Giáo trình Tự động hóa máy công cụ - PGS.TS. Đào Văn Hiệp (HV Kỹ thuật Quân sự)

Chia sẻ: Trương Kỳ Phương | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:256

Thêm vào BST

Báo xấu

156
lượt xem 41
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình được viên soạn nhằm khẳng định vai trò chưa thể thay thế được của máy công cụ truyền thống, vừa giúp sinh viên có quan điểm kế thừa, quan điểm phát triển trong lựa chọn, sử dụng, thiết kế máy công cụ, giúp sinh viên hiểu sâu hơn về máy CNC. Đối tượng phục vụ trực tiếp của tài liệu là sinh viên ngành Cơ điện tử, nhưng có thể dùng làm tài liệu tham khảo cho sinh viên các chuyên ngành cơ khí.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Tự động hóa máy công cụ - PGS.TS. Đào Văn Hiệp (HV Kỹ thuật Quân sự)

Häc viÖn kü thuËt qu©n sù Bé m«n C«ng nghÖ thiÕt bÞ vμ Hμng kh«ng vò trô khoa hμng kh«ng vò trô PGS. TS. §μo V¨n HiÖp tù ®éng hãa m¸y c«ng cô (Gi¸o tr×nh dïng cho häc viªn, sinh viªn bËc ®¹i häc) Nhμ xuÊt b¶n qu©n ®éi nh©n d©n hμ néi - 2011
Nhμ xuÊt b¶n mong b¹n ®äc gãp ý kiÕn, phª b×nh QuyÕt ®Þnh ban hμnh sè: 105 - 2011/CXB/420 - 12/Q§ND Chñ biªn: PGS. TS. §μo V¨n HiÖp 355.7 105 - 2011 Q§ND - 2011
Môc lôc Lêi nãi ®Çu ..................................................................................................................1 Ch−¬ng 1: M¸y c«ng cô vμ tù ®éng hãa m¸y c«ng cô.........................3 1.1. VÊn ®Ò tù ®éng ho¸ m¸y c«ng cô ............................................................3 1.1.1. T×nh h×nh s¶n xuÊt vμ sö dông m¸y c«ng cô .......................................................3 1.1.2. VÒ m«n häc "C¬ së tù ®éng ho¸ m¸y c«ng cô" ..................................................5 1.2. Nh÷ng vÊn ®Ò chung vÒ m¸y c«ng cô ...................................................6 1.2.1. Kh¸i niÖm vμ ph©n lo¹i m¸y c«ng cô ..................................................................6 1.2.2. C¸c chØ tiªu kinh tÕ - kü thuËt cña m¸y c«ng cô .................................................8 1.2.3. C¸c th«ng sè kü thuËt cña m¸y .........................................................................10 1.3. KÕt cÊu cña m¸y c«ng cô ..........................................................................10 1.3.1. C¸c chuyÓn ®éng khi c¾t kim lo¹i.....................................................................10 1.3.2. C¸c côm chÝnh cña m¸y c«ng cô.......................................................................13 1.4. ý nghÜa cña viÖc tù ®éng ho¸ m¸y c«ng cô ....................................16 1.4.1. N©ng cao n¨ng suÊt gia c«ng ............................................................................16 1.4.2. N©ng cao ®é chÝnh x¸c gia c«ng .......................................................................19 1.4.3. N©ng cao ®é tin cËy cu¶ m¸y ............................................................................20 1.4.4. C¶i thiÖn ®iÒu kiÖn lao ®éng .............................................................................20 1.4.5. §¸nh gi¸ hiÖu qña kinh tÕ sö dông m¸y tù ®éng...............................................21 1.5. M¸y c«ng cô trong c¸c d¹ng s¶n xuÊt kh¸c nhau....................22 1.5.1. M¸y c«ng cô trong s¶n xuÊt thñ c«ng vμ c¬ khÝ ho¸.........................................22 1.5.2. M¸y c«ng cô trong hÖ thèng s¶n xuÊt d©y chuyÒn cøng ...................................24 1.5.3. M¸y c«ng cô trong hÖ thèng s¶n xuÊt linh ho¹t ................................................24 1.5.4. M¸y c«ng cô trong hÖ thèng s¶n xuÊt t¸i cÊu h×nh ...........................................27 1.6. Xu h−íng ph¸t triÓn cña m¸y c«ng cô ..............................................30 1.6.1. C¸c yªu cÇu míi ®èi víi c«ng nghÖ chÕ t¹o c¬ khÝ ...........................................31 1.6.2. Nh÷ng ph¸t triÓn míi vÒ c«ng nghÖ chÕ t¹o c¬ khÝ...........................................32 1.6.3. C¸c xu h−íng ph¸t triÓn kÕt cÊu cña m¸y c«ng cô............................................35 1.6.4. C¸c xu h−íng ph¸t triÓn cña hÖ ®iÒu khiÓn m¸y c«ng cô..................................38 Ch−¬ng 2: TruyÒn ®éng c¬ khÝ trªn m¸y c«ng cô ...............................41 2.1. C¸c kh¸i niÖm c¬ b¶n ...................................................................................41 2.1.1. C¸c thμnh phÇn c¬ b¶n cña xÝch ®éng häc ........................................................41 2.1.2. BiÓu diÔn vμ ph©n tÝch ®éng häc .......................................................................42 2.2. C¸c c¬ cÊu chÝnh trong xÝch ®éng häc m¸y c«ng cô................44 2.2.1. HÖ truyÒn ®éng trôc chÝnh.................................................................................44
