2. 1 Các loại máy phay
2.2 Giới thiệu về máy phay đứng
2.2.1 Máy phay đứng vạn năng
Do công suất, độ cứng vững và số vòng quay cao, nên các máy này có thể phay với tốc độ cao bằng các đầu dao mặt đầu hợp kim cứng.
Hình 2-1 máy phay đứng
ở các máy phay đứng không công xôn, bàn máy hình chữ thập đ−ợc gắn trên thân máy cố định và có thể dịch chuyển theo ph−ơng dọc và ngang. Trên các máy nh− vậy, có thể gia công các chi tiết có kích th−ớc và trọng l−ợng lớn trong điều kiện sản xuất đơn chiếc và sản xuất hàng loạt (hình 2-1). Việc gia công đ−ợc thực hiện chủ yếu bằng đầu dao gồm nhiều mặt dao mặt đầu, và cả bằng các dao phay mặt đầu, dao phay trụ, dao phay định hình.
47
Chuyển động chạy dao và ngang của bàn máy đ−ợc thực hiện bằng các động cơ một chiều có thể điều chỉnh vô cấp số vòng quay. Việc điều chỉnh vô cấp trong phạm vi rộng cho phép chọn giá trị tối −u của l−ợng chạy dao trong một phút.
Để việc điều khiển thuận tiện và giảm thời gian phụ, trên các máy này ng−ời ta bố trí:
+ Điều khiển tất cả các chuyển động của máy từ một cần điều khiển riêng + Thay đổi các số vòng quay của trục chính bằng một tay quay trên cần điều khiển;
+ Hành trình chạy nhanh của bàn máy theo ph−ơng dọc, ngang và của ụ trục chính (đầu dao) theo ph−ơng thẳng đứng.
Để việc dịch chuyển của bàn máy đ−ợc chính xác ng−ời ta thiết kế cơ cấu chạy dao chậm. Các máy này có thể làm việc theo chu kỳ nửa tự động với các hành trình nhanh, thuận, nghịch, hành trình làm việc và dừng bàn máy tại các vị trí cần thiết.
2.2.2 Máy phay đứng điều khiển theo ch−ơng trình số.
Trong các máy điều khiển theo ch−ơng trình số, quá trình gia công đ−ợc tiến hành theo một ch−ơng trình đã lập sẵn không có sự tham gia của con ng−ời. Điều khiển theo ch−ơng trình số là một hệ thống đảm bảo quá trình làm việc tự động của các cơ cấu máy theo những ch−ơng trình có thể điều chỉnh lại dễ dàng. Máy điều khiển theo ch−ơng trình số khác với máy tự động ở chỗ ch−ơng trình để gia công một chi tiết nào đó đ−ợc viết d−ới dạng toán học trên phần tử mang ch−ơng trình. Dựa theo ch−ơng trình cho tr−ớc có thể điều khiển, thay đổi chiều và tốc độ chuyển động cơ cấu chép hình, chu kỳ làm việc của máy, thay đổi dao cắt v.v..Dựa theo số l−ợng ph−ơng chuyển động mà chia ra các hệ thống hai, ba, bốn toạ độ. Khi một toạ độ nào đó ngừng làm việc thì toạ độ đó gọi là nửa toạ độ. Ví dụ nh− hệ 2,5 toạ độ nếu nh− việc dịch chuyển đồng thời trục X và trục Y sau đó lại dịch chuyển theo trục Z và Y .
Đặc điểm quan trọng của việc tự động hoá quá trình gia công trên máy điều khiển số là:
48 + Giảm thời gian chỉnh máy.
+ Tổ chức đứng nhiều máy trong sản xuất loạt nhỏ và vừa. + Nâng cao năng suất lao động.
+ Có sức cạnh tranh cao.
