Tài liệu Bai giang

Chương V THÂN MÁY, ðƯỜNG HƯỚNG VÀ CÁC TIẾT MÁY CHÍNH 5.3. ðường dẫn hướng của máy. Bộ phận dẫn hướng máy công cụ có chức năng ñể ñảm bảo sự di chuyển các bộ phận của máy (như bàn dao, bàn máy, bàn quay, ñầu rê von ve…) và dùng ñể ñịnh vị các bộ phận tĩnh ( như ụ ñộng của máy tiện, công xôn của máy phay…) ñể tổ hợp thành máy. ðộ chính xác gia công của máy phụ thuộc rất nhiều vào ñộ chính xác chế tạo và ñộ chống mòn của bộ phận dẫn hướng. Vì vậy bộ phận dẫn hướng cần ñảm bảo một số yêu cầu kỹ thuật sau: - ðảm bảo ñộ chính xác hình học. Sai lệch giữa quỹ ñạo hình học thực tế với quỹ ñạo chuyển ñộng lý tưởng của bộ phận dẫn hướng phải nằm trong giới hạn cho phép: nư ñộ song song, ñộ vuông góc, ñộ phẳng…Các sai số này tạo nên sai số hình học trên chi tiết gia công. - ðộ bền lâu. ðảm bảo ñộ bền lâu ñể máy có thể làm việc lâu dài, không bị hư hỏng trong quá trình làm việc. Các bề mặt ñối tiếp của bộ phận dẫn hướng phải có tính chống mòn cao, hệ số ma sát bé, hấp thụ rung ñộng tốt. ðể ñảm bảo ñược yêu cầu này thì ta cần chọn ñúng vật liệu, chế ñộ nhiệt luyện và bôi trơn hữu hiệu. - ðộ cứng ñều ñặn trên suốt chiều dài của bề mặt làm việc ñể vừa chống lại ñược sự mòn nói chung và không bị mài mòn cục bộ. - ðộ bóng bề mặt cao ñể giảm ma sát, chống mòn tốt. - ðam bảo tính công nghệ trong kết cấu: Kết cấu ñơn giản, có khả năng khử khe hở, tránh ñược phoi bụi rơi vào và thuận lợi bôi trơn,... 5.3.1. ðường hướng thẳng. a. ðường hướng trượt. ðường hướng trượt thẳng tạo nên chuyển ñộng bằng bề mặt tiếp xúc nhau. Về kết cấu ñường hướng trượt thẳng rất ña dạng. Nó có thể là ñường hướng trượt thẳng bị bao, ñường hướng trượt thẳng bao hoặc liên hợp. +Các dạng ñường hướng trượt thẳng. - ðường hướng bị bao (profin có hình dạng lồi). -1- Loại này chế tạo ñơn giản, phoi không bị giữ lại trên bề mặt trượt nhưng khó giữ ñược lớp dầu bôi trơn. Vì vậy loại ñường hướng này chỉ sử dụng khi vận tốc di chuyển nhỏ và tải trọng không lớn. - ðường hướng bao (profin có hình dạng lõm). Loại này có khả năng giữ ñược lớp dầu bôi trơn, do vậy có thể dùng với vận tốc trượt và tải trọng cao hơn. Nhưng phoi và bụi bẩn dễ rơi vào và giữ lại trên bề mặt trượt nên cần phải có bộ phận che chắn tốt. Về hình dạng ñường hướng, có một số loại: - ðường hướng trượt chữ nhật (ha): Chế tạo ñơn giản nhưng giữ dầu kém, dễ bẩn. Nó thường ñược dùng ở các bộ phận mà vận tốc di chuyển thấp như ở các ñầu truyền lực của máy tổ hợp. - ðường hướng tam giác (hb): ðược sử dụng khi tải trọng và vận tốc di chuyển nhỏ như ở các bàn trượt của ñầu rêvônve. - ðường hướng chữ V: Sử dụng khi vận tốc trượt lớn như ở máy bào giường. - ðường hướng ñuôi én (hc): Có 4 mặt trượt, thu nhận tải trọng trên tất cả các bề mặt tiếp xúc và có khae năng chống mô men lật. Tuy nhiên loại này khó chế tạo. Nó thường ñược dùng khi vận tốc di trượt thấp và yêu cầu ñộ chính