ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MÁY CÁN REN CON LĂN
TÓM TẮT LUẬN VĂN THIẾT KẾ MÁY CÁN REN CON LĂN
Luận văn bao gồm 7 chương với nội dung được tóm tắt như sau :
CHƯƠNG 1. Tổng quan về máy cán ren
Nêu lên tổng quan, lịch sử hình thành của máy cán ren, ưu điểm nổi trội của ren lăn ép so với ren được gia công cắt thông thường. Giới thiệu thông tin về một số phương pháp tạo ren trong sản xuất.
CHƯƠNG 2. Cơ sơ lý thuyết
Tóm tắt cơ sở lý thuyết về biến dạng trong quá trình cán. Thông số hình học cơ bản, phân loại ren.
CHƯƠNG 3. Lựa chọn phương án cán ren
Nêu các ưu nhược điểm của các phương pháp cán ren, từ đó chọn phương án cán ren thích hợp.
CHƯƠNG 4. Cán ren sử dụng con lăn hớt vòng
Kiến thức do sinh viên tìm hiểu và thực hiện dựa trên phương pháp cán ren bằng con lăn hớt vòng. Nguyên tắc làm việc, kết cấu bánh cán, các sai số và một vài nguyên ngân gây hỏng hóc có thể sảy ra khi làm việc. Mô tả sơ lược máy cán ren sơ lược.
CHƯƠNG 5. Thiết kế, tính toán hệ thống truyền động
Cùng với bản vẽ kết cấu, chương này tính toán thiết kết các chi tiết truyền động máy cán ren sử dụng. Tính toán dựa trên việc ứng dụng phần mềm tin học vào tính toán thiết kế do sinh viên tự tìm hiểu.
CHƯƠNG 6. Thiết kế hệ thống thủy lực MÁY CÁN REN CON LĂN
Thiết kế, tính toán hệ thống thủy lực cho máy cán. CHƯƠNG 7. Thiết kế hệ thống điện
Thiết kế hệ thống điện điều kiển thiết lập hành trình, chế độ hoạt động bằng tay và tự động.
CHƯƠNG 8. Vận hành và bảo dưỡng máy cán ren
Cách thiết lập, vận hành máy cán ren. Xử lý 1 số sự cố có thể xảy ra. Bảo dưỡng và bảo trí máy.
MỤCLỤCLời cám ơn ....................................................................................................... 1
Lời mở đầu ....................................................................................................... 2
Tóm tắt luận văn ............................................................................................... 3
Mục lục ............................................................................................................ 4
Danh mục hình ................................................................................................. 7
Danh mục bảng................................................................................................. 9
CHƯƠNG 1. Tổng quan về máy cán ren......................................................... 10
1.1. Tổng quan về máy cán ren ................................................................... 10
1.1.1. Cán ren – lăn ép ren....................................................................... 10
1.1.2. Lịch sử hình thành ......................................................................... 10
1.1.3. Ưu điểm ren lăn ép so với ren cắt .................................................. 10
1.2. Phân loại máy cán ren .......................................................................... 12
1.2.1. Bàn cán ren phẳng ......................................................................... 12
1.2.2. Cán bằng con lăn cán ren............................................................... 13
1.2.3. Cán ren bằng đầu cán ren .............................................................. 14
CHƯƠNG 2. Cơ sơ lý thuyết .......................................................................... 16
2.1. Cơ sở lý thuyết về biến dạng của kim loại ............................................ 16
2.1.1. Biến dạng của kim loại .................................................................. 16
2.1.2. Biếng dạng dẻo của kim loại khi cán ............................................. 17
2.1.3. Biến dạng dẻo trong đa tinh thể ..................................................... 18
2.1.4. Những định luật cơ bản khi gia công kim loại bằng áp lực ............ 19
2.2. Ren ...................................................................................................... 20
2.2.1. Định nghĩa ren............................................................................... 20
2.2.2. Thông số hình học của Ren ........................................................... 20
2.2.3. Phân loại ren ................................................................................. 21
CHƯƠNG 3. Lựa chọn phương án cán ren ..................................................... 24
3.1. Sơ đồ khối tiền trình gia công............................................................... 24
3.2. Quy cách của sản phẩm chung ............................................................. 24
3.3. Sản phẩm của luận văn. ........................................................................ 25
3.4. Lựa chọn phương án cán ren ................................................................ 25
3.4.1. Phương án 1 : Cán ren bằng bàn ren .............................................. 25
3.4.2. Phương án 2 : Cán ren bằng đầu cán. ............................................. 26
3.4.3. Phương án 3 : Cán ren bằng bộ 2 con lăn....................................... 26
3.4.4. Phương án 4 : Cán ren bằng bộ 3 con lăn....................................... 27
3.4.5. Lựa chọn loại con lăn .................................................................... 27
3.4.6. Tổng kết phương án lựa chọn phương pháp cán ren....................... 29
CHƯƠNG 4. cán ren sử dụng con lăn hớt vòng .............................................. 30
4.1. Phân biệt giữa con lăn thường và con lăn hớt vòng .............................. 30
4.2. Thông số hình học cơ bản của con lăn hớt vòng ................................... 31
4.2.1. Biên dạng mối ren ......................................................................... 31
4.2.2. Đường kính và bề rộng con lăn hớt vòng ....................................... 33
4.2.3. Phần dẫn, đạt chiều sâu và hiệu chuẩn ........................................... 34
4.3. Quá trình tạo ren trên phôi đường kính khác nhau ................................ 35
4.3.1. Với phôi chuẩn .............................................................................. 35
4.3.2. Với phôi không chuẩn ................................................................... 35
4.4. Phôi – đường kính trước khi gia công................................................... 36
4.5. Phiến nâng phôi ................................................................................... 37
CHƯƠNG 5. Thiết kế hệ thống truyền động ................................................... 40
5.1. Lựa chọn phương án truyền động ......................................................... 40
5.1.1. Phương án 1 : Truyền động 3 bánh răng ........................................ 40
5.1.2. Phương án 2 : Truyền động 2 hộp giảm tốc trục vít bánh vít .......... 41
5.2. Thông số thiết kế ban đầu..................................................................... 41
5.3. Phân phối tỉ số truyền........................................................................... 42
5.4. Tính toán bộ truyền đai 1 ..................................................................... 45
5.4.1. Thông số đầu vào .......................................................................... 45
5.4.2. Kết quả tính toán, kiểm nghiệm ..................................................... 46
5.5. Tính toán bộ truyền đai 2 ..................................................................... 47
5.5.1. Thông số đầu vào .......................................................................... 47
5.5.2. Kết quả tính toán kiểm nghiệm ...................................................... 48
5.6. Tính toán, thiết kế bộ truyền trục vít bánh vít ....................................... 52
5.6.1. Thông số đầu vào .......................................................................... 52
5.6.2. Kết quả tính toán kiểm nghiệm đầu ra ........................................... 53
5.6.3. Bảng tổng hợp kết quả ................................................................... 54
5.7. Tính toán, thiết kế trục và then ............................................................. 55
5.7.1. Thiết kế sơ bộ các trục................................................................... 55
5.7.2. Kiểm nghiệm then ......................................................................... 56
5.7.3. Momen, phản lực tại các gối đỡ..................................................... 59
5.8. Lựa chọn kiểm nghiệm ổ lăn ................................................................ 64
5.8.1. Ổ lăn trục vít ................................................................................. 64
5.8.2. Ổ lăn trục bánh vít ......................................................................... 65
5.8.3. Ổ lăn trục cán ................................................................................ 66
5.9. Lựa chọn khớp nối ............................................................................... 68
5.10. Lựa chọn trục nối Các đăng................................................................ 69
CHƯƠNG 6. Thiết kế hệ thống thủy lực ......................................................... 71
6.1. Thiết kế mạch thủy lực ......................................................................... 71
6.2. Nguyên lý hoạt động ............................................................................ 71
6.3. Tính toán các thông số kỹ thuật của từng chi tiết. ................................. 72
6.3.1. Tính toán, lựa chọn xylanh thủy lực .............................................. 72
6.3.2. Bơm thủy lực: ............................................................................... 73
6.3.3. Hệ thống van: ................................................................................ 75
6.3.4. Hệ thống đường ống ...................................................................... 77
6.3.5. Hệ thống lọc dầu ........................................................................... 80
6.3.6. Thùng chứa dầu ............................................................................. 81
CHƯƠNG 7. Thiết kế hệ thống điện ............................................................... 82
7.1. Lưu đồ mạch điện ................................................................................ 82
7.2. Chế độ điều khiển ................................................................................ 83
7.2.1. Chế độ cài đặt................................................................................ 83
7.2.2. Chế độ điều khiển bằng tay ........................................................... 83
7.2.3. Chế độ tự động .............................................................................. 83
7.3. Sơ đồ mạch điện................................................................................... 84
7.4. Lựa chọn thiết bị điện........................................................................... 85
7.4.1. Công tắc hành trình ....................................................................... 85
CHƯƠNG 8. Vận hành, bảo dưỡng máy cán ren ............................................ 87
8.1. Quy trình khởi động ............................................................................. 87
8.1.1. Cài đặt sơ bộ ................................................................................. 87
8.1.2. Thứ tự thực hiện chế độ máy ......................................................... 87
8.2. Xử lý sự cố........................................................................................... 88
8.3. Bôi trơn và bảo quản ............................................................................ 89
8.3.1. Nguyên tắc bảo quản và sử dụng ................................................... 89
8.3.2. Bảo dưỡng máy ............................................................................. 90
Tài liệu tham khảo .......................................................................................... 91
DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1 Kết cấu bên trong của ren cắt và ren lăn ép....................................... 11
Hình 1.2 Kết cấu bên ngoài của ren cắt và ren lăn ép ...................................... 11
Hình 1.3 Vít me đai ốc bi gia công bằng phương pháp cán ............................. 11
Hình 1.4 Máy cán ren bằng bàn phẳng ............................................................ 12
Hình 1.5 Bàn cán ren phẳng ............................................................................ 13
Hình 1.6 Máy cán ren 2 con lăn ...................................................................... 13
Hình 1.7 Cán ren bằng con lăn ........................................................................ 14
Hình 1.8 Cán ren bằng đầu cán ren ................................................................. 14
Hình 2.1 Bến dạng trong kim loại ................................................................... 16
Hình 2.2 Mặt trượt và phương trượt cơ bản..................................................... 17
Hình 2.3 Sự trượt trong kim loại ..................................................................... 18
Hình 2.4 Thông số hình học của ren................................................................ 21
Hình 3.1 So đồ khối tiền trình gia công ........................................................... 24
Hình 3.2 Nguyên lý cán ren bằng bàn cán ....................................................... 25
Hình 3.3 Nguyên lý cán ren bằng đầu cán ....................................................... 26
Hình 3.4 Nguyên lý cán ren bằng 2 con lăn..................................................... 26
Hình 3.5 Nguyên lý cán ren bằng bộ 3 con lăn ................................................ 27
Hình 3.6 Con lăn góc nâng ren........................................................................ 28
Hình 3.7 Con lăn hớt vòng .............................................................................. 28
Hình 3.8 Con lăn góc nâng vát cạnh................................................................ 29
Hình 4.1 Sự khác biệt về mối ren giữa con lăn thường và con lăn hớt vòng .... 30
Hình 4.2 Phiến nâng phôi................................................................................ 30
Hình 4.3 Trục phôi và trục con lăn hớt vòng, con lăn thường .......................... 31
Hình 4.4 Sơ đồ góc nâng ren ........................................................................... 32
Hình 4.5 Biên dạng ren tiêu chuẩn .................................................................. 32
Hình 4.6 Xác định vị trí 2 con lăn ................................................................... 33
Hình 4.7 Vùng làm việc của con lăn .............................................................. 35
Hình 4.8 Hình thành ren trên phôi chuẩn......................................................... 35
Hình 4.9 Hình thành ren trên phôi không chuẩn .............................................. 36
Hình 4.10 Tính toán chiều cao phiến nâng phôi .............................................. 38
Hình 4.11 Nâng phôi định tâm theo đường kính ngoài .................................... 38
Hình 4.12 Nâng phôi định tâm theo lỗ chống tâm ........................................... 39
Hình 4.13 Hệ thống nâng và cấp phôi tự động bằng thủy lực .......................... 39
Hình 5.1 Sơ đồ máy cán ren - Phương án 1 ..................................................... 40
Hình 5.2 Sơ đồ máy cán ren – Phương án 2 .................................................... 41
Hình 5.3 Sơ đồ bố trí hệ thống truyền động..................................................... 42
Hình 5.4 Kết quả tính toán bộ truyền xuất ra từ phần mềm ............................. 47
Hình 5.5 Kết quả kiểm bền đai 2 cấp 1............................................................ 48
Hình 5.6 Kết quả kiểm bền đai 2 cấp 2............................................................ 49
Hình 5.7 Kết quả kiểm bền đai 2 cấp 3............................................................ 50
Hình 5.8 Kết quả kiểm bền đai 2 cấp 4............................................................ 51
Hình 5.9 Thông số hình học trục vít xuất từ phần mềm ................................... 53
Hình 5.10 Thông số hình học bánh vít xuất từ phần mềm ............................... 53
Hình 5.11 Thông số lực tác dụng của bộ truyền trục vít bánh vít ..................... 54
Hình 5.12 Thiết kế sơ bộ trục 3 ....................................................................... 55
Hình 5.13 Thiết kế sơ bộ trục 4 ....................................................................... 56
Hình 5.14 Thiết kế sơ bộ trục cán ................................................................... 56
Hình 5.15 Biểu đồ nội lực, momen uốn tác dụng trục 3................................... 60
Hình 5.16 Biểu đồ nội lực, momen uốn tác dụng trục 4................................... 62
Hình 5.17 Biểu đồ nội lực, momen uốn tác dụng trục cán ............................... 63
Hình 5.18 Catalog nhà sản xuất khớp nối Flender ........................................... 68
Hình 5.19 Kích thước khớp nối Flender .......................................................... 69
Hình 5.20 Thông số kích thước trục các đăng lựa chọn ................................... 69
Hình 6.1 Sơ đồ mạch thủy lực trong máy cán ren. ........................................... 71
Hình 6.2 Xylanh thủy lực Bosch Rexroth AG ................................................. 73
Hình 6.3 Thông số kích thước xylanh Bosch Rexroth AG ............................... 73
Hình 6.4 Bơm bánh răng TAIWAN FLUID POWER ..................................... 74
Hình 6.5 Van phân phối Yuken ....................................................................... 75
Hình 6.6 Van đóng 2 cửa yuken ...................................................................... 75
Hình 6.7 Van an toàn TAIWAN FLUID POWER........................................... 76
Hình 6.8 Van lưu lượng Yuken ....................................................................... 76
Hình 6.9 Đồng hồ đo áp Paulo ........................................................................ 77
Hình 6.10 Ống dẫn thủy lực ............................................................................ 77
Hình 6.11 Bộ lọc dầu ASHUN ........................................................................ 81
Hình 7.1 Lưu đồ mạch điện máy cán Ren ....................................................... 82
Hình 7.2 Sơ đồ mạch điện của máy cán ren..................................................... 85
Hình 7.3 Công tắc hành trình thiết lập chiều dài hành trình ............................. 85
Hình 7.4 Công tắc hành trình thiết lập chiều dài ren cán ................................. 86
DANH MỤC BẢNG
Bảng 4.1 Thông số hình học cơ bản của con lăn hớt vòng ............................... 32
Bảng 4.2 Dung sai kích thước đường kính phôi .............................................. 37
Bảng 5.1 Đặc tính kỹ thuật hệ thống truyền động trục 1 đến truc 3 ................ 44
Bảng 5.2 Đặc tính kỹ thuật trục 3 đến truc 4 .................................................. 44
Bảng 5.3 Đặc tính kỹ thuật trục 3 đến trục 6 .................................................. 45
Bảng 5.4 Bảng thông số thiết kế bộ truyền đai 1 ............................................ 46
Bảng 5.5 Bảng kết quả tính toán kiểm nghiệm bộ truyền đai 1 ....................... 46
Bảng 5.6 Thông số thiết kế bộ truyền đai 2 .................................................... 47
Bảng 5.7 Bảng tổng hợp kết quả tính toán bộ truyền đai 2 ............................. 51
Bảng 5.8 Thông số thiết kế đầu vào bộ truyền trục vít bánh vít ..................... 52
Bảng 5.9 Kết quả thông số hình học bộ truyền ............................................... 54
Bảng 5.10 Kết quả kiểm nghiệm và lực tác dụng sinh ra do bô truyền .......... 54
Bảng 5.11 Thông số lựa chọn then ................................................................. 57
Bảng 5.12 Thông số kiểm nghiệm then .......................................................... 57
Bảng 5.13 Kết quả kiểm nghiệm then bằng .................................................... 57
Bảng 5.14 Thông số thiết kế đầu vào then hoa răng chữ nhật ........................ 58
Bảng 5.15 Hệ số kiểm nghiệm then hoa ......................................................... 58
Bảng 5.16 Kết quả kiểm nghiệm then hoa răng chữ nhật ................................ 59
Bảng 5.17 Tổng hợp lực tạc các gối đỡ trên các trục ...................................... 64
Bảng 5.18 Bảng thông số lựa chọn ổ lăn trục vít ............................................ 64
Bảng 5.19 Bảng kết quả lựa chọn kiểm nghiệm ổ lăn trục vít ......................... 65
Bảng 5.20 Bảng thông số lựa chọn ổ lăn bánh vít........................................... 65
Bảng 5.21 Bảng kết quả lựa chọn kiểm nghiệm ổ lăn bánh vít ....................... 65
Bảng 5.22 Bảng thông số lựa chọn ổ lăn gối 2 3 trục cán .............................. 66
Bảng 5.23 Bảng kết quả lựa chọn kiểm nghiệm ổ lăn gối 2 3 trục cán ............ 67
Bảng 5.24 Thông số ổ bi lựa chọn ổ lăn gối đỡ 1 trục cán ............................. 67
Bảng 5.25 kết quả lựa chọn kiểm nghiệm ổ lăn gối 1 trục cán ........................ 67
CHƯƠNG 1.TỔNG QUAN VỀ MÁY CÁN REN
1.1.Tổng quan về máy cán ren
1.1.1.Cán ren – lăn ép ren
Cán ren (lăn ép ren) là phương pháp gia công không phoi. Phôi được đặt giữa các dụng cụ lăn ép (bàn lăn hoặc con lăn) dưới tác dụng của áp lực trên bề mặt chi tiết gia công hình thành các vết lăn ép của dụng cụ. Theo kết cấu của dụng cụ có thể phân ra làm 2 loại chính là bàn lăn và con lăn. Lăn ép ren có thể gia công ren ngoài cũng như ren trong, ren một đầu mối và nhiều đầu mối. Lăn ép ren là một trong nhưng phương pháp chế tạo ren năng suất cao và kinh tế nên được sử dụng rộng rãi trong sản xuất hàng hàng loạt. Lăn ép ren dựa trên quá trình biến dạng dẻo của vật liệu để hình thành ren nên có thể nâng cao độ nhẵn bề mặt và độ bền của ren. Ngoài ra so với cắt ren, lăn ép ren còn có ưu điểm là giá thành hạ, tiêu hao dụng cụ ít, tiết kiệm vật liệu. Yếu tố hạn chế là phạm vi sử dụng của phương pháp lăn ép ren là độ cứng của vật liệu, hình dạng và kích thước của chi tiết. Khuyết điểm của phương pháp này là hình thành độ elip trên đường kính trung bình của ren.