Máy phay điều khiển theo ch−ơng trình số có thể đ−a ra một số loại nh− sau: Các máy 6P11Ф3, 6P11M Ф3 do nhà máy ĐiMiTrop sản xuất dựa trên mẫu máy phay đứng 6M11, 6M13Ф-2, 6H13Ф3, 6P13Ф3, 6P13Ф3, 6P13Ф3, 6P13Ф3-37 và máy điều khiển theo chu kì 6P13г.
Hình 2-2 là máy phay đứng công xôn điều khiển theo ch−ơng trình số 6P13Ф3. Máy này dùng để gia công các chi tiết có hình dạng phức tạp (cam, mẫu chép hình, cối dập…) bằng dao phay ngón và dao phay đầu tròn.
Để gia công các mặt định hình không gian phức tạp cần phải có hai chuyển động kết hợp trong mặt phằng ngang (chuyển dộng dọc theo ph−ơng x và chuyển động ngang theo ph−ơng y) kết hợp chuyển động của dao theo ph−ơng thẳng đứng. Máy 6P13Ф3 đ−ợc trang bị bàn điều khiển dạng 2Пt-71/3. Trong máy sử dụng hệ thống điều khiển theo mạch hở, dạng băng giấy 5 rãnh có chiều rộng 17,4 mm d−ới dạng các kí hiệu nối tiếp nhau: đột lỗ và không đột lỗ.
49
Bàn máy nhận chuyển động dọc từ hộp giảm tốc có động cơ phân b−ớc (đặt trên đầu phải của sống tr−ợt) và từ bộ truyền trục vít đai ốc. Chuyển động theo trục x trong phạm vi ±500mm. Còn chuyển động theo trục y (trong phạm vi ±200mm) cũng đ−ợc thực hiện nhờ một cơ cấu truyền động t−ơng tự lắp trong công xôn. Trục vít me dùng cho chuyển động ngang của sống tr−ợt với bàn máy đ−ợc gắn trên thân công xôn.
Chuyển động thẳng đứng của công xôn đ−ợc thực hiện từ một động cơ thuỷ lực (gắn vào bên phải của công xôn) qua hai bánh răng côn và bộ truyền trục vít. Khi đầu mang dao nằm ở vị trí trên thì chuyển động theo ph−ơng thẳng đứng có thể đạt tới 150 mm, dao phay trong trục chính đ−ợc kẹp bằng cơ cấu kẹp gắn ở phần trên của đầu mang dao.
Máy ký hiệu 6P13P Ф3 dùng để phay, khoan, khoét, doa. Khi thay đổi dao ta dùng đầu Rơvove (theo ch−ơng trình đã định). Một trong số năm trục chính của đầu quay Rơvonve (trục chính lực) dùng để gia công chi tiết bằng dao phay mặt đầu có đ−ờng kính tới 50 mm. Bốn trục chính nhỏ còn lại dùng để phay bằng dao phay ngón có d−ờng kính tới 40 mm; để khoan, khoét, doa các lỗ có đ−ờng kính 20 mm; khi khoan rộng tới đ−ờng kính 30 mm. Chi tiết gia công đ−ợc kẹp trực tiếp trên bàn máy bằng các vấu kẹp hoặc trên đồ gá. Để lấy dấu đồ gá trên máy ng−ời ta làm rãnh cữ dọc và lỗ cữ Ф40H7.
