HVQS công nghệ kim loại phần 2 gia công cắt gọt vũ hữu nam, 335 trang

Học viện kỹ thuật quân khoa khí - Bộ môn chế tạo máy vũ hữu nam - l-u văn bồng Nguyễn văn hoài - lại anh tuấn - D-ơng Quốc Dũng Công nghệ kim loại Phần ii: gia công cắt gọt (Dùng cho sinh viên ngành Cơ khí) L-u hµnh néi bé Hµ néi 2002 Häc viƯn kü thuật quân khoa khí - Bộ môn chế tạo máy vũ hữu nam - l-u văn bồng Nguyễn văn hoài - lại anh tuấn - D-ơng Quốc Dũng Công nghệ kim loại Phần ii: gia công cắt gọt (Dùng cho sinh viên ngành Cơ khí) L-u hành nội Hà nội 2002 Ch-ơng Mục lục Những khái niệm 1.1 Khái niệm gia công kim loại cắt gọt 1.1.1 Định nghĩa gia công kim loại cắt gọt 1.1.2.Vai trò, vị trí ph-ơng pháp gia công cắt gọt 1.1.3 Công cụ dùng gia công cắt gọt 1.2 Các bề mặt vật gia công 1.2.1 Mặt đà gia công 1.2.2 Mặt ch-a gia công 1.2.3 Mặt gia công 1.3 Các chuyển động cần thiết trình cắt 1.3.1 Nguyên lý tạo hình cho bề mặt gia công 1.3.2 Chuyển động tạo hình cắt 1.3.3 Các chuyển động phụ 1.4 Dụng cụ cắt kim loại 1.4.1 Phân loại dụng cụ cắt theo ph-ơng pháp cắt 1.4.2 Kết cấu dao tiện đầu thẳng 1.4.3 Vật liệu làm dao 1.5 Thông số hình học phần cắt dao (góc độ dao) 1.5.1 Các mặt toạ độ 1.5.2 Góc độ dao trạng thái tĩnh 1.5.3 Góc độ dao trình cắt (trạng thái động) 1.6 Các yếu tố chế độ cắt tiện 1.6.1 Chiều sâu cắt - t 1.6.2 L-ợng chạy dao 1.6.3 Tốc độ cắt - V 1.6.4 Thời gian máy - To 1.7 Thông số hình học mặt cắt ngang lớp cắt 1.7.1 Chiều rộng lớp kim loại bị cắt (gọi tắt chiều rộng cắt) b 1.7.2 Chiều dày lớp kim loại bị cắt (gọi tắt chiều dày cắt) a 1.7.3 Diện tích lớp kim loại bị cắt (gọi tắt diện tích lớp cắt) 1.8 Khái niệm chung máy cắt kim loại 1.8.1 Khái niệm máy cắt kim loại 13 13 13 14 14 14 14 14 15 16 17 17 19 23 24 30 33 33 34 35 35 36 36 36 37 38 1.8.2 Phân loại ký hiệu 1.8.3 Ký hiệu máy cắt kim loại 1.8.4 Khái niệm động học máy cắt kim loại Ch-ơng Các t-ợng vật lý cắt 2.1 Quá trình biến dạng cắt gọt kim loại 2.2 Quá trình hình thành phoi vàcác dạng phoi 2.2.1 Quá trình hình thành phoi 2.2.2 Các dạng phoi 2.3 Lẹo dao trình cắt kim loại 2.3.1 Hiện t-ợng 2.3.2 Các yếu tố ảnh h-ởng đến lẹo dao 2.4 Hiện t-ợng cứng ngi 2.5 HiƯn t-ỵng co rót phoi 2.5.1 HiƯn t-ỵng: 2.5.2 Các yếu tố ảnh h-ởng 2.6 ứng suất d2.7 Nhiệt sinh cắt kim loại Quá trình sinh nhiệt cắt 2.7.2 Các yếu tố ảnh h-ởng đến nhiệt cắt 2.8 Rung động cắt 8.1 Các dạng rung động 2.8.2 Các yếu tố ảnh h-ởng đến rung động 2.9 Độ mòn dụng cụ cắt 2.9.1 Cơ chế mài mòn 2.9.2 Các nguyên nhân mài mòn dao 2.9.3 Các dạng mòn dao 2.9.4 Tuổi bền dao - T 2.10 Làm nguội bôi trơn cắt 2.10.1 Công dụng bôi trơn - làm nguội cắt 2.10.2 Yêu cầu chất bôi trơn - làm nguội 2.10.3 Các chất trơn - nguội dùng cắt 2.10.4 Các ph-ơng pháp đ-a chất trơn - nguội vào vùng cắt Ch-ơng Gia công máy tiện 3.1 Đặc điểm, công dụng, khả 38 40 41 46 47 49 50 52 54 56 57 60 61 62 64 65 67 68 69 70 71 72 73 74 75 côn 3.1.1 Đặc điểm 3.1.2 Công dụng 3.1.3 Khả công nghệ 3.2 Các loại dao tiện 3.2.1 Theo ph-ơng pháp công nghệ 3.2.2 Theo tính chất gia công 3.2.3 Theo hình dáng đầu dao 3.2.4 Theo h-ớng chạy dao 3.2.5 Theo vật liệu phần cắt dao 3.3 Các loại đồ gá vạn kèm theo máy tiện 3.3.1 Các loại mâm cặp 3.3.2 Các loại mũi tâm 3.3.3 Tốc kẹp 3.3.4 Giá đỡ 3.4 Lực cắt tiện 3.4.1 Các thành phần lực tác dụng lên dao 3.4.2 Các yếu tố ảnh h-ởng tới lực cắt 3.4.3 Công thức tổng quát tính thành phần lực cắt 3.5 Tốc độ cắt tiện 3.5.1 Các yếu tố ảnh h-ởng đến tốc độ cắt 3.5.2 Công thức tổng quát tính tốc độ cắt 3.6 Xác định thông số cắt hợp lý 3.6.1 Thông số cắt hợp lý sở ban đầu để xác định 3.6.2 Trình tự xác định thông số cắt 3.7 Máy tiện 3.7.1 Các loại máy tiện công dụng 3.7.2 Máy tiên ren vít vạn 1K62 3.8 Điều chỉnh máy tiện ren vít vạn để tiện ren tiện 3.8.1 Khái niệm 3.8.2 Điều chỉnh máy tiện