xác không cao lắm. Như dùng ở bàn trượt ngang và bàn dao tren máy tiện, bàn máy phay kích thước nhỏ và trung bình. - ðường hướng tròn (hd): Chế tạo và sử dụng ñơn giản. ðể di chuyển bà dao hay bàn máy các máy lớn thương dùng số lượng ñường hướng này lớn hơn hai. - ðường hướng liên hợp: Là sự kết hợp giữa các ñường hướng phẳng và tam giác. Nó ñược dùng nhiều ở các máy tiện, máy mài và các máy khác. a b c Hình 5.6- Các dạng ñường hướng trượt thẳng -2- d + Vật liệu ñường hướng trượt thẳng. ðể ñảm bảo ñược các yêu cầu cho bộ phận ñường hướng thì việc chọn vật liệu và công nghệ chế tạo là một vấn ñề quan trọng. Nếu chọn vật liệu và công nghệ chế tạo hợp lý sẽ tăng ñược ñộ bền mòn, tuổi thọ và ñộ chính xác ban ñầu của ñường hướng. Hiện nay, ña số các máy công cụ có ñường hướng sử dụng vật liệu là gang xám СЧ và gang dẻo BЧ có thể biến cứng bề mặt bằng tia lửa ñiện và hầu hết ñường hướng là liền với thân máy. Ngoài ra, ñường hướng có thể sử dụng thép (20X, 40X),ñồng (БpOΦ10-1, БpAMц 9-2), hợp kim kẽm (ЦAM10-5) và chất dẻo. Việc chọn vật liệu cũng cần sao cho ñộ cứng bề mặt tiếp xúc khác nhau sẽ ít mòn hơn. Nếu cùng ñộ cứng sẽ dễ bị kẹt khi áp suất lớn và vận tốc di chuyển bé. Bộ phận ñường hướng dài nên có ñộ cứng cao hơn ñể ít mòn vì khó sửa chữa hơn. + Tính toán ñường hướng trượt thẳng. Chỉ tiêu cơ bản về khả năng làm việc của ñường hướng là sự chống mòn của chúng. Nó cần ñảm bảo ñộ chính xác chế tạo theo chiều dài. ðộ chống mòn phụ thuộc vật liệu và công nghệ nhiệt luyện, áp lực và sự phân bố tải trọng trên chiều dài của ñường hướng, ñiều kiện làm việc ( chế ñộ bôi trơn, chống bụi bẩn...), tính chất di chuyển của bộ phận chuyển ñộng, vận tốc di chuyển, chiều dài hành trình. ðể ñảm bảo tính chịu mòn cho ñường hướng trượt ta cần khống chế áp lực riêng trung bình và áp lực riêng lớn nhất tác dụng lên bề mặt làm việc. Tính ñường hướng trượt theo 4 bước là xác ñịnh tổng hợp lực tác dụng, tính áp lực trung bình. tính áp lực lớn nhất, so sánh với trị số cho phép từ thực nghiệm. - Tính áp lực trung bình. p= P al P: Tổng hợp lực tác dụng. a: Bề rộng làm việc. l: Chiều dài ñường hướng phần di chuyển. - Tính áp lực lớn nhất: phụ thuộc sự phân bố tải trọng: + Phân bố hình thang: -3- P pmin pmax xA l Khi: 0 < XA 1 6 < thì pmax = ptb (1 + X A ) l 6 l + Phân bố tam giác: P pmax xA l P Khi: XA 1 = thì pmax = 2 ptb l 6 + Phân bố chữ nhật: P pmax xA l Khi: XA = 0 thì l pmax = ptb + Phân bố tam giác trên một phần chiều dài. P pmax xA l -4- Khi: 3 1 XA 1 > thì pmax = ptb X 4 l 6 1− 2 A l Sau khi tính ñược áp lực lớn nhất pmax, ta so sánh nó với trị số áp lực lớn nhất cho phép ñảm bảo pmax<[pmax]. ðối với ñường hướng trượt bằng gang khi vận tốc trượt thấp thì [pmax] =(2,5÷3)M∏a, còn khi vận tốc trượt lớn tì [pmax]=0,8MΠa. Với các máy mài lấy [pmax]=(0,05÷0,08)MΠa. Còn ñối vơi các máy nặng thì trị số cho phép này cần giảm ñi