2.3 Thông số kỹ thuật của một số loại máy phay
Bảng 2.1 Kiểu máy Đặc tính kỹ thuật 6H12 6H11 6H12 6H12 Khoảng cách a từ đ−ờng trục (mặt mút) trục chính tới màn máy 30- 400 30- 400 30- 450 30- 450 Khoảng cách b từ sống tr−ợt thân máy
tới tâm bàn máy
210- 470 220- 480 260- 580 260- 560 Khoảng cách c từ đ−ờng trục trục 350 320 450 450
50
chính tới sống tr−ợt thẳng đứng thân máy
Khoảng cách từ đ−ờng trục chính tới mặt d−ới của xà ngang
Khoảng cách lớn nhất từ mặt mút trục chính tới ổ đỡ trục dao
Khoảng cách lớn nhất từ mặt sau của
bàn tới sống tr−ợt thân máy 320 380 380
B−ớc tiến bàn máy 13-
665 13-670 8-390 13- 750 Lực kéo lớn nhất của cơ cấu chạy dao
Dọc Ngang Thẳng đứng 1500 1200 500 1500 1200 500 2000 1500 750 2000 1500 750 Đ−ờng kính lỗ trục chính 29 29 29 219 Độ con trục chính Đ−ờng kính trục gá dao 40 50 40 50 32 50 32 50
2.4 Khả năng công nghệ của máy phay đứng 2.4.1 Phay mặt phẳng bằng dao phay mặt đầu 2.4.1 Phay mặt phẳng bằng dao phay mặt đầu
Dao phay mặt đầu đ−ợc dùng để gia công các mặt phẳng trên máy phay đứng và ngang. Dao phay mặt đầu khác dao phay hình trụ là răng dao phay mặt đầu nằm ở cả bề mặt trụ.
Có hai loại dao liền có răng lớn và răng bé và dao chắp
Những kích th−ớc cơ bản của dao phay mặt dầu là: đ−ờng kính D, chiêù dài L, đ−ờng kính lỗ d và số răng Z.
51 Dao phay mặt đầu có hai loại: dao phải và dao trái
+ Dao phải là dao quay theo chiều kim đồng hồ. + Dao trái quay ng−ợc chiều kim đồng hồ.
Chiều quay của dao phay mặt đầu đ−ợc mô tả nh− hình vẽ nh−hình 2-3.
Định vị và kẹp chặt dao phay mặt đầu trên máy phay đứng đ−ợc thực hiện bằng nhiều ph−ơng pháp :
+ Lỗ chuẩn thông suốt định tâm theo phần trụ của trục gá kết hợp mặt đầu chuẩn của dao tựa lên mặt đầu của bích.
+ Đuôi côn mooc và lỗ ren định tâm trong trục trung gian 1 và đ−ợc lắp và lỗ công của trục chính và kẹp chặt bằng ren. Mô men xoắn đ−ợc truyền từ trục chính tới dao nhờ các mấu của bề mặt lắp ghép.
2.4.2. Phay mặt phẳng nghiêng và góc nghiêng.
Trên máy phay đứng có thể phay phẳng nghiêng và góc nghiêng bằng dao phay mặt đầu.Trong tr−ờng hợp này ng−ời ta gá chi tiết nghiêng một góc và sử dụng các mỏ kẹp vạn năng hoặc có thể dùng đồ gá chuyên dùng.
52 Ng−ời ta cũng có thể
quay trục chính mà không cần quay chi tiết, ví dụ nh−
máy 6P12, 6P13 (hình 2-4) để phay các mặt phẳng nghiêng và các góc nghiêng bằng bằng dao phay mặt đầu. Một số tr−ờng hợp, ng−ời ta còn dùng một hệ thống đầu dao đứng phụ (hình 2-5) để gia công mặt nghiêng tuỳ ý. Thân 2 của đầu dao gắn vào các thanh tr−ợt đứng của thân máy và đ−ợc kẹp bằng đinh ốc 1. Trục chính 5 quay trong phần quay 6 của đầu dao.
53
Hình 2-6. Sơ đồ phay hốc
Nếu ta nới đinh ốc gắn phần quay 6 với thân thì trục chính có thể quay một góc bất kỳ theo thang 4 trong mặt phẳng thẳng đứng.Vòng 3 để nâng tháo đầu dao. Các bánh răng hình trụ 7, 8 làm nhiệm vụ truyền chuyển động quay từ trục chính tới các trục chính của đầu dao. Nhờ có đôi bánh công mà trục chính của đầu dao phụ có thể quay quanh trục chính của máy một góc 3600.
