Lý thuyết chung về điều khiển số

công cụ điều khiển theo chương trình số các nhà thiết kế đã tạo ra được những cơ cấu thay dao tự động như đầu Revolve trên máy tiện và tay máy thay dao trên máy phay . Máy tiện điều khiển theo chương trình số NC DFS2000 sử dụng một hệ thống mang dao tự động gồm đài dao và một đầu Revolve mang được 8 dao một lúc thông qua các bộ phận mang dao .Đầu Revolve bố trí 8 dao trên 2 tròn đồng tâm có bán kính khác nhau . Sau khi hoàn thành một nguyên công , theo sự yêu cầu của chương trình đài dao sẽ tự động hồi về vị trí thay dao . Lúc đó đầu Revolve trên đài dao sẽ quay đến vị trí mang dao theo yêu cầu . (Hình vẽ 2.7 ) . Hình 2.7 . Đầu Revolve . 2.8. Vít Me-Đai ốc Bi . Trong các máy công cụ NC , bàn máy và trục chính được dịch chuyển bằng các động cơ dẫn riêng của nó . Các khâu truyền dẫn cơ khí là những bộ phận kết cấu cơ khí tạo thành xích động học nối từ động cơ chạy dao tới cơ cấu chấp hành dao cụ . Vì vậy , lượng chạy dao và ăn dao của dao cụ tuỳ thuộc vào độ chính xác của các vít me dẫn quay bởi các động cơ riêng của nó . Điều đó có nghĩa là độ chính xác của các vít me dẫn ảnh hưởng rất lớn đến độ chính xác khi cắt . Chuyển động quay của động cơ chạy dao được chuyển đổi thành chuyển động thẳng của bàn máy thông qua bộ truyền vít me - đai ốc bi . Bộ vít me - đai ốc bi có khả năng biến đổi truyền dẫn dễ dàng , ít ma sát và không có khe hở khi truyền dẫn với tốc độ cao . Nhờ có cặp đai ốc ghép căng theo chiều trục mà có thể khử được khe hở giữa trục vít me và đai ốc mà không hề làm tăng ma sát giữa chúng . Các viên bi nằm trong rãnh vít me và đai ốc hãm đảm bảo truyền lực ít ma sát từ trục vít me qua đai ốc vào bàn máy . Nhờ hai nửa đai ốc lắp theo chiều dài , giữa chúng có vòng cách có thể điều chỉnh được khe hở qua hai chiều đối ngược nhau . Các vít me đai ốc trình bày trong hình dưới đây được sử dụng cho các máy công cụ NC như các vít me dẫn hiện nay . Hình 2.8 . Vít me đai ốc bi . Loại vít me này phức tạp trong cơ cấu , nhưng lượng dẫn được sinh ra bởi tiếp xúc điểm được tạo nên dịch chuyển bàn máy và tính liên tục của trục chính và hơn thế nữa , tác động dật cục có thể được tối thiểu hoá , điều đó tạo nên việc có thể điều khiển lượng chạy dao và tốc độ ăn dao ở độ chính xác cao . Việc sử dụng các vít me - đai ốc bi không thể luôn luôn loại trừ hết những hiện tượng dật cục . Theo đó non tải được áp dụng cho các vít me - đai ốc bi để loại trừ hiện tượng dật cục Hình sau trình bày việc áp dụng non tải như thế nào với vít me - đai ốc bi . Các máy công cụ NC được cung cấp với chức năng bù dật cục , mà nó loại trừ sự dật cục bằng việc tối thiểu hoá khối lượng dật cục ước lượng từ các lỗi vị trí của bàn dao và trục chính trong việc điều khiển vị trí và vô định trong tham số của bộ phận NC . Hình 2.9 . Khi căng và khi ép. Khoảng cách dịch chuyển bàn dao được xác định bằng việc góc quay của động cơ dẫn , và tốc độ dịch chuyển của bàn máy được xác định bằng góc quay của động cơ dẫn trong khoảng thời gian đơn vị . Góc quay của động cơ dẫn được điều khiển bằng dòng