Nhiệm vụ:
Cụm gá dây vải đánh bóng (hay cụm quấn dây vải đánh bóng) dùng đế quấn dây vải đánh bóng và cung cấp dây vài đánh bóng sử dụng trong quá trình đánh bổng.
Yêu cầu:
Đảm bảo cung cấp dây vải đánh bóng trong một chu kì làm việc. Thao tác điều chỉnh dây vài đánh bóng đơn giản.
Đặc điếm kỹ thuật:
Cần thiết kế để sao cho cung cấp dây đánh bóng cùng lúc để thực hiện gia công bốn mặt cam trên hai trục cam gia công đồng thời.
Cần có cơ câu hãm để xác định chính xác lƣợng dây vải đánh bóng cung cấp cho từng mặt cam sau một lần dừng máy để điều chỉnh dây vải đánh bóng, cũng nhƣ cố định vị trí của dây vải đánh bóng dùng để đánh bóng trong một chu kì gia công.
Lựa chọn bánh quấn dây
Để đảm bảo dây đánh bóng quấn đều, sử dụng bánh quẫn dây có bề rộng bằng bề rộng của dây vải đánh bóng.
Học viên : Nguyễn Đức Nam Lớp:11BCTM.KH 90
Mặt khác, để thao tác khi thay cuộn dây đánh bóng đƣợc dễ dạng thì một bên thành bánh quấn dây có thể tháo theo chiều trục.
Kết cấu của bánh cuốn dây nhƣ sau (hình 3.14)
Hình 3.15. Kết cấu bánh cuốn dây
Bánh cuốn dây (hình 3.15) ngoài việc đáp ứng đƣợc các điều kiện trên, còn có một số đặc điểm là lắp thêm tay cầm để thuận lợi cho quá trình tháo lắp, bạc chặn đƣợc đặt giữa hai thành của bánh để đảm bảo khi lắp thành của bánh không ép chặt vào cuộn dây.
Học viên : Nguyễn Đức Nam Lớp:11BCTM.KH 91
3.4.2. Thiết kế phương án tua dây tự động
Tua dây tự động là sau mỗi khoảng thời gian gia công nhất đinh ( có thể thông qua số lƣợng chi tiết gia công) thì máy sẽ tự động tua dây, điều này đƣợc lập trình chƣơng trình điều khiển thực hiện mà không phụ thuộc vào yếu tố con ngƣời.
Để xác định chiều dài mỗi lần tua dây, sử dụng một con lăn dẫn hƣớng trung gian để làm bộ đếm bƣớc nhảy cho hệ thống tua dây.
Các khoảng tua dây đƣợc xác định thông qua số lần đếm chi tiết gia công bằng số lần hoạt động của hệ thống trục cam.
Nguyên lý của bộ tua dây như sau: sau số lần gia công nhất định thì hệ thống
điều khiển sẽ điều khiển hệ thống tua dây hoạt động. Khi tua dây, dây đánh bóng tỳ lên con lăn phụ và làm con lăn phụ quay. Trên con lăn phụ này có gắn đĩa lỗ và thông qua cảm biến đo tốc độ, ứng với số vòng quay nhất định đƣợc cài đặt trƣớc ( tƣơng ứng với chiều dài mỗi lần tua dây) thì cơ cấu điều khiển sẽ điều khiển dừng hệ thống tua dây.
Từ các phân tích và nguyên lý hoạt động, sơ đồ động của hệ thống tua dây đánh bóng nhƣ sau:
Hình 3.17. Sơ đồ động hệ thống tua dây
Cơ cấu tua dây đƣợc dẫn động bằng động cơ thông qua tỷ số truyền i, khi đó phƣơng trình xích động: ntd = ndc.i
Học viên : Nguyễn Đức Nam Lớp:11BCTM.KH 92
Động cơ dẫn động đƣợc điều khiển thông qua biến tần nên ntc hoàn toàn có thể cài đặt đƣợc.
