Đề cương bài giảng cơ sở máy công cụ hệ đại học

MÁY CẮT KIM LOẠI CHƢƠNG 1: ĐỘNG HỌC MÁY CÔNG CỤ 1.1 ĐẠI CƢƠNG VỀ MÁY CÔNG CỤ (máy cắt kim loại) 1.1.1 Khái niệm lịch sử phát triển máy công cụ Máy công cụ thiết bị, máy móc làm thay đổi hình dáng, kích thƣớc độ xác chi tiết đƣợc gia công (theo thiết kế) phƣơng pháp công nghệ khác từ phôi Chiếc máy công cụ lịch sử loài ngƣời máy khoan gỗ dùng dây kéo tay (hình 1.1) đƣợc ngƣời Ai Cập cổ đại phát minh cách 3000  4000 năm Sau 2000 năm ngƣời Ai Cập Ấn Độ phát minh máy tiện gỗ đạp chân (hình 1.2) Cuối kỷ XV - đầu thể kỷ XVI Leona de Vinci nghệ sỹ lớn đồng thời nhà phát minh ngƣời Ý chế tạo phận máy tiện nhƣ: bánh răng, trục vít me, bàn dao nhƣng nguồn động lực chủ yếu sức bắp ngƣời.Đầu kỷ XVII ngƣời ta dùng sức nƣớc nguồn động lực cho máy công cụ.Đến năm 1774 John Wilkinson cho đời máy khoan vật liệu thép giới Từ trở nhà sáng chế, phát minh liên tục cho đời loại máy gia công kim loại không ngừng cải tiến chúng để có loại máy công cụ đa dạng khác kích thƣớc nhƣ thấy Việt Nam nhƣ nƣớc công nghiệp phát triển giới 1.1.2 Xu hƣớng phát triển phân loại máy công cụ Những máy công cụ vạn nhƣ: tiện phay khoan, bào, mài, gia công bánh vv theo thời gian đƣợc cải tiến phát triển thành máy bán tự động, tự động, máy tổ hợp, trung tâm gia công, đƣờng dây tự động phần toàn phần Trong năm gần nhà sản xuất máy công cụ ứng dụng thành tựu khoa học công nghệ thông tin, điều khiển số, tự động hoá, vật liệu mới, dụng cụ cắt, ma sát học để chế tạo máy DNC, CNC, trung tâm gia công điều khiển số, hệ thống gia công linh hoạt rôbôt hoá, máy tạo mẫu nhanh (RP), máy gia công tia lửa điện, tia Laser v.v, với suất, chất lƣợng trình độ hoá ngày cao.Những hệ máy phần thoả mãn đƣợc yêu cầu trái ngƣợc nhƣ chất lƣợng, suất, giá thành, thay đổi sản phẩm đáp ứng kịp thời Theo tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN) máy công cụ gồm loại sau: - Máy cắt kim loại - Máy gia công gỗ - Máy gia công áp lực - Máy hàn - Máy đúc Máy công cụ ngành chế tạo máy có nhiều chủng loại kích thƣớckhác nhau, chủ yếu máy cắt kim loại dùng để chế tạo chi tiết kim loại phƣơng pháp cắt gọt kim loại có phoi từ phôi Máy cắt kim loại ngành chế tạo máy đƣợc phân loại theo hai nguyên tắc là: theo phƣơng pháp cắt theo trình độ vạn - Phân loại theo phƣơng pháp cắt: bao gồm nhóm máy cắt kim loại sau: máy tiện, máy phay, máy khoan, máy bào, máy mài, v.v - Phân loai theo trình độ vạn năng: bao gồm ba nhóm máy cắt kim loại sau: Máy vạn năng, máy chuyên môn hoá máy chuyên dùng Máy vạn loại máy thích hợp với loại hình sản suất đơn chiếc, sản lƣợng nhỏ, sửa chữa Máy chuyên môn hoá: máy dùng gia công loại hay vài loại chi tiết máy có kích thƣớc khác nhau.Nó chủ yếu đƣợc dùng sản xuất hàng loạt Máy chuyên dùng loại máy đƣợc sử dụng để gia công chi tiết máy có loại kích thƣớc với số lƣợng lớn Theo phân loại để xác định loại máy khác nhau, cần vào ký hiệu tên máy theo chữ chữ số Ví dụ: Máy tiện Việt Nam; T620: T: tiện; 6: ren vít vạn năng; 20: Chiều cao tâm lớn 200 mm Máy tiện Liên Xô: 1K62: 1: tiện; K: cải tiến lần thứ K; 6: ren vít vạn năng; 2: Chiều cao tâm lớn 200 mm 1.2 CHUYỂN ĐỘNG TẠO HÌNH CỦA MÁY CẮT KIM LOẠI 1.2.1 Bề mặt gia công Các bề mặt chi tiết gia công thƣờng gặp ngành chế tạo máy đa dạng kích thƣớc phong phú hình dáng.Nhƣng phần lớn chúng thuộc dạng bề mặt nhƣ sau: dạng bề mặt có đƣờng chuẩn đƣờng tròn, dạng bề mặt có đƣờng chuẩn đƣờng thẳng, dạng bề mặt đặc biệt 1.2.1.1 Dạng bề mặt có đƣờng chuẩn đƣờng tròn Bề mặt có đƣờng chuẩn đƣờng tròn bề mặt đƣợc tạo thành cho đƣờng sinh chuyển động tƣơng