2.2.2. HÖ truyÒn ®éng ch¹y dao .................................................................................. 59 2.2.3. C¸c c¬ cÊu ®iÒu khiÓn ....................................................................................... 65 2.3. §éng häc m¸y tiÖn ........................................................................................ 70 2.3.1. M¸y tiÖn ren vÝt v¹n n¨ng 1K62 ....................................................................... 70 2.3.2. M¸y tiÖn ren vÝt v¹n n¨ng T616 ........................................................................ 78 2.4. §éng häc m¸y phay ...................................................................................... 81 2.4.1. M¸y phay ngang v¹n n¨ng P82......................................................................... 82 2.4.2. M¸y phay ®øng v¹n n¨ng P12........................................................................... 85 2.5. Bμi mÉu ph©n tÝch s¬ ®å ®éng................................................................. 86 2.5.1. Hép truyÒn ®éng trôc chÝnh m¸y 1A616 .......................................................... 86 2.5.2. S¬ ®å ®éng hép truyÒn ®éng trôc chÝnh trªn m¸y tiÖn 1M620 ......................... 87 2.5.3 Bμi tËp tæng hîp ................................................................................................. 88 Ch−¬ng 3: HÖ thèng ®iÖn tù ®éng trªn m¸y c«ng cô......................... 91 3.1. C¸c m¹ch ®iÒu khiÓn chuyÓn ®éng ...................................................... 91 3.1.1. M¹ch dïng ®éng c¬ lång sãc nhiÒu cÊp tèc ®é................................................. 91 3.1.2. M¹ch ®iÒu khiÓn ®æi tèc ®é nhê ly hîp tr−ît.................................................... 92 3.1.3. M¹ch ®iÒu khiÓn tèc ®é dïng ®éng c¬ 1 chiÒu ................................................. 94 3.1.4. M¹ch duy tr× vËn tèc c¾t kh«ng ®æi .................................................................. 95 3.2. Mét sè m¹ch phô trî.................................................................................... 97 3.2.1. M¹ch nh¾p ........................................................................................................ 98 3.2.2. M¹ch h¹n chÕ chuyÓn ®éng hoÆc dõng chÝnh x¸c c¬ cÊu c«ng t¸c .................. 99 3.2.3. M¹ch liªn ®éng ............................................................................................... 100 3.3. S¬ ®å ®iÖn trªn mét sè m¸y tù ®éng ®iÓn h×nh ........................... 104 3.3.1. S¬ ®å ®iÖn cña m¸y tiÖn revolver.................................................................... 105 3.3.2. S¬ ®å ®iÖn cña m¸y doa ngang ....................................................................... 108 3.3.3. S¬ ®å ®iÖn cña m¸y mμi .................................................................................. 113 3.3.4. S¬ ®å ®iÖn tù ®éng trªn m¸y phay .................................................................. 117 Ch−¬ng 4: HÖ thèng thuû lùc trªn m¸y c«ng cô ............................... 123 4.1. Kh¸i niÖm vμ ph©n lo¹i hÖ thèng chÐp h×nh thñy lùc ............. 123 4.1.1. Kh¸i niÖm hÖ thèng b¸m................................................................................. 123 4.1.2. Ph©n lo¹i hÖ thèng chÐp h×nh thñy lùc............................................................ 127 4.2. C¸c hÖ thèng chÐp h×nh c¬ b¶n............................................................ 127 4.2.1. HÖ thèng chÐp h×nh 1 täa ®é t¸c ®éng trùc tiÕp .............................................. 127 4.2.2. HÖ thèng chÐp h×nh 1 täa ®é t¸c ®éng gi¸n tiÕp ............................................. 133 4.2.3. HÖ thèng chÐp h×nh 1 täa ®é víi l−îng ch¹y dao däc biÕn ®æi....................... 137 4.2.4. HÖ thèng chÐp h×nh 2 täa ®é ........................................................................... 139
4.3. Côm ®Çu dß trong hÖ thèng chÐp h×nh thñy lùc .......................144 4.3.1. §Çu dß c¬ khÝ ..................................................................................................144 4.3.2. §Çu dß ®iÖn - thñy lùc vμ khÝ nÐn ...................................................................148 4.4. Tù ®éng hãa m¸y c«ng cô dïng chÐp h×nh thñy lùc ...............149 4.4.1. HÖ thèng chÐp h×nh 1 to¹ ®é víi l−îng ch¹y dao däc kh«ng ®æi ....................149 4.4.2. HÖ thèng chÐp h×nh 1 täa ®é víi l−îng ch¹y dao däc thay ®æi .......................152 4.4.3. Mét sè vÝ dô vÒ hÖ thèng b¸m trªn m¸y c«ng cô ............................................154 Ch−¬ng 5: NhËp m«n ®iÒu khiÓn sè m¸y c«ng cô .................................159 5.1. Kh¸i qu¸t vÒ ®iÒu khiÓn qu¸ tr×nh c«ng nghÖ ............................159 5.1.1. §iÒu khiÓn qu¸ tr×nh c«ng nghÖ víi m¸y c«ng cô truyÒn thèng .....................160 5.1.2. §iÒu khiÓn qu¸ tr×nh c«ng nghÖ víi m¸y tù ®éng ...........................................160 5.1.3. §iÒu khiÓn thÝch nghi qu¸ tr×nh c«ng