ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
Khoa Cơ khí, Trường Đại học Bách Khoa
Tập bài giảng
Môn học
Máy Công Cụ
Biên soạn theo đề cương môn học
chuyên ngành cơ khí ĐHBK ĐN
Người biên soạn : Bùi trương Vỹ
Khoa Cơ khí, Trường Đại học Bách khoa
Đại học Đà nẵng.
Đà Nẵng - Năm 2007
2
Phần I: Máy công cụ
Mở đầu
Các loại sản phẩm cơ khí nói chung được tạo ra bằng các quá trình cơ bản sau
1. Đúc. Thiết bị có liên quan là các loại máy đúc, khuôn mẫu...
2. Gia công áp lực: gia công không phoi, tạo sản phẩm nhờ quá trình biến dạng dẻo
kim loại với các loại máy cán, ép, máy búa ...
3. Ghép nối: ví dụ hàn, các mối ghép...
4. Gia công cắt gọt kim loại: gia công có phoi, tạo sản phẩm bằng cách lấy đi lượng
kim loại dư thừa để đạt hình dáng và kích thước cũng như chất lượng kỹ thuật theo yêu
cầu. Máy công cụ cắt gọt kim loại được dùng cho quá trình nầy.
Ngoài ra, thường có các quá trình gia công tinh lần cuối, sơn mạ... trước khi đưa vào
xử dụng.
Quá trình gia công cắt gọt kim loại để tạo sản phẩm có ưu điểm:
– Đạt độ chính xác kích thước cao
– Hình dáng hình học đảm bảo, sắc cạnh.
– Kinh tế
Tuy vậy cũng có một số nhược điểm:
– Lãng phí vật liệu
– Tốn nhiều thời gian hơn một số quá trình khác
Do đó, khi thiết kế chế tạo sản phẩm, cần lựa chọn thích hợp cách gia công cũng như
luôn phải nghĩ đến biện pháp cải thiện chất lượng sản phẩm.
Các yếu tố có liên quan trong quá trình cắt:
1. Máy công cụ
2. Vật liệu kỹ thuật
3. Dụng cụ cắt
4. Chế độ cắt và kế hoạch sản xuất
5. Điều kiện gia công ( làm mát)
3
Chương 1: Chuyển động học trong máy công cụ
1. Các dạng bề mặt thường dùng cho sản phẩm cơ khí
Có thể phân thành 3 dạng bề mặt:
1.1. Dạng bề mặt tròn xoay: Tạo bởi đường chuẩn là đường tròn, và tùy theo loại
đường sinh ( thẳng, bất kỳ, gãy khúc...) có các dạng bề mặt sau (H1.1)
a. bề mặt trụ tròn xoay
c. bề mặt định hình tròn xoay d. bề mặt ren
H1.1: Các dạng bề mặt tròn xoay
C
S S
CSS
C
b. bề mặt nón
C
α
a. bề mặt phẳng
c. bề mặt cong phẳng
H1.2: Các dạng bề mặt phẳng
C
S
b. bề mặt răng thanh răng
CS
C
S
d. bề mặt răng bánh răng
C
S
1.2. Dạng bề mặt phẳng: Có đường chuẩn là đường thẳng, và dạng bề mặt tạo ra
tùy thuộc vào loại đường sinh (H1.2)
1.3 Dạng mặt đặc biệt: bề mặt cam, cánh turbin...có đường sinh tuân theo quy
4
luật hình học nhất định.
Như vậy:
+ Bề mặt đươc tạo ra khi cho đường sinh chuyển động theo đường chuẩn:
∗ Với đường sinh và đường chuẩn là đường thẳng và tròn, cơ cấu máy chỉ
cần tạo ra các chuyển động đơn giản như thẳng và tròn đều .
∗ Với đường sinh có dạng hyperbol, ellip, xoắn lôga..., cơ cấu máy phải
thực hiện các chuyển động thẳng và tròn không đều: khó ứng dụng thực tế.
+ Các chuyển động của cơ cấu máy để tạo ra các đường sinh và đường chuẩn
cần thiết được gọi là chuyển động tạo hình của máy công cụ.