3.4.3. Thiết kế cơ cấu tạo và ổn định lực tỳ
Có hai phƣơng án tạo lực tỳ lên bề mặt cam nhƣ sau: a, Tạo lực tỳ từ lực căng dây đánh bóng
Hình 3.18. Lực tỳ tạo bởi lực căng dây
Với phƣơng pháp tạo lực tỳ nhƣ trên thì lực căng dây đánh bóng cần phải điều chỉnh đƣợc để đáp ứng đƣợc với yêu cầu thiết kế mở của máy. Việc điều chỉnh lực căng sẽ phức tạp, khó định lƣợng.
Mặt khác, do khoảng cách từ bề mặt cam đến tâm quay của trục cam thay đổi nên lực tỳ lên bề mặt cam không ổn định, dẫn đến chất lƣợng gia công không đảm bảo.
b, Sử dụng đối trọng tạo lực tỳ trực tiếp lên bề mặt cam cần đánh bóng
Học viên : Nguyễn Đức Nam Lớp:11BCTM.KH 93
Với phƣơng án này, sử dụng một quả đối trọng bên ngoài tạo lực tỳ giữa dây đánh bóng và bề mặt cam.
Để đảm bảo lực căng dây đánh bóng là đồng đều nhau mỗi khi chỉnh dây đánh bóng , giảm độ chênh lệch lực ép ΔN khi cam quay đến vị trí cam nâng và cam hạ và cũng để giảm sự va đập giữa các con lăn với bề mặt cam lúc gia công, khi đó sử dụng thêm cụm tỳ với các lò xo.
Với 2 phƣơng án trên, ta lựa chọn phƣơng án 2 để tạo lực tỳ giữa dây đánh bóng với bề mặt cam.
Thiết kế sơ bộ
Hình 3.20. Hệ thống tạo lực tỳ
1-cụm tỳ; 2- xylanh khí nén Việc sử dụng cụm tỳ (hình 3.18) có ƣu điểm
- Tạo sự ổn định giữa dây đánh bóng và bề mặt cam
- Đảm bảo lực tỳ luôn ổn định và tránh các va đập giữa bề mặt cam và dây đánh bóng ( khi cam quay đến đoạn cam nâng lực ép sẽ tăng, khi đó lò xo sẽ nén lại lại để giảm bớt giá trị của lực ép cực đại. Khi cam quay với vị trí cam hạ, lò xo đang nén sẽ giãn ra tăng thêm lực ép vào bề mặt cam)
Học viên : Nguyễn Đức Nam Lớp:11BCTM.KH 94
3.4.4. Thiết kế hệ thống dẫn hướng dây đánh bóng
Từ cuộn dây đánh bóng đến vị trí đánh bóng bề mặt cam có một khoảng cách nhất định. Để đảm bảo dây đánh bóng luôn áp sát và tỳ vào bề mặt cam trong quá trình gia công cũng nhƣ trong quá trình tua dây đánh bóng thì cần có một hệ thống dẫn hƣớng cho dây đánh bóng từ cuộn dây đánh bóng.
Không những vậy dây đánh bóng đƣợc dẫn hƣớng sao cho việc thao tác lấy trục cam ra và đƣa trục cam vào gá đƣợc thuận tiện, dễ dàng.
Nguyên lý làm việc cho cụm dẫn hướng
Khi có mệnh lệnh điều khiển gia công, hệ thống điều khiển sẽ tác động hệ thống khí nén, đóng (hay mở) xy lanh khí nén. Lúc này hệ thống dây dẫn hƣớng đƣa dây đánh bóng vào vị trí sẵn sàng làm việc. Việc sẵn sàng cho bƣớc tiếp theo đƣợc xác nhận thông qua cảm biến vị trí gắn trên xy lanh xác nhận vị trí của cần xy lanh. Việc cảm biển vị trí xác nhận vị trí của cần xy lanh sẽ thông báo cho hệ thống điều khiên sẵn sàng cho bƣớc tiếp theo của chƣơng trình điêu khiển máy,
Khi kết thúc một chƣơng trình gia công, chƣơng trình điều khiển sẽ tác động hệ thống khí nén để mở (hay đóng) xy lanh và đƣa toàn bộ hệ thống dẫn hƣớng dây đánh bóng ra khỏi vị trí gia công. Điều này đảm bảo thuận lợi cho việc thao tác lấy và gá sản phẩm vào đồ gá. Việc xác nhận vị trí của hệ thống dẫn hƣớng này đƣợc xác nhận thông qua một cảm biến khác xác định vị trí của cần xy lanh đƣợc gắn trên xy lanh.
