Đồ Án Tốt Nghiệp Máy Và Hệ Thống Điều Khiển Số Theo Chương Trình 150 tc (CDIO) CHƯƠNG 4 ( Sách Giáo Trình)

Chương 4: Máy phay

CHƯƠNG 4: MÁY PHAY

Mục tiêu chương 4: Sau khi học xong chương này, sinh viên có khả năng:
1. Phân tích các chuyển động tạo hình, công dụng và phân loại của máy phay;

2. Viết được phương trình xích tốc độ, xích chạy dao máy phay P82 dựa vào sơ
sơ đồ động

3. Phân tích nguyên lý hoạt động của cơ cấu điều chỉnh khe hở trục vitme trên
máy P82.

4. Trình bày được công dụng và phân loại của đầu phân độ;
5. Tính toán bánh răng thay thế để thực hiện việc phân độ có dĩa chia, không dĩa
chia.

1


Chương 4: Máy phay
4.1. CÁC CHUYỂN ĐỘNG VÀ SƠ ĐỒ KẾT CẤU ĐỘNG HỌC
4.1.1. Chuyển động tạo hình
Khi phay có hai chuyển động cơ bản:
-

Dao phay quay tròn tạo nên chuyển động cắt chính, hình thành vận tốc cắt;

-

Bàn máy mang phôi tịnh tiến tạo nên chuyển động chạy dao. Chuyển động chạy

dao gồm chạy dao theo phương dọc, ngang và thẳng đứng. Khác với các máy vạn
năng khác, chuyển động chạy dao được truyền từ một động cơ thứ 2 (Hình 4.1)

4.1.2. Sơ đồ kết cấu động học

Hình 4. 1-Sơ đồ kết cấu động học máy phay

2


Chương 4: Máy phay
4.2. CÔNG DỤNG VÀ PHÂN LOẠI
4.2.1. Công dụng
Máy phay thường dùng để gia công một số dạng bề mặt sau:
-

Mặt phẳng;

-

Các bề mặt định hình: cam, cối dập, khuôn ép;

-

Cắt ren vít trong và ngoài;

-

Gia công bánh răng và dao cắt nhiều lưỡi cắt răng thẳng hoặc răng xoắn;

-

Cắt rãnh thẳng hoặc rãnh xoắn.

a)

b)

d)

c)

e)

Hình 4. 2-Công dụng của máy phay;
a-Phay mặt phẳng; b-Phay mặt định hình; c-Phay rãnh;
d-Phay dao cắt; e-Phay bánh răng

3


Chương 4: Máy phay
4.2.2. Phân loại
Có nhiều cách phân loại khác nhau:
-

Về mặt kết cấu: máy phay đứng, máy phay ngang;

-

Về tính năng: máy phay vạn năng, máy phay chuyên dùng, máy phay
chuyên môn hóa;

-

Về mặt điều khiển: cơ khí, chương trình số;

-

Về công dụng: máy phay rãnh then hoa, máy phay ren vít vạn năng, máy
phay chép hình, máy phay bánh răng.

a)

b)

Hình 4. 3-Một số loại máy phay;
a-Máy phay đứng; b-Máy phay giường;
4.3. MÁY PHAY NGANG VẠN NĂNG P82
4.3.1. Tính năng kỹ thuật
-

Kích thước bàn máy số 2:

320 × 1250 mm

-

Số cấp vòng quay trục chính 18:

n = 30 ÷ 1500 v/ph

-

Số cấp lượng chạy dao dọc và ngang:

Sd,n = 23,5÷1800 mm/ph

-

Xích chạy dao nhanh:

Snh = 2300 mm/ph

-

Công suất động cơ chính:

N = 7 kW;

-

Tốc độ động cơ chính:

n = 1440 v/ph

-

Công suất động cơ chạy dao:

N = 1,7 kW;

