 40 μm. Do vậy, khoan chỉ dùng để gia công các lỗ bắt bulông, lỗ làm ren, các lỗ có yêu cầu không cao và nguyên công thô cho các nguyên công tinh sau nó. Kích thước lỗ gia công bằng phương pháp khoan phụ thuộc vμo kích th−ớc mũi khoan. Đối với lỗ thông nhỏ, trung bình th−ờng dùng mũi khoan ruột gμ; lỗ lớn, chiều dμy nhỏ và thông thì dùng mũi khoan vành; còn đối với lỗ sâu (ld > 10 ÷ 12) thì dùng mũi khoan nòng súng. Sở dĩ khoan chỉ đạt độ chính xác thấp là vì: Kết cấu mũi khoan chưa hoàn thiện. Luôn phải tồn tại lưỡi cắt ngang (vì không thể chế tạo mũi khoan có đường kính lõi bằng không), tại lưỡi cắt ngang góc trước γ < 0, cho nên lưỡi cắt ngang càng dài thì lực dọc trục càng lớn, mũi khoan càng nhanh mòn. Ngày nay, người ta cố gắng chế tạo mũi khoan sao cho lưỡi cắt ngang càng ngắn càng tốt. Các sai số do chế tạo và mài mũi khoan sinh ra (độ không đồng tâm giữa phần cắt và chuôi côn) sẽ làm cho lỗ khoan bị lay rộng ra. Trên mũi khoan, phần cắt có độ côn ngược, khi mũi khoan mài lại càng nhiều thì kích thước lỗ sẽ nhỏ đi. Lỗ khoan bị cong: sai số này do mài hai lưỡi cắt không đều, lực dọc trục của mũi khoan không đều làm cho lỗ khoan bị cong, loại này hay gặp khi khoan trên máy khoan hay máy phay (chi tiết đứng yên). Ngoài ra, khi khoan các vật liệu mà lỗ khoan gặp phải các rỗ khí hay pha cứng cũng bị sai số này. Lỗ khoan bị lay rộng: khi tâm quay và tâm phần cắt của mũi khoan không trùng nhau sẽ làm cho lỗ khoan bị rộng ra. Lỗ khoan bị tóp, loe: do khi ăn dao không đúng tâm, độ cứng vững mũi khoan kém sẽ làm cho tâm quay và tâm mũi khoan bị lệch đi một góc. Lỗ bị thu hẹp: Trên mũi khoan, phần cắt có độ côn ngược, khi mòn thì ta sẽ mμi lại, nếu mũi khoan mài lại càng nhiều thì kích thước mũi khoan sẽ càng nhỏ so với ban đầu, do đó lỗ gia công sẽ nhỏ đi. Biện pháp khắc phục: Ngoài những biện pháp đảm bảo độ cứng vững và độ chính xác của hệ thống công nghệ như độ chính xác của máy, dao, đồ gá; kết cấu hợp lý của chi tiết; còn phải chú ý đến các biện pháp công nghệ sau đây: Giảm bớt lực chiều trục và mômen cắt bằng cách giảm bớt chiều dài lưỡi cắt ngang khi mài sắc mũi khoan.

PHIẾU ĐÁNH GIÁ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ, tên sinh viên : Lớp : ĐH CNKT CK

Mã số sinh viên : Khóa :

Chuyên ngành : Chế tạo máy Tên đề tài : Thiết kế máy khoan tự động Số trang : Số chương: 05 Số tài liệu tham khảo: NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN ………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Kết luận: ………

Hà nội, ngày… tháng… năm 2013 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN Hà nội, ngày… tháng… năm 2013 CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

ĐIỂM CHUNG

Bằng số Bằng chữ

PHIẾU ĐÁNH GIÁ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ, tên sinh viên : Lớp : ĐH CNKT CK

MSSV : Khóa :

Chuyên ngành : Chế tạo máy Tên đề tài : Thiết kế máy khoan taro tự động Số trang : Số chương: 05 Số tài liệu tham khảo: NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN ………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Điểm phản biện: ………

Hà Nội, ngày… tháng… năm 2013 CÁN BỘ PHẢN BIỆN

Hà Nội, ngày… tháng… năm 2013 CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

ĐIỂM CHUNG

Bằng số Bằng chữ

LỜI NÓI ĐẦU

Trong thời kỳ hội nhập kinh tế Đông, Tây và toàn cầu hóa, cùng với công cuộc đổi mới đất nước, nước ta đang ra sức phát triển các ngành công nghiệp mũi nhọn như: Công nghệ hóa chất, công nghệ luyện kim, cơ khí, may mặc, hàng tiêu dùng,… đã và đang đạt được nhiều kết quả rất đáng khích lệ, phần nào nâng cao đời sống của nhân dân, tạo công ăn việc làm cho hàng triệu người lao động.

