Bài giảng Đồ gá trên máy công cụ - Phạm Văn Đồng

bằng ren ốc - đòn Trong sơ đồ kết cấu kẹp bằng ren ốc – đòn, khi đòn kẹp là chi tiết trung gian để chuyển lực ban đầu thành lực kẹp và thường dùng trong hai trường hợp sau: 47 - Kết cấu đồ gá không cho phép kẹp lên chi tiết mà phải kẹp từ xa - Cần phải khuếch đại lực kẹp. Có các sơ đồ kẹp cơ bản như sau: Sơ đồ 1 (hình 3.20a): 1 1 2 . .Q lW l l η= + (3.25) Sơ đồ 2 (hình 3.20b): 1 2 . .Q lW l η= (3.26) Sơ đồ 3 (hình 3.20c): 1 2 1 .( ) .Q l lW l η+= (3.27) Với η là hiệu suất cơ khí. Hình 3.20 Sơ đồ tính lực kẹp khi kẹp chặt bằng đòn kẹp 3.6. Kẹp chặt bằng bánh lệch tâm Bánh lệch tâm là một loại cơ cấu kẹp có tâm quay không trùng với tâm hình học của bề mặt làm việc, do đó khi quay bán kính cong của nó tăng dần và kẹp chặt chi tiết. Bánh lệch tâm được dùng rất phổ biến. Cơ cấu kẹp lệch tâm có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, dễ sử dụng, hành trình kẹp ngắn, thời gian kẹp nhanh, lực kẹp nhỏ, tính vạn năng kém và không thích hợp với các phôi có lượng dư thay đổi nhiều. Vật liệu để chế tạo bánh lệch tâm thường làm bằng các loại thép Y7A, Y8A, 20X qua nhiệt luyện đạt độ cứng HRC = 55-60, bề mặt thấm cacbon 0,8 – 1,2mm. a) b) c) 48 Hình 3.21. Sơ đồ cơ cấu kẹp chặt bằng lệch tâm tròn Sơ đồ xác định lực kẹp W của cơ cấu lệch tâm tròn giới thiệu trên hình 3.21 ])([ . 21 ϕϕαρ tgtg LQW A ++ = (3.28) Q.L = Q2.ρA Ta coi đây là một chêm có góc nghiêng α chịu lực tác dụng vào là Q2. Q2 = F + Q1 = W. tg(α + ϕ1) + W. tgϕ2 ϕ1– là góc ma sát giữa bánh lệch tâm và mặt bị kẹp ϕ2– là góc ma sát giữa lỗ của bánh lệch tâm và chốt. Điều kiện tự hãm sẽ là: α ≤ ϕ1 + ϕ2 (3.29) 21 2.2 f d f De +≤ (3.30) 3.7. Cơ cấu phóng đại lực kẹp Khi lực kẹp không đủ ta cần phải có cơ cấu phóng đại lực kẹp để làm tăng tỷ số truyền lực đến điểm đặt. Những cơ cấu trung gian nâng cao được tỷ số truyền lực đều gọi là cơ cấu phóng đại lực. Cơ cấu phóng đại lực kẹp có tác dụng giảm sức lao động của người công nhân, nhất là trong sản xuất hàng loạt lớn. Trong các đồ gá cơ khí hóa a) 49 và tự động hóa, nhờ cơ cấu phóng đại còn làm giảm bớt nguồn động lực và giảm bớt thể tích đồ gá. Các cơ cấu phóng đại lực thường dùng là: đòn bẩy, chêm, thanh truyền, các thiết bị hơi ép, dầu ép. Sau đây ta nghiên cứu các loại cơ cấu phóng đại kiểu thanh truyền và cơ cấu phóng đại bằng hơi ép – dầu ép phối hợp làm ví dụ. 3.7.1. Cơ cấu phóng đại bằng thanh truyền Hình 3.22 Cơ cấu phóng đại lực kiểu thanh truyền Hình 3.22 là sơ đồ cơ cấu phóng đại lực kiểu thanh truyền. a) và b) là cơ cấu có một thanh, kẹp một phía. Loại a) dùng con trượt, loại b) dùng con lăn. 50 c) và d) là cơ cấu hai thanh, kẹp một phía. e) và g) là cơ cấu hai thanh kẹp hai phía. h) và i) là cơ cấu nhiều thanh tổ hợp, kẹp một phía. k) là cơ cấu nhiều thanh tổ hợp, kẹp một phía đối xứng. 3.7.2. Cơ cấu phóng đại lực bằng hơi ép – dầu ép Truyền động khí nén – thủy lực có khả năng khuếch đại lực kẹp nhiều lần, ổn định tốc độ chuyển động với nguyên lý là dùng khí nén đẩy pittong để tác dụng vào buồng kín chứa dầu thủy lực mà khuếch đại lực kẹp lên nhiều lần. Cơ cấu kẹp khí nén – thủy lực có thể dùng loại tác động trực tiếp hoặc tác động tuần tự. Loại cơ cấu này không cần các trang bị đặc biệt như dầu thủy lực nên giá thành hạ mà lực kẹp vẫn rất lớn. Hình 3.23 giới thiệu một loại đồ gá liên hợp khí nén – thủy lực Hình 3.23. Đồ gá liên hợp khí nén – thủy lực 1- xi lanh dầu thủy lực, 2- xi lanh khí nén, 3- buồng khí nén, 4- piston khí, 5- cán piston khí, 6- piston dầu, 7- cán piston dầu. 3.8. Các cơ cấu sinh lực Ngoại lực tác dụng vào cơ cấu kẹp có thể là lực xuất phát từ tay người công nhân hoặc từ cơ cấu sinh lực nào đó chuyển tới cơ cấu kẹp. Có nhiều cơ cấu sinh lực như cơ cấu khí nén, thủy lực, điện từ hoặc cơ cấu sinh lực trong đó sử dụng các chuyển động cơ học để tạo ra lực tác dụng vào cơ cấu kẹp như cơ cấu sinh lực nhờ chuyển động tiến dao, nhờ lực ly tâm hay nhờ vào chính tác dụng của lực cắt, 51 3.8.1. Cơ cấu sinh lực khí nén Khí nén được sử dụng trong đồ gá ngày càng nhiều vì nó có các ưu điểm sau: - Giảm nhẹ sức lao động khi kẹp chặt chi tiết. Thao tác nhẹ nhàng, thuận tiện. - Rút ngắn rất nhiều thời gian kẹp chặt. - Tạo ra được lực kẹp lớn, đều và có thể điều chỉnh được. - Dễ tự động hóa và có thể điều khiển từ xa. Tuy vậy vẫn tồn tại các nhược điểm sau: - Do khí nén có tính đàn hồi nên độ cứng vững kẹp chặt không cao, vì vậy ít dùng khí nén để kẹp chặt các chi tiết nặng. - Phải có hệ thống khí nén với nhiều trang thiết bị phụ như các loại van, bình lọc, bộ điều hòa tốc độ, áp lực và lưu lượng, của khí nén. Hệ thống này khá cồng kềnh, chiếm nhiều không gian lớn và yêu cầu một chi phí nhất định. Hình 3.24. Sơ đồ hệ thống trang thiết bị khí nén cung cấp cho đồ gá 1. Bình phun dầu; 2. Van điều áp; 3. Van một chiều; 4. Van phân phối; 5. Van điều chỉnh tốc độ; 6. Đồng hồ áp lực; 7. Xylanh; F. Bình lọc Một hệ thống trang thiết bị cung cấp khí nén cho đồ gá được bố trí như hình 3.24. Khí nén được dẫn từ máy nén khí của trạm sản xuất, khí nén qua thiết bị làm lạnh, thiết bị khử hơn nước rồi lần lượt qua bình lọc F (để khử các tạp chất), bình phun dầu 1 để trộn dầu vào khí nén để bôi trơn các cơ cấu sử dụng khí nén phía sau. Khí nén qua bộ điều chỉnh áp lực 2 nhằm đảm bảo áp lực khí nén cần thiết, qua van một chiều 3để khí nén không có khả năng đi ngược lại nhằm đảm bảo an toàn khi đột ngột khí nén bị tụt áp. Sau đó đi qua van phân phối 4 để đưa khí nén vào xy lanh 7 của cơ cấu 52 chấp hành để cơ cấu này sinh ra lực tác dụng vào cơ cấu kẹp sau khi đã đi qua van điều chỉnh tốc độ dòng khí nén 5 và được kiểm tra lại áp lực dòng khí sử dụng bằng đồng hồ đo áp lực 6. Cơ cấu sinh lực khí nén thường có hai dạng: xylanh – pittong và xilanh màng. a) Xilanh – pittong: Khi dẫn dòng khí có áp suất p vào xylanh, nó sẽ đẩy pittong di chuyển và tác dụng lực đẩy Q vào cơ cấu kẹp. Lực đẩy Q tùy thuộc vào sơ đồ cơ cấu sinh lực khí nén được sử dụng (hình 3.25) Khi cho dòng khí nén đi vào buồng bên trái của xylanh (Hình 3.25a), cần pittong bị đẩy về phía bên phải với lực Q là: 2. . 