Công dụng cơ bản của hệ thống bôi trơn là giảm tổn hao do ma sát của bộ truyền, tăng độ bền mòn của các bề mặt ma sát công tác và đảm bảo làm việc ở nhiệt độ bình thường cho phép. Thiết kế hệ thống bôi trơn đúng sẽ bảo vệ được lâu độ chính xác ban đầu của máy trong toàn bộ thời gian sử dụng máy.
Các cặp ma sát sau đây của máy sẽ được bôi trơn: + Sống trượt
+ Bộ truyền bánh răng + Ổ bi
+ Các khớp nối
Hệ thống bôi trơn phải dẫn lượng dầu bôi trơn cần thiết tới các bề mặt công tác phải có bộ phận cung cấp dầu và làm sạch dầu, kiểm tra dầu.
Trong các máy công cụ mới hệ thống bôi trơn tập trung, làm việc tự động được dùng nhiều, cách bôi trơn này kinh tế, chắc chắn và tiện lợi.
Phương pháp dẫn dầu phụ thuộc chính vào lượng dầu bôi trơn cần thiết phải dẫn đi. Để dẫn lượng dầu bôi trơn ít, người ta có thể dùng mắt dầu nhỏ giọt. Khi cần phải dẫn lượng dầu bôi trơn lớn tới các bề mặt công tác, người ta thường dùng bơm có kết cấu đơn giản.
Nguyên lí làm việc: dầu được bơm từ bơm pittong dẫn đến các bề mặt cần bôi trơn.
Việc xác định chính xác lượng dầu bôi trơn cần thiết dẫn tới các đối tượng được bôi trơn trong nhiều trường hợp không thể làm được. Lượng dầu bôi trơn quá dư thừa sẽ gây tác hại vì có thể dẫn tới các tổn thất phụ, tăng nhiệt độ công tác và đốt nóng tất cả các bộ phận máy. Ngoài ra lượng dầu bôi trơn cần thiết để bôi trơn tốt có thể thay đổi trong chu kỳ sử dụng vì do mòn do khe hở giữa các cặp ma sát tăng lên. Do đó để điều chỉnh lượng dầu bôi trơn người ta
thường đưa vào hệ thống bôi trơn các bộ phận phân lượng dầu. Trong hệ thống bôi trơn tuần hoàn dầu ở các cặp ma sát đi ra một lần nữa lại được đưa tới đối tượng bôi trơn nên dầu cần phải được lọc sạch bằng bộ phận lọc dầu. Trong ngành chế tạo máy công cụ, bộ phận lọc dầu bằng màng mỏng, nỉ và lưới lọc được dùng phổ biến nhất.
Để đảm bảo hệ thống bôi trơn làm việc tốt phải có hệ thống kiểm tra. Thường người ta đặt mắt dầu để kiểm tra dầu trong thùng, ở các cặp ma sát.
Xát định lưu lượng của bơm dầu dựa trên cơ sở cân bằng nhiệt, xuất phát từ giả thiết: tất cả nhiệt lượng toả ra do ma sát ở các cặp ma sát bằng nhiệt lượng thu vào của chất lỏng bôi trơn. Nhiệt lượng do các bề mặt ma sát toả ra chỉ có thể tính toán với phương pháp gần đúng.
Nhiệt lượng toả ra ở các cặp ma sát được tính theo công thức: W1 = 860.N.( 1 - ) [ kcal/h] [I/tr178] (1)
Trong đó:
N: công suất ở các cặp ma sát.
: hiệu suất tất cả các cặp ma sát được bôi trơn.
Nhiệt lượng thu vào của chất lỏng bôi trơn được tính theo công thức: W2 = 60.c..t [kcal/h] [I/tr178] (2)
Trong đó:
Q: Lưu lượng chât lỏng bôi trơn cháy qua [l/p] c : nhiệt dung riêng của dầu ( c 0,4 kcal/kgoC) : khối lượng riêng của của dầu [kg/dm3] ( 0,9) t: hiệu nhiệt độ của dầu ra và vào bề mặt ma sát [oC] Cân bằng hai phương trình (1), (2) ta được công thức gần đúng:
Q k.N.(1-) [l/p] Trong đó:
k: hệ số phụ thuộc vào sự hấp thu nhiệt của dầu.
