Luận văn Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo mô hình thiết bị dịch chuyển góc hai trục NC

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP -------------------------- LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH THIẾT BỊ CHUYỂN DỊCH GÓC HAI TRỤC NC Học viên: Nguyễn Mạnh Hà Người hướng dẫn Khoa học: TS Hoàng Vị THÁI NGUYÊN 2008 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 4 MỤC LỤC Trang Mở đầu ………………………………………………………………………………………… 05 Chương I: TỔNG QUAN…………………..………………………………………………… 07 Chương II: NGHIÊN CỨU, KHẢO SÁT CÁC THIẾT BỊ PHÂN ĐỘ TRUYỀN THỐNG…. 09 2.1 CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN ĐỘ ……..…………………………………………… 09 2.1.1 Phân độ trực tiếp……………..……………………………………………............... 10 2.1.2 Phân độ giản đơn……………..…………………………………………………….. 10 2.1.3 Phân độ phức tạp ……………..……………………………………………………. 11 2.1.4 Phân độ vi sai……………..………………………………………………………… 15 2.1.5 Phân độ vạn năng……………..…………………………………………………….. 17 2.1.6 Phân độ theo trị số góc……………..……………………………………………….. 19 2.1.7 Phân độ trong trường hợp chia vòng tròn ra các phần không bằng nhau ………….. 20 2.1.8 Phân độ theo theo trị số góc theo điều khiển gián tiếp bằng động cơ bước ……….. 21 2.2 KẾT LUẬN CHƯƠNG II ……..……………………………………………………. 21 Chương III: NGHIÊN CỨU, KHẢO SÁT CÁC LOẠI ĐỘNG CƠ BƯỚC…………………... 23 3.1 TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ BƯỚC (STEP MOTOR)……………………………. 23 3.2 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG………………………………………………………… 26 3.3 CẤU TẠO VÀ PHÂN LOẠI ĐỘNG CƠ BƯỚC……………………………………. 28 3.4 ỨNG DỤNG ĐỘNG CƠ BƯỚC TRONG CÁC HỆ TRUYỀN ĐỘNG RỜI RẠC… 31 3.5 KẾT LUẬN CHƯƠNG III…………………………………………………………… 41 Chương IV: NGHIÊN CỨU, KHẢO SÁT CÁC LOẠI ENCODER ……………………......... 43 4.1 Giới thiệu về encoder…………………………………………………………………. 43 4.2 Nguyên lý hoạt động cơ bản của encoder, LED và lỗ. ………………………………. 43 4.3 Nguyên lý cơ bản của hoạt động encoder. . ………………………………………….. 44 4.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG III…………………………………………………………… 47 Chương V: XÂY DỰNG MÔ HÌNH. ………………………………………………………… 48 5.1 Thiết kế bộ truyền trục vít – bánh vít.………………………………………………… 48 5.2 Lựa chọn loại động cơ bước. ………………………………………………………… 51 5.3 Lựa chọn loại encoder. ……………………………………………………………...... 51 5.4 Tính toán cho độ phân giải của mô hình thử nghiệm ………………………………… 52 5.5 Thiết kế bảng mạch điều khiển. ……………………………………………………… 54 5.6 Thao tác điều khiển phân độ. ………………………………………………………… 76 5.7 Kết luận chương V …………………………………………………………............... 76 Chương VI: ĐÁNH GIÁ VÀ KẾT LUẬN. …………………………………………………... 