nghÖ.....................................................161 5.2. C¸c d¹ng ®iÒu khiÓn tù ®éng m¸y c«ng cô ...................................162 5.2.1. §iÒu khiÓn b»ng cam ......................................................................................163 5.2.2. §iÒu khiÓn theo mÉu .......................................................................................163 5.2.3. §iÒu khiÓn nhê b¶ng c¾m ...............................................................................164 5.2.4. §iÒu khiÓn theo ch−¬ng tr×nh sè .....................................................................165 5.3. §iÒu khiÓn sè m¸y c«ng cô......................................................................165 5.3.1. Kh¸i niÖm ®iÒu khiÓn sè .................................................................................165 5.3.2. NC vμ CNC......................................................................................................171 5.3.3. Trung t©m gia c«ng CNC ................................................................................175 5.3.4. §iÒu khiÓn sè trùc tiÕp ....................................................................................178 5.4. LÞch sö ph¸t triÓn cña m¸y NC ..............................................................181 5.5. C¸c −u, nh−îc ®iÓm cña m¸y CNC .........................................................184 5.5.1. C¸c −u ®iÓm cña m¸y CNC .............................................................................184 5.5.2. C¸c nh−îc ®iÓm cña CNC ...............................................................................190 5.6. H−íng sö dông vμ ph¸t triÓn m¸y CNC .............................................191 5.6.1. Lùa chän vμ sö dông hîp lý m¸y CNC ...........................................................191 5.6.2. §iÒu khiÓn thÝch nghi m¸y CNC.....................................................................194 Ch−¬ng 6: §Æc ®iÓm kÕt cÊu vμ ®iÒu khiÓn m¸y CNC .........................201 6.1. Nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn CNC.....................................................................201 6.1.1. C¸c ph−¬ng ph¸p néi suy ................................................................................203 6.1.2. C¸c kiÓu ®iÒu khiÓn.........................................................................................205 6.2. §Æc ®iÓm kÕt cÊu vμ ®iÒu khiÓn c¸c hÖ thèng .............................207 6.2.1. HÖ thèng ®iÒu khiÓn trôc chÝnh.......................................................................207 6.2.2. HÖ thèng ®iÒu khiÓn ch¹y dao.........................................................................207
6.2.3. ThiÕt bÞ g¸ kÑp chi tiÕt .................................................................................... 211 6.2.4. HÖ thèng thay dao tù ®éng.............................................................................. 212 Ch−¬ng 7: C¬ së lËp tr×nh gia c«ng trªn m¸y CNC ............................ 215 7.1. C¸c chÕ ®é lμm viÖc cña m¸y CNC ...................................................... 215 7.1.1. Manual / JOG.................................................................................................. 215 7.1.2. MDI (Manual Data Input)............................................................................... 215 7.1.3. Single Block .................................................................................................... 215 7.1.4. Automatic ....................................................................................................... 215 7.1.5. So¹n th¶o (Edit) .............................................................................................. 216 7.1.6. M« pháng........................................................................................................ 216 7.1.7. Dry run............................................................................................................ 216 7.2. C¬ së h×nh häc cña viÖc lËp tr×nh NC................................................ 216 7.2.1. C¸c hÖ to¹ ®é .................................................................................................. 216 7.2.2. Ph−¬ng ph¸p nhËp to¹ ®é................................................................................ 217 7.2.3. Quy ®Þnh gèc to¹ ®é ph«i (zero ph«i) ............................................................. 218 7.2.4. Bï th«ng sè dao .............................................................................................. 221 7.3. C¬ së c«ng nghÖ cña viÖc lËp tr×nh NC............................................ 224 7.3.1. C¬ së c«ng nghÖ tiÖn....................................................................................... 224 7.3.2. C¬ së c«ng nghÖ phay..................................................................................... 224 7.4. Nh÷ng vÊn ®Ò chung vÒ lËp tr×nh NC................................................. 226 7.4.1. CÊu tróc cña ch−¬ng tr×nh NC ........................................................................ 