xung mà nó thay thế dòng mômen có điện thế ở giá trị cố định hoặc nhiều hơn , và động cơ dẫn quay ở giá trị cố định bất cứ khi nào dòng xung được xinh ra . Động cơ dẫn mà nó được xem như nếu nó đang quay tiếp tục là sự lặp lại quay ở góc cố định . Hiện tại , các động cơ servo AC được dùng rộng rãi cho động cơ dẫn trong cơ cấu servo . Để mà dễ hiểu các cơ cấu ăn vào của bàn máy , chúng ta hãy xem cơ cấu động cơ xung . Nếu tốc độ quay của động cơ xung mà nó quay tại tốc độ 1,2o một xung giảm bớt nhiều so với 1/2 răng trên một xung , động cơ xung mà quay với tốc độ 0,6o trên một xung . Vì vậy , nếu khoảng cách giữa hai bi liên tiếp trong vít me - đai ốc bi là 6mm , khoảng cách dịch chuyển của bàn máy trong một xung là 0,01mm (= 0,6/360 x 6) . Điều đó có nghĩa là bàn máy dịch chuyển 0,01mm bất cứ khi một xung được sinh ra . Vì vậy , để mà dịch chuyển bàn máy 200mm ở tốc độ 1mm/giây . Ví dụ : Ta chỉ phải tạo bộ NC sinh ra 2000 ( = 200/0,01) xung ở lượng 100 (= 1/0,01) xung trong một phút . Hình 2.10 . Góc quay và xung . Các động cơ Servo DC đã sử dụng trong các máy công cụ NC với các tín hiệu xung chuyển đổi thành dòng trực tiếp theo tỷ lệ số xung tương ứng mạch số/xung . Trong trường hợp các động cơ Servo AC , tốc độ động cơ được điều khiển bằng việc điều khiển tần số của dòng xoay chiều .Ta có thể hiểu rằng cơ cấu để dịch chuyển bàn máy trong cơ cấu servo thì giống với trường hợp động cơ xung . 2.9. Hộp Tốc Độ . Do tài liệu của máy này không còn nữa nên qua đo đạc , khảo sát máy, vận dụng các kiến thức đã học một phần nữa là kết hợp và tham khảo tài liệu ta xây dựng được sơ bộ hộp tốc độ . Máy tiện NC DFS2000 điều khiển hộp tốc độ bằng các tay gạt vị trí và bảng điều khiển , nhìn trên bảng điều khiển ta có bảng tốc độ như sau : 22,4 31,5 45 63 90 125 180 250 I 45 63 90 125 180 250 355 500 II 90 125 180 250 355 500 710 1000 III 180 250 355 500 710 1000 1400 2000 IV Qua khảo sát , đo , đếm ta xác định được hộp tốc độ có : 6 trục và 10 cặp bánh răng ăn khớp với nhau , có 7 ly hợp , trong đó có một ly hợp bánh răng (điều khiển bằng tay gạt) 6 ly hợp điện từ (điều khiển bằng điện từ) , hai khối bánh răng di trượt . Hộp tốc độ được dẫn động bằng động cơ không đồng bộ 3 pha . Hộp tốc độ tạo ra được 32 cấp tốc độ , trong đó có 10 cấp tốc độ trùng và còn lại 14 cấp tốc độ khác nhau . Cụ thể từ bảng điều khiển ta có các tốc độ trùng như sau : n = 45 (trùng 2 tốc độ ) . n = 63 (trùng 2 tốc độ ) . n = 90 (trùng 3 tốc độ ) . n = 125 (trùng 3 tốc độ ) . n = 180 (trùng 4 tốc độ ) . n = 250 (trùng 4 tốc độ ) . n = 355 (trùng 3 tốc độ ) . n = 500 (trùng 3 tốc độ ) . n = 710 (trùng 2 tốc độ ) . n = 1000 (trùng 2 tốc độ ) . Từ thực tế khảo sát hộp tốc độ máy ta có sơ đồ động sơ bộ như sau : Hình 2.11 . Sơ đồ động hộp tốc độ máy tiện NC DFS2000 . 