-

Tốc độ động cơ chạy dao:

n = 1420 v/ph
4


Chương 4: Máy phay

Hình 4. 4-Máy phay vạn năng P82

5


Chương 4: Máy phay
4.3.2. Sơ đồ động máy phay ngang P82

Hình 4. 5-Sơ đồ động máy phay vạn năng P82

6


Chương 4: Máy phay
4.3.3. Phương trình xích tốc độ
Xích tốc độ bắt đầu từ động cơ 1 có nđc1 = 1440 v/ph qua các trục trung gian I, II, III,
IV đến trục chính-trục V.
(

4
.
1
)
4.3.4. Phương trình xích chạy dao
Xích chạy dao bắt đầu từ động cơ 2 có nđc2 = 1420 v/ph, lần lượt qua các bộ bánh
răng nằm trên trục (I) đến (VIII), từ đây chia ra các đường truyền khác nhau để thực hiện
chạy dao đứng, ngang, dọc.
(
4
.
2
)
-

Xích chạy dao đứng:
(4.
3)

-

Xích chạy dao ngang:
(4.4)

-

Xích chạy dao dọc:
(4.5)

7

Chương 4: Máy phay

Hình 4. 6-Sơ đồ xích chạy dao
-

Xích chạy dao nhanh bắt đầu từ động cơ 2 trục I nối trực tiếp lên bánh răng
lồng không Z = 57 ở trục V ăn khớp với bánh răng Z = 43 ở trục VI
(
4
.
6
)

8


Chương 4: Máy phay

Hình 4. 7-Sơ đồ xích chạy dao nhanh
4.3.5. Cơ cấu hiệu chỉnh khe hở trục vit me

Hinh 4. 1-Cơ cấu điều chỉnh khe hở trục vít me;
1-Bàn trượt ngang; 2-Đai ốc chính; 3-Đai ốc phụ; 4-Trục vít me;
5-Trục vít rỗng; 6-Đai ốc; 7-Bạc
Trên bàn trượt ngang (1), ngoài đai ốc chính (2) còn có đai ốc phụ (3). Để thực hiện
chuyển động dọc của bàn máy, vitme (4) vừa quay trong đai ốc (2) vừa quay trong ren của
trục vít rỗng (5) có ren ở bên ngoài ghép với đai ốc phụ (3). Để ren trong trục vít rỗng (5) ốp
sát với ren của vitme (4), đầu mút bên trái của vít rỗng có xẽ rãnh dọc. Dùng đai ốc (6) di

động bạc (7) sẽ ép mặt côn làm cho ren của trục vít rỗng bó sát vào ren của vitme.

9


Chương 4: Máy phay
Khi vitme quay theo chiều mũi tên, mặt trái của các ren vítme sẽ tì sát vào ren của đai
ốc (2) và vitme sẽ di động sang phải. Cùng lúc, trục vít rỗng sẽ bị xê dịch về phía bên trái ép
khít vào mặt của ren vitme. Do đó khi phay thuận các vòng ren của đai ốc (2) sẽ ngăn cản sự
chuyển vị của vitme về bên phải.

10


Chương 4: Máy phay
4.4. ĐẦU PHÂN ĐỘ CÓ DĨA CHIA
Phân độ độ là công việc chia vòng tròn chu vi hoặc góc ở tâm ra nhiều phần đều nhau
hoặc không đều nhau.
4.4.1. Công dụng và phân loại
4.4.1.1. Công dụng
Đầu phân độ là phụ tùng quan trọng của các máy phay mà đặc biệt là các máy phay
vạn năng, giúp mở rộng khả năng công nghệ của các máy lên rất nhiều:
-

Phay các rãnh trên mặt trụ hoặc mặt côn như: răng dao phay, rãnh tarô, bánh
răng, trục then hoa, …

-

Phay các cạnh của khối đa diện như : đầu bulông, chuôi tarô, …

-

Phay các rãnh trên các mặt đầu của chi tiết trụ hoặc côn như : rãnh trên dao
mặt đầu, rãnh trên đĩa li hợp, …

-

Khoan lỗ trên mặt chi tiết dạng đĩa như khoan lỗ trên mặt bích, …

-

Khắc vạch trên mặt trụ hoặc côn như vạch trên du xích, …

4.4.1.2. Phân loại
Đầu phân độ có nhiều loại khác nhau, có thể chia ra:
-

Đầu phân độ quang học;

-

Đầu phân độ trực tiếp;

-

Đầu phân độ vạn năng.