4 DQ p qπη= − (3.31) Trong đó: D – đường kính xylanh (cm) p – áp suất dòng khí nén (N/cm2) q – lực căng lò xo (N). a) b) c) Hình 3.25. Sơ đồ cơ cấu sinh lực bằng khí nén dạng xilanh – pittong a) Xilanh một chiều; b) Xilanh hai chiều; c) Xilanh hai buồng (khuếch đại) Trên hình 3.25b là cơ cấu sinh lực có thể tác dụng vào cơ cấu kẹp bằng lực đẩy Q hoặc lực kéo Q1 tùy theo việc dẫn khí vào cửa bên trái hoặc bên phải của xylanh. Nếu khí đi vào bên trái (theo hướng lực đẩy) thì: 2. . 4p DQ pπη= (3.32) Nếu khí đi vào cửa bên phải (theo hướng lực kéo) thì: 53 2 2( ) . 4t Q D d pπ η= − (3.33) Trên hình 3.25c là sơ đồ sử dụng xylanh hai buồng, hai pittong để khuếch đại lực kẹp Q. - Khi pittong dịch chuyển sang phải (lực đẩy): 2 2(2 ) . 4p Q D d pπ η= − (3.34) - Khi pittong dịch chuyển sang trái (lực kéo): 2 2( ) . 2t Q D d pπ η= − (3.35) b) Xilanh màng Vỏ xilanh màng là một bầu có hình dạng như hai cái nắp úp vào nhau (hình 3.26). Vỏ làm bằng gang hoặc bằng thép ít cacbon. Hình 3.26. Sơ đồ cơ cấu sinh lực khí nén xilanh màng a) Xilanh một chiều; b) Xilanh hai chiều 1. Màng đàn hồi; 2. Đĩa kim loại; 3. Lò xo Loại a tác dụng một chiều, khi tắt nguồn hơi ép thì màng mỏng 1 bị lò xo 3 đẩy trở về vị trí tự do ban đầu. Màng 1 được kẹp giữa hai nắp có đinh ốc bắt chặt. Ở tâm màng 1 có đĩa 2 đường kính d đỡ lấy màng và để đẩy màng, đĩa này gắn liền với cán. Hình 3.26b là loại xilanh màng tác dụng hai chiều, hơi ép cao áp vào buồng trên để đẩy màng kẹp chặt. Khi tháo lỏng thì hơi ép vào buồng dưới đẩy màng trở về vị trí tự do ban đầu. Xilanh màng gồm các loại: 54 (1) Tác dụng một chiều, hai chiều. (2) Cố định hai chỗ, hoặc quay tròn được. (3) Một màng, nhiều màng. (4) Màng phẳng, màng hình bát. (5) Màng cao su, màng kim loại. Ưu điểm của xilanh màng so với xilanh – pittong: - Tuổi thọ rất bền, trung bình làm việc được 600000 lần (xilanh – pittong chỉ 100000 lần làm việc). - Ít rò khí, thể tích bé, giá thành rẻ hơn xilanh - pittong. - Ít tốn hơi ép hơn. Nhược điểm của xilanh màng là: hành trình ngắn nên chỉ dùng cho chi tiết gia công nhỏ. Thường hành trình của cán không quá 1/3 đường kính màng. Tính lực kẹp của pittong – xilanh màng: Diện tích làm việc của màng là hình tròn đường kính D. Nhưng áp lực hơi ép tác dụng lên diện tích có đường kính d (đĩa kim loại đỡ) sẽ truyền toàn bộ lên cán và có giá trị: 21 .4 Q d pπ= (3.26) Áp lực hơi ép tác dụng lên diện tích vành khăn (D-d) sẽ không truyền được toàn bộ lên cán, mà một phần lực tác dụng lên vỏ xilanh vì màng bị kẹp giữa hai vỏ. Càng gần vỏ bao nhiêu thì áp lực tác dụng lên màng và đĩa càng ít bấy nhiêu. Xét một phân bố hình vành khăn cách tâm một đoạn là ρ (giữa d và D) và có bề rộng (ρ+dρ) Áp lực khí nén tác dụng lên diện tích hình vành khăn 2 .dπρ ρ sẽ truyền lên cán theo tỷ lệ: R R r ρ− − (3.27) Với 2 dr = ; 2 DR = Do đó lực truyền lên cán pittong trên cả diện tích hình vành khăn: 2 . .2 . . R r RQ p d R r ρ π ρ ρ−= −∫ (3.28) 55 2 2 3 3 2 2 2 3 p R r R rQ R R r π   − − = −  −    (3.29) ( )2 22 23 pQ R Rr rπ= + − (3.30) Vậy tổng lực truyền lên cán (kể cả diện tích có đường kính d) là: Q = Q1 + Q2 – q (3.31) ( )2 212 pQ D Dd d qπ= + + − (3.32) Trong đó: p – áp suất hơi ép D – đường kính lớn của xilanh d – đường kính đĩa q – lực chống lại của lò xo 3.8.2. Truyền động bằng dầu ép Dầu ép cũng là một hình thức truyền động hay dùng trong đồ gá tuy có ít hơn hơi ép. Dầu thủy lực có áp suất cao hơn khí nén nhiều (tới 60÷70 atm), lại ít bị nén, đàn tính kém nên dùng cho các chi tiết gia công to và nặng có lực cắt lớn rất thích hợp. Dầu ép có những nhược điểm sau: vận tốc làm việc bé, để duy trì áp suất làm việc cần có nhiều phần tử kèm theo máy nên vốn đầu tư lớn. Nếu trên máy cắt kim loại có hệ thống bơm dầu thì có thể tách ra một nhánh làm nguồn cấp. Các trang bị dầu ép và cách tính lực kẹp đã được học trong môn học “Thủy khí mà máy thủy khí”. 3.8.3. Cơ cấu sinh lực nhờ lực hút điện từ Loại cơ cấu này thường dùng để kẹp chặt trực tiếp các chi tiết phẳng, mỏng. Nó có ưu điểm rất lớn là không gây biến dạng chi tiết như các cơ cấu kẹp chặt khác, không cản trở quá trình cắt. Có thể dùng từ vĩnh cửu hay điện từ. Từ vĩnh cửu ít được dùng vì lực kẹp hạn chế và sau một thời gian từ trường yếu vì nhiệt độ hoặc thay đổi hoặc vì xung lực. Còn điện từ được dùng nhiều hơn, nhất là trên máy mài hoặc đôi khi trên máy phay, máy khoan để gia công các chi tiết phức tạp. Sơ đồ của khối điện từ như hình 3.27 56 Hình 3.27. Sơ đồ khối điện từ Gồm cuộn dây 6 cuốn quanh lõi 2, lớp cách từ 5 ngăn cách với lõi 4 với tấm dẫn 3 để đại đa số đường sức sau khi thông qua chi tiết có thể về tấm dẫn từ 3, chứ không từ lõi 4 qua tấm dẫn từ 3 chuyển về vỏ 1 làm từ thông yếu đi. Khi dòng điện một chiều qua cuộn dây 6, chi tiết 7 sẽ được hút chặt xuống tấm dẫn từ 3. Sự phân bố lõi tùy thuộc theo kết cấu chi tiết (phân bố hình bầu dục, phân bố ngang, phân bố dọc, phân bố hình sao) Chú ý: Điện từ phải dùng dòng điện một chiều. Chất cách từ thường dùng đồng, nhôm hoặc hợp kim babit. 3.8.4. Cơ cấu sinh lực nhờ lực ly tâm Hình 3.28. Cơ cấu sinh lực do xuất hiện lực ly tâm 1. Bi trượt; 2. Vỏ đỡ; 3. Bích cố định; 4. Mặt bích; 5. Trục rút; 6. Lò xo; 7. Nắp 57 Cơ cấu sinh lực nhờ lực ly tâm thường được sử dụng khi chi tiết gia công cần có chuyển động quay tròn như khi tiện trục, trong trường hợp này đồ để gá đặt cũng phải quay tròn. Trên hình 3.28 là một loại cơ cấu sinh lực nhờ lực ly tâm. Trục rút 5 bắt chặt với bích 4. Một vật nặng hoặc bi 1 nằm giữa mặt côn của vỏ 2 và mặt bích 4. Khi đồ gá quay, do xuất hiện lực ly tâm, bi 1 bị văng ra nhưng một phía tỳ vào mặt côn nên đẩy bích 4 về phía trái kéo theo trục 5 trượt trong lỗ của vỏ 2 và tạo ra lực kéo Q tác dụng vào cơ cấu kẹp. Khi ngừng quay, bi 1 tụt vào nhờ lò xo 6 thông qua bích 4 đẩy trục 5 về phía phải, tác dụng vào cơ cấu kẹp để tháo lỏng chi tiết đã gia công xong và gá phôi mới vào cơ cấu kẹp. Ngoài các cơ cấu sinh lực trên trì trong đồ gá người ta còn dùng kẹp bằng chất dẽo, lực chân không, cơ cấu sinh lực kẹp nhờ chuyển động tiến dao (phiến dẫn