78 TÀI LIỆU THAM KHẢO. …………………………………………………………………… 80 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 5 MỞ ĐẦU Trong gia công cơ khí chính xác đầu phân độ được sử dụng và có đóng góp nhiều trong quá sản xuất và chế tạo máy. Tuy nhiên, khi sử dụng đầu phân độ truyền thống thường gặp nhiều phức tạp như việc tính toán gia công phải sử dụng bảng tra, kết quả đôi khi chỉ mang tính gần đúng do trong quá trình tính toán, như quy đổi số thập phân ra phân số thường chỉ lấy gần đúng. Những bất lợi đó làm hạn chế nhiều về độ chính xác gia công, tính kinh tế và hiệu quả gia công. Dựa trên cơ sở kế thừa những thiết bị truyền thống và kết hợp những thiết bị công nghệ cao, luận văn chọn hướng cải tiến và áp dụng sản phẩm điện tử với nội dung: Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo mô hình thiết bị dịch chuyển góc hai trục NC. Nội dung luận văn chủ yếu với mục đích thiết kế mô hình đầu phân độ số, với ý tưởng áp dụng sản phẩm cơ điện tử trong gia công cơ khí chính xác. Tuy nhiên, mặc dù có cố gắng nhiều trong việc xây dựng ý tưởng mô hình nhưng nội dung của luận văn còn nhiều thiếu sót và còn nhiều những điểm mới cần được đề xuất và trao đổi, thảo luận thêm. Tác giả rất mong và trân trọng mọi sự đóng góp, phê bình của các thầy giáo và đồng nghiệp đối với luận văn. Em xin trân trọng cảm ơn Ban Chủ nhiệm Khoa Đào tạo sau Đại học Trường Đại học KTCN, Ban Giám hiệu và Ban Chủ nhiệm Khoa Kỹ thuật Công nghiệp Trường Cao đẳng Kinh tế - Kỹ thuật đã hết sức tạo điều khiện thuận lợi cho em trong suốt quá trình học tập và hoàn thành luận văn. Xin trân trọng cảm ơn các thầy giáo trong Hội đồng bảo vệ Đề cương luận văn Thạc sỹ đã góp ý, chỉnh sửa và phê duyệt đề cương để luận văn của em được hoàn thành với nội dung tốt nhất. Đặc biệt, em xin trân trọng cảm ơn Tiến sỹ Hoàng Vị, Phó Chủ nhiệm Khoa Cơ khí Trường Đại học KTCN đã tận tình hướng dẫn em trong suốt quá trình xây dựng ý tưởng mô hình và hoàn thành nội dung luận văn. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 6 Xin chân thành cảm ơn các đồng nghiệp, các cộng tác viên đã giúp đỡ, thảo luận và đề xuất những giải pháp tốt nhất trong quá trình viết luận văn và xây dựng mô hình thiết bị thử nghiệm. Xin chân thành cảm ơn gia đình và bạn bè đã động viên, cổ vũ về tinh thần và vật chất cho bản thân trong suốt quá trình học tập và làm luận văn. HỌC VIÊN Nguyễn Mạnh Hà Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 7 CHƯƠNG I TỔNG QUAN 1.1 Cơ sở khoa học và thực tiễn của đề tài: Trong lĩnh vực gia công chế tạo cơ khí và đặc biệt là gia công các bề mặt phức tạp để đạt được độ chính xác tương quan về hình dáng hình học thì chuyển động phân độ có ý nghĩa đặc biệt quan trọng. Các thiết bị phân độ là một phần không thể thiếu của các máy công cụ. Trong thực tế các cơ cấu phân độ đơn giản như: đầu phân độ trực tiếp, đầu phân độ gián tiếp, đầu phân độ vạn năng, đầu phân độ quang học… đã được sử dụng khá phổ biến và rộng rãi trong ngành chế tạo máy. Với ứng dụng kỹ thuật số hiện nay, các thiết bị phân độ có ứng dụng kỹ thuật số cũng đã được sử dụng nhiều trong cơ khí chế tạo chính xác và hiện đại. Trong điều kiện thực tế ở Việt Nam hiện nay, việc nghiên cứu, thiết kế và phát triển cơ cấu phân độ số đóng vai trò quan trọng trong việc chủ động sản xuất các thiết bị phân độ cho ngành chế tạo máy của nước nhà. Vì vậy, đề tài tập trung vào