Một trong những ngành phát triển mạnh mẽ đó, chính là ngành cơ khí nói chung và ngành chế tạo máy nói riêng Từ khi mới thành lập đến nay ngành chế tạo máy phần nào tạo ra những sản phẩm có chất lượng tốt, năng suất cao và được xuất khẩu ra nhiều thị trường lớn như: EU, Châu Á, hay các thị trường khắc nghiệt như Mỹ, Ngày nay khoa học kỹ thuật ngày càng phát triển vì vậy mà các doanh nghiệp cơ khí đòi hỏi phải cải tiến phương thức sản xuất, thay thế các thiết bị lạc hậu, cũ kỹ bằng các thiết bị công nghệ cao để đảm bảo chất lượng, độ chính xác gia công cũng như thẫm mỹ của sản phẩm Tuy nhiên để cải tiến công nghệ thì chi phí đầu tư ban đầu cho việc mua sắm các thiết bị rất cao do các máy hiện nay chủ yếu là nhập từ nước ngoài nên lợi nhuận thấp vì vậy mà nhiều doanh nghiệp không đầu tư hoặc đầu tư không nổi.

Đứng trước thực trạng nền kinh tế nước ta như vậy, Đảng và Nhà nước ta đã coi trọng hàng đầu là việc phát triển ngành cơ khí chế tạo, đặc biệt là trong thời kỳ Công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước như hiện nay và đã tạo ra được nhiều máy móc, thiết

bị phục vụ cho sự phát triển đất nước để đưa nước ta trở thành một nước phát triển trong tương lai không xa Để hiểu thêm về máy móc thiết bị cũng như nắm vững các nguyên

lý thiết kế, chính vì vậy mà Nhà trường, Khoa giao cho em thực hiện đề tài: “Máy khoan tự động ” Hiện nay các loại máy này có độ chính xác và năng suất cao chủ yếu là

ở nước ngoài Mục đích của việc nghiên cứu đề tài là thiết kế được máy có chất lượng, năng suất cao nhưng giá thành thấp phục vụ trong nước và có thể xuất khẩu ra nước ngoài.

Trong đề tài này chúng em xin đề cập đến các nội dung chính sau:

 Chương 1: Tổng quan về máy khoan tự động.

 Chương 2: Lựa chọn phương án thiết kế.

 Chương 3: Thiết kế kỹ thuật máy.

 Chương 4: Lập quy trình công nghệ gia công chi tiết điển hình.

 Chương 5: Kết luận và đề xuất ý kiến.

Tuy nhiên do yêu cầu về thời gian hạn hẹp, kiến thức còn nhiều hạn chế, việc tìm tài liệu về máy uốn là rất khó khăn nên việc nghiên cứu đề tài chắc chắn còn nhiều thiếu sót Vì vậy rất mong được sự đóng góp ý kiến của thầy, cô cùng các bạn để đề tài được hoàn thiện hơn

Qua đề tài này em xin chân thành cảm ơn Thầy …., cùng các thầy, cô, đã giúp đỡ

bọn em trong thời gian vừa qua để chúng em hoàn thành tốt đề tài của mình

Chương I:

TỔNG QUAN VỀ MÁY KHOAN

1 Công dụng máy khoan:

Máy khoan là một trong những phương pháp phổ biến và cơ bản nhất để gia công lỗ trên vật liệu đặc.ngoài ra nó còn dùng để khoét, doa, cắt ren, taro hoặc gia công các bề mặt có tiết diện nhỏ thẳng góc hoặc cùng chiều trục với lỗ khoan

Phạm vi sử dụng của máy khoanChuyển động tạo hình của máy khoan là chuyển động chính quay tròn và chuyển động chạy dao s.cả 2 chuyển động này đều do dao thực hiện

Khoan có thể gia công được các loại lỗ thông và không thông với đường kính

từ 0,25 ÷ 80 mm; độ chính xác gia công thấp, chỉ đạt cấp 10, 11 (cao nhất chỉ là 7 đối với khoan nòng súng); độ nhám bề mặt Ra = 20 ÷ 40 μm Do vậy, khoan chỉ dùng để gia công các lỗ bắt bulông, lỗ làm ren, các lỗ có yêu cầu không cao và nguyên công thô cho các nguyên công tinh sau nó

Kích thước lỗ gia công bằng phương pháp khoan phụ thuộc vμo kích thước mũi khoan Đối với lỗ thông nhỏ, trung bình thường dùng mũi khoan ruột gμ; lỗ lớn, chiều dμy nhỏ và thông thì dùng mũi khoan vành; còn đối với lỗ sâu (l/d > 10 ÷ 12)thì dùng mũi khoan nòng súng

Sở dĩ khoan chỉ đạt độ chính xác thấp là vì:

- Kết cấu mũi khoan chưa hoàn thiện Luôn phải tồn tại lưỡi cắt ngang (vì không thể chế tạo mũi khoan có đường kính lõi bằng không), tại lưỡi cắt ngang góc trước γ < 0, cho nên lưỡi cắt ngang càng dài thì lực dọc trục càng lớn, mũi khoan càng nhanh mòn Ngày nay, người ta cố gắng chế tạo mũi khoan sao cho lưỡi cắt ngang càng ngắn càng tốt

- Các sai số do chế tạo và mài mũi khoan sinh ra (độ không đồng tâm giữa phần cắt và chuôi côn) sẽ làm cho lỗ khoan bị lay rộng ra Trên mũi khoan, phầncắt có độ côn ngược, khi mũi khoan mài lại càng nhiều thì kích thước lỗ sẽ nhỏ đi