đối xung quanh đƣờng chuẩn tròn (hình 1.3) với đặc trƣng có trục chuẩn đối xứng tâm đối xứng Bề mặt trụ bề mặt tròn xoay có đƣờng sinh thẳng song song với đƣờng tâm khối trụ đƣờng chuẩn đƣờng tròn (hình 1.3a) Bề mặt côn bề mặt tròn xoay có đƣờng sinh thẳng giao với đƣờng tâm khối côn đƣờng chuẩn đƣờng tròn (hình 1.3b) Nếu đƣờng sinh đƣờng cong (hình 1.4a) tạo thành bề mặt tròn xoay có hình tang trống Bề mặt hình dạng ren bề mặt đặc thù ngành chế tạo máy có đƣờng sinh đƣờng gẫy khúc, đƣờng chuẩn đƣờng tròn đƣờng thẳng song song với đƣờng tâm khối ren (hình 1.4b) 1.2.1.2 Dạng bề mặt có đƣờng chuẩn đƣờng thẳng Các bề mặt có đƣờng chuẩn đƣờng thẳng bề mặt đƣợc quy ƣớc tạo thành đƣờng sinh đƣờng thẳng, đƣờng cong đƣờng gấp khúc chuyển động trƣợt đƣờng chuẩn đƣờng thẳng đƣợc trình bày hình 1.5.a 1.2.1 Dạng bề mặt đặc biệt (cam, cánh tuốc bin, thân khai ) Các dạng bề mặt đặc biệt bề mặt không gian phức tạp có đƣờng chuẩn đƣờng cong đƣờng thẳng, đƣờng sinh đƣờng thẳng đƣờng thân khai Tuy nhiên việc phân biệt đƣờng sinh đƣờng chuẩn có tính chất tƣơng đối.Tuỳ thuộc vào độ phức tạp bề mặt gia công, lựa chọn đƣờng sinh đƣờng chuẩn đƣa đến sơ đồ động máy có độ phức tạp khác Các bề mặt đặc biệt đƣợc trình bày hình 1.5-B Để hình thành dạng bề mặt khác chi tiết gia công ngành chế tạo máy cần thiết phải tạo đƣờng sinh đƣờng chuẩn tƣơng ứng Nếu bề mặt gia công đƣợc tạo thành từ đƣờng sinh đƣờng thẳng, đƣờng tròn, đƣờng xoắn acsimet đƣờng thân khai máy cắt kim loại cần phối hợp hai chuyển động đơn giản là: thẳng quay tròn Để tạo thành đƣờng sinh đƣờng hypecbon, đƣờng elíp, đƣờng xoắn log máy cắt kim loại cần phải phối hợp hai chuyển động phức tạp là: thẳng quay không tròn 1.2.2 Chuyển động tạo hình Chuyển động tạo hình máy công cụ chuyển động tƣơng đối dao phôi nhằm tạo đƣờng sinh đƣờng chuẩn, hình thành trực tiếp bề mặt chi tiết gia công máy Chuyển động tạo hình có hai loại: Chuyển động tạo hình đơn giản chuyển động tạo hình phức tạp 1.2.2.1 Chuyển động tạo hình đơn giản: Là chuyển động thành phần độc lập thực hiện, không phụ thuộc vào chuyển động khác theo quy luật Ví dụ hình 1.6a - dao II chuyển động tịnh tiến phôi quay, hai chuyển động không phụ thuộc vào Hình 1.6b - dao II chuyển động quay, phôi I không chuyển động 1.2.2.2 Chuyển động tạo hình phức tạp: Là chuyển động tạo hình nhiều chuyển động thành phần có phụ thuộc vào theo quy luật định tạo nên nhƣ tiện ren, tiện côn (hình 1.7) Trên hình 1.7a, phôi I chuyển động quay Q1, dụng cụ II chuyển động chạy dao S Hai chuyển động Q và S có ràng buộc: phôi I quay vòng dao II phải tịnh tiến lƣợng bƣớc ren t, chúng hai chuyển động tạo hình phức tạp Trên hình 1.7.b, phôi I chuyển động quay Q, dụng cụ II thực đồng thời chạy dao ngang Sng chạy dao Sd để hình thành chạy dao Stổng Nhƣ Q chuyển động tạo hình đơn giản, Sng Sd chuyển động phức tạp 1.2.3 Các phƣơng pháp tạo hình 1.2.3.1 Phƣơng pháp chép hình Phƣơng pháp chép hình phƣơng pháp cho lƣỡi dao cắt trùng với đƣờng sinh bề mặt chi tiết gia công (hình 1.8.a), bề mặt gia công đƣợc hình thành đƣờng sinh chuyển động dọc theo đƣờng chuẩn Nếu đƣờng chuẩn đƣờng thẳng có bề mặt gia công mặt định hình Máy cắt kim loại thực phƣơng pháp máy bào định hình hay máy phay chép hình Nếu đƣờng chuẩn đƣờng tròn cho bề mặt tròn xoay định hình Máy thực máy tiện định hình Nếu đƣờng chuẩn đƣờng cong phẳng, bề mặt gia công có dạng cam Các đƣờng chuẩn đƣợc hình thành mẫu chép hình, cam điều chỉnh phối hợp xích truyền động máy Phƣơng pháp chép hình có suất cao nhƣng khó chế tạo dao Hình 1.8: Các phƣơng pháp tạo hình 1.2.3.2 Phƣơng pháp