Đồ Án Tốt Nghiệp Máy Và Hệ Thống Điều Khiển Số Theo Chương Trình 150 tc (CDIO) CHƯƠNG 2 ( Sách Giáo Trình)

Đồ Án Tốt Nghiệp Máy Và Hệ Thống Điều Khiển Số Theo Chương Trình 150 tc (CDIO)GỒM CÓ TỔNG CỘNG 12 CHƯƠNG:Chương 1: Đại cương về máy cắt kim loại.Chương 2: Máy tiệnChương 3: Máy khoan doaChương 4: Máy PhayChương 5: Máy gia công bánh răngChương 6: Máy màiChương 7: Máy chuyển động thẳngChương 8: Thiết kế máy cắt kim loạiChương 9: Máy điều khiển theo chương trình sốChương 10: Hệ thống tín hiệu mã hiệuChương 11: Hệ thống điều khiển máy NC và CNCChương 12: Nội suy trong hệ thống máy điều khiển số. Sau đây là chương :Chương 2: MÁY TIỆN ICuối chương còn có phần câu hỏi ôn tập. Giúp sinh viên hệ thống lại kiến thức của chương, giúp nhớ lâu hơn, kỹ hơn và vận dụng vào thực tiễn..Cuối chương còn có phần câu hỏi ôn tập. Giúp sinh viên hệ thống lại kiến thức của chương, giúp nhớ lâu hơn, kỹ hơn và vận dụng vào thực tiễn.

CHƯƠNG 2: MÁY TIỆN

Mục tiêu chương 2: Sau khi học xong chương này, sinh viên có khả năng:

1 Trình bày được các chuyển động tạo hình và sơ đồ kết cấu động học máy tiện;

2 Tính toán được số cấp tốc độ và số cấp chạy dao trong máy tiện 1K62, T616;

3 Viết được phương trình xích tốc độ, xích chạy dao khi tiện trơn và tiện ren

trong máy tiện 1K62;

4 Viết được phương trình xích tốc độ, xích chạy dao khi tiện trơn và tiện ren

trong máy tiện T616;

5 Phân tích được nguyên lý hoạt động của cơ cấu Norton, Hắc-ne, Mê-an, ly

hợp an toàn, đai ốc hai nửa và cơ cấu an toàn trong xích tiện trơn;

6 Tính toán bộ bánh răng thay thế để gia công ren quốc tế, ren Anh, ren Pitch,

ren modul, ren khuếch đại, ren chính xác, ren mặt đầu.

2.1 CÁC CHUYỂN ĐỘNG TẠO HÌNH VÀ SƠ ĐỒ KẾT CẤU ĐỘNG HỌC MÁY TIỆN 2.1.1 Chuyển động tạo hình

Khi tiện, chuyển động quay tròn của trục chính và chuyển động thẳng của dao hìnhthành chuyển động tạo hình

- Chuyển động cắt là chuyển động tạo ra tốc độ cắt hay chuyển động quaytròn của trục chính mang phôi:

n tc=1000 v

2.1) Trong đó: n tc – Tốc độ quay của trục chính, v/ph;

v – Vận tốc cắt, m/ph;

d – Đường kính phôi, mm

- Chuyển động chạy dao là chuyển động do bàn máy mang dao thực hiện, gồm chuyển động chạy dao dọc S d (mm/v) và chuyển động chạy dao ngang

S n (mm/v) Hai chuyển động này phối hợp nhau hình thành đường sinh chi

tiết gia công

2.1.2 Sơ đồ kết cấu động học

Hình 2 1-Sơ đồ kết cấu động học máy tiện

Hình 2.1 thể hiện sơ đồ kết cấu động học máy tiện Chuyển động cắt chính là chuyển

động quay tròn của phôi Chuyển động chạy dao gồm các chuyển động chạy dao dọc, chạydao ngang và tiện ren

2.2 CÔNG DỤNG VÀ PHÂN LOẠI

2.2.1 Công dụng

Hình 2 2- Công dụng của máy tiện

Máy tiện dùng để gia công các dạng chi tiết dạng trụ tròn xoay:

- Gia công mặt trụ ngoài và mặt trụ trong;

- Gia công cắt rãnh, cắt đứt;

- Gia công mặt côn ngoài, mặt côn trong;

- Gia công mặt định hình;

- Gia công lỗ bằng mũi khoan, khoét, doa;

- Gia công ren ngoài và ren trong;

- Kết hợp với đồ gá và các trang thiết bị đặc biệt để thực hiện một số côngviệc khác như mài, phay,

2.2.2 Phân loại

Về mặt công dụng máy tiện có thể được phân chia thành máy tiện vạn năng, máy

tiện chuyên môn hoá, máy tiện chép hình

Về mặt kết cấu có máy tiện chuyên dùng, máy tiện đứng, máy tiện cụt, máy tiện

nhiều dao, máy tiện Revolve, máy tiện tự động và bán tự động

2.2.3 Các bộ phận cơ bản

Hình 2 3-Các bộ phận cơ bản của máy tiện;

1-Hộp bước tiến; 2-Thanh răng; 3-Máng hứng phoi; 4-Bàn trượt xe dao; 5-Cần điều khiển tự động; 6-Thân máy; 7-Trục trơn; 8-Trục vít me; 9-Ụ sau;

10-Ổ dao;11-Măm cặp; 12-Tủ điện

2.3 MÁY TIỆN REN VÍT VẠN NĂNG 1K62

2.3.1 Tính năng kỹ thuật và sơ đồ kết cấu động học

2.3.1.1 Tính năng kỹ thuật

- Đường kính lớn nhất của chi tiết gia công: 400 mm

- Khoảng cách 2 mũi tâm, có 3 cỡ: 710, 1000, 1400 mm

- Số cấp vòng quay thuận của trục chính: Z = 23

- Số cấp tốc độ quay nghịch của trục chính: Z = 11

- Số vòng quay của trục chính : n = 12,5  2000 v/ph

Modul, Pitch

- Số vòng quay động cơ điện: n đc = 1450 v/ph

Hình 2 4-Máy tiện 1K62

2.3.1.2 Sơ đồ kết cấu động học

Hình 2 5-Sơ đồ kết cấu động học máy 1K62

2.3.2 Sơ đồ động máy tiện 1K62

Hình 2 6-Sơ đồ động máy tiện 1K62

2.3.3.2 Tính toán số cấp tốc độ

Hộp tốc độ máy tiện 1K62 dùng cơ cấu bánh răng di trượt để thay đổi tốc độ

Số cấp tốc độ của hộp tốc độ được tính theo công thức:

Hình 2 7-Cơ cấu bánh răng di trượt 2.3.3.3 Tính toán số cấp tốc độ máy tiện T620

Xích tốc độ từ động cơ điện 10 kW, 1450 v/ph, qua bộ truyền đai thang vào hộp tốc

độ đến trục chính Tóm tắt đường truyền theo Hình 2.7

Hình 2 8-Sơ đồ đường truyền động; 1,2,3-Số cặp bánh răng ăn khớp.

Từ phương trình trên ta thấy:

- Đường truyền thuận cho trục chính:

 Số cấp tốc độ khi chạy thuận: Z=Z1+Z2=18+6=24, nhưng tốc độ cao của đường truyềnthấp lại trùng với tốc độ thấp của đường truyền cao nên số cấp tốc độ còn lại 23 cấp.

- Đường truyền ngược trục chính:

2.3.4 Phương trình xích chạy dao

Xích chạy dao là xích truyền động nối giữa trục chính và trục vitme hay trục trơn.Chuyển động chạy dao của máy 1K62 gồm các chuyển động:

- Chạy dao dọc, chạy dao ngang khi tiện trơn;

- Chuyển động chạy dao khi cắt ren vít

2.3.4.1 Sơ đồ xích chạy dao và cơ cấu truyền dẫn

Chuyển động chạy dao được thực hiện từ trục chính qua các tỉ số truyền i đc , i tt , i cs , i gb

từ đó hình thành hai nhánh:

- Đi thẳng đến trục vitme có bước ren t x = 12 mm để tiện ren;

- Nếu tiện trơn, truyền động phải qua tỷ số truyền i xd của hộp xe dao để tới cơcấu bánh răng thanh răng 10 × 3 thực hiện chạy dao dọc hay đến trục vitme

ngang t x = 5 × 2 đầu mối để thực hiện chạy dao ngang

 Phương trình cơ bản xích chạy dao dọc:

Trong đó: m – Modun;

Z – Số răng của bánh răng trong cơ cấu bánh răng thanh răng.