việc Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo mô hình thiết bị dịch chuyển góc hai trục NC. 2.1 Mục tiêu của đề tài: - Xây dựng cấu trúc, mô hình kết cấu của thiết bị phân độ số. - Đánh giá độ chính xác dịch chuyển góc của thiết bị dịch chuyển góc hai trục NC trên cơ sở các nghiên cứu về công nghệ chế tạo thiết bị đo số trong điều kiện của Việt Nam. 3.1 Nội dung của đề tài: - Nghiên cứu, khảo sát các thiết bị phân độ truyền thống. - Nghiên cứu, khảo sát các loại động cơ bước. - Nghiên cứu, khảo sát các loại encoder (bộ mã hoá vòng quay). - Xây dựng mô hình theo hướng phát triển cấu trúc của thiết bị đầu phân độ số theo định hướng của sản phẩm cơ điện tử. - Đánh giá và kết luận. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 8 MÔ HÌNH THIẾT BỊ Step motor + Encoder Step motor + Encoder hÖ thèng h·m m©m cÆp Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 9 CHƯƠNG II NGHIÊN CỨU, KHẢO SÁT CÁC THIẾT BỊ PHÂN ĐỘ TRUYỀN THỐNG Đầu phân độ là một trong số những bộ phận quan trọng của máy công cụ, được dùng để chia vòng tròn ra nhiều phần đều nhau hoặc không đều nhau, cách nhau một góc độ nào đó. Công việc phân độ thường gặp trong khi gia công các chi tiết sau: - Phay các rãnh trên mặt ngoài của chi tiết trụ tròn, ví dụ: răng dao doa, răng dao phay, rãnh ta rô, bánh răng, trục then hoa, v.v… - Phay các cạnh của chi tiết có dạng khối đa diện, ví dụ: mũ ốc, đầu bu lông, chuôi ta rô, v.v… - Phay các rãnh trên mặt đầu của chi tiết trụ tròn, ví dụ: răng đầu mút của dao phay trụ đứng, răng của đĩa tục kết, v.v… - Phay các rãnh trên mặt côn, ví dụ: phay bánh răng côn, phay răng của dao phay góc, v.v… - Khoan các lỗ trên mặt đĩa, ví dụ: chế tạo đĩa phân độ. - Khắc vạch trên vòng du xích của máy công cụ, v.v… * Những bộ phận chính của đầu phân độ: Đầu phân độ phổ biến bao gồm: Cơ cấu truyền động chính bằng trục vít - bánh vít. Các bộ phận phụ như tay quay, đĩa phân độ, kim cài, cánh kéo, ụ sau... 2.1 CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN ĐỘ: Tuỳ theo yêu cầu công việc và tuỳ mức độ chính xác cần thiết, có thể áp dụng một ttong các phương pháp sau: - Phân độ trực tiếp. - Phân độ giản đơn. - Phân độ phức tạp. - Phân độ theo trị số góc. - Phân độ vi sai. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 10 2.1.1 Phân độ trực tiếp Nguyên tắc của phương pháp phân độ trực tiếp là từ mẫu chia (tức đĩa phân độ) đến chi tiết gia công có quan hệ trực tiếp, không thông qua một cơ cấu trung gian chuyển tiếp nào. Đĩa phân độ quay bao nhiêu thì chi tiết gia công quay bấy nhiêu. Với phương pháp này, số phần chia cũng như sai số hoàn toàn phụ thuộc vào đĩa phân độ, tính vạn năng kém và độ chính xác thấp (thường chỉ chia được 2, 4, 6, 12 phần đều nhau). Tuy nhiên ưu điểm của nó là đơn giản, giá thành rẻ, thao tác dễ dàng. Trong các đồ gá quay chuyên dùng, thường áp dụng nguyên tắc này (ví dụ: gá khoan các lỗ dầu ở rãnh pít tông ô tô). Để mở rộng phạm vi sử dụng, có thể thay đổi các đĩa phân độ thay thế có số lỗ khác nhau. Ví