- Lỗ khoan bị cong: sai số này do mài hai lưỡi cắt không đều, lực dọc trục của mũi khoan không đều làm cho lỗ khoan bị cong, loại này hay gặp khi khoan trên máy khoan hay máy phay (chi tiết đứng yên) Ngoài ra, khi khoan các vật liệu mà

lỗ khoan gặp phải các rỗ khí hay pha cứng cũng bị sai số này

- Lỗ khoan bị lay rộng: khi tâm quay và tâm phần cắt của mũi khoan không trùngnhau sẽ làm cho lỗ khoan bị rộng ra

- Lỗ khoan bị tóp, loe: do khi ăn dao không đúng tâm, độ cứng vững mũi khoankém sẽ làm cho tâm quay và tâm mũi khoan bị lệch đi một góc

- Lỗ bị thu hẹp: Trên mũi khoan, phần cắt có độ côn ngược, khi mòn thì ta sẽ mμi lại, nếu mũi khoan mài lại càng nhiều thì kích thước mũi khoan sẽ càng nhỏ sovới ban đầu, do đó lỗ gia công sẽ nhỏ đi

Biện pháp khắc phục: Ngoài những biện pháp đảm bảo độ cứng vững và độ chính xác của hệ thống công nghệ như độ chính xác của máy, dao, đồ gá; kết cấu hợp lý của chi tiết; còn phải chú ý đến các biện pháp công nghệ sau đây:

- Giảm bớt lực chiều trục và mômen cắt bằng cách giảm bớt chiều dài lưỡi cắt ngang khi mài sắc mũi khoan

- Khi khoan lỗ sâu, nên cho chi tiết quay tạo chuyển động cắt, còn mũi khoan thực hiện chuyển động tịnh tiến, chọn lượng chạy dao nhỏ để lực cắt bé, không ảnh hưởng đến quá trình cắt gọt (vì do mũi khoan kém cứng vững nên nếu nó vừa quay,vừa tịnh tiến thì sẽ dễ bị nghiêng hoặc lệch)

- Dùng bạc dẫn hướng để đảm bảo độ chính xác

- Khoan lỗ nhỏ phải khoan mồi trước để định tâm bằng mũi khoan ngắn

- Dùng pointu để lấy dấu trước khi khoan

- Sử dụng dung dịch trơn nguội đúng và đủ

2.Phân loại máy khoan:

Tùy theo kích thước và phương phap điều chỉnh mũi khoan đến vị trí gia công máy khoan được phân thành các loại:máy khoan bàn, máy khoan đứng, máy khoan cần, máy khoan nhiều trục, máy khoan chuyên dùng

Máy khoan bàn

a.Máy khoan bàn: là loại máy khoan cỡ nhỏ dung để gia công chi tiết cỡ nhỏ với những lỗ khoan có đường kính không quá 16mm.Truyền động quay chính nhờ puli-đai truyền có nhiều bậc và thường cho tốc độ cao.Loại này thường được dung rộng rãi trong cơ khí

b.Máy khoan đứng:

Chuyển động và kết cấu của các máy khoan đứng rất khác nhau.phổ biến nhất

là loại máy có trụ đứng.Những cỡ máy nhỏ thì thì có chuyển động của trục chính đơn giản và chạy dao bằn tay.Ở những máy có kích thước trung bình hoặc lớn thì

có hộp tốc độ và chạy dao và thường có cơ cấu chạy dao tự động.Máy khoan đứng dung để gia công chi tiết có kích thước trung bình.những bộ phận chính của máy là than máy hộp tốc đôh hộp chạy dao và bàn máy.Máy khoan đứng có hộp tốc độ được cố định, hộp chạy dao có thể di động theo phương thẳng đứng.Bên trong hộp chạy dao có trục chính thực hiện chuyển động chính quayn và chuyển động chạy dao s.Bàn máy có thể quay tròn hoặc di động thẳng đứng bằng tay

Nhược điểm của máy khoan đứng là phải luôn dịch chuyển chi tiết gia công ở những vị trí khoan khác nhau.đặc biệt khó khăn đối với chi tiết nặng

c.Máy khoan cần:

Máy khoan cần :Là loại máy khắc phục dược nhược điểm của máy khoan đứng bằng cách gá chi tiết đứng yên và trục chính di động được đến vị trí khoan thích hợp khi gia công.Vì vậy máy khoan cần là loại máy điều khiển rất nhẹ

nhàng.khả năng làm việc được mở rộng và gia công được những chi tiết lớn

Chuyển động cơ bản của máy khoan cần gồm:

- Chuyển động tạo ra tốc độ cắt gọt n là chuyển động quay tròn của trục chính

- Chuyển động chạy dao s là chuyển động thẳng đứng của trục chính

- Chuyển động điều chỉnh của cần khoan

- Chuyển động hướn kính của hộp tốc độ

Ngoài những chuyển động trên trong 1 số máy hộp tốc độ có thể quay 1 góc nhất định cho phép gia công lỗ nghiêng

d.Máy khoan nhiều trục:

Máy khoan nhiều trục

Máy khoan nhiều trục thường được dung để hoàn thành những nguyên công khoan (khoan, khoét, doa, taro) đồng thời hoặc liên tiếp nhau trên 1 chi tiết.Điều đónâng cao đáng kể năng suất của máy khoan

