Đề tài Thiết kế mô hình máy tiện điều khiển bằng máy tính

ềm như đồng thanh, đồng đỏ, thép không tôi và kết cấu này khó kẹp chặt vào đai ốc. Hình 4.6. Rãnh hồi bi thay thế trực tiếp trong đai ốc Rãnh hồi bi là lỗ dọc khoan trong đai ốc (nối đầu cuối với ren) là những rãnh được phay trong các mặt đầu của đai ốc. Chỗ giao lỗ (ống) dẫn với rãnh ren được đặt ở mặt đầu. Hình 4.7. Rãnh hồi bi theo lỗ khoan trong đai ốc Ưu nhược điểm : - Ưu điểm : Có độ chặt và tính công nghệ của kết cấu. - Nhược điểm : Cần thiết tồn tại trên bộ phận rãnh ngắn chỗ xoay của viên bi, làm cho khả năng phân tách toàn bộ bi khó với một số bi tuần hoàn độc lập. 4.2.4. Rãnh hồi bi nối 2 vòng ren kế tiếp, rãnh này ở trong nắp đặc biệt được lắp thành cửa sổ của đai ốc. Hình 4.8. Rãnh hồi bi nối 2 vòng ren kế tiếp 4.3. Các phương pháp điều chỉnh khe hở dọc trục : Điều chỉnh bằng đệm mỏng: Ở phương pháp này ta phải sử dụng 2 đai ốc và đưa 1 vòng đệm vào giữa 2 đai ốc để tạo lực căng. Hình 4.9. Điều chỉnh bằng đệm mỏng Điều chỉnh bằng lò xo: Phương pháp này sử dụng lò xo đĩa đặt giữa hai đai ốc để tạo lực căng Hình 4.10. Điều chỉnh bằng lò xo Tạo lực căng bằng cách thay đổi 1 bước ren trên đai ốc. Hình 4.11. Tạo lực căng bằng thay đổi bước ren Tạo lực căng bằng cách sử dụng các viên bi có đường kính nhỏ hơn đặt xen kẽ với các viên bi làm việc. Tính toán thiết kế bộ truyền vít me – bi. Yêu cầu đối với bộ truyền được thiết kế Khi thiết kế bộ truyền vitme – bi kích thước bộ truyền phải thỏa mãn hai thông số : tải trọng dọc trục cực đại, dịch chuyển dọc trục của cụm truyền (gồm ổ, vít me, đai ốc) vitme – đai ốc trong giới hạn cho phép. Nếu gọi dc dịch chuyển dọc trục của cụm truyền, dc được tính theo công thức : dc = d0 + dv + d , (4-5) Trong đó : d0 – biến dạng của ổ lắp trục vitme, mm ; dv – biến dạng của trục vitme, mm ; d - biến dạng của bộ truyền, mm ; Biến dạng của ổ có thể giảm được nhờ việc chọn ổ và giá trị sức căng ban đầu của ổ. Biến dạng của vitme tính theo cong thức: dv = 104Q , (4-6) Trong đó : l – chiều dài trục vít lớn nhất, cm ; Q – tải trọng dọc trục, kG ; E – mođun đàn hồi của vật liệu làm vitme, kG / cm2 ; F – diện tích mặt cắt vit me, cm2 và được tính theo công thức : ; dv – đường kính làm việc của vitme, cm ; Giá trị d phụ thuộc vào kích thước và sức căng của bộ truyền vì vậy sẽ được tính toán theo kích thước thiết kế. Tính toán thiết kế bộ truyền Các thông số ban đầu để thiết kế thường là chiều dài L của vitme (chiều dài vitme được thiết kế dựa trên cơ sở tính toán hành trình chuyển động của bàn máy, bàn dao), bước vitme, tải trọng Q, tốc độ nmin , nmax của vit me, thời gian làm việc, vật liệu trục vitme và đai ốc. Người ta khuyên vật liệu trục vitme và đai ốc nên chọn vật liệu có ứng suất cho phép từ 2500 ÷ 30000 kG/cm2 . Độ cứng bề mặt tiếp xúc 60HRC. Xác định đường kính vòng tròn tâm bi của bộ truyền. Chiều dài L của vitme là khoảng cách giữa hai gối đỡ vitme, đường kính d0 tâm bi tính toán theo công thức: d0 = (4-7) Để đảm bảo bộ truyền nhỏ gọn người ta khuyên đường kính d0 không nên lấy vượt quá giá trị . Xác định đường kính d1 bi