 Phương trình cơ bản xích chạy dao ngang:

2.3.4.2 Phương trình xích cắt ren

Phương trình xích cắt ren cơ bản:

Trong đó: i cđ – Tỉ số truyền cố định;

i đc – Tỉ số truyền của cơ cấu đảo chiều;

i tt – Tỉ số truyền của cơ cấu bánh răng thay thế;

i cs – Tỉ số truyền cơ sở;

i gb – Tỉ số truyền của cơ cấu gấp bội;

t x – Bước ren trên trục vít me, t x = 12 mm;

t p – Bước ren cần tiện, mm.

 Xích chạy dao tiện ren quốc tế

Ren quốc tế dùng trong truyền động vitme – đai ốc thuộc hệ mét, bước ren được biểu

thị bằng tp(mm)

Hình 2 9-Ren quốc tế

Đặc điểm của xích tiện ren quốc tế:

- Dùng cơ cấu Norton chủ động;

1 vtc 60

60(VII ).[ 4242

285635

 Xích chạy dao tiện ren Anh

Ren Anh dùng trong truyền động vitme – đai ốc thuộc hệ Anh, thông số đặc trưng là

số ren n trong 1 inch.

Hình 2 10-Ren Anh

Đặc điểm của xích tiện ren Anh:

- Dùng cơ cấu Norton bị động;

 Xích chạy dao tiện ren modul

Ren Modul là ren của trục vít dùng trong truyền động trục vít – bánh vít thuộc hệ

mét, thông số đặc trưng là modul m.

Hình 2 11 – Ren modul

Đặc điểm của xích tiện ren Modul:

- Dùng cơ cấu Norton chủ động;

 Xích chạy dao tiện ren Pitch

Ren Pitch là ren của trục vít dùng trong truyền động trục vít – bánh vít thuộc hệ Anh,

thông số đặc trưng là số Pitch P.

×12= 25,4 πd

P

( 2 1 2 )

 Xích chạy dao tiện ren không tiêu chuẩn

Ren không tiêu chuẩn là 4 loại ren trên nhưng có các thông số ren không tiêu chuẩn.Cách thực hiện, gồm 2 bước:

- Bước 1: Điều chỉnh hộp chạy dao theo thông số tiêu chuẩn tp gần nhất;

- Bước 2: Tính toán lại bộ bánh răng thay thế;

Ví dụ: Điều chỉnh máy 1K62 để tiện ren quốc tế không tiêu chuẩn có bước ren

 Xích chạy dao tiện ren khuếch đại

Ren khuếch đại là 4 loại ren trên nhưng chúng có bước ren khuếch đại tpkđ lớn hơn

nhiều lần

Để tiện ren khuếch đại, cần dịch chuyển khối bánh răng 60 - 60 trên trục VII sang phải để bánh răng 60 trên trục III ăn khớp với nó, khi đó tốc độ quay của trục VII và các trục

phía sau sẽ nhanh hơn dẫn tới bàn máy dịch chuyển lớn hơn nhiều lần

Phương trình cơ bản cắt ren khuếch đại:

1 vtc i k đ i cđ i đ c i tt i cs i gb t x=t pk đ(mm) (

2 1 3 ) Trong đó: ikđ – Tỉ số truyền khuếch đại

Phương trình xích chạy dao tiện ren khuếch đại:

 Xích chạy dao tiện ren chính xác

Trong một số trường hợp cần tiện ren với độ chính xác cao, do đó cần giảm đến mứctối thiểu các khâu truyền động trung gian để tránh sai số của các tỉ số truyền

