Chương 1: Giới thiệu Chương 2: Tổng quan nghiên cứu đề tài Chương 3: Cơ sở lý thuyết Chương 4: Phương án thiết kế Chương 5: Tính toán, thiết kế Chương 6: Chế tạo thử nghiệm 3 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ BÀI 2.1 Tổng quan về đài xoay Đài xoay là một thiết bị cơ khí quan trọng và có nhiều ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau như công nghiệp, thương mại, khoa học, và thậm chí trong cuộc sống hàng ngày. Đặc biệt không thể thiếu trong ngành công nghiệp cơ khí hiện đại nói chung và ngành gia công cơ khí chính xác nói riêng, nó giúp xoay chi tiết hoặc bộ phận máy móc xung quanh một trục cố định để thực hiện các thao tác gia công hoặc kiểm tra từ nhiều góc độ khác nhau. Đóng góp vào việc nâng cao chất lượng sản phẩm, tăng năng suất sản xuất, và mở rộng khả năng gia công. Việc hiểu rõ và tận dụng hết các lợi ích của đài xoay cơ khí sẽ giúp các doanh nghiệp cơ khí đạt được hiệu quả sản xuất cao nhất và đáp ứng tốt hơn các yêu cầu kỹ thuật ngày càng khắt khe.1: Đài xoay 2 bậc tự do 4 2.2 Cấu tạo, nguyên lý hoạt động đài xoay 2.1 Cấu tạo của đài xoay Hình 2.2: Cấu tạo của đài xoay - Bàn xoay Đây là phần chính của đài xoay, được thiết kế để chứa gá đặt và xoay các chi tiết cần gia công, kiểm tra đo lường.
Bàn xoay có thể có kích thước và tải trọng khác nhau tùy thuộc vào nhu cầu gia công cụ thể. Bàn mặt của bàn xoay thường có các rãnh để gắn và cố định các chi tiết hoặc kẹp chúng bằng các phương tiện cố định khác nhau. - Trục xoay Đây là thành phần gắn với đài xoay giúp đài xoay xoay quanh trục cố định.Trục xoay có thể là trục ngang hoặc trục đứng, trục nghiêng, phụ thuộc vào thiết kế của đài xoay. 5 Trục xoay có cơ chế để điều khiển góc quay và đảm bảo độ chính xác trong quá trình gia công, kiểm tra đo lường sản phẩm.
- Vòng bi Để đảm bảo bàn xoay quay mượt mà và giảm ma sát, các vòng bi thường được sử dụng. Vòng bi giúp giảm lực cản và tăng độ bền cho hệ thống. - Cơ cấu điều khiển Đài xoay có thể được điều khiển bằng tay hoặc bằng động cơ. Đối với đài xoay bằng tay, người sử dụng có thể dễ dàng xoay bàn xoay để điều chỉnh vị trí và góc quay của chi tiết.
Đối với đài xoay bằng động cơ, có thể tích hợp với hệ thống CNC để tự động hoá quá trình gia công, từ đó tăng độ chính xác và hiệu suất sản xuất. - Hệ thống khoá và cố định Để đảm bảo chi tiết được gia công không bị di chuyển trong quá trình quay, đài xoay cơ khí thường có các hệ thống khóa và cố định. Các khớp nối và cần điều khiển sẽ giúp cố định chi tiết một cách chắc chắn trên bàn xoay, tránh trường hợp chi tiết bị sai lệch khi thực hiện gia công. - Giá đỡ Khung đỡ là cấu trúc chịu lực lớn nhất của toàn cơ cấu, giữ toàn bộ hệ thống cố định và đảm bảo độ ổn định khi bàn xoay hoạt động.2 Nguyên lý hoạt động của đài xoay Bộ Điều Tín hiệu Bộ truyền Động cơ Khiển động Điện, khí nén Đài xoay Trục xoay Hình 2.3 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của đài xoay 6 Bộ điều khiển sau khi được cấp điện, sẽ truyền tín hiệu đến động cơ, động cơ hoạt động truyền tỉ số truyền đến bộ truyền động, bộ truyền động làm xoay trục xoay, trục xoay làm đài xoay hoạt động.3 Phân loại đài xoay 2.1 Phân loại theo cơ cấu truyền động a.