theo vết( gọi phƣơng pháp quỹ tích) Bề mặt đƣợc hình thành tổng hợp vết chuyển động lƣỡi cắt tạo nên (hình 1.8.b) Nói cách khác: quỹ tích vết chuyển động mũi dao cắt đƣờng sinh bề mặt gia công Máy cắt kim loại thực phƣơng pháp tiện, máy khoan, máy phay 1.2.3.3 Phƣơng pháp bao hình Phƣơng pháp bao hình phƣơng pháp tạo hình cho lƣỡi cắt chuyển động, luôn tạo thành nhiều đƣờng, nhiều bề mặt tiếp tuyến liên tục với bề mặt gia công Quỹ tích điểm đƣờng sinh bề mặt gia công Bề mặt tạo hình không phụ thuộc vào hình dáng lƣỡi cắt Trên hình 1.8.c giới thiệu phƣơng pháp bao hình máy xọc Dạng thân khai hình bao mặt cắt lƣỡi dao hình thành điểm 1, 2, 3, Ngoài phƣơng pháp tạo hình chung, loại máy cắt lại có phƣơng pháp tạo hình riêng phụ thuộc vào vị trí tƣơng đối đƣờng sinh đƣờng chuẩn Hình 1.9: Vị trí tƣơng đối đƣờng sinh với đƣờng chuẩn Ví dụ, thay đổi vị trí ban đầu đƣờng sinh so với đƣờng chuẩn cho dạng bề mặt khác - Nếu đƣờng sinh song song với trục xoay đƣờng chuẩn cho mặt trụ (hình 1.9.a) - Nếu đƣờng sinh không song song với trục xoay cho mặt côn(hình 1.9.b) - Nếu đƣờng sinh chéo với trục xoay tạo thành mặt hyperboloid(hình yên ngựa) 1.3 Sơ đồ kết cấu động học – Tổ hợp chuyển động máy cắt kim loại 1.3.1 Sơ đồ kết cấu động học Mối liên hệ tổ hợp chuyển động tạo hình với máy công cụ đƣợc biểu diễn loại sơ đồ gọi Sơ đồ kết cấu động học Đây loại sơ đồ có tính quy ƣớc, sử dụng ký hiệu đặc trƣng cho cấu truyền động, biểu thị vắn tắt mối liên hệ phận máy Ví dụ, sơ đồ kết cấu động học máy tiện ren vít vạn (hình 10) Trong đó: Iv - Bộ phận biến đổi tốc độ trục IS – Bộ phận biến đổi lƣợng chạy dao t x – Bƣớc vít me tính mm tP – Bƣớc ren cần cắt (mm/ vòng trục chính) v – Vận tốc trục mang phôi (m/phút) i1-2, i3-4, i4-5, i6-7- Các tỷ số truyền cố định đƣờng truyền Cần lƣu ý tiện trơn đƣờng truyền không qua vít me mà qua răng, bánh nên tP thay s /1 vòng trục 1.3.2 Xích truyền chuyển động tạo hình bề mặt Tuỳ theo tính chất chuyển động tạo hình, tổng hợp chúng thành sơ đồ kết cấu động học khác cho loại máy Xích truyền động đƣờng truyền chuyển động nối liền từ động tới khâu chấp hành để thực chuyển động tạo hình đơn giản (xích tốc độ) nối liền hai khâu chấp hành để thực chuyển động tạo hình phức tạp (xích chạy dao) Xích chuyển động tạo hình thƣờng bao gồm: xích tạo hình đơn giản, xích tạo hình phức tạp xích tạo hình hỗn hợp 1.3.2.1 Xích chuyển động tạo hình đơn giản Xích chuyển động tạo hình đơn giản đƣờng truyền chuyển động tạo hình đơn giản, ví dụ nhƣ máy mài (hình 1.11), máy phay, máy khoan… Trên hình 1.11 chuyển động: quay đá Qđá, quay chi tiết Qct chuyển động tịnh tiến bàn máy Tbàn độc lập 1.3.2.2 Xích chuyển động tạo hình phức tạp Xích chuyển động tạo hình phức tạp đƣờng truyền chuyển động tạo hình phức tạp, ví dụ nhƣ xích cắt ren máy tiện ren vít vạn (hình 1.10) Khi cắt bƣớc ren tP cần chuyển động quay phôi chuyển động tịnh tiến dao phối hợp với cho phôi quay vòng dao tịnh tiến đƣợc bƣớc ren tP 1.3.2.3 Xích chuyển động tạo hình hỗn hợp (đơn giản + phức tạp) Xích chuyển động tạo hình hỗn hợp đƣờng truyền chuyển động tạo hình phức tạp, nhƣ chuyển động tạo hình máy phay ren vít, gia công (hình 1.12) Chuyển động quay tròn dao phay Q2 độc lập tạo tốc độ cắt chuyển động tạo hình đơn giản, phối hợp chuyển động quay Q phôi chuyển động tịnh tiến T3 tạo bƣớc tP chuyển động tạo hình phức tạp 1.3.1 Xích chuyển động phân độ Chuyển động quay không liên tục để cắt gọt hết bề mặt gia công đƣợc gọi chuyển động phân độ Xích chuyển động đƣợc gọi xích chuyển động phân độ Ví dụ, phay dao phay đĩa mô đun máy phay vạn (hình 