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 về thiết bị Chương 5: Tính toán, thiết kế Chương 6: Chế tạo và thực nghiệm Kết luận và kiến nghị 3 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI 2.1 Tổng quan về máy taro cần (Tapping arm) 2.1 Lịch sử hình thành máy taro cần (Tapping arm) - Sự phát triển của loài người gắn liền với sự phát triển của các công cụ. Từ những công cụ thô sơ ban đầu, con người đã không ngừng cải tiến và sáng tạo ra những công cụ mới, hiện đại hơn. Cuộc cách mạng công nghệ vào giữa thế kỷ XVIII đã đánh dấu sự ra đời của máy công cụ. Từ đó, sự phát triển của máy công cụ và công nghệ liên quan đã diễn ra với tốc độ nhanh chóng, góp phần quan trọng vào sự phát triển của xã hội loài người.
- Các máy công cụ nói chung được chia thành hai loại chính: máy cắt gọt kim loại và máy gia công tạo hình. Máy cắt gọt kim loại sử dụng các dụng cụ cắt để loại bỏ vật liệu thừa từ phôi, tạo ra các hình dạng và kích thước mong muốn. Các máy cắt gọt kim loại tiêu chuẩn bao gồm máy khoan bàn, máy tiện, máy phay, máy cưa kim loại, máy mài. Máy gia công tạo hình sử dụng các lực khác nhau để tạo hình phôi, chẳng hạn như lực ép, lực uốn, lực kéo, … Các máy gia công tạo hình đặc biệt được thiết kế để thực hiện các nguyên công cần thiết tạo ra sản phẩm.
Máy taro ren là một ví dụ điển hình của máy gia công tạo hình đặc biệt.1: Sự phát triển của máy taro - Ban đầu, việc taro ren được thực hiện một cách thủ công bằng tay quay taro. Tuy nhiên, cách làm này đòi hỏi nhiều thời gian và công sức, đồng thời độ chính xác không cao. Máy taro ren ra đời đã giải quyết được những vấn đề này. Máy taro ren sử dụng động 4 cơ điện để điều khiển chuyển động của dao taro, giúp tăng năng suất và độ chính xác của quá trình taro ren.2 Khái niệm về máy taro cần (Tapping arm) - Máy taro cần (Tapping arm) là một thiết bị phụ trợ cơ khí đa dụng được dùng để cắt ren các vật liệu khác nhau, sử dụng rộng rãi ở nhiều quốc gia, trong nhiều ngành công nghiệp như đóng tàu, dầu khí, ô tô, công nghiệp kim loại, gỗ, … 2.3 Ưu - nhược điểm của máy taro tần 2.1 Ưu điểm của máy taro cần - Tăng năng suất: Khả năng xử lý nhanh hơn và hiệu quả hơn so với phương pháp xử lý thủ công.
Điều này giúp tăng năng xuất và giảm thời gian làm việc. - Độ chính xác cao: Khả năng cắt ren với độ chính xác cao, giúp tạo ra sản phẩm chất lượng và đẹp mắt. - Tính linh hoạt: Có thể sử dụng để xử lý nhiều loại vật liệu khác nhau như kim loại, gỗ, nhựa và các vật liệu khác. - Tiết kiệm sức lao động: Việc sử dụng máy Taro cần giảm bớt sức lao động của người thao tác so với các phương pháp thủ công.
- Dễ sử dụng: Thiết kế đơn giản, dễ sử dụng và dễ di chuyển. - Tiết kiệm chi phí: Việc sử dụng máy Taro cần giúp tiết kiệm chi phí sản xuất và làm giảm tối đa lỗi sản xuất.2 Nhược điểm của máy taro cần - Máy Taro cần cũng có những nhược điểm nhất định như: chi phí đầu tư cao, việc có thể linh hoạt sử dụng nên cần không gian rộng, việc sử dụng máy cũng đòi hỏi kỹ thuật viên có tay nghề cao hơn so với phương pháp taro thủ công.4 Nguyên lý hoạt động của máy taro cần - Taro bán tự động (Semi - Automatic tapping machine) là loại máy hoạt động theo chu kỳ lặp đi lặp lại. Một cách liên tục đã được định trước (không bao gồm việc gá phôi và lấy phôi). Loại máy Taro này thường được dùng trong các dây chuyền sản xuất hàng loạt.
