TÌM HIỂU ĐỒ GÁ TRÊN MÁY CNC

Như chúng ta đã biết trên các máy công cụ thông thường và đặc biệt là trên máy công CNC thì đồ gá là bộ phận quan trọng và không thể thiếu được.

BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ CNC

TÌM HIỂU ĐỒ GÁ TRÊN MÁY CNC

Nhóm sinh viên thực hiện : Nhóm 04

Nguyễn Ngọc QuyếtĐào Duy ThanhVương Khắc NhậtLớp : Cơ Điện Tử - K46Trường : Đại Học Giao Thông Vận TảiGVHD : T.S Nguyễn Hồng Sơn

Hà Nội 10/2009

hư chúng ta đã biết trên các máy công cụ thông thường và đặc biệt

là trên máy công CNC thì đồ gá là bộ phận quan trọng và không thể thiếu được Chất lượng sản phẩm cơ khí, năng suất lao động và giá thành là những chỉ tiêu quan trọng trong sản xuất cơ khí Để đảm bảo các chỉ tiêu trên, trong quá trình chế tạo các sản phẩm cơ khí, ngoài máy cắt kim loại (máy công cụ) và dụng cụ cắt, chúng ta còn cần có đồ gá và các dụng cụ phụ (gọi là trang bị công nghệ) Trang bị công nghệ đóng vai trò rất quan trọng, nhờ nó sản xuất cơ khí có thể đảm bảo năng suất và nâng cao chất lượng, tăng năng suất và hạ giá thành sản phẩm.

N

Đặc biệt trong thời buổi công nghệ đang phát triển, sản xuất không còn là

cơ khí đơn thuần nữa, nó được tích hợp điều khiển, các hệ thống truyền lực được điều khiển đảm bảo độ chính xác gia công cao, năng suất lớn, chúng ta có thể dễ thấy ở máy công cụ CNC (Computer Numerical Control) Vì vậy đồ gá trên máy CNC đã được cải tiến để có thể điều khiển tự động, dễ dàng tháo lắp, đạt độ chính xác cao, phù hợp với tốc độ làm việc lớn của máy và đảm bảo tính kinh tế.

Cũng vì lí do như vậy nên nhóm chúng em đã cùng nhau tìm hiểu về các thiết bị đồ gá trên máy CNC để hiểu rõ hơn về nó, nghiên cứu kĩ về kĩ thuật cũng như nguyên lí làm việc của đồ gá

MỤC LỤC PHẦN I :GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỒ GÁ TRÊN MÁY CÔNG CỤ

CNC 5

1.1.Đặc điểm của đồ gá trên máy công cụ CNC : 5

1.2.Yêu cầu đối với chi tiết gia công trên các máy CNC : 5

1.3.Phân loại đồ gá trên máy CNC : 6

1.3.1 Đồ gá vạn năng không điều chỉnh : 6

1.3.2.Đồ gá vạn năng điều chỉnh : 9

1.3.3.Đồ gá chuyên dùng điều chỉnh : 9

1.3.4.Đồ gá vạn năng – lắp ghép : 10

1.3.5.Đồ gá lắp ghép điều chỉnh : 11

1.3.6.Đồ gá chuyên dùng : 12

PHẦN II: TÌM HIỂU VỀ ĐỒ GÁ TRÊN MÁY TIỆN 14

2.1 Đồ gá trên máy tiện CNC: 14

2.1.1 Mâm cặp: 17

2.1.2 Kẹp rút : 19

2.1.3 Tốc cặp-Mũi tâm : 20

2.1.4 Trục gá bung: 22

2.1.5 Mân hoa : 23

2.1.6 Luy-nét : 24

PHẦN III : TÌM HIỂU VỀ ĐỒ GÁ TRÊN MÁY PHAY 25

3.1 Giới thiệu chung 25

3.2 Đồ gá kẹp cơ khí 27

3.2.1 Bàn kẹp 27

3.2.2 Đầu phân độ 28

3.2.3 Ê-tô 28

3.3 Đồ gá kẹp thủy lực và khí nén 31

2.2.3 Đồ gá kẹp bằng từ tính 36

PHẦN II : MỘT SỐ LOẠI ĐỒ GÁ ĐẶC BIỆT: 37

2.1 Đồ gá bàn xoay: 37

2.1.Phân loại : 37

2.1.1.Loại tiêu chuẩn : 37

2.1.2 Loại bàn xoay có động cơ lắp phía sau : 38

2.1.3 Loại bàn xoay có lỗ trục chính lớn : 39

2.1.4 Loại bàn xoay có nhiều trục : 39

2.1.5 Loại bàn xoay nghiêng : 40

2.2.Ứng dụng : 41

1.1 Đặc điểm của đồ gá trên máy công cụ CNC :