Có 2 loại chính: máy khoan nhiều trục cố định và máy khoan nhiều trục cacđăng thay đổi

- Máy khoan nhiều trục cố định: bao gồm nhiều máy khoan nhỏ được lắp thành hang với nhau trên 1 bệ máy chung.Mỗi trục chính của máy có 1 động

cơ riêng.để thực hiện chuyển động.Số trục có thể từ 2 – 6 và cho phép thực hiện nguyên công khác nhau với dao cắt khác nhau

- Máy khoan nhiều trục cacđăng: đây là dạng máy khoan có dạng như máy khoan đứng nhưng ở đầu trục chính đặt nhiều trục khoan có lắp dao nối tiếp

vứi trục chính bằng các trục cacđăng Các trục khoan có thể điều chỉnh đến những vị trí khoan thích hợp và chunhs có thể gia công tất cả các lỗ khoan e.Máy khoan chuyên dùng :

Máy khoan lỗ sâu

Máy điển hình là máy khoan tâm dung để khoan lỗ tâm ở 2 đầu phôi hoặc máy khoan sâu dung đẻ gia công những lỗ có chiều dài quá lớn so với đường kính như khoan lỗ trục chính khoan nòng súng

Các kích thước đặc trưng cho máy khoan chuyên dùng là đường kính lớn nhất của mũi khoan độ côn móc của trục chính hoặc độ vươn dai của trục chính như ở máy khoan cần

3 Kết cấu & thông số hình học của mũi khoan:

3.1.Kết cấu:

a.Chuôi: (Shank):

Dùng để định vị mũi khoan vào trục chính của máy, truyền chuyển động và mômen cắt Có hai dạng chuôi:

- Chuôi dạng trụ: (Straight Shank)

Dùng cho mũi khoan có đờng kính nhỏ hơn 12mm

Ưu điểm: đơn giản, dễ chế tạo

Nhợc điểm: khả năng định tâm kém, truyền đợc momen xoắn nhỏ

- Chuôi dạng côn mooc: (Taper Shank)

Dùng cho mũi khoan có đòng kính lớn hơn 12mm

Ưu điểm: khả năng định tâm cao, truyền đợc mômen xoắn lớn hơn so với chuôi trụ,

dễ đảm bảo độ đồng trục giữa phần cán và phần làm việc

Nhợc điểm: khó chế tạo hơn so với chuôi trụ

Trên phần chuôi côn có chuôi dẹt (Tang)

b Cổ dao : (Neck)

Là phần nối tiếp giữa chuôi dao với phần làm việc, có tác dụng thoát đá khimài phần cán dao và phần làm việc Cũng là nơi thờng dùng để ghi nhãn hiệu mũi khoan (đờng kính, vật liệu và nhà máy sản xuất…), kích thớc tra theo sổ tay phụ thuộc vào đờng kính của mũi khoan

c Phần làm việc: (Body)

Gồm phần cắt và phần định hớng ( Cutting and Orientation parts)

*Phần cắt: trực tiếp thực hiện nhiệm vụ bóc tách phoi

Gồm 5 lỡi cắt: hai lỡi cắt chính, 2 lỡi cắt phụ và một lỡi cắt ngang

- Lưỡi cắt chính: là giao của mặt trớc và mặt sau Mặt trớc của mũi khoan có dạng mặt xoắn còn mặt sau tuỳ theo phơng pháp mài mà có thể là mặt côn, mặt xoắn, mặt phẳng… Thông thờng với mũi khoan tiêu chuẩn thờng sử dụng mặt sau là mặt côn

- Lỡi cắt phụ: là giao tuyến của mặt sau với cạnh viền nằm trên phần trụ ở hai

me cắt

- Lỡi cắt ngang: là giao của hai mặt sau, có dạng đường cong không gian,

nh-ng hỡnh chiếu của nó quy ớc là đờnh-ng thẳnh-ng

Phần cắt: (Cutting Part)

5 lưỡi cắt: hai lỡi cắt chính, 2 lỡi cắt phụ và một lỡi cắt ngang

Phần định hướng: (Orientation part)

- Có tác dụng định hớng cho mũi khoan trong quá trỡnh cắt và là phần dự trữ mài lại

phần cắt khi bị mòn

+ Phần định hớng có dạng côn nguợc, đờng kính giảm dần từ phần cắt về phía cán

dao tạo thành góc nghiêng phụ j1 Lợng giảm thờng lấy từ 0,03-0,1mm/100mm chiều dài

+Trên phần định hớng có hai rãnh xoắn (Two flutes) để thoát phoi và hai me cắt(Two lands).Dọc theo rãnh xoắn ứng với đòng kính ngoài có hai dải cạnh viền

(Margins) làm nhiệm vụ định hớng cho mũi khoan khi làm việc Để giảm ma sát với bề mặt đã gia công, phải hớt lng trên suốt chiều dài hai me cắt chỉ để lại cạnh viền với:

f=0,3-2,6mm và chiều cao h=0,1-1,2mm.

