CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1.1 Tính cấp thiết của đề tài Hiện nay với sự phát triển của ngành công nghiệp cơ khí chế tạo, nhất là trong các qui trình gia công cần các công cụ gia công chính xác và linh hoạt như Angle Head là rất cần thiết và có nhu cầu ngày càng tăng ,với đề tài của đồ án tốt nghiệp Angle head đáp ứng nhu cầu thực tế của thị trường và có tiềm lực sẽ phát triển và sử dụng rộng rãi trong tương lai ,việc nghiên cứu và phát triển Angle Head có thể cải thiện hiệu quả cho sản xuất và mở rộng khả năng gia công, tăng năng suất và chất lượng sản phẩm, hỗ trợ hiệu quả năng suất hoạt động tốt hơn. Trước đây ,việc gia công các mặt mặt phẳng dọc hoặc các mặt nghiêng 90° của các chi tiết thường ta phải thêm một nguyên công như là thay đổi mặt gia công và thay đồ gá chuyên dụng khác hoặc thậm chí là thay đổi sang máy công cụ khác như là máy phay ngang (thường được sử dụng để gia công các bề mặt nghiêng, nhưng chỉ có thể gia công ở một số góc nhất định và không linh hoạt) hoặc máy mài và đánh bóng tay các bề mặt phức tạp hoặc chi tiết nhỏ thường phải được mài hoặc đánh bóng thủ công, đòi hỏi tay nghề cao,tỉ mỉ và cần nhiều thời gian. Để gia công ở các góc độ khác nhau, người ta dùng đế các máy công cụ có nhiều hơn 3 trục thường phải thiết kế và sử dụng các đồ gá chuyên dụng cho chi tiết để gia công ở đúng góc độ. Điều này làm tăng chi phí sản xuất và tốn rất nhiều thời gian mà phải đòi hỏi từ người thiết kế đến người gia công phải có kiến thức và tay nghề cao trong công việc, làm xảy ra các sai số chuẩn trong gia công khi phải thay đổi nhiều lần gá đặt.
Tuy nhiên ngày nay, với sự phát triển của công nghệ, đặc biệt là sự ra đời của các đầu chuyển hướng (Angle Head), việc gia công các chi tiết ở góc độ phức tạp đã trở nên dễ dàng và hiệu quả hơn nhiều. Nhờ khả năng gia công linh hoạt, đầu chuyển hướng giúp cố định chi tiết ở nhiều góc độ khác nhau mà không cần sử dụng các thiết bị gá phức tạp hay các máy công cụ 4 hay 5 trục. Nhờ vậy giảm thiệu được sai số trong quá trình gia công cơ khí, tiết kiệm được chi phí sản xuất và rút ngắn thời gian chuẩn bị, góp phần nâng cao hiệu quả công việc.2 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài Về mặt ý nghĩa khoa học thì nghiên cứu và chế tạo Angle Head đóng góp vào sự phát triển của công nghệ kĩ thuật gia công cơ khí đặt biệt là trong cơ khí chế tạo và sản xuất hiện đại, nâng cao trình độ chuyên môn và kĩ năng của các chuyên viên trong ngành, nhìn chung lại thì việc chế tạo ra một Angle Head góp phần nâng cao hiểu biết về việc gia công cơ khí cắt gọt và thiết bị ,việc phát triển tạo ra một Angle Head có thể ứng dụng rộng rãi trong nhiều trường hợp và các lĩnh vực khác nhau, có nhiều loại Angle Head được sử dụng trong gia công 1 chế tạo và sản xuất với nhiều bậc tự do khác nhau. Việc trang bị kiến thức về Angle Head cho các sinh viên kỹ thuật khoa cơ khí chế tạo máy trường mình nói riêng và những người trong ngành cơ khí-chế tạo nói chung đều là rất quan trọng.