Sử dụng cơ cấu bánh răng Hình 2.4 Đài xoay sử dụng cơ cấu bánh răng Bàn xoay cơ khí sử dụng cơ cấu truyền động bánh răng là một thiết bị được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp và lĩnh vực khác nhau nhờ vào khả năng điều khiển chính xác chuyển động quay. Bánh răng chủ động và bánh răng bị động ăn khớp với nhau, truyền chuyển động quay một cách chính xác và đồng bộ. Tỉ số truyền động giữa các bánh răng có thể được thiết kế để đạt được tốc độ và lực quay mong muốn. Chuyển động quay từ bánh răng bị động được truyền đến trục quay và từ đó truyền đến bàn xoay.
Điều này cho phép bàn xoay di chuyển theo hướng mong muốn với độ chính xác cao. - Ưu điểm + Cơ cấu bánh răng đảm bảo rằng chuyển động quay được truyền một cách chính xác, giúp điều khiển vị trí của bàn xoay một cách hiệu quả. 7 + Hệ thống bánh răng có khả năng chịu được tải trọng lớn, phù hợp với các ứng dụng yêu cầu lực quay cao. + Các thành phần làm từ vật liệu chất lượng độ cứng cao giúp hệ thống hoạt động bền bỉ và ít hỏng hóc.
- Nhược điểm + Việc chế tạo và lắp ráp các bánh răng chính xác có thể tốn kém, đặc biệt là khi yêu cầu vật liệu chất lượng cao và gia công chính xác. + Các bánh răng, đặc biệt là bánh răng thẳng, có thể tạo ra tiếng ồn khi hoạt động ở tốc độ cao hoặc dưới tải trọng lớn. + Mặc dù vòng bi giúp giảm ma sát, nhưng vẫn có sự mài mòn tự nhiên giữa các bánh răng trong quá trình hoạt động, cần bảo dưỡng định kỳ. + Một khi hệ thống bánh răng đã được thiết kế và lắp đặt, việc thay đổi tỉ số truyền động hoặc cấu trúc hệ thống có thể phức tạp và tốn kém.
Sử dụng dây đai Hình 2.5 Đài xoay sử dụng cơ cấu truyền dây đai Đài xoay sử dụng bộ truyền dây đai là một giải pháp phổ biến trong các ứng dụng cần truyền động linh hoạt và hiệu quả. Bộ truyền dây đai có một số ưu điểm như khả năng giảm chấn động, hoạt động êm ái và dễ dàng bảo trì bảo dưỡng lắp đặt. - Ưu điểm 8 + Dây đai có khả năng giảm chấn động và hoạt động êm hơn so với các loại truyền động cứng như bánh răng. + Dây đai và puli dễ dàng thay thế và bảo trì.
+ Dây đai có thể điều chỉnh để phù hợp với các khoảng cách trục khác nhau. + Đặc biệt khi sử dụng dây đai răng. - Nhược điểm + Dây đai có thể bị mài mòn theo thời gian và cần phải thay thế định kỳ. + Dây đai cần được căng đúng cách để tránh trượt và giảm hiệu suất.
+ Dây đai không phù hợp cho các ứng dụng yêu cầu truyền tải cao hoặc chính xác tuyệt đối. Sử dụng trục vít Hình 2.6 Đài xoay sử dụng bộ truyền bánh vít Đài xoay sử dụng bộ truyền bánh vít là một thành phần cơ khí thường được sử dụng trong các máy công cụ và thiết bị yêu cầu điều khiển vị trí chính xác và khả năng chịu tải lớn. - Ưu điểm + Khả năng tự khóa tốt. + Tỉ số truyền lớn, thích hợp cho các ứng dụng yêu cầu điều khiển chính xác và tốc độ chậm.