1.13) Sau gia công xong rãnh răng, phải quay phôi góc 360/z (z số bánh răng) để tiếp tục gia công rãnh lại.Trên hình 1.13 chuyển động Qphân độ chuyển động quay phân độ gián đoạn Đối với máy cắt kim loại cần phải gia công bề mặt chi tiết giống nhau, phân bố bề mặt chi tiết gia công, dùng xích phân độ đơn giản (hình 14) Hình 1.14 a trình bày cách phân độ cách đóng mở ly hợp với động dẫn động chuyển động phân độ chuyển động Chuyển động phân độ máy công cụ có hai loại: phân độ gián đoạn phân độ liên tục Phân độ gián đoạn đƣợc sử dụng gia công ren nhiều đầu mối, phay bánh dao phay mô đun Phân độ liên tục đƣợc sử dụng gia công bánh phƣơng pháp bao hình 10 34 42 17 vòng, nhƣng lần đảo chiều, trục XI bị vg = 2 42 17 23 vòng, nên thực tế quay vòng Vì thế, giá dao quay 6 θo 23 góc θ o , tức vòng trục XI quay đƣợc vòng.Cho nên lƣợng di o 360 XI phải quay: động tính toán xích quay giá dao viết: θo 23 vòng quay trục XI  vòng quay giá dao 360o (7.32) Phƣơng trình truyền dộng đƣợc thực từ trục XI - chạc quay giá dao bánh trụ e f 20 45 - trục XIII – bánh côn - trục vít – bánh vít làm 25 120 36 quay giá dao: 23 e 45 20 θo vg = f 36 25 120 360o (7.33) Và công thức điều chỉnh: e θo = f 23o (7.34) Trong đó: e + f = 72 Góc quay giá dao xác định công thức kinh nghiệm nhƣ sau: - Đối với bánh có góc ăn khớp α = 20o 0o =1,42 355,3k+90 -0,8 sin2φ Zf (7.35) - Đối với bánh có góc ăn khớp α=15o θo =1,42 458,4k+90 -0,4 sin2φ Zf (7.36) Ở hai công thức: k tỷ số chiều cao chân môđun ( k= h ) m 7.5.3.6 Cơ cấu đặc biệt 1- Cơ cấu bàn dao Bàn dao phận máy quan trọng máy bào côn gồm môt số cấu biên – tay quay, bàn trƣợt để biến chuyển động vòng thành chuyển động thẳng tịnh tiến Nguyên lý làm việc bàn dao đƣợc trình bày hình 7.29 Khi đĩa biên (1) quay tròn, truyền (3) làm cho đĩa biên (2) lắc lƣ quanh tâm O, đƣa dao bào tịnh tiến sống trƣợt (4) bàn dao Hai lƣỡi dao không chuyển động đồng mà lƣỡi làm việc lƣỡi chạy không Do tải trọng máy đƣợc phân bố 162 Các sống trƣợt (4) đƣợc lắp bàn dao lắc lƣ tạo thành góc 2δo Khi gia công thô lấy: Hình 7.29- Sơ đồ nguyên lý làm việc bàn dao máy bào 526 Khi gia công thô lấy: 57,296( δo = s0 +h1tgα) +Δδo L (7.36) Trong đó: so - Bề day vòng tròn chia lớn (mm) h1 - Chiều cao (mm) - Góc ăn khớp L - Chiều dài đƣờng sinh mặt côn chia (mm) Δδ0 - Góc phụ thêm để đảm bảo lƣợng dƣ cho gia công tinh 57,296 Δδo = Δδ o Δδo L - Lƣợng d cắt tinh mặt răng, lấy ΔSo =0,5÷1mm Khi gia công tinh, dùng công thức sau đây: 57,296( δo = s0 +h1tgα) L (7.37) 2- Cơ cấu di động điều chỉnh phôi Phôi lắp bàn trƣợt cần đƣợc đƣa vào lùi khỏi dao Điều khiển trình nhờ cam thùng B (trên sơ đồ động hình 7.28) cấu thực lƣợng di động đƣợc trình bày hình 7.28b) bên phải sơ đồ động Cam B có hai rãnh: rãnh a di động phôi để cắt thô rãnh b để cắt tinh Tƣơng ứng với rãnh có lăn (4) để truyền chuyển động đến (5) Thanh 163 (5) quay chốt (6) cố định thân máy Trong rãnh (5) lắp vít me (7) để di động thân (8) Trên thân (8) lắp bàn trƣợt (9) với bulông (10) Nhƣ thế, cam B di động (5) bàn trƣợt (9) mang phối đến gần xa dao cắt Hình 7.30-Sơ đồ vị trí trục phôi máy bào 526 Khi gia công tinh, cam đƣa bàn trƣợt đến gồi tì (11) cố địmh vị trí để gia công Khi cần đƣa bàn trƣợt xa dao (nhƣ lắp phôi), ta nới bulông (10) dùng tay quay (12) để di động bàn trƣợt Khi bàn trƣợt chạm gối tì (11) lúc đỉnh côn O1 phôi trùng với tâm O máy, tức tâm bánh gần dẹt (giá dao) mà hƣớng chuyển động mũi dao cắt phải qua (hình 7.30) Trên máy 526 có cấu di động phôi theo dọc trục có vạch khắc độ để điều chỉnh vị trí trục mang phôi Góc trục ψ mang phôi cần điều chỉnh:  = 1 -  (7.38) Ở 1 tính từ tgφ1 = Zf với Z2 – bánh ăn khớp với bánh cần Z2 cắt 7.6 MÁY GIA CÔNG BÁNH RĂNG CÔN RĂNG CONG Bánh côn cong có ƣu điểm bánh côn thẳng chuyển động êm, không ồn, kết cấu chặt chẽ, chịu đƣợc tải trọng lớn kích thƣớc Năm 1905, máy gia công bánh côn cong xuất triển lãm Paris Trong trình phát triển, nhiều nguyên lý gia công đƣợc nghiên cứu sở đó, ngƣời ta chế tạo nhiều loại máy gia công bánh côn cong khác 7.6.1 Nguyên lý gia công bánh rẳn công cong 164 Hình 7.31- Sơ đồ nguyên lý hình thành dạng cong Sự khác bánh côn thẳng bánh côn cong dạng theo chiều dài: thẳng cong Do nguyên lý gia công hai loại khác phƣơng pháp tạo dạng theo chiều dài Nguyên lý gia công bánh côn cong có hai phần: 1- Nguyên lý tạo hình thân khai giống nhƣ bánh côn thẳng: nhắc lại chuyển động ăn khớp cặp bánh côn bánh gần dẹt 2- Nguyên lý tạo theo chiều dài, tức phƣơng pháp tạo dạng theo chiều dài bánh gần dẹt, để ăn khớp với phôi cắt cong phôi Nguyên lý tổng quát tạo dao bánh gần dẹt theo sơ đồ hình 7.31 Do mảnh dao (1) lắp thành đầu dao cho chuyển động quay vòng quanh tâm O1.Tâm O1 nằm bánh gần dẹt (2) di động bánh gần dẹt cách để vòng tròn có bán kính r đầu dao, lăn không trƣợt vòng tròn có bán kính R bánh gần dẹt.Bán kính r thay đổi từ ÷ ∞ Trên sở đó, lƣỡi cắt mảnh dao (1) hình thành dạng bánh gần dẹt nhƣ sau: - Nếu r = 0, tức bán kính lăn đầu dao trở thành điểm, đầu dao lăn bánh gần dẹt, dạng hình thành cung tròn có bán kính R n Dạng đƣợc gọi cong Gleason - Nếu r = ∞, tức đầu dao tròn biến thành răng, lăn bánh gần dẹt Dạng đƣờng thân khai đƣợc gọi cong Klingelnberg - Nếu r < < ∞, tức hình thành vòng tròn lăn đầu dao Dạng đƣợc hình thàng đƣờng cong Xicloid Một đoạn đƣơng cong đƣờng cong Nếu vòng tròn có bán kính r lăn không trƣợt mặt vòng tròn R 165 bánh gần dẹt dạng dạng hình thành đƣờng cong epixicloid Nếu vòng tròn r lăn mặt vòng tròn R, đƣờng cong hình thành đƣờng cong hypoxicloid - Nếu số đầu dao Zd = sau vòng quay đầu dao, phôi phải quay qua Đầu dao gọi đầu dao Mammano - Nếu Zd > vòng quay đầu dao gia công nhiều Đầu dao loại đƣợc gọi đầu dao Oerlikon 7.62 Máy gia công bánh côn cong Gleason 7.6.2.1 Đặc điểm trình gia công Đƣờng cong Gleason đƣợc hình thành với đầu dao (1) có tâm O với bán kính Rn Đầu dao đƣợc lắp bánh gần dẹt (2) quay xung quanh trục để hình thành dạng bánh gần dẹt Phôi (3) lăn bánh gần dẹt đƣợc chép lại dạng cung ab Bán kính đƣờng cong Gleason bán kính Rn đầu dao Hình 7.32b trình bày vị trí tƣơng đối khâu chấp hành hình thành cong Bánh gần dẹt giá dao (2), lắp đầu dao (1) Đỉnh mảnh dao (4) cần phải qua mặt côn chân phôi (3).Để thực điều phải điều chỉnh trục phôi tạo thành với bề mặt chuyển động đỉnh mảnh dao với góc Tâm máy điểm O, tức điểm cắt cắt trục dao trục phôi Máy gia công đƣờng cong Gleason làm việc theo chế độ phân độ gián đoạn, gia công răng, suất thấp Để hình thành dạng trên, máy Gleason cần thực chuyển động sau: - Chuyển động quay tròn Q đầu dao quanh tâm O1 - Chuyển động bao hình (Q1,Q2) giá dao phôi để hình thành dạng - Chuyển động phân độ Q3 quay phôi, để gia công 166 Hình 7.32- Sơ đồ gia công Gleason 7.6.2.2 Sơ đồ kết cấu động học máy phay bánh côn cong Trong gia công bánh côn cong Gleason, giá dao phải thực chuyển động quay vòng Q1, phôi thực quay vòng Q2 đồng thời đầu dao quay vòng Q xung quanh tâm trục với vận tốc cắt V Hình 7.33- Sơ đồ kết cấu động máy phay cong 528C Mối quan hệ chuyển động tạo hình bề mặt cong đƣợc trình bày sơ đồ kết cấu động học hình 7.33 Các chu kỳ làm việc đƣợc thực nhƣ sau: 167 Sau gia công xong rãnh răng, phôi lùi khỏi đầu dao, giá