THIẾT KẾ MÔ HÌNH XOAY DAO MÁY TIỆN TỰ ĐỘNG , thuyết minh, động học máy, kết cấu máy, nguyên lý máy, cấu tạo máy, quy trình sản xuất
I. Đặt vấn đề:
Hiện nay cùng với sự phát triển rất mạnh mẽ của các ngành khoa học kĩ thuật, do đó việc cơ khí hoá và tự động hoá các quá trình sản xuất nhằm tăng năng suất, giảm cường độ lao động, giảm giá thành sản phẩm là nhu cầu rất cần thiết. Để đáp ứng nhu cầu đó, trong ngành cơ khí chế tạo máy thì việc sử dụng các loại máy tiện rất lớn.Một trong những nhược điểm của máy tiện là xoay ổ dao lâu và tùy thuộc vào tay nghề của người thợ, làm giảm năng suất khi gia công . Từ những nhu cầu trên chung em nghiên cứu quyết định chọn đề tài: “ Thiết kế và chế tạo mô hình xoay ổ dao tiện tự động “.
II. Giới hạn đề tài:
Mô hình xoay ổ dao tiện tự động gồm 2 phần: Phần cơ khí và phần điều khiển ( phần điều khiển gồm các mạch điều khiển và phần mềm điều khiển).
III. Nội dung nghiên cứu:
-Vận dụng lý thuyết vào thực tiễn ( vận dụng kiến thức chuyên môn, nghiên cứu khoa học ) để thực hiện một đề tài nghiên cứu khoa học.
- Trong quá trình tìm hiểu các máy tiện trên thị trường thì việc thiết kế và chế tạo mô hình xoay ổ dao tiện tự đđộng dùng để tăng năng suất lao đđộng l rất lớn.
- Thiết kế và chế tạo mô hình phải có kích thước nhỏ gọn, phù hợp. Mô hình dễ chế tạo, bền, giá thành tương đối.
- Đề tài thực hiện nhằm mục đích tăng năng suất lao động
CHƯƠNG I: CẤU TẠO CHUNG VÀ NGUYÊN LÍ HOẠT ĐỘNG
I : CẤU TẠO MÁY
1.1Thân máy
Một khung my hình chữ nhật lm bằng nhơm tấm, được lắp ráp bằng vít để gắn 1 động cơ, 1xi lanh, 4 cảm biến, 1 bảng mạch điều khiển và 1 ổ dao để gắn 4 con dao.
- . Giới thiệu cấu tạo và nguyên lý hoạt động của động cơ bước:
Các nguồn lực cung cấp cho tay máy là các động cơ bước, tuy cho đến hiện nay với sự trang bị này chỉ thích ứng cho các tay máy có công suất nhỏ. Nhưng một ưu điểm lớn ở động cơ bước là điều khiển không cần phản hồi, vì vậy mạch điều khiển tương đối đơn giản so với việc sử dụng động cơ thường hoặc DC Servo. Trong tương lai gần người ta có xu hướng tăng công suất động cơ bước lên nhiều lần và có thể được sử dụng rộng rãi.
- Nguyên tắc hoạt động chung của động cơ bước.
Nguyên tắc họat động chung của các dạng động cơ bước được trình bày như sau :
Với một thanh nam châm vĩnh cửu; đường sức từ trường (từ phổ) do thanh nam châm tạo thành hệ thống đường sức khép kín; có hướng đi ra từ cực bắc và đi vào ở cực nam.