Để thực hiện đều đó, người ta làm ngắn xích truyền động từ trục chính đến trục vít

me bằng cách đóng li hợp L 2 , L 4 , L 5 để nối trực tiếp từ trục ra của bánh răng thay thế đến trụcvitme

Các bước ren chính xác được thực hiện bằng tỉ số truyền của bánh răng thay thế.Phương trình cơ bản xích tiện ren chính xác:

 Xích chạy dao tiện ren mặt đầu

Ren mặt đầu là ren được bố trí trên mặt đầu như ren mặt đầu của măm cặp Biểu thị

bằng bước ren tpmđ

Để tiện ren mặt đầu, dao cần thực hiện chuyển động chạy dao ngang với bước ren t p

đồng thời phải đưa vào tỉ số truyền khuếch đại trong xích truyền động

Phương trình cơ bản xích chạy dao tiện ren mặt đầu:

1 vtc i k đ i đ c i tt i cs i gb ( XIV ) 28

2.

) Trong đó: i xd – Tỉ số truyền xích dọc;

txn – Bước ren trục vítme ngang, mm;

tpmđ – Bước ren mặt đầu, mm.

2.3.4.3 Phương trình xích tiện trơn

Xích tiện trơn thực hiện chuyển động chạy dao dọc, chạy dao ngang khi tiện trơn

2.1.1.1 Xích chạy dao nhanh

Xích chạy dao nhanh thực hiện chuyển động chạy dao nhanh của bàn máy theophương dọc hoặc phương ngang theo hành trình thuận hoặc nghịch, bắt đầu từ động cơ 2 rồi

qua các trục XVI, XVII, XVIII.

Để đảm bảo an toàn khi chạy dao nhanh, người ta sử dụng ly hợp 1 chiều

2.3.5 Các cơ cấu đặc biệt trong máy 1k62

Cơ cấu Norton gồm một số bánh răng thay thế lắp kế tiếp nhau dạng hình tháp trên

trục I Truyền động được đưa đến trục II qua bánh đệm Z=36, bánh răng trung gian Z=25 ăn khớp với bánh răng di trượt Z=28 được lắp trên khung Khung này có thể di chuyển quanh trục và dọc trục II Các tỷ số truyền được truyền động từ Z 1 đến Z 7 theo thao tác di chuyểnkhối bánh răng nằm trong khung từ trái sang phải

Hình 2 13-Cơ cấu Norton

- Cơ cấu Norton chủ động khi khối bánh răng hình tháp đóng vai trò chủ

động;

- Cơ cấu Norton bị động khi khối bánh răng hình tháp đóng vai trò bị động

2.3.5.2 Cơ cấu đai ốc hai nửa

Khi cắt ren ta không dùng trục trơn mà dùng trục vítme có bước ren chính xác Đểngắt mối liên hệ của trục vitme với bàn dao khi tiện trơn người ta dùng cơ cấu đai ốc hainửa như hình

Hình 2 14-Cơ cấu đai ốc hai nửa;

1,2-Hai nửa đai ốc; 3-Tay quay; 4-Đĩa; 5-Chốt; 6-Rãnh Hình 2.7 mô tả cơ cấu đai ốc hai nửa Khi chạy dao bằng vitme, phần (1) và (2) của đai ốc bổ đôi sẽ khớp chặt vào vitme thông qua tay quay (3), đĩa (4) xoay đi đưa hai chốt (5) mang hai nửa đai ốc di động trong hai rãnh (6) tiến lại gần nhau Khi tay quay (3) quay theo

chiều ngược lại, đai ốc mở ra giải phóng hộp xe dao khỏi trục vitme

2.3.5.3 Cơ cấu li hợp một chiều

Để trục trơn có thể thực hiện chạy dao nhanh đồng thời với chuyển động chạy daodọc và ngang mà không bị gãy do 2 nguồn truyền động có vận tốc khác nhau, người ta dùng

ly hợp 1 chiều lắp trên trục trơn

Ly hợp 1 chiều có 2 nguồn truyền động: một từ hộp chạy dao và một từ động cơ chạy

dao nhanh Nó có những bộ phận chính như sau: Vành (1) được chế tạo liền với bánh răng