1.1.2.Lịch sử hình thành
Nửa cuối thế kỉ 19, cán ren (lăn ép ren) hình thành sau quá trình phát triển của công nghiệp cán thép, xuất hiện ý tưởng chế tạo vít bắt gỗ bằng phương pháp lăn ép 2 con lăn (Tài liệu “Screws and Screw-making”, tác giả Britannia company, nhà xuất James H. Wood, 1892 – Chương Machines for Screw-Making trang 161). Nhưng đến giữa thế kỉ 20, chủ đề “Ren vít chính xác cho doanh nghiệp” bắt đầu hình thành máy cán ren chính xác đầu tiên (Công ty Precision Screw Thread) và tiếp tục phát triển cho đến ngày nay.
1.1.3.Ưu điểm ren lăn ép so với ren cắt
So với ren gia công cắt, ren lăn ép thể hiện rõ những ưu điểm vượt trội về cơ
tính, kết cấu cũng như tiết kiệm vật liệu.
Hình 1.1 Kết cấu bên trong của ren cắt và ren lăn ép
Kết cấu của ren lăn ép cho phép tăng thêm 30% cơ tính so với ren cắt bằng phương pháp thông thường. Tăng độ cứng bề mặt ren, giới hạn bền, năng suất của ren
Hình 1.2 Kết cấu bên ngoài của ren cắt và ren lăn ép
Với cùng một kích thước ren giống nhau, cán ren thể hiện sự tiết kiệm vật liệu nâng cao giới hạn bền mỏi, không tạo phoi sau quá trình gia công, đồng thời bề mặt gia công đạt độ bóng tốt.
Hình 1.3 Vít me đai ốc bi gia công bằng phương pháp cán
Với ren cán, sản phẩm tạo ra tiết kiệm vật liệu hơn với phương pháp thông thường, giá thành giảm nhưng chất lượng vượt trội.
1.2.Phân loại máy cán ren
Các máy cán (lăn ép ren) có nhiều loại khác nhau, chia làm 2 loại chính với sự khác nhau về kết cấu của dụng cụ cán (lăn ép).
1.2.1.Bàn cán ren phẳng
Hình 1.4 Máy cán ren bằng bàn phẳng
Dùng trên máy cán ren thường và máy cán ren tự động. Bàn cán ren làm việc theo bộ, có hai chiếc : một bàn không chuyển động, một bàn thực hiện chuyển động tịnh tiến qua lại. Hướng của góc nâng ren trên bàn cán ngược lại với hướng ren được
cán.
Kích thước của bàn cán ren hệ mét có đường kính từ 16 ÷ 27mm. Kích thước của các bàn cán để cán ren có đường kính nhỏ hơn 1,6mm và lớn hơn 27mm phụ thuộc vào loại máy và được xác định cho từng trường hợp cụ thể.
Bàn cán ren phẳng khi cán các ren trên các sản phẩm có ≤ 600 Mpa thường được chế tạo bằng thép X12M; X12Φ1.
Khi cán ren trên các sản phẩm có ≤ 850 Mpa thì bàn cán được chế tạo bằng thép 6X6B3MΦC có độ cứng HRC 57 ÷ 60.
Bàn cán ren phảng có thể tạo ren đạt chính xác cấp 6.
Bộ phận cơ bản, quyết định quá trình tạo hình ren khi cán là phần tạo hình.
Hình 1.5 Bàn cán ren phẳng
1.2.2.Cán bằng con lăn cán ren
Hình 1.6 Máy cán ren 2 con lăn
Cán ren được tiến hành trên máy bằng một bộ quả cán gồm 2 hoặc 3 quả cán. Đường tâm của quá cán có thể song song hoặc không song song (cán bằng con lăn hơn vòng) với đường tâm phôi, phôi quay tự do.
Số đầu mối dao động từ 2 đến 52, số đầu mối lớn hơn phụ thuộc vào đường kính ren nhỏ và bước ren nhỏ hơn.
Thường người ta chế tạo quả cán ren theo 2 cấp chính xác : độ chính xác cao và độ chính xác bình thường.
Hình 1.7 Cán ren bằng con lăn
Quả cán cấp chính xác 1 bảo đảm tạo ra ren có vung dung sai không thấp hơn
4h, quả cán cấp chính xác 2 tạo ra ren có vùng dung sai không thấp hơn 6h.
Quả cán ren thường được chế tạo bằng thép X12M, X6BΦ X12Φ1 đối với các sản phẩm có độ cứng HB 160 ÷ 200 và bằng thép 6X6B3MΦC đối với các sản phẩm có độ cứng HB 370 ÷ 400.
1.2.3.Cán ren bằng đầu cán ren
Được thực hiện trên các máy tiện ren vít thông thương, máy khoan, máy tiện tự
động.
Hình 1.8 Cán ren bằng đầu cán ren
Được dùng phổ biến nhất là các loại đầu cán ren hướng trục tự mở đến cán các ren ngoài có góc ren nhọn, sắc và cán các ren ngoài hình thang.
Các đầu mối cán ren có két cấu khác nhau để cán các loại ren một hay nhiều đầu mối, phải hoặc trái trên phôi đặc hoặc rỗng. Các quả cán đều có phần cấu tạo hình ren và phần sửa đúng. Bộ quả cán có bước ren giống như bước ren cần cán của bất kỳ đướng kính ren nào trong một phạm vi đường kính nhất định. Các quả cán trong một bộ được phân biệt bằng số thứ tự, xác định bằng lượng dịch chuyển của ren tới mặt đầu của quả cán, lượng dịch chuyển này thay đổi liên tiếp trên mỗi quả cán để đám bảo gia công liên tục đường xoán vít trên chi tiết gia công.
Đường kính phôi để cán lấy gần đúng bằng đường kính trung bình của ren gia công.
Trong trường hợp dùng máy có công suất lớn hoặc máy có chu kỳ làm việc tự
động thì tốc độ cán có thể tới 70 ÷ 80 m/ph đối với ren hệ mét bước nhỏ và tới 25 m/ph đối với ren hệ mét bước lớn và ren thang. Độ bền của quả cán giảm đi 2 ÷ 3 lần nếu khi cán trên các đầu của phôi có sãn các đường xoắn.
CHƯƠNG 2.CƠ SƠ LÝ THUYẾT
2.1.Cơ sở lý thuyết về biến dạng của kim loại
2.1.1.Biến dạng của kim loại
2.1.1.1.Khái niệm biến dạng của kim loại
Gồm có biến dạng đàn hồi, biến dạng dẻo và phá hủy.
- Biến dạng đàn hồi
Là biến dạng bị mất đi sau khi bỏ tải trọng
Hình 2.1 Bến dạng trong kim loại
Nếu giá trị của tải trọng nhỏ hơn điểm P trên đồ thị thì biến dạng sẽ mất đi ngay sau khi bỏ tải trọng.
- Biếndạngdẻo
Là biến dạng vẫn còn lại ngay sau khi bỏ tải trọng. Nó xảy ra khi tải trọng đặt vào đủ lớn ( P ˃ Pb ).
2.1.1.2.Nhưng nhân tố ảnh hướng đến biến dạng dẻo
-Tảitrọngtácdụng.
-Cơtínhcủavậtliệu.
