Bài giảng Máy công cụ - Chương 1: Đại cương về máy công cụ

5/23/2010 Machine-tool and Tribology 1 Bài giảng Máy CôNG Cụ Machine-tool and Tribology 25/23/2010 Bài mở đầu Đại cương về máy công cụ  Máy công cụ trong CTM có nhiều loại, trong đó chủ yếu là máy cắt kim loại.  Chế tạo các chi tiết kim loại  Hình dáng, kích thước xác định  Lịch sử phát triển MCC: tiền thân là máy tiện gỗ.  Máy GC gỗ xuất hiện 2000 năm TCN, Aicập  XIV tại TQ: máy mài, phay g/c kiếm, bánh xe  XVII Nga chế tạo máy tiện  Máy CC chiếm ~40% CN, ~30% nền KTQD có nhiều chủng loại, độ chính xác khác nhau  Việt nam: Cơ khí HN, Cơ khí Duyên Hải  Máy tiện T616, T620  Máy Phay P623 Machine-tool and Tribology 35/23/2010 Đại cương về máy công cụ  Phân loại máy cắt kim loại trong CTM  Công dụng: Tiện , Phay, Bào, Khoan, Mài  Trình độ vạn năng: Máy vạn năng, Máy chuyên dùng  Độ chính xác: Máy chính xác thường, máy chính xác cao  Trọng lượng:  Máy TB: <10 tấn  Máy nặng: 10-30 tấn  Máy nặng vừa: 30-100 tấn  Cực nặng: > 100 tấn  Mức độ tự động:  Máy bán TĐ  Máy TĐ  Máy TH  Máy CNC Machine-tool and Tribology 45/23/2010  Ký hiệu máy:  Việt Nam: T - tiện, K - khoan, P - Phay, M - mài Chữ số đầu chỉ mức độ vạn năng (6-vạn năng, 1-máy TĐ 1 trục), CS tiếp theo chỉ kích thước cơ bản, CS tiếp theo chỉ mức độ cải tiến. T620, T812A  Liên Xô cũ: 1 - Tiện, 2 - Khoan doa TH, 3 - Mài, 6 - Phay.. (1K62, 3B12, 6H82..) Đại cương về máy công cụ 5/23/2010 Machine-tool and Tribology 5 Chương 1 Tạo hình bề mặt và cấu trúc động học máy cắt kim loại Đ1. Tạo hình bề mặt bằng phương pháp hình học Đ2. Các phương pháp tạo hình bề mặt chi tiết Đ3. Tạo hình bề mặt chi tiết trên máy công cụ Đ4. Sơ đồ kết cấu động học, liên kết động học, chuyển động phân độ Machine-tool and Tribology 65/23/2010 Đ1 Tạo hình bề mặt bằng phương pháp hình học  Tạo hình bằng phương pháp hình học: Ví dụ: -Gia công bề mặt trụ tròn xoay. - Gia công bề mặt định hình tròn xoay. Bề mặt gia công các chi tiết rất khác nhau. Muốn tạo ra các bề mặt này máy phải truyền cho các cơ cấu chấp hành các chuyển động tương đối khác nhau, theo các qui luật nhất định Q T T1 Q T T2 T Q Machine-tool and Tribology 75/23/2010  Các dạng bề mặt thường dùng trong CTM:  Dạng bề mặt có đường chuẩn tròn: → trụ, côn, định hình, ren Đ1 Tạo hình bề mặt bằng phương pháp hình học Đửờng chuẩ n (C) Đửờng sinh (S) C1 C2 S a) - Hình trụ b) - Hình côn S SC a) - Hình tang trống b) - Hình dạng ren Machine-tool and Tribology 85/23/2010  Dạng bề mặt có đường chuẩn thẳng: Đường sinh: thẳng; cong; gẫy khúc ...  Dạng bề mặt đặc biệt: Cam, cánh tuốc bin, thân khai Phân biệt đường sinh và đường chuẩn chỉ có tính chất tương đối. Lựa chọn đường sinh, đường chuẩn  sơ đồ động của máy có độ phức tạp khác nhau S C a. b. c. C S CS Đ1 Tạo hình bề mặt bằng phương pháp hình học S C C S a) b) Machine-tool and Tribology 95/23/2010  để hình thành các dạng bề mặt khác nhau của chi tiết gia công trong ngành chế tạo máy cần thiết phải tạo ra các đường sinh và đường chuẩn tương ứng.  Tạo hình bề mặt trong CTM dùng 2 loại đường sinh:  Đường sinh thẳng, tròn, thân khai, xoắn acsimet Khi đó máy cắt cần có chuyển động thẳng, quay tròn đều.  Đường sinh hypecbol, elip, xoắn log Khi đó máy cắt cần có chuyển động thẳng và quay tròn không đều.  Các đường sinh chuyển động tựa trên đường chuẩn hình thành bề mặt cần gia công.  Muốn gia công được các bề mặt trên cần phải truyền cho phôi và dao các chuyển động tương đối hình thành các đường sinh và đường chuẩn các chuyển động tạo hình. Đ1 Tạo hình bề mặt bằng phương pháp hình học Machine-tool and Tribology 105/23/2010 2.1 Chuyển động tạo hình MCC: phương pháp hình thành đường sinh, đường chuẩn.  định nghĩa CđTH: Bao gồm mọi chuyển động tương đối giữa dao và phôi trực tiếp tạo ra bề mặt gia công.  Phân loại chuyển động tạo hình:  đơn giản : Các chuyển động độc lập - không phụ thuộc vào một chuyển động nào khác theo một qui luật nhất định  Phức tạp: Chuyển động có sự phụ thuộc theo một qui luật nhất định – Q quay 1 vòng, T tịnh tiến 1 lượng t II I I IIa. b. Q T Q t S I I II II Sd ST Snga. b. Q Q Đ2 Các phương pháp tạo hình bề mặt chi tiết Machine-tool and Tribology 115/23/2010  Vừa đơn giản vừa phức tạp: Q: đơn giản, T1 & T2: phức tạp tạo ra bề mặt côn  Chuyển động tạo hình có thể do dao hoặc phôi thực hiện bố trí các chuyển động tạo hình để chuyển động của cơ cấu chấp hành đơn giản và chính xác Đ2 Các phương pháp tạo hình bề mặt chi tiết Machine-tool and Tribology 125/23/2010 2.2 Tổng hợp chuyển động  Số chuyển động tạo hình phụ thuộc vào tính chất hình học của bề mặt g/c và hình dạng dao.  Trên MCC thông thường có 4 c/đ TH với 2 loại CB: Q&T tổ hợp  các PA của máy CKL  Bào : 2 CĐTH T&T  Tiện : 2 CĐTH Q&T  Phay : 2 CĐTH Q&T  Gia công răng: 3-4 CĐTH Đ2 Các phương pháp tạo hình bề mặt chi tiết Machine-tool and Tribology 135/23/2010 Cần phân biệt rõ G/C không phoi và có phoi 3.1 Phương pháp chép hình : Lưỡi dao (đường cắt) trùng với đường sinh của bề mặt tạo hình, luôn tiếp xúc với bề mặt tạo hình Lưỡi cắt là đường sinh tạo ra bề mặt chi tiết khi nó chuyển động dựa vào đường chuẩn Đ3 Tạo hình bề mặt chi tiết trên máy công cụ I Dao định hình Machine-tool and Tribology 145/23/2010  đường chuẩn :  đường tròn  mặt tròn xoay  đường thẳngmặt phẳng  đường cong phẳngbề mặt cam đường chuẩn được tạo theo phương pháp chép hình hoặc điều chỉnh xích động của máyNS cao, khó chế tạo dao Đ3 Tạo hình bề mặt chi tiết trên máy công cụ Machine-tool and Tribology 155/23/2010 3.2 Phương pháp theo vết:  Bề mặt tạo hình là vết chuyển động của lưỡi dao, hay là có đường sinh tạo hình là quĩ tích của chất điểm do lưỡi dao chuyển động vạch ra.  