trên cơ sở bước tv của vitme. Đường kính bi lớn khả năng tải cao trong điều kiện không có sức căng ban đầu. Nhưng đường kính bi bị giới hạn bởi chiều rộng giữa hai rãnh ren. Vì vậy đường kính bi được tính theo công thức : d1 » 0,6 tv (4-8) chú ý đường kính bi lấy giá trị nguyên lớn gần nhất. Xác định góc nâng của profin ren. Góc nâng của ren được tính trên cơ sở bước vitme và hiệu suất của bộ truyền. Khi chọn góc nâng phải đảm bảo hiệu suất cao của bộ truyền lớn hơn 0,9. Góc nâng được tính theo công thức : tg = (4-9) Góc nâng của bộ truyền không được chọn dưới 2020’ bởi vì góc nâng 2020’ hiệu suất là 0,85. Tính bán kính r2 profin ren vitme và đai ốc r2 = r1/0,96 (4-10) Xác định số bi tính toán và số bi làm việc. Chọn vật có ứng suất cho phép dcp= 25000 kG/cm2 ; mođun đàn hồi E = 2,2 .106 kG/cm2 ; r1/r2 = 0,07 ÷0,2 (r0 - bán kính tròn tâm bi) và a = 450. Tải trọng tính cho phép tác dụng lên bi được tính theo công thức : Pcp = 22dl (4-11) Tính số viên bi bố trí trong một bước ren tv. Nếu gọi số bi trên một bước ren là số bi tính toán ZTT thì số bi tính toán tính gần đúng theo công thức : ZTT= (4-12) Tính tải trọng cho phép tác dụng trên một bước ren : Qcp = ZTTsinacoslPcp (4-13) Nghiên cứu quá trình làm việc của bi trong một bước ren cho thấy khoảng 0,7 số bi trong bước đồng thời làm việc. Vì vậy số bi làm việc trong vitme – bi được tính : ZLV = ZTT/0,7 (4-14) Tính toán đường kính tâm vùng tiếp xúc dTXV trên trục vitme : dTXV = d0 – 2r1cosa (4-15) Tính toán đường kính đỉnh ren của trục vitme dV dựa trên cơ sở đảm bảo vùng tiếp xúc nằm hoàn toàn trên phần làm việc của profin : dv= d0 – 2[(r1+r2) cosa -r3] (4-16) Trong đó : r3 – góc lượn trên profin ren và được lấy gần đúng r3 = 0,2r1. Tính đường kính tâm vùn tiếp xúc dTXO trên đai ốc dTXO= d0 + 2r1 cosa (4-17) Tính đường kính đỉnh dDO của đai ốc dDO = d0 + (d0- dV)/2 (4-18) bán kính lượn trên đai ốc r4 = 0,15 r1. Kích thước cơ bản của vitme và đai ốc của bộ truyền vitme bi chỉ ra trên hình. Tính toán lượng dịch chỉnh để hiệu chỉnh sức căng ban đầu. Lựa chọn sức căng ban đầu phải chú ý đến hiệu suất của bộ truyền. Nếu tăng sức căng ban đầu làm giảm hiệu suất của bộ truyền, tăng momen không tải và suất hiện dao động khi chuyển động đai ốc dọc theo trục vít. Cùng với tăng sức căng ban đầu là tăng tải trọng giới hạn, tăng khả năng tự hãm của bộ truyền. Để tạo sức căng ban đầu bằng cách chuyển tương đối giữa hai phần đai ốc. Lượng dịch chuyển trong điều kiện E = 2,1.106 kG/cm2 ; r1/r2 = 0,07 ÷ 0,2 ; a = 450 tính theo công thức : dC = 6 (4-19) Trong đó : dC – lượng dịch chuyển tương đối giữa hai phần đai ốc,mm ; Pc – Sức căng ban đầu. Từ công thức () lượng dịch chuyển lớn nhất có thể tính : dCmax = 6 (4-20) Lượng dịch chuyển nhỏ nhất được tính theo công thức : dCmin = 6 (4-21) Để tính sức căng ban đầu ta cần tính hệ số tuổi thọ của bộ truyền. Hệ số tuổi thọ K0 tính theo công thức : Hình 4.12. Kích thước bộ truyền vit me - bi K0 = KQ (4-22) Trong đó KQ – hệ số tải trọng biến đổi, thường lấy KQ = 0,9 ; T1 – tuổi thọ của bộ truyền, thường lấy 5000 giờ ; n – số vòng quay tính toán