Tổng quan các phương pháp cấp phôi

Hiện nay, các quá trình sản xuất trên các máy gia công cơ khí, các quá trình
công nghệ lắp ráp sản phẩm cơ khí hay các quá trình kiểm tra chất lượng sản
phẩm… đều phát triển theo xu hướng tự động hóa ngày càng cao. Để đảm bảo
được quá trình sản xuất ổn định thì cần thiết phải có quá trình cấp phôi chính xác
về vị trí trong không gian theo đúng nhịp (cấp đúng lúc) và liên tục theo chu trình
hoạt động của máy một cách tin cậy.
Vì thế quá trình cấp phôi là một trong những yêu cầu cần thiết phải được
nghiên cứu và giải quyết trong các hệ thống sản xuất tự động nhằm mục đích nâng
cao năng suất lao động, sử dụng và khai thác các máy móc và thiết bị một cách có
hiệu quả nhất và nâng cao chất lượng sản phẩm.
Dưới đây ta đi nghiên cứu các phương pháp cấp phôi đang được sử dụng hiện
nay, ưu nhược điểm và phạm vi sử dụng của từng phương pháp trong sản xuất cơ
khí. Ta có thể chia ra làm hai phương pháp: phương pháp cấp phôi thủ công và
phương pháp cấp phôi tự động.
Phương pháp cấp phôi thủ công (phương pháp cấp phôi bằng tay), ví dụ như
trên máy tiện. Khi tiện xong chi tiết, người công nhân phải dừng máy, tháo chi tiết
và gá đặt phôi để tiếp tục gia chi tiết khác.Quy trình này được lặp đi lặp lại trong
suốt quá trình gia công. Với phương pháp này thì năng suất gia công thấp do thời
gian dừng máy gá đặt và căn chỉnh phôi khá lớn, dẫn đến không kinh tế trong việc
sản xuất lớn. Vì vậy người ta chỉ dùng phương pháp cấp phôi này trong chế tạo
đơn chiếc và sửa chữa.


Hình 1.1. Gia công trên máy tiện

Phương pháp cấp phôi tự động dùng băng tải cấp phôi: với phương pháp
này băng tải hoạt động liên tục, trên đó có các cơ cấu định hướng, ngắt phôi và
tháo chi tiết trước khi đưa vào máy để gia công. Ưu điểm của phương pháp này là
phôi được cấp liên tục và tự động, thời gian tháo chi tiết và cấp phôi ngắn vì vậy
năng suất gia công cao, rất phù hợp với dạng sản xuất hàng loạt và góp phần làm
hạ giá thành sản phẩm

Hình 1.2. Băng tải con lăn


Hình 1.3. Gàu tải

Phương pháp cấp phôi tự động dùng rôbốt: Ưu điểm của phương pháp này
là rôbốt có thể làm việc linh hoạt bằng các thay đổi tay kẹp ở đầu rôbốt. Nó có thể
làm việc chính xác, năng suất cao tương đương với nhiều người, ngoài ra nó có thể
thay thế con người làm việc liên tục trong môi trường khắc nhiệt như môi trường
nhiệt độ cao, môi trường phóng xạ, môi trường áp lực cao…vì vậy rôbốt rất phù
hợp với dạng sản xuất hàng loạt lớn. Ngược lại nó cũng có khá nhiều nhược điểm
như giá thành lắp đặt và vận hành lớn, yêu cầu nguồn nhân lực có trình độ cao đã
qua đào tạo lập trình và vận hành rôbốt. Do vậy giá thành sản phẩm rất cao nên nó
chỉ được dùng trong các ngành công nghiệp yêu cầu độ chính xác cao như ngành
công nghiệp hàng không, công nghiệp vũ trụ hoặc được sử dụng trong các ngành
công nghiệp có số lượng sản phẩm sản xuất lớn.