N.(1 - ): công suất mất mát trong các cơ cấu được bôi trơn.
a) Dầu bôi trơn.
Nguyên tắc chung khi lựa chọn dầu bôi trơn là:
Nếu tải trọng càng nhỏ, vận tốc tương đối của các bề mặt ma sát càng lớn và nhiệt độ thấp thì phải dùng dầu có độ nhớt càng nhỏ.
Những chi tiết điển hình của máy được bôi trơn như sau:
+ Ổ trục chính của máy dùng hỗn hợp của 90% dầu hoả và 10% dầu hay dầu công nghiệp 12.
+ Bánh răng trụ dùng dầu công nghiệp 20, 45, 50.
+ Vít me dùng dầu công nghiệp 45, 50 hay dầu xi lanh nhẹ 11.
Ngoài các loại dầu khoáng chất ra, người ta thường dùng mỡ để bôi trơn. Mỡ có hệ số ma sát lớn hơn dầu rất nhiều. Nó chịu được tải trọng lớn mà không bị quá nóng hay bị dính, giá thành rẻ hơn và bảo vệ chống bẩn cũng dễ hơn dầu. Do đó người ta thường thay thế dầu bằng mỡ đặc.
Các loại mỡ sau đây thường được dùng để bôi trơn ổ bi trong máy công cụ:
+ Mỡ vạn năng có nhiệt độ chảy thấp: YH
+ Mỡ vạn năng có nhiệt độ chảy trung bình: YC2, YC3
+ Mỡ vạn năng có nhiệt độ chảy cao: YT1, YTB ( mỡ chịu lạnh)
b) Tính cho hộp tốc độ.
Lưu lượng dầu bôi trơn cần cho hộp tốc độ: Q k.N.(1-) [l/p]
Trong đó: k = 2 N = 7,5 = 0,85
Q = 2.7,5.( 1- 0,85) = 2,25 [l/p] Thể tích thùng chứa dầu:
V = (56).Q [l]
V = 5.Q = 5.2,25 =11 l
Vận tốc dòng chảy trong ống có thể lấy: v = 1m/s
c) Tính cho hộp chạy dao.
Trong hộp chạy dao có hai chế độ bôi trơn:
+ Bôi trơn liên tục dùng trong hộp biến tốc
+ Bôi trơn không liên tục dùng bôi trơn các sống trượt, vít me-đai ốc. Lưu lượng dầu bôi trơn:
Q k.N.(1-) [l/p] Trong đó: k = 2 N = 1,7 KW = 0,75 Q = 2.1,7.( 1- 0,75) = 1,27 l/p Thể tích thùng chứa: V = 5.1,27 = 6,35 lchọn V = 7 l 4.3.2 Tính toán hệ thống làm mát
Để giảm nhiệt lượng sinh ra khi gia công, làm tăng tuổi thọ của dao hay đồ gá, người ta dùng chất lỏng trơn nguội để tưới vào vùng cắt.
Tác dụng của chất lỏng làm nguội khi tướivào vùng cắt là:
+ Giảm ma sát giữa dao và phôi, tức là giữa dao và chi tiết gia công. Do đó giảm được nhiệt độ, đọ biến dạng độ mòn của dao. Ngoài ra, ma sát giảm cũng làm giảm những khả năng gây ra chấn động ở dụng cụ cắt.
+ Giảm được lực cắt, đồng thời nâng cao chất lượng bề mặt, vì khi cắt chất lỏng làm nguội chen vào giữa hai bề mặt của dao và phoi
+ Lấy đi phần lớn nhiệt lượng do gia công biến dạng và công ma sát sản sinh ra nên chẳng những ngăn cản biến dạng của dao, mà còn giảm được biến dạng của chi tiết gia công.
+ Trong nhiều trường hợp chất lỏng trơn nguội còn có tác dụng làm sạch bề mặt gia công và tải phôi đi. Nếu phoi ứ lại một chỗ thì có thể làm giảm chất lượng bề mặt gia công, làm hỏng sống trượt...
