Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu
Trong ngành sản xuất dụng cụ chăm sóc cá nhân, kềm cắt da là sản phẩm chuyên dụng có nhu cầu tiêu thụ cao và dần thay thế dụng cụ bấm móng truyền thống nhờ tính thẩm mỹ và độ chuẩn xác. Mặt hàng này được xuất khẩu với số lượng lớn sang các thị trường khó tính như Hoa Kỳ và Nhật Bản. Tuy nhiên, quy trình chế tạo kềm cắt da tại thời điểm nghiên cứu tồn tại bất cập lớn về mặt công nghệ: tỷ lệ phế phẩm còn rất cao, dao động từ 40% đến 50%. Nguyên nhân sai hỏng tập trung chủ yếu ở công đoạn gia công phần mang kềm (khớp liên kết giữa hai nhánh kềm), vốn phụ thuộc vào thao tác mài thủ công sau khi đúc phôi hoặc sử dụng các máy công cụ cơ năng thông thường. Phương thức gia công này làm suy giảm năng suất lao động và không đảm bảo tính đồng đều về độ chính xác kích thước.
Nhằm giải quyết bài toán công nghệ trên, đề tài xác định các mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể:
- Thiết kế, gia công các chi tiết máy, sau đó tiến hành lắp đặt, hiệu chỉnh và vận hành hoàn chỉnh mô hình máy phay chuyên dùng gia công mang kềm cắt da hoạt động theo nguyên lý bán tự động.
- Đáp ứng đầy đủ các thông số kỹ thuật gia công theo yêu cầu: tạo hình rãnh phay kích thước $14\text{ mm}$, bề dày $3,5\text{ mm}$, đạt độ chính xác rãnh $14^{+0,1}_{0}\text{ mm}$, độ nhám bề mặt gia công đạt $R_z 2,5$, và thời gian gia công cắt gọt một sản phẩm là 5 giây.
- Thiết lập hồ sơ bảo trì, xây dựng quy định an toàn và hướng dẫn quy trình vận hành thiết bị.
Về đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
- Đối tượng nghiên cứu: Kết cấu mang kềm cắt da (bao gồm má trái và má phải) và hệ thống máy phay chuyên dùng kết hợp cơ khí, khí nén, thủy lực và điều khiển điện.
- Phạm vi giới hạn: Máy được thiết kế dạng bán tự động với kết cấu nhỏ gọn, bố trí trong phạm vi kích thước bao $820\text{ mm} \times 720\text{ mm} \times 1200\text{ mm}$. Hệ thống sử dụng phương thức cấp phôi bằng tay, chu trình kẹp chặt, phân độ và chạy dao được tự động hóa bằng cơ cấu thủy lực - khí nén dưới sự điều khiển của PLC.
Cơ sở lý thuyết và phương pháp
Đề tài áp dụng các cơ sở lý thuyết chuyên ngành cơ khí chế tạo máy và tự động hóa:
- Lý thuyết cắt gọt kim loại: Ứng dụng công thức thực nghiệm xác định lực cắt khi phay: $$P = \frac{C_p \cdot t^{x_p} \cdot S_z^{y_p} \cdot B^{u_p} \cdot Z}{D^{q_p} \cdot n^{w_p}}$$ Các thành phần lực cắt được phân tách theo tỷ lệ thực nghiệm $P_z : P_y : P_x = 0,5 : 0,4 : 0,3$ để làm căn cứ tính toán tải trọng cho cơ cấu chấp hành và kết cấu đỡ.
- Lý thuyết truyền động cơ khí: Xác định công suất cắt $P_{\text{cắt}} = \frac{P_z \cdot v}{1000 \cdot 60}$, tính chọn công suất động cơ điện 3 pha, tính tỷ số truyền đai dẫn $U = \frac{n_{\text{đc}}}{N}$, xác định đường kính bánh đai bị dẫn có kể đến hệ số trượt $\xi = 0,02$.