Hình 1.4. Rô bốt cấp phôi tự động

Phương pháp cấp phôi tự động bằng rung động: Bình thường các rung động
là không có lợi cho các thiết bị cơ khí. Nó đặc biệt ảnh hưởng đến chất lượng gia
công chi tiết như độ nhám bề mặt, độ cong trục, độ đồng tâm giữa các chi tiết… và
do đó người ta bắt buộc phải thiết kế những cơ cấu để triệt tiêu rung động (cơ cấu
giảm chấn) đế tránh sự ảnh hưởng của nó tới chất lượng của chi tiết gia công cũng
như các thiết bị máy móc khác đặt xung quanh nó. Điều đó dẫn đến kích thước của
các máy trở lên cồng kềnh hơn và giá thành máy móc công cụ tăng lên một cách
đáng kể.
Biến các nhược điểm đó thành ưu điểm, người ta nghĩ đến phương pháp cấp

phôi bằng phương pháp rung động. Người ta chia ra làm hai loại: loại I cấp phôi
rung động theo đường xoắn vít (phễu tròn) và loại II cấp phôi rung động theo
đường thẳng.


a) Loại I: Cấp phôi theo đường thẳng
Loại này là phần tiếp theo của quá trình cấp phôi theo đường xoắn vít. Khi phôi
đã được định hướng thì máng rung thẳng có nhiệm vụ vận chuyển phôi ra phía đầu
và cung cấp cho các máy khác hoạt động.

Hình 1.5. Cơ cấu cấp phôi rung động thẳng
Các phần tử chính của máy cấp phôi thẳng:
+ Lò xo lá có tác dụng đỡ tấm đế lắp đặt máng và có tác dụng tạo ra dao động
cộng hưởng.
+ Nam châm điện có tác dụng tạo ra rung động cung cấp cho máng hoạt động.
+ Đế có tác dụng để gắn các giá treo lên trên.
+ Bộ giảm chấn có tác dụng giảm rung động tránh lan truyền sang các máy
khác.
Nguyên lý hoạt động: Khi có dòng điện chạy qua thì nam châm điện hút đẩy
phần ứng tạo ra rung động cung cấp cho máng. Khi đạt tần số thích hợp thì lực
quán tính của phôi lớn hơn lực ma sát giữa phôi và máng thì phôi sẽ di chuyển lên
phía trên và cung cấp cho máy khác hoạt động.

b) Loại II: Cấp phôi rung động theo đường xoắn vít (phễu tròn):


Dưới đây là mô hình về máy cấp phôi theo phương pháp rung động. Các bộ
phận chính của máy bao gồm: phễu (bowl), giá đỡ (suspension springs), nam
châm điện (electromagnet), lò xo lá (suspension springs), đế máy (base), bộ giảm
chấn (support feet).

Hình 1.6. Phễu tròn
Chức năng của các bộ phận trong máy như sau:
- Phễu (bowl) có tác dụng chứa phôi liệu, trên thành phễu ta thiết kế các rãnh
(track) để phôi trượt trên đó và ra khỏi miệng (outlet) ở phía trên và chuyển
phôi ra máng thẳng để cung cấp phôi vào máy gia công.
- Lò xo lá (suspension springs) có tác dụng đỡ phễu nằm trên đế máy, ngoài
ra giá treo còn có tác dụng tạo ra chuyển động dao động (xung quanh trục
thẳng đứng) và chuyển động tịnh tiến khứ hồi (theo phương thẳng đứng) nhờ
đó mà phôi chuyển động lên trên theo máng xoắn vít.


- Nam châm điện (electromagnet) có tác dụng tạo ra tần số và lực tác động
cung cấp nguồn rung động vào phễu.
- Đế máy (base) có tác dụng chứa các giá treo, đỡ phễu, kết nối với thiết bị
giảm chấn.
- Bộ giảm chấn (support feet) có tác dụng dập tắt dao động lăn truyền, làm
giảm những rung động ảnh hưởng tới các thiết bị khác bên cạnh.
Người ta sử dụng phương pháp cấp phôi theo đường xoắn vít này đối với những
phôi yêu cầu định hướng trước khi cung cấp cho các công đoạn khác khác của quy
trình sản xuất. Các máy này có thể hoạt động với sự giám sát hoặc sự can thiệp tối
thiểu của con người. Nó có thể cung cấp phôi liệu một cách nhanh hơn với ít sai số
hơn con người và có thể tăng đáng kể năng suất sản xuất.