Đồ Án Tốt Nghiệp Máy Và Hệ Thống Điều Khiển Số Theo Chương Trình 150 tc (CDIO) CHƯƠNG 3 ( Sách Giáo Trình)

Chương 3: Máy khoan - Doa

CHƯƠNG 3: MÁY KHOAN – DOA

Mục tiêu chương 3: Sau khi học xong chương này, sinh viên có khả năng:
1. Trình bày được nguyên các chuyển động tạo hình, công dụng và phân loại của máy khoan;
2. Phân tích sơ đồ kết cấu động học máy khoan cần 2A150, 2B56;
3. Viết được các phương trình xích tốc độ, xích chạy dao dựa vào sơ đồ động máy khoan đứng
2A150, máy khoan cần 2B56;
4. Giải thích nguyên lý hoạt động một số cơ cấu đặc biệt trong máy khoan đứng 2A150, máy
khoan cần 2B56: kết cấu trục chính, cơ cấu chạy dao nhanh, cơ cấu chống quá tải.

1


Chương 3: Máy khoan - Doa
3.1. MÁY KHOAN
3.1.1. Nguyên lý chuyển động và sơ đồ kết cấu động học
3.1.1.1. Chuyển động tạo hình
Khi khoan, có hai chuyển động tạo hình:
- Chuyển động cắt chính: chuyển động quay tròn của mũi khoan;
- Chuyển đông chạy dao: chuyển động tịnh tiến của mũi khoan theo phương
thẳng đứng.

Hình 3. 1- Các chuyển động tạo hình khi khoan
3.1.1.2. Sơ đồ kết cấu động học

Phương trình cơ bản xích tốc độ:
(
3
.

1
)
Phương trình cơ bản xích chạy
dao:
(
3
.
2
)
2


Chương 3: Máy khoan - Doa
Hình 3. 2- Sơ đồ kết cấu động học máy khoan
Hình 3.2 là sơ đồ kết cấu động học của máy khoan. Chuyển động cắt chính được
truyền từ động cơ (ĐC) qua hộp tốc độ iv đến trục chính; chuyển động chạy dao được thực
hiện từ trục chính qua hộp chạy dao is truyền đến cơ cấu chấp hành thanh răng-bánh răng
(biến chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến).
3.1.2. Công dụng và phân loại
3.1.2.1. Công dụng
Máy khoan là máy cắt kim loại dùng để gia công lỗ, ngoài ra còn dùng để khoét, doa,
cắt ren bằng taro hoặc gia công những bề mặt có tiết diện nhỏ, thẳng góc hoặc cùng chiều
trục với lỗ khoan, Hình 3.3.

Hình 3. 3- Phạm vi sử dụng của máy khoan;

a- Khoan; b, c- Khoét; d- Taro; e- Gia công bề mặt có tiết diện nhỏ
3.1.2.2. Phân loại
Tùy theo kích thước trục chính (đường kính dao) và phương pháp điều chỉnh mũi
khoan đến vị trí gia công, máy khoan có thể phân thành các loại như sau:

• Nhóm máy khoan bàn (Ø ≤ 16 mm):
Kết cấu máy đơn giản, không có hợp chạy dao và hộp tốc độ. Từ động cơ truyền
chuyển động đến trục chính bằng bộ puli-đai truyền có nhiều đường kính khác nhau. Khi
thay đổi đường kính trên puli-đai truyền sẽ cho vận tốc trên trục chính khác nhau.

3


Chương 3: Máy khoan - Doa

Hình 3. 4- Máy khoan bàn
• Nhóm máy khoan đứng (Ø ≤ 70 mm):
Đường kính lớn nhất có thể gia công trên máy khoan đứng Ø ≤ 70 mm. So với máy
khoan bàn, máy khoan đứng có hộp tốc độ và hộp chạy dao; kết cấu máy cứng vững hơn
(xem hình 3.5) và công suất máy lớn.

Hình 3. 5- Máy khoan đứng 2A150

4


Chương 3: Máy khoan - Doa
• Máy khoan cần (Ø ≤ 100 mm):
Máy khoan cần có trục chính nằm trên một cần ngang và trục chính có thể di chuyển
trên cần ngang để tăng khả năng gia công (có thể gia công nhiều vị trí lỗ trên một chi tiết mà
không thay đổi vị trí gá đặt) và cần ngang có thể quay 360˚ quanh ổ đứng.