ren vít vạn để tiện côn 3.8.3 Điều chỉnh máy tiện ren vít vạn để tiện ren Ch-ơng Gia công nhóm máy Bào-Xọc-Chuốt 4.1 Gia công máy Bào, m¸y Xäc 75 76 76 76 77 78 78 78 78 78 80 81 82 83 83 86 91 92 92 97 98 99 111 115 120 120 120 131 4.1.1 Công dụng, khả năng, đặc điểm 4.1.2 Kết cấu dao bào, dao xọc 4.1.3 Các yếu tố chế độ cắt 4.1.4 Lực cắt công suất cắt 4.1.5 Máy bào, máy xọc 4.2 Gia công máy chuốt 4.2.1 Công dụng, khả năng, đặc điểm 4.2.2 Dao chuốt 4.2.3 Các yếu tố chế độ cắt 4.2.4 Lực cắt công suất 4.2.5 Máy chuốt Ch-ơng Gia công máy khoan - Máy doa 5.1 Công dụng, khả 5.1.1 Công dụng 5.1.2 Khả 5.2 Dụng cụ cắt máy khoan, máy doa 5.2.1 Mũi khoan 5.2.2 Mũi khoét 5.2.3 Mũi doa 5.3 Đặc điểm trình cắt khoan 5.4 Các yếu tố cắt khoan- khoét -doa 5.4.1 Các yếu tố chế độ cắt 5.4.2 Thông số tiết diện ngang lớp cắt 5.5 Lực cắt 5.5.1 Lùc c¾t khoan 5.5.2 Lùc c¾t khoÐt doa 5.5.3 Công suất cắt 5.6 Tốc độ cắt 5.6.1 Các yếu tố ảnh h-ởng đến mòn dao tuổi bền 5.6.2 Công thức tổng quát xác định tốc độ cắt 5.7 Xác định yếu tố chế độ cắt hợp lý 5.7.1 Chọn dụng cụ cắt 5.7.2 Chọn chiều sâu cắt 5.7.3 Xác định l-ợng chạy dao 132 133 136 137 142 142 143 146 147 150 152 152 153 158 160 163 164 165 166 168 165 169 174 174 174 175 5.7.4 Tính tốc độ cắt số vòng quay 5.7.5 Kiểm nghiệm kết tính to¸n theo m¸y 5.7.6 TÝnh thêi gian m¸y 5.8 M¸y khoan, máy doa 5.8.1 Các loại máy khoan công dụng 5.8.2 Máy khoan đứng 2H135A Ch-ơng Gia công máy phay 6.1 Công dụng, khả năng, đặc điểm phay 6.1.1 Công dụng máy phay 6.1.2 Khả công nghệ máy phay 6.1.3 Đặc điểm phay 6.2 Dao phay 6.2.1 Các loại dao phay 6.2.2 Kết cấu thông số hình học dao phay 6.3 Các yếu tố cắt phay 6.3.1 Các yếu tố chế độ cắt 6.3.2 Các yếu tố lớp cắt 6.4 Lực cắt phay 6.4.1 Các thành phần lực tác dụng lên dao phay 6.4.2 Tính lực cắt phay 6.5 Tốc độ cắt phay 6.5.1 Mài mòn tuổi bền dao 6.5.2 Tốc độ cắt phay 6.5.2 Tốc độ cắt phay 6.6 Chọn yếu tố cắt hợp lý phay 6.7 Máy phay 6.7.1 loại máy phay công dụng 6.7.2 Máy phay ngang vạn 6M82 6.8 Một số đồ gá vạn trang bị kèm theo máy phay 6.8.1 Trục gá dao 6.8.2 Bàn tròn quay (mâm chia) 6.8.3 Đầu phân độ vạn có đĩa chia độ Ch-ơng Gia công máy mài 7.1 Công dụng, khả năng, đặc ®iĨm cđa mµi 178 178 178 179 179 184 191 191 191 193 195 198 200 205 207 209 210 212 214 214 221 224 225 226 236 7.1.2 Kh¶ mài 7.1.3 Đặc điểm mài 7.2 Dụng cụ mài 7.2.1 Các yếu tố kết cấu dụng cụ mài 7.2.3 Ký hiệu dụng cụ mài 7.2.4 Lắp đá mài sửa đá mài 7.3 Các ph-ơng pháp mài 7.3.1 Mài tròn 7.3.2 Sơ đồ mài côn 7.3.3 Mài tròn 7.3.4 Mài phẳng 7.3.5 Mài không tâm 7.4 Lực cắt công suất mài 7.5 Các yếu tố chế độ cắt mài 7.5.1 Chiều sâu cắt t 7.5.2 L-ợng chạy dao 7.5.3 Tốc độ cắt V 7.5.4 Thời gian máy T0 7.6 Một số ph-ơng pháp gia công tinh khác dùng hạt mài 7.6.1 Mài khôn 7.6.2 Mài nghiền 7.6.3 Mài siêu tinh 7.6.4 Đánh bóng 7.6.5 Gia công tinh dòng chất lỏng mang hạt mài 7.7 Máy mài 7.7.1 Các loại máy mài công dụng 7.7.2 Sơ đồ động máy mài tròn kiểu 3150 Ch-ơng VIII Gia công bánh 7.1 Đặc điểm trình gia công bánh 1.1 Các ph-ơng pháp tạo prôfin 8.1.2 Đặc điểm cần ý gia công bánh 8.2 Cắt dao phay mô đun 8.2.1 Nguyên lý gia công 8.2.2 Dao phay mô đun 236 236 237 237 242 243 244 246 246 247 249 250 251 251 252 254 254 255 258 260 262 264 265 270 273 274 275 275 8.2.3 Ưu, nh-ợc điểm ph-ơng pháp 8.3 Cắt dao phay lăn 8.3.1 Nguyên lý cắt dao phay lăn 8.3.2 Dao phay lăn 8.3.3 Các yếu tố cắt phay lăn 8.3.4 Khả ứng dụng ph-ơng pháp 8.4 Cắt dao xọc 8.4.1 Nguyên lý cắt bánh dao xọc 8.4.2 Dao xọc 8.4.3 Các yếu tố cắt xọc 8.4.4 Khả ứng dụng ph-ơng pháp 8.5 Ưu, nh-ợc điểm ph-ơng pháp gia công bao hình 8.6 Các ph-ơng pháp gia công tinh bánh 8.6.1 Nghiền 8.6.2 Mài 8.6.3 Cà 8.6.4 Lăn 8.6.5 Khôn 8.7 Máy chuyên môn hoá dùng để gia công bánh 8.7.1 Máy phay lăn 8.7.2 Máy