Việc chế tạo thành công Angle Head sử dụng trên các máy CNC sẽ giúp cho máy CNC gia công được nhiều góc độ khác nhau, hoạt động đuợc hết tính năng, công suất của máy, giúp cho việc học tập và làm việc được hiệu quả hơn. Về mặt ý nghĩa thực tiễn thì Angle Head giúp nâng cao hiệu quả trong việc sản xuất chế tạo sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp như sản xuất ôtô, gia công khuôn mẫu, chi tiết máy trong cơ khí, hàng không vũ trụ, điện tử như gia công các bo mạch, v. đáp ứng được nhu cầu gia công phức tạp đòi hỏi sự chính xác mà phải nhanh gọn .Việc ứng dụng Angle Head giúp nâng cao hiệu quả sản xuất bằng cách như : tăng năng suất quá trình gia công ,giảm thiểu sai số và sai lệch về độ chính xác giữa tương quan của các điểm ,đường ,hay bề mặt ,… .Đồng thời giúp ta lựa chọn được máy công cụ và dụng cụ cắt và điều kiện gia công từ đó giúp tiết kiệm được chi phí nhân công và chi phí sản xuất ,thời gian gia công. Về mặt đào tạo kỹ thuật giảng dạy ứng dụng Angle Head nhằm nâng cao chất lượng đào tạo cho cho các sinh viên tạo môi trường học tập đầy thú vị cho các sinh viên nhiều cảm hứng thỏa sức chế tạo từ đó nâng cao được chất lượng giảng dạy và đào tạo ,đồng thời ứng dụng mô hình Angle Head hiệu quả trong đào tạo giúp nâng cao tay nghề và kỹ năng của học viên và đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của thị trường lao động,tạo ra lợi thế cạnh tranh so với các đối thủ khác trong việc đào tạo nhân lực.3 Mục tiêu nghiên cứu đề tài Đề tài nghiên cứu “Chế tạo mô hình Angle Head” được dựa theo các mục tiêu sau: - Thiết kế hình dạng phần nối trục với đầu côn có thể thay thế sử dụng các đầu côn đa dạng để phù hợp với bất kỳ trục máy CNC.
- Lựa chọn sử dụng loại ổ lăn đỡ chặn siêu chính xác và bánh răng côn xoắn. - Thiết kế vòng kết nối trên cơ cấu chống xoay với thân hộp có thể điều chỉnh thủ công để thân hộp xoay quanh trục làm việc Z. - Thiết kế khoảng cách từ tâm đầu côn kẹp phay BT50 đến tâm cụm chống xoay phù hợp trên mặt bích của máy CNC được chọn để thử nghiệm. - Lựa chọn vật liệu thép có độ cứng tối đa cho thân vỏ mô hình để có thể đáp ứng điều kiện hoạt động ở giai đoạn thử nghiệm.
- Mô hình hoạt động để gia công khoan lỗ và phay trên mặt phẳng vuông góc với bàn máy. 2 - Kiểm tra độ chính xác trên các mặt gia công khoan/phay, đạt dung sai của lỗ và sai lệch vị trí đối với đường chạy dao phay. - Lựa chọn sử dụng mũi khoan Ø8 mm và mũi dao phay ngón Ø8 mm trong lúc thử nghiệm. - Mô hình phải ở trạng thái êm ái khi hoạt động.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 1.1 Đối tượng nghiên cứu Các đối tượng cần được phân tích, nghiên cứu bao gồm: - Nghiên cứu về công nghệ phay/khoan lỗ 90°.
- Cấu tạo và thiết kế Angle Head. - Nghiên cứu về nguyên lý hoạt động của Angle Head. - Tính toán kiểm nghiệm lại các chi tiết máy bên trong Angle Head. - Tốc độ gia công và độ chính xác gia công trên các chi tiết.