2.4.3 Phay hốc, bậc, rãnh bằng dao phay ngón
Dao phay ngón( ГOCT 17026-71) dùng để gia công các mặt phẳng, bậc và rãnh. Dao này có đuôi hình trụ và hình côn. Dao phay ngón đ−ợc chế tạo với răng trung bình và răng lớn. Dao có răng trung bình dùng để gia công bán tinh và gia công tinh, dao có răng lớn dùng để gia công thô.
Dao phay ngón còn đ−ợc dùng để gia công hốc. Hình 2-6 là một sơ đồ phay hốc bằng dao phay ngón. Để thuận tiện thì ng−ời ta chia ra 2 giai đoạn: giai đoạn 1 là phay sơ bộ; giai đoạn 2 là dựa vào dấu để phay tinh theo đ−ờng dấu.
2.4.4 Phay rãnh then bằng dao phay ngón trên máy phay rãnh then tự động.
Trong quá trình gia công bằng dao phay ngón, phoi phải đ−ợc thoát lên phía trên theo các rãnh xoắn để bề mặt gia công không bị phá huỷ và các răng của dao không bị gãy. Để làm đ−ợc điều đó thì ph−ơng của rãnh xoắn nên trùng với chiều quay của dao.Tuy nhiên thành phần lực cắt h−ớng trục PZ có xu h−ớng kéo dao ra khỏi trục chính.
Hình 2.7 Phay rãnh then Ph−ơng pháp này đ−ợc tiến hành bằng
dao không định kích th−ớc kết hợp với chuyển động dao động của dao. Khi điều chỉnh phạm vi dao động từ 0 đến trị số cần thiết, ta có thể gia công rãnh đạt những kích th−ớc và độ chính xác theo yêu cầu.
54
Để thực hiện đ−ợc nguyên lý này thì chiều rộng của dao phải nhỏ hơn của rãnh. Hình 2-7 là một ví dụ khi gia công rãnh then hở trên máy MA-57 bằng dao phay đĩa 3 mặt trong sản xuất tự động.
Kích th−ớc đạt đ−ợc là nhờ dao động của dao theo ph−ơng truyền dẫn chạy dao dọc. Việc kiểm tra kích th−ớc của rãnh ng−ời ta dùng các dụng cụ đo nh−: th−ớc cặp, th−ớc đo độ sâu, ca líp. Độ đối xứng về vị trí của rãnh then đ−ợc xác định qua đ−ờng tâm trục.
2.4.5 Phay rãnh chữ T
Việc phay rãnh đuôi én cũng đ−ợc áp dụng rộng rãi coi là bề mặt điển hình. Rãnh đuôi én đ−ợc phay qua 2 b−ớc. B−ớc thứ nhất: phay rãnh vuông bằng dao phay ngón trụ. B−ớc thứ hai: phay rãnh nghiêng bằng dao phay ngón với góc tạo đuôi én.
Hình 2- 8. Sơ đồ phay rãnh chữ T
Trong ngành chế tạo maý, rãnh chữ T đ−ợc dùng rất phổ biến trên các bàn máy (theo ГOCT1574-75). Để gia công các loại rãnh này ng−ời ta dùng dao phay có đ−ờng kính D= 17,5 đến 83 mm và chièu rộng B= 7,5 đến 40 mm có đuôi côn, côn moóc số 1 đến 5 có vát và không có vát, số răng Z =6 đến 14. Để giảm chấn, ng−ời ta làm các răng có chiều ng−ợc nhau với góc nghiêng 150. Hình 2-8 là hình ảnh về phay rãnh chữ T trên máy phay đứng
55
Ch−ơng 3
nghiên cứu độ cứng vững của hệ thống công nghệ
3.1. Lý thuyết độ cứng vững.
Trong quá trình gia công thì việc giảm bớt những sai số gia công là một trong những yêu cầu luôn đ−ợc coi trọng.