Nhìn chung hai yếu tố trên ảng hưởng rất lớn đến quá trình biến dạng dẻo của kim loại . Khi có biến dạng dẻo xảy ra tức là có sự trượt và song tinh.
Trượt là sự chuyển dời tương đối với nhau giữa các phần tinh thể theo những mặt và phương nhất định gọi là phương mặt trượt . Các mặt và phương mặt trượt cơ bản.
Hình 2.2 Mặt trượt và phương trượt cơ bản.
a)Là lục phương diện tâm b)Lục giác xếp chặt
c) Lập phương thể tâm
Mang tinh thể của kim loại bao gồm vô số mặt và phương tinh thể nhưng không phải mặt và phương nào cũng có thể là mặt và phương trượt . Mặt và phương xảy ra trượt phải có liên kết nguyên tử bền hơn cả để khi chuyển dời mối liên kết giữa các nguyên tử thì nó không bị phá hủy . Đồng thời mối liên kết giữa các mặt trượt với nhau phải yếu hơn.
2.1.1.3.Ảnh hưởng của gia công đến tổ chức và tính chất của kim loại
Khi gia công dưới tác dụng của ngoại lực, kim loại sẽ biến dạng theo ba giai đoạn nối tiếp nhau: Biến dạng đàn hồi, biến dạng dẻo, và biến dạng phá hủy. Khi gia công kim loại bằng phương pháp cán sẽ làm thay đổi hình dạng bề mặt kim loại liên tục. Do quá trình trượt tạo nên các đường trượt và giải trượt, mạng tinh thể ở vùng xung quanh mặt trượt bị xô lệch. Do vậy sau khi bị biến dạng, ngoài biên giới hạt ra, một phần khá lớn mạng tinh thể của kim loại không sắp xếp trật tự. Tác dụng ngoại lực càng lớn và thời gian càng lâu thì mức độ xô lệch mạng tinh thể càng cao. Quá trình biến đổi như vậy sẽ làm thay đổi các thớ của kim loại tạo cho cơ tính bề mặt tốt hơn. Tăng độ bền cho vật liệu.
2.1.2.Biếng dạng dẻo của kim loại khi cán
2.1.2.1.Biến dạng dẻo trong đơn tinh thể
Biến dạng còn lại khi bỏ tải trọng gọi là biên dạng dẻo.Biến dạng dẻo có thực hiện bằng trượt,đổi tính hoặc chuyển maxtenxit và khuyến tán . Cơ chế của quá trình trượt :
Khi trượt tất cả các nguyên tử ở trên mặt trượt đều dịch chuyển đi đồng thờ i, nghĩa là ở mỗi thời điểm các nguyên tử đều dịch chuyển đi những đoạn bằng nhau. Cách trượt như vậy gọi là trượt cứng. Theo cách trượt này ứng suất tiếp tác dụng phải rất lớn để khắc phục được cùng một lúc tất cả các mối liên kết giữa các nguyên tử ở hai bên mặt trượt.Nhưng trong thực tế ứng suất gây ra trượt của kim loại lại rất thấp. Do đó cơ chế trượt cứng ở trên không giải thích được tính dễ trượt của kim loại.
Hình 2.3 Sự trượt trong kim loại
Nếu như trong mạng tinh thể luôn luôn có lệch thì chúng luôn luôn là nơi xuất phát của các quá trình trượt, sự trượt tác động đến các nguyên tử ở trên mặt trượt một cách nối tiếp như chạy tiếp sức. Cho nên ở mỗi thời điểm chỉ có một số lượng hạn chế các nguyên tử tham gia quá trinh trượt. Do đó ứng suất gây ra trượt chỉ cần thấp.
Hình trên trình bày quá trình trượt trong mạng tinh thể có lệch thẳng (lệch biên). Sự có mặt của bán mặt AB ở trong mạng tinh thể gây ra ở vùng xung quanh nó sự xô lệch đàn hồi đối xứng. Do đó ứng suất (nén hay kéo) ở hai bên nó cũng mang tính chất đối xứng nên chúng sẽ cân bằng lẫn nhau.
Theo sự trình bày cơ chế trượt có lệch như vậy thì ở mỗi thời điểm chỉ có một số lượng hạn chế các nguyên tử ở xung quanh bán mặt AB tham gia trượt và có thể hình dung sự chuyển dịch của bán mặt lần lượt qua từng vị trí như là cuộc chạy tiếp sức.
2.1.3.Biến dạng dẻo trong đa tinh thể
Đa tinh thể là tập hợp của nhiều hạt có phương mạng định hướng một cách ngẩu nhiên. Vùng ranh giới giữa các hạt có cấu tạo, tính chất khác vùng trung tâm. Đây là những yếu tố cần phải tính đến khi nghiên cứu biến dạng của đa tinh thể. Trong thực tế quá trình biến dạng dẻo thường xảy ra trong đa tinh thể kim loại. Quá trình biến dạng dẻo của đa tinh thể chịu ảnh hưởng rõ rệt bởi cấu trúc của đa tinh thể.
Đó là tập hợp của các hạt có phương mạng định hướng một cách ngẩu nhiên và vùng biên giới hạt có sắp xếp không trật tự khác với bản thân hạt. Chính vì vậy quá trình biến dạng dẻo đa tinh thể có các đặt điểm sau :
- Khi tác dụng tải trọng lên đa tinh thể, các hạt sẽ bị biến dạng khác nhau. Hạt nào có phương mạng định hướng thuận lợi cho trượt sẽ bị biến dạng dẻo trước với ứng suất tương đối bé. Ngược lại hạt nào có phương mạng định hướng không lợi cho trượt thì sẽ bị biến dạng dẻo sau với ứng suất lớn hơn.
- Sự biến dạng dẻo của mỗi hạt luôn có ảnh hưởng đến hạt bên cạnh và bị chúng cản trở. Do vậy các hạt trong đa tinh thể có thể bị trượt ngay theo nhiều hệ trượt khác nhau. Và xảy ra đồng thời sự quay của các mặt và phương trượt.
- Vùng biên giới hạt có sắp xếp không trật tự, do đó sự trượt rất khó phát triển ở đây. Vì không hình thành được các mặt và phương trượt.
Ảnh hưởng của biến dạng dẻo đến tính chất :
- Sau biến dạng dẻo trong kim loại có tồn tại ứng suất dư. Chia làm hai loại lớn :
ứng suất dư tế vi và ứng suất dư thô.
- Ứng suất dư tế vi là loại ứng suất tồn tại ở trong kim loại sau khi bỏ tải trọng biến dạng và được cân bẳng trong phạm vi từng phần nhỏ của hạt hay trong từng hạt.
Ứng suất dư thô tồn tại ở trong cả thể tích kim loại sinh ra do biến dạng không đồng đều trên tòan tiết diện mẫu.
- Biến dạng dẻo làm biến đổi cơ tính của kim loại. Kết quả có giá trị thực tiễn của biến dạng dẻo là sự biến đổi mạnh cơ tính của kim loại theo chiều hướng tăng bền hay còn được gọi là hóa bền, làm tăng giới hạn bền, giới hạn chảy, giới hạn đàn hồi, độ cứng.
- Biến dạng dẻo làm biến đổi lý hóa tính của kim loại. Biến dạng dẻo làm tăng xô lệch mạng, làm nhỏ hạt, các yếu tố này làm giảm tính dẫn điện.
2.1.4.Những định luật cơ bản khi gia công kim loại bằng áp lực
2.1.4.1.Định luật biến dạng đàn hồi tồn tại khi biến dạng dẻo
Biến dạng dẻo kim loại, đồng thời với biến dạng dẻo có xảy ra biến dạng đàn hồi. Quan hệ giữa lực và biến dạng khi biến dạng đàn hồi tuân theo qui luật Huc.
Do đó kích thước chi tiết sau khi gia công khác với kỹ thuật của chi tiết đang
giacông.
2.1.4.2.Định luật ứng suất dư
Trong bất cứ một kim loại biến dạng nào cũng được sinh ra một ứng suất dư cân bằng nhau.
Ứng suất dư này tồn tại bên trong vật thể đau khi biến dạng làm giảm tính dẻo, độ bền và độ dai va chạm làm cho vật thể biến dạng hoặc phá hủy. Khi phân tích ứng suất chính cần tính đến ứng suất dư và khắc phục hậu qủa do nó sinh ra.
2.1.4.3.Định luật thể tích không đổi:
Thê tích của vật thể trươc và sau khi cán không biến dạng.
Định luật này có ý nghĩa thực tiễn nó cho biết chiều dài sau khi biến dạng dưới tác dụng của ngoại lực.
2.1.4.4.Định luật trở lực bé nhất
Trong quá trình biến dạng các chất điểm của vật thể sẽ di chuyển theo phương nào có trở lực bé nhất.
Đường đi của chất điểm xác định theo nguyên tắc : hướng di chuyển của một điểm bất kỳ nào trên mặt phẳng thẳng góc vơi phương của lực tác dụng sẽ theo hướng thẳng góc với chu vi mặt phẳng ấy.