khoan), cơ cấu sinh lực khi có lực cắt, CÂU HỎI ÔN TẬP 1) Mục đích của kẹp chặt khi gá đặt chi tiết? 2) Cơ cấu kẹp chặt cần đạt được những yêu cầu nào? 3) Phương và điểm đặt cần đạt yêu cầu gì? Tại sao? 4) Tại sao kẹp chặt bằng chêm lại tự hãm được? 5) Nguyên tắc kẹp bằng bánh lệch tâm? Cách tính lực kẹp và điều kiện tự hãm của lệch tâm tròn? 6) Cơ cấu phóng đại lực kẹp nhằm mục đích gì? 7) Ưu – khuyết điểm của kẹp bằng hơi ép? 8) Căn cứ vào những yếu tố nào để chọn hình thức kẹp hợp lý cho đồ gá? 58 Chương 4 : CÁC CƠ CẤU TỰ ĐỊNH TÂM 4.1. Khái niệm Các cơ cấu tự định tâm là những cơ cấu vừa định vị vừa kẹp chặt, đồng thời có tác dụng làm cho tâm đối xứng của chi tiết gia công trùng với tâm của cơ cấu định tâm. Tác dụng tự định tâm rất cần thiết khi phải gá đặt chi tiết hai hoặc nhiều lần khiến những lần gá đặt đó tâm chi tiết có vị trí không đổi. Ví dụ 4.1: Những bề mặt định vị của cơ cấu tự định tâm thường chuyển động ra vào cùng một tốt độ. Bề mặt định vị của chi tiết chính là bề mặt kẹp chặt. Hình 4.1 Cơ cấu tự định tâm được ứng dụng để kẹp chặt các chi tiết có bề mặt đối xứng hoặc tròn xoay. Để giải quyết tự định tâm ta dùng các giải pháp khác nhau. Ví dụ: - Dùng ren ốc ngược chiều nhau. - Sử dụng các loại đòn bẩy - Dùng các mặt nghiêng - Dùng các loại đường cong - Dùng các lò xo đĩa - Dùng khe chêm - Dùng chất dẻo 59 Ưu điểm nổi bật của các cơ cấu này là: - Giảm thời gian định vị và kẹp chặt chi tiết - Độ chính xác định tâm cao, vì dung sai của hai mặt chuẩn và dung sai khoảng cách giữa hai mặt chuẩn phân đều cho hai bên. 4.2. Tự định tâm bằng khối V Khối V dùng để định tâm mặt ngoài cho những chi tiết đối xứng qua một mặt phẳng hoặc hai mặt phẳng và mặt trụ tròn. - Khối V định tâm qua một mặt đối xứng. Hình 4.2. Khối V tự định tâm qua một mặt đối xứng - Khối V định tâm qua hai mặt đối xứng: yêu cầu cả hai khối tâm đều phải di động. Trong quá trình gá đặt thì tâm của chi tiết trùng với tâm của đồ gá, hai khối V cùng ra vào một lượng như nhau. Hình 4.3 Khối V định tâm bằng vitme trái chiều. Để các khối V chuyển động ra vào một lượng như nhau ta có thể sử dụng cơ cấu ren ốc, có hai đầu ren ngược chiều nhau. Trong trường hợp này việc chế tạo và điều chỉnh chính xác khoảng cách từ tâm đến hai bề mặt định vị khối V rất khó, cần gia công như hình 4.4. Độ chính xác phụ thuộc và khe hở của bu lông và đai ốc, phụ thuộc vào độ chính xác của ren phải và ren trái trên hai khối V để đảm bảo độ chính 60 xác yêu cầu khi định tâm. Để đảm bảo việc chế tạo được dễ dàng có thể làm 2 cách sau: + Điều chỉnh khối V (điều chỉnh vị trí ban đầu của bu lông) + Điều chỉnh điểm tự lựa của bu lông. Hình 4.4 Cơ cấu điều chỉnh chạc điều chỉnh 1,2 – khối V, 3 – trục vít có ren trái chiều, 4, 10 – vít cố định, 5,6,8,9 – vít, 7 – chạc 4.3. Tự định tâm bằng đòn bẩy Có thể dùng đòn bẩy trong cơ cấu tự định tâm dạng hộp, trụ, có thể định tâm bằng mặt ngoài, mặt trong của chi tiết gia công. Độ chính xác định tâm loại này phụ thuộc vào sự lắp ghép các chốt quay, tỷ lệ giữa các cánh tay đòn. Hình 4.5. Tự định tâm bằng đòn bẩy 61 4.4. Tự định tâm bằng đường cong Hình 4.6 định tâm bằng mặt trong chi tiết, dựa vào đường cong của rãnh để đẩy hai chốt định vị và lỗ chi tiết. Hành trình loại này rất ngắn, để tăng hành trình có thể làm thành hai đoạn đường cong: đoạn đầu của đường cong có góc nâng lớn đề đẩy nhanh đến vị trí định vị. Đoạn cuối của đường cong có góc nâng nhỏ (nhỏ hơn 50) để kẹp chặt và tự hãm được. Hình 4.6 Định tâm bằng đường cong Cơ cấu tự định tâm bằng đường cong thường có độ chính xác không cao do chế tạo đường cong khó. Hành trình kẹp bé nên không thể gá nhiều cỡ chi tiết, nhưng có ưu điểm là tác dụng nhanh. Hình 4.7 là mâm cặp 3 chấu tự định tâm. Trong hình 4.7 nhờ bánh khía hình côn nhỏ vặn làm quay đĩa, dưới đáy đĩa có răng (cũng là một bánh khía côn) ăn khớp với bánh khía nhỏ. Mặt trên đĩa có rãnh xoắn ốc Ac-si-met ăn khớp với răng phía sau của vấu. Do đó khi đĩa quay ba vấu sẽ tiến vào tâm hoặc lui ra với cùng một tốc độ. Hình 4.7. Mâm cặp 3 chấu tự định tâm 62 4.5. Tự định tâm bằng ống kẹp đàn hồi. Ống kẹp đàn hồi là chi tiết dạng bạc hình côn có xẻ những rãnh dọc, nhờ khả năng biến dạng đàn hồi mà bạc có thể định tâm chi tiết. Trong cơ cấu tự định tâm bằng ống kẹp đàn hồi thì ống kẹp là chi tiết chính. Nó phối hợp với các chi tiết khác để trở thành cơ cấu hoàn chỉnh. Nó có thể định vị được bằng mặt trụ trong hoặc bằng mặt trụ ngoài. Hình 4.8. Ống kẹp đàn hồi Nếu định vị bằng mặt trụ trong của chi tiết thì côn sẽ bung ra, còn nếu định vị bằng mặt trụ ngoài của chi tiết thì côn sẽ bóp vào. Góc côn thường dùng là 300, nhưng giữa bạc côn đàn hồi và bạc siết phải chênh nhau 30’ (0,50). Mặt côn chế tạo sao cho không bị kẹt, sau khi gia công yêu cầu dễ tháo ra. Tuỳ thuộc vào tiết diện và đường kính của chi tiết gá đặt mà ống kẹp được xẽ số lượng rãnh khác nhau. - Nếu tiết diện tròn: + d < 60 (mm): ống kẹp xẻ 3 rãnh + d = 60 ÷ 120 (mm) : ống kẹp xẻ 6 rãnh + d > 120 (mm) : ống kẹp xẻ 12 rãnh - Tiết diện vuông, chữ nhật: xẻ 4 rãnh - Tiết diện lục giác: xẻ 3 rãnh. Loại ống kẹp đàn hồi dùng nhiều trên máy tiện, máy mài. Nếu sử dụng hợp lý khi định vị chuẩn tinh thì không để lại vết kẹp. Người ta chế tạo số lượng bản kẹp lớn để có thể định vị các chi tiết có đường kính khác nhau. Ống kẹp đàn hồi thường làm bằng vật liệu thép tấm cacbon hoặc thép có thành phần cacbon cao. Đối với những chi tiết lớn, nặng ống kẹp thường làm bằng hợp kim 12XH3A hoặc 15XA, 4XC, 9XC. Cũng có thể dùng thép Y6A ÷Y10A nhiệt luyện đến 63 độ cứng HRC = 30÷35 (phần đuôi) và HRC = 55÷60 (phần làm việc). Tôi xong rồi mài, góc côn ống kẹp thường là 300, góc công của trục tâm đàn hồi thường chỉ lấy 50÷150. Ưu điểm của ống kẹp đàn hồi: kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, thao tác thuận tiện và nhanh. Nhược điểm: không tiếp xúc hoàn toàn với cả bề mặt phôi. 4.6. Tự định tâm bằng khe chêm. Cơ cấu tự định tâm bằng khe chêm thì có thể định tâm bằng mặt trong hoặc mặt ngoài của chi tiết dạng trụ. Khi làm việc, dưới tác dụng của lực cắt các con lăn, các vấu