Với việc điều khiển nhƣ vậy thì hệ thống dẫn hƣớng dây luôn ở trạng thái mở ( trạng thái ở vị trí chờ làm việc), điều này thuận lợi cho việc lắp ráp, căn chỉnh, thử đồ gá trục cam.
Tính chọn xylanh khí nén
Để tính toán chính xác thì ta cần tìm đƣợc trọng tâm của hệ gồm cần đỡ, các con lăn và cục tỳ phía trái xylanh và trọng tâm phần cần đỡ bên phải xylanh, từ dó tính đƣợc lực tối thiểu để nâng cơ cấu định hƣớng lên khi quá trình gia công hoàn
Học viên : Nguyễn Đức Nam Lớp:11BCTM.KH 95
thành. Tuy nhiên, do vật liệu làm các chi tiết trên khác nhau, việc tính toán tìm trọng tâm là phức tạp. Hơn nữa, trọng lƣợng cục tỳ có thể thay đổi trong các lần gia công khác nhau, theo tốc độ vòng quay, theo trục cam cần gia công trên máy. Vì vậy việc tính toán chính xác nhƣ vậy là không cân thiết, để đơn giản thực hiện tính cho trƣờng hợp an toàn nhất là dồn toàn bộ trọng tâm bên trái xylanh vào tâm con lăn ngoài cùng và tất cả các chi tiết đều làm bàng cùng loại vật liệu làm cần đỡ, trọng tâm bên phải xylanh nằm giữa xylanh và khớp quay. Sau khi tính đƣợc kích thƣớc của xylanh ta sẽ chọn xylanh lớn hơn tính toán.
Trọng lƣợng toàn bộ cần đỡ + các con lăn là 3,6kg, trọng lƣợng cục tỳ đƣợc dùng để gia công chi tiết này là l,6kg (trọng lƣợng dự kiến, thông số này có thể thay đổi) => trọng lƣợng toàn bộ phần bên trái của xylanh là 5,2kg. Trọng lƣợng phần bên phải xylanh là 0,9kg.
Hình 3.21. Sơ đồ tình lực
Lực xylanh Pxl tối thiểu :
(3.7)
Chọn các kích thước xylanh
Xylanh đƣợc sử dụng với áp suất khí nén là 5 bar, tỷ lệ đƣờng kính giữa xylanh và piston là d :D = 1 :2 ( tham khảo máy trƣớc).
Học viên : Nguyễn Đức Nam Lớp:11BCTM.KH 96
Trong trƣờng hợp xylanh đẩy lên, áp suất trong khoang trên P1 bằng áp suất không khí nên có thể bỏ qua. Áp suất khoang dƣới P2 = 5 bar, từ đó đƣờng kính tối thiểu D là
P2 . S2 = F2 = 176 N → S2 = 3,56. 10-6 m2 (3.8)
(3.9)
Chọn chiều cao nâng hạ của piston h
Để thao tác gá lắp phôi và lấy chi tiết ra của công nhân đƣợc dễ dàng thì chiều caao nâng hạ H cần phải đủ cao, nhƣng cũng không nên quá cao vì sẽ tốn thời gian nâng hạ cụm định hƣớng. Qua khảo sát máy trƣớc, để có không gian thuận tiện cho thao tác gá lắp phôi và lấy chi tiết, chọn chiều cao H = 100 mm
Chiều cao cần thiết để piston nâng lên là:
(3.10)
Hình 3.22. Sơ đồ tính chiều cao nâng hạ piston
Với các giá trị trên, ta chọn xylanh tiêu chuẩn sẵn có của nhà sản xuất FESTO với thông số nhƣ sau
- Đƣờng kính trong xylanh D = 32mm - Đƣờng kính cần piston d = 16mm - Chiều dài hành trình L : từ 0 đến 57mm
Để tránh hiện tƣợng dây vải đánh bóng trƣợt khỏi bề mặt các con lăn trong quá trình gia công cũng nhƣ khi chỉnh dây đánh bóng thì trên mặt trụ các con lăn có tiện rãnh (hình 3.21)
Học viên : Nguyễn Đức Nam Lớp:11BCTM.KH 97
Hình 3.23. Cấu tạo con lăn
Hình 3.24. Cụm dẫn hƣớng dây đánh bóng 3.5. Nghiên cứu thiết kế hệ thống bôi trơn làm nguội
Đế giảm nhiệt sinh ra khi gia công, làm tăng tuổi thọ của dao hay đồ gá ngƣời ta dùng hệ thống làm nguội để đƣa chất lỏng trơn, nguội vào vùng gia công.
