Bài giảng môn học Máy công cụ

Bài giảng môn học Máy công cụ

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Khoa Cơ khí, Trường Đại học Bách Khoa Tập giảng Môn học Máy Công Cụ Biên soạn theo đề cương môn học chuyên ngành khí ĐHBK ĐN Người biên soạn : Bùi trương Vỹ Khoa Cơ khí, Trường Đại học Bách khoa Đại học Đà nẵng Đà Nẵng - Năm 2007 Phần I: Máy cơng cụ Mở đầu Các loại sản phẩm khí nói chung tạo q trình sau Đúc Thiết bị có liên quan loại máy đúc, khuôn mẫu Gia công áp lực: gia công không phoi, tạo sản phẩm nhờ trình biến dạng dẻo kim loại với loại máy cán, ép, máy búa Ghép nối: ví dụ hàn, mối ghép Gia công cắt gọt kim loại: gia cơng có phoi, tạo sản phẩm cách lấy lượng kim loại dư thừa để đạt hình dáng kích thước chất lượng kỹ thuật theo yêu cầu Máy công cụ cắt gọt kim loại dùng cho q trình nầy Ngồi ra, thường có q trình gia cơng tinh lần cuối, sơn mạ trước đưa vào xử dụng Quá trình gia cơng cắt gọt kim loại để tạo sản phẩm có ưu điểm: – Đạt độ xác kích thước cao – Hình dáng hình học đảm bảo, sắc cạnh – Kinh tế Tuy có số nhược điểm: – Lãng phí vật liệu – Tốn nhiều thời gian số q trình khác Do đó, thiết kế chế tạo sản phẩm, cần lựa chọn thích hợp cách gia cơng ln phải nghĩ đến biện pháp cải thiện chất lượng sản phẩm Các yếu tố có liên quan q trình cắt: Máy công cụ Vật liệu kỹ thuật Dụng cụ cắt Chế độ cắt kế hoạch sản xuất Điều kiện gia công ( làm mát) Chương 1: Chuyển động học máy công cụ Các dạng bề mặt thường dùng cho sản phẩm khí Có thể phân thành dạng bề mặt: 1.1 Dạng bề mặt tròn xoay: Tạo đường chuẩn đường tròn, tùy theo loại đường sinh ( thẳng, bất kỳ, gãy khúc ) có dạng bề mặt sau (H1.1) S C S C α a bề mặt trụ trịn xoay S C b bề mặt nón S C c bề mặt định hình trịn xoay d bề mặt ren H1.1: Các dạng bề mặt tròn xoay S C C a bề mặt phẳng C S b bề mặt C S S c bề mặt cong phẳng d bề mặt bánh H1.2: Các dạng bề mặt phẳng 1.2 Dạng bề mặt phẳng: Có đường chuẩn đường thẳng, dạng bề mặt tạo tùy thuộc vào loại đường sinh (H1.2) 1.3 Dạng mặt đặc biệt: bề mặt cam, cánh turbin có đường sinh tuân theo quy luật hình học định Như vậy: + Bề mặt đươc tạo cho đường sinh chuyển động theo đường chuẩn: ∗ Với đường sinh đường chuẩn đường thẳng tròn, cấu máy cần tạo chuyển động đơn giản thẳng tròn ∗ Với đường sinh có dạng hyperbol, ellip, xoắn lơga , cấu máy phải thực chuyển động thẳng tròn khơng đều: khó ứng dụng thực tế + Các chuyển động cấu máy để tạo đường sinh đường chuẩn cần thiết gọi chuyển động tạo hình máy cơng cụ Chuyển động tạo hình máy cơng cụ: 2.1 Định nghĩa: Chuyển động tạo hình bao gồm chuyển động tương đối dao phôi trực tiếp tạo bề mặt gia cơng Ví dụ: Q T chuyển động tạo hình (H1.3a) Q Có trường hợp : a) Tạo hình đơn giản: chuyển động độc lập Q T H1.3a ( không phụ thuộc vào chuyển động khác-H1.3b) Q Q H1.3b: Tạo hình đơn giản Q T H1.3c: Tạo hình phức tạp T T2 T1 H1.3d b) Tạo hình phức tạp: gồm chuyển động phụ thuộc Q&T (H1.3c) c) Tạo hình vừa đơn giản vừa phức tạp-Q: chuyển động độc lập,T1&T2 chuyển động tạo hình phức tạp để phối hợp thành T (H1.3d) Các chuyển động khâu chấp hành ( dao& phơi ) chuyển động tương đối thực khâu nào, dao phơi Ngồi chuyển động tạo hình, máy cịn có chuyển động khác tiến, lùi dao nhanh, chuyển động phân độ , chuyển động