của bộ truyền, tính theo công thức : n = (nmax + nmin)/2 ; Ci – số chu kỳ tải trọng trong một vòng quay của bộ truyền, tính theo công thức : Ci = 0,5zLV(1+cosa) ; …… = 0,6 ÷ 0,4 KQ = 0,4 ÷ 0,6 trong đó Qmin và Qmax là tải trọng lớn nhất và tải trọng nhỏ nhất đặt lên trục. Khi có mặt sức căng ban đầu hệ số KQ = 0,9. Khi K0 >1 thì QCP = QCPT/K0, trong đó : PCP – lực cho phép; QCPT – lực tĩnh. Khi K0 <0 thì QCP = QCPT và PCP = PCPT Tính lực căng cực đại : PCmax = PCP(1- 0,55) (4-23) Tính lực căng cực tiểu : PCmin = 0,5 (4-24) Hình 4.13. Sơ dồ lực tác dụng lên bi Trong đó QCP tính toán theo công thức : QCP = 0,45 HB kG/mm2. Tính hiệu suất của bộ truyền. Khi không có sức căng ban đầu hiệu suất tính theo công thức : h = (4-25) Trong đó l - góc nghiêng của ren. Góc nâng được tính tgl = t/pd0 ; r - góc ma sát. Chúng ta cần phải xác định góc ma sát r. Từ điều kiện cân bằng lực ma sát trên bi (hình 4.13) như chỉ ra trên hình. Góc ma sát có thể tính như sau tgr = (4-26) trong đó : fk – hệ số ma sát lăn, với bề mặt mài hệ số fk = 0,001. Hình 4.14. Mối quan hệ giữa Kh và Trong trường hợp có mặt sức căng ban đầu có thể tính toán hiệu suất bộ truyền theo công thức : hC =Kh (4-27) Hệ số Kh xác định theo đồ thị trên hình Tính toán momen không tải. Momen không tải MKT của bộ truyền khi có sức căng ban đầu tính như sau : MKT = PC ZTT sina [sin(l+r) – cos(l+r)] (4-28) Hình 4.15. Sơ đồ chịu lực trên mỗi phần đai ốc Để khử khe hở dọc trục cả hai hướng vì vậy đai ốc có kết cấu như chỉ ra trên hình . Với kết cấu đó chỉ có một phần đai ốc chịu lực theo mỗi hướng chịu lực. Nếu gọi K là số bước cần thiết của mỗi phần đai ốc được tính theo công thức : K = (4-29) Tính toán bộ truyền vitme – bi cho mô hình máy tiện thiết kế với số liệu : Chiều dài vitme L = 300 mm, bước vít tv = 5mm, lực dọc trục lớn nhất Q = 3 kG, số vòng quay lớn nhất nmax = 60 vòng/phút, tốc độ nhỏ nhất nmin = 1 vòng/phút : thời gian làm việc 1000h. Giải : Xác định đường kính bộ truyền : d0 = Các kích thước cơ bản của bộ truyền lực chọn theo bảng (bảng 5-1 và 5-2 – Điều khiển số - Ts. Bùi Quý Lực) :a = 450 ; d1 = 3; ; l= 3039’ ; ZTT = 26 ; ZLV = 21 ; một phần của đai ốc có 3 bước ren vì vậy số bi của cả nửa đai ốc là ZLV= 21 x 3 = 63; tải trọng cho phép QCP = 530 kG Tính toán bộ truyền theo tuổi thọ Tính tốc độ trung bình n : n = vòng/phút Tính số chu kỳ tải trọng Ci : Ci = 0,5zLV(1+cosa) = 0,5.21(1+ 0,707) = 14,2 Tính K0 : K0 = KQ = 1,37 Vì K0 > 1 nên ta có : PCP = PCPT/K0 = 98/1,37 = 71,53 kG QCP = QCPT/K0 = 530/1,37 = 386,8 kG Xác định lực căng ban đầu Tính lực căng ban đầu cực đại : PCmax = PCP(1- 0,55) = 71,53(1- 0,55) = 68,5 kG Tính sức căng nhỏ nhất : PCmin = 0,5 = 0,5= 0,48 kG (ZTT = 0,7 ZLV= 0,7.63 = 44). Tính lượng dịch chỉnh tạo sức căng ban đầu Khi cần tạo lực căng PCmax= 68,5 kG cần lượng dịch chỉnh : dCmax = 6 = 6 69,6 mm Khi cần tạo ra lực căng PCmin = 0,48 kG cần dịch chỉnh một lượng : dCmax = 6 = 60,43 mm Xác định hiệu suất của bộ truyền Tính góc ma sát : tgr = = = 0,0094 từ đó r = 00 32’ Xác định hệ số Kn. Để tìm hệ số này ta tính Q/(ZLVsinaPC) = 30/(44.0,707.0,48) = 