Tóm lại, tác dụng của chất lỏng làm nguội (của hệ thống làm nguội) là đảm bảo nâng cao tuổi thọ của máy, của dụng cụ cắt, đồng thời nâng cao được năng suất của máy , nâng cao được chất lượng gia công bề mặt chi tiết.
Lựa chọn chất làm nguội:
Việc lựa chọn chất làm nguội phụ thuộc vào vật liệu của chi tiết gia công và phương pháp gia công. Các dung dich có khi ngoài tác dụng làm nguội là chủ yếu còn có nhiệm vụ bôi trơn. Do đó yêu cầu đối với chất làm nguội trong từng trường hợp rất khác nhau.
+ Với vận tốc cắt nhỏ và độ sâu cắt nhỏ thì không cần tác dụng làm nguội hoặc bôi trơn nhiều lắm.
+ Với vận tốc cắt nhỏ và đọ sâu cắt lớn, thì tương đối cần thiết tác dụng làm nguội và tác dụng bôi trơn.
+ Với vận tốc cắt lớn và độ sâu cắt nhỏ thì rất cần thiết tác dụng làm nguội nhưng ít cần tác dụng bôi trơn.
+ Với vận tốc cắt lớn và độ sâu cắt lớn thì cả hai tác nhân bôi trơn và làm nguội đều cần thiết.
Tuỳ thuộc vào vật liệu gia công , tác dụng của dung dịch làm nguội cũng có những yêu cầu khác nhau. Khi gia công vật liệu cứng giòn, thì cần dung dịch
có tác dụng làm nguội và bôi trơn trung bình. Khi gia công vật liệu cứng dẻo thì yêu cầu về bôi trơn và làm nguội cao.
Một dung dịch có tác dụng làm nguội tốt khi tản nhiệt và khả năng dẫn nhiệt cao, ứng suất bề mặt nhỏ. Tác dụng bôi trơn tốt khi độ nhớt của chất lỏng thay đổi ít khi nhiệt độ thay đổi, có khả năng tạo thành màng bôi trơn, hấp phụ vững chắc vào bề mặt bôi trơn.
Yêu cầu chủ yếu của dung dịch làm nguội là không làm han gỉ chi tiết máy, làm hư hỏng lớp sơn và không gây mùi khó chịu.
* Các dung dịch làm nguội chủ yếu dùng khi cắt kim loại là: dung dịch xút, emulxi, dầu khoáng chất, nước xà phòng, nhựa thông, dầu lửa, hỗn hợp dầu lửa với nhựa thông.
Emulxin là loại dầu khoáng hỗn hợp với emulxôn, nước, xút và một vài acid..
Thành phần emulxin dùng làm nguội khi phay: Emulxôn: 6 %
NaHCO3: 0,02 % Nước: 93,98 Tính toán hệ thống làm nguội.
Về cơ bản, hệ thống làm nguội cũng bao gồm những thành phần chủ yếu như hệ thống bôi trơn hay một hệ thống dầu ép thông thường. Ở đây ta chỉ đề cập đến vấn đề khác biệt là cách xác định lưu lượng cần thiết của bơm dung dịch.
Lưu lượng của bơm li tâm dùng trong làm mát được xác định nếu như giả thiết toàn bộ công suất cắt đều chuyển thành nhiệt và nhiệt lượng này bị hấp thụ hoàn toàn bởi dung dịch làm nguội.
Coi dung dịch làm nguội là dầu Emulxin có =1 kg/l ; c = 4,2 kcal/kg0C thì:
Trong đó :
t : hiệu nhiệt đọ để đảm bảo tuổi thọ dao do đó t = 15250C. N : công suất cắt.
Nếu chất làm nguội là dầu khoáng chất co = 0,88 kg/l ; c = 2 kj/ kg0C thì:
4.3.3 Trang bị điện của máy
a) Giới thiệu trang bị điện của máy.
Trên máy bố trí ba động cơ không đồng bộ roto lòng sóc. Điện áp /Y=220/380 volt.