phụ cần thiết để hồn tất q trình tạo hình 2.2 Các phương pháp tạo hình bề mặt máy cơng cụ Bao gồm: Phương pháp chép hình: Lưỡi cắt dụng cụ cắt trùng với đường sinh bề mặt tạo hình Trong trình cắt, lưỡi cắt ln tiếp xúc với bề mặt tạo hình (H1.4a,b) Phương pháp nầy có ưu điểm cho suất cao khó chế tạo dụng cụ, ngồi lực cắt phát sinh lớn nên phải chọn chiều rộng lưỡi cắt thích hợp S(lưỡi cắt) S(lưỡi cắt) C a) Bào định hình b)Phay mơ đun S(hình bao lưỡi cắt chuyển động) c) Phay bao hình d)Nguyên lý tạo dạng bao hình H1.4: Một số phương pháp tạo hình bề mặt Phương pháp bao hình: Lưỡi cắt chuyển động tạo nhiều bề mặt, đường, điểm hình học ln tiếp xúc với bề mặt gia công Tập hợp tất vết lưỡi cắt nầy đường sinh bề mặt tạo hình khơng phụ thuộc vào hình dạng dụng cụ cắt( H1.4c,d) Phương pháp theo vết: Phương pháp nầy có đường sinh bề mặt tạo hình tập hợp chất điểm trùng với điểm cắt gọt dao chuyển động, chủ yếu ứng dụng cho máy điều khiển chương trình số Sơ đồ kết cấu động học máy công cụ 3.1 Định nghĩa: Sơ đồ kết cấu động học sơ đồ mơ tả chuyển động tạo hình máy Qua sơ đồ nầy biểu diễn mối liên hệ chuyển động nguồn động lực khâu chấp hành, khâu chấp hành với Ví dụ: Sơ đồ kết cấu động học máy tiện ren (H1.5) – Chuyển động tạo hình theo sơ đồ: Q&T – Mối liên hệ chuyển động khâu chấp hành Động đến phôi (tạo hình đơn giản): nđ/c ⋅ iv = nt/c [v/ph] (1.1) Phơi đến bàn dao (tạo hình phức tạp): 1vịng t/c ⋅ is ⋅ tx ⋅ k = [mm] (1.2) • iv , is : cấu điều chỉnh Hộp Tốc độ Hộp Chạy dao • k: hệ số chuyển đổi đơn vị H1.5: Sơ đồ kết cấu động học máy tiện ren – Đường nối từ động đến khâu chấp hành khâu chấp hành gọi xích truyền động Trên xích truyền động, ngồi cấu điều chỉnh cịn có tỉ số truyền cố định dùng làm nhiệm vụ nối đường truyền 3.2 Phương pháp nghiên cứu thiết kế: – Phải xuất phát từ bề mặt gia công sản phẩm cần chế tạo để phân tích chuyển động cần thiết – Xác định chuyển động tạo hình chuyển động phụ khác – Phân phối hợp lý chuyển động tương đối cho khâu chấp hành – Vẽ sơ đồ kết cấu động học máy thiết lập quan hệ chuyển động Chương 2: Các cấu truyền động máy công cụ Phân loại ký hiệu máy: 2.1 Phân loại: Thường phân loại máy theo cách: – Theo cơng dụng: Có máy tiện, phay, bào – Theo mức độ vạn năng: Có máy vạn năng, máy chuyên dùng – Theo độ xác: máy cấp xác thường, máy cấp xác nâng cao, cao Cấp xác máy TCVN 17-42-75 quy định – Theo trọng lượng máy: trung bình (≤ 10T), cỡ nặng (10 ÷30T)… – Theo mức độ tự động hố: Có máy tự động, bán tự động 2.2 Ký hiệu: Mỗi nước có ký hiệu máy khác Tiêu chuẩn ngành khí nước ta TCVN-C1-63 quy định cách ký hiệu máy cắt kim loại (Bảng 9.1[4] ) Các thơng số kích thước chúng tiêu chuẩn Ví dụ : T620, K135, P82… T: Nhóm máy tiện, 6: máy vạn 20: Kích thước phơi lớn gia cơng máy theo bán kính tính cm (hay ∅max = 400) Các cấu truyền động: 2.1 Các loại chuyển động: Phân theo mức độ tiêu thụ công suất, ta có: – Chuyển động chính: Tiêu thụ cơng suất lớn (5÷10kW), dùng để tạo tốc độ cắt + Với chuyển động quay trịn: V = πDn [m/ph] 1000 (2.1) đó: D, đường kính chi tiết gia cơng [mm]; n, số vòng quay [v/ph] + Với chuyển động tịnh tiến: V = 2Ln htk [m/ph] 1000 (2.2) L, chiều dài hành trình [mm]; nhtk, số hành trình kép [htk/ph] – Chuyển động chạy dao: Tiêu thụ công suất bé( khoảng 5% cơng suất truyền động chính), chuyển động có ảnh hưởng đến suất độ bóng bề mặt gia cơng Ngồi phải kể đến chuyển động phụ cần thiết khác 2.2 Các cấu truyền động: A Hộp Tốc độ: Yêu cầu cấu truyền động hộp tốc độ máy công cụ: – Truyền công suất lớn – Biến đổi tốc độ phạm vi định – Có tính cơng nghệ Thường dùng loại cấu sau Truyền động vô cấp: Các truyền động puli hình nón, biến tốc khí dùng truyền động thủy lực, truyền động điện Loại truyền động nầy có ưu điểm biến đổi vô cấp tốc độ phạm vi biến đổi nhỏ, công suất truyền không lớn (H2.1) Đ/C II Rmax I x Đ2 x R1max Rmin x R2min R1min Đ1 a puli hình nón Dmax I ° x Dmin R2max x I II III x b biến tốc ma sát mặt đĩa II c biến tốc ma sát hình xuyến ° H2.1: Một số biến tốc khí Truyền động phân cấp (H2.2): Mặc phép biến đổi phân cấp tốc độ, cách sử dụng dãy số tốc độ tuân theo quy tắc cấp số nhân, hạn chế tổn thất nầy Phạm vi biến đổi tốc độ mở rộng ghép nối tiếp nhóm truyền (các khối bánh di trượt) Truyền động phân cấp với truyền bánh xử dụng rộng rãi Phạm vi biến đổi tốc độ: Rn = Số cấp tốc độ: z= n max n (2.3) n ∏p i (2.4) pi : số tỉ số truyền nhóm truyền thứ i I II x x x x D2 D4 D1 D3 x x z'1 z'3 x z'2 b khối bánh di trượt bậc z3 z4 I z1 z2 z3 I x II D'4 z2 z1 z2 z1 z' a puli bậc II I D'1 D'2 D'3 x x x x II x z'2 z'1 z'4 z'3 x x x x z'2 c khối bánh di trượt bậc z1 I d khối bánh di trượt bậc z2 M z1 I II II x z'1 z2 x x z'1 x z'2 e.cơ cấu biến đổi tốc độ với ly hợp vấu z1 z2 M I M I x z'2 f.cơ cấu biến đổi tốc độ với ly hợp ma sát z1 z2 x x ° II II x x z'1 z'2 z'1 z'2 h.ly hợp vấu tay địn g.ly hợp vấu phía H2.2: Một số cấu biến đổi tốc độ B Hộp Chạy dao Yêu cầu cấu truyền động hộp chạy dao máy công cụ: – Truyền công suất bé, khoảng( ÷ 10)% cơng suất truyền động – Biến đổi tốc độ phạm vi định – Có tính cơng nghệ, ví dụ dễ lắp ráp, chế tạo, thay Thường dùng loại cấu sau : Các cấu chạy dao hình (H2.3 a,b,c,d) cấu then kéo, bánh hình tháp, cấu Mean, cấu bánh thay z zz1 z4 z1z2 I x x x x z3z4 z1 I x x x x x x x z0 II z5 z6 z7 z8 ' ' ' z 3z ' z z1 I x II z2 z3 z8 z0 III II a.cơ cấu then kéo b.cơ cấu BR hình tháp c.cơ cấu Mean a c x xx b a A0 b c R A0 x d d d.cơ cấu BR thay H2.3:Các cấu chạy dao C Một số cấu đặc biệt khác: I z1 z0 z2 I II II III x III x ' z'1 z H2.4a z1 z2 M z1 z3 z3 z3 x z2 I III z4 H2.4c Tay M z1 x z3 I z2 x II z x x II I I H2.4e z2 z x x I II H2.4d II x M z1 H2.4b x z3 z0 z1 z2 x z2 H2.4f z4 III k x x x z3 II giá H2.5: Cơ cấu vi sai H2.4: Một số cấu đảo chiều tổng hợp chuyển động Các cấu đảo chiều (H2.4) Bao gồm: − Các loại truyền động trục song song (H2.4a,b,c) − vuông góc(H2.4d,e) 10 ... tố có liên quan trình cắt: Máy cơng cụ Vật liệu kỹ thuật Dụng cụ cắt Chế độ cắt kế hoạch sản xuất Điều kiện gia công ( làm mát) Chương 1: Chuyển động học máy công cụ Các dạng bề mặt thường dùng... kết cấu động học máy thiết lập quan hệ chuyển động Chương 2: Các cấu truyền động máy công cụ Phân loại ký hiệu máy: 2.1 Phân loại: Thường phân loại máy theo cách: – Theo cơng dụng: Có máy tiện,... động, chủ yếu ứng dụng cho máy điều khiển chương trình số Sơ đồ kết cấu động học máy công cụ 3.1 Định nghĩa: Sơ đồ kết cấu động học sơ đồ mô tả chuyển động tạo hình máy Qua sơ đồ nầy biểu diễn