2 Tra trên đồ thị (4.14) hệ số Kh = 0,97 Hiệu suất của bộ truyền : hC =Kh = 0,97 = 0,91 7- Tính toán momen không tải MKT = PC ZTT sina [sin(l+r) – cos(l+r)] = 0,48.44.0,707. [0,0678 – 0,0596]= 1,4 kGcm 5.3. Một số kiểu đai ốc bi do hãng NSK sản xuất : Model Hình dạng Dạng mặt bích Phương pháp căng đai ốc Kiểu hồi bi SFD Với d£16 có dạng chữ nhật Với d³20 có dạng tròn hoặc khuyết không căng Nắp hồi bi ZFD Có dạng tròn hoặc tròn khuyết Căng theo phương pháp thứ 3 (Z preload) Nắp hồi bi DFD Có dạng tròn họăc tròn khuyết Căng theo phương pháp thứ nhất (D preload) Nắp hồi bi DFFD Có dạng tròn hoặc tròn khuyết Ghép 2 đai ốc Nắp hồi bi DCD Không có vành Ghép 2 đai ốc Nắp hồi bi SFT Với d£16 có dạng chữ nhật Với d³20 có dạng tròn hoặc khuyết Không căng Ống hồi bi Model Hình dạng Dạng mặt bích Phương pháp căng đai ốc Kiểu hồi bi PFT Với d£16 có dạng chữ nhật Với d³20 có dạng tròn hoặc khuyết Căng theo phương pháp thứ 4 (P preload) Ống hồi bi ZFT Có dạng tròn hoặc khuyết Căng theo phương pháp thứ 3 (Z preload) Ống hồi bi DFT Có dạng tròn hoặc khuyết Căng theo phương pháp thứ nhất Ống hồi bi DFFT Vành tròn Ghép 2 đai ốc Ống hồi bi CHƯƠNG 5  ĐƯỜNG DẪN HƯỚNG TRONG MÁY CÔNG CỤ CNC I. Một số khái niệm về đường dẫn hướng trong máy công cụ CNC 1.Đường dẫn hướng được sử dụng trong máy công cụ nhằm mục đích: (a) Điều khiển dẫn hướng hoặc đường dẫn cho các hoạt động của phần chịu tải hoặc bàn giữ dụng cụ hoặc phôi gia công (b) Hấp thụ tất cả các lực động hoặc lực tĩnh. Hình dạng và kích thước của sản phẩm phụ thuộc vào độ chính xác và sự chuyển động và các kích thước hình học và độ chính xác động học của dẫn hướng. Mối quan hệ giữa các thông số hình học của con trượt (phần chuyển động) và dẫn hướng (phần tĩnh) đến bệ máy quyết định độ chính xác hình học của máy. Độ chính xác động học phụ thuộc vào độ thẳng, độ đồng phẳng và độ không song song trong dẫn hướng. Những sai số này dẫn đến kết quả sai số theo dõi khác nhau như bước ren, khe hở và trục mà khó có thể đo được chính xác. Hơn nữa, qua giai đoạn sử dụng, các loại hao mòn trong dẫn hướng làm giảm độ chính xác của chuyển động dẫn hướng, dẫn đến những sai sót trong dịch chuyển và định vị. Khi đang gia công cắt gọt, tốc độ của chuyển động tịnh tiến (tốc độ nạp) có thể thấp hơn 20 mm/phút. Trong suốt quá trình chạy không như xác định vị trí, tốc độ nuôi có thể cao hơn 50 mm/phút. Đối với việc gia công đơn thuần mặt phẳng và định vị chính xác trong suốt quá trình gia công, sự chuyển động có thể mịn và liên tục, thời tự do trong chuyển động giật cục. Các điểm phải được xem xét trong khi thiết kế dẫn hướng: Độ cứng Khả năng giảm sóc. Các thông số hình học và độ chính xác động học Vận tốc và sự trượt Thuộc tính ma sát Sự mài mòn Cung cấp cho sự chỉnh lý trong trình diễn Định vị trong mối quan hệ với không gian làm việc Bảo vệ khỏi phoi và sự hư hại 2. Ma sát trong dẫn hướng Ma sát dẫn hướng hầu như có nhiều trong các máy cắt truyền thống phụ thuộc vào giá trị cắt thấp của chúng và thuộc tính giảm sóc tốt. Những dẫn hướng này hoạt động dưới điều kiện của ma sát trượt và không có hệ số ma