11

Chương 4: Máy phay
Hình 4. 8-Đầu phân độ vạn năng
4.4.2. Phân độ có dĩa chia
4.4.2.1. Phân độ trực tiếp
Phương pháp phân độ trực tiếp, xích truyền động giữa trục vít và bánh vít cần được
cắt đứt. Sau đó lắp dĩa phân độ trực tiếp lên trục chính và dùng tay quay quay dầu phân độ.
Trong trường hợp này, góc quay của đĩa phân độ bằng với góc quay của trục chính.
Số lỗ trong một vòng của đĩa phân độ thường dùng cho phương pháp này là 24. Độ
chính xác của phương pháp phân độ trực tiếp có thể đạt được ±5µm trên chu vi.
4.4.2.2. Phân độ gián tiếp
Phương pháp phân độ gián tiếp là sự truyền động từ tay quay đến trục chính thong
qua sự ăn khớp của trục vít và bánh vít.

Hình 4. 9-Sơ đồ xích phân độ gián tiếp
Giả sử cần phân độ chi tiết thành Z phần. Mỗi lần phân độ 1/Z phần, ta cần quay tay
quay một lượng ntq. Ta có phương trình xích phân độ gián tiếp:
(4.
7)

12


Chương 4: Máy phay
Trong đó: Z1 = Z2;
k – Số đầu mối ren của trục vít;
Z0 – Số răng trên bánh vít;
Z – Số khoảng cần chia.
N=

Gọi

Z0
k

là đặc tính của đầu phân độ (N = 40, 60, 90, 120), suy ra:
(
4
.
8
)

Trong đó: A – Số lỗ cần quay trong một lần phân độ;
B – Số lỗ trên một vòng của dĩa chia.
Các giá trị của B trên dĩa chia hai mặt:
-

Mặt 1: 24, 25, 28, 30, 34, 37, 38, 39, 41, 42, 43;

-

Mặt 2: 46, 47, 49, 50 , 53, 54, 57, 58, 59, 62, 66.

Ví dụ 1: Tính toán phân độ có dĩa chia với N = 40 để phân chi tiết thành Z = 72.
Giải

Mỗi lần phân độ quay 30 lỗ trên hàng lỗ 54 (không tính lỗ đang cắm chốt)
Ví dụ 2: Tính toán phân độ có dĩa chia với N = 40 để phân chi tiết thành Z = 32.
Giải

Mỗi lần phân độ quay 1 vòng và 7 lỗ trên hàng lỗ 28
4.4.2.3. Phân độ vi sai
Trường hợp không thể chọn được dĩa chia có số lỗ thích hợp để phân độ gián tiếp,
người ta mới tiến hành phân độ vi sai. Tức là chọn giả định một số Z’ gần bằng với Z cần
chia sao cho có thể chọn được dĩa chia có số lỗ thích hợp để tiến hành phân độ. Điều này
làm xuất hiện sai số, nên cần phải bù trừ sai số đó bằng cách nối đường truyền từ trục chính
xuống tay quay và dĩa chia.

13


Chương 4: Máy phay
Cụ thể, phân độ vi sai được tiến hành qua hai bước:
-

Bước 1: Chọn số Zx Z và tiến hành phân độ với Zx
(
4
.
9
)

-

Bước 2: Tính toán bộ bánh răng thay thế để bù trừ sai số khi phân độ với
Zx
+ Sai số khi phân độ với Zx:
(
4
.

1
0
)
+ Phương trình xích bù trừ sai số :
(
4
.
1
1
)

Với Z3 = Z4; Z5 = Z6, suy ra:
(
4
.
1
2
)
Khi:
+ Zx < Z: Cần thêm bánh răng trung gian;
+ Zx > Z: Không cần thêm bánh răng trung gian.