226 7.4.2. C¸c ph−¬ng ph¸p lËp tr×nh .............................................................................. 227 7.4.3. C¸c lo¹i ng«n ng÷ lËp tr×nh............................................................................. 232 Phô lôc: Mét sè m¸y c«ng cô ....................................................................... 239 P1. M¸y tiÖn (Lathe) ................................................................................................. 239 P2. M¸y phay ®øng (Vertical Mill)........................................................................... 240 P3. M¸y phay ngang (Horizontal Milling Machine)................................................. 241 P4. M¸y doa ngang (Horizontal Boring Machine).................................................... 242 P5. M¸y khoan cÇn (Radial Drill)............................................................................. 243 P6. M¸y mμi ph¼ng (Surface Grinder) ...................................................................... 244 P7. M¸y mμi trßn (Surface Grinder) ......................................................................... 245 P8. Trung t©m tiÖn CNC (CNC Turning Center)....................................................... 246 P9. Trung t©m phay CNC (Vertical Machining Center) ........................................... 247 P10. M¸y c¾t xung ®iÖn CNC (Electric Discharge Machine) ................................... 248 Tμi liÖu tham kh¶o............................................................................................. 249
Lêi nãi ®Çu KÕt cÊu vμ kü thuËt thiÕt kÕ m¸y c«ng cô ®−îc d¹y ®Çy ®ñ nhÊt cho ngμnh C«ng nghÖ chÕ t¹o m¸y, mét phÇn cho c¸c chuyªn ngμnh c¬ khÝ kh¸c. Tuy nhiªn, ch−¬ng tr×nh hiÖn hμnh chñ yÕu míi bao qu¸t ®−îc phÇn c¬ khÝ, kh«ng hoÆc ®Ò cËp rÊt Ýt ®Õn hÖ thèng ®iÒu khiÓn. Ngμy nay, m¸y tù ®éng ®iÒu khiÓn theo ch−¬ng tr×nh sè (th−êng ®−îc gäi lμ m¸y c«ng cô ®iÒu khiÓn sè, hay m¸y CNC) ®· ®−îc sö dông réng r·i. "M¸y c«ng cô ®iÒu khiÓn sè" ®· trë thμnh m«n häc b¾t buéc trong ch−¬ng tr×nh cña ngμnh C¬ khÝ, C¬ ®iÖn tö. M¸y CNC ®ang thay thÕ dÇn c¸c m¸y c«ng cô truyÒn thèng. Tuy nhiªn, ngay c¶ ë nh÷ng n−íc c«ng nghiÖp tiªn tiÕn, m¸y c«ng cô truyÒn thèng vÉn ®−îc dïng vμ vÉn ®ang tiÕp tôc ®−îc s¶n xuÊt, ®−îc c¶i tiÕn, hiÖn ®¹i hãa. Mét ®iÒu ®¸ng nãi n÷a lμ m¸y CNC, kh«ng ph¶i "tõ trªn trêi r¬i xuèng". Kh«ng chØ nhiÒu kÕt cÊu c¬ khÝ mμ c¶ phÇn chÊp hμnh, gi¸m s¸t, ®iÒu khiÓn cña m¸y CNC ®−îc kÕ thõa tõ c¸c m¸y thÕ hÖ tr−íc. Qu¸ tr×nh ph¸t triÓn tõ m¸y truyÒn thèng ®Õn m¸y CNC hiÖn ®¹i lμ qu¸ tr×nh tiÕn hãa, cã nh÷ng b−íc ®ét biÕn. H¬n n÷a, nh− chóng ta ®· thÊy, tuy ®· cã nh÷ng tÝnh n¨ng tuyÖt vêi, m¸y CNC vμ c¸c hÖ thèng s¶n xuÊt linh ho¹t (FMS) ®· béc lé nh÷ng nh−îc ®iÓm. Chóng sÏ ®−îc thay thÕ b»ng c¸c m¸y cã ®iÒu khiÓn thÝch nghi, c¸c m¸y c«ng cô vμ c¸c hÖ thèng s¶n xuÊt t¸i cÊu h×nh ®−îc (Reconfigurable Machine Tools - RMT, Reconfigurable Manufacturing System - RMS), kÕ thõa vÒ ý t−ëng tõ c¸c m¸y tæ hîp cña nh÷ng n¨m 1970-1980. Chóng t«i biªn so¹n tμi liÖu "Tù ®éng hãa m¸y c«ng cô" nμy võa ®Ó kh¼ng ®Þnh vai trß ch−a thÓ thay thÕ ®−îc cña m¸y c«ng cô truyÒn thèng, võa gióp sinh viªn cã quan ®iÓm kÕ thõa, quan ®iÓm ph¸t triÓn trong lùa chän, sö dông, thiÕt kÕ m¸y c«ng cô, gióp sinh viªn hiÓu s©u h¬n vÒ m¸y CNC. §èi t−îng phôc vô trùc tiÕp cña tμi liÖu lμ sinh viªn ngμnh C¬ ®iÖn tö, nh−ng cã thÓ dïng lμm tμi liÖu tham kh¶o cho sinh viªn c¸c chuyªn ngμnh c¬ khÝ. ý t−ëng vμ mong muèn lμ vËy, vμ mÆc dï so¹n gi¶ ®· rÊt cè g¾ng vËn dông c¸c kiÕn thøc vμ kinh nghiÖm nhiÒu n¨m lμm viÖc víi m¸y c«ng cô th«ng th−êng vμ m¸y CNC, ®· tham kh¶o c¸c tμi liÖu, nh−ng ch¾c ch¾n kh«ng thÓ tr¸nh khái nh÷ng thiÕu sãt. RÊt mong c¸c ®ång nghiÖp, c¸c b¹n ®äc gãp ý. Mäi ý kiÕn ®ãng gãp xin göi ®Õn: PGS. TS. §μo V¨n HiÖp, Khoa Hμng kh«ng vò trô, Häc viÖn KTQS, Email: hdaovan@yahoo.com. Xin trËn träng c¶m ¬n. So¹n gi¶ 1
2
Ch−¬ng 1: M¸y c«ng cô vμ tù ®éng hãa m¸y c«ng cô 1.1. VÊn ®Ò tù ®éng ho¸ m¸y c«ng cô 1.1.1. T×nh h×nh s¶n xuÊt vμ sö dông m¸y c«ng cô ChÕ t¹o m¸y c«ng cô (MCC) lμ mét bé phËn cña ngμnh chÕ t¹o m¸y, ngoμi viÖc t¹o ra cña c¶i vËt chÊt, t¹o viÖc lμm vμ thu nhËp cho nÒn kinh tÕ nh− mäi ngμnh kh¸c, nã cã sø mÖnh trang bÞ c¬ së vËt chÊt cho ngμnh chÕ t¹o m¸y. TÝnh ®Õn cuèi thÕ kû XX, gi¸ trÞ cña MCC chiÕm 60% toμn bé gi¸ trÞ thiÕt bÞ cña ngμnh chÕ t¹o m¸y. Trang bÞ ®Çy ®ñ vμ sö dông tèi ®a n¨ng lùc cña MCC, Tù ®éng hãa (T§H) chóng lμ con ®−êng duy nhÊt t¨ng n¨ng suÊt lao ®éng, n©ng cao chÊt l−îng s¶n phÈm, t¨ng søc c¹nh tranh cña ngμnh c¬ khÝ vμ, ®©y lμ ®iÒu quan träng, n©ng cao gi¸ trÞ cña søc lao ®éng, tr¸nh ph¶i b¸n søc lao ®éng víi gi¸ rÎ. H×nh 1. 1: Vai trß cña MCC vμ tù ®éng ho¸ MCC trong chÕ t¹o m¸y H×nh 1.1 cho thÊy vÞ trÝ cña MCC vμ ngμnh gia c«ng kim lo¹i [2](*). §−êng 1 lμ s¶n l−îng c«ng nghiÖp toμn ngμnh chÕ t¹o m¸y, tö sè cña c¸c ph©n sè lμ gi¸ trÞ (*) §©y lμ sè liÖu cña Nga, mét n−íc cã truyÒn thèng vÒ gia c«ng c¬ khÝ ®Ó tham kh¶o vÒ vai trß cña MCC vμ tù ®éng ho¸ MCC trong s¶n xuÊt c¬ khÝ. 3