sát cố định. Hệ số ma sát khác nhau với tốc độ trượt như chỉ ra trong (hình 4.16) Hình 5.1 : Quan hệ giữa hệ số ma sát và vận tốc trượt trong đường dẫn hướng ma sát Hệ số ma sát rất cao khi chuyển động bắt đầu và khi tốc độ trượt tăng lên, nó giảm nhanh và vượt qua tốc độ giới hạn, nó sẽ đạt đến một giá trị hầu như không đổi. Bởi vậy, để khởi động chuyển động, lực để thắng lực ma sát do đó cần phải cao. Kết quả của lực này trong truyền động cơ khí, như trong trục vít, tồn tại trong biến dạng đàn hồi. Năng lượng vì vậy chứa đựng trong trục vít, kết hợp với lực đặt, gây ra tải trọng trượt và dịch chuyển với tỷ lệ nhanh hơn. Khi tốc độ tăng lên, ma sát càng giảm đi và khối lượng dịch chuyển càng lớn hơn có khuynh hướng cho sự trượt. Có khả năng chu kỳ của các sự việc này lặp lại kết quả dẫn đến sai số trong định vị và hậu quả là chuyển động giật cục. Hiện tượng này được biết đến hiện tượng que trượt. Để giảm hiện tượng trượt, có thể hạn chế đến tối thiểu nhưng cố định ma sát giữa các bề mặt tại điểm tiếp xúc. Tác động này trong ma sát dẫn hướng bởi dùng các thanh vật liệu như poly tetra fluoro ethylene (PTEE) hay turcite thẳng hàng với giao diện của dẫn hướng. Turcite là một loại nhựa đặc biệt với các tinh thể graphít gắn trên bề mặt của nó. Những vật liệu này có giá trị hệ số ma sát thấp và không đổi. Thêm vào đó, khi các tấm bị mòn đến phạm vi mà định hướng sai dẫn đến vượt quá giới hạn có thể cho phép, sau đó chúng có thể cho phép thay thế và phục hồi lại độ chính xác. Dẫn hướng thường được sử dụng trong máy công cụ có số lượng khác nhau nhiều về hình dáng, như dạng trụ, dạng chữ V, bằng phẳng và đuôi én. Hình 5.2. Dẫn hướng dạng chữ V, dạng đuôi én 3. Yêu cầu của dẫn hướng trong máy công cụ CNC Đảm bảo dịch chuyển nhỏ nhất của máy. Tránh được hiện tượng trượt theo bước nhảy. Giảm được tổn thất năng lượng, có khả năng bôi trơn tốt. Tuổi thọ và độ tin cậy cao. 4. Ưu nhược điểm và phạm vi sử dụng của đường dẫn hướng ma sát lăn Trong hầu hết các máy điều khiển số hiện nay để thực hiện việc dẫn hướng cho bàn máy, bàn xe dao hoặc đầu trục chính người ta đều sử dụng hệ thống đường dẫn hướng ma sát lăn. Sống lăn có ưu điểm hơn sống trượt là hiệu suất truyền dẫn cao, chính xác do ma sát trượt được thay thế bằng ma sát lăn. Nhưng nhược điểm là chịu tải kém và chế tạo khó hơn rất nhiều so với sống trượt thường. II. CÁC DẠNG ĐƯỜNG DẪN HƯỚNG TRONG MÁY CÔNG CỤ CNC 1. Dẫn hướng dạng chữ V Dạng chữ V hay chữ V xoay ngược được sử dụng rộng rãi trong các loại máy cắt gọt, đặc biệt là máy tiện. Một trong những ưu điểm của loại chữ V hay chữ V xoay là có thể định hướng song song của dẫn hướng với trục quay, không có hiệu quả khi mòn. Có chuyển động khép kín như thành phần ổn định trong các thành phần thấp hơn, và thành phần tự động duy trì sự sắp xếp thẳng hàng. Vì vậy các máy trục không cần yêu cầu có dẫn hướng chữ V để tạo ra dung sai gây bởi sự mài mòn. Ở vài máy, góc của chữ V khác nhau để giảm khả năng mòn thất thường của bề mặt chữ V. Điểm chính của các máy tiện có kết hợp dẫn hướng chữ V và dẫn hướng thẳng để ngăn ngừa sự xoắn của bề mặt trượt, như chỉ trong hình 4.17. Sự dự phòng cũng để tránh tải trọng từ việc phóng của dẫn hướng. 