xọc 278 279 280 281 282 283 284 285 286 286 287 288 290 291 292 293 Ch-¬ng Máy công cụ điều khiển theo ch-ơng 299 304 9.1 Hệ thống điều khiển theo ch-ơng trình số 9.1.1 Nguyên tắc cấu trúc 9.1.2 Các dạng điều khiển 9.1.3 Vật mang tia cốt mà hoá 9.1.4 Đặc tr-ng kỹ thuật điều khiển số 9.2 Máy công cụ điều khiển theo ch-ơng trình số (NC-M) 9.2.1 Chức NC-M 9.2.2 Cấu trúc tổng thể NC-M 9.2.3 Đ-ờng h-ớng NC-M 9.2.4 Các xích động học NC-M 9.2.5 Hệ thống điều khiển theo ch-ơng tr×nh sè 304 304 306 309 311 315 315 321 321 325 328 trình số CNC Lời nói đầu Giáo trình công nghệ kim loại - Phần gia công kim loại cắt gọt đ-ợc biên soạn theo ch-ơng trình môn học Công nghệ kim loại dùng cho học viên gốc ngành khí học Học viện Kỹ thuật Quân Sách làm tài liệu tham khảo cho cán giảng dạy nh- sinh viên đại học cao đẳng ngành khí Quân đội So với giáo trình tên đ-ợc biên soạn tr-ớc đây, lần biên soạn mạnh dạn đ-a vào số nội dung (Ch-ơng IX Máy công cụ điều khiển theo ch-ơng trình số - CNC), đồng thời thay đổi ph-ơng pháp trình bày số vấn đề cho phù hợp với phát triển khoa học công nghệ nh- yêu cầu chuẩn hóa trình độ theo tinh thần cải cách giáo dục Bộ giáo dục đào tạo nhằm nâng cao tính bản, tính hệ thống tính thực tiễn môn học Giáo trình gồm hai phần chính: Phần I trình bày khái niệm trình cắt t-ợng vật lý cắt Phần II trình bày ph-ơng pháp gia công Tham gia biên sọan giáo trình có đồng chí: GVC-TS Lại Anh Tuấn viết ch-ơng Ch-ơng IX GVC-ThS Nguyễn Văn Hoài viết Ch-ơng IV, V GVC- KS L-u Văn Bồng, KS D-ơng Quốc Dũng viết Ch-ơng I, II, III, VI GVC-ThS Vũ Hữu Nam Chủ biên viết Ch-ơng VII, VIII Hiệu đính: GVC- KS L-u Văn Bồng Chúng xin chân thành cảm ơn PGS -TSKH Phan Bá, TS Nguyễn Đức Ph-ơng, đồng nghiệp môn Chế tạo máy - Học viện Kỹ thuật Quân đà có nhiều đóng góp quý báu trình biên soạn chuẩn bị xuất tài liệu Chúng mong nhận đ-ợc ý kiến đóng góp bạn đọc bạn đồng nghiệp để lần tái sau giáo trình đ-ợc hoàn chỉnh Mọi ý kiến xin gửi địa Bộ môn Chế tạo máy - Học viện Kỹ thuật Quân Các tác giả truyền động cho nhiều trục quay, ghép nối tự động vào trục quay máy trình làm việc Nghiên cứu tổng thể NC - M, cã thĨ thÊy bè cơc cđa chóng ng-êi ta quan tâm tới tính kỹ thuật máy mà coi trọng yếu tố tổ chức l-u thông cho dòng vận động chi tiết, dao yếu tố phụ trợ tr-ờng công tác robot công nghiệp khía cạnh bỏ qua 9.2.3 Đ-ờng h-ớng NC - M Đ-ờng h-ớng NC - M bảo đảm hai chức quan trọng là: - Độ xác dẫn động xe dao bàn máy - Khả chịu lực suốt trình cắt gọt a Yêu cầu chất l-ợng đ-ờng h-ớng NC - M Xuất phát từ chức kỹ thuật đ-ờng h-ớng NC - M đảm bảo, yêu cầu kỹ thuật đặt thiết kế, chế tạo đ-ờng h-ớng phải đáp ứng là: - Có độ cứng vững tốt lực làm việc - Có độ hút rung động tốt mặt phẳng vuông góc với ph-ơng chuyển động - Lực đối ng-ợc với chuyển động phận dẫn h-ớng (xe dao, bàn máy ) cần phải nhỏ thay đổi theo tốc độ dịch chuyển - Cần có độ giảm chấn ph-ơng chuyển động Trong nhiều tr-ờng hợp, xe dao máy NC dịch chuyển với tốc độ thấp (khoảng vài m/ph) Cả chuyển dịch chậm nh- phải đ-ợc điều khiển dịch chỉnh xác Chất l-ợng dịch động có tốc ®é thÊp phơ thc tr-íc hÕt vµo quan hƯ hµm số lực ma sát tốc độ Trong tr-ờng hợp định, có dao động thực, tự trì, trùm lên vùng tốc độ dịch chuyển Dao động có giá trị biên độ triệt tiêu đ-ợc giá trị tốc độ thấp cách hoà nhập dịch chuyển chậm vào thân trình dao động Trên hình 9.14 I: Đ-ờng h-ớng có cặp vật liệu gang/gang đ-ợc bôi trơn trình bày đặc tính II: Đ-ờng h-ớng vật liệu Composit dán thép quan hệ lực ma (Polytetrafluorethylene = PTFE) Hình 9-14 Sự tăng tr-ởng hệ số ma sát quan hệ với tốc độ dịch chuyển sát tốc độ, cho phép xác định đ-ợc tốc độ chậm hợp lý, lực ma sát cặp bề mặt có dịch chuyển t-ơng đối, tốc độ thấp, nhỏ Mặt khác ng-ời ta quan tâm đến tiêu chuẩn lựa chọn dạng