Tác dụng của dung dịch trơn nguội:
Học viên : Nguyễn Đức Nam Lớp:11BCTM.KH 98
dạng, độ mài mòn của dao. Ngoài ra, ma sát giảm cũng làm giảm những khả năng gây ra chấn động của dụng cụ cắt
+ Giảm đƣợc lực cắt, đồng thời nâng cao chất lƣợng bề mặt, vì khi cắt chất lỏng nguội chen vào giữa mặt bên của dao và phoi
+ Do lấy đi phần lớn nhiệt lƣợng do công biến dạng và công ma sát sinh ra, nên không những ngăn biến dạng mà còn giảm biến dạng của chi tiết gia công.
+ Trong nhiều trƣờng họp chất lỏng trơn nguội còn dùng để rửa sạch và đƣa phoi đi. Nếu phoi ứ lại một chỗ thì có thể giảm chất lƣợng của bề mặt chi tiết gia công.
Nhƣ vậy chất lỏng trơn nguội đảm bảo nâng cao tuổi thọ của máy, của dụng cụ cắt, đồng thời nâng cao năng suất máy, nâng cao chất lƣợng bề mặt chi tiết máy.
Cơ sở làm nguội bằng cách tưới dung dịch:
Dung dịch đƣợc tƣới vào vùng cắt lan truyền trên các bề mặt đã đƣợc đốt nóng do nhiệt cắt. Một phần dung dịch đã nhận bớt nhiệt lƣợng ở vùng cắt, phần khác bị bốc hơi cũng mang một nhiệt lƣợng nhất định đi khỏi vùng cắt. Nhƣ vậy lƣợng dung dịch đƣa vào đã chia xẻ bớt nhiệt lƣợng sinh ra trong vùng cắt nhờ vậy làm giảm nhiệt độ của vùng cắt. Điều này có lợi cho tuổi bền của dao, đồng thời cũng làm giảm bớt tác dụng nhiệt đến hệ thống công nghệ.
Từ phân tích trên, rõ ràng tác dụng làm nguội chỉ là tác dụng đơn thuần về mặt vật lý. Thật vậy khi hệ số dẫn nhiệt, nhiệt dung, nhiệt hoá hơi của dung dịch càng lớn thì tác dụng làm nguội càng tăng.
Ở đây cần lƣu ý tới khả năng gây ẩm ƣớt của dung dịch. Khả năng gây ẩm phụ thuộc vào sức căng bề mặt của dung dịch. Những dung dịch có sức căng bề mặt lớn thì trong thời gian ngắn không dễ dàng đi vào các lỗ hổng nhỏ. Điều đó cho ta giải thích đƣợc khi tƣới bằng nƣớc có pha dung dịch gây ẩm có tác dụng làm nguội tốt hơn khi tƣới là nƣớc thƣờng.
Mặt khác ta thấy rằng bốc nhiệt bằng cách bốc hơi sẽ tăng lên nếu dung dịch đƣợc đƣa vào vùng cắt với áp lực lớn, điều đó đƣợc giải thích bằng tác dụng liên tục
Học viên : Nguyễn Đức Nam Lớp:11BCTM.KH 99
hon của màn sƣơng dung dịch phim vào,
Thực nghiệm cho thấy, nếu sử dụng họp lý loại dụng dịch và phun vói áp lực phù hợp nhiệt độ cắt co thể đƣợc giảm 100 - 150°c.