Hình 3. 6- Máy khoan cần 2B56
• Máy khoan nhiều trục:
Máy khoan nhiều trục dùng để gia các chi tiết có nhiều lỗ với cùng kích thước cùng

một lúc. Các trục chính được truyền động từ động cơ quay cơ cấu cac-đăng và quay cùng
vận tốc với nhau. Hình 3.7b

Hình 3. 7- Máy khoan nhiều trục;

a- Hình dạng chung; b- Kết cấu trục chính
5


Chương 3: Máy khoan - Doa
3.2. MÁY KHOAN ĐỨNG 2A150
3.1.3. Tính năng kỹ thuật
-

Đường kính lỗ lớn nhất:
50 mm
Khoảng cách bề mặt đầu của ụ trục chính đến bàn máy: 0 ÷ 800 mm
Kích thước bàn máy:
500×600 mm
Lượng di động lớn nhất của trục chính:
500 mm
Côn Morse trục chính:
Morse số 5
Số cấp tốc độ trên trục chính:
9
Số vòng quay trục chính:
32÷1400 v/ph
Số lượng chạy dao trục chính:
9
Lượng chạy dao:

0,105÷2,24 mm/v
Công suất động cơ:
7,5 kW
Khối lượng máy:
2250 kG

6


Chương 3: Máy khoan - Doa
3.1.4. Sơ đồ động máy khoan đứng 2A150

Hình 3. 8- Sơ đồ động máy khoan đứng 2A150

7


Chương 3: Máy khoan - Doa
3.1.5. Phương trình xích tốc độ
Xích tốc độ xuất phát từ động cơ có nđc = 1400 v/ph qua hộp tốc độ đến trục chính
của máy khoan. Phương trình xích tốc độ:
(
3
.
3
)
3.1.6. Phương trình xích chạy dao
Xích chạy xuất phát từ 1 vòng trục chính, qua hộp chạy dao đến cơ cấu bánh răng
thanh răng trên trục chính. Phương trình xích chạy dao:
(

3
.
4
)
3.1.7. Các cơ cấu đặc biệt trong máy khoan đứng 2A150
Để có thể đảm bảo thực hiện chuyển động vòng và chuyển động thẳng, kết cấu trục
chính máy khoan đứng như sau.
Chuyển động tròn của trục chính được truyền từ hộp tốc độ đến bạc có rãnh then
khớp với phần then hoa (1) của trục chính. Chuyển động chạy dao được thực hiện từ trục
chính, qua hộp chạy dao đến cơ cấu bánh răng – thanh răng (2). Thanh răng được lắp trên
bạc (3). Bạc này kết hợp với trục chính cùng di động theo chiều trục, thực hiện chuyển động
chạy dao. Để cân bằng trọng lượng trục chính, người ta dùng đối trọng qua dây xích (4).

8


Chương 3: Máy khoan - Doa

Hình 3. 9- Kết cấu trục chính máy khoan;

1- Then hoa; 2- Bánh răng – Thanh răng; 3- Bạc; 4- Xích
3.3. Máy khoan cần 2B56
3.1.8. Tính năng kỹ thuật
-

Đường kính lỗ lớn nhất:
Tầm với của trục chính:
Lượng di động lớn nhất của trục chính:
Côn Morse trục chính:
Số cấp tốc độ trên trục chính:

Số vòng quay trục chính:
Số lượng chạy dao trục chính:
Lượng chạy dao:
Tốc độ xà ngang theo phương thẳng đứng:
Công suất động cơ nâng xà ngang:
Công suất động cơ chính:

50 mm
1500 mm
350 mm
Morse số 5
10
55÷1650 v/ph
9
0,15÷1,2 mm/v
900 mm/ph
1,3 kW
5,5 kW