Tính chất lưỡng cực của thanh nam châm vỉnh cửu có thể được cảm ứng trong từ trường tạo bởi dòng điện khi đi qua các bộ dây quấn trên stator. Cực tính (hay hướng) của từ trường tạo bởi dòng điện qua dây quấn, phụ thuộc vào hướng dòng điện đi vào dây quấn. Tính chất của cực từ thay đổi khi đổi hướng dòng điện qua các dây quấKhi bố trí thanh nam châm vỉnh cửu có thể quay tự do như phần ứng của máy điện; phần ứng này được đặt trong từ trường tạo bởi phần dây quấn phần cảm stator
Trong hình vẽ trên, trục của từ trường phần cảm và phần ứng lệch nhau một góc q, theo nguyên tắc chung của động cơ muốn động cơ có thể quay được đường sức từ trường tạo bởi rotor và stator phải tạo thành các múi đường sức khép kín mạch. Chúng ta có thể khảo sát lực từ tương tác giữa từ trường tạo bởi các cực từ của rotor và từ trường tạo bởi dây quấn trên stator.
1.1.3. Nguyên tắc họat động của động cơ bước dạng từ dẫn thay đổi.
Kết cấu rotor của động cơ bước loại từ dẫn thay đổi hoàn toàn khác hẳn với động cơ bước loại PM. Trong động cơ bước loại VR chúng ta không có nam châm vĩnh cửu để hình thành rotor. Stator và Rotor của động cơ bước loại VR được
chế tạo bằng lá thép kỹ thuật điện như các động cơ thông thường. Tuy nhiên trên mặt ngoài rotor (trên phần tiết diện xung quanh khối trụ rotor) được phay thành các răng; trên rotor không bố trí dây quấn. Tuy nhiên rotor có thể thuộc dạng khối trụ đơn ( single-stack) hay nhiều khối trụ (multi-stack) ghép đồng trục
Hiện nay người ta thường sử dụng động cơ bước đa hợp (hybrid stepper motor) nhằm làm tăng tính ổn định và giảm nhỏ góc quay q sau mỗi xung kích. Động cơ bước dạng đa hợp (Hybrid) là loại động cơ tổ hợp các tính chất đặc trưng của hai loại động cơ bước PM và động cơ bước dạng từ dẫn (VR) thay đổi. Kết cấu ban đầu của động cơ bước đa hợp bao gồm các thành phần sau đây:
Stator gồm hai thành phần (hai lỏi thép) bố trí riêng biệt, được bố trí đồng trục trong cùng vỏ ; vị trí của các cực từ trên hai thành phần stator này được định vị trùng lắp nhau (khi quan sát các stator theo hướng dọc trục).
Rotor gồm ba thành phần: hai thành phần rotor (hai lõi thép) bố trí đồng trục với các thành phần stator, trên mỗi rotor bố trí nhiều răng xếp liên tiếp, song song theo phương dọc trục và cách đều nhau. Thành phần thứ ba của rotor là thanh nam châm vĩnh cửu hình trụ bố trí đồng trục (bao quanh trục quay) của động cơ; cực nam của nam châm bố trí sát với một khối hình trụ rotor, cực bắc của nam châm bố trí sát với khối hình trụ còn lại của rotor. Nguyên tắc hoạt động tương tự như loại động cơ bước có từ dẫn thay đổi. Thông thường số răng trên rotor ZR = 50, số pha m = 4 và góc quay được sau mỗi xung kích là q =1.80. để giảm góc này người ta có thể tăng số pha hoạc số răng trên rotor, có nghĩa là chỉnh sửa phần cứng, nhưng một phương pháp hữu hiệu và được sử dụng rỗng rãi nhất hiện nay là điều chỉnh dòng vào trên các cuộn dây.
- Điều khiển động cơ bước.
Giả sử với động cơ bước có 4 cuộn dây A, B, C, D số răng trên rotor là 50, theo nguyên lý đã trình bày ở trên, muốn cho động cơ quay, trước tiên cấp dòng cho cực A, sau một khoảng thời gian, ngắt dòng cuộn A, đồng thời cấp dòng cho cuộn B(cùng chiều với cuộn A), khi đó rotor sẽ quay được một góc q =1.80. Tương tự cấp dòng cho cuộn C rồi D và lại trở lại cuộn A … điều khiển như vậy người ta gọi là điều khiển đúng bước, ngoài ra cũng có một phương pháp điều khiển đúng bước kiểu AB, BC, CD, DA, với kiểu điều khiển này moment của động cơ có phần cao hơn, muốn động cơ quay hết một vòng(200 bước), chúng ta phải cung cấp 200 xung, để tăng số bước trên một vòng quay, người ta còn ứng dụng kiều điều khiển kiểu nửa bước theo thứ tự A, AB, B, BC, C, CD, D, DA, tức là kết hợp giữa 2 kiểu điều khiển trên, lúc này phải cấp 400 xung(q = 0.90/xung), động cơ mới quay được một vòng, hai phương pháp điều khiển này có thể tóm gọn trong một bảng sau đây:
- NGUYÊN LÍ HOẠT ĐỘNG CỦA XYLANH.