tuyÖt ®èi tÝnh b»ng tû róp, mÉu sè lμ tû lÖ so s¸nh víi n¨m 1985. §−êng 2 lμ sè MCC cÇn sö dông (triÖu c¸i). Víi tr×nh ®é T§H nh− 1990 th× n¨m 2000 cÇn 5,9 triÖu m¸y, gÊp ®«i n¨m 1985. NÕu t¨ng tr×nh ®é T§H theo xu thÕ chung th× sè m¸y cÇn dïng sÏ gi¶m: n¨m 1995 chØ cÇn 2,7 triÖu m¸y (b»ng 81% n¨m 1985), n¨m 2000 chØ cÇn 2,5 triÖu m¸y (b»ng 77% n¨m 1985). T×nh h×nh t−¬ng tù còng x¶y ra víi sè c«ng nh©n ®øng m¸y (®−êng 3). §Ó t¨ng s¶n l−îng c«ng nghiÖp chÕ t¹o m¸y lªn 700 tû róp vμo n¨m 2000 th× cÇn 4 triÖu c«ng nh©n ®øng m¸y nÕu gi÷ tr×nh ®é kü thuËt nh− n¨m 1990. Nh−ng nÕu t¨ng tr×nh ®é T§H th× kh«ng cÇn t¨ng sè l−îng c«ng nh©n. Nh− vËy, tù ®éng ho¸ MCC mang l¹i hiÖu qu¶ ë chç gi¶m sè l−îng m¸y (kÌm theo lμ gi¶m mÆt b»ng ph©n x−ëng, gi¶m tiªu hao n¨ng l−îng) vμ gi¶m sè c«ng nh©n ®øng m¸y. Xu h−íng chung ®Ó ph¸t triÓn MCC lμ T§H chóng trªn c¬ së ®iÒu khiÓn sè, ph¸t triÓn c¸c m¸y tù ®éng, b¸n tù ®éng cã robot phôc vô, tiÕn tíi c¸c tÕ bμo, c¸c hÖ thèng, c¸c ph©n x−ëng tù ®éng linh ho¸ ho¹t. H×nh 1. 2: Ph¹m vi øng dông cña c¸c lo¹i m¸y tù ®éng Tuy nhiªn, viÖc sö dông c¸c lo¹i m¸y tù ®éng thÕ nμo cho cã hiÖu qu¶ cßn tuú thuéc lo¹i h×nh s¶n xuÊt. H×nh 1.2 cho phÐp h×nh dung ph¹m vi øng dông cã hiÖu qu¶ cña c¸c lo¹i m¸y tù ®éng. Khi s¶n l−îng lín, chñng lo¹i Ýt vμ æn ®Þnh th× nªn dïng d©y chuyÒn s¶n xuÊt cøng (Production Line - PL) víi c¸c MCC tù ®éng cøng. D©y chuyÒn b¨ng t¶i kiÓu rotor (Rotor Production Line -RPL) lμ d¹ng cã 4
n¨ng suÊt cao nhÊt. C¸c d¹ng tù ®éng ho¸ linh ho¹t: hÖ thèng s¶n xuÊt linh ho¹t (Flexible Manufacturing System - FMS), d©y chuyÒn s¶n xuÊt linh ho¹t (Flexible Manufacturing Line - FML), tÕ bμo s¶n xuÊt linh ho¹t (Flexible Manufacturing Cell - FMC) phï hîp víi s¶n xuÊt hμng lo¹t v× dÔ thÝch øng víi sù thay ®æi s¶n phÈm. C¸c m¸y vμ trung t©m gia c«ng CNC ®¬n lÎ cã tÝnh linh ho¹t cao, phï hîp víi s¶n xuÊt lo¹t nhá, ®¬n chiÕc. Khi cÇn −u tiªn n¨ng suÊt th× theo xu h−íng T§H cøng. Khi cÇn −u tiªn tÝnh linh ho¹t th× theo xu h−íng T§H linh ho¹t víi m¸y CNC vμ robot c«ng nghiÖp. C¸c m¸y v¹n n¨ng vÉn cßn cÇn thiÕt cho nh÷ng n¬i s¶n xuÊt ®¬n chiÕc, nh− c¸c x−ëng söa ch÷a. Tuy nhiªn c¸c m¸y v¹n n¨ng còng vÉn kh«ng ngõng ®−îc c¶i tiÕn, thËm chÝ ®−îc tù ®éng ho¸ tõng phÇn ®Ó n©ng ®é chÝnh x¸c vμ dÔ sö dông. Theo thèng kª cña ViÖn Nghiªn cøu MCC cña Nga [2] th× trong kho¶ng thêi gian 1991-1995 Nga s¶n xuÊt 1591 kiÓu MCC, trong ®ã 1124 kiÓu m¸y v¹n n¨ng, 467 kiÓu m¸y chuyªn dïng. M¸y tù ®éng vμ b¸n tù ®éng chiÕm 79%, m¸y th«ng th−êng chiÕm 21%. M¸y CNC chiÕm 31% sè chñng lo¹i. Tû lÖ m¸y CNC vμ m¸y chÝnh x¸c trong toμn bé MCC ngμy cμng t¨ng. 1.1.2. VÒ m«n häc "C¬ së tù ®éng ho¸ m¸y c«ng cô" Tõ c¸c sè liÖu vμ ph©n tÝch ë phÇn trªn, chóng ta cã thÓ rót ra: - Víi t− c¸ch "m¸y lμm ra m¸y", MCC cã vai trß ®Æc biÖt trong nÒn kinh tÕ quèc d©n. S¶n xuÊt, lùa chän, sö dông cã hiÖu qu¶ MCC lμ nhiÖm vô cÊp thiÕt cña ngμnh c«ng nghiÖp n−íc nhμ. - Tû träng vμ sè l−îng m¸y tù ®éng ngμy cμng t¨ng nh−ng m¸y th«ng th−êng vÉn cã vÞ trÝ ch−a thÓ thay thÕ ®−îc. Trong c¸c nhμ m¸y c¬ khÝ ë ViÖt Nam, hiÖn nay vμ trong hμng chôc n¨m n÷a, m¸y th«ng th−êng vÉn chiÕm tû lÖ cao vμ vÉn gi÷ vai trß chñ lùc. Ngay c¶ ë c¸c n−íc tiªn tiÕn, m¸y th«ng th−êng vÉn ®−îc s¶n xuÊt vμ sö dông trong nhiÒu tr−êng hîp, nh− söa ch÷a vμ chÕ thö. Tuy nhiªn, m¸y tù ®éng, ®Æc biÖt lμ m¸y CNC ngμy cμng chiÕm −u thÕ t¹i nh÷ng n¬i, nh÷ng kh©u c«ng nghÖ khã kh¨n hoÆc ®ßi hái chÊt l−îng s¶n phÈm cao, nh− s¶n xuÊt khu«n mÉu, s¶n xuÊt phô tïng « t«, xe m¸y hoÆc s¶n xuÊt vò khÝ, thiÕt bÞ hμng kh«ng vò trô. - Gi÷a m¸y th«ng th−êng vμ m¸y CNC lμ c¶ mét chÆng ®−êng lÞch sö. M¸y CNC ®−îc ®¸nh gi¸ lμ mét trong nh÷ng thμnh tùu kú diÖu nhÊt, lμ cuéc c¸ch m¹ng trong lÜnh vùc c¬ khÝ - tù ®éng ho¸ thÕ kû XX. Tuy nhiªn, m¸y CNC kh«ng ph¶i "tõ trªn trêi r¬i xuèng" mμ chØ lμ sù kÕ thõa, sù ph¸t triÓn nh¶y vät vÒ chÊt cña c¸c thÕ hÖ m¸y th«ng th−êng vμ m¸y tù ®éng thÕ hÖ tr−íc. Trªn m¸y CNC hiÖn ®ang sö 5