9


Chương 3: Máy khoan - Doa
3.1.9. Sơ đồ động máy khoan cần 2B56

Hình 3. 10- Sơ đồ động máy khoan cần 2B56

10

Chương 3: Máy khoan - Doa
3.1.10. Phương trình xích tốc độ
Xích tốc độ xuất phát từ động cơ 1 có nđc1 = 1440 v/ph, qua hộp tốc độ đến trục
chính. Hình 3.10
(
3
.
5
)
3.1.11. Phương trình xích chạy dao
Xích chạy dao xuất phát từ 1 vòng trục chính, qua hộp chạy dao đến cơ cấu bánh
răng thanh răng trên trục chính. Hình 3.11
(
3
.
6
)
Để điều chỉnh độ cao của cần, người ta dùng động cơ 2 có nđc = 1440 v/ph, truyền
động qua một số bánh răng đến cơ cấu vitme – đai ốc:
(
3
.
7
)
Ngoài ra còn có một động cơ 3, truyền động trục vít, bánh vít 2 × 60 đến cơ cấu
vítme vi sai (để kẹp hoặc tháo vòng xiết).

11

Chương 3: Máy khoan - Doa

Hình 3. 11- Sơ đồ đường truyền xích chạy dao máy 2B56

12


Chương 3: Máy khoan - Doa
3.1.12. Các cơ cấu đặc biệt trong máy khoan cần 2B56
3.1.12.1. Cơ cấu chạy dao nhanh

Hình 3. 12- Cơ cấu chạy dao nhanh
Hình 3.6 mô tả cơ cấu chạy dao nhanh. Nguyên lí hoạt động như sau:
- Khi gạt tay quay 1 vào phía trong, li hợp đóng lại. Chuyển động truyền từ
trục XII đến trục vít, sang bánh vít Z = 60 đến li hợp làm trục X quay dẫn
đến cơ cấu bánh răng thanh răng 13a để thực hiện chạy dao tự động;
- Khi kéo tay quay 1 ra ngoài, li hợp bị mở ra. Quay tay quay 1 quanh tâm
trục X, XI để thực hiện chạy dao nhanh bằng tay;
- Khi quay tay quay 2, chuyển động truyền sang trục XI, đến cơ cấu bánh răng
thanh răng 13b, làm cho hộp trục chính dịch chuyển dọc theo cần.

13


Chương 3: Máy khoan - Doa
3.1.12.2. Cơ cấu an toàn

Hình 3. 13- Cơ cấu chống quá tải
Để phòng quá tải, trên trục IX ở hộp chạy dao người ta dùng cơ cấu an toàn.
Phần dưới của bánh răng Z22 lồng không trên trục IX. Phần (1) của ly hợp vấu lắp trên

cuối trục IX. Phần (2) ly hợp vấu trượt bằng then ở phía trong hình chuông. Đầu có vấu
phần (2) nối liền với phần (1) nhờ viên bi (3). Phần dưới của chi tiết (2) được tạo thành răng
trong, có thể ăn khớp với bánh răng (4) lắp chặt trên trục của tay quay (I). Do đó, chi tiết (2)
ăn khớp với chi tiết (1) và bánh răng (4). Chi tiết (2) di động nhờ tay gạt có lò xo (5).
Khi làm việc bình thường, tay gạt lò xo (5) đẩy phần (2) ăn khớp với phần (1) của ly
hợp vấu, các viên bi (3) sẽ hoạt động.
Khi quá tải lực cắt sẽ thắng lực lò xo (6), hai phần của ly hợp vấu trượt lên nhau.
Phần (2) trượt về phía dưới, lò xo (6) đẩy phần (2) ăn khớp với bánh răng (4), xích chạy dao
sẽ bị cắt đứt. Khi bánh răng (4) ăn khớp bánh răng trong của phần (2), ta có thể thực hiện
chạy dao chậm bằng tay nhờ tay quay (I).

14


Chương 3: Máy khoan - Doa

CÂU HỎI ÔN TẬP
1.
2.
3.
4.
5.

6.
7.

8.
9.

Vẽ hình và trình bày các chuyển động tạo hình của máy khoan đứng.