2. Dẫn hướng phẳng và dạng đuôi én (dạng mang cá) . Mặc dù kiểu hình chữ V có các ưu điểm chắc chắn, nhưng loại hình đuôi én và phẳng vẫn được sử dụng trong các máy công cụ CNC. Loại dẫn hướng phẳng có khả năng chịu tải hơn các loại dẫn hướng khác. Sau thời gian sử dụng, sự mài mòn có thể xuất hiện sự trượt của các bề mặt với nhau. Các cần máy trục được sử dụng để bảo đảm độ chính xác lắp của các mặt trượt đến cả dẫn hướng phẳng và đuôi én. Các cần máy có dạng hình nón và có thể điều chỉnh để giảm dung sai lớn quá mức gây ra bởi sự mòn. Sự tiếp xúc giữa kim loại với nhau trong loại chữ V, phẳng và đuôi én của dẫn hướng thường là thép đúc với thép đúc. Thép đúc có thể được sử lý nhiệt (cứng nhiệt) để tăng độ cứng của nó, và các bề mặt xung quanh để đạt được độ chính xác yêu cầu. Trước đây, sau khi gia công các dẫn hướng trên các sản phẩm đúc của bệ máy hay hàng dọc, đó là kỹ thuật bình thường để cạo chúng bằng tay để đảm bảo hiệu quả chịu được sự trượt trong dẫn hướng. Nhưng nay, mặc dù giới hạn khối lượng của sự cạo vẫn còn tồn tại, trong quá trình gia công dẫn hướng đối với máy mài chính xác đã giảm khối lượng cạo yêu cầu. Khi dẫn hướng sản phẩm của việc đổ khuôn và trở nên mòn sau một thời gian, cần thiết phải tháo dỡ máy để gia công lại dẫn hướng để phục hồi lại độ chính xác. Để khắc phục hiện tượng này, dẫn hướng được làm từ thép tăng cứng sản xuất sẵn được gắn chặt với vật đúc, cái mà có thể thay thế nếu chúng bị mòn hay bị phá huỷ. 3. Dẫn hướng dạng trụ . Hình 5.3. dẫn hướng dạng trụ Đối với dẫn hướng trụ, lỗ khoan phần chịu tải quy định sự chống đỡ xung quanh dẫn hướng. Đối với những sự cản trở mối quan hệ nhỏ và các tải trọng nhẹ, các dẫn hướng dạng trụ tỏ ra có hiệu quả. Giới hạn trong sử dụng các loại dẫn hướng này cho các đòn ngang dài đó là nếu thanh dẫn hướng chỉ chống đỡ cho mỗi phần cuối, nó có thể bị võng hoặc bị cong ở giữa của chiều dài đặt tải. 4. Dẫn hướng chống ma sát chuyển động tịnh tiến. Dẫn hướng chống ma sát chuyển động tịnh tiến được sử dụng trong máy công cụ CNC nhằm: (a) Giảm khối lượng mài mòn. (b) Cải thiện độ mịn của chuyển động (c) Giảm ma sát (d) Giảm sự phát nhịêt Dẫn hướng chống ma sát chuyển động tịnh tiến được sử dụng để vượt qua hệ số ma sát tương đối cao của ma sát trong tiếp xúc kim loại với kim loại và kết quả của việc giới hạn địa chỉ trong phần danh sách ở trên. Chúng sử dụng các thành phần cán giữa các phần chuyển động và phần tĩnh của máy. Chúng mang lại các ưu điểm sau khi so sánh với dẫn hướng ma sát: Ma sát thấp Không có trượt Tự do lắp ráp Có lãi trong điều kiện sẵn sàng lắp đặt. Sức chứa tải trọng cao Khả năng chứa tải trọng đặt trước nặng hơn Tốc độ đòn ngang cao hơn. Các nhược điểm chính của các dẫn hướng này được so sánh với dẫn hướng ma sát là khả năng giảm sóc thấp hơn. Việc sản xuất máy công cụ sử dụng vài phần cho dẫn hướng chống ma sát chuyển động tịnh tiến như vòng tuần hoàn kín của các loại bạc cầu, ổ trục tịnh tiến với các hòn bi và ổ đũa. Mặc dù các thành