2.10. Cơ Cấu Quay Đầu Revolve . +) Sơ đồ động: Hình 2.12. Cơ cấu quay đầu revolve máy tIện NC DFS2000. +) Có 6 cặp bánh răng ăn khớp với nhau , gồm 3 ly hợp điện từ . Các cặp bánh răng ăn khớp và kết hợp các ly hợp điện từ tạo ra hai cấp tốc độ khác nhau ứng với khi thay dao ở các vị trí thích hợp . cụ thể : - Khi cần thay dao mà dao cần thay ở vị trí gần với dao đang công tác (Khoảng 144 dao ) thì hệ điều khiển truyền lệnh đóng ly hợp 2 đồng thời mở ly hợp 3 , lúc này chuyển động đầu Revolve sẽ quay chậm , do vậy tốc độ thay dao sẽ chậm hơn ứng với vị trí dao đang công tác . - Ngược lại khi dao cần thay ở vị trí cách dao đang công tác nhiều dao (548) thì hệ đIều khiển truyền lệnh đóng các ly hợp 3 và mở ly hợp 2 lúc này tốc độ quay đầu Revolve sẽ nhanh hơn , do vậy thời gian thay dao sẽ nhanh hơn khi không thay đổi tỷ số truyền . Tóm lại cả 2 trường hợp cho ta thời gian thay dao không chênh nhau nhiều . +) Chuyển động chạy dao dọc từ nguồn động lực động cơ thủy lực 1 ,thực hiện chạy dao ngang được thực hiện từ nguồn động lực của động cơ thuỷ lực 5 điều khiển vô cấp thông qua cơ cấu van servo điều khiển điện tử , và truyền chuyển động thông qua cặp vít me - đai ốc bi 10 có khả năng chuyển động chính xác nhỏ tới 1(mm) , chuyển động liên tục và ma sát nhỏ. +) Cặp vít me đai ốc bi có tác dụng : tạo dịch chuyển nhỏ tới mm , chuyển động êm , lực tác động nhỏ và tránh được hiệu ứng stick_slip. +) Đĩa phân độ tiếp xúc điện 9 (Hình 2.20) . Hình 2.13 . Đĩa phân độ tiếp xúc điện . - Nguyên tắc phân độ : Khi lệnh thay dao được phát đi từ trương trình NC động cơ AC nhận được tín hiệu , công tắc bật và động cơ bắt đầu quay , lúc này ly hợp 1 của hộp chạy dao đóng làm cho cam hành trình quay và thông qua cơ cấu tay quay sẽ rút chốt giải phóng phanh hãm đầu Revolve . Khi đầu Revolve được giải phóng khỏi chốt hãm , lúc đó ly hợp 1 của hộp tốc độ được nhả đồng thời ly hợp 2 đóng , ly hợp 3 mở (hoặc ly hợp 3 đóng, ly hợp 2 mở : tuỳ theo vị trí dao cụ cần thay ) làm cho đầu Revolve quay . Khi chổi quét 2 đến vị trí dao (ví dụ dao số 8 ) cần thay nó sẽ tiếp xúc với kim loại dẫn điện , lúc này ly hợp 1 được đóng , do vậy cam hành trình quay , chốt hãm thông qua cơ cấu tay quay được chuyển động vào vị trí cần hãm của đầu Revolve , khi chốt hãm chuyển động về vị trí thông qua công tắc hành trình ngắt nguồn điện động cơ . Cùng lúc đó ly hợp 2 hoặc 3 mở ngắt không cho nguồn truyền động từ động cơ tới đầu Revolve . Từ quá trình thiết lập cơ bản ở trên ta có được sơ đồ động của toàn bộ máy như sau : Hình 2.14 . Sơ đồ động máy tiện NC DFS2000 . 2.11. Hệ Thống Tay Gạt . Hình 2.15. Tay gạt lồng nhau điều khiển một hệ thống tay gạt . Tay gạt lồng nhau đIều khiển vị trí của các bánh răng di trượt và đồng thời điều khiển đóng ngắt ly hợp răng tại trục 5 . Bốn vị trí tay gạt tạo ra 4 giải tốc độ khác nhau ứng với 14 cấp tốc độ từ n1=22,4 (vòng/phút) đến n14=2000 (vòng/phút) . * Lập bảng vị trí khối bánh răng tương ứng với tay gạt : +) Số cấp tốc độ : z = 32 . +) Phương án không gian : Z = 2x2x2x2x2 . +) Phương án thay đổi thứ tự : I – II – III – IV – V – VI . +) Sơ đồ động : Hình 2.16 . Sơ đồ động máy tiện NC DFS2000. +) Lưới kết cấu : +) Với các tay gạt vị trí I : n1 = nđc.i0.i1.i3.i5 (A : Phải) .i7.i9 (B : Trái) . n2 = nđc.i0.i2.i3.i5 (A : Phải) .i7.i9 (B : Trái) . n3 = nđc.i0.i1.i3.i5 (A : Phải) .i8.i9 (B : Trái) . n4 = nđc.i0.i2.i3.i5 (A : Phải) .i8.i9 (B : Trái) . n5 = nđc.i0.i1.i4.i5 (A : Phải) .i7.i9 (B : Trái) . n6 = nđc.i0.i2.i4.i5 (A : Phải) .i7.i9 (B : Trái) . n7 = nđc.i0.i1.i4.i5 (A : Phải) .i8.i9 (B : Trái) . n8 = nđc.i0.i2.i4.i5 (A : Phải) .i8.i9 (B : Trái) . +) Với các tay gạt vị trí II : n3 = nđc.i0.i1.i3.i6 (A : Phải) .i7.i9 (B : Trái) . n4 = nđc.i0.i2.i3.i6 (A : Phải) .i7.i9 (B : Trái) . n5 = nđc.i0.i1.i3.i6 (A : Phải) .i8.i9 (B : Trái) . n6 = nđc.i0.i2.i3.i6 (A : Phải) .i8.i9 (B : Trái) . n7 = nđc.i0.i1.i4.i6 (A : Phải) .i7.i9 (B : Trái) . n8 = nđc.i0.i2.i4.i6 (A : Phải) .i7.i9 (B : Trái) . n9 = nđc.i0.i1.i4.i6 (A : Phải) .i8.i9 (B : Trái) . n10 = nđc.i0.i2.i4.i6 (A : Phải) .i8.i9 (B : Trái) . +) Với các tay gạt vị trí III : n5 = nđc.i0.i1.i3.i5 (A : Phải) .i7.i10 (C : Trái) . n6 = nđc.i0.i2.i3.i5 (A : Phải) .i7.i10 (C : Trái) . n7 = nđc.i0.i1.i3.i5 (A : Phải) .i8.i10 (C : Trái) . n8 = nđc.i0.i2.i3.i5 (A : Phải) .i8.i10 (C : Trái) . n9 = nđc.i0.i1.i4.i5 (A : Phải) .i7.i10 (C : Trái) . n10 = nđc.i0.i2.i4.i5 (A : Phải) .i7.i10 (C : Trái) . n11 = nđc.i0.i1.i4.i5 (A : Phải) .i8.i10 (C : Trái) . n12 = nđc.i0.i2.i4.i5 (A : Phải) .i8.i10 (C : Trái) . +) Với các tay gạt vị trí I V : n7 = nđc.i0.i1.i3.i6 (A : Phải) .i7.i10 (C : Trái) . n8 = nđc.i0.i2.i3.i6 (A : Phải) .i7.i10 (C : Trái) . n9 = nđc.i0.i1.i3.i6 (A : Phải) .i8.i10 (C : Trái) . n10 = nđc.i0.i2.i3.i6 (A : Phải) .i8.i10 (C : Trái) . n11 = nđc.i0.i1.i4.i6 (A : Phải) .i7.i10 (C : Trái) . n12 = nđc.i0.i2.i4.i6 (A : Phải) .i7.i10 (C : Trái) . n13 = nđc.i0.i1.i4.i6 (A : Phải) .i8.i10 (C : Trái) . n14 = nđc.i0.i2.i4.i6 (A : Phải) .i8.i10 (C : Trái) . Vậy ta có vị trí các khối bánh răng tương ứng với vị trí tay gạt . Hình 2.18 Sơ đồ cơ cấu điều khiển cơ khí hộp tốc độ . III. tính toán hộp tốc độ máy tiện DFS400x2000 Từ giải tốc độ vị trí bánh răng , số trục ,số răng trên mỗi bánh , số tỷ số truyền , vị trí ăn khớp giữa các bánh răng khi quay tay gạt và trạng thái đóng mở các ly hợp chúng ta thiết kế sơ bộ lưới vòng quay của các vị trí tay gạt I , vị trí tay gạt II , vị trí tay gạt III , vị trí tay gạt IV như sau : Thật vậy thiết lập và vẽ được lưới vòng quay chúng ta phải có được các thông số cơ bản cần thiết . Đó là công bội w , tỷ số truyền và phương án bố trí không gian , phương án thứ tự …. Từ bảng tốc độ ta tính ra được công bội : w = . Vậy nên theo tiêu chuẩn ta lấy : w = 1,41 . Từ phương án bố trí không gian của các trục , số bánh răng trên các trục ta có được phương án bố trí không gian của hộp tốc độ là : Z = 2x2x2x2x2 . Để xác định được tỷ số truyền của các cặp bánh răng ta phải có được số răng của các bánh răng hoặc phải xác định được lượng mở tương ứng trên các trục . Nhưng vì hộp tốc độ bố trí nằm sâu nên ta không thể đếm chính xác được tất cả các số răng của các bánh răng vì thế qua khảo sát và đếm được số răng và qua sự suy luận có cơ sở từ chuỗi số vòng quay ta xác định được đồ thị vòng quay : Thật vậy từ bảng chuỗi số vòng quay trên bảng điều khiển ta nhận thấy rằng cứ ứng với mỗi vị trí của tay