Phương pháp gia công trên nhóm máy khoan là gì?
Máy khoan có khả năng gia công các dạng bề mặt nào?
Phân tích sự khác nhau giữa máy khoan đứng, máy khoan cần và máy doa (về khả
năng gia công, các chuyển động tạo hình cơ bản)?
Cho sơ đồ động máy khoan đứng 2A150 (Hình 3.8), hãy:
Lập sơ đồ kết cấu động học của máy;
Viết phương trình xích tốc độ và xác định số cấp tốc độ của trục
chính;
Viết phương trình xích chạy dao và xác định số cấp chạy dao
của máy.
Vẽ hình và phân tích kết cấu trục chính của máy khoan đứng 2A150.
Cho sơ đồ động máy khoan cần 2B56 (Hình 3.10), hãy:
- Viết phương trình xích tốc độ và tính tốc độ lớn nhất nmax, tốc độ nhỏ nhất nmin
của trục chính;
- Viết phương trình xích chạy dao và xác định lượng chạy dao lớn nhất Smax, lượng
chạy dao nhỏ nhất Smin của máy.
Trình bày nguyên lý làm việc của cơ cấu chạy dao nhanh và cơ cấu chống quá tải
trên máy khoan cần 2B56.
Người ta muốn khoan lỗ 12 trên một chi tiết làm bằng thép C45, hãy:
Tính tốc độ khi khoan, biết vận tốc cắt là v = 20m/ph;
Chọn máy khoan để gia công lỗ 12;
- Viết phương trình xích tốc độ để gia công lỗ 12 dựa trên máy đã chọn và tốc độ
trục chính vừa tìm được.

15


Chương 3: Máy khoan - Doa
BÀI ĐỌC THÊM: MÁY DOA
A. Nguyên lý chuyển động và sơ đồ kết cấu động học

a. Chuyển động tạo hình
Máy doa thực hiện nguyên lý chuyển động tròn và thẳng để gia công, đây là máy
phối hợp các chuyển động tạo hình, được phân bố cho cả các cơ cấu chấp hành là dao và
bàn máy cùng một lúc gia công.
Chuyển động tạo hình:
- Chuyển động quay của trục chính;
- Chuyển động tịnh tiến dọc của trục chính;
- Chuyển động quay của mâm cặp;
- Chuyển động hướng kính của bàn dao trên mâm cặp;
- Chuyển động lên xuống của trục gá dao;
- Chuyển động dọc của bàn máy;
- Chuyển động ngang của bàn máy;
- Chuyển động xoay tròn của bàn máy theo phương thẳng đứng.
b. Sơ đồ kết cấu động học

Hình 3. 14- Sơ đồ kết cấu động học máy doa

16


Chương 3: Máy khoan - Doa
B. Công dụng và phân loại
a. Công dụng
Máy doa được dùng để gia công các lỗ khoan, khoét, doa, gia công ren trong và
ngoài, phay các bề mặt và đặc biệt nó được sử dụng để gia công các lỗ song song có yêu cầu
độ chính xác khoảng cách tâm cao.
b. Phân loại
Tùy thuộc vào độ chính xác gia công, người ta có thể phân máy doa thành các loại:
- Máy doa ngang;
- Máy doa toạ độ;

- Máy doa kim cương.

a)

b)
Hình 3. 15-Một số loại máy doa;
a-Máy doa đứng; b-Máy doa ngang

c. Máy doa ngang 2620A
a. Tính năng kỹ thuật
Máy doa 2620A dùng để khoan, khoét, doa và taro lỗ; gia công phay bề mặt đầu,
phay rãnh trên bàn dao ngang trong sản xuất đơn chiếc và hàng loạt.
- Đường kính trục chính lớn nhất:
90 mm
- Lượng dịch chuyển lớn nhất của trục chính
17


Chương 3: Máy khoan - Doa

-

đứng:
Kích thước bàn máy:
Khối lượng chi tiết lớn nhất có thể gia công:
Lượng dịch chuyển lớn nhất của bàn máy:
Số cấp tốc độ của trục chính:
Số vòng quay trục chính:
Số cấp tốc độ của mâm quay:
Số vòng quay mâm quay:

Lượng chạy dao dọc trục của trục chính:
Lượng chạy dao của bàn máy và và giá đỡ:
Công suất động cơ chính:

+ Dọc trục: 710 mm
+ Theo phương thẳng
1000 mm
900×1120 mm
2000 kG
170 mm
23
12,5÷2000 v/ph
15
8÷200 v/ph
2,2÷1760 mm/v
1,4÷1120 mm/v
10 kW

Hình 3. 16- Máy doa ngang 2620A
A – cột đỡ sau; B – giá đỡ; C – đế máy; D – bàn trượt dọc (bàn dao trượt dọc trên bàn
trược này); E – bàn trượt ngang; F – bàn máy (bàn máy có thể quay tròn 3600); G – mâm
quay; H – bàn dao ngang (lắp trên mâm quay); I – ụ trục chính; K – cột đỡ trước; L – tủ
điện; M – hệ thống máy điện

18


Chương 3: Máy khoan - Doa
b. Sơ đồ động máy doa ngang 2620A

Hình 3. 17-Sơ đồ động máy doa ngang 2620A

19


Chương 3: Máy khoan - Doa
c. Phương trình xích tốc độ
Xích tốc độ bắt đầu từ động cơ N = 10 kW thực hiện hai chuyển động cắt chính là
quay trục doa và quay mâp cặp.
(
3
.
8
)
d. Phương trình xích chạy dao
Chuyển động chạy dao của tất cả bộ phận trên máy doa được truyền từ động cơ 2, N

= 1,6 kW qua trục IX nhờ cặp bánh răng:
phân đến:

16
77

. Từ trục IX các chuyển động chạy dao sẽ được

• Chuyển động nhanh dọc trục của trục chính

(
3
.

9
)
• Chuyển động hướng kính trên mâm quay
Được tổng hợp chuyển động từ cơ cấu vi-sai B0. Cơ cấu vi-sai nhận được đường
truyền thứ nhất từ trục VII qua cặp bánh răng 92/21. Cơ cấu vi-sai B0 nhận đường truyền thứ
hai từ trục XXIX qua cặp bánh răng 64/50 (đóng ly hợp cam vấu M3). Chuyển động được
tổng hợp tại được truyền đến trục XXXII qua 35/100, 100/23 và qua bộ bánh răng côn 17/17
đến cơ cấu trục vít-thanh răng.
• Chuyển động dọc trục của bàn máy
(
3
.
1
20


Chương 3: Máy khoan - Doa
0
)

• Chuyển động ngang của bàn máy
Chuyển động chạy dao ngang của bàn máy được mở, đóng và đảo chiều nhờ vào ly
hợp cam vấu 2 chiều M8 (45-36-45)
(
3
.
1
1
)
• Chuyển động theo phương thẳng đứng của ụ trục chính

Chuyển động từ trục IX qua các bánh răng côn: 42-40-42 và ly hợp cam vấu 2 chiều
M6 để truyền qua cặp bánh răng côn 18/50. Sau đó chia làm 2 đường truyền để vừa nâng trụ
đỡ trục chính, vừa nâng trụ đỡ dao sau một cách đồng bộ để đảm bảo độ đồng tâm.
(
3
.
1
2
)
e. Chuyển động tạo bề mặt xoắn ốc
Chuyển động tạo bề mặt xoắn ốc dùng để gia công ren. Bề mặt xoắn ốc được tạo ra
khi trục chính vừa thực hiện chuyển động quay, vừa thực hiện chuyển động chạy dao dọc
trục (giống như taro trên máy khoan đứng).
Chuyển động được truyền từ trục IV qua cặp bánh răng: 67/94 và bộ bánh răng thay
thế a-b, c-d, bộ bánh răng côn: 18/36, truyền đến trục XXVIII, qua bộ trục vít-bánh vít: 4/29
đến trục XXIX. Đóng ly hợp M5 sang phải chuyển động sẽ truyền sang trục XXXIV qua cặp
bánh răng 35/37. Từ đó chuyển động truyền đến trục XXXV qua 21/48 và đến trục vitme
XXXVI (t = 20 mm, 3 đầu mối) qua cặp bánh răng: 40/35. Khi trục vít-me XXXVI quay sẽ
truyền chuyển động làm đai ốc Г gắn trên trục VI chuyển động dọc trục.
Phương trình xích cắt ren:
21


Chương 3: Máy khoan - Doa

(
3
.
9
)

22