một nửa vì việc sửa chữa phức tạp nhiều. Nếu trường hợp ta tính ñường hướng trượt theo áp lực trung bình ptb, ta nên chọn ptb không vượt quá [pmax]/2.. + ðiều chỉnh khe hở dẫn hướng trượt. Thông thường ñường hướng sau một thời gian làm việc sẽ bị mòn. ðể khử khe hở người ta sử dụng sử dụng một số kết cấu sau: Sử dụng căn ñệm, sử dụng chêm ñiều chỉnh, sử dụng phiến tỳ và sử dụng chêm côn (với ñộ côn 1:50 ñến 1:100). Các tấm ñiều chỉnh thường ñược sử dụng với các vật liệu chống mòn tốt và ns ñược ñặt tại các vị trí mà ít chịu ảnh hưởng của lực tác dụng. Hình 5.7- ðiều chỉnh khe hở ñường hướng trượt thẳng b. ðường hướng lăn. Trong ñường hướng lăn ,thay thế ma sát trượt bằng ma sát lăn của các viên bi hay con lăn giữa bề mặt tiếp xúc của ñường hướng với các bộ phận di chuyển. Ưu ñiểm của ñường hướng lăn là hệ số ma sát nhỏ hơn so với ñường hướng trượt (tới 20 lần). ðường hướng lăn ñược dùng nhiều ở các máy như máy doa toạ ñộ, máy mài, máy có bàn quay và nhiều máy khác. ðặc biệt ñược dùng nhiều ở các máy ñiều -5- khiển chương. Do hệ số ma sát nhỏ nên có dịch chuyển ñều, không bị gằn, ít giật cục,... Chuyển ñộng chính xác hơn và ñộ mòn ít hơn. Cho phép thực hiện các chuyển ñộng ñịnh vị với ñộ chính xác cao tới (0,1÷0,2) µm. + Các dạng ñường hướng lăn. Các ñường hướng lăn có thể dùng bi hoặc dùng con lăn. Các vật lăn (bi, con lăn) ñược ñặt trong các tấm giữ và nằm giữa các bề mặt của ñường hướng. Khi bàn máy chuyển ñộng các vật lăn sẽ lăn dựa theo bề mặt ñường hướng của thân máy, các viên bi (con lăn) chỉ dịch chuyển một nửa hành trình mà trên ñó bàn máy dịch chuyển (do lăn không trượt), vì vậy mà các tấm giữ và các vật lăn sẽ thực hiện hành trình ngắn hơn hành trình của bàn máy. Hình 5.8- Dẫn hướng lăn Việc tính toán ñường hướng lăn rựa trên cơ sở về tính biến dạng và ứng suất tiếp xúc khi nén các viên bi và con lăn ñàn hồi. 5.3.2. ðường hướng cong. a. Các dạng ñường hướng cong. ðể quay các mâm quay, bàn máy người ta sử dụng các ñường hướng vòng. Các ñường hướng có thể là dạng phẳng (ha), dạng chữ V (b) hoặc dạng côn. - Loại ñường hướng phẳng chế tạo ñơn giản, không chịu ñược lực hướng kính. Nó ñược sử dụng trong các máy nhẹ, kích thước trung bình. - Loại ñường hướng côn chế tạo tương ñối ñơn giản, có khả năng tiếp nhận lực hướng kính. Nhưng khó ñảm bảo ñộ ñồng tâm của mặt ñường hướng với các ổ ñỡ trục chính. - Loại ñường hướng dạng chữ V ñược sử dụng rộng dãi hơn mặc dù công nghệ chế tạo khó khăn hơn. -6- a b Hình 5.9- Dẫn hướng cong b. Vật liệu ñường hướng cong: Vật liêu ñường hướng trượt vòng chọn tương tự ñường hướng trượt thẳng. c. Tính toán ñường hướng cong: Việc tính toán ñường hướng trượt cong thường ñược tính theo áp lực trung bình và vận tốc trượt lớn nhất. Với vật liệu là gang, áp lực cho phép là [p]=(0,3÷0,4)MΠa khi ñường kính mâm quay <3m. Khi ñường kính mâm quay >3m thì [p]=(0,15÷0,2) MΠa. -7-