+ Phần kim loại giữa hai rãnh xoắn đợc gọi là lõi mũi khoan (Core of Drill) Đường kính lõi đợc lấy lớn dần về phía cán Đường kính lõi đợc tính theo công thức:

d0 = (0,125 á 0,3) D

Trong đó: D - đường kính mũi khoan (Diameter of Drill)

3.2 Thông số hình học của mũi khoan:

(Geometrical Parameters of Drills)

Góc trước: đo ở tiết diện chính tại một điểm A bất

kỳ trên lỡi cắt chính ( coi nh không có lỡi cắt ngang

và lỡi cắt chính đi qua tâm mũi khoan) được xác định

theo công thức sau:

Trong đó: DA - đường kính của mũi khoan xét tại điểm A, mm.

D - đường kính ngoài của mũi khoan, mm

w - góc xoắn của rãnh phoi, độ

Khi gi¶m gãc j, cho phÐp mòi khoan dÔ ăn s©u vµo vËt liÖu,

lìi c¾t dµi ra, nhiÖt dÔ tho¸t h¬n

Tuy nhiên khi đó độ bền của nó giảm xuống.

Góc j đợc chọn theo độ bền và độ cứng của vật liệu gia công

Với mũi khoan tiêu chuẩn thờng chọn 2j = 1160 á 1200

chính xác, góc j1 có thể chọn tăng gấp 2 lần so với góc j1 tiêu chuẩn

• Gúc nghiờng của rónh xoắn:

Góc nghiêng của rãnh xoắn w là góc hợp bởi gia đờng thẳng tiếp tuyến với đờng xoắn tại

điểm nào đó với trục mũi khoan; có thể có hớng xoắn phải hoặc xoắn trái

Trong đó: DA - đờng kính mũi khoan tại điểm A, mm

H - bước xoắn của mũi khoan, mm

Gúc nghiờng của lỡi cắt ngang y là gúc hợp bởi hỡnh chiếu của lỡi cắt ngang và hỡnh chiếu của lỡi cắt chớnh trờn mặt phẳng vuụng gúc với trục mũi khoan (lỡi cắt ngang hỡnh thành do mài sắc- mài mặt sau mũi khoan)

Mũi khoan tiờu chuẩn cú thờng lấy y = 55o ỏ 500

Gúc nõng l:

Góc nâng l là góc hợp bởi lỡi cắt chính và hinh chiếu của nó trên mặt đáy.

Góc nâng tại một điểm A bất kỳ trên lỡi cắt chính đợc tính bằng công thức:

Trong đó: d0 - đờng kính của lưõi mũi khoan, mm

DA - đờng kính tại điểm A của mũi khoan, mm

j - góc nghiêng chính, độ

3.3 Lực và mômen khoan

( Cutting Forces & Moment when drilling)

+ Lực khoan:

- Lực hớng kính Py: Phân bố đối xứng trên các lỡi cắt

Chúng có trị số bằng nhau, cùng phơng nhưng ngược

chiều nên tự triệt tiêu trong quá trinh cắt

-Lực chiều trục Px: Có xu hớng chống lại lực chạy

dao,

lực Px bằng tổng các lực chiều trục tác dụng lên lỡi

cắt chính, tác dụng lên lỡi cắt phụ và tác dụng lên lỡi

cắt ngang

Các thành phần lực Px tác dụng lên lỡi cắt ngang chiếm khoảng 57% lực Px

Các thành phần lực Px tác dụng lên lỡi cắt chính chiếm khoảng 40% lực Px

Các thành phần lực Px tác dụng lên lỡi cắt phụ chiếm khoảng 3% lực Px

P'y Py

P'x

Px

P'x

Py Px P'y

P'z Pz Pnz

Pnz P'z Pz

n

- Lực tiếp tuyến Pz : Phân bố trên các lưỡi cắt và hỡnh thành các ngẫu lực Tập hợpcác

ngẫu lực này tạo ra mômen xoắn có xu hớng cản trở chuyển động cắt chính

+ Mô men khoan:

Là tổng hợp mô men do các lực tiếp gây PZ gây ra: PZ – tác dụng lên 2 LCC(chiếm 80%); P’ Z – tác dụng lên 2 LCP ( 12%); PNZ – tác dụng lên LCN (8 %).3.4.Sự mài mòn và tuổi bền của mũi khoan

( Tool Wear and Tool Life of Drill)

a.Sự mài mòn:

Mũi khoan thờng hay bị mòn ở các bộ phận sau:

- Mòn theo mặt sau và mặt trớc: Xảy ra khi gia công thép

- Mòn theo cạnh viền: Xảy ra khi gia công vật liệu dẻo hoặc thép có độ bền và

độ dai lớn Cạnh viền bị mòn làm tăng mômen xoắn M

- Mòn theo góc nối tiếp giữa lỡi cắt chính với cạnh viền: Xảy ra khi gia công vật liệu giòn, vật liệu kém dẻo Dẫn tới cả PX và MX đều tăng

- Mòn ở lỡi cắt ngang: Xảy ra khi lỡi cắt ngang quá dài và nhiệt luyện mũi khoan không đạt yêu cầu Lỡi cắt ngang bị mòn dẫn tới lực chiều trục PX tăng lên rất nhanh

b.Tuổi bền:

Cũng nh tiện, quan hệ gia tuổi bền và tốc độ cắt khi khoan đợc biểu thị bởi biểu thức sau:

Với mũi khoan thép gió, chỉ số tuổi bền lấy bằng : m = 0,125 á 0,2

Với mũi khoan gắn mảnh hợp kim cứng : m = 0,25 á 0,4

Nói chung, tuổi bền T đợc chọn theo đờng kính mũi khoan

- HSS: T = (1 á 1,5) D [ph]

- HKC: T = (1,5 á 2) D [ph]

Trong đó: D - Đờng kính của mũi khoan, mm

A:hệ số phụ thuộc gia công

3.5.Các yếu tố của lớp cắt và chế độ cắt khi khoan:

n

n

t D

S

a z sin [ ]

2 sin

j  j



mm D

.