Z 56 , để nhận truyền động từ ly hợp chạy dao Lõi (2) quay bên trong vành (1) có xẻ 4 rãnh, trong từng rãnh có đặt con lăn hình trụ (3) Mỗi con lăn đều có lò xo (4) và chốt (5) đẩy nó luôn tiếp xúc với vành (1) và lõi (2) Lõi (2) lắp trục trơn bằng then thường hoặc then hoa.

Hình 2 15-Cơ cấu li hợp một chiều;

1-Vành; 2-Lõi; 3-Con lăn; 4-Lò xo; 5-Chốt Khi dao chạy, khối bánh răng có hai tỉ số truyền 28/56 làm cho vành (1) quay ngược chiều kim đồng hồ Do ma sát và lực của lò xo (4), con lăn bị kẹt ở chỗ hẹp giữa vành (1) và lõi (2) Như vậy lõi nhận chuyển động chạy dao truyền cho trục trơn, trục trơn sẽ quay cùng chiều và cùng vận tốc vành (1) Nếu vành (1) chuyển động theo chiều kim đồng hồ, con lăn (3) sẽ chạy đến chổ rộng của vành (1) và lõi (2) Lõi (2) cùng trục trơn sẽ đứng yên, xích chạy dao bị ngắt Muốn trục trơn chuyển động theo chiều này, phải cho khối bánh răng, Z 28 -

Z 28 trên trục XII vào khớp với bánh răng Z 56 lắp trên trục trơn và ở ngoài ly hợp 1 chiều

(Truyền động này còn dùng để cắt ren mặt đầu).

Khi chạy dao nhanh, trục trơn nhận chuyển động từ động cơ chạy dao nhanh làm lõi

(2) quay nhanh theo chiều ngược kim đồng hồ.Lúc này vành (1) vẫn nhận chuyển động chạy dao theo chiều ngược kim đồng hồ nhưng với vận tốc nhỏ chậm hơn lõi (2) Do đó các con lăn (3) đều chạy đến vị trí rộng giữa vành (1) và lõi (2) Xích chạy dao bị cắt đứt và trục

trơn được chuyển động với vận tốc nhanh

2.3.5.4 Cơ cấu chạc điều chỉnh

Chạc điều chỉnh lắp bánh răng thăy thế a, b, c, d nhằm thay đổi tỉ số truyền i tt để điều chỉnh lượng chạy dao S Chạc được lắp lồng không và có thể quay một góc nhất định theo rãnh dẫn hướng trên chạc Để đảm bảo ăn khớp bánh răng c và d, trục quay của bánh răng c,

d có khả năng di chuyển dọc theo rãnh dẫn hướng Sự ăn khớp của bánh răng a, b đảm bảo

nhờ chạc có thể quay một góc nhất định theo rãnh dẫn hướng trên trục

Hình 2 16-Cơ cấu chạc điều chỉnh

2.4 MÁY TIỆN REN VÍT VẠN NĂNG T616

2.4.1 Tính năng kỹ thuật:

- Đường kính lớn nhất của phôi: ∅320 mm;

- Số cấp vòng quay của trục chính: Z = 12;

- Số vòng quay của trục chính: n = 44  1980 v/ph;

- Số vòng quay động cơ điện: nđc = 1450 v/ph.

2.4.2 Sơ đồ động máy tiện T616

Hình 2 17-Sơ đồ động máy tiện T616

2.4.3 Phương trình xích tốc độ

Xích tốc độ thực hiện chuyển động chính bắt đầu từ động cơ có n đc = 1450 v/ph, qua

hộp tốc độ phân cấp có 3 × 2 = 6 cấp vận tốc Đến cơ cấu buly đai có i b=1 dẫn đến hộp trụcchính

n đ c 42

58(I ) [3147

384045

trực tiếp 6 cấp số vòng quay cao: n = 350, 503, 723, 958, 1380, 1980 v/ph.