Tạo ra vết bằng phương pháp hình học, OR thước chép hình, OR điều chỉnh xích động, OR theo chương trình số Tiện côn: quay bàn dao, thước chép hình, tổng hợp c/đ Đ3 Tạo hình bề mặt chi tiết trên máy công cụ Machine-tool and Tribology 165/23/2010 3.3 Phương pháp bao hình : Lưỡi dao c/đ tạo ra nhiều bề mặt, đường hình học luôn luôn tiếp tuyến với bề mặt gia công. Quĩ tích của những điểm này chính là đường sinh của bề mặt g/c (hình bao của lưỡi cắt), bề mặt tạo hình không phụ thuộc vào hình dáng lưỡi cắt  Bề mặt tạo hình còn phụ thuộc vào vị trí tương đối giữa đường sinh và đường chuẩn: a. b. c. Đ3 Tạo hình bề mặt chi tiết trên máy công cụ Machine-tool and Tribology 175/23/2010 3.4 Các chuyển động trên máy cắt kim loại:  Chuyển động chính tạo ra tốc độ cắt: (CB)  Tiện, mài , khoan...: quay tròn V=πdn/1000 m/ph  Bào, chuốt, xọc...: chuyển động tịnh tiến: V=2.l.nhtk /1000 m/ph  Chuyển động chạy dao (CB) NS g/c, độ bóng bề mặt  Tiện: dài - l, tiến dao – s (mm/v), thời gian g/c - T  n.T=l/s  s=l / (n.T)  Có chạy dao dọc, ngang, hướng kính, vòng v.v...  Các chuyển động khác: Phân độ , bao hình, vi sai, phụ Đ3 Tạo hình bề mặt chi tiết trên máy công cụ Machine-tool and Tribology 185/23/2010 4.1 Sơ đồ kết cấu động học:  Xích truyền động: đường truyền nối từ động cơ đến khâu chấp hành để thực hiện 1 c/đ tạo hình đơn giản (xích tốc độ), hoặc nối liền giữa 2 khâu c/h phối hợp giữa 2 chuyển động tạo hình phức tạp (xích chạy dao)  Tổ hợp các xích truyền động trong máy gọi là sơ đồ động của máy.  Sơ đồ kết cấu động học của máy là mối liên hệ và sự tổ hợp của các chuyển động tạo hình, hay nó là hình đơn giản của sơ đồ động:  Thay hộp tốc độ : ký hiệu - iv  Thay hộp chạy dao: ký hiệu - is i: tỷ số truyền, v, s: đại lượng cần biến đổi Đ4 Sơ đồ kết cấu động học, liên kết động học, chuyển động phân độ Machine-tool and Tribology 195/23/2010  Sơ đồ kết cấu động học máy tiện  Xích tốc độ: đc-1-2-iv-3-4-5-phôi  Xích chạy dao: Phôi-4-5-is-6-7-8-vít me Đ4 Sơ đồ kết cấu đH, liên kết đH, phân độ tp Dao tx Bàn dao Vít me ụ động Phôi ĐC iv is V 1 2 3 5 6 4 7 Machine-tool and Tribology 205/23/2010  Phương trình xích động: là PT tính toán truyền động từ đầu đến cuối xích :  PT xích tốc độ: nđc.i12.iv.i34.k=ntc  PT xích xhạy dao: 1vòngtc.i45.is.i67.tx=Sm  i12,, i34, tỷ số truyền cố định  k, hệ số điều chỉnh  tx, bước vít me  nđc, ntc,1vòngtc, Sm : lượng di động tính toán  