dông nguyªn b¶n hoÆc c¸c phiªn b¶n c¶i tiÕn cña c¸c c¬ cÊu trªn c¸c m¸y tù ®éng kh¸c. Ngay c¶ ý t−ëng ®iÒu khiÓn trªn m¸y CNC còng sinh ra tõ sù n©ng cÊp c¸c hÖ ®iÒu khiÓn tr−íc ®ã. V× vËy, kh«ng thÓ hiÓu t−êng tËn m¸y CNC nÕu kh«ng cã kiÕn thøc c¬ b¶n vÒ MCC nãi chung vμ vÒ m¸y tù ®éng thÕ hÖ tr−íc nãi riªng. C¸c thiÕt bÞ vμ hÖ thèng s¶n xuÊt tù ®éng (CNC, robot, hÖ thèng s¶n xuÊt linh ho¹t, CIM,...) lμ ®èi t−îng nghiªn cøu vμ ®μo t¹o c¬ b¶n cña ngμnh C¬ ®iÖn tö. XuÊt ph¸t tõ nhu cÇu thùc tÕ sö dông m¸y trong c«ng nghiÖp hiÖn nay vμ trong vμi chôc n¨m tíi; nh»m gióp cho c¸c kü s− c¬ ®iÖn tö t−¬ng lai nèi tiÕp ®−îc t− duy vÒ tù ®éng ho¸ c¸c hÖ thèng s¶n xuÊt, chóng t«i ®Ò xuÊt m«n häc "C¬ së tù ®éng ho¸ m¸y c«ng cô" nh− lμ g¹ch nèi gi÷a c«ng nghÖ truyÒn thèng víi c«ng nghÖ hiÖn ®¹i, gi÷a m¸y c«ng cô th«ng th−êng (®iÒu khiÓn b»ng tay) víi c¸c m¸y vμ trung t©m gia c«ng ®iÒu khiÓn sè (CNC). M«n häc nμy thay thÕ cho m«n "ThiÕt kÕ m¸y c«ng cô", thiªn vÒ thiÕt kÕ c¬ khÝ cña ngμnh chÕ t¹o m¸y vμ lμm nÒn t¶ng cho m«n "M¸y c«ng cô ®iÒu khiÓn sè". Môc ®Ých cña m«n häc kh«ng chØ lμ giíi thiÖu, m« t¶ c¸c kÕt cÊu mμ c¸i chÝnh lμ th«ng qua ®ã truyÒn t¶i ®−îc tíi sinh viªn nh÷ng ý t−ëng, t− duy, gi¶i ph¸p vμ tÝnh logic trong thiÕt kÕ vμ tù ®éng ho¸ MCC. Sù ph¸t triÓn cña m¸y c«ng cô g¾n liÒn víi sù ra ®êi cña ngμnh C¬ ®iÖn tö. Ngμy nay, m¸y c«ng cô hiÖn ®¹i lμ d¹ng s¶n phÈm c¬ ®iÖn tö ®iÓn h×nh. 1.2. Nh÷ng vÊn ®Ò chung vÒ m¸y c«ng cô 1.2.1. Kh¸i niÖm vμ ph©n lo¹i m¸y c«ng cô Theo ®Þnh nghÜa trong tõ ®iÓn b¸ch khoa cña Anh (Encyclopaedia Britannica), MCC lμ m¸y ®Æt cè ®Þnh, ®−îc dÉn ®éng ®Ó t¹o h×nh chi tiÕt b»ng kim lo¹i hoÆc c¸c vËt liÖu kh¸c. Gia c«ng t¹o h×nh chi tiÕt cã thÓ ®−îc thùc hiÖn b»ng c¸c ph−¬ng ph¸p: 1. chia t¸ch, lÊy ®i vËt liÖu thõa (c¾t gät, ¨n mßn hãa häc, ¨n mßn ®iÖn hãa, ph¸ hñy b»ng c¸c tia vËt chÊt, nh− laser, tia ®iÖn tö, tia n−íc,…); 2. lμm biÕn d¹ng (nh− rÌn, dËp, uèn, kÐo, chån,…); 3. båi ®¾p, ghÐp thªm (nh− hμn, t¸n,...); vμ 4. lμm ch¶y láng vμ t¹o h×nh trong khu«n (®óc, ®ïn nhùa,…). §Þnh nghÜa trªn ®· tån t¹i tõ vμi tr¨m n¨m qua, mÆc dï MCC ngμy nay ®· kh¸c rÊt xa so víi tæ tiªn cña chóng vμi thÕ kû tr−íc. Mét sè tμi liÖu bá qua yÕu tè "®−îc dÉn ®éng", v× tr−íc khi xuÊt hiÖn c¸c nguån n¨ng l−îng nh©n t¹o (m¸y h¬i n−íc, ®éng c¬ ®iÖn,…) th× c¸c MCC dïng søc ng−êi, søc sóc vËt hoÆc c¸c nguån n¨ng tù nhiªn. Tuy nhiªn, ®iÒu ®ã chØ cã ý nghÜa lÞch sö. Ngμy nay MCC lu«n lu«n ®−îc dÉn ®éng b»ng ®éng c¬. Thªm vμo ®ã, yÕu tè "®Æt cè ®Þnh" còng kh«ng cÇn thiÕt, v× ngμy nay nhiÒu lo¹i robot ®¶m nhiÖm chøc n¨ng cña MCC (vÝ dô robot hμn), mμ robot th× kh«ng nhÊt thiÕt ph¶i ®øng yªn. 6
Kh«ng ph©n biÖt ph−¬ng ph¸p t¹o h×nh, ng−êi ta ®Þnh nghÜa MCC lμ m¸y ®−îc dïng ®Ó chÕ t¹o ra c¸c m¸y kh¸c. Cã lÏ ®©y lμ ®Þnh nghÜa dÔ ®−îc chÊp nhËn nhÊt, vμ v× lý do ®ã mμ MCC cßn cã tªn lμ m¸y c¸i. Qóa tr×nh gia c«ng v« cïng ®a d¹ng. V× vËy, MCC còng hÕt søc kh¸c nhau vÒ c«ng dông, c«ng nghÖ sö dông vμ tÝnh n¨ng kü thuËt. Chóng ®−îc ph©n lo¹i theo c¸c tiªu chÝ sau: Theo ®Æc ®iÓm c«ng nghÖ. Tïy theo kÝch th−íc, h×nh d¸ng, vËt liÖu gia c«ng, yªu cÇu vÒ ®é chÝnh x¸c kÝch th−íc vμ h×nh d¸ng bÒ mÆt gia c«ng, vÒ c¬ tÝnh vμ ®é bãng bÒ mÆt gia c«ng, yªu cÇu vÒ n¨ng suÊt gia c«ng,... mμ ng−êi ta sö dông c¸c ph−¬ng ph¸p gia c«ng kh¸c nhau víi nh÷ng ®Æc tr−ng vÒ sè l−îng vμ lo¹i dông cô c¾t, chuyÓn ®éng t−¬ng ®èi gi÷a dông cô vμ ph«i,... Mçi c«ng nghÖ yªu cÇu lo¹i MCC t−¬ng øng. Theo ®ã, MCC ®−îc ph©n thμnh 5 nhãm: m¸y c¾t kim lo¹i, m¸y gia c«ng gç, m¸y gia c«ng ¸p lùc, m¸y hμn, m¸y ®óc,... Do vai trß ®Æc bÞªt quan träng cña c«ng nghÖ c¾t gät kim lo¹i trong ngμnh chÕ t¹o m¸y mμ m¸y c¾t kim lo¹i chiÕm ®a sè trong MCC vμ do ®ã, nÕu kh«ng cã yªu cÇu ®Æc t¶, kh¸i niÖm MCC th−êng ®−îc dïng lÉn víi m¸y c¾t kim lo¹i. Theo nguyªn lý t¹o h×nh, c¸c m¸y c¾t kim lo¹i ®−îc ph©n thμnh c¸c nhãm: m¸y tiÖn, m¸y khoan, m¸y phay, m¸y bμo, m¸y mμi, m¸y truèt, m¸y gia c«ng c¸c bÒ mÆt ®Æc biÖt (r¨ng, ren),... H×nh 1.3 minh häa nguyªn lý t¹o h×nh cña mét sè MCC. Trong phÇn phô lôc ë cuèi tμi liÖu, chóng t«i ®−a ra h×nh d¹ng, kÕt cÊu vμ tÝnh n¨ng cña mét sè lo¹i MCC th−êng gÆp ®Ó gióp c¸c b¹n ®äc míi lμm quen víi MCC cã ®ùîc h×nh dung ban ®Çu. Theo cÊp chÝnh x¸c, TCVN 17-42-75 ph©n m¸y MCC thμnh c¸c cÊp: chÝnh x¸c th−êng, chÝnh x¸c n©ng cao, chÝnh x¸c cao. Theo tÝnh n¨ng vμ ph¹m vi øng dông, cã m¸y v¹n n¨ng, m¸y chuyªn dïng ho¸, m¸y chuyªn dïng. Theo tr×nh ®é tù ®éng ho¸ cã m¸y c¬ khÝ, b¸n tù ®éng, tù ®éng. Theo khèi l−îng vμ kÝch th−íc m¸y cã m¸y trung b×nh (100 T). Theo sè dông cô cã thÓ mang, sè trôc chÝnh, sè vÞ trÝ cã thÓ gia c«ng ®ång thêi,... cã m¸y 1 hay nhiÒu dông cô (gia c«ng tuÇn tù vμ song song), 1 hay nhiÒu trôc chÝnh, gia c«ng t¹i 1 hay nhiÒu vÞ trÝ,... (h×nh 1.3). Tªn cña mçi MCC th−êng ®−îc ®Æt theo hÖ thèng ký hiÖu thèng nhÊt, thÓ hiÖn c¸c ®Æc tÝnh c¬ b¶n cña nã. Mçi n−íc cã hÖ thèng ph©n lo¹i vμ ký hiÖu riªng 7