đ-ờng h-ớng, chế độ ma sát, chế độ vật liệu bôi trơn nhằm tránh đ-ợc t-ợng hút dịch động chậm nói b Các dạng đ-ờng h-ớng NC - M Đ-ờng h-ớng ma sát khô hay ma sát nửa -ớt Đây đ-ờng h-ớng áp dụng ngành khí Bề mặt chịu lực ma sát bề mặt tiếp xúc, trực tiếp qua lớp màng dầu t-ới vào định kỳ Những đ-ờng h-ớng dạng có chất l-ợng cao độ cứng độ hút rung động Tuy nhiên có đ-ờng h-ớng đ-ợc bôi trơn đạt đ-ợc tuổi thọ chấp nhận Cho đến nay, vật liệu dùng để chế tạo đ-ờng h-ớng làm việc trạng thái ma sát khô mà không gây cho máy độ mòn đáng kể Một số vật liệu composite ( ví dụ Polytetra fluorethylene - viết tắt PTFF) cho phép giảm đ-ợc hệ số ma sát dừng ( hình ) Những đ-ờng h-ớng chế tạo vật liệu th-ờng có độ hở chức lắp ráp kết cấu Chúng loại trừ đ-ợc t-ợng cản, kết cấu có sử dụng tr-ợt mang bi lăn tr-ờng hợp này, khe hở hình thành lúc dịch chuyển tạo màng dầu động học, nhờ hệ thống thực bôi trơn dòng dầu có áp lực, trình khởi động hay phanh hÃm Ng-ời ta th-ờng dùng loại dầu bôi trơn có phụ gia dính kết nhằm giảm hệ số ma sát Đ-ờng h-ớng có phần tử lăn Những phần tử lăn viên bi, lăn kim lăn ( tỷ lệ 1/d lớn) Có thể chia hai nhóm đ-ờng h-ớng sử dụng phần tử lăn: - Nhóm đ-ờng h-ớng hành trình lặp: đoạn dịch chuyển hạn chế - Nhóm đ-ờng h-ớng có hành trình lặp: đoạn dịch chuyển không hạn chế Các đ-ờng h-ớng chế tạo dạng có sử dụng phần tử lăn đ-ợc ứng dụng chủ yếu máy NC hạng nhẹ, nh-ng gặp số cụm kết cấu máy NC hạng nặng Đặc tính chúng lực dịch chuyển cần thiết nhỏ, hệ số ma sát thấp (khoảng vài phần nghìn) Độ cứng vững hệ thống đ-ờng h-ớng tăng lên theo thông số đ-ờng kính lăn số l-ợng chúng Khi sử dụng đ-ờng h-ớng dạng cần đảm bảo hệ số tải đủ lớn để có đ-ợc độ cứng vững ổn định Đ-ờng dẫn h-ớng dọc theo ph-ơng dịch chuyển phải đ-ợc th-ờng xuyên bảo d-ỡng kiểm tra, đặc biệt việc chỉnh khe hở dẫn đến phản lực mặt bên, hạn chế khả hoạt động dẫn đến t-ợng mòn không bình th-ờng Mặt khác l-u ý rằng: khả hút dao động theo ph-ơng vuông góc với ph-ơng chuyển động đ-ờng h-ớng dùng phần tử lăn Chế độ bảo d-ỡng cần phải thực yêu cầu kỹ thuật nhằm đảm bảo hiệu hoạt ®éng cđa cơm ®-êng h-íng §-êng h-íng thủ khÝ * Hệ thống thuỷ tĩnh Trên hình 9.15 sơ đồ nguyên tắc cụm đ-ờng h-ớng thuỷ tĩnh với đặc tính sau đây: - Triệt thoái tiếp xúc chi tiết dẫn h-ớng đ-ợc dẫn h-ớng không bị mòn - Hệ số ma sát tăng với tốc độ dịch chuyển (f = v = 0) Điều -u điểm hệ thống - Có độ cững vững cao khả giảm chấn tốt Điều quan trọng đặc tính đ-ợc tính toán cách xác Cần ý hệ thống bị nóng lên, nh-ng điều tính đ-ợc cần tính tr-ớc giá trị cố định Ta thiết kế thêm đ-ờng h-ớng phụ trợ nhằm bảo đảm giữ khe hở ổn định phần tử, giữ độ thẳng phần tử dẫn động Hệ thống thủy tĩnh cần có cụm thiết bị sinh dầu áp lực cụm đ-ờng ống dẫn dầu bể sau thoát khỏi đ-ờng h-ớng Đ-ờng h-ớng thuỷ tĩnh đ-ợc dùng máy NC hạng nặng máy NC xác cao a: Hệ thống cấp dầu áp lực không đổi, tiết l-u cố định D b: Hệ thống cấp dầu l-u l-ợng không đổi c: Hệ thống cấp dầu phụ thuộc kết đo chiều dày màng dầu C d: Hệ thống cấp dầu phụ thuộc đo áp lực A: Bơm; B: Van chỉnh áp; P: áp lực; Q: L-u l-ợng Hình 9-15 Đ-ờng h-íng thủ tÜnh * HƯ thèng khÝ tÜnh HƯ thèng khí tĩnh đ-ợc thiết lập nguyên tắc víi hƯ thèng thủ tÜnh Chóng sư dơng dßng khÝ áp lực cao, nhiên mức độ tải trọng đặt lên đ-ờng h-ớng khí tĩnh th-ờng nhỏ Trong mét kÝch th-íc hƯ thèng, ®-êng h-íng khÝ tÜnh th-êng có độ cứng vững thấp đ-ờng h-ớng thuỷ tĩnh Ưu điểm riêng hệ thống khí tĩnh không cần cụm đ-ờng ống dẫn ng-ợc Trong thực tế, lĩnh vực sử dụng đ-ờng h-ớng khí tĩnh máy NC có độ xác cao máy NC có độ dao động mức tải trọng thấp 9.2.4 Các xích động học NC - M Toàn đ-ờng truyền động đến cấu chấp hành NC M dùng nguồn động lực riêng biẹt (truyền dẫn độc lập triệt để) Bởi các xích động học NC - M gồm hai loại là: - Xích động công suất cắt gọt - Xích động học chuyển động chạy dao Việc tính toán, thiết kế chế tạo đ-ợc thực theo nguyên tắc modul hoá Nhìn tổng quát, xích công suất cắt gọt th-ờng động có tốc độ thay đổi vô cấp, dẫn động trục thông qua hộp tốc ®é chØ cã ®Õn cÊp, nh»m khuyÕch ®¹i mômen cắt đạt trị số cần thiết sở tốc độ ban đầu Xích động học chạy dao gồm phần tử, cụm kết cấu đảm bảo chuyển động xe dao máy Về mặt chức xích chạy dao phải thoả mÃn yêu cầu đặt là: - Truyền động cho phận dịch chuyển với tốc độ đều, chạy êm ổn định - Thực đ-ợc thay đổi vận tốc theo ch-ơng trình, xác định trị số chiều, tháo lỏng chi tiết sai lệch vị trí t-ơng đối dao chi tiết gia công - Cung cấp lực cần thiết để thắng thành phần lực cắt theo chiều chuyển động - Trong tr-ờng hợp cần thiết, phận xích chạy dao cần phải đảm nhiệm chức đo l-ờng dịch chuyển xe dao - Để thoả mÃn hai yêu cầu đầu tiên, xích chạy dao cần có tần số dao động riêng lớn theo điều kiện có thể, tính từ đầu nguồn động lực xích Với giả định khối l-ợng bàn máy chi tiết gia công kiện, ta cố gắng dùng cấu có quán tính (quay tịnh tiến) nhỏ có thể, đồng thời lái có độ cứng vững cao Có thĨ thÊy r»ng mäi lý thut tÝnh to¸n thiÕt kế động học xích truyền động máy công cụ vạn thông th-ờng máy NC không ý nghĩa Do nguyên tắc nh- truyền dẫn vô cấp, truyền dẫn độc lập nguyên tắc modul hoá kết cấu, ng-ời ta quan tâm nhiều đến cụm kết cấu cụ thể, đầu t- nghiên cứu theo chiều sâu ứng dụng nhanh c¸c tiÕn bé khoa häc kü thuËt chÕ tạo môdul D-ới xin mô tả đôi điều vỊ hai cơm kÕt cÊu quan träng nhÊt cđa mo®ul xích động a Cụm khí ốc bi Kết cấu vit/ đai Kết cấu đ-ợc ứng dụng phổ biến xích động chạy dao, hầu hết truyền vitme đai ốc bi có ứng lực Sơ đồ nguyên tắc trình bày hình 9.16a ứng lực tạo để khử khe ng-ợc chiều tuyến tính hoá đ-ờng đặc tính tải trọng/ dịch động vùng tải trọng yếu Các vít me truyền bị hạn chế chiều dài độ dài hay m khó thực đ-ợc tốc độ dịch b: chạy dao răng/bánh động cao C: liền thân máy; V: vitme bi; Truyềnđộng E: đai ốc; R: hộp giảm tốc; P1: ổ có cữ chặn; M: động cơ; T: bàn máy; P2: ổ quay cho vit me đ-ợc thực theo số có cữ chặn; P3: bánh Hình 9-16 Xích động học chạy dao ph-ơng án sau đây: - Thông qua hộp tốc độ gồm truyền bánh răng, phải dùng kết cấu khử độ hở ăn khớp dẫn động động tốc độ cao (động điện quán tính yếu động thuỷ lực kiểu quay) - Dựa vào khoảng cách hai gèi tùa, sư dơng mét bé trun ®ai (cã tû số giảm tốc lớn) đ-ợc dẫn động động có tốc độ chậm - Dùng khớp nối trực tiếp với trục động dẫn động (động có tốc độ chậm) Đối với hành trình lín, ng-êi ta thay vÝt me cã chiỊu dµi lín vít me ngắn thay đai ốc bánh xoắn (helicodal) Kết cấu răng/ bánh Kết cấu đ-ợc áp dụng tr-ớc hết cho máy NC cỡ lớn, có hành trình chạy dao dài hạn chế tốc độ nh- tr-ờng hợp vit me/ đai ốc bi, nh-ng biện pháp khử khe hở ăn khớp bánh thiết phải đ-ợc thực Thông th-ờng ng-ời ta thiết kế hai xích đồng làm việc nh-ng theo h-ớng đối ng-ợc (H b) Các tốc độ dịch chuyển chậm bàn máy yêu cầu bánh quay với tốc độ thấp, ta buộc phải dùng hộp giảm tốc độ để tạo vùng số vòng quay nhỏ b Cụm phát động lực Trong mục xin đ-a cách khái quát loại động đ-ợc dùng máy NC để dễ hình dung mođul kết cấu Các động điện * Động điện chiều Có hai dạng đ-ợc sử dụng là: - Động dẹt: Có tốc độ t-ơng đối cao với quán tính nhỏ hiệu ứng nhiệt động nhỏ Động th-ờng truyền động qua hộp giảm tốc tr-ớc vào vít me Hầu hết động kiều có phận cảm ứng nam châm vĩnh cửu - Động dài: Có tốc độ t-ơng ®èi thÊp, cã thĨ cã qu¸n tÝnh nhá t theo mức tăng tỷ lệ chiều dài/ đ-ờng kính nh-ng chúng chịu hiệu ứng nhiệt động lớn Động đ-ợc nối trực tiếp khớp nối trục với vit me Chúng có phận cảm ứng nam châm vĩnh cửu nh-ng th-ờng có mật ®é ®-êng søc lín (ë ®iĨm khëi ®éng cã thĨ đạt tới đến 10 lần mật độ th-ờng), tạo