2a b S D mm2

f  

2

Với mũi khoan có hai luỡi cắt chính, nên luợng chạy dao răng đuợc tính bằng:

Chế độ cắt xác định trên phải bảo đảm

các điều kiện sau:

PX Ê Pmáy ; MX Ê Mmáy ; NC Ê Nmáy h

Chương II PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

mm d D

1000

rev D

V n





min]

/ [ 1000

.

m n D

V  k



1 Yêu cầu đối với máy cần thiết kế

1.1 Các chỉ tiêu về hiệu quả sử dụng

- Máy thiết kế phải có năng suất và hiệu suất tương đối cao, ít tốn năng lượng, kích thước máy cố gắng thật nhỏ, gọn, chi phí đầu tư thấp, vận hành tương đối dễ dàng …

- Để làm được điều này người thiết kế cần hoàn thiện về sơ đồ kết cấu của máy đồng thời chọn các thông số thiết kế và các quan hệ về kết cấu hợp lý

1.2 Khả năng làm việc

- Máy có thể hoàn thành các chức năng đã định mà vẫn giữ được đồ bền, không

thay đổi kích thước cũng như hình dạng của máy, ngoài ra vẫn giữ được sự ổn định,

có tính bền mòn, chịu được nhiệt và chấn động

- Để máy có đủ khả năng làm việc cần xác định hợp lý hình dạng, kích thước chi tiết máy, chọn vật liệu thích hợp chế tạo chúng và sử dụng các biện pháp tăng bền như nhiệt luyện, …

1.3 Độ tin cậy

- Độ tin cậy là tính chất của máy vừa thực hiện chức năng đã định đồng thời vẫn

giữ được các chỉ tiêu về sử dụng (như năng suất, công suất, mức độ tiêu thụ năng lượng, độ chính xác, …) trong suốt quá trình làm việc hoặc trong quá trình thực hiện công việc đã quy định

- Độ tin cậy được đặc trưng bởi xác suất làm việc không hỏng hóc trong một thời gian quy định hoặc quá trình thực hiện công việc

1.4 An toàn trong sử dụng

Một kết cấu làm việc an toàn có nghĩa là trong điều kiện sử dụng bình thường thì kết cấu đó không gây ra tai nạn nguy hiểm cho người sử dụng, cũng như không gây hư hại cho thiết bị, nhà cửa và các đối tượng xung quanh

1.5.Tính công nghệ và tính kinh tế:

- Đây là một trong những yêu cầu cơ bản đối với máy để thỏa mãn yêu cầu về tính công nghệ và tính kinh tế thì máy được thiết kế có hình dạng, kết cấu, vật liệu chế tạo phù hợp với điều kiện sản suất cụ thể, đảm bảo khối lượng và kích thước nhỏ nhất, ít tốn vật liệu nhất, chi phí về chế tạo thấp nhất kết quả cuối cùng là giá thành thấp

- Máy nên thiết kế với số lượng ít nhất các chi tiết, kết cấu đơn giản, dễ chế tạo

và lắp ráp, chọn cấp chính xác chế tạo cho phù hợp nhưng vẫn đảm bảo được điều kiện và quy mô sản xuất cụ thể

2.CẤU TẠO MÁY:

Máy được cấu tạo bao gồm 2 phần chính:

-Hệ thống điều khiển trục chính

-Hệ thống bàn máy gá kẹp phôi

Mô hình máy

112

Hệ thống điều khiển trục chính

3

4

5

Cơ cấu vít me đai ốc bi

6

Cơ cấu kẹp phôi

11

7

Đồ gá gia công : hệ thống cam cóc, đĩa chia phôi.

9

812

13

1110

Tên chi tiết trong mô hình STT Tên bộ phận Chức năng

Động cơ 2

Điều khiển bước tiến trục chính trong hành trình taro, lên xuống trục chính trong hành trình khoan

6

servo 2 7

máng trượt xuống

9

khi gia công10

phôi11

12

Bánh răng cóc Cóc

Số răng chia theo góc độ theo đĩa kẹp phôi : 8 phôi, gồm 2 cóc đặt ngược chiều

13

điều khiển đĩa kẹp phôi

Hệ thống điều kiển trục chính bao gồm:

Chuyển động quay và tịnh tiến của đầu máy mang trục chính.