14


Chương 4: Máy phay

Hình 4. 10-Sơ đồ xích phân độ vi sai
Ví dụ 3: Tính toán phân độ có dĩa chia với N = 40 để phân chi tiết thành Z = 63.
Giải

-

Chọn Zx = 62

Mỗi lần phân độ quay 40 lỗ trên hàng lỗ 62
-

Tính bộ bánh răng thay thế:

Không chọn được bánh răng thay thế với Zx = 62
-

Chọn lại Zx = 64

Mỗi lần phân độ quay 40 lỗ trên hàng lỗ 64
-

Tính toán bộ bánh răng thay thế:

Vậy a =50, b=40, c=30, d=60. Thỏa mãn điều kiện ăn khớp:

15


Chương 4: Máy phay
4.4.2.4. Phân độ phay rãnh xoắn
Khi phân độ phay rãnh xoắn, có 4 chuyển động cơ bản:
-

Chuyển động quay của dao;

-

Chuyển động chạy dao;

-

Chuyển động phân độ;

-

Chuyển động quay của phôi: khi phôi quay một vòng, bàn máy tịnh tiến một
bước tp.

Đặc biệt với dao phay đĩa modul, bàn máy phải xoay một góc β phụ thuộc vào rãnh
cần gia công xoắn phải hay xoắn trái.

Hình 4. 11-Sơ đồ cắt rãnh xoắn trên máy phay
Trong phần phân độ gián tiếp đã trình bày đầy đủ việc tính toán phân độ. Phần này
xin được phép không nhắc lại mà chỉ tập trung xây dựng công thức tính bộ bánh răng thay
thế để gia công tạo rãnh xoắn.

16


Chương 4: Máy phay

Hình 4. 12-Sơ đồ xích phân độ phay rãnh xoắn
Chuyển động lấy từ trục vít me ngang có bước ren tx của bàn máy đến bộ bánh răng
thay thế a, b, c, d để vào đầu phân độ đến trục chính.

(
4
.
1
3
)
Với Z1 = Z2; Z5 = Z6; Z8 = Z9, suy ra:
(
4
.
1
4
)
Ví dụ 4: Tính toán đầu phân độ có dĩa chia để gia công bánh răng xoắn có β = 25o,
Z = 64, D = 80, N = 40, tx = 6
Giải
-

Bước xoắn của bánh răng:

-

Tính toán bộ bánh răng thay thế:

-

Tính toán phân độ:
17

Chương 4: Máy phay

Mỗi lần phân độ quay 1 vòng và thêm 6 lỗ trên hàng lỗ 54
Chú ý: Việc gia công rãnh xoắn chỉ thực hiện được khi số đầu mối của rãnh xoắn khi
đưa vào tính toán phân độ có thể thực hiện việc phân độ mà không cần phân độ vi sai. Do
chạc và bộ bánh răng thay thế đã sử dụng để truyền động từ trục vitme bàn máy đến đầu
phân độ.

18


Chương 4: Máy phay
CÂU HỎI ÔN TẬP
1. Trình bày các chuyển động tạo hình của máy phay?
2. Máy phay có khả năng gia công được những dạng bề mặt nào ?
3. Cho sơ đồ kết cấu động học máy phay vạn năng P82 (Hình 4.5), thực hiện các yêu

cầu sau:
-

Vẽ sơ đồ kết cấu động học máy phay;

-

Viết phương trình xích tốc độ của máy, tính số cấp tốc độ trục chính;

-

Viết các phương trình xích chạy dao dọc, ngang, dứng, và phương trình
xích chạy dao nhanh của máy.