Một trong những đặc điểm chình của máy công cụ CNC là tính chính xác rất cao Đồ gá trên các máy đó ảnh hưởng rất lớn tới độ chính xác gia công bởi

vì sai số chuẩn khi định vị chi tiết trên đồ gá là một trong những thành phần sai

số tổng cộng đồ gá trên máy CNC phải đảm bảo độ chính xác gá đặt cao hơn các đồ gá trên máy vạn năng thông thường Để đảm bảo độ chính xác gá đặt phải chọn chuẩn sao cho sai số chuẩn bằng 0, sai số kẹp chặt phải có giá trị nhỏ nhất, điểm đặt của lực phải tránh gây biến dạng cho chi tiết gia công

Các máy CNC có độ cứng vững rất cao, do đó đồ gá trên các máy đó không được làm giảm độ cứng vững của hệ thống công nghệ khi sử dụng máy với công suất tối đa Điều đó có nghĩa là đồ gá trên các máy CNC phải có độ cứng vững lớn hơn các đồ gá thông thường khác Vì vậy, đồ gá trên các máy CNC phải được chế tạo từ thép hợp kim với phương pháp tôi bề mặt

Khi gia công trên máy CNC, các dịch chuyển của máy và dao được bắt đầu từ gốc tọa độ, do đó trong nhiều trường hợp đồ gá phải đảm bảo sự định hướng hoàn toàn của chi tiết gia công, có nghĩa là phải hạn chế tât cả các bậc tự

do khi định vị đồ gá trên máy (phải định hướng đồ gá trên cả hai phương ngang

và dọc của bàn máy)

Trên các máy CNC người ta cố gắng gia công được nhiều bề mặt chi tiết với một lần gá đặt, do đó các cơ cấu định vị và kẹp chặt của đồ gá không được ảnh hưởng đến dụng cụ cắt khi chuyển bề mặt dụng cụ gia công Phương pháp kẹp chặt có hiệu quả nhất là kẹp chặt ở bề mặt đối diện với bề mặt định vị

1.2 Yêu cầu đối với chi tiết gia công trên các máy CNC :

Chi tiết gia công trên máy CNC ảnh hưởng đến kết cấu của đồ gá, do đó phải đảm bảo được những yêu cầu sau đây:

+ Chi tiết gia công phải có những bề mặt chuẩn tốt đảm bảo độ chính xác

và độ ổn định gá đặt, đồng thời chi tiết phải có bề mặt thuận tiện cho việc kẹp

+ Nếu chi tiết gia công không cho phép định vị theo 3 bề mặt thì định vị theo một bề mặt và hai lỗ, khoảng cách các lỗ phải cách xa nhau và có độ bóng cấp 7.

1.3 Phân loại đồ gá trên máy CNC :

 Đồ gá vạn năng không điều chỉnh

1.3.1 Đồ gá vạn năng không điều chỉnh :

Loại đồ gá này có các chi tiết đã được điều chỉnh cố định để gá nhiều loại chi tiết gia công khác nhau trong sản xuất đơn chiếc và loạt nhỏ Đó là các loại mâm cặp được dùng để truyển mômen xoắn cho chi tiết gia công Có 3 loại mâm cặp thường được dùng trên các máy tiện CNC (ngoài mâm cặp 3 và 4 chấu thông dụng)

Hình 1: Mâm cặp 3 chấu Hình 2: Mân cặp 4 chấu

1.3.1.1 Mân cặp ly tâm (mâm cặp quán tính):

Loại mâm cặp này có hai hoặc ba chấu kẹp Các chấu là những chi tiết độc lập với nhau, khi quay dưới tác dụng của lực ly tâm chúng kẹp chặt chi tiết

và nhờ lực cản tự hãm mà chi tiết gia công không bị xê dịch dù bị tác dụng của lực cắt

1.3.1.2 Mâm cặp có chân mặt đầu cứng :

Mâm cặp có chân mặt đầu cứng xác định chính xác mặt đầu của tất cả các chi tiết gia công theo truc Z Lực kẹp chi tiết sinh ra nhờ mũi tâm sau Nếu mặt đầu của chi tiết không vuông góc với tâm của nó thì các mặt đầu ăn vào chi tiết gia công không đều nhau, điều đó làm giảm mômen xoắn được truyển từ trục chính của máy