9 - Nhược điểm + Hiệu suất không cao do ma sát lớn. + Yêu cầu bôi trơn tốt và bảo dưỡng thường xuyên. Sử dụng xích và đĩa xích Hình 2.7 Đài xoay sử dụng xích và đĩa xích Đài xoay sử dụng xích và đĩa xích là một loại cơ cấu xoay trong các hệ thống cơ khí, trong đó xích và đĩa xích được sử dụng để truyền chuyển động quay. Loại cơ cấu này thích hợp cho các ứng dụng yêu cầu tải trọng lớn và độ bền cao.
- Ưu điểm + Xích và đĩa xích có khả năng chịu tải trọng lớn, thích hợp cho các ứng dụng công nghiệp nặng. + Xích và đĩa xích thường được làm từ vật liệu bền chắc, giúp tăng độ bền và tuổi thọ của hệ thống. + Xích và đĩa xích có thể hoạt động tốt trong môi trường bụi bẩn, ẩm ướt, và nhiệt độ cao. + Xích và đĩa xích dễ dàng kiểm tra, bảo trì và thay thế khi cần thiết.
- Nhược điểm + Hệ thống xích và đĩa xích có thể gây tiếng ồn lớn hơn so với các hệ thống truyền động khác như dây đai. + Cần bôi trơn và kiểm tra xích và đĩa xích định kỳ để đảm bảo hoạt động mượt mà và tránh mài mòn. 10 + Nếu không được điều chỉnh đúng cách, xích có thể trượt trên đĩa xích, làm giảm hiệu suất truyền động. Sử dụng thuỷ lực khí nén Hình 2.8 Đài xoay sử dụng thủy lực hoặc khí nén Đài xoay sử dụng thủy lực hoặc khí nén là một loại cơ cấu xoay trong công nghiệp được sử dụng rộng rãi để cung cấp chuyển động xoay một cách chính xác và điều khiển được trong các ứng dụng công nghiệp.
Cơ cấu này thường được áp dụng trong các hệ thống tự động hóa và các ứng dụng yêu cầu khả năng nâng hạ hoặc xoay một góc lớn. - Ưu điểm + Tạo ra lực quay mạnh mẽ và chính xác. + Hoạt động ổn định và hiệu suất cao. + Khả năng điều chỉnh lực quay dễ dàng.
- Nhược điểm + Cần hệ thống bơm và đường ống phức tạp. + Có thể bị rò rỉ dầu gây ô nhiễm môi trường. + Chi phí bảo trì và vận hành cao.2 Phân loại theo phương thức điều khiển Điều khiển hở: Trong hệ thống không có hồi tiếp các thông số làm việc của đài xoay. Cơ cấu truyền động trong loại điều khiển này được truyền động theo bước.
Các 11 động cơ DC thường, động cơ thủy lực, khí nén,… thường được dùng trong điều khiển hở. Điều khiển kín: Điều khiển kín hay còn gọi là điều khiển Servo, kiểu điều khiển này giống điều khiển hở nhưng có thêm phần hồi tiếp các thông số làm việc về bộ xử lý trung tâm để điều khiển. Thường dùng các loại động cơ Servo (DC, AC, thủy, khí…).3 Phân loại theo số bậc tự do Các loại đài xoay cơ khí có thể được phân loại theo bậc tự do (Degrees of Freedom - DOF) là một cách để mô tả khả năng xoay của chiếc đài xoay quanh các trục khác nhau. Dựa trên số bậc tự do, chúng ta có thể chia đài xoay thành các loại.
Đài xoay 1 bậc tự do Hình 2.9 Đài xoay 1 bậc tự do Đài xoay cơ khí 1 bậc tự do là một thiết bị cơ khí cho phép chuyển động quay theo một trục duy nhất. Đây là một phần quan trọng trong các hệ thống tự động hóa và trong gia công cơ khí, nơi nó được sử dụng để xoay và vị trí hoá các chi tiết để gia công một cách chính xác và hiệu quả. - Ưu điểm + Đài xoay cơ khí 1 bậc tự do có thiết kế đơn giản, dễ dàng sử dụng và bảo trì.