kẹp sẽ bị đẩy dần vào khe chêm để làm nhiệm vụ tự định tâm và kẹp chặt. Lực cắt càng lớn thì lực kẹp sẽ càng lớn. Người ta sử dụng con lăn khi định vị chuẩn tinh và các mặt kẹp có khía nhám khi định vị chuẩn thô. Khi muốn tháo chi tiết ta phải xoay ngược chi tiết lại bằng tay hoặc bằng dụng cụ làm các con lăn bị tháo lỏng. Hình 4.9. Định tâm bằng khe chêm 1- trục, 2 – chi tiết, 3 – con lăn 4.7. Tự định tâm bằng lò xo đĩa. Lò xo đĩa là một loại kết cấu có tính định tâm rất cao (0,01÷0,03mm), lực kẹp lớn, đơn giản, thao tác dễ dàng. Lò xo đĩa được dập bằng thép 50C2A. Đường kính định vị khi biến dạng có thể thay đổi từ 0,15÷0,4mm. Đường kính ngoài D từ 18mm đến 200mm, đường kính trong d từ 4mm đến 160mm, bề dày S từ 0,5mm đến 1,25mm. 64 Hình 4.10. Kết cấu lò xo đĩa Kết cấu làm việc của cơ cấu tự định tâm bằng lò xo đĩa như hình 4.11. Số lò xo đĩa càng nhiều thì lực kẹp càng lớn. Sau khi vặn vít 5 vào, các lò xo chịu một lực và biến dạng, đường kính ngoài của lò xo đĩa tăng lên làm cho chi tiết được định vị và kẹp chặt. Hình 4.11. Cơ cấu tự định tâm bằng lò xo đĩa 4.8. Tự định tâm bằng chêm. Hình 4.9, tự định tâm bằng chêm: nhờ lõi 4 có 3 mặt vát nghiêng như hình chêm, nên khi vặn đai ốc 5 tiến vào, lõi 4 sẽ đẩy ba con trượt 3 ra đều nhau để định tâm và kẹp chặt luôn chi tiết gia công bằng mặt chuẩn trong của nó. Khi vặn ngược đai ốc 5, lõi 4 được kéo ra và chi tiết được tháo lỏng. 65 Hình 4.9 Tự định tâm bằng chêm CÂU HỎI ÔN TẬP 1) Thế nào là cơ cấu tự định tâm? Cơ cấu tự định tâm có tác dụng gì? 2) Cơ cấu tự định tâm khác với cơ cấu kẹp chặt như thế nào? 3) Những cơ cấu tự định tâm nào hay dùng nhất? 4) Điều kiện tự hãm của cơ cấu tự định tâm bằng khe chêm là gì? 5) Khi nào dùng cơ cấu tự định tâm bằng đường cong? Bằng khe chêm? Bằng lò xo đĩa? Bằng ống kẹp đàn hồi? 66 Chương 5 : CÁC CƠ CẤU KHÁC CỦA ĐỒ GÁ Ngoài các cơ cấu định vị, kẹp chặt, định tâm, cơ cấu phóng đại lực kẹp, cơ cấu sinh lực, tùy theo loại gia công, đồ gá gia công còn cần các cơ cấu khác như: cơ cấu dẫn hướng, cơ cấu gá dao, cơ cấu chép hình, cơ cấu phân độ, thân đồ gá Những cơ cấu này có loại rất đơn giản nhưng thiếu chúng sẽ ảnh hưởng đến độ chính xác gia công, độ nhám bề mặt, năng suất lao động, cường độ lao động Sau đây ta nghiên cứu từng loại cơ cấu nói trên. 5.1. Cơ cấu dẫn hướng Cơ cấu dẫn hướng dụng cụ cắt (bạc dẫn hướng) có tác dụng xác định trực tiếp vị trí dụng cụ cắt, đồng thời nâng cao độ cứng vững của nó trong quá trình gia công, đảm bảo hướng tiến dao, giảm sai số gia công. Cơ cấu kiểm tra vị trí của dụng cụ cắt nhằm xác định chính xác vị trí của dụng cụ cắt trước khi gia công. Nếu dụng cụ cắt đủ cứng vững, vị trí của nó được điều chỉnh ngoài phạm vi gá đặt phôi thông qua cơ cấu so dao (như đồ gá tiện, phay, bào, xọc...). Nếu dụng cụ cắt kém cứng vững (như khoan, khoét, doa) cần có cơ cấu dẫn hướng dụng cụ cắt nhằm đảm bảo độ cứng vững cần thiết của nó trong quá trình gia công. Cơ cấu dẫn hướng dùng trên các loại đồ gá khoan, khoét, doa, tiện trong trên máy doa bao gồm các bạc dẫn và phiến dẫn. 5.1.1. Bạc dẫn hướng Hình 5.1. Bạc dẫn hướng Các loại bạc dẫn dùng khi gia công lỗ (khoan, khoét, doa) trên các loại máy khoan, máy doa có tác dụng dẫn hướng trực tiếp dụng cụ cắt. Bạc dẫn hướng được lắp 67 trực tiếp trên phiến dẫn (tấm dẫn hướng). Tấm dẫn hướng lắp ghép với thân đồ gá gia công cắt gọt. Tùy theo yêu cầu gia công người ta có thể sử dụng các loại bạc dẫn sau : a. Bạc dẫn cố định Loại bạc này thường được dùng trong dạng sản xuất đơn chiếc, loạt nhỏ và chỉ qua một nguyên công với một bước công nghệ hoặc ở nguyên công gồm nhiều bước công nghệ (khoan, khoét, doa) mà sau mỗi bước công nghệ phải thay phiến dẫn có lắp bạc cố định (phiến dẫn tháo rời). Về kết cấu, bạc gồm hai loại là bạc trơn và bạc có vai (hình 5.1 a,b). Kết cấu đơn giản, độ chính xác vị trí tương đối cao, nhưng thay bạc không thuận tiện. Bạc được lắp trực tiếp trên tấm dẫn hướng hoặc trên thân đồ gá theo chế độ lắp H7/n6 hoặc H7/r6. Độ nhám bề mặt trong và ngoài của bạc phải đạt Ra = 1.25 hoặc Ra=0,63 μm. b. Bạc dẫn thay thế Loại bạc này được dùng trong dạng sản xuất lớn, hàng khối khi phiến dẫn đố định để thực hiện các nguyên công gia công lỗ gồm nhiều bước công nghệ, sau mỗi bước phải thay thế bạc dẫn hướng và dụng cụ cắt. So với bạc cố định, cần thêm một bạc lót giữa tấm dẫn và bạc dẫn. bạc thay thế lắp với phiến dẫn thông qua bạc lót. Bạc lót lắp với phiến dẫn theo chế độ lắp H7/n6 và lắp với bạc thay thế theo chế độ lắp trung gian H6/g5 hoặc H7/g6. Bạc thay thế được cố định nhờ vít hãm (hình 5.1c). Khi bạc dẫn bị mòn, muốn thay thế ta vặn vít và lấy bạc ra. c. Bạc dẫn thay nhanh Kết cấu của loại bạc này về cơ bản giống như bạc dẫn thay thế, chỉ khác ở chổ có thêm phần khuyết trên vai bạc. Phần khuyết này có tác dụng giảm thời gian thay bạc, nhờ nó công nhân dứng máy không cần tháo vít hãm bạc khi thay bạc mà chỉ cần xoay bạc sao cho phần khuyết trên cả chều dày vai bạc ứng với vít hãm là có thể rút bạc ra khỏi phiến dẫn để thay thế (hình 5.1d). Bạc thay thế nhanh thường được dùng trong quá trình gia công cần thay dao liên tục. Ví dụ một lỗ cần gia công qua ba bước công nghệ khoan, khoét, doa. Do kích 68 thước đường kính dao tăng dần, nên yêu cầu kích thước đường kính lỗ bạc phải khác nhau. Dùng bạc thay thế nhanh có thể giảm thời gian phụ để thay bạc dẫn. Ba loại bạc trên đã được tiêu chuẩn, có thể chọn trong các sổ tay cơ khí. d. Bạc dẫn đặc biệt Hình 5.2. Bạc dẫn hướng đặc biệt Do hình dáng chi tiết và vị trí đặc biệt của lỗ gia công không thể dùng các loại bạc tiêu chuẩn, người ta có thể thiết kế các loại bạc đặc biệt. Ví dụ ở hình 5.2a, b, c, d dùng các loại bạc dẫn hướng đặc biệt khi gia công các lỗ trên bề mặt nghiêng, mặt cầu mà tâm lỗ không hướng tâm mặt cầu, hai bên lỗ có mặt cao hơn, các lỗ có đường tâm quá gần nhau, Các thông số chủ yếu khi thiết kế bạc dẫn. Bạc dẫn dùng để dẫn hướng, xác định vị trí và đồng thời để tăng độ cứng vững của dụng cụ cắt, nhằm giảm độ lệch và rung động trong quá trình gia công. Vì vậy bạc dẫn ảnh hưởng rất lớn đến độ chính xác gia công của lỗ, đặc biệt độ chính xác vị trí tương quan. Khi thiết kế cần chú ý chọn các thông số sau : (1) Kích thước và dung sai đường kính trong của bạc. Khi dùng bạc tiêu chuẩn, vẫn do người thiết kế quyết định, nhưng cần theo các bước sau ; - Kích thước đường kính trong của bạc nên lấy bằng kích thước giới hạn lớn nhất của dụng cụ cắt. - Do mũi khoan, mũi khoét và dao doa đã chế tạo theo tiêu chuẩn, nên chế độ lắp giữa bạc và dao nên chọn theo hệ trục. 69 - Dùng chế độ lắp trung gian giữa dao và bạc dẫn để giảm ma sát và dao khỏi bị kẹt. Nói chung khi khoan và khoét lỗ dùng F7, doa thô dùng G7, doa tinh dùng G6. Ví dụ : Gia công lỗ Φ16H8 trên vật liệu bằng thép, quá trình gia công gồm 3 bước công nghệ khoan – khoét – doa. Kích thước và dung sai của bạc được chọn như bảng 5-1. Bảng 5-1 Kích thước và dung sai của bạc (2). Chiều cao H là chiều dài tiếp xúc giữa mũi khoan và bạc. Trị số của H ảnh hưởng rất lớn đến tác dụng dẫn hướng đối với dụng cụ cắt và sự ma sát giữa bạc và mũi khoan. Khi H lớn, tính dẫn hướng tốt, nhưng ma sát giữa bạc và mũi khoan tăng lên ; H quá nhỏ, tính dẫn hướng giảm. Nói chung người ta thường lấy H = (1÷1,25)d. Khi lỗ gia công yêu cầu có độ chính xác cao, hoặc đường kính lỗ gia công nhỏ, tức là độ cứng vững của mũi khoan thấp ta lấy giá trị lớn, ngược lại lấy giá trị bé. Hình 5.3. Khoảng cách giữa bạc đến mặt đầu của lỗ gia công (3) Khoảng thoát phoi h : Khoảng cách giữa bạc và chi tiết, bảo đảm việc thoát phoi. Nếu h nhỏ, thoát phoi khó khăn, không những bề mặt gia công bị hỏng, có khi làm gãy mũi khoan ; nếu h quá lớn, tính dẫn hướng giảm, độ lệch của mũi khoan lớn. 70 Đồ thị hình 5.3b biểu diễn quan hệ giữa h và đường kính d khi gia công thép và gang. (4) Vật liệu chế tạo và nhiệt luyện : Bạc lót được chế tạo từ thép 45, tôi đạt độ cứng HRC 44÷60. Bạc dẫn hướng được chế tạo từ thép Y10A, Y12A, 9XC, tôi đạt độ cứng HRC 62÷64 ; thép 20, 20X trước khi tôi phải thấm than đạt độ sâu 0,8÷1,2mm. 5.1.2. Phiến dẫn Bạc dẫn hướng được lắp trên phiến dẫn của đồ gá tạo thành cơ cấu dẫn hướng mũi khoan, mũi khoét, mũi doa để gia công các lỗ có độ chính xác yêu cầu. Phiến dẫn gồm hai loại là phiến dẫn cố định và phiến dẫn động. - Phiến dẫn cố định : phiến dẫn cố định được lắp chính xác với thân đồ gá. Nó có thể tháo lắp được hoặc không tháo lắp được. Phiến dẫn lắp cố định có thể đạt độ chính xác vị trí tâm lỗ cao, nhưng thao tác khi tháo lắp chi tiết gia công phức tạp, thời gian phụ lớn và phải dùng bạc dẫn thay nhanh khi các lỗ yêu cầu độ chính xác cao phải qua nhiều bước công nghệ. Chính việc này, nó ảnh hưởng đến vị trí tâm lỗ. Hình 5.4 trình bày các loại phiến dẫn hướng : Hình 5.4. Phiến dẫn cố định a) có thể đúc liền ; b) hàn ; c) lắp ghép bằng vít với thân đồ gá. - Phiến dẫn kiểu bản lề : loại phiến dẫn này được chế tạo tách riêng khỏi thân đồ gá và gắn với nó bằng khớp bản lề (hình 5.5). Một đầu phiến dẫn gia công lỗ chính xác để lắp với chốt bản lề, đầu thứ 2 được xẽ rãnh để bắt vít kẹp chặt, tại đây có gối tựa thay đổi để đỡ phiến dẫn. Loại phiến này có ưu điểm là dễ tháo lắp vật gia công. Nhưng có nhược độ chính xác định tâm thấp, giá thành chế tạo cao. 71 Hình 5.5. Phiến dẫn bản lề - Phiến dẫn treo (hình 5.6), tấm dẫn 2 được vít bắt chặt cố định với hai trụ trượt 1. Phần đầu hai trụ này lắp liền với đầu khoan, còn phần dưới trượt trong thân đồ gá. Phiến dẫn sẽ được nâng lên hạ xuống theo đầu khoan, nó có thể kẹp chặt luôn chi tiết gia công nhờ lực lò xo lồng ngoài hai trụ, nên giảm rất nhiều thời gian phụ. Hình 5.6. Phiến dẫn treo Phiến dẫn treo thường được dùng trên các đầu khoan nhiều trục lắp trên trục chính của máy khoan và chỉ dùng khi gia công các lỗ chỉ bằng một bước công nghệ. Chất lượng của lỗ gia công chịu ảnh hưởng của bạc dẫn hướng. Độ chính xác vị trí của lỗ gia công phụ thuộc vào các yếu tố sau : - Khe hở giữa dụng cụ cắt và bạc dẫn hướng. - Khe hở giữa bạc thay thế và bạc lót. - Chiều dài dẫn hướng hoặc chiều dài tiếp xúc giữa dụng cụ và chi tiết H. - Khoảng thoát phoi h. 72 5.1.3. Cơ cấu dẫn hướng dao khi chuốt Khi chuốt các bề mặt trong cần phải dẫn hướng dao chuốt để tăng độ cứng vững. - Chuốt bề mặt đối xứng (lỗ trụ, lỗ then hoa, lỗ lục lăng) nên dùng máy chuốt đứng để tránh hiện tượng toét lỗ do trọng lượng của dao chuốt gây ra. - Chuốt bề mặt không đối xứng qua tâm lỗ (rãnh then), nên dùng máy chuốt ngang, răng của dao chuốt phải nằm phía trên để không bị ảnh hưởng do trọng lượng của dao chuốt. Khi chuốt bề mặt trong do tác dụng của các lưỡi cắt đều và tương đối đối xứng nên không cần cơ cấu kẹp chặt phôi. Khi thiết kế cơ cấu dẫn hướng dao chuốt cần chú ý các điểm sau : 1. Đảm bảo đủ độ dài dẫn hướng cần thiết, tránh lay động dao khi cắt. 2. Chú ý độ chênh lệch chiều cao giữa các răng cắt do mài không đều hoặc mòn không đều, nên dùng miếng đệm để khử độ chênh lệch này. 3. Đảm bảo phôi không bị xê dịch khi chuốt bằng cách bố trí mặt định vị gần phần dẫn hướng dao để lợi dụng tối đa lực chuốt giữ chặt phôi. 4. Nếu mặt chuẩn của chi tiết gia công còn thô hoặc đã gia công nhưng không chính xác phải dùng cơ cấu định vị tự lựa (ví dụ dùng khớp cầu). 5. Cơ cấu định vị và cơ cấu dẫn hướng phải tôi cứng và phải qua mài. Hình 5.7. 1- thân gá, 2- phôi 3- dao, 4- tấm đệm, 5- bạc dẫn Hình 5.8. 1- chỏm cầu, 2- ống đệm, 3- thành máy, 4- lò 73 6. Khi chuốt rãnh trên lỗ côn phải dùng đai ốc để tựa chi tiết và khi chuốt xong đẩy chi tiết ra khỏi ống dẫn theo hướng dao. 7. Đối với chi tiết ngắn có thể ghép nhiều chi tiết để chuốt. 