dụ: đĩa có 24 lỗ thì chia được 2, 3, 4, 6, 8, 12, 24 phần đều nhau; đĩa có 30 lỗ thì chia được 2, 3, 5, 10, 15, 30 phần đều nhau, v.v… Cũng có kiểu bố trí hệ thống trục vít – bánh vít với mục đích truyền động được êm, đều, song về nguyên tắc vẫn là phân độ trực tiếp. 2.1.2 Phân độ giản đơn Nguyên tắc của phân độ giản đơn là giữa chuyển động của tay quay phân độ với chi tiết gia công có quan hệ giảm tốc nhằm mục đích thu nhỏ sai số biểu hiện Gá đầu phân độ trực tiếp trên máy phay Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 11 trên chi tiết, không phải chịu mức sai nhiều như bản thân đĩa phân độ; đồng thời số phần chia cũng được nhiều hơn. Nếu tỷ số giảm tốc của ụ phân độ là N (thường N= 40 hoặc có khi N = 30, 60, 80..) thì muốn chi tiết gia công quay 1 vòng, phải xoay tay quay N vòng. Ví dụ: với N= 40, muốn chia vòng tròn ra 2 phần đều nhau thì tay quay phải quay: 20 2 40 = vòng Ta có công thức tổng quát: Z Nn = Trong đó: n - số vòng tay quay khi phân độ; N - Tỷ số giảm tốc của ụ phân độ (thường N = 40); Z- số phần cần chia đều. Đĩa phân độ có nhiều hàng lỗ với số lượng lỗ khác nhau. Cơ cấu mở góc dùng làm chuẩn đánh dấu để khỏi nhầm lẫn trong khi phân độ. Ví dụ: Ụ phân độ có N = 40, cần phay khối 7 cạnh đều. Như vậy mỗi lần phân độ khởi phẩm phải quay 1/7 vòng. Tay quay ụ phân độ phải quay: 5 7 55 7 40 =+=== Z Nn vòng + 21 15 lỗ Cụ thể là: Điều chỉnh cho chốt định vị nằm vào hàng lỗ có 21 lỗ. Mỗi lần phân độ tay quay quay 5 vòng cộng thêm 15 lỗ nữa (cắm chốt vào lỗ thứ 16). Trường hợp Z là ước số của N (ví dụ Z = 20, 10, 8, 5), không cần sử dụng đĩa phân độ, vì mối lần phân độ thì tay quay chỉ phải quay số vòng nguyên. Ví dụ: muốn phay bánh răng có 20 răng, mỗi lần phân độ phải quay tay quay 2 20 40 ==n vòng. 2.1.3 Phân độ phức tạp Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 12 Đối với phương pháp phân độ giản đơn nói trên thì chỉ chia được vòng tròn ra số phần Z chẵn với số lỗ có sẵn trên đĩa phân độ. Gặp trường hợp số phần cần chia không chẵn với số lỗ ở đĩa phân độ, ta phải áp dụng phương pháp phân độ phức tạp hoặc phương pháp phân độ vi sai. Với ụ phân độ giản đơn thì dùng phương pháp phân độ vi sai phức tạp và với ụ phân độ vạn năng thì dùng phương pháp phân độ vi sai. Ví dụ: Cần phân độ ra 61, 79, 83, 89, 91, 93 phần, thường không phân độ giản đơn được. Nguyên tắc của phương pháp phân độ phức tạp là phối hợp 2 lần phân độ giản đơn để thực hiện phần chia lẻ trên một chi tiết. Nội dung công việc như sau: 2.1.3.1 Ụ phân độ: Trên ụ phân độ giản đơn bắt 1 mũi nhọn M ở bên cạnh đĩa phân độ, có thể điều chỉnh cho nhô ra thụt vào để chỉ đúng 1 hàng lỗ nào đó trên đĩa. 2.1.3.2 Thao tác: - Bước 1: Quay tay quay Q một số lỗ số vòng trên hàng lỗ nào đó đã được tính toán, trong khi đó đĩa phân độ đứng yên, nghĩa là hoàn toàn giống như phân độ giản đơn. - Bước 2: Chốt của tay quay vẫn nằm trong lỗ của đĩa phân độ, quay tay quay cho kéo theo cả đĩa cùng quay trong khi đó nhìn mũi nhọn M, cho tới khi