- Ứng dụng vào thực tiễn.2 Phạm vi nghiên cứu - Thiết kế mô phỏng 3D mô hình Angle Head. - Lựa chọn và phân tích vật liệu phù hợp cho từng bộ phận của Angle Head. - Tính toán lực cắt chế độ cắt gia công cơ khí. - Thiết kế phân tích lựa chọn các chi tiết máy như bánh răng, trục, ổ lăn, vỏ hộp, .và các chi tiết truyền động khác.
- Chọn kiểu lắp và dung sai lắp ghép, độ nhám cho từng chi tiết. - Gia công từng chi tiết theo các bản vẽ đã thiết kế. - Lắp ráp các chi tiết và cụm chi tiết lại với nhau. - Tiến hành đem lên máy cho chạy và gia công 1.5 Phương pháp nghiên cứu 1.1 Cơ sở phương pháp luận Phân tích và đánh giá các loại Angle Head đang hiện có trên thị trường từ các nhà hãng và công ty khác nhau khác nhau, xem xét và nghiên cứu cấu trúc các chi tiết máy, chức năng, vật liệu, năng suất làm việc và giá thành cụ thể của từng loại.
3 Khảo sát thực tế, tham khảo thêm các tài liệu nghiên cứu cơ cấu máy dựa trên mô hình Angle Head có trên thị trường. Tìm hiểu các đề tài nghiên cứu khoa học trong và ngoài nước có liên quan đến đề tài của nhóm. Tham khảo các tài liệu trên các internet về kết cấu và nguyên lí hoạt động của Angle Head.2 Các phương pháp nghiên cứu cụ thể Ngoài sự hướng dẫn tận tình của các giảng viên hướng dẫn thì các phương pháp nghiên cứu chủ yếu là: - Tham khảo tài liệu: Cấu tạo của Angle Head gồm nhiều bộ phận, chi tiết ghép lại vì vậy cần phải tham khảo nhiều loại tài liệu kể cả tiếng việt và tiếng anh để có một nền tảng kiến thức về Angle Head hoàn chỉnh, có cái nhìn tổng quan chính xác về toàn bộ các chi tiết máy và lên ý tưởng quy trình chế tạo Angle Head. - Tham khảo các giáo trình tài liệu có sẵn trong thư viện và thư viện số của trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.
- Truy cập mạng Internet: Internet là tài liệu phong phú và hữu ích cho con người. Nó chứa đựng nhiều thông tin mới nhất, những tiến bộ của khoa học kỹ thuật được cập nhật hằng ngày. - Tự nghiên cứu: Sau khi đã tham khảo tài liệu, ý kiến của giảng viên hướng dẫn và tìm thông tin trên internet, nhóm nghiên cứu sẽ tự đưa ra phương pháp thiết kế, chế tạo phù hợp với khả năng của nhóm và hình thành một mô hình Angle Head phù hợp nhất.6 Kết cấu của đồ án tốt nghiệp Chương 1: Giới thiệu Chương 2: Tổng quan nghiên cứu đề tài Chương 3: Cơ sở lý thuyết Chương 4: Phương hướng và các giải pháp Chương 5: Tính toán thiết kế các chi tiết máy Chương 6: Phân tích chức năng và Gia công chế tạo chi tiết Chương 7: Lắp ráp thử nghiệm và đánh giá 4 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI 2.1 Giới thiệu sơ lược về Angle Head Angle Head, hay còn gọi là đầu chuyển đổi góc, là một bộ phận quan trọng trong máy CNC, dùng để gia công và điều chỉnh hướng của dụng cụ cắt trong quá trình gia công chế tạo. Angle Head được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau như cơ khí, chế tạo, oto, xây dựng, khuôn mẫu, … Chức năng chính của Angle Head: - Thay đổi hướng của dụng cụ cắt để gia công các chi tiết phức tạp với nhiều góc cạnh.
- Tiếp cận những vị trí khó gia công bằng các phương pháp truyền thống. - Tăng độ linh hoạt cho máy CNC, cho phép thực hiện nhiều thao tác gia công khác nhau. - Nâng cao hiệu quả và độ chính xác của quá trình gia công.