cho c¸c MCC ®−îc s¶n xuÊt. VÝ dô theo TCVN-C1-63, T620 nghÜa lμ m¸y tÞªn (T), ren vÝt v¹n n¨ng (6), chiÒu cao t©m 200mm (20). 1.2.2. C¸c chØ tiªu kinh tÕ - kü thuËt cña m¸y c«ng cô ChØ tiªu kinh tÕ - kü thuËt lμ mét hÖ thèng c¸c tiªu chÝ chung, cã t¸c dông ®Þnh h−íng cho viÖc thiÕt kÕ, ®¸nh gi¸ vμ lùa chän m¸y. MCC nãi chung cã c¸c nhãm chØ tiªu kinh tÕ - kü thuËt sau: 1. Nhãm chØ tiªu vÒ kh¶ n¨ng c«ng nghÖ cña m¸y, gåm c¸c chØ tiªu: - VÒ ph«i: kÝch th−íc, khèi l−îng, h×nh d¹ng, vËt liÖu cña ph«i gia c«ng. KÝch th−íc cña ph«i ¶nh h−ëng kÝch th−íc cña m¸y; khèi l−îng cña ph«i ¶nh h−ëng ®Õn kÕt cÊu vμ c«ng suÊt cña c¬ cÊu truyÒn ®éng; h×nh d¹ng cña ph«i ¶nh h−ëng ®Õn hÖ thèng t¹o h×nh vμ do ®ã ¶nh h−ëng ®Õn sè bËc tù do cña m¸y; vËt liÖu gia c«ng ¶nh h−ëng ®Õn lùc, c«ng suÊt c¾t, vμ do ®ã ¶nh h−ëng ®Õn kÕt cÊu vμ c«ng suÊt dÉn ®éng. Tiªu chÝ vÒ ph«i lμ tiªu chÝ c¬ b¶n, xuÊt ph¸t tõ nhiÖm vô cña m¸y, ¶nh h−ëng ®Õn hμng lo¹t c¸c tiªu chÝ kh¸c, nªn lμ xuÊt ph¸t ®iÓm ®Ó lùa chän hoÆc thiÕt kÕ m¸y. - VÒ dông cô: lo¹i dông cô, kÝch th−íc, khèi l−îng lín nhÊt cña dông cô; sè l−îng dông cô cã thÓ l¾p trªn kho,... - VÒ kh¶ n¨ng dÞch chuyÓn cña c¬ cÊu c«ng t¸c: kho¶ng dÞch chuyÓn lín nhÊt cã thÓ (kÝch th−íc vïng lμm viÖc); ®é chÝnh x¸c ®Þnh vÞ; sè trôc to¹ ®é cã thÓ ®iÒu khiÓn ®−îc; sè trôc cã thÓ ®iÒu khiÓn ®ång thêi. - VÒ tèc ®é dÞch chuyÓn: sè vßng quay lín nhÊt cña trôc chÝnh, tèc ®é ch¹y dao (ch¹y kh«ng vμ ch¹y cã c¾t). - VÒ lùc vμ c«ng suÊt: m« men trªn trôc chÝnh, c«ng suÊt ®éng c¬ trôc chÝnh, lùc ch¹y dao. - VÒ ®é chÝnh x¸c kÝch th−íc vμ ®é nh¸m bÒ mÆt gia c«ng. - VÒ møc ®é hiÖn ®¹i: tr×nh ®é tù ®éng ho¸, c¸c c¸c thiÕt bÞ phô trî (thay dao, cÊp ph«i, ®o dông cô,...),... - VÒ kÝch th−íc vμ khèi l−îng chung cña m¸y. 2. Nhãm c¸c chØ tiªu vÒ hiÖu qu¶ sö dông, gåm: - Møc tiªu hao n¨ng l−îng, tiªu hao vËt t− kü thuËt cho sö dông, yªu cÇu vÒ m«i tr−êng lμm viÖc. - §é tin cËy, ®é bÒn, yªu cÇu vÒ b¶o qu¶n, b¶o d−ìng, söa ch÷a,... 3. Nhãm c¸c chØ tiªu vÒ an toμn lao ®éng vμ m«i tr−êng, gåm: - C¸c tiªu chuÈn vÒ an toμn lao ®éng (che ch¾n, b¶o vÖ, an toμn ®iÖn,...) - C¸c chØ tiªu vÒ m«i tr−êng: nhiÖt ®é, ån, rung, bôi, th¶i ra chÊt ®éc h¹i, g©y « nhiÔm m«i tr−êng,… 8
H×nh 1. 3: Ph©n lo¹i MCC theo sè dông cô vμ sè vÞ trÝ gia c«ng 9
4. TÝnh Ergonomic trong thiÕt kÕ: sù phï hîp vÒ kÝch th−íc, mμu s¾c; tÝnh th©n thiÖn vμ thuËn tiÖn cña hÖ thèng ®iÒu khiÓn; kh¶ n¨ng con ng−êi cã thÓ lμm viÖc dμi l©u trªn m¸y,... 5. Møc ®é tiªu chuÈn ho¸ vμ thèng nhÊt ho¸ kÕt cÊu, th−êng ®−îc ®¸nh gi¸ b»ng tû lÖ (%) sè chi tiÕt (côm chi tiÕt) tiªu chuÈn trong toμn bé chi tiÕt (côm chi tiÕt) ®−îc dïng. 1.2.3. C¸c th«ng sè kü thuËt cña m¸y PhÇn trªn lμ c¸c chØ tiªu chung cho tÊt c¸c c¸c chñng lo¹i m¸y. Khi lùa chän m¸y cô thÓ ph¶i c¨n cø vμo c¸c th«ng sè kü thuËt cña nã. Mçi lo¹i m¸y cã c¸c bé th«ng sè kü thuËt ®Æc tr−ng, nh−ng c¸c MCC cã c¸c th«ng sè kü thuËt c¬ b¶n sau: - Giíi h¹n kÝch th−íc ph«i; - Giíi h¹n khèi l−îng ph«i; - Giíi h¹n kÝch th−íc cña bÒ mÆt gia c«ng; - Giíi h¹n kÝch th−íc cña dông cô; - Giíi h¹n kÝch th−íc vïng lμm viÖc (kho¶ng dÞch chuyÓn cña dao hoÆc ph«i); - §é chÝnh x¸c ®Þnh vÞ, ®é chÝnh x¸c lÆp l¹i, ®é ph©n gi¶i ®iÒu khiÓn; - Sè trôc (to¹ ®é) cã thÓ ®iÒu khiÓn vμ sè to¹ ®é ®−îc ®iÒu khiÓn ®ång thêi; - §é chÝnh x¸c vμ ®é nh¸m bÒ mÆt cã thÓ gia c«ng (Ýt dïng); - C«ng suÊt, giíi h¹n tèc ®é trôc chÝnh, thay ®æi v« cÊp hay ph©n cÊp; - C«ng suÊt, lùc ch¹y dao, tèc ®é ch¹y dao; - Lo¹i n¨ng l−îng, tæng c«ng suÊt ®iÖn n¨ng tiªu thô; - §iÒu kiÖn lμm viÖc (nhiÖt ®é, ®é Èm,...); - KÝch th−íc, khèi l−îng toμn m¸y. TÝnh n¨ng cña mét sè MCC ®iÓn h×nh ®−îc giíi thiÖu ë ch−¬ng sau vμ trong phÇn phô lôc. 1.3. KÕt cÊu cña m¸y c«ng cô 1.3.1. C¸c chuyÓn ®éng khi c¾t kim lo¹i H×nh d¹ng cña bÒ mÆt gia c«ng ®−îc h×nh thμnh nhê sù tæ hîp c¸c vÕt cña l−ìi c¾t trªn bÒ mÆt ph«i theo mét c¸ch nhÊt ®Þnh. §Ó t¹o ra c¸c bÒ mÆt gia c«ng theo ®óng h×nh d¹ng, kÝch th−íc, cÇn phèi hîp chÝnh x¸c chuyÓn ®éng cña c¸c c¬ cÊu. Tæng hîp c¸c chuyÓn ®éng cña c¸c c¬ cÊu nh»m t¹o ra bÒ mÆt gia c«ng ®−îc gäi lμ chuyÓn ®éng t¹o h×nh. Bªn c¹nh ®ã, trong mét sè tr−êng hîp cßn cã chuyÓn 10
®éng ph©n ®é ®Ó gia c«ng c¸c bÒ mÆt gièng nhau, nh− tiÖn ren nhiÒu ®Çu mèi, khoan d·y lç trªn mÆt bÝch hay phay c¸c r·nh c¸ch ®Òu trªn m¸y phay. ChuyÓn ®éng t¹o h×nh lμ chuyÓn ®éng c¬ b¶n trªn MCC, gåm 2 chuyÓn ®éng: chuyÓn ®éng chÝnh vμ chuyÓn ®éng ch¹y dao. 1.3.1.1. ChuyÓn ®éng chÝnh ChuyÓn ®éng chÝnh lμ chuyÓn ®éng t−¬ng ®èi gi÷a dao vμ ph«i, g©y nªn sù ph¸ huû vËt liÖu ph«i, bãc t¸ch líp vËt liÖu trªn bÒ mÆt ph«i d−íi d¹ng phoi. §¹i l−îng ®Æc tr−ng cña chuyÓn ®éng chÝnh lμ vËn tèc c¾t, th−êng ®−îc ký hiÖu lμ v(m/ph hoÆc m/s). Vector vËn tèc c¾t cã ph−¬ng trïng víi vector vËn tèc chuyÓn ®éng t−¬ng ®èi gi÷a dao vμ ph«i t¹i ®iÓm tiÕp xóc. VÒ gi¸ trÞ, gi÷a vËn tèc c¾t vμ tèc ®é quay n cña trôc chÝnh cã quan hÖ v=πDn/1000. §Ó th¾ng trë lùc biÕn d¹ng vμ ph¸ huû ®−îc vËt liÖu gia c«ng, chuyÓn ®éng chÝnh cÇn cã c«ng suÊt ®ñ lín ®Ó t¹o ra lùc vμ vËn tèc biÕn d¹ng phï hîp víi vËt liÖu ph«i vμ vËt liÖu dao. V× vËy c«ng suÊt danh ®Þnh cña ®éng c¬ vμ tèc ®é quay cña trôc chÝnh lμ 2 chØ tiªu quan