momen quay ổn định * Động điện dòng xoay chiều Ta th-ờng gặp động không đồng kèm hệ thống biến đổi tần số để điều khiển thay đổi tốc độ động Hệ thống ngày đ-ợc hoàn thiện không đặc tính động điện dòng chiều *Động b-ớc Có hai dạng đ-ợc sử dụng là: - Động b-ớc chạy điện túy: Chúng hoạt động với hệ thống cực nam châm vĩnh cửu khoảng tần số t-ơng đối bé ( < 100 Hz) Công suất động đủ dùng cho dịch động bàn máy máy nhỏ với khoảng tốc độ vài m/ph - Động b-ớc có khuyếch đại mô men thuỷ lực Trong tr-ờng hợp động b-ớc vừa nêu đóng vai trò dẫn động điều khiển động thuỷ lực công suất lớn Bản thân động b-ớc chạy điện tuý có công suất thấp thiết kế hoạt động vùng tần số 16 - 18 KHz Các hệ thống động b-ớc có khuyếch đại mômen thuỷ lực th-ờng đ-ợc dùng máy NC hạng nặng nh-ng lý giá thành cao vấn đề có liên quan quan đến sử dụng hệ thống thuỷ lực nên ngày thấy tr-ờng hợp áp dụng Các động thuỷ lực Động thuỷ lực đ-ợc -a dùng giai đoạn phát triển ban đầu máy NC, ngày chúng không đ-ợc sử dụng nhiều Ưu điểm bật động thuỷ lực gắn liền với viƯc dïng hƯ thèng van sÐc-vo, nhê vËy ®-a đ-ợc đ-ờng đặc tính tối -u mô men/ vận tốc Mô men cực đại đạt đ-ợc vận tốc 0, để quay nhanh chúng cần có hộp số tăng tốc 9.2.5 Hệ thống điều khiển theo ch-ơng trình số Kỹ thuật điều khiển theo ch-ơng trình số sau giai đoạn dài ứng dùng cáp logic, ngày hệ máy móc ngày áp dụng giải pháp cài đặt cụm vi xử lý P (Microprocessor mét c¸ch réng r·i C¸c m¸y nh- vËy thuộc nhóm CNC (Computer Numerical Control) tạm dịch máy điều khiển theo ch-ơng trình số vi tính Ch-ơng trình điều hành (phần cứng = Hardware) đ-ợc cài đặt để xử lý nhiệm vụ vốn có hệ thống điều khiển số bao gồm: - Nạp liệu ch-ơng trình - Ghi nhớ liệu - Xử lý liệu để nhận đ-ợc chuyển động máy chức phụ - Điều khiển chuyển động máy - Cụm xử lý trung tâm CPU (Central Procesing Unit) cụm vi tính đơn chức (Mono - Microprocesing) cụm vi tính đa chức (Multi - Microprocesing) Ch-ơng trình hoạt động máy tính đ-ợc lập từ bảng điều khiển cụm tự động lập trình máy Những phần từ khác hệ thống điều khiển số đ-ợc tập hợp thành nhóm, đ-ợc xếp đặt tủ điều khiển gắn liền với bảng phím điều khiển đầu đọc thông tin Cấu trúc CNC đ-ợc môđul hoá nh- sau: - Môđul cụm chức điều khiển số nối ghép lập trình tự động - Môđul bảng điều khiển nối ghép hai địa với hàng loạt quan hệ Cụm gá với cần cônxon di động đ-ợc Các môđul nói đ-ợc gắn trực tiếp thân máy Nhờ giảm tối đa kích th-ớc phần tử tù ®éng, ®· cho phÐp thu nhá kÝch th-íc cđa cụm CNC cài đặt thẳng vào bảng điều khiển gắn cônxon di động a Dữ liệu ch-ơng trình Văn ch-ơng trình gia công máy NC đ-ợc thiết lập quản lý theo tiêu chuẩn ISO - 6983 Tiêu chuẩn định nghĩa phân loại liệu cần thiết khác nhằm thực công việc kỹ thuật máy NC D-ới xin ghi nhớ nhóm liệu bản, là: * Dữ liệu hình học: Gồm toạ độ xác định hình dáng kích th-ớc chi tiết gia công Chúng gồm có: - Các toạ độ góc tọa độ điều chỉnh góc - Kích th-ớc xác định hình dáng dao (l, v.v ) - KiĨu néi suy - VÞ trÝ dao so víi biên dạng gia công Cụm điều khiển số thiết lập từ liệu tốc độ vị trí chuyển động t-ơng đối chi tiết dụng cụ cắt * Dữ liệu hỗ trợ xử lý: Các liệu hình học không đủ để xác định tập hợp chuyển động riêng tạo thành chu kỳ làm việc Do phải bổ sung liƯu xư lý, bao gåm.: - C¸c chu kú gia công khác - Các chu kỳ kích th-ớc - Thêi ®iĨm dõng ®Ĩ kiĨm tra - Lùa chän ®iỊu chỉnh - Lựa chọn dao Các liệu kỹ thuật: liệu xác định điều kiện gia công: tốc độ quay trục chính, tốc dộ chạy dao, lựa chọn bôi trơn v.v Khuynh h-ớng nhanh để xác định liệu kỹ thuật đ-a vào liệu đặc tr-ng vật liệu, dụng cụ cắt chất l-ợng yêu cầu bề mặt gia công; từ cụm điều khiển thiết lập điều kiện cắt gọt b Mà hoá liệu Ba nhóm liệu vừa nêu đ-ợc xử lý chuyển giao nh- cho máy ? Tr-ớc hết, nhóm liệu cần phải đ-ợc