phần ổ đũa có ít thuộc tính giảm trấn hơn so với dẫn hướng ma sát, dẫn hướng chuyển động tịnh tiến vẫn trở nên rất phổ biến trong các máy công cụ do tốc độ đòn ngang nhanh và cao hơn. Hình 5.4. Chi tiết sống dẫn ma sát lăn hình trụ Hình 5.5. Sống dẫn dạng trụ Chu kỳ ổ bi Ổ trượt với bi và ổ đũa Số lượng của máy sử dụng ổ đũa để cung cấp cho các hoạt động lăn nhiều hơn là trượt. Các ổ đũa được tiếp xúc với dẫn hướng được gia công trên các phần đúc của máy. Những loại ổ này rất hiệu quả trong việc gia công mịn và dễ dàng chuyển động, nhưng vẫn yêu cầu độ chính xác hình dạng được gia công đối với vật đúc. Các bề mặt tại điểm tiếp xúc với ổ đũa cần phải được làm tăng cứng và cần phải có bề mặt mịn. Để giảm các vấn đề khi gia công, độ chính xác hình học đối với máy giường, các chấn song bằng thép được tôi cứng với các dạng dẫn hướng đặc biệt, có thể được gắn chặt với các phần đúc của máy. Các khối đặc biệt, một cặp đường ray dẫn hướng về phía trước, với sự quay vòng của các viên bi có thể chuyển động về phía trước các đường ray. Các viên bi tạo ra sự chuyển động lắc ngang và từ lúc các dạng tiếp xúc trên đường ray là các dạng cùng kiểu với viên bi., có dạng tiếp xúc đường giữa các con lăn và đường ray, một cặp về phía trước mỗi đường ray dẫn hướng. Hệ số ma sát bị giảm và không có bề mặt trượt nào trong sự lắp ráp này. Những bộ dẫn hướng này là các thành phần chính xác. Dung sai tổng chiều cao H là khoảng và chiều cao khác nhau đối với mỗi thành phần đã định sẵn trong khoảng (tối đa). Dung sai với kích thước A khoảng với sự khác nhau (tối đa) cho mỗi thành phần định sẵn của đường ray và khối ổ trượt. 5. Các dạng dẫn hướng khác Các kiều dẫn hướng khác được sử dụng trong máy công cụ là: Dẫn hướng thuỷ lực Dẫn hướng khí nén Đối với dẫn hướng thủy lực, bề mặt trượt độc lập với dẫn hướng với màng phim rất mỏng của dòng chất lưu ở áp suất cao đến 300 bar (1 bar=0.1MPa). Sự mòn ma sát và bề mặt trượt đều hoàn toàn bị loại trừ. Mức độ cao của độ cứng động lực và độ giảm chấn được tạo ra bởi các dẫn hướng này, cả các thuộc tính góp phần tạo ra khả năng của máy tốt hơn. Ứng dụng của chúng bị giới hạn phụ thuộc vào giá thành cao và khó lắp ráp. Đối với dẫn hướng khí nén, bề mặt trượt gây ra trên miếng đệm của khí nén mà nó hoàn toàn riêng rẽ đối với sự trượt và các bề mặt dẫn hướng. Giới hạn chính của các kiểu này của dẫn hướng chính là độ cứng thấp của chúng, mà nó được giới hạn phạm vi sử dụng để định vị, ví dụ như máy đo trục (CMM). Sự lựa chọn các kiểu dẫn hướng cho các ứng dụng thông thường phụ thuộc cơ bản vào các yêu cầu vào khả năng tải, mức độ giảm chấn và tốc độ vượt qua. Để đạt đến lợi ích tối đa, hầu hết việc sản xuất các máy công cụ tạo ra việc sử dụng kết hợp của chống ma sát và dẫn hướng ma sát với đường dạng /PTFE. Với loại kết hợp này cải tiến được khả năng tải trong suốt quá trình sử dụng dẫn hướng chống ma sát và khả năng giảm chấn trong quá trình sử dụng dẫn hướng ma sát. a. Dẫn hướng có dạng hình V kép b. Dẫn hướng có dạng kín c. Mô phỏng dẫn hướng trong SolidWork Hình 5.6. Hình dạng đường dẫn hướng 6. Cấu tạo của