2.1.4.5.Định luật đồng dạng
Trong điều kiện biến dạng đồng dạng,hai vật thể có hình dạng hình học đồng dạng nhau.
2.2.Ren
2.2.1.Định nghĩa ren
Ren được tạo thành trên cơ sở đường xoắn ốc trụ ( hoặc côn ). Cho một hình phẳng quét theo đường xoắn ốc và luôn năm trong mặt phẳng qua trụ OO (), hình phẳng sẽ quét thành mối ren. Hình phẳng có thể là tam giác, hình vuông, hình thang, hình bán nguyệt… sẽ tạo nên ren tam giác, ren vuông, ren hình thang, ren bán nguyệt (thường gọi là ren tròn)…
2.2.2.Thông số hình học của Ren
d - đường kính ngoài của ren, là đường kính hình trụ bao đỉnh ren ngoài, đường kính này là đường kính danh nghĩa của ren. Đối với đai ốc, đường kính ngoài là D
d1 – đường kính trong của ren, là đường kính hình trụ bao đỉnh ren trong. Đối với đai ốc là D1
Hình 2.4 Thông số hình học của ren
d2 – đường kính trung bình, là đương kính hình trụ phân đôi tiết diện ren, trên đó chiều rộng ren bằng chiều rộng rãnh. Đối với các ren tam giác có đường kính trong và đường kinh ngoài cách đều đỉnh tam giác của ren và rãnh ren
h – chiều cao tiết diện làm việc của ren
p – bước ren, là khoảng cách giữa hai mặt song song của hai ren trên kề nhau, đo theo phương dọc của bulong hay vít.
pz – đối với ren 1 đầu mối thì pz = p, đối với ren có z đầu mối thì pz = z.p
– góc tiết diện ren (góc ở đỉnh)
– góc nâng ren, là góc hợp bởi tiếp tuyến của đường xoắn ốc (trên hình trụ trung bình) với mặt phẳng vuông góc với trục ren.
2.2.3.Phân loại ren
Phân loại theo công dụng và hình dạng tiết diện có thể phân loại như sau :
2.2.3.1.Ren ghép chặt
dùng để ghép chặt các chi tiết máy lại với nhau. Ren ghép chặt gồm các loại ren: ren hệ mét, ren tròn, ren ống, ren vít gỗ.
2.2.3.2.Ren ghép chặt kín
ngoài chức năng ghép chặt các chi tiết còn dùng để giữ không cho chất lỏng chảy qua, ren có dạng tam giác nhưng không có khe hở hướng tâm và đỉnh được bo tròn.
2.2.3.3.Ren của cơ cấu vít
Dùng để truyền chuyển động hoặc để điều chỉnh. Ren của cơ cấu vít có các loại: ren vuông, ren hình thang cân, ren hình răng cưa…
2.2.3.4.Ren hệ mét
Ren hệ mét có tiết diện là tam giác đều, góc ở đỉnh α= 600. để dễ gia công cũng như để giảm bớt tập trung ứng suất ở chân ren và dập xước đỉnh ren, đỉnh ren và chân được hớt bằng hoặc tạo góc lượn và bo tròn, bán kính bo tròn chân ren r= h/6= 0,144p.
Ren hệ mét chia làm 2 loại: ren hệ mét bước lớn và ren hệ mét bước nhỏ, các kích thước đã được tiêu chuẩn hóa. Kí hiệu của ren hệ mét bước lớn là M, tiếp sau trị số đường kính vòng ngoài d ( ví dụ M14) còn đối với ren bước nhỏ, thì ta thêm bước ren p (ví dụ ren bước nhỏ hệ mét, đường kính 14mm, bước ren 0.75-M14x0.75). Đối với bước ren nhỏ vì giảm bước ren nên chiều sâu rãnh ren và góc nâng của ren cũng giảm bớt, do đó khi cùng đường kính ngoài, đường kính trong d1 của ren bước nhỏ lớn hơn so với đường kính trong của bước ren lớn , do đó độ bền của thân bulồng cũng tăng lên. Góc nâng γ giảm làm tăng khả năng tự hãm của ren.
2.2.3.5.Ren hệ Anh
Có tiết diện hình tam giác cân , góc ở đỉnh α= 550 đường kính được đo bằng hệ đơn vị Anh (1inch= 25,4mm), bước ren được đặc trưng bởi số ren trên chiều dài 1 inch.
2.2.3.6.Ren ống
Dùng để ghép kín các ống, ren ống là ren hệ Anh có bước nhỏ, có biên dạng được bo tròn và không có khe hở theo đỉnh và đáy để tăng độ kín khít. Kích thước chủ yếu của ren này là dường kính trong của ống.
2.2.3.7.Ren tròn
Dùng chủ yếu trong các bulông, vít chịu tải trọng va đập lớn hoặc trong các chi tiết máy có vỏ mỏng, hoăc trong các vật phẩm đúc bằng gang hoặc chất dẻo. biên dạng ren tròn là các cung tròn được nối với nhau bằng các đoạn thẳng ngắn, góc ở đỉnh 300, do bán kính cung tròn lớn nên có sự tập trung ứng suất.
2.2.3.8.Ren vuông
Tiết diện là hình vuông, α=0, nên hiệu suất cao. Trước đây loại ren này được dùng trong các cơ cấu vít, nhưng hiện nay ít dùng và được thay thế bằng ren hình thang vì khó chế tạo, độ bền không cao, khó khắc phục khe hở dọc trục sinh ra do mòn.
2.2.3.9.Ren hình thang cân
Ren này có hiệu suất cao hơn ren tam giác, thuận tiện chế tạo và có độ bền cao hơn ren vuông. Ren hình thang cân có góc ở đỉnh α=300, chiều cao làm việc h=0,5p khe hở hướng tâm 0,15÷1mm phụ thuộc vào đường kính ren. Ren hình thang cân tiêu chuẩn hóa có đường kính d1 =8÷640mm, có thể sử dụng với ren bước lớn, trung bình và nhỏ. Ren hình thang cân được dùng truyền động chịu tải theo hai chiều.
2.2.3.10.Ren đỡ
Dùng trong truyền động chịu tải một chiều (trong kích vít, máy ép…). Để tăng hiệu suất và dễ chế tạo thì mặt chịu lực có góc nghiêng nhỏ (khoảng 30). Góc lượng chân ren của vít được tăng lên để giảm sự tập trung ứng suất. chiều cao làm việch=
0,75p . Ren đỡ tăng bền có góc nghiêng mặt không làm việc 450 làm giảm sự tập trung ứng suất và độ bề mỏi tăng lên 1,5 lần.
2.2.3.11.Ren côn
Đảm bảo độ không thẩm thấu và không cần dùng thêm vòng đệm kín. Chúng được sử dụng để nối các đường ống, nút vít, nút tháo dầu… độ không thẩm thấu đạt được băng cách ép sát các biên dạng theo đỉnh. Xiết ren côn có thể bù trừ độ mòn và tạo độ dôi cần thiết. theo độ côn ta phân biệt ren côn có 3 dạng với độ côn 1÷16:
- Ren mét với góc ở đỉnh 600
- Ren ống với góc ở đỉnh 550
- Ren Anh với góc ở đỉnh 600
2.2.3.12.Ren vít bắt gỗ
Ren vít bắt gỗ có tiết diện tam giác, chiều rộng rãnh lớn hơn nhiều so với chiều dày ren, để đảm bảo độ bền đều của ren vít thép và ren của vật liệu bắt vít.
2.2.3.13.Ren vít vặn các chi tiết có độ bền thấp
Có biên dạng tam giác, chiều dày ren theo đường kín trung bình nhỏ hơn nữa bước ren một cách đáng kể để đảm bảo độ bền với chi tiết mà nó vặn vào.
Cấp chính xác đường kính ren có khe hở : vít có cấp chính xác 3÷9 và đai ốc
4÷8. tương ứng với miền dung sai đối với vít ( bulông) h,g,f,e,d và đối với đai ốc
H,G,F,E.
Khi cán ren cần phải khảo sát về biến dạng dẻo, các nhân tố ảnh hưởng đến quá trình biến dạng dẻo cũng như các thay đổi về cấu trúc, tổ chức, cơ tính và tính chất của kim loại do biến dạng dẻo sinh ra.
CHƯƠNG 3.LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN CÁN REN
3.1.Sơ đồ khối tiền trình gia công
Các chi tiết ren tiêu chuẩn hệ mét
Chọnphôi
Giacôngbiên
dạngchitiết
Cánren
Kiểmtra
Sảnphẩm
cán
Hình 3.1 So đồ khối tiền trình gia công
Sản phẩm có thể cán một hoặc nhiều lần để đạt sản phẩm theo yêu cầu kỹ thuật. Số lần cán tùy thuộc vào bước ren, loại ren và vật liệu của chi tiết cán. Độ cứng tối đa của phôi cán phụ thuộc vào vật liệu làm con lăn cán ren.