Và thường được kết hợp với Taro cùng lúc nhiều lỗ (taro nhiều mũi). - Máy taro bán tự động được thiết kế hai chức năng là Manual và Automatic. Ở chế độ Manual cho phép hoạt động từng chu kỳ. Còn đối với chế độ Auto cho phép hoạt động theo chu kỳ lặp đi lặp lại liên tục.
Một chu kỳ chạy gồm hành trình gia công Taro và hành trình 5 trở về vị trí ban đầu. Chu kỳ này được quy định bởi hai ngưỡng tác động điện. Đã được thiết kế sẵn trên máy, cho phép thay đổi linh hoạt theo nhu cầu gia công. [12] - Ngoài ra, để dễ dàng lắp ghép vào các dây chuyền.
Nhà sản xuất thường thiết kế thêm “tiếp điểm phụ” ở bên ngoài. Để người dùng có thể tích hợp vào bộ gá phôi. Trong trường hợp này, máy taro bán tự động sẽ chạy theo ngưỡng hành trình đã cài đặt sẵn trên bộ đồ gá.5 Một vài ứng dụng phổ biến của máy taro cần - Máy taro là loại máy cơ khí phụ trợ, có tác dụng tạo các lỗ ren như ren ngoài, ren trong. Hoặc có thể dùng để siết ốc và vát mép lỗ.
Với cơ cấu tay robot linh hoạt. Giúp gia công các lỗ ở nhiều hướng và vị trí khác nhau một cách dễ dàng. - Nhờ đặc điểm bước răng tạo ra nhờ bánh răng không phụ thuộc vào mũi. Nên các loại máy taro bán tự động có thể taro trên hầu hết các loại vật liệu từ mềm như đồng, nhựa, … Cho đến các loại vật liệu cứng như Inox, thép, … - Chế độ tự động và được cài đặt sẵn các ngõ ra cho phép kết nối với các bộ đồ gá ngoại vi.
Nên loại máy này rất phù hợp để dùng trong các dây chuyền sản xuất hàng loạt. Đặc biệt có yêu cầu độ chính xác cao. Một số mũi taro thông dụng 2.1 Mũi taro ren thẳng Hình 2.3: Đặc điểm mũi taro ren thẳng - Taro này chủ yếu được dùng để taro lỗ thông. Mũi taro thẳng đẩy phoi về phía trước phía đỉnh tâm cùng hướng với hướng cắt ren.
- Đặc điểm: + Thích hợp nhất cho gia công lỗ thông. + Lực cắt thấp nhất trong tất cả các loại taro. + Thiết kế rãnh nông có tác dụng tăng độ bền của taro, chống gãy. + Mũi taro thẳng hiếm khi bị mẻ lưỡi cắt do cách thoát phoi của nó.2 Mũi taro xoắn Hình 2.4: Đặc điểm mũi taro xoắn - Mũi taro xoắn có rãnh xoắn cuốn quanh đường tâm mũi taro theo dạng hình lò xo.
Mũi taro xoắn được dùng chủ yếu để taro lỗ bít. Mũi taro xoắn sẽ kéo phoi ra khỏi lỗ về phía cán và ngược với chiều cắt ren. - Đặc điểm: + Mũi taro xoắn là thích hợp nhất để gia công lỗ bít. + Mũi taro xoắn bắt đầu cắt ren dễ dàng trên đa số các vật liệu phôi và có hiệu suất cao.