mà hoá theo cốt mà tiêu chuẩn Để tiến hành mà hóa liệu ch-ơng trình cần nắm đ-ợc khái niệm quan trọng sau: * Tạo khuôn ( format) tạo lập lệnh điều hành thuộc phần cứng (hardware) thông tin điều hành đà đ-ợc mà hoá Số l-ợng số cần dùng phụ thuộc vào kiểu hệ thống điều khiển số * Hệ thống địa (Adresse): ký tự cho phép đồng với chức đảm bảo hệ thống điều khiển số Địa đ-ợc ghi chữ tiêu chuẩn ứng với dẫn sau: A = toạ độ góc, quay quanh trục X B = toạ độ góc, quay quanh trục Y C = toạ độ góc, quay quanh trục Z D = toạ độ góc, quay quanh trục chuyên dùng tốc độ chạy dao thứ ba E = toạ độ góc, quay quanh trục chuyên dùng tốc ®é ch¹y dao thø hai F = Tèc ®é ch¹y dao G = Chức chuẩn bị H = ( không dùng) I = Toạ độ theo X tâm cung tròn đ-ờng cong tổng quát J = Toạ độ theo Y tâm cung tròn đ-ờng cong tổng quát L = (không dùng) M = Chức phụ trợ N = Số thứ tự câu lệnh = (không dùng) P = chuyển động thứ ba song song víi trơc X Q = chun ®éng thø ba song song víi trơc Y R = chun ®éng thø ba song song víi trơc Z, hc chun ®éng thø nhÊt trªn trơc chÝnh Z S = Tèc quay trục T = Chức dụng cụ cắt U = Chuyển động thứ hai song song với trơc X V = Chun ®éng thø hai song song víi trơc Y W = Chun ®éng thø hai song song với trục Z X = Chuyển động song song với trục X Y = Chuyển động song song với trục y Z = Chuyển động song song với trục Z : = Phân nhánh ch-ơng trình * Từ lệnh: đ-ợc thiết lập thông qua phối hợp số địa chỉ, cho phép l-ợng hoá xác chức yêu cầu Ví dụ: X 420: Chuyển động trục X ®Õn ®iĨm cã täa ®é X = 420 mm m¸y Các từ lệnh xác định cách t-ơng thích với kiểu tạo khuôn * Câu lệnh: ghép nối tối thiểu từ lệnh cần thiết để thực chức chuyển động chức máy Ví dụ: N10 Thứ tự câu lệnh G00 N10: Câu lệnh số 10 Địa Z-25.000 X60.250 từ lệnh (l-ợng hóa chức năng) G00: Chạy nhanh không ăn dao Z-25.000: Tọa độ Z cần tới 25 mm X60.250: Tọa độ X cần tới 60,25 mm c Truy nhập liệu Sau nhóm liệu đà đ-ợc mà hoá ta truy nhập chúng vào cụm điều khiển số máy Cách truy nhập đ-ợc ứng dụng phổ biến hệ máy NC thông qua vật mang tin nh- băng đục lỗ, đục lỗ Không phụ thuộc vào cách hiển thị, đầu đọc đọc trực tiếp liệu ch-ơng trình Đây vật mang tin rẻ tiền, bền thích ứng với điều kiện phân x-ởng Băng đục lỗ rÃnh, rộng inch (25,4 mm) đà đ-ợc tiêu chuẩn hóa kể mà ký tự theo ISO-6983 EIA-RS 244 Tuy nhiên tốc độ tác dụng chậm hệ thống linh kiện cụm điều khiển phức tạp chúng không đ-ợc sử dụng phổ biến Các vật mang tin khác nh- băng từ (mini cassette) đ-ợc dùng máy để thực lập trình đơn giản tay bảng điều khiển máy NC, đĩa từ vật mang tin đ-ợc dùng ch-ơng trình nghiên cứu, thí nghiệm cần đến dung l-ợng nhỏ lớn Các vật mang tin nói nhìn chung không thích hợp với điều kiện phân x-ởng Ng-ời ta truy nhập liệu ch-ơng trình cách cấp lệnh tay vào thẳng cụm điều khiển số nhờ bảng điều khiển Bảng gồm bàn phím số - chữ phận hiển thị, cho phép lập trình trực tiếp máy Quá trình đ-ợc dùng phổ biến đặc biệt cho cụm điều khiển số không đắt tiền, trang bị cho máy NC đơn giản Các biểu t-ợng hiển thị mặt bảng điều khiển tuân theo tiêu chuẩn ISO 2972 Một ph-ơng pháp truy nhập khác tạo đ-ờng liên hệ trực tiếp máy NC với máy tính trung tâm theo nguyên tắc điều khiển DNC (Direct computerized Numerical Control) Víi hƯ thèng nµy ng-êi ta loại bỏ vật mang tin trung gian đây, loạt mối liên hệ trực tiếp đ-ợc hình thành máy tính trung tâm hay nhiều cụm điêù khiển số Các ch-ơng trình gia công l-u trữ nhớ CPU đ-ợc chuyển giao cách có lựa chọn đến cụm điều khiển số t-ơng thích để thực ch-ơng trình gia công khác Thông th-ờng cụm ®iỊu khiĨn sè cã bé nhí ngµy cµng lín, ghi đ-ợc ch-ơng trình hiệu chỉnh, sửa chữa, xoá lập trình Nếu không, cần phải có thích nghi hoá trung gian (Adapter) để đảm bảo chức đó, A: Đĩa từ; E: in ch-ơng trình; B: Đầu đọc; F: Bàn phím hình; C: Máy tính; G: Phục Nguyên tắc truy nhập vụ teletype; D: Đầu cuộn băng từ; CN: Cụm điều điều khiển DNC đ-ợc khiển số trình bày hình 9.17 Hình 9-17 Mối liên hệ trực tiếp Máy tính/cụm điều khiển số nguyên tắc DNC Các thông tin đ-ợc chuyển giao cho cụm điều khiển số từ máy trung tâm gồm có: - Nội dung ch-ơng trình - Số thứ tự ch-ơng trình chi tiết cần gia công tập hợp nhiều ch-ơng trình l-u trữ bé nhí cđa cơm ®iỊu khiĨn sè - Danh mơc dao cơ, kÝch th-íc vµ ti thä cđa chóng - Các liệu điều khiển máy Ng-ợc lại cụm điều khiển số gửi máy tính trung tâm thông tin nh-: - Một ch-ơng trình chi tiết sau gá lắp máy - Danh mục dao cụ với tuổi thọ tính đến ngày sử dụng - Tình trạng máy, đánh số lỗi - Các tính toán hiệu chỉnh, sửa chữa sai chi tiết d KiĨm tra hƯ thèng ®iỊu khiĨn sè Ta cã thĨ gọi số ch-ơng trình đà cài đặt vào nhớ hệ thống điều khiển số cho phép kiểm tra th-ờng xuyên có hoạt động tốt không: * Ch-ơng trình kiểm tra hoạt động bình th-ờng phận tính toán nh- cụm xử lý trung tâm; nhớ Kiểm tra chức hoạt động chúng lần bật máy hiệu định mức hiệu điều chỉnh * Ch-ơng trình kiểm tra hoạt động trục máy Ch-ơng trình nhiều mang tính tổng hợp Phổ biến kiểm tra giá trị sai lệch theo dõi hoạt động trục, gây tình dừng đột ngột chuyển động xem chúng có v-ợt qua giá trị định tr-ớc hay không * Kiểm tra cú pháp câu lệnh ch-ơng trình gia công Cách thức kiểm tra gồm cho chạy băng trắng ch-ơng trình đ-a vào cụm điều khiển số để phát nhầm lẫn nh-: - Lỗi mà hoá số - chữ - Địa không t-ơng thích - Chức không rõ - Ch-ơng trình không thích hợp v.v * Hiển thị trạng thái mặt nối ghép tín hiệu hoá sai phạm: phép kiểm tra cho phép tín hiệu hoá t-ợng không bình th-ờng mặt ghép nối "Cụm điều khiển tự động/ Máy" kể mức chắp nối Tài liệu tham khảo 1-Bộ môn sở chế tạo máy-Bài giảng công nghệ kim loại số vật liệu khác dùng chế tạo máy (tập III-quyển II) - Tr-ờng Đại học kỹ thuật quân sự- Năm 1975 2-Nguyễn Duy, Trần Sỹ Tuý, Trịnh Văn Tự - Nguyên lý cắt kim loại- Nhà xuất Đại học trung học chuyên nghiệp - Hà nội 1977 3-Nguyễn Đắc Lộc, Lê Văn Tiến tác giả - Công nghệ chế tạo máyNhà xuất khoa học kỹ thuật - Hà nội 1996 4- Nguyễn Ngọc Anh, Hà Văn Vui Và tác giả - Sổ tay công nghệ chế tạo máy (tập II, III IV)- nhà xuất khoa học kỹ thuật- Hà nội 1979 5- Nguyễn Đắc Lộc, Lê Văn Tiến tác giả- Sổ tay công nghệ chế tạo máy (tập I) -Nhà xuất khoa học kỹ thuật - Hà nội 1999 6- Vũ Hữu Nam, L-u Văn Bồng -H-ớng dẫn làm tập công nghệ kim loại (phần gia công cắt gọt)- Học viện kỹ thuật quân sự-Năm 1991 7- ễ ợỏợõ - ẻủớợõỷ ũồợốố ồỗớố ỡồũởởợõ- èợủờõ èứốớợủũợồớốồ- 1975 8- .è úởỹụ- éồỗớốồ ỡồũởởợõ- ậồớốớóọ èứốớợủũợồớốồ 1973 9-ứốớợõ , ởồờủồồõ - éồỗớốồ ỡồũởởợõ - èợủờõ èứốớợủũợồớốồ- 1959 10- ồởởồõ ị - ẩớủũúỡồớũỷ- èợủờõ èứốớợủũợồớốồ- 1968 11-.è.ởỹủờốộ, ẩ..úũỵớợõ ố ọúóốồ- Ịåõíỵëỵãèÿ êỵíđịðóêưèỵííûõ ìàịåðèàëëỵâ- Ìỵđêâà Ìàøèíỵđịðỵåíèå- 1977 12- Ì À Áàðàíỵâđêèé ố ọúóốồ- ềồừớợởợóố ỡồũởởợõ ố ờợớủũ úờửốợớớỷừ ỡũồốởởợõ- ẩỗọũồởỹủũõợ õỷủứ ø ê ỵ ë à- Ìèíđê 1973 13- Đ.Đ Íåêðàđỵâ è äðóãèå- Ịåõíỵëỵãèÿ ìåịàëëỵâ - Ìỵđêâà Ìàøèíỵđịðỵåíèå- 1974 14- Ê ễ ớũốớợõ ố ọúóốồ - ẹùõợữớốờ ũồừớợởợóèứốớợủũợốũồở (ềợỡ ố 2) - Ìỵđêâà Ìàøèíỵđịðỵåíèå- 1972 ... bánh 8 .2 Cắt dao phay mô đun 8 .2. 1 Nguyên lý gia công 8 .2. 2 Dao phay mô đun 23 6 23 6 23 7 23 7 24 2 24 3 24 4 24 6 24 6 24 7 24 9 25 0 25 1 25 1 25 2 25 4 25 4 25 5 25 8 26 0 26 2 26 4 26 5 27 0 27 3 27 4 27 5 27 5 8 .2. 3 Ưu,... niệm gia công kim loại cắt gọt 1.1.1 Định nghĩa gia công kim loại cắt gọt 1.1 .2. Vai trò, vị trí ph-ơng pháp gia công cắt gọt 1.1.3 Công cụ dùng gia công cắt gọt 1 .2 Các bề mặt vật gia công 1 .2. 1... niệm gia công kim loại cắt gọt 1.1.1 Định nghĩa gia công kim loại cắt gọt Gia công kim loại cắt gọt ph-ơng pháp tạo hình cho chi tiết gia công cách cắt bỏ lớp kim loại d- bề mặt vật gia công