Động cơ chính hộp tốc độ (W) có công suất N = 7 KW tốc độ n= 1440v/p. Động cơ chạy dao (Z) có công suất Ncd = 1,7 KW tốc độ ncd= 1440v/p. Động cơ bơm dung dịch trơn nguội có công suất Nb = 0,125 KW tốc độ n=2800v/p.
Mạch điều khiển có điện áp 127V, mạch đèn chiếu sáng 36V.
Bộ chỉnh lưu BC cung cấp dòng một chiều để hảm động năng động cơ hộp tốc độ.
b) Nguyên lí làm việc. Truyền động chính.
Chọn chiều quay trục chính bằng núm xoay Kđc trong tủ điện. Đóng công tắc đầu vào CD, mạch điều khiển có điện, ấn nút 1M-1 hoặc 2M-1, khởi động từ
RT tác động, các tiếp điểm thường mở RT ở mạch động lực đóng lại. Động cơ được đóng vào lưới điện quay và làm quay trục chính. Đồng thời Rơle điện áp KH tác động, tiếp điểm thường mở KH (13-15) đóng lại.
Khi trục chính ấn nút 2M1-1 hoặc 2M1-2, khởi động từ RT1 mất điện các tiếp điểm thường mở RT1 ở mạch động lực mở ra, động cơ bị cắt khỏi lưới điện, tiếp điểm thường đóng RT1(5-7) đóng lại, khởi động từ ZT tác động, tiếp điểm thường mở ZT(102-104) đóng lại cung cấp cho bộ chỉnh lưu BC, đông thời các tiếp điểm thường mở ZT(105-F13) và ZT(106-F33) đóng lại đưa nguồn điện một chiều vào hai pha của động cơ chính quá trình hãm động năng xảy ra, hãm động cơ chính.
Quá trình sang số trong truyền động chính được thực hiện như sau:
Khi quay sang số xong, ấn nhắp nút 1M3-1, khởi động từ 1M31 tác động theo mạch (1-9-11-13-21-19-23-8-6-4-2) đồng thời Rơle trung gian PZ ở mạch động lực tác động các tiếp điểm thường đóng PZ (21-13) và PZ(13-15) ở mạch điều khiển mở ra không cho Rơle trung gian PZ tác động và khởi động ZW làm việc. Nhưng khi Rơle trung gian PZ mất điện, tiếp điểm thường đóng PZ(13-15) và PZ(13-21) đóng lại. Rơle PZ khởi động từ ZW lại tác động, cứ như vậy động cơ W được cung cấp điện không liên tục và tạo ra những momen quay kiểu xung, đưa bánh răng vào ăn khớp. Khi bánh răng đã vào ăn khớp rồi động cơ nhẹ tải, Rơle điện áp PH bắt đầu tác động. Sự làm việc của rơle điện áp PH và rơle trung gian PZ tạo ra những xung momen ngắn hơn trước. Cho nên khi ta nhắp 1M3-1 thấy dao hơi quay một chút chứng tỏ quá trình sang số đã xong.
Truyền động bàn máy ( chạy dao).
Điều khiển bằng tay:
Đặt công tắc chuyển mạch 1M1-3 ở tủ điện vào vị trí “làm việc bằng tay”. Các tiếp điểm 1M3-3(27-49), 1M1-1(35-37) đóng lại các tiếp điểm 1M1-4(37- 41), 1M1-3(49-47) mở ra. Ấn nút khởi động K3 cho trục chính quay, rơle điện
áp PH tác động, tiếp điểm thường mở RN3(33-35) đóng lại chuyển bị cho chuyển động bàn máy làm việc.
Để di chuyển bàn máy với tốc độ ăn dao theo chiều dọc, đưa tay gạt phía trước bàn qua trái hay phải, các tiếp điểm thường mở của hảm cắt 1M1-3(37-47) hoặc 1M1-2(37-39) đóng lại, các tiếp điểm thường đóng 1M1-4(51-53) hoặc 1M1-2(33-53) mở ra, khởi động từ K3 hoặc K3' ở mạch động lực đóng lại, động cơ truyền động bàn chuyển động theo chiều trái hay phải với tốc độ chạy dao.
