Tài liệu Giáo trình tự động hóa máy công cụ pgs.ts. đào văn hiệp (hv kỹ thuật quân sự)

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