5.2. Cơ cấu so dao Cơ cấu so dao là một bộ phận của đồ gá để xác định vị trí của dụng cụ cắt so với đồ gá, thường được dùng trong các đồ gá phay, bào, tiện, chuốt mặt ngoài. Cơ cấu so dao rất cần thiết vì trong sản xuất với quy mô lớn do dao bị mòn phải mài lại, sau khi mài phải điều chỉnh vị trí dao so với đồ gá. Trong dạng sản xuất có sản lượng ít cũng phải dùng cơ cấu so dao để gia công chi tiết có hình dáng phức tạp ở các nguyên công phay, bào nhằm đơn giản hóa quá trình điều chỉnh dụng cụ cắt. Đối với đồ gá phay thì kết cấu của cơ cấu so dao thường gồm miếng gá dao và căn đệm (căn chữ nhật hoặc viên trụ). Miếng gá dao được lắp với đồ gá bằng mặt phẳng, hai chốt định vị và kẹp bằng vít. Bề mặt làm việc của miếng gá dao được mài đạt độ nhám Ra = 1,25÷0,63 sau khi lắp cố định trên đồ gá. Căn đệm có tác dụng tránh làm mòn bề mặt làm việc của miếng gá dao khi điều chỉnh dụng cụ cắt. Miếng gá dao và căn đệm được chế tạo bằng thép Y8A, thép 20 tôi đạt độ cứng 55÷60HRC. Một số kết cấu của miếng gá dao phay như hình 5.9 Hình 5.9. Cơ cấu so dao 1. Dao phay ; 2. Miếng căng ; 3. Miếng so dao 5.3. Cơ cấu định vị đồ gá Trong thực tế sản xuất, đồ gá gia công cắt gọt phải được định vị chính xác trên máy cắt kim loại. Đồ gá gia công có thể được lắp trên bàn máy nếu là đồ gá phay, đồ 74 gá khoan, khoét, doa, đồ gá gia công trên máy doa, máy tiện đứng hoặc lắp với trục chính của máy nếu là đồ gá tiện, đồ gá mài tròn ngoài. Hình 5.10. Then định vị đồ gá trên máy phay hoặc doa a) Then bắt chặt với đế đồ gá; b) Then rời đầu vuông 1. Đế đố gá; 2. Then; 3. Bàn máy Muốn gá đặt chính xác đồ gá trên máy, khi thiết kế phải căn cứ vào từng điều kiện cụ thể để sự dụng hợp lý các cơ cấu định vị và cơ cấu kẹp chặt đồ gá lên máy, phải chú ý đến kích thước có liên quan của máy công cụ sẽ lắp đồ gá lên đó để gia công. Cơ cấu định vị đồ gá gia công trên máy phay vạn năng, máy phay giường, các loại máy doa thường là hai then dẫn hướng hình chữ nhật lắp với rãnh chữ T trên bàn máy. Đồ gá gia công trên máy tiện ren vít vạn năng thường lắp với lỗ côn của trục chính hoặc đầu trục chính. Cơ cấu định vị đồ gá khoan thông thường là chân gá, đế gá. Cơ cấu định vị đồ gá tiện trên máy tiện đứng thường là trục trơn lắp trùng tâm với tâm quay của bàn máy. Cơ cấu kẹp chặt đồ gá trên máy công cụ thường là bulông và đai ốc. - Cơ cấu định vị đồ gá trên bàn máy phay, máy doa: Các rãnh chữ T trên bàn máy phay, máy doa thông thường có chiều rộng B = 18mm, trường hợp đặc biệt đối với các máy nhỏ B = 14mm. Then dẫn hướng để định hướng đồ gá trên bàn máy có hình chữ nhật và phải có bề rộng tương ứng với bề rộng của rãnh chữ t trên bàn máy. Hai then dẫn hướng phải bằng nhau, cùng được lắp trên một rãnh chữ T của bàn máy và có khoảng cách hợp lý. Then dẫn hướng có các loại: 75 + Then bắt chặt với đế đồ gá (hình 5.10a). + Then rời đầu vuông đi kèm theo máy (hình 5.10b). - Cơ cấu định vị đồ gá trên máy tiện: Trên máy tiện vạn năng thông thường đồ gá có thể được định vị trên phần trụ hay phần côn của đầu ngoài trục chính, lỗ côn trục chính. Nhìn chung, các đồ gá nhỏ nhẹ thường được định vị trên lỗ côn; còn các đồ gá lớn, nặng được định vị trên đầu trục chính. Trên máy tiện đứng thường dùng lỗ trụ hoặc lỗ côn trên trục chính máy để định vị đồ gá. Một số phương án định vị đồ gá trên máy tiện được thể hiện như hình sau: Hình 5.11 Các phương án định vị đồ gá trên máy tiện a,b. Định vị đồ gá lỗ côn trên trục chính dùng cơ cấu ren kéo về phía sau. c. Dùng phần trụ và ren ở đầu trục chính để định vị đồ gá thông qua đĩa trung gian. d. Dùng mặt côn định tâm của đầu trục chính kết hợp với đĩa trung gian của đồ gá. e. Dùng lỗ trụ hoặc lỗ côn của bàn máy tiện đứng để định vị đồ gá. 76 5.4. Cơ cấu phân độ Để giảm thời gian từng chiếc gia công tuần tự các bề mặt chi tiết người ta thường dùng biện pháp gá đặt một lần nhưng gia công ở nhiều vị trí nhờ cơ cấu phân độ. Biện pháp này được sử dụng khá rộng rãi khi thực hiện các nguyên công phay, khoan và khi gia công trên dây chuyền tự động, trung tâm gia công hoặc trên máy tổ hợp. Hình 5.12. Cơ cấu phân độ trục quay thẳng đứng Một số cơ cấu phân độ thường gồm các phần sau: - Bộ phận cố định: là cơ cấu nằm cố định trên bàn máy hoặc trên băng tải của đường dây tự động. Trên nó sẽ lắp các bộ phận như cơ cấu định vị và cơ cấu kẹp chặt phần quay. - Phần quay: được định vị trên phần cố định. Trên nó sẽ lắp các cơ cấu định vị và kẹp chặt chi tiết gia công hoặc một đồ gá gia công hoàn chỉnh tùy theo tính chất của cơ cấu phân độ, yêu cầu công nghệ. Khi sử dụng cơ cấu phân độ, phải gá đặt chi tiết gia công sao cho tâm quay của nó trùng với tâm quay của phần quay. Để đảm bảo yêu cầu đó, trên phần quay phải có mặt chuẩn để định vị đồ gá gia công hay cơ cấu định vị chi tiết (hình 5.12 và hình 5.13). Để định vị phần quay có thể dùng nhiều cơ cấu khác nhau tùy thuộc yêu cầu công nghệ và điều kiện sản xuất. 77 Hình 5.13. Cơ cấu phân độ trục quay nằm ngang 1- phần cố định; 2 – phần quay; 3 – chốt định vị phần quay; 4 – trục rút; 5 – tay quay kéo trục rút Trên hình 5.14a,b,c là các kết cấu dùng để định vị phần quay trên phần cố định. Loại (a) có kết cấu tương đối đơn giản nhất, dễ chế tạo nhưng độ chính xác vị trí phân độ thấp, chịu lực kém, độ cứng vững không cao. Loại (b) có khả năng chịu lực lớn nhưng độ chính xác vị trí phân độ vẫn thấp vì mối ghép động (H7/g6) có khe hở giữa bạc và chốt. Ngoài ra khi chốt bị mòn còn gây ra sai số lớn hơn. Loại (c) tuy kết cấu phức tạp nhưng đạt độ chính xác cao và tuổi bền cao vì dù cho chốt và bạc có mòn nhưng chúng vẫn tiếp xúc với nhau không có khe hở. Hình 5.14. Các kết cấu đồ định vị phần quay Sau khi phân độ cần kẹp chặt phần quay với phần cố định thành một khối vững vàng đảm bảo không có xê dịch giữa chúng khi có tác dụng của ngoại lực. Nghĩa là 78 moment của ngoại lực tác dụng vào phần quay của cơ cấu phân độ bắt buộc phải nhỏ hơn moment ma sát do lực kẹp chặt phần quay tạo ra. Để kẹp chặt phần quay có thể dùng các loại kết cấu sau: - Kẹp chặt bằng bánh lệch tâm (hình 5.12): có thể dùng cho cả các bàn quay và trục quay thẳng đứng và nằm ngang. - Kẹp chặt bằng ren (hình 5.13): dùng cho bàn quay có trục nằm ngang rất thuận tiện. - Kẹp chặt bằng mặt côn (hình 5.15): sử dụng thuận lợi nhưng kết cấu khá phức tạp. Hình 5.15. Cơ cấu kẹp phần quay nhờ côn và ren Trên các máy tự động, trung tâm gia công, các dây chuyền sản xuất tự động, ngoài các cơ cấu phân độ nói trên còn dùng phổ biến các cơ cấu phân độ sau: + Cơ cấu phân độ tự động (hình 5.16): Chốt 11 có tác dụng định vị sơ bộ phần quay, chốt 6 sẽ định vị chính xác phần quay. Nhờ chuyển động đi xuống