1.3.1.3 Mâm cặp có chân mặt đầu tùy động :

Các mặt đầu có dạng tròn xoay được lắp vào lỗ có chứa chất dẻo Khi chi tiết gia công được kẹp chặt từ mũi tâm sau, mặt đầu bên trái của chi tiết đẩy các chân mặt đầu về bên trái và làm cho áp lực của chất dẻo tăng lên Như vậy, tất

cả các chân mặt đầu đều tiếp xúc với chân mặt đầu chi tiết cần gia công và lực kẹp tác động lên các chân hầu như bằng nhau Mâm cặp mặt đầu có chân tùy động tạo ra mômen xoắn lớn hơn so với mâm cặp mặt đầu cứng Loại mâm cặp này có thể dùng để kẹp chi tiết gia công thô Số chân mặt đầu có thể là 8, 10, 12 v.v

Hình 4: 1 – Lò xo; 2 – Thân; 3 – Chất dẻo 4– Chân mặt đầu; 5 – Mũi tâm

đồ gá vạn năng điều chỉnh là các mâm cặp 3 chấu thay đổi điều chỉnh (thay đổi các chấu kẹp).

Hình 5: Mâm cặp 3 chấu thay đổi hiệu chỉnh

1.3.3 Đồ gá chuyên dùng điều chỉnh :

Đồ gá chuyên dùng điều chỉnh cho phép gá đặt một số loại chi tiết điển hình có kích thước khác nhau Kết cầu của đồ gá gồm hai phần chính:

+ Phần đồ gá cơ sở+ Phần chi tiết thay đổi

Đồ gá này cho phép thay đổi chi tiết gia công ngoài vùng làm việc của máy Phạm vi ứng dụng có hiệu quả của đồ gá là dùng trong sản xuất hàng loạt

Hình 6: Các dạng chi tiết gia công: l – kích thước điều chỉnh

Sơ đổ gá đặt: 1 – Thân đế cơ sở; 2,4 – Trục gá; 3,5 – Chi tiết định vị;

6 – Rãnh định hướng; 7 – Chốt

Đồ gá trên (Hình 6) được dùng để gia công chi tiết dạng càng, dạng chấu

kẹp, v.v…

Đồ gá (Hình 6) gồm thân để cơ sở 1; các chi tiết thay đổi: trục gá 2, trục

gá 4; các chi tiết định vị 3 và 5 Đồ gá được định vị trên bàn máy bằng đầu gá 2

và chốt 7 Chi tiết gia công được định vị bằng mặt phẳng trên các chi tiết định vị

3 và 5 với các mặt lỗ trên hai trục 2 và 4 Chi tiết được kẹp chặt bằng hai mũ ốc Các chi tiết thay đổi 4 và 5 được lắp đặt và điểu chỉnh theo rãnh định hướng 6 của đồ gá Kích thước điều chỉnh l (khoảng cách giữa các lỗ tâm của chi tiết gia công) Nếu dùng đồ gá để gá đặt chi tiết dạng chấu kẹp theo một lỗ và rãnh then thì dùng trục gá 2 và rãnh then

1.3.4 Đồ gá vạn năng – lắp ghép :

Thành phần của đồ gá vạn năng – lắp ghép là những chi tiết chuẩn được chế tạo với độ chính xác cao Các chi tiết này có rãnh then để lắp ghép Sau khi

Hình là đồ gá vạn năng - lắp ghép Để tạo thành đồ gá người ta đem các

chi tiết (Hình 7) lắp lại với nhau và lấy đế làm chi tiết cơ sở.

Trên các máy phay, máy khoan CNC người ta sử dụng đồ gá vạn năng - lắp ghép cơ khí với các cơ cấu kẹp thủy lực

Đồ gá vạn năng – lắp ghép được dùng trong các máy CNC trong điều kiện sản xuất đơn chiếc hàng loạt nhỏ

Hình 7: Kết câu; b) Sơ đồ; c) Các chi tiết

Cơ cầu tỳ với chốt định vị; 2 – cơ cấu định vị; 3 – mỏ kẹp; 4 – đai ốc kẹp 5– phiến tỳ mặt bên; 6 – phiến tỳ mặt đáy; 7 – phiến tỳ mặt đầu

1.3.5 Đồ gá lắp ghép điều chỉnh :

Loại đồ gá này được dụng trên các máy phay CNC và các máy khoan CNC Trên chi tiết cơ sở (đế đồ gá) người ta gia công các hệ lỗ để lắp ghép các chi tiết định vị và kẹp chặt khi muốn tạo thành đồ gá mới (trên đế đồ gá vạn năng – lắp ghép có các rãnh để lắp ghép)