Điều chỉnh lượng di động tính toán:  Cơ cấu điều chỉnh iv, is  Công thức:  Iv= ntc / (nđc.i12.i34.k)  Is= S / (i45.i67.tx) Đ4 Sơ đồ kết cấu đH, liên kết đH, phân độ Machine-tool and Tribology 215/23/2010 4.2 Xích truyền động tạo hình bề mặt:  Chuyển động tạo hình đơn giản: Mài, khoan, phay 3 chuyển động độc lập:  Quay đá mài Qđ  Quay chi tiết Qct  Tịnh tiến bàn máy Tbm ivQđá ĐC Tbàn Đầu vào Đầu ra Qchi tiết is ĐC Đ4 Sơ đồ kết cấu đH, liên kết đH, phân độ Machine-tool and Tribology 225/23/2010  Chuyển động tạo hình phức tạp: Tiên ren: 2 c/đ có quan hệ:  Quay chi tiết 1 vòng Qct  Tịnh tiến bàn máy một bươc S=tp  Chuyển động tạo hình đơn giản - phức tạp: 3 chuyển động :  Quay dao độc lập Qd  Quay chi tiết phụ thuộc Qct 1 vòng  Tịnh tiến bàn máy T phụ thuộc một bước S=tp Đ4 Sơ đồ kết cấu đH, liên kết đH, phân độ tp Dao tx Bàn dao Vít me ụ động Phôi ĐC iv is V 1 2 3 5 6 4 7 ĐC is T3 iv1 ĐC iv2 S Q1 Q2 Machine-tool and Tribology 235/23/2010 4.3 Xích truyền động phân độ: Chuyển động g/c được lặp lại ở các vị trí khác nhau ( thường là cách đều) nhằm hình thành toàn bộ chi tiết g/c. Ví dụ: Phay răng trên máy phay vạn năng, dao phay môđun  Phân độ có thể dùng tay hay động cơ  Có ix biến đổi tỷ số truyền VD: ix=1/4: Đĩa phân độ quay 1v, phôi quay 900 Đ4 Sơ đồ kết cấu đH, liên kết đH, phân độ i Bộ ly hợp PhôiPhôi i Chốt định vị Đĩa phân độ ĐC Machine-tool and Tribology 245/23/2010 4.4 Liên kết động học (tổ hợp chuyển động): MCC thường tổ hợp các c/đ tạo hình và phân độ với nhiều phương án khác nhau máy khác nhau:  Phân độ gián đoạn  Phân độ liên tục (gia công răng bao hình) Tổ hợp chuyển động của máy phay bánh răng bằng dao phay mô đun Đ4 Sơ đồ kết cấu đH, liên kết đH, phân độ Bộ ly hợp ĐC1 ip iv ĐC2 i ĐC3 Q1 Đĩa phân độ Chốt định vị Vít me Dao phay mô-đun Phôi Machine-tool and Tribology 255/23/2010 Tổ hợp chuyển động của máy tiện hớt lưng dùng xích vi sai: → để bù trừ một số chuyển động truyền đến khâu chấp hành 4.5 Sơ đồ động của máy: Sơ đồ biểu thị cách bố trí tương đối của tất cả các thành phần trong tất cả các xích truyền động được gọi là Sơ đồ động. Mỗi máy công cụ đều có sơ đồ động đặc trưng của nó, căn cứ vào sơ đồ động sẽ xác định được các chuyển động cơ bản của máy. ix ĐC iv V tx Vít me Dao vs is iy Phôi Cam Machine-tool and Tribology 265/23/2010 Ví dụ: gia công ren nhiều đầu mối:  Phôi quay phân độ:  Mlh đóng-g/c xong 1 mối ren  Ngắt Mlh-động cơ quay-phôi quay α=2π / k  Đóng Mlh gia công mối ren 2  Dao tịnh tiến phân độ:  Khi phân độ ngat Mv  Đ/c quay –is - vit me - dao tịnh tiến Ts=S (bước ren) Mối ren thứ hai M ĐC is Qphân độ iv S Mối ren thứ hai M ĐC Tphân độ Siv is Đ4 Sơ đồ kết cấu đH, liên kết đH, phân độ