của bộ phận máy 7 mà thanh 3 bị đẩy xuống làm đòn 5 quay xung quanh gối tựa có tác dụng rút chốt 6 ra khỏi rãnh định vị. Mặt khác khi thanh 3 đi xuống cũng làm đòn 1 quay quanh gối tựa của nó và đẩy thanh răng 2 qua bên phải làm bánh răng 14 quay, móng 13 đẩy bánh cóc 10 quay làm phần quay của cơ cấu phân độ quay theo, chốt 11 bị đẩy ra khỏi rãnh định vị và ép lò xo 12 lại đẩy chốt 11 vào rãnh để định vị sơ bộ đĩa quay. Chốt 7 đi lên phía trên, lò xo 8 kéo thanh 3 đi lên, còn thanh 2 bị đòn bẩy 1 đẩy về phía bên trái, đòn bẩy 5 lại đẩy chốt 6 vào rãnh 79 tiếp theo để định vị chính xác đĩa quay. Loại cơ cấu này có độ chính xác phân độ cao và độ cứng vững vì định vị bằng hai chốt 6 và 11. Hình 5.16. Cơ cấu phân độ quay tự động 1 và 5 – Đòn quay; 2 – Thanh răng; 3 – Thanh đẩy; 4,8,12 – Lò xo; 6 – Chốt định vị; 7 – Chốt đẩy; 9,14 – Bánh răng; 10 – Bánh cóc; 11 – Chốt định vị phụ; 13 – Móng cóc + Cơ cấu phân độ quay góc 900: Cơ cấu phân độ loại này chỉ để quay góc 900. Đĩa phân độ là một khối hình vuông 2 quay được, có tiết diện hình chêm. Đĩa vuông 2 sẽ quay khi thanh 1 chuyển động về phía phải, vào lúc hành trình không làm việc của các bộ phận máy chuyển động. Trước hết rãnh xẻ của thanh 1 tựa vào mép đĩa vuông 2, sau đó mắc vào rãnh xẻ trên đĩa vuông. Ứng với một hình trình xê dịch về bên phải của thanh 1, đĩa vuông 2 sẽ quay đi một góc nhỏ hơn 900 một chút. Khi thanh 1 đi ngược về phía bên trái, dưới tác dụng của lò xo 3 thì mặt nghiêng của thanh 1 tác động tiếp tục làm quay đĩa vuông 2 để đủ góc 900. Sau đó chuyển động tiếp theo về phía trái của thanh 1 sẽ có tác dụng cố định vị trí của đĩa vuông 2. Loại này dùng để phay, khoan các chi tiết có 4 mặt. 80 Hình 5.17. Cơ cấu phân độ quay cóc 900 1 – Thanh truyền; 2 – Đĩa phân độ; 3 – Lò xo + Cơ cấu Mantit Hình 5.18. Cơ cấu quay phân độ Mantit 1 - Đĩa chủ động; 2 – Chốt; 3 – Đĩa Mantit 81 Đây là loại cơ cấu phân độ các mâm quay không liên tục theo một chu kỳ nhất định. Đĩa 1 quay theo chiều mũi tên, sau một vòng quay thì chốt 2 (đã được cắm trên mâm đĩa) sẽ đi vào rãnh của đĩa Mantit 3 và gạt đĩa 3 quay đi một góc nhất định. Góc quay của đĩa phân độ 1 là 2α1, góc quay không phân độ là 2α0. Cơ cấu Mantit có thể ăn khớp trong hoặc ngoài. 5.5. Cơ cấu chép hình. Cơ cấu chép hình là một phần của trang bị công nghệ thường được sử dụng để gia công các bề mặt phức tạp trên các máy phay, máy tiện, máy mài, máy bào, nhằm cung cấp thêm một chuyển động mới vuông góc với chuyển động sẵn có trên máy công cụ mà tổng hợp của hai chuyển động đó sẽ tạo nên được hình dạng của bề mặt gia công cần thiết. Hình 5.19. Một số cơ cấu chép hình 1 – Cam mẫu (dưỡng); 2 – Con lăn Tùy theo các điều kiện công nghệ và kết cấu cụ thể của máy công cụ mà người ta có thể sử dụng các loại cơ cấu chép hình khác nhau như cơ cấu chép hình cơ khí, cơ cấu chép hình thủy lực, hoặc các loại cơ cấu phối hợp khí nén – thủy lực, phối hợp điện – cơ, 82 Nói chung cơ cấu chép hình có tác dụng để xác định vị trí tương đối giữa dụng cụ cắt và phôi, đồng thời xác định cả hướng chuyển động của dụng cụ cắt khi gia công các bề mặt định hình phức tạp nhằm giảm bớt thời gian gia công và nâng cao năng suất lao động. Dù cơ cấu chép hình loại nào thì bộ phận cơ bản của nó vẫn là cam mẫu hay dưỡng 1 và đầu dò hoặc con lăn 2. Khi làm việc con lăn 2 sẽ luôn tiếp xúc và trượt trên bề mặt mẫu 1 (hình 5.19). Để đảm bảo tạo ra đúng hình dạng và kích thước bề mặt cần gia công, tùy theo khoảng cách cố định giữa con lăn 2 và dụng cụ cần thiết phải thiết kế ra biên dạng cam thích hợp. 5.6. Thân đồ gá Thân đồ gá là chi tiết cơ bản nối liền các cơ cấu khác thành một đồ gá hoàn chỉnh. Vỏ đồ gá có các yêu cầu sau: 1) Đủ cứng vững, chịu tải trọng, lực cắt không bị biến dạng. 2) Kết cấu đơn giản, nhẹ, dễ chế tạo, có tính công nghệ cao, dễ thao tác, dễ quét dọn phoi, dễ tháo lắp chi tiết gia công. 3) Vững chãi, an toàn, nhất là đối với đồ gá quay nhanh. Thân đồ gá có thể đúc, hàn, rèn hoặc dùng thép tiêu chuẩn bắt chặt bằng đinh ốc. Thường dùng vỏ đồ gá đúc bằng gang. Một số ví dụ vỏ đồ gá như hình 5.20. Hình 5.20. Thân đồ gá a) Thân đúc, b) Thân hàn, c) Thân lắp ghép, d) Thân tiện So sánh thân đúc và thân hàn có các ưu khuyết điểm sau : 83 Thân đúc cứng vững cao, có thể đúc được kết cấu phức tạp, nặng, thời gian chế tạo lâu, đắt. Thân hàn cứng vững thấp, khó hàn thành kết cấu phức tạp, nhẹ, thời gian chế tạo nhanh, rẻ. Nếu vỏ đồ gá không cần cứng vững lắm có thể dùng hợp kim nhôm. Thân đồ gá được kẹp chặt trên bàn máy nhờ các bu lông lắp vào rãnh chữ T của bàn máy. Trong sản xuất hàng loạt khi mà trên cùng một máy cần phải thực hiện nhiều nguyên công khác nhau thì việc kẹp chặt vỏ đồ gá phải rất thuận tiện và nhanh chóng. CÂU HỎI ÔN TẬP 1) Tác dụng của cơ cấu gá dao? Các kết cấu gá dao? 2) Tác dụng của cơ cấu dẫn hướng? Các loại ống dẫn hướng (cố định, thay đổi, thay đổi nhanh) 3) Các cơ cấu phân độ bằng tay, phân độ bằng Mantit? 4) Ưu – khuyết điểm của cơ cấu chép hình cơ khí? Tác dụng của chép hình khi gia công? 5) Vỏ đồ gá cần đạt những yêu cầu gi? 84 Chương 6: TRÌNH TỰ THIẾT KẾ ĐỒ GÁ 6.1. Yêu cầu Thiết kế đồ gá gia công cắt gọt là một phần quan trọng của chuẩn bị sản xuất. Khi thiết kế đồ gá người ta cần phải cụ thể hóa việc gá đặt chi tiết gia công cho từng nguyên công, tính toán thiết kế và chọn kết cấu thích hợp cho các bộ phận của đồ gá, xây dựng bản vẽ kết cấu của đồ gá, xác định sai số của đồ gá, qui định các điều kiện kỹ thuật chế tạo, lắp ráp và nghiệm thu đồ gá. Tùy theo tính chất của nguyên công mà đồ gá gia công cắt gọt sẽ có kết cấu bao gồm nhiều bộ phận khác nhau. Nhìn chung khi thiết kế đồ gá cần phải thỏa mãn các yêu cầu sau: - Đảm bảo chon phương án kết cấu đồ gá hợp lý về kỹ thuật và kinh tế, sử dụng các kết cấu tiêu chuẩn để đảm bảo điều kiện sử dụng tối ưu nhằm đạt được chất lượng nguyên công một các kinh tế nhất trên cơ sở kết cấu và tính năng của máy cắt sẽ lắp đồ gá. - Đảm bảo yêu cầu về an toàn kỹ thuật, đặc biệt là điều kiện thao tác và thoát phoi khi sử dụng đồ gá. - Tận dụng các loại kết cấu đã được tiêu chuẩn