Nếu ta mở ly hợp L 1 và cho truyền động qua cơ cấu Hăc-ne có tỷ số truyền

27 17

63 58,trục chính sẽ thực hiện các số vòng quay thấp: n = 44, 66, 91, 120, 173, 248 v/ph.

2.4.4 Phương trình xích chạy dao

Xích chạy dao bắt đầu từ 1 vòng trục chính, qua cơ cấu Hăc-ne, đến bộ bánh răng

thay thế a, b, c, d, qua cơ cấu bánh răng di trượt, đến cơ cấu Mê-an Sau đó chia ra các

nhánh khác nhau để tiện ren và tiện trơn

36](XI )

[ 3939.

522626

52.

522626

2.4.4.2 Phương trình xích tiện trơn

Qua cặp bánh răng 39/39 đến trục (XIV)

2.4.5 Cơ cấu đặc biệt trong máy T616

Hộp trục chính máy T616 sử dụng cơ cấu Hăc-ne để giảm tốc độ Các bánh răng Z 1 ,

Z 2 , Z 3, Z 4 lắp trên các trục ống Trục ống 1 nhận truyền động từ puli đai và truyền lồng không

trên trục I (trục chính) Trục ống 2 có thể di động trên trục II Trục ống 3 lắp chặt trên trục III (trục chính), xem Hình 2.13

Hình 2 18-Cơ cấu Hắc-ne

Cơ cấu Hăc-ne cho hai đường truyền động:

- Đường truyền trực tiếp - tốc độ nhanh: đóng li hợp nối trục I với trục II;

- Đường truyền gián tiếp - tốc độ chậm: mở li hợp, đường truyền từ trục I đến

trục III qua các bánh răng Z 1 , Z 2 , Z 3 , Z 4 có tỉ số truyền

27 17

63 58

2.4.5.2 Cơ cấu Mê-an

Cơ cấu Mê-an có cấu tạo gồm các khối bánh răng hai bậc kế tiếp nhau quay lồng

không trên trục, khối bánh răng đầu tiên cố định trên trục I Bánh răng Z 0 di trượt trên trục

III là trục then hoa Z 1 = 2Z 2 , Z 2 = Z 0

Hình 2 19-Cơ cấu Mê-an

Từ hình, ta có các tỉ số truyền của cơ cấu Mê-an như sau:

i1=1 ;i2=2;i3=1

2;i4=1

4.

2.4.5.3 Cơ cấu an toàn trong xích tiện trơn

Nhằm bảo vệ máy khi chạy dao dọc hoặc ngang, máy T616 dùng cơ cấu an toàn để tự

động ngắt xích chạy dao khi quá tải Hình 2.10.

Hình 2 20-Cơ cấu an toàn xích tiện trơn;

1-Trục vít; 2-Li hợp vấu; 3-Lò xo; 4-Cần gạt; 5-Bi; 6-Tay gạt; 7-Vít Trục vít (1) lồng không trên trục trơn luôn ăn khớp với bánh vít Z = 45 Một đầu trục vít ăn khớp với ly hợp vấu (2)

- Khi làm việc bình thường, lực lò xo (3) luôn đẩy viên bi (4) tì sát vào mặt côn của cần gạt (5), làm cho cần gạt luôn đẩy ly hợp vấu (2) ăn khớp với

mặt vấu của đầu trục vít Lúc này, trục vít sẽ quay và truyền động cho bánh

vít Z = 45;

- Khi quá tải, lực P x sẽ thắng lực lò xo và đẩy ly hợp vấu (2) sang phải, đầu nhọn của càng gạt (5) sẽ trượt lên phía trên của viên bi, tách rời hai mặt vấu, xích chạy dao bị cắt đứt Để lập lại xích truyền động, ta dùng tay gạt (6) để đưa mũi nhọn của cần gạt (5) về vị trí cũ Vít (7) có thể điều chỉnh lực của lò

xo, qua đó điều chỉnh lực phòng quá tải