3.2.Quy cách của sản phẩm chung
Sản phầm là các chi tiết máy có ren tiêu chuẩn hệ mét, ren kẹp chặt, ren vis gỗ, ren ống. Ren kẹp chặt có đường kính từ 2 đến 100mm, bước ren từ 0,5 đến 6mm, chính xác nâng cao hay chính xác bình thường. Ren có một hoặc nhiều đầu mối ( tối đa 35 đầu mối ).
Tùy thuộc vào vật liệu làm con lăn cán, vật liệu được cán có thể đến đô cứng
370 – 400 HB. Các mác thép tiêu chuẩn thường sử dụng ở Việt Nam được sử dụng để làm chi tiết ren như CT3, CT10, C20, C30, C35, C45…
3.3.Sản phẩm của luận văn.
Các chi tiết có ren tiêu chuẩn bước ren lớn nhất 2mm. Đường kính và bước ren hệ mét tham khảo Bảng 17.2 [1]. Đường kính ngoài có thể lên đến 56mm.
Ren cán là loại 1 đầu mối.
Vật liệu là thép với giới hạn bền < 400 Mpa.
Độ nhẵn bề mặt tương ứng cấp 7 – 8.
Máy có khả năng hoạt động ở nhiều tốc độ khác nhau, tốc độ độ cán từ 12 đến
25m/ph, ren cỡ lớn trạng thái nóng có thể tặng đến 50m/ph.
Máy bán tự động, có khả năng hoàn toàn tự động khi kết hợp với hệ thống cấp
phôi hợp lý.
3.4.Lựa chọn phương án cán ren
Phương pháp khác nhau dựa trên hình dáng và kết cấu của dụng cụ cán
3.4.1.Phương án 1 : Cán ren bằng bàn ren
Hình 3.2 Nguyên lý cán ren bằng bàn cán
Nguyên lý làm việc này là tạo ren trên chi tiết trụ nhờ chuyển động tịnh tiến và áp lực của bàn ren tác dụng vào ren chi tiết cần tạo ren.
Ưu điểm : Khả năng tự động cao, sản phẩm được hình thành trong thời gian
ngắn.
Nhược điểm : Đối tượng sản phẩm không nhiều, thường cho các chi tiết ren ngắn, máy khá cồng kềnh làm việc ồn. Khả năng hỏng hóc, kẹt gây sự cố cao hơn các phương pháp khác.
3.4.2.Phương án 2 : Cán ren bằng đầu cán.
Nguyên lý làm việc của phương pháp này là đầu cán ren được quay quanh trục, có khoảng cách với cách mảnh dải quạt cố định không đổi. Chi tiết được lăn và hình thành ren giữa đầu cán và dải quạt nhờ chuyển động quay của đầu cán. Trục quay có thể là máy tiện ren vis thông thường, máy khoan, máy tiện tự động.
Hình 3.3 Nguyên lý cán ren bằng đầu cán
Ưu điểm : Dễ dàng lắp với các máy công cụ thông thường. Chi tiết tạo ren được
hình thành nhanh chóng.
Nhược điểm : Phạm vi chi tiết hạn chế ( ren kẹp chặt đường kính tối đa 10mm. Dễ hỏng hóc, kẹt gây nguy hiểm cho người sủ dụng.
3.4.3.Phương án 3 : Cán ren bằng bộ 2 con lăn
Hình 3.4 Nguyên lý cán ren bằng 2 con lăn
Nguyên lý làm việc : chi tiết tạo ren được lăn giữa 2 con lăn quay cùng chiều. Chi tiết và con lăn có tâm thẳng hàng hoặc chéo nhau. Con lăn chuyển động theo chiều
hướng kính hoặc phôi chuyển động hướng trục tạo hình vào bề mặt chi tiết tạo ra biến dạng hình thành ren cho chi tiết cần tạo ren.
Ưu điểm : Có thể cán ren đường kính lớn ( tùy thuộc máy và vật liệu làm con
lăn cán). Ren có chiều dài bất kì. Khả năng làm việc ổn định, an toàn.
Nhược điểm : Thường là các máy bán tự động. Giá thành khá cao để chế tạo con lăn. Dễ hình thành sai số hình học trên chi tiết.
3.4.4.Phương án 4 : Cán ren bằng bộ 3 con lăn
Hình 3.5 Nguyên lý cán ren bằng bộ 3 con lăn
Nguyên lý : Bộ quả cán gồm 3 con lăn quay cùng chiều với nhau bố trí như sơ đồ. Khi làm việc, phôi đươc giữa 3 con lăn, các con lăn quay và cùng tịnh tiến về tâm máy tạo áp lực gây biến dạng bề mặt chi tiết hình thành ren.
Ưu điểm : máy đạt độ chính xác cao. Áp lực được phân bố đồng đều trên chi tiết ít gây sai số hình học.
Nhược điểm : máy phức tạp, yêu cầu về chuyển động cao. Giá thành cao.
Dựa vào ưu nhược điểm, em chọn phương án 3 “cán ren bằng bộ cán 2 con lăn” để thiết kế. Trong bộ 2 con lăn, lựa chọn loại con lăn gồm các phương
án sau
3.4.5.Lựa chọn loại con lăn
3.4.5.1.Phương án 3.1 : Con lăn với góc nâng ren
Hình 3.6 Con lăn góc nâng ren
Con lăn với góc nâng ren có trục song song với trục phôi. Con lăn quay và tịnh tiến theo phương hướng kính lăn ép vào chi tiết tạo ren cần gia công. Ưu điểm : máy thiết kế đơn giản, khả năng chính xác cao. Nhược điểm : mỗi góc nâng, ren hướng phải hoặc hướng trái và đường kính phôi tạo ren tương ứng với một cặp con lăn. Lăn ép ren trên toàn bộ chiều dài chi tiết cần gia công.
3.4.5.2.Phương án 3.2 : Con lăn hớt vòng
Con lăn với các rãnh lăn ép song song nhau. Góc nâng ren được tạo thành do điều chỉnh độ nghiêng của trục gắn con lăn. Ưu điểm của con lăn này là cán được nhiều đường kính khác nhau, ren nghiêng trái hoặc nghiêng phải với cùng một cặp con lăn. Lực cán nhỏ, phôi cán có chiều dài giới hạn hoặc vô tận. Nhược điểm của bánh cán này là dễ gây sai số hình dáng ren, góc nâng ren nhỏ khó điều chỉnh chính xác.
Hình3.7Conlănhớtvòng
3.4.5.3.Phương án 3.3 : Con lăn có góc nâng vát cạnh
Hình 3.8 Con lăn góc nâng vát cạnh
Tương tự như con lăn có góc nâng, loại con lăn này được vát 1 bên để tạo điều kiện dễ dàng cho sự tiến vào của phôi. Hai con lăn có khoảng cách trục cố định, phôi tiến theo chiều hướng trục vào bánh cán. Bánh cán được vắt để phôi tiến vào dễ dàng. Ưu nhược điểm tương tự như con lăn góc nâng ren, phôi có thể tiến liên tục với chiều dài giới hạn hoặc vô tận.
3.4.6.Tổng kết phương án lựa chọn phương pháp cán ren
Dựa vào ưu nhược điểm, tính da dạng trong sản phẩm cán ren của từng loại, em quyết định chọn phương án 3.3, bộ 2 con lăn hớt vòng làm đề tài thiết kế.
Từ nhà sản xuất HI-FILE TOOLS, catalog Thread Rolling Dies
Chọn cặp con lăn model TSUGAMI T15
Đường kính ngoài Dc = 180mm
Bề rộng then bc = 12mm
Đường kính lỗ trục dc = 54mm
............................
6.3.6.Thùng chứa dầu
Kích thước bể dầu được tính toán dựa trên cơ sở đảm bảo về mặt tản nhiệt và hạn chế đến mức tối đa sự xoáy của dầu trong quá trình hoạt động của hệ thống. Bể dầu có xu hướng kích thước hẹp cao hơn là rộng thấp để tăng khả năng truyền nhiệt của dầu ra bên ngoài. Lượng dầu trong hệ thống đường ống thủy lực phải luôn được điền đầy, không có gián đoạn.
Ta chọn bể dầu có dạng hình chữ nhật. Các kích thước của bể dầu như sau: Chiều ngang bể dầu: a (m)
Chiều dài bể: b = 1,5.a (m)
Chiều cao bể: H = a (m)
Thể tích của bể dầu thường được tính theo công thức sau:
V = 4,5.Q = 101,25 (lít).
Lấy V = 100 lít Suy ra V = a.b.H = a.1,5.a.a = 1.5.a3= 0,1 suy ra a= 0,4 m
Nên chọn a = 0,4 m; b = 0,6 m; H = 0,4 m
Vậy kích thước của bể dầu là: a x b x H = 400 x 600 x 400 (mm) là thuận lợi cho việc bố trí một số các thiết bị thủy lực như động cơ điện, bơm, van thủy lực, nắp đổ dầu, bộ lọc, bộ làm mát nên ta chọn kích thước này là kích thước chính.