7 + Mũi taro xoắn không có lưỡi cắt khỏe như mũi taro thẳng hay mũi taro tay nên các mũi taro này có thể được khuyến cáo là không nên dùng gia công vật liệu trên 45HRC. + Đôi khi mũi taro xoắn có thể gặp các vấn đề về hiệu suất do phoi gây ra khi taro các vật liệu quá mềm hoặc vật liệu có phoi vụn.3 Đặc điểm của một vài vật liệu phôi thường gặp - Thép gia nhiệt (25~45HRC) Thép đã gia nhiệt để đạt đến độ cứng trên 40HRC taro ren bằng mũi taro thường có thể không hiệu quả và bạn có thể gặp khó khăn như tuổi thọ dụng cụ thấp hay gãy mũi taro. Trong trường hợp taro loại vật liệu này nên chọn mũi taro đặc biệt dành cho thép đã nhiệt luyện. - Thép carbon cao.S45C, S50C, S55C Những vật liệu này có thể trở nên cứng hơn khi hàm lượng carbon tăng lên.
Độ cứng tăng khiến cho mũi taro nhanh mòn. Nếu vật liệu của bạn là đã nhiệt luyện, thì hãy sử dụng mũi taro được thiết kế chuyên cho thép đã qua nhiệt luyện. - Thép hợp kim.SCM415, SCM420, SCM435 Thép hợp kim tương đối là cứng và bền, do vậy mũi taro sẽ nhanh mòn và gây ra hàng loạt vấn đề. - Thép dụng cụ Thép dụng cụ tương đối là cứng và bền, do vậy mũi taro sẽ nhanh mòn và gây vấn đề.
Nếu vật liệu của bạn đã nhiệt luyện, thì bạn nên chọn mũi taro được thiết kế cho thép nhiệt luyện. - Thép carbon trung bình.S25C, S35C, S45C Những loại thép này được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp. Nó có đặc tính gia công cao. Loại vật liệu này dễ dàng được taro ren bằng mũi taro thông thường.
- Inox…SUS303, SUS304 Inox có tính dẻo, cứng và có xu hướng tăng cứng cơ học. Khi gia công Inox có thể xảy ra vấn đề như ren trong bị trầy xước hay vật liệu phôi dính vào lưỡi cắt (lẹo dao). Phoi khá là cứng và có xu hướng kéo dài. Điều này có thể gây ra vấn đề về thoát phoi.
- Thép carbon thấp và thép kết cấu.SS400, S10C, S15C, S20C, C45 Những vật liệu này dễ gia công, nhưng có thể gây ra vấn đề vật liệu phôi dính vào lưỡi cắt mũi taro (lẹo dao). 8 - Hợp kim Titan…Ti-6AI-4V Loại vật liệu này có tính dẫn nhiệt kém. Nhiệt sinh ra khi gia công vật liệu này thường bị dồn vào mũi taro. Vấn đề này có thể dễ dàng gây ra lẹo dao và gây mòn nhanh mũi taro.
Vật liệu này cũng có khả năng gây mẻ răng. Sự cố gãy mũi taro thường xuyên xảy ra khi lưỡi cắt bị mẻ. - Hợp kim gốc Niken…Hợp kim gốc Niken, Inconel, Hastelloy, Waspaloy Những vật liệu này có độ cứng cao. Đặc tính gia công của những vật liệu này là rất thấp.
Vấn đề lẹo dao hay mòn nhanh mũi taro có thể xảy ra thường xuyên. Những vật liệu này có xu hướng bị vấn đề co ngót nặng nề khi taro ren. Rất dễ bị gãy mũi taro, xảy ra do tính co ngót của vật liệu. - Nhôm rèn, nhôm đúc khuôn.A5052, AC4B-T6, ADC12 Những vật liệu này có nhiệt độ nóng chảy cao dễ dàng gây ra sự cố phoi dính vào lưỡi cắt (lẹo dao).
Chúng là những vật liệu mềm và dính. Trừ khi bạn dùng mũi taro có hiệu suất cắt và thông số hình học tối ưu chuyên biệt. Có nguy cơ xảy ra tình trạng trầy xước ren trong. Vấn đề vật liệu co ngót xảy ra thường xuyên khi taro ren.
- Đồng đỏ, Hợp kim đồng…C1100, C2801 Khi một thành phần dễ gia công được thêm vào, đặc tính gia công của những vật liệu này là tương đối cao. Tuy nhiên, trước đó những vật liệu này mềm và dính. Trầy xước ren xảy ra thường xuyên khi cắt ren trong.