Để chạy dao nhanh ấn nút 1M-1 hoặc 2M-1, khởi động từ RT tác động. Các tiếp điểm thường mở của khởi động từ RT(102-104) (105-107) (106-108) đóng lại. Nam châm điện NC có điện, lực hút của nam châm tác động vào li hợp ma sát ở hộp chay dao làm cho bàn chuyển động nhanh về phía trái hay phải.
Để di chuyển bàn theo chiều ngang với tốc độ ăn dao, đưa tay gạt ở phía trái ra phía ngoài hoặc phía trong, các tiếp điểm thường đóng của hảm cắt 2M1- 4(31-33), hoặc 2M1-2(29-31) mở, các tiếp điểm thường mở của hảm cắt 2M1- 3(37-47) hoặc 2M1-1(37-39) đóng lại, khởi động từ K3 hoặc K3' tác động. Động cơ của bàn quay theo chiều trái hay phải đưa bàn dịch chuyển về phía trong hay phía ngoài với tốc độ ăn dao. Khi đang làm việc với tốc độ ăn dao, ấn nút 3M-2 hoặc 3M-1 khởi động từ RT tác động, các tiếp điểm RT(102-104) (105-107) (106-108) đóng lại, nam châm điện NC có điện, lực hút của nam châm tác động vào li hợp ma sát thực hiện chuyển động chạy nhanh bàn máy theo chiều ngang.
Muốn điều khiển theo phương thẳng đứng ta thực hiện tương tự.
Điều khiển tự động bàn máy theo chiều dọc:
Đặt công tắc CT ở vị trí “điều khiển tự động”, các tiếp điểm CT2(27-49) CT3(19-27) mở ra, các tiếp điểm CT1(35-37) đóng lại. Quay vít điều chỉnh ở phía trước bàn về vị trí “làm việc tự động”. Tiếp điểm thường đóng của hảm cuối 4M1-2(49-51) mở ra, tiếp điểm thường mở 4M1-1(41-43) đóng lại khoá mạch chuyển động theo chiều lên hay xuống.
Trên máy có thể thực hiện chu trình sau:
- Từ hành trình chạy dao nhanh của bàn về phía phải sang hành trình ăn dao phải rồi từ hành trình ăn dao phải chạy nhanh về phía trái rồi dừng lại ở bên trái.
- Từ hành trình chạy dao nhanh về phía trái sang hành trình ăn dao trái chạy nhanh về phía phải rồi dừng lại ở bên phải.
- Từ ăn dao trái sang chạy nhanh phải, từ nhanh phải sang ăn dao phải, từ ăn dao phải sang nhanh trái, từ nhanh trái sang ăn dao trái, lặp lại chu kỳ đầu.
Chu trình tự động như sau:
Giả sử khi chuyển động tay gạt cơ khí ở phía trước bàn máy về phía trái, tiếp điểm của hảm cắt 1KA3(37-47) đóng, tiếp điểm 1KA4(51-53) mở, khởi động từ ZU tác động đưa bàn nhanh về phái trái. Khi chi tiết gần đến dao, tay gạt cơ khí trên bàn tác động vào cam tám vấu của hảm cắt 3KA1(43-45) đóng lại, tiếp điểm 3KA2(43-55) mở ra, khởi động từ ZU nhả ra cắt nhanh hành trình của bàn. Sau khi cắt gọt cử hành trình cơ khí trên bàn tác đông vào tay gạt ở phía trước bàn làm cho tiếp điểm của hảm cắt 1KA1(37-39), 1KA4(51-53) đóng lại tiếp điểm. 1KA2(53-33), 1KA3(37-47) mở ra, lúc đó khởi động từ ZZ vẫn làm việc theo mạch (1-9-11-17-27-29-31-33-35-37-41-43-45-47-ZZ-14-10-4-6- 8-2). Sau đó cử hành trình cơ khí tác động vào cam tám vấu làm cho tiếp điểm của điểm căt 3KA1(43-45) đóng lại. Khởi động từ ZF mất điện, khởi động từ ZZ, ZU tác động, bàn di chuyển nhanh về phía phải, đến vị trí biên phải, muốn bàn dừng lại ta chuyển tay gạt ở phía trước bàn về phía giữa.