Để đảm bảo cho sự lưu thông của dầu và tạo điều kiện cho dầu được làm mát tốt hơn, kết cấu bên trong bể được chia thành các ngăn có khả năng lưu thông với nhau. Các đường ống hút và ống xả được đặt đối nhau, đầu ống xả được vát góc 450 và quay vào thành bể.
7.2.Chế độ điều khiển
Mạch điều kiển gồm 3 chế độ chính : chế độ cài đặt, chế độ điều khiển bằng tay và chế độ tự động.
7.2.1.Chế độ cài đặt
Chế độ điều chỉnh giới hạn tiến vào của công tắc hành trình LS1. Trong chế độ này, trục chính không hoạt động. Con lăn ép được tiến vào chậm thông qua van lưu lượng và nút nhấn.
7.2.2.Chế độ điều khiển bằng tay
Điều kiển hệ thống điện đến van phân phối của hệ thống thủy lực thông qua nút ấn và được giới hạn ngừng bằng công tắc hành trình được thiết lập thủ công trước đó, qua đó chủ động điều khiển được sự tiến vào của con lăn vào khu vực làm việc và di chuyển con lăn ra khỏi khu vực này. Ngoài nút bấm, chế độ có thể áp dụng công tắc hành trình giới hạn chiều dài ren và bàn đạp để con lăn ra khỏi khu vực cán.
7.2.3.Chế độ tự động
Chế độ tự động, sử dụng thường xuyên trên hệ thống máy này. Trình tự làm việc của chế độ này được mô tả như sau :
Khỏi động máy, động cơ chính và động cơ thủy lực được khởi động đã thực hiện trước đó. Người vận hạnh đạp chân vào bàn đạp, pít tông trên xy lanh thủy lực được kéo lại đồng thời kéo con lăn di động ra khỏi vị trí làm việc. Người vận hành đặt phôi lên phiến nâng phôi tại vị trí làm việc, sau đó để bàn đạp tự do. Bàn đạp tự do kích hoạt quá trình tự động làm việc của máy. Piston được đẩy ra, đẩy con lăn di động đến vị trí làm việc giới hạn bằng công tắc hành trình LS3. Phôi được cán tiến hướng trục về phía sau của con lăn.
Đối với phôi có chiều dài ren xác định, khi đạt đến độ dài cần thiết thì phôi tác dụng vào công tác hành trình giới hạn chiều dài được thiết lập trước đó, hoặc có thể thiết lập bằng khoảng thời gian cán T2 thông qua timer T2 được cài đặt từ trước (ưu tiên giới hạn bằng công tắc hành trình chiều dài ren, timer T2 được sử dụng khi máy cần yêu cầu cao hơn về tự động. Kích hoạt xylanh kéo con lăn ra khỏi vị trí làm việc đến điểm dừng thiết lập bằng công tắc hành trình LS1. Con lăn thực hiện thời gian nghỉ T1, thời gian nghỉ T1 được cài đặt trước trên timer T1. Trong khoảng thời gian trên, người vận hành lấy phôi ra (phôi có thể tự rơi ra khu làm việc của máy) và đặt
phôi tiếp theo vào vị trí làm việc. Quá trình được lập lại. Trong qua trình làm việc, người thao tác muốn con lăn di động ra khỏi vị trí làm việc có thể thế đạp chân vào bàn đạp.
Với phôi có ren suốt, không cần thông qua timer T2 và công tắc hành trình giới hạn chiều dài ren.
7.3.Sơ đồ mạch điện
Nguyêntắchoạtđộng: ĐóngcầudaođiệnCd
Mạch động lực gồm 1 động cơ bơm dầu và 1 động cơ làm việc có thể thay đổi vòng quay được mắc như hình
Mạch điều khiển : Sử dụng điện áp xoay chiều 220v. Kích hoạt nút nhấn tự giữ nguồn Kn, bóng đèn Dn báo hiệu có nguồn được kích hoạt.
Dòng điện đi qua nút nhấn núm bảo vệ thường đóng, ngưng máy tức thời khi có
sự cố.
Dm.
Nút nhấn Km khởi động bơm thủy lực đồng thời kích hoạt đèn báo thủy lực
Công tắc 2 vị trí Kc thiết lập vòng quay trục chính theo chiều kim đồng hồ hoặc
ngược chiều kim đồng hồ. Thông qua nút nhấn tự giữ Kpq khởi động động cơ làm việc.
Công tắc 3 ví trí Kcd quyết định chế độ thực hiện bằng cách kích hoạt các cuộn tương ứng.
Cuộn cài đặt được kích hoạt. Chương trình cài đặt với nút nhấn vào điều khiển trực tiếp cuộn A và cuộn C, nút nhấn ra điều khiển cuộn B.
Cuộn Manul được kích hoạt. Khi nút nhấn vào được kích hoạt, chương trình sẽ kích hoạt cuộn đi vào.
Cuộn đi vào kích hoạt cuộn A và được tự giữ bởi tiếp điểm cuộn A Chú thích :
Cuộn A : Cuộn dây điều khiển van phân phối kích hoạt piston đẩy con lăn ép vào vị trí làm việc.
Hình 7.2 Sơ đồ mạch điện của máy cán ren
Cuộn B : cuộn dây điều khiển van phân phối kích hoạt piston kéo con lăn ép ra khỏi vị trí làm việc.
Cuộn C : cuộn dây điều khiển van phân phối kích hoạt van lưu lượng, giới hạn vận tốc đi vào của con lăn khi gần đến vị trí làm việc
LS1 : công tắc hành trình tại vị trí xa nhất của con lăn
LS2 : công tắc hành trình tại vị trí con lăn bắt đầu tịnh tiến chậm đến khu vực làm việc
LS3 : công tắc hành trình tại vị trí làm việc của con lăn.
7.4.Lựa chọn thiết bị điện
7.4.1.Công tắc hành trình
7.4.1.1.Công tắc hành trình cho cơ cấu giới hạn hành trình xylanh thủy lực
Loại công tắc hành trình được lựa chọn là loại Omron WLD2
Hình 7.3 Công tắc hành trình thiết lập chiều dài hành trình
Chi tiết :
Cấp bảo vệ: IP67
Tuổi thọ: Cơ: 15 000 000 lần Min.; Điện: 750 000 lần Min. Tốc độ tác động: 1mm/s đến 1m/s (đối với WLCA12)
Tần số tác động: Cơ: 120 lần/phút; Điện 30 lần/phút Min. Cách điện: 100MΩ Min. (ở 500VDC)
Điện trở tiếp điểm: 25mΩ Max. Nhiệt độ làm việc: -10oC đến 80oC Tiêu chuẩn EC/IEC, UL/CSA
7.4.1.2.Công tắc hành trình cho cơ cấu giới hạn chiều dài ren
Loại công tắc hành trình được lựa chọn là loại Omron WLNJ
Hình 7.4 Công tắc hành trình thiết lập chiều dài ren cán
Chi tiết :
Cấp bảo vệ: IP67
Tuổi thọ: Cơ: 15 000 000 lần Min.; Điện: 750 000 lần Min. Tốc độ tác động: 1mm/s đến 1m/s (đối với WLCA12)
Tần số tác động: Cơ: 120 lần/phút; Điện 30 lần/phút Min. Cách điện: 100MΩ Min. (ở 500VDC)
Điện trở tiếp điểm: 25mΩ Max. Nhiệt độ làm việc: -10oC đến 80oC
CHƯƠNG 8.VẬN HÀNH, BẢO DƯỠNG MÁY CÁN REN
8.1.Quy trình khởi động
8.1.1.Cài đặt sơ bộ
8.1.1.1.Hệ thống thủy lực
Những loại bơm và động cơ thủy lực được cấu tạo để khởi động ở tình trạng không tải. Điều quan trọng là khởi động với các cửa thoát được thông với áp suất khí trời để loại bỏ không khí ở hệ thống thủy lực. Không bao giờ khởi động các bơm khi van được đóng kín. Kiểm tra các thông số thích hợp tại van lưu lượng.
8.1.1.2.Hộp số, bộ truyền đai
Kiểm tra độ căng của bộ truyền đai. Chọn mức tốc độ thích hợp ứng với vật liệu và thông số cán của sản phẩm.
8.1.1.3.Con lăn, phiến nâng
8.1.1.4.Thiết lập hành trình sơ bộ
Tại các thanh giới hạn hành trình bằng đai ốc, tiến hành thiết lập hành trình sơ bộ theo các thông số cán. Hành trình giới hạn đi vào của con lăn cần lớn hơn mức tính toán và phải được đặc biệt chú ý để tránh gây hư hại máy và sản phẩm. Công tắc hành trình được bố trí như dưới với.
Cột ren cao nhất với đai ốc kích hoạt công tắc hành trình LS3, giới hạn vị trí tiến vào của cụm cán.
Cột ren thứ 2 với đai ốc kích hoạt công tắc hành trình LS2, giới hạn vị trí tiến vào nhanh của cụm cán, bảo vệ con lăn và sản phẩm. Khoảng cách giữa đai ốc điểu chỉnh LS1 và LS2 lựa chọn hợp lý, từ 5 ~ 10mm.