hóa. - Đảm bảo lắp ráp và điều chỉnh đồ gá trên máy thuận tiện. - Đảm bảo kết cấu đồ gá phù hợp với khả năng chế tạo và lắp ráp thực tế của cơ sở sản xuất. 6.2. Các bước thực hiện Khi thiết kế đồ gá gia công cắt gọt gồm các bước cơ bản sau: a) Phân tích sơ đồ gá đặt phôi và yêu cầu kỹ thuật của nguyên công: Kiểm tra các bề mặt chuẩn định vị về độ chính xác và độ nhám bề mặt; xác định kích thước, hình dáng, số lượng và vị trí của cơ cấu định vị trên đồ gá. Sơ đồ gá đặt phôi ứng với từng nguyên công cắt gọt được xây dựng khi thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết máy, trên đó xác định rõ số bậc tự do chuyển động cần phải hạn chế, các bề mặt dùng làm chuẩn định vị, các chuyển động cắt cần thiết, hướng tác dụng của lực kẹp, các kích thước, độ nhám bề mặt gia công cần đảm bảo. 85 Tùy theo hình dáng bề mặt chuẩn định vị (mặt phẳng, mặt trụ ngoài, mặt trụ trong, lỗ tâm, hoặc kết hợp nhiều bề mặt khác nhau,) mà người ta xác định đồ định vị phù hợp về hình dáng, kích thước theo tiêu chuẩn. b) Xác định lực cắt, môment cắt, lực kẹp cần thiết Xác định phương, chiều và điểm đặt của lực cắt, moment cắt; xác định giá trị cần thiết của lực kẹp chặt phôi trên đồ gá và bố trí điểm đặt của lực kẹp chặt phôi; chọn cơ cấu kẹp phôi về tính chất kẹp chặt, hình dáng, kích thước và đảm bảo năng suất kẹp chặt cần thiết; chọn cơ cấu sinh lực. c) Xác định kết cấu của các bộ phận khác trên đồ gá - Chọn cơ cấu dẫn hướng và kiểm tra vị trí dụng cụ cắt: đây là một bộ phận quan trọng. Cơ cấu dẫn hướng có chức năng xác định trực tiếp vị trí của dụng cụ cắt và tăng độ cứng vững của dao cắt trong quá trình gia công, đảm bảo hướng tiến dao, giảm sai số gia công, thường dùng trong các nguyên công khoan, khoét, doa, chuốt lỗ. Cơ cấu kiểm tra vị trí dụng cụ cắt nhằm xác định (điều chỉnh) vị trí của dụng cụ cắt trước khi gia công và thường được dùng ở các loại đồ gá tiện, phay, bào, xọc, chuốt mặt ngoài, - Chọn cơ cấu phân độ: tùy theo yêu cầu gia công, hình thức truyền động khi phân độ mà chọn cơ cấu phân độ loại phân độ tịnh tiến hay phân độ quay, loại có trục thẳng đứng hay trục nằm ngang, quay liên tục hay gián đoạn. - Chọn cơ cấu định vị đồ gá trên máy: đồ định vị đồ gá trên máy phải chọn sao cho định vị được chính xác vị trí của đồ gá trên máy. Cơ cấu định vị phụ thuộc vào yêu cầu gia công, tính chất và kết cấu máy công cụ sử dụng. - Chọn thân đồ gá: thân đồ gá được chọn sao cho đảm bảo đủ chỗ lắp các bộ phận khác của đồ gá lên nó, đảm bảo độ cứng vững cần thiết. Thân đồ gá phải được chế tạo đạt độ chính xác cần thiết và có giá thành hợp lý. d) Xác định sai số chế tạo đồ gá Sai số chế tạo đồ gá cho phép theo yêu cầu của nguyên công để quy định điều kiện kỹ thuật chế tạo và lắp ráp đồ gá. Nghĩa là phải xác định các đại lượng sau: - Sai số gá đặt cho phép: 1 1 5 2gd gd ε ε δ  ≤ = ÷     (6.1) 86 2 2 2 gd c k dgε ε ε ε= + + (6.2) 2 2 2 2 2 gd c k ct m ldε ε ε ε ε ε= + + + + (6.3) Trong đó: δ – dung sai cho phép yêu cầu cần đảm bảo. Từ các điều kiện trên ta suy ra sai số chế tạo đồ gá: 2 2 2 2 2ct dg c k m ldε ε ε ε ε ε ≤ − − − −  (6.4) e) Năng suất gá đặt và thao tác đồ gá Nâng cao năng suất gá đặt và hợp lý hóa thao tác gia công cắt gọt là một trong những biện pháp chủ yếu nhằm rút ngắn thời gian phụ của nguyên công. Năng suất gá đặt phôi trên đố gá phụ thuộc vào các yếu tố sau: + Trình độ cơ khí hóa và tự động hóa quá trình gá đặt phôi. + Số lượng phôi trong một lần gá đặt. + Mức độ hợp lý hóa các thao tác và cơ cấu thao tác gá đặt phôi. Các yếu tố trên có liên quan chặt chẽ với dạng sản xuất và đường lối công nghệ. Khi quy mô sản xuất càng lớn, càng phải xét toàn diện và chính xác hơn ảnh hưởng của quá trình gá đặt phôi trên đồ gá cụ thể đối với năng suất gá đặt và năng suất gia công. Để nâng cao năng suất gá đặt phôi, thường dùng các cơ cấu sau: - Cơ cấu kẹp nhiều phôi Hình 6.1. Cơ cấu kẹp có lực kẹp song song 87 Hình 6.2. Cơ cấu kẹp có lực kẹp song song ngược chiều; Hình 6.3. Cơ cấu kẹp tổ hợp - Cơ cấu kẹp nhanh Hình 6.4. Cơ cấu kẹp nhanh bằng tay -Cơ cấu kẹp tự động f) Xây dựng bản vẽ lắp chung đồ gá với đầy đủ các hình chiếu, mặt cắt, chế độ lắp ghép, điều kiện kỹ thuật cần thiết. Kết cấu tổng thể của đồ gá gia công cắt gọt được thể hiện trên bản vẽ chung. Bản vẽ chung đồ gá được xây dựng trên nguyên tắc vẽ từ trong ra ngoài, vẽ ở trạng thái đang gia công. Chi tiết gia công cần được vẽ phân biệt rõ ràng vói kết cấu của đồ gá và được coi là trong suốt (vẽ bằng nét nhỏ chấm – gạch hoặc vẽ bằng màu đỏ). Trình tự xây dựng bản vẽ lắp chung của đồ gá cụ thể như sau: - Vẽ các hình chiếu của chi tiết gia công. - Vẽ cơ cấu định vị chi tiết gia công. - Vẽ cơ cấu kẹp chặt chi tiết gia công. - Vẽ các cơ cấu dẫn hướng, điều chỉnh dụng cụ, cơ cấu phân độ, - Vẽ thân đồ gá đảm bảo độ cứng vững và có tính công nghệ cao. 88 - Ghi các kích thước cơ bản của đồ gá (các kích thước lắp ghép, các kích thước tổng thể như chiều dài, chiều rộng, chiều cao). - Đánh số các chi tiết đồ gá. - Xác định các điều kiện kỹ thuật của đồ gá theo yêu cầu của nguyên công và khả năng chế tạo thực tế. - Tùy theo kích thước thực của đồ gá mà bản vẽ lắp chung có thể được xây dựng theo tỷ lệ thích hợp như: 1:1; 2:1; 4:1; 1:2;. CÂU HỎI ÔN TẬP 1) Trình bày yêu cầu khi thiết kế đồ gá gia công cắt gọt? 2) Trình bày các bước thực hiện khi thiết kế đồ gá gia công cắt gọt? 89 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] – Hồ Viết Bình, Đồ gá gia công cơ khí tiện – phay – bào - mài, NXB Đà Nẵng, 2000 [2] – Trần Văn Địch, Atlas Đồ gá, NXBKHKT, 2010 [3] – Đặng Vũ Giao, Tính và thiết kế đồ gá, Tủ sách Đại học Bách Khoa Hà Nội, 1968. [4] – Đặng Vũ Giao, Nguyễn Đắc Lộc, Đồ gá trong gia công cơ khí, Nhà xuất bản Giáo dục, Hà Nội, 1975. [5] – Nguyễn Đắc Lộc và các tác giả, Sổ tay Công nghệ Chế tạo máy tập 2, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội, 2003. [6]- Phạm Đăng Phước, Bài giảng đồ gá, Đại học Phạm Văn Đồng. [7]- Lê Văn Tiến, Trần Văn Địch, Trần Xuân Việt, Đồ gá cơ khí hóa & tự động hóa,, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội, 1999 90