Chuyển động tịnh tiến của xylanh để mang mỏ kẹp ra kẹp chặt phôi

Chuyển động tịnh tiến của xylanh để quay đĩa chia phôi

3 chuyển động này có quan hẹ với nhau nhờ hệ thống điện khí nén và các công tắc hành trình

-Trục chính nhận chuyển động quay và tịnh tiến nhờ 2 động cơ Bấm nút khởi động trục chính vừa quay vừa chuyển động tịnh tiến xuống phía dưới Trục chính được giới hạn hành trình và đảo chiều nhờ hai công tắc hành trình

-Công tắc 1S1: Khởi tạo hành trình cho xylanh 11 đẩy hệ thống cam cóc quay 1 góc 45 độ Lúc này 1 công tắc S2 được đặt ở cuối hành trình piston của xylanh 11 Khi piston duỗi ra hết thì chạm vào S2 Xylanh đẩy cơ cấu kẹp phôi bắt đầu đi ra kẹp chặt Chi tiết cần gia công Lúc này đài gá dao mang theo mũi khoan hoặc taro bắt đầu Khoan hoặc taro ren theo bước mà động cơ servo đã lập trình từ trước Công tắc 2S3 : Sau khi Khoan hoặc taro xong thì trục chính chạm vào công tắcS3 Các xylanh chia phôi 11 và xylanh kẹp phôi bắt đầu co về Chi tiết gia công xong sẽ được lưỡi gà gạt vào thùng chứa

Trên đây là mô tả Nguyên lý hoạt động của phần kết hợp điều khiển chuyển động của trục chính và đồ gá chuyên dùng của máy

4.Ưu, nhược điểm của máy khoan tự động so với máy thông thường:

a) Ưu điểm :

-Do là máy khoan tự động là máy chuyên dùng, với đồ gá chuyên dùng nên chonăng suất cao hơn khi gia công trên máy vạn năng thông thường

-Hệ thống tự động chia phôi giúp cho việc tốn ít công sức của nhân công

hơncho phép một công nhân có thể vận hành nhiều máy 1 lúc

- Hệ thống gá kẹp phôi tương đối nhỏ gọn

-Có thể cải tiến gia công nhiều chi tiết 1 lúc

5.KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN KHÍ NÉN:

a.Trong lĩnh vực điều khiển:

Hệ thống điều khiển bằng khí nén được sử dụng ở những lĩnh vực mà ở đó nguyhiểm, hay xảy ra các vụ nổ, như các thiết bị phun sơn, các loại đồ gá kẹp các chi tiết nhựa, chất dẻo, hoặc là được sử dụng cho lĩnh vực các thiết bị điện tử, vì điều kiện vệ sinh môi trường rất tốt và an toàn cao Ngoài ra các hệ thống điều khiển bằng khí nén được sử dụng trong các dây chuyền rửa tự động; trong các thiết bị vậnchuyển và kiểm tra của thiết bị lò hơi, thiết bị mạ điện, đóng gói, bao bì và trong công nghiệp hoá chất

b.Hệ thống truyền động:

Các dụng cụ, thiết bị máy va đập

Các thiết bị, máy móc trong lĩnh vực khai thác, như khai thác đá, khai thácthan, trong các công trình xây dựng như xây dựng hầm mỏ, đường hầm…

Truyền động quay:

Truyền động động cơ quay với công suất lớn bằng năng lượng khí nén giáthành rất cao Nếu so sánh giá thành tiêu thụ điện của một động cơ quay bằng năng lượng khí nén và một động cơ điện có cùng một công suất, thì giá thành tiêu thụ điện của một động cơ quay bằng năng lượng khí nén cao hơn 10 đến 15 lần so với động cơ điện Nhưng ngược lại thể tích và trọng lượng giảm 30% so với động cơ điện có cùng một công suất

Những dụng cụ vặn vít từ M1 đến M300 : máy khoan, công suất khoảng

3,5KW; máy mài, công suất khoảng 2,5kw cũng như những máy mài có công suất nhỏ, nhưng với số vòng quay cao 100.000vòng/phút thì khả năng sử dụng động cơ truyền động bằng khí nén là phù hợp

Truyền động thẳng:

Vận dụng truyền động bằng áp suất khí nén cho chuyển động thẳng trong các dụng cụ, đồ gá kẹp chặt các chi tiết, trong các thiết bị đóng gói, trong các loại máy gia công gỗ, trong các thiết bị làm lạnh, cũng như trong hệ thống phanh hãm của ô tô

Trong các hệ thống đo và kiểm tra :

Dùng trong các thiết bị đo và kiểm tra chất lượng sản phẩm

c.ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG BẰNG ĐIỆN KHÍ NÉN:

Ưu điểm:

Do khả năng chịu nén (đàn hồi) lớn của không khí, cho nên có trích chứa khí nén một cách thuận lợi Như vậy có khả năng ứng dụng để thành lập một trạm trích chứa khí nén

Có khả năng truyền tải năng lượng xa, bởi vì độ nhớt động học của khí nén

nhỏ và tổn thất áp suất trên đường dẫn ít

Chi phí thấp để thiết lập một hệ thống truyền động bằng khí nén, bởi vì phần

lớn trong các xí nghiệp hệ thống đường dẫn khí đã có sẵn

Hệ thống phòng ngừa quá áp suất giới hạn được bảo đảm

Nhược điểm:

Lực truyền tải trọng thấp

Khi tải trọng trong hệ thống thay đổi, thì vận tốc truyền cũng thay đổi, bởi vì

khả năng đàn hồi của khí nén lớn, cho nên không thể thực hiện chuyển động thẳng hoặc quay đều