đường dẫn hướng : Một bộ dẫn hướng thông thường bao gồm 2 sống dẫn cố định và 4 má dẫn di động (bàn lăn). Nhưng đôi khi do đòi hỏi về độ cứng vững có thể sử dụng 6 hoặc 8 má dẫn di động. Má động di chuyển trên các viên bi (hoặc con lăn), các viên bi được tuần hoàn liên tục nhờ các rãnh hồi bi được bố trí trên bàn lăn. Sống dẫn có nhiệm vụ dẫn hướng cho bàn lăn và đồng thời là kết cấu chịu tải trọng chủ yếu của phôi và bàn máy. Do đó khi chọn đường hướng ta phải chú ý đến độ cứng vững và khả năng chịu tải của sống dẫn. Hình 5.8. dạng mặt cắt Đường dẫn hướng con lăn Hình 5.9. Đường dẫn hướng con lăn 7. Một số kiểu sống lăn của hãng NSK Kiểu LH : Kiểu LS : Kiểu LA : Kiểu LY Kiểu LW : - Kiểu LE : - Kiểu LU : 8. Tính toán sống trượt. Để cho sống trượt có tính chịu mòn, áp suất trung bình Ptb trên sống trượt phải nhỏ hơn trị số cho phép rút ra từ thực nghiệm. Khi xác định áp suất lớn nhất Pmax tác dụng lên bề mặt sống trượt ta không thể chỉ dùng tĩnh học được, vì ngoài 6 phương trình cân bằng tĩnh học (cho vật rắn tương đối ) sống trượt còn chịu biến dạng, nên ta phải viết thêm phương trình biến dạng và bài toán trở về siêu tĩnh. Tuy nhiên để tính Ptb đôi khi chỉ dùng các phương trình tĩnh học cũng đủ. Phương pháp tính chặt chẽ và chắc chắn được nghiên cứu lần đầu tiên do tiến sĩ kỹ thuật D.N. Rêsêtốp (ENIMS 1942) phương pháp được trình bày dưới đây và nagỳ nay đã thành tiêu chuẩn mà ngành chế tạo máy Liên Xô đang dùng (tiêu chuẩn H49-2MCC). Các giai đoạn tính toán sống trượt. Quá trình tính toán sống trượt cần thông qua 4 bước sau đây : Xác định tổng áp lực tác dụng lên các bề mặt sống trượt. Tính áp suất trung bình trên các bề mặt đó. Tính áp suất lớn nhất. So sánh các trị số tìm được với áp suất lớn nhất cho phép rút ra từ thực nghiệm. 8.2. Các lực tác dụng lên sống trượt bao gồm: 3 thành phần Px, Py, Pz của lực cắt. Trọng lượng toàn bộ bàn dao coi như tập trung vào trọng tâm. Lực kéo Q của máy tác dụng lên bàn dao tịnh tiến. Lực ma sát f do phản lực trên các mặt tiếp xúc của sống trượt, các lực này ngược với chiều chuyển động. Cách tính các lực trên như sau: tính lực Px, Py, Pz theo nguyên lý cắt Trọng lượng bàn dao G đặt tại trọng tâm xác định trọng tâm bằng các quy tắc hình học thông thường hoặc bằng các máy vẽ Hình 5.10. Lực tác dụng lên sống trượt Xác định lực kéo Q có chiều như sau (hình 5.11), nó sẽ hướng dọc theo thân máy với cơ cấu vit me đai ốc. Hình 5.11. Phương chiều lực kéo Q Tìm phản lực và các lực ma sát f để viết phương trình cân bằng . Tính áp suất trung bình tác dụng lên các mặt của sống trượt. Chẳng hạn đối với dạng sống trượt dạng mang cá của các máy tiện cũ. Áp suất trung bình tác dụng lên các mặt A, B, C là : PAtb= A/ (a.L) (5-1) PBtb= B/ (a.L) (5-2) PCtb= C/ (a.L) (5-3) Với L là chiều dài xe dao , a, b, c là chiều rộng bề mặt trượt. Tính áp lớn nhất Pmax tác dụng lên sống trượt. Trị số áp suất lớn nhất cho phép [Pmax] - Với tốc độ trượt chậm như ở máy tiện thì [Pmax]= (20¸30)105 N/m2 CHƯƠNG 6 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC CHÍNH . Trục chính là một chi tiết quan trọng trong hệ t