đĩa quay được một số lỗ nào đó đã tính toán thì dừng lại. 2.1.3.3 Công thức tính toán: Có thể áp dụng một trong hai công thức sau: - Nếu trong hai bước phân độ cùng quay tay quay theo một chiều thì: 2 2 1 140 n H n H Z += (1) - Nếu chiều quay của tay quay trong hai bước ngược nhau thì: Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 13 2 2 1 140 n H n H Z -= (2) Trong hai công thức trên: H1 - Số lỗ phải quay tay quay đi qua trong bước 1; H2 - Số lỗ phải quay đĩa đi qua mũi nhọn M trong bước 2; n1 - Số lỗ của vòng lỗ trên đĩa đã được chọn trong bước 1; n2 - Số lỗ của vòng lỗ trên đĩa đã được chọn trong bước 2; Z - Số phần cần chia trên chi tiết gia công. 2.1.3.4 Cách tính: + Áp dụng công thức (1) trình tự tính như sau: Trước hết, phân tích Z ra hai thừa số Z1 . Z2 = Z với dụng ý sao cho Z1 và Z2 là ước số của số lỗ trên hai hàng lỗ có sẵn ở đĩa phân độ mà ta sẽ chọn. Đặt: 2 2 1 140 Z H Z H Z += (với Z1 . Z2 = Z) Rút ra: 40 = Z2.H1 + Z1.H2 Đặt H2 = 1, ta có: 40 = Z2.H1 + Z1.1 Z2.H1 = 40 – Z1 => 2 1 1 40 Z ZH -= Đưa trị số H1, H2 đã tìm được vào công thức (1): 21 1 140 ZZ H Z += Cuối cùng, làm lớn 2 1 Z lên sao cho Z2 là số lỗ có sẵn của một hàng lỗ nào đó trên đĩa (lớn hơn Z1). Nếu cần thiết (cụ thể là nếu Z1 chưa trùng với số lỗ có sẵn ở đĩa) thì cũng phải làm lớn 1 1 Z H lên. Cách làm lớn một phân số để giữ nguyên trị số cũ, như ta đã biết là nhân tử số và mẫu số với cùng một số nguyên nào đó. Ví dụ: Chia 93 phần đều nhau, tính toán như sau: 21 21 .31.340 33193 40 HHHH +=Þ+= Đặt H2 = 1, ta có: 40 = 3.H1 + 31.1 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 14 3.H1 = 40 – 31 = 9 => H1 = 3 9 = 3 33 11 31 3 11.3 11.1 31 3 3 1 31 3 93 40 +=+=+= Kết quả cuối cùng là: Bước 1, phải quay tay quay đi 3 lỗ trên hàng lỗ 31. Bước 2, phải quay đĩa (và tay quay) đi 11 lỗ trên hàng lỗ 33. Cả hai bước cùng quay theo một chiều. + Áp dụng công thức (2) trình tự tính như sau: Trước hết, phân tích Z ra hai thừa số Z1.Z2 sao cho khi tăng chúng lên sẽ trùng với số lỗ có sẵn trên đĩa phân độ. Đặt: 2 2 1 140 Z H Z H Z -= Rút ra: 40 = Z2.H1 - Z1.H2 Đặt H2 = 2, ta lấy được trị số H1. Đưa trị số H1, H2 đã tìm được vào công thức (2): 21 1 240 ZZ H Z -= Làm lớn hai phân số đó lên sao cho Z1 và Z2 trùng với số lỗ có trên hai hàng lỗ ở đĩa phân độ. Ví dụ: Chia 93 phần đều nhau, tính toán như sau: 21 21 .31.340 33193 40 HHHH -=Þ-= Đặt H2 = 2, ta có: 40 = 3.H1 - 31. 2 3.H1 = 40 + 31.2 =102 => H1 = 102/3 = 34 33 22 31 3.1 3 2 31 34 93 40 -=-= Ở đây phân số 31 34 (lớn hơn 1) đã được đổi ra hỗn số. Kết quả cuối cùng là: Bước 1, phải quay tay quay đi 1 vòng và 3 lỗ trên hàng lỗ 31. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 15 Bước 2, phải quay đĩa (và tay quay) đi 22 lỗ trên hàng lỗ 33 nhưng theo chiều ngược lại. 2.1.4 Phân độ vi sai Về nguyên tắc, phương pháp phân độ vi sai cơ bản như phân độ phức tạp, nghĩa là một mặt tay quay cứ quay đi một số vòng số lỗ nào đó; mặt khác đĩa phân độ lại quay thêm hoặc lùi lại để bù trừ phần sai. Điểm khác biệt là: ở phương pháp phân độ vi sai thì hai bước phân độ đó xảy ra đồng thời và bước 2 được thực hiện một cách tự động nhờ truyền động của bộ bánh răng thay thế đã tính chọn theo yêu cầu. Cấu tạo của đầu phân độ vi sai thực hiện yêu cầu trên như sau: quay tay quay làm bộ truyền trục vít – bánh vít quay, truyền chuyển động đến trục chính (chi tiết gia công) quay với với tỷ số giảm tốc 40 1 . Giữa trục chính 2 và trục trục phụ 1 có lắp bộ bánh răng d c b a . làm cho trục phụ quay, thông qua cặp bánh răng côn làm cho đĩa phân độ quay. + Cách tính toán phân độ vi sai: Chi tiết gia công ụ sau cánh kéo kim cài dĩa chia tay quay ụ phân độ mâm cặp Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 16 Đầu tiên, ta chọn Z* gần bằng Z (số phần cần chia đều). Z* gọi là cho phần chia giả thiết. Tỷ số truyền động từ trục chính đến trục phụ của đầu phân độ sẽ là: * * * * .40.. Z ZZ Z ZZN d c b a b ai -=-=== Bánh răng a lắp ở trục chính, b lắp ở trục phụ của đầu phân độ. Nếu Z* > Z thì i > 0 tức là đĩa phân độ phải quay cùng chiều với trục chính để bớt phần lẻ đi. Nếu Z* < Z thì i < 0 tức là đĩa phân độ phải quay ngược chiều với trục chính để bù thêm phần lẻ. Trường hợp này phải lắp thêm bánh răng trung gian vào xích truyền động. Ví dụ: Muốn phay một bánh răng có 111 răng trên đầu phân độ có N = 40. Tính bánh răng lắp ngoại ở xích truyền động, chọn đĩa phân độ và số vòng quay khi phân độ như sau: - Chọn Z* = 120 1 3 120 9.40 120 111120.40.40 * * == - = - = Z ZZi - Chọn bánh răng: 40 50. 25 60 1000 3000 1 3. === d c b a ; hoặc 20 50. 25 30 ; hoặc 40 100. 25 30 ; hoặc 20 100. 50 30 ; v.v… - Vì 120 > 111 nên không cần bánh răng trung gian (đĩa phân độ sẽ quay cùng chiều với trục chính). Bánh răng a lắp ở cuối trục chính, bánh răng d lắp ở cuối trục phụ và hai bánh răng b và c lắp chung trên một trục trung gian ở cầu chuyển động. - Số vòng quay của tay quay khi phân độ là: 3 1 120 4040 1 === Z n ; hoặc 66 22 ; hoặc 24 8 ; hoặc 30 10 ; v.v… Lắp bánh răng thay thế khi phân độ vi sai Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 17 Nếu vòng có 30 lỗ thì quay đi 10 lỗ, cắm vào lỗ thứ 11. Nếu vòng có 24 lỗ thì quay đi 8 lỗ, cắm vào lỗ thứ 9. Nếu vòng có 66 lỗ thì quay đi 22 lỗ, cắm vào lỗ thứ 23. 2.1.5 Phân độ vạn năng không dùng đĩa chia độ Đầu phân độ vạn năng từ tay quay tới trục chính (tức là chi tiết gia công) phải qua các khâu: bộ bánh răng lắp ngoài 1 1 1 1 . d c b a ; bộ vi sai hình côn 4 3 2 1 . Z Z Z Z có tỷ số truyền là 1 2 =i và bộ truyền trục vít – bánh vít k Z4 (thường là 2/1) còn cặp bánh răng trung gian có tỷ số truyền 1/1 không ảnh hưởng gì đến tính toán. Đồng thời xích truyền động thứ 2 là từ trục chính của đầu phân độ, qua bộ bánh răng lắp ngoài 2 2 2 2 . d c b a , qua cặp bánh răng côn 1 4 Z Z có tỷ số truyền 1 1 , trở lại kéo tay quay tiến thêm hoặc lùi lại một chút. + Phương pháp phân độ giản đơn trên phân độ vạn năng không đĩa: Khi phân độ giản đơn, quá trình truyền động trong đầu