Dòng khí nén thoát ra ở đường dẫn ra gây nên tiếng ồn

Hiện nay, trong lĩnh vực điều khiển, người ta thường kết hợp hệ thống điều

khiển bằng khí nén với cơ, hoặc với điện, điện tử Cho nên rất khó xác định một cách chính xác, rõ ràng ưu, nhược điểm của từng hệ thống điều khiển

Tuy nhiên có thể so sánh một số khía cạnh, đặc tính của truyền động bằng điện khí nén đối với truyền động bằng cơ, bằng điện-cơ và thủy lực:

Khi hệ thống đạt được áp suất làm việc tới hạn, thì truyền động vẫn an toàn,

không có sự cố hay hư hỏng xảy ra

Tổn thất áp suất và giá đầu tư cho mạng truyền tải bằng khí nén tương đối

thấp

Hệ thống điều khiển và truyền động bằng khí nén hoạt động tốt Khi mạng

đạt tới áp suất tới hạn và không gây nên ảnh hưởng đối với môi trường tuy nhiên hệthống đòi hỏi rất cao vấn đề lọc chất bẩn của áp suất không khí trong hệ thống Trong hệ thống truyền động bằng khí nén, khả năng thay thế những phần tử dễ dàng

Do trọng lượng của các phần tử trong hệ thống điều khiển bằng khí nén nhỏ, hơnnửa khả năng giản nở của áp suất khí lớn, nên truyền động có thể đạt được vận tốc rất cao

Truyền động bằng khí nén có khả năng điều chỉnh lưu lượng và áp suất một cáchđơn giản Tuy nhiên với sự thay đổi tải trọng tác động, thì vận tốc bị thay đổi

Vận tốc truyền tải và xử lý tín hiệu tương đối chậm.

6 Cơ cấu vitme đai ốc bi:

Truyền động lên xuống của đầu trục chính mang mũi khoan được thực hiện nhờ cơ cấu vitme đai ốc bi

Truyền động vitme đai ốc bi

Truyển động vít – đai ốc được dùng để biến chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến nhờ cơ cấu vít trượt hoặc cơ cấu vít lăn Truyển động vít – đai ốc đượ sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực kĩ thuật khác nhau: các dụng cụ chính xác, các thiết bị tải nặng của cơ cấu ép, cần trục…di chuyển chính xác, tuy nhiên tổn thất về

ma sát trong ren lớn, hiệu suất thấp, nguy hiểm về mòn tăng

Sơ đồ động của truyển động của chuyển động vít – đai ốc dựa vào yêu cầu sử dụng

và bố trí kết cấu: vít quay, đai ốc tịnh tiến (vít chạy dao trong máy tiện), vít vừa quay vừa tịnh tiến, đai ốc cố định.Tùy theo ma sát trên ren mà người ta phân ra truyển động vít – đai ốc ma sát trượt gọi tắt là truyển động trượt và ma sát lăn gọi

là chuyển động lăn

Truyển động trượt là loại vít me - đai ốc có tiếp xúc mặt

Truyển động lăn là loại vít me - đai ốc có tiếp xúc lăn

Vì vậy truyển động lăn có ma sát nhỏ, hoạt động êm được dùng trong các cơ cấu dichuyển chính xác, cơ cấu định lượng và điều chỉnh….vv Thường dùng nhất là chuyển động Vit – đai ốc bi

Ưu điểm của Vít me – đai ốc bi:

-Mất mát do ma sát nhỏ, hiệu suất của bộ truyền lớn gần bằng 0.9

- Đảm bảo chuyển động ổn định vì lực ma sát hầu như không phụ thuộc vào tốc độ

-Có thể loại trừ khe hở và sức căng ban đầu nên đảm bảo độ cứng vững dọc trục cao

- Đảm bảo độ chính xác làm việc lâu dài

Profin ren và vật liệu vít – đai ốc:

Các loại Profin ren khác nhau trong đó thường dùng profin tròn và tam giác có góc tiếp xúc

Để giảm ma sát, bán kính rãnh lăn r1 phải lớn hơn bán kính bi.khi đường kính

bi db 8mm lấy r1 = 0,51 db khi db lấy r1 = 0,53 db

Các loại Profin renMặt làm việc của cơ cấu vít bi cần được tôi độ rắn HRC 60 hoặc lớn hớn Vít

Ưu điểm của truyền động vitme đai ốc bi 7.Động cơ bước và động cơ DC

Chuyển động của trục điểm chính được được điều khiển chính xác nhờ động cơ

DC và động cơ bước.Chúng ta hãy cùng so sánh ưu nhược của nó so với động cơ thường và động cơ bước

7.1.Động cơ bước:

Động cơ bước là một loại động cơ điện có nguyên lý và ứng dụng khác biệt với

đa số các động cơ điện thông thường Chúng thực chất là một động cơ đồng bộ dùng để biến đổi các tín hiệu điều khiển dưới dạng các xung điện rời rạc kế tiếp nhau thành các chuyển động góc quay hoặc các chuyển động của rôto có khả năng

cố định rôto vào các vị trí cần thiết

Động cơ bước có thể được mô tả như là một động cơ điện không dùng bộ

chuyển mạch Cụ thể, các mấu trong động cơ là stator, và rotor là nam châm