-Xylanh-piston tác dụng kép được sử dụng trong trường hợp đòi hỏi cần thực hiện chuyển động hai chiều có điều kiện.
- Muốncần piston di chuyển theo chiều nào đó ,ta phải cung cấp khí nén có áp suất tương đối vào trong một buồng của xylanh-piston,và khí trong buồng còn lại phải được thông ra ngoài không khí trời.
-Loại xylanh-piston tác dụng kép không cógiảm chấn ở cuối hành trình,khi piston di chuyển đến cuối hành trình thường bị va đập rất mạnh giữa piston với các nắp ở hai đầu xylanh,nhất là khi piston có vận tốc rất nhanh,sẽ gây hư hỏng piston và gây ra những tiếng đập rất lớn.
- Chỉ sử dụng xylanh-piston này khi hành trình làm việc ngắn hơn chiều dài làm việc cho phép của xylanh,và phải bố trí cữ hành trình làm việc thích hợp.
-xylanh tác dụng kép có giảm chấn gần giống như xylanh tác dụng kép không có giảm chấn nhưng có lắp thêm bộ phận giảm chấn ở 1 hay 2 đầu xylanh để tránh sự va đập dẫn đến hư hỏng.
-Với xylanh-piston loại này có lắp thêm 1xylanh phụ có đường kính nhỏ hơn còn gọi l cửa phụ có lắp van tiết lưu một chiều và van tiết lưu điều chỉnh được.
-khi piston di chuyển gần về cuối hnh trình,lúc đó cửa thoát chính trên nắp bị đóng lại,khí còn ở cuối hnh trình bị nén lại do quán tính của piston phải thốt ra cửa phụ cóvan tiết lưu và hiệu ứng giảm chấn được hình thành.
- NGUYÊN TẮC THIẾT KẾ.
Một chi tiết hay một bộ phận máy thiết kế ra cần phải thoả mãn các yêu cầu về kết cấu, phù hợp về hình dáng và tính công nghệ.
- Phù hợp về kết cấu: chi tiết thiết kế ra phải đảm bảo các yêu cầu về truyền động, an toàn và tuổi thọ của máy.
- Phù hợp về hình dáng: chi tiết, cơ cấu sản xuất ra phải có hình dáng và màu sắc bề ngoài thích ứng với thị hiếu, trang nhã.
- Phù hợp về công nghệ: chi tiết cần thiết kế để có thể chế tạo với các phương pháp thông dụng nhất, tổn phí ít nhất.
Khi thiết kế cần tiến hành theo các nguyên tắc sau:
1.NGUYÊN TẮC CƠ BẢN:
là xác định thực chất của nhiệm vụ thiết kế dựa trên cơ sở các điều kiện ban đầu để tiến hành thiết kế.
- Công dụng của máy là những yêu cầu về gia công kích thước và trọng lượng của chi tiết gia công, vật liệu, đặc điểm của bề mặt gia công; dạng chế tạo và số lượng sản xuất.
- Phương pháp gia công: dựa trên cơ sở phân tích quá trình công nghệ để gia công, bề mặt chi tiết đã cho, đồng thời phải tính đến sự ảnh hưởng của dạng sản xuất.
- Độ chính xác, năng suất, giá thành là những chỉ tiêu cơ bản để xác định các đặc tính kĩ thuật của máy và việc định ra các chế độ gia công.