Hình 3.25 . Sức căng bề mặt chất lỏng
Hình 3.26. Mô hình cắt
Cơ sở việc bôi trơn bằng cách tưới dung dịch:
Tác dụng bôi trơn khi tƣới dung dịch thể hiện ở việc làm giảm ma sát giữa mặt trƣớc dao và phoi, giữa bề mặt sau dao và chi tiết. Trong đó việc giảm ma sát giữa mặt trƣớc dao và phoi có tác dụng lớn đến việc nâng cao tuổi bền dao.
Nhƣ ra đã biết: các chất hoạt tính bề mặt quyết định tác dụng bôi trơn của dung dịch.
Ta biết rằng: khi tƣới một chất lỏng lên bề mặt rắn, thì trên bề mặt vật rắn sẽ đƣợc phủ bởi một màng mỏng chất lỏng. Neu cho vật rắn tiếp xúc và chuyển động tƣơng đối với vật rắn khác, thì màng mỏng chất lỏng chính là màng đệm có tác dụng làm giảm ma sát giữa hai bề mặt tiếp xúc.
Khi cắt giữa các bề mặt tiếp xúc trong vùng cắt có áp suất lớn và nhiệt độ cao. Do vậy dung dịch dùng để tƣới vào muốn tạo đƣợc màng đệm cần phải đƣợc các chất hoạt tính bề mặt nhƣ mỡ, dầu thực vật, axit béo no...
Các khu vực khi tiếp xúc cắt gọt có thể biểu diễn bằng mô hình ở hình 3. Khi cắt tại các vùng tiếp xúc bao giờ cũng xuất hiện các lỗ hỗng nhỏ. Nguyên nhân hình thành các lỗ hổng do sự xuất hiện và mất đi một cách đột ngột của các khối lẹo dao, cũng có thể do sự rạn nứt đột ngột của các bê mặt tiếp xúc. Vì nguyên nhân xuất
Học viên : Nguyễn Đức Nam Lớp:11BCTM.KH 100
hiện nhƣ vậy, nên khi mới hình thành các lỗ hổng chân không đó bằng những đƣờng mao dân (vết nứt tế vi). Đó chính là các nguyên nhân đƣa dung dịch vào các vùng tiếp xúc và hình thành các màng đệm.
Qua các kết quả thực nghiệm cho thấy: nếu sử dụng hợp lý dung dịch bôi trơn, lực cắt sẽ giảm , mài mòn dao sẽ giảm và nhờ đó cho phép tăng tốc độ cắt 10 ÷ 40 %, do đó độ bóng gia công tăng 1 ÷ 2 cấp
Trên cơ sở những phân tích trên, hệ thống bôi trơn cho máy đánh bóng trục cam dung tích dƣới 150cc đƣợc chọn nhƣ sau
- Dung dịch trơn nguội: dung dịch xoda
- Chọn sơ bộ máy bơm điện Euroflo với các thông số + Đƣờng kính ống hút: 20mm
+ Lƣu lƣợng : 1l/s
+ Sức đẩy 35m; sức hút 8m
Sơ đồ hệ thống bôi trơn cho máy đánh bóng nhƣ sau (hình 3.27)
Hình 3.27. Sơ đồ nguyên lý hệ thống bôi trơn
Trong đó
1. Hệ thống cung cấp khí nén 5. Bơm piston 2. Hệ thống điều chỉnh áp suất 6. Van tiết lƣu
3. Bộ phận lọc 7. Trục cam
Học viên : Nguyễn Đức Nam Lớp:11BCTM.KH 101
Hình 3.28. Máy đánh bóng trục cam
1) Cụm tua dây; 2) Cụm gá kẹp và truyền động trục cam; 3) Cụm dẫn hướng dây đánh
Học viên : Nguyễn Đức Nam Lớp:11BCTM.KH 102
3.6. Xác định thông số công nghệ gia công trục cam trên máy đánh bóng