gạt và sự đóng mở khác nhau của các ly hợp ta có đựơc giải số vòng quay tương ứng và tổ hợp các giải số vòng quay đó ta có được giải số vòng quay tổng hợp của hộp tốc độ . Cụ thể và xem xét kỹ ta thấy ứng với mỗi vị trí tay gạt và sự đóng mở khác nhau của các ly hợp hộp tốc độ tạo ra được 8 cấp tốc độ khác nhau , và ứng với 4 vị trí tay gạt hộp tốc độ tạo ra được 32 cấp tốc độ , nhưng có sự đặc biệt ở đây là mỗi chuỗi tốc độ mới tạo ra thì trong đó có 6 tốc độ trùng với giải tốc độ trước tức là nó tạo ra 2 tốc độ mới cao hơn dãy trước và 6 tốc độ trùng với 6 tốc độ cuối cùng của dãy trước cứ như thế hộp tốc độ sẽ tạo ra 32 cấp tốc độ nhưng trong đó có 10 cấp tốc độ trùng . Từ nhận xét đó ta có thể rút ra một kết luận rằng , bản chất của lưới vòng quay tổng hợp chính là sự ghép nối hay sự tổ hợp của 4 giải tốc độ (Nó tương đương như tổ hợp của 4 hộp tốc độ khác nhau ghép lại ) . Và như thế ứng với mỗi vị trí của tay gạt và sự đóng mở khác nhau các ly hợp ta có được mỗi lưới vòng quay riêng và cuối cùng tổ hợp (Xếp chồng) các lưới đó ta có được lưới vòng quay tổng hợp của hộp tốc độ . +) Lưới vòng quay của trường hợp ở vị trí tay gạt thứ I : - Vị trí tay gạt thứ I bánh răng di trượt 3 ăn khớp , bánh răng di trượt 4 ăn khớp , ly hợp răng 1 ngắt cùng trạng thái đóng , ngắt các ly hợp điện từ tạo ra chuỗi số vòng quay sau : n1 n2 n3 N4 n5 n6 n7 n8 22,4 31,5 45 63 90 125 180 250 Từ đó nhìn vào sơ đồ động của hộp tốc độ ta thấy : Từ trục I sang trục II có 2 tỷ số truyền , từ trục II sang trục III có 2 tỷ số truyền , từ trục III sang trục IV có 1 tỷ số truyền , từ trục IV sang trục V có 2 tỷ số truyền , từ trục V sang trục VI có 1 tỷ số truyền . M ặt khác qua khảo sát , ta đếm được số răng của một số bánh răng , dựa vào công bội w , giải tốc độ , tính toán , ta có được lưới vòng quay như hình sau : Hình 2.13 . Vị trí tay gạt thứ 1 . - Vị trí tay gạt thứ II là sự ăn khớp bánh răng di trược 3 ,bánh răng di trược 5, tay gạt ngắt lI hợp răng 1 đồng thời trạng thái các lI hợp điện từ đóng ngắt tạo ra chuỗI số vòng quay sau : n3 N4 n5 n6 n7 N8 N9 n10 45 63 90 125 180 250 355 500 Tương tự nhìn vào sơ đồ động của hộp tốc độ ta thấy : Từ trục I sang trục II có 2 tỷ số truyền , từ trục II sang trục III có 2 tỷ số truyền , từ trục III sang trục IV có 1 tỷ số truyền , từ trục IV sang trục V có 2 tỷ số truyền , từ trục V sang trục VI có 1 tỷ số truyền . M ặt khác qua khảo sát , ta đếm được số răng của một số bánh răng , dựa vào công bội w , giải tốc độ , tính toán , ta có được lưới vòng quay như hình sau : Hình 2.14 . Vị trí tay gạt thứ 2 . - Vị trí tay gạt thứ III là sự ăn khớp của bánh răng di trượt 4 , ngắt bánh răng di trượt 3 , ly hợp răng 1 đóng , đồng thời các ly hợp điện từ đóng ngắt tạo ra chuỗi số vòng quay sau : N5 N6 n7 n8 n9 n10 N11 n12 90 125 180 250 355 500 710 1000 Tương tự nhìn vào sơ đồ động của hộp tốc độ ta thấy : Từ trục I sang trục II có 2 tỷ số truyền , từ trục II sang trục III có 2 tỷ số truyền , từ trục III sang trục IV có 1 tỷ số truyền , từ trục IV sang trục V có 2 tỷ số truyền , từ trục V sang trục VI có 1 tỷ số truyền . M ặt khác qua khảo sát , ta đếm được số răng của một số bánh răng , dựa vào công bội w , giải tốc độ , tính toán , ta có được lưới vòng quay như hình sau : Hình 2.15. Vị trí tay gạt thứ 3. - Vị trí tay gạt thứ IV là sự ăn khớp của bánh răng di trượt 5 , ngắt bánh răng di trượt 3 không ăn khớp , ly hợp răng 1 đóng , đồng thời trạng thái các ly hợp điện từ đóng ngắt tạo ra chuỗi số vòng quay sau : N7 N8 n9 N10 n11 n12 N13 n14 180 250 355 500 71 1000 1400 2000 Tương tự nhìn vào sơ đồ động của hộp tốc độ ta thấy : Từ trục I sang trục II có 2 tỷ số truyền , từ trục II sang trục III có 2 tỷ số truyền , từ trục III sang trục IV có 1 tỷ số truyền , từ trục IV sang trục V có 2 tỷ số truyền , từ trục V sang trục VI có 1 tỷ số truyền . M ặt khác qua khảo sát , ta đếm được số răng của một số bánh răng , dựa vào công bội w , giải tốc độ , tính toán , ta có được lưới vòng quay như hình sau : Hình 2.16. Vị trí tay gạt thứ 4. Vậy tổng hợp 4 vị trí tay gạt cho ta các cấp tốc độ của hộp tốc độ , và lưới kết vòng quay tổng hợp là : 22,4 31,5 45 63 90 125 180 250 I 45 63 90 125 180 250 355 500 II 90 125 180 250 355 500 710 1000 III 180 250 355 500 710 1000 1400 2000 IV Lưới vòng quay tổng hợp của hộp tốc độ : Hình 2.17. Lưới vòng quay tổng hợp của hộp tốc độ. Nhận xét : nhìn vào đồ thị lưới vòng quay thực tế khảo sát thực tế ta thấy do trong quá trình khảo sát đo đếm số răng trên các bánh răng có sự sai khác so với số răng thực tế nên số cấp tốc độ tạo ra có sự sai khác so với số cấp tốc độ trên bảng điều khiển cũng như các tốc độ vòng quay tiêu chuẩn trên các trục, ta phải tính toán ,sửa đúng để có được số vòng quay tiêu chuẩn như trên . Thật vậy để xác định được đồ thị vòng quay tiêu chuẩn tổng hợp của hộp tốc độ ta phải tính toán sửa đổi từng đồ thị lưới vòng quay ứng với từng trường hợp của các tay gạt cụ thể . ứng với mỗi chương trình gia công NC có giải cấp tốc độ (một trong 4 giải nói trên) ứng với mỗi một vị trí tay gạt nhất định , nếu thay đổi vị trí tay gạt trong khi chương trình đang chạy thì chương trình gia công đó sẽ bị huỷ . Tính toán thiết lập lại hộp tốc độ . Từ thực tế khảo sát hộp tốc độ ta đi đến tính toán thiết lập lại hộp tốc độ của máy tiện NC DFS2000 . Như đã khảo sát ở trên ta có thể hình dung sơ bộ được hộp tốc độ của máy , để thiết lập cụ thể ta đi sâu vào khảo sát cụ thể từng phần . +) Lập lại chuỗi tốc độ vòng quay : Thật vậy hộp tốc độ có 6 trục , có 10 cặp bánh răng ăn khớp nhau , tạo ra 14 cấp tốc độ khác nhau , có 4 giải cấp tốc độ ứng với 4 vị trí tay gạt Vị trí thứ I có chuỗi vòng quay : 22,4 31,5 45 63 90 125 180 250 Vị trí thứ II có chuỗi vòng quay : 45 63 90 125 180 250 355 500 Vị trí thứ III có chuỗi vòng quay: 90 125 180 250 355 500 710 1000 - Vị trí thứ IV có chuỗi vòng quay: 180 250 355 500 710 1000 1400 2000 Vậy tổng hợp 4 vị trí cho ta ra các cấp tốc độ của hộp tốc độ là : 22,4 31,5 45 63 90 125 180 250 I 45 63 90 125 180 250 355 500 II 90 125 180 250 355 500 710 1000 III 180 250 355 500 710 1000 1400 2000 IV Có 4 x 8 = 32 cấp