Có rất nhiều nguyên nhân dẫn đến sai số gia công trong đó độ cứng vững của hệ thống công nghệ có một ý nghĩa rất quan trọng. Các yếu tố cơ bản trong hệ thống công nghệ ảnh h−ởng tới sai số gia công nh−:
- Biến dạng tiếp xúc và biến dạng cả bản thân chi tiết - Độ chính xác và tình trạng mòn của máy
- Sai số của đồ gá - Sai số của dụng cụ cắt
Trong đó sai số bởi độ cứng vững của hệ thông công nghệ có một ý nghĩa rất quan trọng.
Hệ thống công nghệ bao gồm: máy, gá, dao, và chi tiết gia công. Chúng không phải có độ cứng một cách tuyệt đối. Khi chịu tác dụng của ngoại lực thì chúng đều bị biến dạng. Nguyên nhân là do vật liệu của các chi tiết có tính đàn hồi, bản thân các bộ phận máy, chi tiết, đồ gá, dao tuy đã đ−ợc thiết kế tối −u về hình dáng song vẫn có kích th−ớc xác định có nghĩa vẫn chịu biến dạng theo thuyết biến dạng đàn hồi của cơ học vật rắn.
Những biến dạng trong hệ thống công nghệ đều mang tính đàn hồi. Nh− vậy khi gia công bằng ph−ơng pháp cắt gọt trên các máy cắt kim loại, d−ới tác dụng của lực cắt thì các thành phần của hệ thống công nghệ đều bị biến dạng đàn hồi. Ngoài sự biến dạng thể tích còn có biến dạng tiếp xúc bề mặt do các bộ phận đều có sự lắp ghép của nhiều chi tiết.
Do có biến dạng đàn hồi và biến dạng tiếp xúc nên làm cho vị trí t−ơng đối giữa dao và chi tiết không ổn định dẫn tới sai số gia công.
Mức độ biến dạng của vật liệu, phụ thuộc vào ứng suất sinh ra trong nó và mô đun đàn hồi của vật liệu. Mức độ biến dạng tiếp xúc, phụ thuộc vào áp suất tiếp xúc, chiều cao nhấp nhô, h−ớng của nhấp nhô và độ cứng của vật liệu lớp bề mặt.
56
Khi gia công chi tiết, ng−ời ta mong muốn vừa có năng suất cao, vừa đảm bảo độ chính xác. Trong đó năng suất cao th−ờng gắn với tăng lực và tăng biến dạng. Vì vậy ta phải tìm cách giảm bớt biến dạng của hệ thống công nghệ khi chịu tác dụng của lực cắt
Độ cứng vững của hệ thống công nghệ là khả năng chống lại biến dạng của nó do ngoại lực gây ra. Độ cứng vững của hệ thống công nghệ đ−ợc biểu diễn định l−ợng bằng công thức sau:
dy dP
J = y (3.1)
Trong đó: J - Độ cứng vững (kN/mm)
Py –Lực tác dụng theo ph−ơng h−ớng kính của bề mặt gia công (kN hoặc kG) y – L−ợng dịch chuyển của mũi dao theo ph−ơng tác dụng của lực (mm) Cùng một chi tiết hay cùng một hệ thống và tại một vị trí nh−ng theo những ph−ơng khác nhau độ cứng vững cũng khác nhau. Vậy cần phải phân tổng các lực tác dụng thành 3 thành phần Px,Py .Pz.theo 3 trục toạ độ vuông góc với nhau OX. OY. OZ, để nghiên cứu. Trên thực tế chỉ có những biến dạng thẳng góc với bề mặt gia công là ảnh h−ởng nhiều nhất tới sai số gia công nên ta chỉ nghiên cứu lực và biến dạng theo ph−ơng này.
Ta có thể tính biến dạng tổng của cả hệ thống. Quan hệ giữa biến dạng của các phần máy hoặc của các khâu trong hệ thống công nghệ và lực tác dụng th−ờng không theo qui luật đ−ờng thẳng mà là đ−ờng cong.
Nh− vậy ứng với tải trọng khác nhau độ cứng cũng khác nhau. Nên có khái niệm độ cứng vững thực và độ cứng vững trung bình. Độ cứng vững tại một vị trí gọi