dao thực chuyển động đảo chiều Q3 vị trí ban đầu Lúc phôi chuyển động theo hƣớng cũ với Q2, dao chuyển động vòng Q Khi phôi lùi khỏi đầu dao, chuyển động bao hình (Q 1, Q2) bị phân thành hai chuyển động: 1-chuyển động phụ dảo chiều Q3 để đƣa giá dao vị trí ban đầu; 2- chuyển động Q1 đảo chiều xong Sau đó, phôi tiến tới đầu dao, chuyển động bao hình (Q1, Q2) đƣợc khôi phục để gia công khác Vì giá dao quay ngƣợc vị trí ban đầu với cuyển động Q3, phôi quay liên tục nên bắt đầu cắt theo vừa đƣợc gia công mà cách só Zi 7.6.3 Sơ đồ động máy phay bánh răng cong 528C Hình 7.34- Hình dáng máy 528C Máy phay bánh răng cong 528C máy thực nguyên lý cắt Gleason Liên Xô chế tạo, dùng để gia công thô tinh cong có dạng cung tròn Máy gia công theo phƣơng pháp bao hình chép hình Hình dáng máy 528C đƣợc trình bày hình 7.34 7.6.3.1 Tính kỹ thuật máy phay bánh răng cong 528C: 168 - Đƣờng kính lớn vòng tròn phân độ bánh gia công: 800 mm - Mô đun lớn nhất: m= 15 mm - Số gia công: 4÷ 100 - Chiều dài lớn đƣờng sinh mặt côn gia công: 420 mm - Số vòng quay đầu dao: n = 21÷ 300 vg/ph - Động dẫn động chính: N = 10KW, n = 3000 vg/ph - Động dẫn động hệ thống thủy lực: N = 2,2KW, n = 1500 vg/ph - Lƣợng máy: 14200kG 7.6.3.2 Sơ đồ động máy Sơ đồ động máy phay phay cong 528C đƣợc trình bày hình 7.35 Hình 7.35- Sơ đồ động máy phay côn cong 528C Máy 528C có ba nhóm chuyển động: hai nhóm dùng để hình thành dạng nhóm để phan độ - Nhóm hình thành dạng chiều dài nhóm chuyển động đơn giản để thực chuyển động Q đầu dao Chạc điều chỉnh nhóm iv 169 - Nhóm bao hình (nhóm hình thành dạng răng) nhóm chuyển động tạo hình phức tạp, dùng để thực mối liên hệ chuyển động giá dao phôi, tức thực chuyển động bao hình (Q1,Q2) Chạc điều chỉnh bao hình ix Muốn cho giá dao quay tròn với vận tốc không (để gia công bánh có đỉnh chân cần cắt vát) dùng thêm xích bổ sung ib - Nhóm chuyển động phân độ thực chuyển động vòng đơn giản để phân độ trục phân phối PP phôi Khi trục phân phối quay vòng cắt xong tuần hoàn phân độ xong Chạc điều chỉnh phân độ iy Bánh tổ hợp dùng để đảo chiều giá dao mà không cần cắt xích truyền động Máy 528C cấu tổng hợp chuyển động(cơ cấu vi sai), dĩa phân độ riêng rẽ nên độ xác phân độ cao Xích chuyển động (xích tốc độ): Xích thực từ động điện Đ ,1 có N ,1 = 10 kW n ,1 = 3000 vg/ph, qua cặp bánh trụ Error!  trục I  cặp bánh côn Error!  chạc tốc độ Error! Error!  trục II  cặp bánh trụ Error!  trục III  cặp bánh trụ ăn khớp Error! cuối trục mang dao IV Phƣơng trình truyền động xích là: 3000 Error! Error! Error! Error! Error! Error! = nError! (số vòng quay đầu dao) Từ rút công thức điều chỉnh bánh thay thế: i ,v = Error! Error! = Error! (7.39) Xích chuyển động phân độ Xích phân độ đƣợc thực từ trục phân phối PP (cam thùng)  bánh vít - trục vít Error!  hai cặp bánh trụ Error! Error!  trục V  cặp bánh trụ  cặp bánh côn  trục VI  ba cặp bánh côn  trục VIII  chạc phân độ  cặp bánh côn  trục IX  cặp bánh côn  trục vít - bánh vít cuối trục phôi X Chuyển động phân độ đƣợc thực trục phân phối PP quay vòng phôi quay Z ,i Do lƣợng di động tính toán xích phân độ là: vòng quay trục phân phối  Error! vòng quay phôi (7.40) Phƣơng trình truyền động là: vòng TPP Error! Error! Error! Error! Error! Error! Error! Error! Error! Error! Error! Error! Error! = Error! Từ có công thức điều chỉnh: 170 l ,y = Error! Error! Error! (7.41) Trị số Z ,i cần phải số nguyên gần mà số Z ,f chia hết Xích chuyển động bao hình Xích bao hình dùng để hình thành dạng răng, tức thực chuyển động tƣơng đối giá dao (bánh dẹt) phôi với lƣợng di động tính toán: vòng quay giá dao  Error! vòng quay phôi (7.42) Xích bao hình giá dao  bánh vít - trục vít Error!  