2. Chuyển động tạo hình của máy công cụ:
2.1 Định nghĩa: Chuyển động tạo hình bao gồm mọi chuyển động tương đối
giữa dao và phôi trực tiếp tạo ra bề mặt gia công.
Ví dụ: Q và T là chuyển động tạo hình (H1.3a)
Có các trường hợp : QT
H1.3a
a) Tạo hình đơn giản: là chuyển động độc lập Q
( không phụ thuộc vào một chuyển động nào khác-H1.3b)
Q
H1.3b: Tạo hình đơn giản
b) Tạo hình phức tạp: gồm các chuyển động phụ thuộc Q&T (H1.3c)
t
p
QT
H1.3c: Tạo hình phức tạp
c) Tạo hình vừa đơn giản vừa phức tạp-Q: chuyển động độc lập,T
1
&T
2
là
chuyển động tạo hình phức tạp để phối hợp thành T (H1.3d)
QTT
1
T
2
H1.3d
Các chuyển động của các khâu chấp hành ( dao& phôi ) là các chuyển động tương
đối vì có thể được thực hiện bởi bất kỳ khâu nào, dao hoặc phôi. Ngoài chuyển động
tạo hình, trong máy còn có các chuyển động khác như tiến, lùi dao nhanh, chuyển
động phân độ..., đây là các chuyển động phụ cần thiết để hoàn tất quá trình tạo hình.
2.2 Các phương pháp tạo hình bề mặt trên máy công cụ. Bao gồm:
1. Phương pháp chép hình: Lưỡi cắt của dụng cụ cắt trùng với đường sinh của
bề mặt tạo hình. Trong quá trình cắt, lưỡi cắt luôn tiếp xúc với bề mặt tạo hình
5
(H1.4a,b). Phương pháp nầy có ưu điểm cho năng suất cao nhưng khó chế tạo dụng cụ,
ngoài ra lực cắt phát sinh lớn nên phải chọn chiều rộng lưỡi cắt thích hợp.
S(lưỡi cắt)
C
a) Bào định hình
c) Phay bao hình
S(hình bao của lưỡi
cắt chuyển động)
d)Nguyên lý tạo dạng răng bao hình
H1.4: Một số phương pháp tạo hình bề mặt
b)Phay mô đun
S(lưỡi cắt)
2. Phương pháp bao hình: Lưỡi cắt chuyển động tạo ra nhiều bề mặt, đường,
điểm hình học luôn tiếp xúc với bề mặt gia công. Tập hợp tất cả các vết lưỡi cắt nầy
chính là đường sinh của bề mặt tạo hình và nó không phụ thuộc vào hình dạng dụng cụ
cắt( H1.4c,d).
3. Phương pháp theo vết: Phương pháp nầy có đường sinh của bề mặt tạo hình
là tập hợp các chất điểm trùng với điểm cắt gọt trên dao khi chuyển động, chủ yếu
được ứng dụng cho các máy điều khiển chương trình số.
3. Sơ đồ kết cấu động học máy công cụ
3.1 Định nghĩa: Sơ đồ kết cấu động học là sơ đồ mô tả chuyển động tạo hình
của máy. Qua sơ đồ nầy có thể biểu diễn mối liên hệ chuyển động giữa nguồn động
lực và khâu chấp hành, hoặc giữa các khâu chấp hành với nhau.
Ví dụ: Sơ đồ kết cấu động học của máy tiện ren (H1.5).
– Chuyển động tạo hình theo sơ đồ: Q&T
– Mối liên hệ chuyển động giữa các khâu chấp hành
1. Động cơ đến phôi (tạo hình đơn giản):
nđ/c ⋅ iv = nt/c [v/ph] (1.1)
2. Phôi đến bàn dao (tạo hình phức tạp):
1vòng t/c ⋅ is ⋅ tx ⋅ k = tp [mm] (1.2)
• iv , is : cơ cấu điều chỉnh của Hộp Tốc độ và Hộp Chạy dao.