4. Phân tích nguyên lý làm việc của cơ cấu hiệu chỉnh khe hở trục vitme trong máy

phay vạn năng P82.
5. Đầu phân độ có công dụng gì, có những loại đầu phân độ nào?
6. Tính toán đầu phân độ có dĩa chia (N=40) để phay bánh răng xoắn có Z = 75, mn =

2, sinβ = 0,25 trên máy phay vạn năng có bước ren trục vitme dọc tx = 6mm. Chỉ sử
dụng bánh răng thay thế trong bộ 4 và các bánh răng đặc biệt.
7. Tính toán đầu phân độ có dĩa chia (N=40) để phay phân chi tiết ra thành Z = 117

phần bằng nhau. Biết dĩa chia có các hàng lỗ: 46, 47,49, 50, 53, 54, 57, 58, 59, 62,
66. Chỉ sử dụng bánh răng thay thế trong bộ 4.
8. Điều chỉnh đầu phân độ để gia công trục vít 3 đầu mối, xoắn trái, modul m = 2,3

trêm máy phay P82. Biết đầu phân độ có N = 40, dĩa chia có các hàng lỗ
24, 25, 28, 30, 34, 37, 39, 41, 42, 43, 46, 47, 49, 51, 53, 54, 57, 58, 59, 62, 66.c Chỉ
sử dụng bánh răng thay thế bộ 5. Trục vitme bàn máy có tx = 6mm.
9. Điều chỉnh đầu phân độ để gia công bánh răng có Z = 36, xoắn trái với góc xoắn β

= 300, m = 3,5 trên máy phay P82. Biết đầu phân độ có N = 40, dĩa chia có các hàng
lỗ: 24, 25, 28, 30, 34, 37, 39, 41, 42, 43, 46, 47, 49, 51, 53, 54, 57, 58, 59, 62, 66.
Chỉ sử dụng bánh răng thay thế bộ 4. Trục vitme bàn máy có tx = 6mm.
10. Tính toán đầu phân độ không có dĩa chia (N=40) để phay bánh răng xoắn có Z = 75,

mn=2, sinβ=0,25 trên máy phay vạn năng có bước ren trục vít me dọc t x = 6mm. Chỉ
sử dụng bánh răng thay thế trong bộ 4 và các bánh răng đặc biệt.
11. Tính toán đầu phân độ không có dĩa chia (N=40) để phay phân chi tiết ra thành Z =

123 phần bằng nhau. Chỉ sử dụng bánh răng thay thế trong bộ 4.

19


Chương 4: Máy phay
BÀI ĐỌC THÊM: ĐẦU PHÂN ĐỘ KHÔNG DĨA CHIA
A. Phân độ đơn giản
Phương trình truyền động khi phân độ đơn giản:
(
4
.
1
5
)
Trong đó: a, b, c, d - Số răng của các bánh răng thay thế;
ivs – Tỉ số truyền của cơ cấu vi sai, trong phân độ đơn giản Z1 đứng yên,
ivs = 2;
ntq – Số vòng chẵn của tay quay, thường lấy ntq = 1
Suy ra:
(
4
.
1
6
)

20


Chương 4: Máy phay

Hình 4. 13-Sơ đồ xích phân độ đơn giản

21


Chương 4: Máy phay
B. Phân độ vi sai

Hình 4. 14-Sơ đồ xích phân độ vi sai
Các bước tính toán khi phân độ vi sai ở đầu phân độ không dĩa chia gần giống với
đầu phân độ có dĩa chia. Cụ thể:
-

Bước 1: Chọn Zx Z và tính toán bánh răng thay thế a, b, c, d
(4.
17)

-

Bước 2: Tính toán bánh răng thay thế a1, b1, c1, d1 bù trừ sai số khi phân độ
Zx
+ Sai số khi phân độ với Zx:
(
4
.
1
8
)
+ Phương trình xích bù trừ sai số:
(

22


Chương 4: Máy phay
4
.
1
9
)
Với Z4 = Z3, suy ra:
(
4
.
2
0
)
Khi:
+ Zx < Z: Cần thêm bánh răng trung gian;
+ Zx > Z: Không cần thêm bánh răng trung gian.
C. Phân độ phay rãnh xoắn
Phương trình truyền động khi phay rãnh xoắn:
(
4
.
2
1
)
Với Z1 = Z2 = Z3 = Z4, suy ra:
(
4

.
2
2
)

23


Chương 4: Máy phay

Hình 4. 15-Sơ đồ xích phân độ phay rãnh xoắn

24