- Chế độ gia công: vận tốc, lượng chạy dao, lực cắt lớn nhất và nhỏ nhất,…
- NGUYÊN TẮC KẾT CẤU:
Trên cơ sở nhiệm vụ thiết kế, phải đề ra các phương án giải quyết với việc lựa chọn kết cấu và tổ hợp các cấu trúc một cách hợp lý
- NGUYÊN TẮC HÒAN CHỈNH:
Tiến hành phân tích các ưu, nhược điểm của từng phương án. Tổng hợp các nhược điểm tìm phương án để hạn chế tác dụng của các nhược điểm, hoặc hạn chế nó đến mức thấp nhất.
- NGUYÊN TẮC CHỌN:
Phân tích và lựa chọn một phương án tối ưu nhất: ít nhược điểm nhất.
-
CÁC BƯỚC THIẾT KẾ.
- XÁC ĐỊNH NHIỆM VỤ KĨ THUẬT:
- Mục đích cơ bản của việc xác định nhiệm vụ kĩ thuật là nắm vững tính hợp lý và nhu cầu cần thiết để thiết kế máy mới và từ đó đề ra những số liệu ban đầu cho việc thiết kế.
- Máy thiết kế cần phải có tính năng kĩ thuật và đặc điểm sử dụng cao hơn máy hiện có: độ chính xác, năng suất, kích thước nhỏ gọn,…
- Phân tích những ưu, nhược điểm của máy định thiết kế so với máy hiện có.
- Đề ra các đặc điểm cấu trúc, các phương án về truyền động, sơ đồ động, hệ thống điều khiển.
- THIẾT KẾ SƠ BỘ:
Khi thiết kế sơ bộ cần phải tiến hành lựa chọn phương án thích hợp nhất về cách bố trí các bộ phận máy, tiến hành tính toán sơ bộ các bộ phận cơ bản quyết định cuối cùng về sơ đồ động, sơ đồ điện, hệ thống bôi trơn,…
- THIẾT KẾ KĨ THUẬT:
Bao gồm việc tính toán sức bền, độ cứng vững, lựa chọn vật liệu,…, của tất cả các chi tiết máy, tiến hành bố trí các chi tiết và bộ phận máy trên các bản vẽ lắp, xác định các đặc tính kĩ thuật cuối cùng.
- THIẾT KẾ CHẾ TẠO:
- Là giai đoạn cuối cùng của công việc thiết kế, gồm việc lập các bản vẽ chi tiết, các bộ phận máy với các điều kiện kĩ thuật của chúng. Các bản vẽ bao gồm toàn bộ các số liệu về kích thước, về bề mặt, dung sai và chế độ lắp ghép của chúng.
-Thiết kế chế tạo còn bao gồm việc lập thuyết minh của máy: hướng dẫn đóng gói, vận chuyển, lắp đặt, vận hành, hệ thống bôi trơn làm nguội,…
- CHẾ TẠO THỬ.
- Sau khi đã hoàn thành việc thiết kế, cần tiến hành chế tạo thử vài chiếc làm mẫu để kiểm tra và thí nghiệm. Trên cơ sở đó tiến hành điều chỉnh lại bản vẽ thiết kế chế tạo cho thích hợp.
- Trong quá trình chế tạo các chi tiết, đặc biệt là khi ráp máy, nhiều thiếu sót về kết cấu và công nghệ sẽ được phát hiện. Do đó cần phải sữa lại kích thước của các chi tiết cho thích hợp.
- THIẾT KẾ MÔ HÌNH.
Các thông số ban đầu:
- Kích thước máy: dài 254mm, rộng 112mm, cao233mm
- Vật liệu gia công chi tiết: nhôm, mica, các vật liệu mềm,…
- Dụng cụ cắt: dùng dao hợp kim.
- Vận tốc cắt trong khoảng: (20-60) m/phút.
-
LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ.
- Phương án 1: ổ dao được đinh vị bằng mặt phẳng.