phân độ sẽ diễn ra trên xích truyền động thứ nhất, tức là từ tay quay, qua bộ bánh răng a1, b1, c1, d1, qua bộ vi sai côn đạt tỷ số truyền 1 2 , cuối cùng qua bộ truyền trục vít – bánh vít đạt tỷ số truyền 40 1 để làm quay chi tiết gia công. Trường hợp này phải tháo bộ bánh răng a2, b2, c2, d2 ra để triệt bỏ xích truyền động thứ 2. Bộ bánh răng lắp ngoài a1, b1, c1, d1 tính như sau: nZ i ..2 40 1 = Ví dụ: Muốn phân độ ra 60 phần bằng nhau, chọn bánh răng lắp ngoài như sau: Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 18 - Nếu muốn tay quay quay 1 vòng chẵn mỗi lần phân độ thì: 3 1 12 4 120 40 1.60.2 40 1 ====i 1 1 1 1 1 1 .... 120 40 90 30 75 25 60 20 d c b a b a ====== - Nếu muốn tay quay quay 2 vòng chẵn mỗi lần phân độ thì: 6 1 24 4 240 40 2.60.2 40 1 ====i .... 75 25. 40 20 3 1. 2 1. 1 1 1 1 vv d c b a === + Phương pháp phân độ vi sai trên đầu phân độ vạn năng không đĩa: Trường hợp này phải chia hai bước: phân độ giản đơn với phần chia giả thiết, sau đó bù trừ phần lẻ. Muốn thế phải sử dụng cầu bánh răng 2 2 2 2 . d c b a để làm cho tay quay tự động quay thêm hay quay ngược lại một chút. Trên xích truyền động này bộ vi sai hình côn có tỷ số truyền là 1 1 . Trình tự phân độ như sau: Bước 1, Lấy Zx (phần chia giả thiết) xấp xỉ Z, tiến hành phân độ giản đơn theo Zx bằng xích truyền động i1. Bộ bánh răng của xích truyền động i1 được tính như sau: nZ i x ..2 40 1 = Bước 2, bù trừ sai số bằng xích truyền động i2. Bộ bánh răng của xích truyền động i2 được tính như sau: 40 1.1...1..111 3 2 1 4 2 Z Z Z Zi ZZZ x =- Rút ra: x x Z ZZ d c b ai -== .40. 2 2 2 2 2 Nếu Zx > Z thì i2 > 0 không cần bánh răng trung gian. Nếu Zx < Z thì i2 < 0 phải lắp thêm 1 bánh răng trung gian. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 19 Chú ý, hai bước đó thực tế cùng thực hiện song song. Ví dụ: Phân độ ra 63 phần bằng nhau, phân độ như sau: ; ..2 40 1 nZ i x = Lấy Zx = 60 thì 3 1 120 40 1.60.2 40 1 ===i 1 1 1 1 1 1 .... 120 40 90 30 75 25 60 20 d c b a b a ====== Muốn vặn tay quay 2 vòng chẵn mỗi lần phân độ thì: 6 1 240 40 2.60.2 40 1 ===i .... 75 25. 40 20 3 1. 2 1. 1 1 1 1 vv d c b a === Bù trừ sai số bằng xích truyền động i2: ( ) ( ) 1 2 60 120 60 6360.40.402 -=-= - = - = x x Z ZZi .... 35 70 30 60 25 50 20 40 2 2 vv b a ===== Với Zx < Z , phải lắp thêm bánh răng trung gian ở bộ bánh răng i2. 2.1.6 Phân độ theo trị số góc Cách phân độ dựa theo 3 công thức sau: 9 0q =Z ; 540 'q =Z ; 32400 "q =Z Trong đó: Z - số vòng và số lỗ mà tay quay của đầu phân độ phải quay. q - góc cần quay của chi tiết gia công. Ví dụ: - Muốn phay hai rãnh cách nhau một góc 810 , thì phải quay tay quay 9 9 810 ==Z vòng. Ví dụ: - Muốn phay hai rãnh cách nhau một góc 16036’ thì thao tác phân độ như sau: 1 2 3 4 5 6 7 3 2 8 4 9 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 20 '996'3616.'60 =+ 19 16.18444,1 540 '996 »==Þ Z Tức là khi phân độ, tay quay phải quay một vòng cộng thêm 16 lỗ trên vòng có 19 lỗ. Trong sổ tay kỹ thuật có bảng quy