Hệ lỗ trên đế đồ gá lắp ghép điều chỉnh đảm bảo độ chính xác, độ cứng

vững và độ ổn định cao hơn hệ rãnh trên đồ gá vạn năng – lắp ghép (Hình 8) là

các đế đồ gá lắp ghép điều chỉnh

Hình 8: Đế đồ gá lắp ghép điều chỉnh

1.3.6 Đồ gá chuyên dùng :

Thông thường loại đồ gá này được sử dụng trong sản xuất hàng loạt lớn

và hàng khối Kết cấu của đồ gá chỉ được dùng để gia công một loại chi tiết nhất định Trên các máy CNC loại đồ gá này chỉ được dùng trong những trường hợp không thể dùng được các loại đồ gá điều chỉnh Kết cấu của đồ gá như vậy phải thật đơn giản để nâng cao hiệu quả kinh tế khi sử dụng

C PHẦN II: TÌM HIỂU VỀ ĐỒ GÁ TRÊN MÁY TIỆN

2.1 Đồ gá trên máy tiện CNC:

Yêu cầu đồ gá trên máy tiện CNC:

Việc kẹp bằng tay thường diễn ra trên máy công cụ vạn năng Điều này đòi hỏi người công nhân hao tốn nhiều sức lực Để giảm thời gian phụ và giảm nhẹ việc kẹp cho người công nhân, các thiết bị kẹp chuyên dùng đã được phát triển cho từng phương tiện kẹp Có nhiều phương pháp để tạo ra lực kẹp:

Cơ cấu kẹp cơ khí :

Thường sử dụng cơ cấu thanh chêm hay cơ cấu đòn bẩy Những cơ cấu kẹp này thường sử dụng trên máy tiện

Hình 11:Mâm cặp với cơ cấu kẹp thanh chêm Hình 12: Mâm cặp với cơ cấu kẹp đòn bẩy

Hình 13: Thiết bị kẹp thủy lực

Thiết bị kẹp khí nén :

được vận hành bằng không khí với áp lực chúng làm việc tương tự như thiết bị kẹp thủy lực máy nén khí được sử dụng để tạo ra khí nén

Trục xoay được khóa trong suốt quá trình kẹp và tháo kẹp bởi ly hợp điện

tử trong thiết bị kẹp, vì thế toàn bộ mômen kẹp được truyền đến mâm cặp

Hình 15: Cơ cấu kẹp bằng điện

Bây giờ ta sẽ đi tìm hiểu cụ thể một số loại đồ gá thường dùng trên máy tiện CNC, ta có thể kể một số loại đồ gá như sau:

1 Mâm cặp

2 Kẹp rút

3 Tốc cặp-Mũi chống tâm

Mâm cặp được phân biệt dựa và số chấu kẹp là mâm cặp 2 chấu, mâm cặp

3 chấu và mâm cặp 4 chấu Mâm cặp 3 chấu tự định tâm thường được sử dụng nhiều nhất Chúng đảm bảo gá những phôi tiện tròn đồng tâm một cách chắc chắn và nhanh chóng Mâm cặp 4 chấu dùng để kẹp những phôi tiện có 4, 8 hay

12 cạnh và những phôi tiện tròn

Hình 16: Mâm cặp 3 chấu tự định tâm Hình 17: Mâm cặp 4 chấu

Các chấu kẹp thường được tôi cứng và có dạng bậc Các chấu kẹp có thể điều chỉnh do vậy kẹp được các chi tiết có đường kính khác nhau Bằng cách thay đổi các chấu kẹp, chi tiết tiện có thể được kẹp từ bên trong hoặc bên ngoài

Sự truyền lực kẹp thường dựa trên nguyên lý của đĩa xoắn ốc hoặc thanh nêm

 Truyền lực kẹp bằng đĩa xoắn ốc :

mâm cặp và đĩa xoắn ốc có lực kẹp nhỏ, vì bề mặt tiếp xúc giữa đĩa xoắn

và chấu kẹp quá nhỏ

Hình 18: Mâm cặp với đĩa xoắn ốc Hình 19: Hệ thống truyền lực kẹp

Nhược điểm của mâm cặp đĩa xoắn ốc là khi thay đổi các chấu kẹp phải được tháo rời toàn bộ khỏi mâm cặp

Hình 20: Các bộ phận của mâm cặp đĩa xoắn ốc

Nguyên tắc hoạt động: Quay bánh răng nhỏ (4) làm đĩa xoắn ốc (5)

quay, do đó chấu kẹp (3) sẽ chuyển động về phía tâm của trục chính và kẹp chi tiết gia công

 Truyền lực kẹp bằng nêm :

Mâm cặp sử dụng thanh nêm có khả năng thay đổi các chấu kẹp một cách nhanh chóng và tạo ra lực kẹp lớn hơn so với mâm cặp với đĩa xoắn ốc