trục XI  cặp bánh côn Error!  trục XII  chạc bao hình Error! Error!  ly hợp L ,1 đóng sang phải  cặp bánh trụ Error!  bánh Z = 23 ăn khớp với vành bánh tổ hợp cho tỷ số truyền Error!  vòng 240 bánh tổ hợp ăn khớp với bánh Z = 16 cho tỷ số truyền Error!  cặp bánh côn Error!  cặp bánh trụ Error!  trục V  từ đến phôi giống nhƣ xích phân độ Phƣơng trình truyền động là: vòng Error! Error! Error! Error! Error! Error! Error! Error! Error! Error! Error! Error! Error! Error! Error! Error! Error! Error! Error! = Error! Theo công thức (7.45)  i ,y = Error! Error! = Error! có công thức điều chỉnh: i ,x = Error! Error! = Error! Error! (7.43) Nếu hình thành răng, phôi quay góc  ,1 trục phân phố PP quay môt góc  ,1 viết phƣơng trình cân từ trục phân phối đến phôi nhƣ sau: Error! Error! Error! Error! Error! Error! Error! Error! Error! Error! Error! Error! Error! Error! = Error! (7.44) Nếu thay Error! Error! = Error! vào phƣơng trình (4.78) đƣợc:  ,1 Error! = Error! Suy ra: Z ,i = Error! ZError! Góc quay trục phân phối thời gian hình thành dạng (hành trình thuận) thƣờng lấy  ,1 = 1600, Do đó: Z ,i = Error! (7.45) Ở đây:  ,1 tính độ 171 Error! Với công thức này, xác định đƣợc trị số Z ,i tiến hành điều chỉnh xích bao hình Xích chuyển động chạy dao Lƣợng chạy dao máy 528C biểu thị thời gian hành trình công tác t ,c (s) đƣợc thực cam trục PP Độ lớn góc quay giá dao theo hai chiều thay đổi đƣợc đƣợc cố định bánh tổ hợp (hành trình thuận: Z ,16 ăn khớp với vành có 240 răng, hành trình nghịch Z ,16 ăn khớp với vành có 144 răng) Góc quay giá dao thay đổi nên trƣờng hợp không dùng hết toàn góc quay theo chiều sau gia công xong răng, cam trục phân phối PP đóng ly hợp ma sát L ,2 lên để thực hành trình nhanh Giá dao quay với vận tốc cao hơn, chiều để kết thúc góc quay lại Vì vận tốc quay trục phân phối thay đổi (nhƣng chiều quay không thay đổi) chu trình gia công, trục phân phối quay chậm để cộng tác với góc  ,1 quay nhanh để chạy không với góc  ,2 (góc  ,1 lấy phạm vi 120  1800, ) Nếu thời gian dùng cho hành trình công tác t ,c với thời gian này, 3000 động điện quay vòng Trong thời gian này, trục phân phối quay t ,c,60  ,10, , tức Error! vòng Do đó, lƣợng di động tính toán xích chạy dao là: 3000 vòng quay đông điện  Error! vòng quay trục phân phối t ,c,60 (7.46) Xích chạy dao đƣợc thực hiệ từ động điện Đ ,1 có n ,1 = 3000 vg/ph - qua cặp bánh trục Error! - trục I - chạc chạy dao Error! Error! - cặp bánh trụ Error! đóng ly hợp LError! xuống dƣới - cặp bánh côn Error! trục XIII - cặp bánh côn Error! - trục V - hai cặp bánh trụ Error! Error! - trục vít - bánh vít Error! làm quay trục phân phối PP Phƣơng trình truyền động là: 3000 Error! Error! Error! Error! Error! Error! Error! Error! t ,c,60 Error! = Error! Từ có công thức điều chỉnh lấy  ,1 = 1600, i ,s = Error! (7.47) Xích chuyển động chạy dao nhanh 172 Error! = Error! Để chạy nhanh, tác cam thùng trục PP quay nhanh hành trình chạy không, ly hợp L ,2 cần đóng lên để xích quay trục PP tắt qua cặp bánh răng, tránh chạc điều chỉnh i ,s Xích chạy nhanh động Đ ,1, tức là: 3000 Error! Error! Error! Error! Error! Error! Error! = n ,PP (vg/ph) Từ tính đƣợc số vòng quay trụ PP chạy nhanh: n ,PP  5,5 vg/ph Trong hành trình chạy không, trục PP quay góc  ,2 = 2000, , tức Error! vòng Do thời gian chạy không: t ,k = Error! Error!  (s/răng) Xích chuyển động bổ sung Xích bổ sung dùng để thực chuyển động vòng không giá dao gia công bánh nhỏ có hình dáng đặc biệt để ăn khớp bánh lớn thẳng, gia công có đỉnh chân cần phải cắt vát Chuyển động không giá dao đƣợc thực di động hƣớng trục trục vít hai đầu mối giá dao (cặp truyền động Error!) Di động hƣớng trục trục vít cấu lệch tâm bánh vít 60 truyền tới Chuyển động vòng bánh vít có cấu lệch tâm đƣợc thực từ trục XI - qua ba bánh côn Error! Error! - chạc bổ sung iError! = Error! Error! - cặp bánh côn Error! - trục XIV - cấu trục vít - bánh vít Error! Nếu dùng phƣơng pháp chép hình theo hình dạng dao để gia công dao cần phải ăn dao theo hƣớng kính phân độ tiến hành gia công qua Z ,i Trƣờng hợp cho suất cao Khi dùng phƣơng pháp chép hình, nhóm khuyếch đại gần chạc bao hình i ,x cần thay cặp bánh Error! cặp Error! (đóng ly hợp LError! sang trái); thay cặp bánh Error! khối bánh di trƣợt cặp Error! Lúc này, tiến hành phân độ trục phân phối quay vòng  phôi quay răng, tức Error! vòng phôi Do chạc điều chỉnh xích phân độ công thức (7.40) đƣợc thay bằng: i ,y = Error! Error! = Error! Error! = Error! (7.48) Công thức (7.47) đƣợc thay bằng: i ,x = Error! (7.49) 7.6.4 Các cấu đặc biệt máy phay bánh răng cong 528C 7.6.4.1 Cơ cấu đầu dao phay 173 Dầu dao phay máy 528C đƣợc trình bày hình 7.35 Bộ phận đầu dao thân (1) Nó có dạng đĩa tròn chu vi có rãnh để lắp mảnh dao (2) (3) Các mảnh dao có hai loại: loại có lƣỡi cắt (2) loại có lƣỡi cắt (3) Lƣỡi cắt gia công mặt lõm lƣỡi cắt gia công mặt lồi Dƣới mảnh dao có đặt nêm (4) miếng đệm (5) Các miếng nêm di động vào nhờ vít (6) để điều chỉnh bán kính tạo hình Rn thẳng 7.6.4.2 Cơ cấu cam Trên trục phân phối PP máy 528C có lắp cam thùng (1) để điều khiển chuyển động bàn máy mang phôi, đóng mở ly hợp L2 (xem hình 7.33) cam đĩa (2) để khởi động cấu tính tự động dừng máy Hình 7.36 trình bày loại cam Hình 7.36- Đầu dao phay cong máy 528C 174 Hình 7.37- Cơ cấu cam máy 528C Trên cam thùng có hai rãnh cam a b: rãnh điều khiển cắt tinh rãnh điều khiển cắt thô Khi chốt (3 ) vào rãnh a chốt (4) khỏi rãnh b ngƣợc lại Khi cam (1) quay bàn trƣợt (5) quay quanh trục O – O Nhờ trƣợt (6), bàn trƣợt di động xi lanh (7) theo hƣớng trục Chiều dài hành trình xi lanh đƣợc điều chỉnh vít (8) để thay đổi vị trí trƣợt (6) Ở hành trình làm việc, dầu có áp suất vào buồng phải xi lanh (7) di động pít tông nối liền với bàn máy (9) mang phôi, đƣa bàn máy tì vào gối chắn (10) Dầu từ buồng trái xi lanh chảy bể dầu Khi bàn máy bị chặn lại gối chắn (10), cam (1) trì khoảng cách đầu pít tông mặt bích xi lanh độ hở 0,3 ÷ 0,4mm Lúc dầu từ buồng phải chảy qua van tràn Nhờ đặc điểm kết cấu này, vị trí bàn máy đƣợc trì xác hành trình công tác, không lệ thuộc vào độ xác cam Khi cần lấy chi tiết gia công xong ra, bàn máy (9) với phôi lùi vị trí biên bên phải Lúc này, ta dùng tay để gạt trƣợt van điều khiển, đƣa dầu vào buồng trái xi lanh (7), đẩy pit tông bàn máy (9) sang phải Rãnh cam c d dùng để đóng mở ly hợp ma sát L2 Cam đĩa (2) dùng để điều khiển cấu tính số gia công Khi đạt số đƣợc điều chỉnh, cam đóng công tác cuối hành trình (11) để tự động dừng máy 175 176 ... sau: - Máy cắt kim loại - Máy gia công gỗ - Máy gia công áp lực - Máy hàn - Máy đúc Máy công cụ ngành chế tạo máy có nhiều chủng loại kích thƣớckhác nhau, chủ yếu máy cắt kim loại dùng để chế... tiện, máy phay, máy khoan, máy bào, máy mài, v.v - Phân loai theo trình độ vạn năng: bao gồm ba nhóm máy cắt kim loại sau: Máy vạn năng, máy chuyên môn hoá máy chuyên dùng Máy vạn loại máy thích... để bàn máy) , máy tiện chép hình, máy 30 chuyên dùng, máy tiện đứng máy tiện cụt, máy nhiều dao, máy tiện Rêvôve, máy tiện nửa tự động tự động, máy tiện điều khiển số CNC 2.1.3 Máy tiện ren vít