träng nhÊt cña MCC. 1.3.1.2. ChuyÓn ®éng ch¹y dao ChuyÓn ®éng ch¹y dao ®¶m b¶o cho qu¸ tr×nh c¾t ®−îc thùc hiÖn liªn tôc vμ c¾t hÕt bÒ mÆt gia c«ng. §¹i l−îng ®Æc tr−ng cña chuyÓn ®éng ch¹y dao lμ l−îng ch¹y dao, th−êng ®−îc ký hiÖu lμ s(mm/vßng hoÆc mm/ph). L−îng ch¹y dao ¶nh h−ëng ®Õn n¨ng suÊt, chÊt l−îng bÒ mÆt gia c«ng. ChuyÓn ®éng chÝnh vμ chuyÓn ®éng ch¹y dao cã thÓ do ph«i hoÆc do dao thùc hiÖn; cã thÓ lμ chuyÓn ®éng th¼ng, quay hoÆc phèi hîp gi÷a chóng; cã thÓ liªn tôc hoÆc d¸n ®o¹n. Trªn h×nh 1.4 lμ c¸c d¹ng chuyÓn ®éng t¹o h×nh th−êng gÆp: a- TiÖn ngoμi: chuyÓn ®éng chÝnh - ph«i quay trßn; chuyÓn ®éng ¨n dao - dao tÞnh tiÕn däc theo ph«i. b- Khoan trªn m¸y khoan: chuyÓn ®éng chÝnh - dao quay trßn; chuyÓn ®éng ¨n dao - dao tÞnh tiÕn däc theo ph«i. Ph«i cè ®Þnh. c- Phay mÆt ph¼ng trªn m¸y phay ngang: chuyÓn ®éng chÝnh - dao quay trßn; chuyÓn ®éng ¨n dao - ph«i tÞnh tiÕn theo ph−¬ng vu«ng gãc víi trôc dao. d- Mμi mÆt trô ngoμi trªn m¸y mμi trßn: chuyÓn ®éng chÝnh - kÕt hîp chuyÓn ®éng quay trßn cña ®¸; chuyÓn ®éng ¨n dao - ph«i chuyÓn ®éng quay quanh trôc vμ tÞnh tiÕn däc trôc. e- Bμo trªn m¸y bμo ngang: chuyÓn ®éng chÝnh - dao tÞnh tiÕn qua l¹i; chuyÓn ®éng ¨n dao - ph«i tÞnh tiÕn theo ph−¬ng vu«ng gãc víi vËn tèc c¾t. 11
H×nh 1. 4: C¸c chuyÓn ®éng t¹o h×nh trªn c¸c m¸y th«ng dông H×nh 1.5 tãm t¾t c¸c ph−¬ng ¸n phèi hîp c¸c chuyÓn ®éng t¹o h×nh, trong ®ã 1- gia c«ng b»ng laser, 2- truèt; 3- khoan xung ®iÖn (EDM); 4- bμo cung trßn; 5- gia c«ng xung ®iÖn víi ®iÖn cùc chuyÓn ®éng vßng cung; 6- tiÖn ngoμi; 7- khoan; 8- ®¸nh bãng; 9- truèt r·nh trßn; 10- phay r¨ng; 11- mμi trßn ngoμi. H×nh 1. 5: C¸c ph−¬ng ¸n phèi hîp chuyÓn ®éng t¹o h×nh 12
1.3.2. C¸c côm chÝnh cña m¸y c«ng cô KÕt cÊu cô thÓ cña MCC hÕt søc ®a d¹ng, nh−ng chóng ®Òu cã c¸c bé phËn c¬ b¶n nh− nhau. S¬ ®å khèi trong h×nh 1.6 thÓ hiÖn kÕt cÊu chung cña c¸c MCC ®iÓn h×nh. 1.3.2.1. Côm chuyÓn ®éng t¹o h×nh Côm t¹o h×nh lμ hÖ thèng quan träng nhÊt cña MCC, cã nhiÖm vô gi÷ ph«i, gi÷ dao, thùc hiÖn c¸c chuyÓn ®éng t¹o h×nh, sinh ra lùc hoÆc m«men ®Ó thùc hiÖn qu¸ tr×nh gia c«ng (taä phoi). Côm chuyÓn ®éng t¹o h×nh gåm 2 côm: Côm trôc chÝnh cña MCC gåm trôc chÝnh, c¸c æ ®ì, nguån ®éng lùc vμ hÖ thèng truyÒn ®éng. Trªn trôc chÝnh cã n¬i g¸ dao hoÆc ph«i, trùc tiÕp chÞu t¸c dông cña lùc c¾t vμ c¸c lùc liªn quan trong qu¸ tr×nh c¾t. Côm trôc chÝnh tham gia vμo chuyÓn ®éng t¹o h×nh, cã ¶nh h−ëng lín ®Õn ®é chÝnh x¸c, n¨ng suÊt cña m¸y. H×nh 1. 6: S¬ ®å kÕt cÊu chung cña MCC H×nh 1.7 thÓ hiÖn kÕt cÊu c¬ b¶n cña côm trôc chÝnh m¸y tiÖn, gåm 3 phÇn: - Th©n trôc 1 cã d¹ng trôc bËc, bªn ngoμi lμ c¸c bÒ mÆt l¾p æ vμ c¸c chi tiÕt cña hÖ thèng truyÒn ®éng. Bªn trong th−êng rçng ®Ó chøa c¸c chi tiÕt kÑp gi÷ ph«i hoÆc dông cô. Trôc m¸y tiÖn th−êng rçng ®Ó luån ph«i thanh. - PhÇn tr−íc 2 cña trôc cã c¸c bÒ mÆt g¸ l¾p dao, ph«i hoÆc ®å g¸ (m©m cÆp, chÊu kÑp,...) vμ th−êng cã kÕt cÊu tiªu chuÈn. NÕu trªn trôc chÝnh l¾p m©m cÆp th× mÆt tr−íc cÇn cã mÆt bÝch víi c¸c vμnh ®Þnh t©m. NÕu cÇn l¾p trùc tiÕp dao hoÆc bÇu cÆp, chÊu bãp,... th× phÝa tr−íc cã c«n moãc. 13
- PhÇn æ 3 ¶nh h−ëng rÊt lín ®Õn tèc ®é lμm viÖc vμ kh¶ n¨ng t¶i cña m¸y. Trªn trôc cã vÞ trÝ l¾p bé phËn truyÒn ®éng ®Ó nhËn momen tõ ®éng c¬. H×nh 1. 7: KÕt cÊu côm trôc chÝnh Trªn MCC, côm trôc chÝnh ph¶i lμm viÖc trong ®iÒu kiÖn nÆng nhäc nhÊt vμ ph¶i ®¸p øng yªu cÇu kh¾t khe: - ChÞu t¶i tÜnh, t¶i träng ®éng vμ rung ®éng do lùc c¾t vμ cña c¸c chi tiÕt quay, tÞnh tiÕn víi tèc ®é cao. Trªn c¸c m¸y h¹ng trung th−êng dïng nhÊt trong c«ng nghiÖp, c«ng suÊt cña ®éng c¬ trôc chÝnh th−êng tõ hμng chôc ®Õn hμng tr¨m kW, m« men ®¹t tíi vμi chôc kNm. - Tèc ®é lμm viÖc cao vμ thay ®æi trong d¶i réng, tõ 0 ®Õn hμng chôc v¹n vßng/ph. §ã lμ thö th¸ch rÊt lín ®èi víi hÖ thèng æ, hÖ thèng b«i tr¬n, sù c©n b»ng tÜnh vμ ®éng cña c¸c chi tiÕt chuyÓn ®éng quay. - NhiÖt ®é lμm viÖc cña mét sè bé phËn cña trôc chÝnh lªn tíi hμng tr¨m oC, l¹i ph©n bè kh«ng ®Òu, g©y t¶i träng vμ biÕn d¹ng nhiÖt. - Trôc chÝnh mang dao hoÆc ph«i, tham gia vμo chuyÓn ®éng t¹o h×nh nªn yªu cÇu ®é chÝnh x¸c h×nh häc vμ chÊt l−îng bÒ mÆt cao, chÞu mßn; ®ång thêi tèc ®é quay vμ vÞ trÝ gãc cÇn ®−îc ®iÒu khiÓn chÝnh x¸c. Côm trôc chÝnh lμ mét trong nh÷ng ®èi t−îng c¬ b¶n ®−îc −u tiªn tù ®éng ho¸. T§H trôc chÝnh nh»m tho¶ m·n c¸c yªu cÇu: duy tr× lùc (momen) c¾t ®ång ®Òu trong toμn d¶i tèc ®é lμm viÖc; thay ®æi tèc ®é trong d¶i réng vμ v« cÊp; duy tr× vËn tèc c¾t kh«ng ®æi vμ giíi h¹n tèc ®é tèi ®a, phßng céng h−ëng; phèi hîp chuyÓn ®éng víi hÖ thèng ch¹y dao vμ c¸c bé phËn thay dao hoÆc cÊp ph«i, g¸ kÑp tù ®éng; gi¸m s¸t vμ khèng chÕ nhiÖt ®é, rung ®éng; gi¸m s¸t lùc kÑp ph«i (dao),... Côm truyÒn ®éng ch¹y dao cã nhiÖm vô gi÷, t¹o vμ phèi hîp chuyÓn ®éng cña dao vμ ph«i, thùc hiÖn chuyÓn ®éng ch¹y dao. Côm gåm c¸c ®éng c¬, xÝch 14