Hình 21: Các bộ phận của mâm cặp dùng thanh nêm

Nguyên tắc hoạt động : Thông qua chìa khóa (90) quay truc (27) vào

thanh nêm (56) Thanh nêm (56-2) quay dịch chuyển đĩa dẫn (23) qua sắt trượt (28) Hai sắt trượt (28) truyền lực tiếp tới thanh nêm khác (56-1) Các thanh nêm với các biên dạng chạy nghiêng ngàm vào phần đế của chấu kẹp (24GB) và dẫn chúng vào hướng tâm

2.1.2 Kẹp rút :

Kẹp rút có khả năng kẹp chi tiết có dạng hình trụ một cách chính xác và nhanh chóng Chi tiết được kẹp bên ngoài bởi kẹp rút Kẹp rút thường chỉ được ứng dụng cho những chi tiết gia công có cùng đường kính hoặc có kích thước tương đương vì nó có một phạm vi điều chỉnh hướng kính rất nhỏ Nó được sử dụng đặc biệt trong gia công loạt lớn

Tốc mặt đầu thường được gắn trên trục chính Nó được sử dụng khi phải

gia công toàn bộ bề mặt trụ của chi tiết Chi tiết được kẹp giữa tốc mặt đầu và ụ động Nhược điểm của tốc mặt đầu là chỉ truyền được mômen quay nhỏ

Hình 24: Tốc mặt đầu

Mũi chống tâm xoay được cài vào nòng trục ụ động đối diện với tốc mặt

đầu vì mũi chống tâm quay quanh tâm của nó nên có thể sử dụng vận tốc cắt cao trong suốt quá trình gia công

Hình 25: Mũi chống tâm xoay

Phạm vi ứng dụng của mũi tâm cố định bị giới hạn rất lớn Chúng chỉ

được dùng khi gia công với chiều sâu cắt nhỏ bởi vì chúng bị sinh nhiệt và mòn nhanh

Hình 26: Mũi tâm cố định

Hình 27: Mũi tâm cố định loại vát đầu

Tốc kẹp có vòng bảo vệ dùng để định tâm thông qua mũi tâm và kẹp

hướng kính bằng một bu-lông kẹp Do đó có thể truyền được mômen quay lớn

và đạt được công suất cao hơn

Trục gá bung dùng để kẹp chi tiết (có lỗ) từ bên trong Ngược lại so với

mân cặp chỉ sử dụng trục gá bung cho các chi tiết có lỗ nhỏ Chúng được lựa chọn dựa vào lỗ có sẵn của chi tiết cần gia công Có hai loại kẹp : kẹp bung cố định và kẹp bung đàn hồi

Kẹp bung cố định có độ côn rất nhỏ (1:2000) và được kẹp giữa hai mũi

tâm Kẹp bung cố định chỉ được dùng để gia công tinh vì chỉ có khả năng chịu đựng được chiều sâu cắt nhỏ Độ đồng tâm của hai tâm quay phải được kiểm tra trước khi sử dụng

Kẹp bung đàn hồi được gá vào côn trong của trục chính Phạm vi kẹp

được xác định bởi vị trí kẹp được sẻ rãnh dọc trục gá trong mối lệ thuộc vào độ đồng tâm và kẹp đều chi tiết Quá trình kẹp được diễn ra bởi sức ép điền đầy của phần côn

Hình 29: Trục gá bung

Trục gá đàn hồi được gá giữa hai mũi tâm và chỉ có phạm vi kẹp nhỏ

Nguyên tắc hoạt động của chúng được hình thành bởi sự bung ra trong phạm vi biến dạng đàn hồi của lớp thành mỏng bằng vật liệu tổng hợp (không sẻ rãnh)

2.1.5 Mân hoa :

Mân hoa có khả năng kẹp những chi tiết có hình dạng phức tạp Bốn hoặc nhiều hơn nữa các píttông được điều chỉnh riêng lẻ, chúng cũng có thể xoay Vị trí kẹp làm việc có thể kẹp ngoài hoặc kẹp trong Các rãnh kẹp có sẵn dùng để lắp đồ gá và các đối tượng

Hình 31: Mâm hoa với 6 mâm kẹp

Để định vị và kẹp chặt được tốt yêu cầu các loại đồ gá phải chính xác, tháo lắp nhanh phù hợp với tốc độ làm việc của máy và đảm bảo tính kinh tế.

Một số loại đồ gá chính thường được dùng trên máy phay CNC:

3 Chi tiết được kẹp có thể dịch chuyển dọc theo trục z và x