Cột ren thứ 3 với đai ốc kích hoạt công tắc hành trình LS1, giới hạn vị trí đi ra của cụm cán. Khoảng cách cần được thiết lập sao cho đáp ứng nhu cầu năng suất và thời gian phản ứng của người vận hành máy.
8.1.2.Thứ tự thực hiện chế độ máy
8.1.2.1.Thực hiện chế độ cài đặt
Ở chế độ cài đặt, người vận hành chủ động được việc tiến vào của cụm cán thông qua nút nhấn và được giới hạn bằng hành trình đã thiết lập ở trên. Ở chế độ cài đặt, chỉ động cơ gắn với bơm thủy lực được khởi động. Cho xylanh chạy hết hành
trình như thiết lập, tiến hành kiểm tra khoảng cách giữa 2 con lăn. ( có thể điều chỉnh góc nghiêng về 0 độ dễ dễ dàng kiểm tra )
8.1.2.2.Chế độ bằng tay cắt thử
Sau khi cài đặt xong, thực hiện chế độ bằng tay cắt thử.
Điều chỉnh góc nâng thích hợp đối với đường kính ren cần cán. Khởi động động cơ quay trục cán.
Thiết lập chiều quay của động cơ phù hợp với ren nghiêng phải hay nghiêng trái. Hướng tiến phôi đi vào.
Cần thiết lập trước thời gian nghỉ T1. Sau khi ấn nút điều kiển đi vào. Cụm cán sẽ được xylanh đẩy vào hết hành trình thiết lập bằng LS3. Với những tình huống nghi ngờ va chạm, có thể đạp chân vào bàn đạp để cụm cán trở về vị trí ban đầu Người vận hành máy cho phôi cắt thử và tiến hành kiểm tra kích thước, sai số hình học... Chiều sâu ren không đủ được điều chỉnh bằng tay điều chỉnh phía trước máy để đạt kích thước mong muốn. ( ưu ý với bước ren lớn, cần thiết có thể cán phôi nhiều lần để đạt kích thước. )
Sau đó, thiết lập kiểm soát chiều dài ren bằng timer T2 hoặc công tắc giới hạn chiều dài ren. Lưu ý, khi dùng công tắc giới hạn chiều dài ren, cần thiết lập T2 lớn hơn thời gian gia công đạt chiều dài ren cần thiết. Khoảng thời gian T2 này phụ thuộc vận tốc quay con lăn, đường kính phôi... thường được xác định bằng thực nghiệm, kiểm soát bằng bàn đạp.
8.1.2.3.Chế độ tự động
Cắt thử phôi, tiến hành kiểm tra và bắt đầu gia công hàng loạt các sản phẩm. Có thể ứng dụng các mô hình nâng phôi để tăng tính tự động cho máy.
8.2.Xử lý sự cố
Sự cố có thể xảy ra theo các nguyên nhân và đề xuất hướng giải quyết như sau :
|
Hiện tương |
Nguyên Nhân |
Giải pháp |
|
Máy không hoạt động |
1.Role nhiệt ngắt dòng họa
động do cắt quá tải.
2.Role hoặc điều khiển bị hỏng 3.Cháy cầu chì |
Kiểm tra lại hệ thống điện,
tiến hành giảm tải, kiểm tra kẹt truyền động. Thay thế linh kiện hư của mạch điện. |
|
Trục chính quay chậm,
không đạt công suất như bình thường |
1.Bộ truyền đai lỏng
2.Làm việc quá tải |
Kiểm tra bộ truyền đai,
giảm tải tải hoặc giảm tốc độ cán. |
|
Đường kính ngoài của sản
phẩm không ổn định |
1.Sản phẩm có profin cam :
trục cán bị conghoặc tốc độ quay không đều. 2.Do hệ thống thủy lực :
piston hỏng, mất áp khi cán
3.Công tắc giới hạn hành trình hoạt động ko ổn định |
Kiểm tra công tắc hành
trình, hệ thống thủy lực, thay thế sửa chữa trục chính. |
|
Máy làm việc ồn, xuất hiện
nhiều phoi nhỏ. |
1.Điều chỉnh góc nâng và
chiều sâu cán chưa thích hợp. |
Điều chỉnh lại chiều sâu
cán, giảm tốc độ trục cán. |
8.3.Bôi trơn và bảo quản
8.3.1.Nguyên tắc bảo quản và sử dụng
8.3.1.1.Trước khi làm việc
Trước khi làm việc người công nhân phải xem lại dầu, mỡ bôi trơn có đủ không. Cho máy chạy thử xem máy làm việc có tốt không. Kiểm tra lại hệ thống bơm, các van, hệ thống đường ống, nếu chúng làm việc tố và đảm bảo áp suất cần thiết thì mới cho máy làm việc. Kiểm tra lại chất lỏng làm việc, nếu chất lỏng không đủ tiêu chuẩn kỹ thuật thì phải thay chất lỏng mới. Kiểm tra hệ thống truyền động, bôi trơn các trục các đăng, độ căng của bộ truyền đai
8.3.1.2.Trong khi làm việc
Trong khi làm việc phải thường xuyên kiểm tra lại kích thước và hình dạng vật ép, nếu sản phẩm không đúng yêu cầu kỹ thuật thì phải dừng máy báo cho cán bộ kỹ thuật nhà máy biết cách để giải quyết, không kiểm tra và bôi trơn dầu mỡ khi máy đang làm việc. Không cho phép người chưa được huấn luyện và người không có phận sự sử dụng máy.
8.3.1.3.Sau khi làm việc
Sau khi làm việc phải thu dọn phôi ép và để sản phẩm đúng chỗ quy định. Vệ sinh công nghiệp nơi làm việc, bàn làm việc sạch sẽ.
8.3.1.4.Bôi trơn máy
Để giảm công suất vì ma sát, giảm mài mòn lên bộ phận xoay và trượt, đảm bảo thoát nhiệt tốt và đề phòng chi tiết máy bị gỉ, giữ độ chính xác và kéo dài tuổi thọ của máy, cần phải bôi trơn liên tục lên các lên bộ phận trong máy.
Theo cách dẫn dầu đến bôi trơn các chi tiết máy, người ta phân biệt bôi trơn ngâm dầu bôi trơn lưu thông, ngoài các bộ phận truyền để hở của những bộ phận máy không quan trọng có thể bôi trơn định kì bằng mỡ.
Bôi trơn lưu thông dùng cho các bộ phận có vận tốc lớn hay kết cấu của nó không cho phép việc thực hiện bôi trơn ngâm dầu. Theo phương pháp này dầu từ bể sẽ theo đường ống với một áp suất lớn nhất qua các vòi phun đến bôi trơn chỗ an khớp.
8.3.2.Bảo dưỡng máy
Để máy hoạt động tốt, chính xác và nâng cao tuổi thọ cần phải có chế độ bảo quản, bảo quản máy theo đúng kế hoạch như sau:
8.3.2.1.Bảo quản hằng ngày
Trước khi khởi động máy phải kiểm tra lượng dầu trong thùng đã hợp lý chưa. Lau sạch các mảnh vụn ở các dụng cụ và trên bàn máy sau khi xong việc bằng khăn sạch khô, sau đó bôi dầu chống rỉ lên trên bề mặt không sơn của máy.
8.3.2.2.Bảo quản hàng tháng
Kiểm tra kỹ thuật các mối uốn và lau sạch tất cả các bộ phận của hệ thống thủy lực. Lau chùi các cuộn dây để giúp nó thoát nhiệt nhanh lúc hoạt động.
Kiểm tra kỹ thuật và xiết chặt các bu lông cố định
KiÊm tra dầu trong bể
8.3.2.3.Bảo quản nữa năm một lần
Lấy hết dầu ra khỏi dùng chứa, lau sạch bên trong thùng bằng khăn khô sạch. Lau sạch bộ lọc.
Lọc sạch dầu máy rồi đổ nó vào thùng
8.3.2.4.Bảo quản một năm một lần
Thay dầu máy hoàn toàn, bảo trì lại tất cả các bộ phận của máy.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Cơ sở Thiết kế máy – Nguyễn Hữu Lộc.
[2] Tính toán Thiết kế hệ dẫn động cơ khí I – Trịnh Chất, Lê Văn Uyển. [3] Tính toán Thiết kế hệ dẫn động cơ khí II – Trịnh Chất, Lê Văn Uyển. [4] Sổ tay công nghệ chế tạo máy I – Nguyễn Đắc Lộc
[5] Cơ sở kỹ thuật cán kim loại – Đỗ Hữu Nhơn.
[6] Sổ tay Công nghệ Chế tạo máy tập VI - Nguyễn Ngọc Anh, Nguyễn Văn
Tính, 1985
[7] Vẽ kỹ thuật cơ khí – Lê Khánh Điền. [8] Vẽ kỹ thuật cơ khí – Trần Hữu Quế.