tốc độ , trong đó có 10 cấp tốc độ có trùng nhau n = 45, 63, 710, 1000 trùng 2 lần n = 90,125, 355, 500 trùng 3 lần n = 180, 250 trùng 4 lần Chuỗi vòng quay tuân theo quy luật cấp số nhân có công bội w : w = . Vậy nên theo tiêu chuẩn ta lấy : w = 1,41 . +) Sơ Đồ Động Của Máy : Hình 2.18. Sơ đồ động máy tiện NC DFS2000. +) Phương án không gian : Phương án không gian chọn sao cho rút ngắn xích động , đường truyền ngắn , giảm số bánh răng , hạn chế các cơ cấu truyền động kém chính xác như đai, ly hợp ma sát , truyền dẫn thuỷ lực …. Phương án không gian cần đạt hiệu quả cao nhất cho xích truyền động chính , còn lại hiệu xuất thấp hơn nhưng tổn hao không đáng kể . Phương án không gian cần có độ chính xác cao về xích động , chế tạo chính xác với kết cấu phù hợp , truyền động êm . Với yêu cầu máy mới truyền động chủ yếu bằng các cặp bánh răng di trượt đảm bảo mở rộng phạm vi tốc độ , từ động cơ nối tiếp với hộp tốc độ bằng cặp bánh răng có tỉ số truyền cố định nhằm đảm bảo kích thước nhỏ , gọn. Thật vậy hộp tốc độ chúng ta khảo sát là hộp tốc độ đã có sẵn nên chỉ qua việc khảo sát ta có thể dễ dàng xác định được phương án không gian của hộp tốc độ . Từ chuỗi số vòng quay và cơ cấu điều khiển ta có số cấp tốc độ của máy là 32 cấp nhưng thực chất nó là sự tổng hợp và ghép nối lại với nhau của 4 giải tốc độ của 4 lần điều khiển tay gạt và đóng mở các ly hợp khác nhau (nó tương đương với sự ghép nối của 4 hộp tốc độ , mỗi hộp có 8 cấp tốc độ ). Theo khảo sát máy ta có hộp tốc độ có 6 trục , trên mỗi trục có 2 cặp bánh răng ăn khớp nên ta có phương án không gian của từng giải tốc độ là : z = 2x 2 x1 x2 x1 . Và phương án không gian tổng hợp của hộp tốc độ là : Z = 2x2x2x2x2 +) Vẽ đồ thị vòng quay và chọn tỉ số truyền các nhóm : Từ giải tốc độ và việc khảo sát phương án không gian ta có được đồ thị vòng quay của hộp tốc độ và xác định được các tỉ số truyền của các nhóm truyền qua lượng mở và giải đồ thị vòng quay . Chọn n0 : n0min = . n0min = . Ta có thể điều chỉnh Rn . Đưa n0 về một giá trị lớn để trục và bánh răng đầu vào của hộp tốc độ chịu mômen xoắn nhỏ nhất . Ta chọn n0 trùng với 1 tốc độ nào đó ở trục cuối, giả sử chọn n0 = 1000 (v/ph) . Ta có : i0 = . Ta chọn i0 = 70/102 (bộ truyền đai) . Vẽ đồ thị vòng quay, ta chọn 1 tỷ số truyền cho trước sau đó tính các tỷ số truyền còn lại theo nguyên tắc chọn tỷ số truyền : Số truyền gần bằng 1 làm cho cơ cấu làm việc êm , đồng thời kích thước nhỏ gọn , tiết kiệm vật liệu . Chọn tỷ số truyền để tốc độ trung gian càng cao càng tốt gần với tốc độ cuối cùng của trục chính . Tỷ số truyền và lượng mở nằm trong giới hạn cho phép : . +) Với nhóm truyền I : Lượng mở [x] = 1 . Vì i1:i2 = 1:w , chọn i1 = 1/w . Ta có : i2 = 1/w2 . +) Với nhóm truyền II : Lượng mở [x] = 4 . Chọn i3 = 1/w3 . Vì i3:i4 = 1:w4 . Ta có : i4 = w . +) Với nhóm truyền III : Lượng mở [x] = 2 . Chọn i5 = 1/w . Vì i5:i6 = 1:w2 . Ta có : i6 = w . +) Với nhóm truyền IV : Lượng mở [x] = 2 . Chọn i7 = 1 . Vì i8:i7 = 1:w2 . Ta có : i8 = 1/w2 . +) Với nhóm truyền V : Lượng mở [x] = 4 . Chọn i9 = 1/w3 . Vì i9:i10 = 1:w4 . Ta có : i10 = w . Từ đó ta vẽ được đồ thị của vòng quay : Hình 2.19. Đồ thị vòng quay. Vậy i thoả mãn điều kiện : . Tính toán thiết lập lại số răng của các nhóm tỷ số truyền : +) Với nhóm truyền I : Có 2 tỷ số truyền i1 , i2 ; w = 1,41 . Ta có thể tính theo công thức bội số chung nhỏ nhất và phân tích các tỷ số truyền ra thừa số theo các công thức : EminC = . Nhưng vì máy chúng ta khảo sát là máy đã có sẵn nên chúng ta có thể tính toán được các số răng bằng cách đo được khoảng cách trục biết được môđul và tính được các tỷ số truyền . Thật vậy ta có các công thức tính toán sau : i = ; aw = . Từ đó ta có với nhóm truyền thứ I : i1 = ; aw = 130 ; chọn m = 2 ta có : _ i2= ; aw = 130 ; chọn m = 2 ta có : _ +) Với nhóm truyền II: i3= ; aw = 130 ; chọn m = 2 ta có : _ i4 = 1,41 ; aw = 12,5; chọn m = 2 ta có : _ +) Với nhóm truyền III: i5 = ; aw = 140 ; chọn m = 2,5 ta có : _ i6 = 1,41 ; aw = 140; chọn m = 2,5 ta có : _ +) Với nhóm truyền IV: i7 =1 ; aw = 150 ; chọn m = 2,5 ta có : _ i8 = ; aw = 150 ; chọn m = 2,5 ta có : _ +) Với nhóm truyền V: i9 = ; aw = 200 ; chọn m = 3 ta có : _ i10 = 1,41 ; aw = 200 ; chọn m = 3 ta có : _ Tính sai số vòng quay : VớI i0 = 70/102 khi đó ta có bảng tính sai số vòng quay . Hộp tốc độ của máy có thể tạo ra được 32 cấp tốc độ nhưng trong đó 10 cấp tốc độ bị trùng nên chỉ còn lại 14 cấp tốc độ khác nhau , nên để tónh sai số tốc độ vòng quay ta tính cho từng giải tốc độ như thế có thể tính được cho tất cả các đường truyền . +)Tay gạt ở vị trí I : n Phương trình xích động n = nthực tế ntiêu chuẩn Dn% n1 Nđc.i0.i2.i3.i5.i8.i9 22,58 22,5 -0,36 n2 Nđc.i0.i2.i3.i6.i8.i9 32,07 31,5 -1,81 n3 Nđc.i0.i2.i3.i5.i8.i9 45,17 45 -0,38 n4 Nđc.i0.i1.i3.i6.i8.i9 63,14 63 -0,22 n5 Nđc.i0.i2.i3.i6.i7.i9 89,27 90 0,81 n6 Nđc.i0.i1.i3.i5.i8.i10 126,77 125 -1,42 n7 Nđc.i0.i2.i3.i5.i8.i9 178,55 180 0,81 n8 Nđc.i0.i2.i3.i6.i8.i9 253,53 250 -1,41 Ta có đồ thị vòng quay : n Phương trình xích động n = nthực tế ntiêu chuẩn Dn% n1 Nđc.i0.i2.i3.i5.i8.i9 44,85 45 0,33 n2 Nđc.i0.i2.i3.i6.i8.i9 63,69 63 -1,1 n3 Nđc.i0.i2.i3.i5.i8.i9 89,7 90 0,33 n4 Nđc.i0.i1.i3.i6.i8.i9 127,37 125 -1,9 n5 Nđc.i0.i2.i3.i6.i7.i9 177,29 180 1,5 n6 Nđc.i0.i1.i3.i5.i8.i10 251,75 250 -0,7 n7 Nđc.i0.i2.i3.i5.i8.i9 354,58 355 0,12 n8 Nđc.i0.i2.i3.i6.i8.i9 503,5 500 -0,7 +)Tay gạt ở vị trí II : Ta có đồ thị vòng quay : +)Tay gạt ở vị trí III : n Phương trình xích động n = nthực tế ntiêu chuẩn Dn% n1 Nđc.i0.i2.i3.i5.i8.i9 89,27 90 0,81 n2 Nđc.i0.i2.i3.i6.i8.i9 126,77 125 -1,41 n3 Nđc.i0.i2.i3.i5.i8.i9 178,55 180 0,8 n4 Nđc.i0.i1.i3.i6.i8.i9 253,53 250 -1,41 n5 Nđc.i0.i2.i3.i6.i7.i9 352,89 355 0,59 n6 Nđc.i0.i1.i3.i5.i8.i10 501,1 500 -0,36 n7 Nđc.i0.i2.i3.i5.i8.i9 705,78 710 0,59 n8 Nđc.i0.i2.i3.i6.i8.i9 1002,2 1000 -0,22 Ta có đồ thị vòng quay : +)Tay gạt ở vị trí IV : n Phương trình xích động N = nthực tế ntiêu chuẩn Dn% n1 Nđc.i0.i2.i3.i5.i8.i9 177,41 180 1,44 n2 Nđc.i0.i2.i3.i6.i8.i9 251,75 250 -0,7 n3 Nđc.i0.i2.i3.i5.i8.i9 354,58 355 0,12 n4 Nđc.i0.i1.i3.i6.i8.i9 503,5 500 -0,7 n5 Nđc.i0.i2.i3.i6.i7.