đổi số thập phân ra phân số. Trong ví dụ trên, số 0,8444 không có trong bảng, ta lấy số xấp xỉ là 0,8421 tương đương 19 16 . Nếu không có sẵn bảng, ta có thể tính bằng phương pháp ước lược phân số cho tới khi mẫu số trùng với số lỗ của một vòng nào đó trên đĩa phân độ. Ví dụ: 0,8512 tạm lấy là 0,85 và ta ước lược như sau: 20 17 5:100 5:85 100 8585,0 === . Nếu đĩa phân độ có 20 vòng lỗ, ta phải quay 17 lỗ. Ví dụ: - Góc "32'1680=q . Khi phân độ, tay quay phải quay như sau: 49 459195,0 32400 "29792 32400 "32'1680 ====Z (45 lỗ trên vòng 49 lỗ). Trong các ví dụ trên đều có sai số tính toán nhưng trên thực tế có nhiều nguyên nhân gây ra sai số gia công. 2.1.7 Phân độ trong trường hợp chia vòn tròn ra các phần không bằng nhau Có những trường hợp cần chia vòng tròn ra các phần không đều nhau, chẳng hạn như phay các răng của dao doa, các răng doa phải so le nhau để đạt độ bóng tốt. Muốn phân độ không đều, mỗi lần phân độ sang răng khác phải vặn tay quay một số vòng, số lỗ khác nhau. Số vòng, số lỗ này được tính toán trước và lập thành bảng dể dùng cho tiện. Ví dụ: Muốn phay một dao doa 8 răng không đều, thứ thự như sau: - Phay xong rãnh đầu tiên, quay 4 vòng và Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 21 32 lỗ trên vòng có 49 lỗ ÷ ø ö ç è æ + 49 444 . Sang rãnh thứ 3 quay 4 vòng và 44 lỗ vẫn trên hàng lỗ đó ÷ ø ö ç è æ + 49 444 và tiếp tục như sau tới rãnh thứ 5: ÷ ø ö ç è æ + 49 324 , ÷ ø ö ç è æ + 49 444 , ÷ ø ö ç è æ + 49 65 ÷ ø ö ç è æ + 49 1615 Từ rãnh thứ 6 trở đi, lại tiếp tục như đầu. 2.1.8 Phân độ theo theo trị số góc (dịch chuyển góc) theo điều khiển gián tiếp bằng động cơ bước Phương pháp này sử dụng động cơ bước để phân độ và bộ encoder để hiển thị trị số góc quay của chi tiết gia công thay cho sử dụng đĩa phân độ. Cách phân độ dựa theo công thức sau: ni =.q Trong đó: θ - góc cần quay của chi tiết gia công. i - Tỷ số truyền của cặp trục vít - bánh vít n - số vòng quay của động cơ bước. Phương pháp này cho độ chính xác cao, không cần phải tính toán khi phân độ. Phân độ tuỳ ý và quan trọng hơn là khi muốn phân độ vòng tròn ra các phần không đều nhau thì phương pháp này thao tác giản đơn hơn rất nhiều và cho kết quả chính xác. Và phương pháp này chính là nội dung nghiên cứu của luận văn. 2.2 KẾT LUẬN CHƯƠNG II Phương pháp phân độ bằng đầu phân độ truyền thống được sử dụng rộng rãi trong cơ khí chế tạo. Tuy nhiên, việc thao tác phân độ thường phải mất thời gian 8 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 22 cho việc tính toán trong khi gia công, đối với những trường hợp phức tạp như phân độ ra các góc không đều nhau thì việc sử dụng đầu phân độ truyền thống mất rất nhiều thời gian cho việc tính toán. Trong trường hợp phức tạp thì khi tính toán chỉ lấy được số gần đúng so với dãy số có trong bảng tra, như vậy ảnh hưởng nhiều đến độ chính xác, năng suất và hiệu gia công. Nội dung của luận văn đề cập tới vấn đề sử dụng phương pháp phân độ theo theo trị số góc (dịch chuyển góc) theo điều khiển