- Lý thuyết hệ thống thủy lực - khí nén: Tính toán áp suất và lực tác động của xilanh khí nén; tính mô men xoay mâm $M_x = F \cdot R$; tính chọn công suất trạm bơm thủy lực theo công thức $HP = \frac{GPM \cdot P \cdot 0,000583}{\eta}$ (với $\eta = 0,85$); giải phương trình cân bằng tĩnh lực xilanh thủy lực $p_1 F_1 - p_2 F_2 - P - P_m = 0$; và tính lưu lượng dầu qua van tiết lưu để điều chỉnh tốc độ ăn dao.
Phương pháp nghiên cứu được triển khai qua các bước:
- Phương pháp phân tích so sánh phương án công nghệ: Đánh giá ưu, nhược điểm của 5 giải pháp gia công khác nhau để lựa chọn phương án tối ưu.
- Phương pháp mô hình hóa 3D và mô phỏng số: Thiết kế chi tiết kết cấu trên phần mềm đồ họa 3D, tiến hành mô phỏng chuyển động động học để kiểm tra va chạm trước khi chế tạo thực tế.
- Phương pháp tính toán kỹ thuật kết hợp tra cứu thực nghiệm: Tra cứu các hệ số cắt gọt kim loại từ sổ tay công nghệ, tính toán thông số động học, lực cắt, lực kẹp và thông số xilanh, trạm nguồn.
- Phương pháp chế tạo thực nghiệm: Gia công các chi tiết cơ khí, lắp ráp hệ thống, lập trình điều khiển PLC và vận hành cắt gọt thử nghiệm trên mẫu phôi kềm thực tế.
Nguồn dữ liệu của nghiên cứu bao gồm bản vẽ mẫu chi tiết kềm cắt da (má trái, má phải), các tài liệu tra cứu chế độ cắt gọt kim loại, cùng tài liệu kỹ thuật (catalogue) của các thiết bị khí nén, thủy lực và động cơ điện công nghiệp.
Thiết kế và triển khai
Hệ thống máy phay chuyên dùng được bố trí không gian theo hai tầng kết cấu:
- Tầng dưới: Chứa trạm nguồn thủy lực (động cơ bơm, thùng dầu, cụm van điều khiển), cụm cấp nguồn khí nén và thùng nước làm mát kèm bơm tưới nguội.
- Tầng trên: Bố trí ba cụm chức năng chính gồm: Cụm A (cụm mâm quay mang chi tiết gia công), Cụm B (cụm bàn máy mang 2 trục dao phay), và Cụm C (bàn máy đỡ, tủ điện điều khiển PLC và ụ chứa sản phẩm sau gia công).
Để xác định sơ đồ gia công, tác giả phân tích và so sánh 5 phương án công nghệ:
| Phương án | Nguyên lý gia công | Ưu điểm | Nhược điểm |
|---|---|---|---|
| Phương án 1 | Dùng 2 máy bào để bào mặt rãnh và mặt phẳng còn lại | Gia công được nhiều chi tiết cùng một lúc | Thời gian gá đặt lâu, độ bóng bề mặt không cao |
| Phương án 2 | Dao phay dĩa phay rãnh và dao phay ngón phay mặt đầu | Độ bóng bề mặt cao, dễ tự động hóa | Phải dùng dao phay ngón dài và dao phay dĩa đường kính lớn |
| Phương án 3 | Dùng 2 dao phay ngón phay đồng thời 2 mặt | Độ chính xác cao, độ bóng bề mặt cao | Yêu cầu kích thước dao phay ngón lớn |
| Phương án 4 | Dùng 2 dao phay dĩa phay đồng thời 2 mặt | Dễ tự động hóa, độ chính xác và độ bóng bề mặt cao | Yêu cầu dao phay dĩa lớn khi phay ở mặt ngoài |
| Phương án 5 (Được chọn) | Dùng 1 dao phay ngón phay rãnh, 1 dao phay mặt đầu phay mặt phẳng | Dễ gia công, dễ tự động hóa, đảm bảo độ chính xác và độ bóng cao | Kết cấu truyền động trục dao cần bố trí hợp lý |
Về hệ thống truyền động và điều khiển:
- Trục chính mang dao: Sử dụng 2 động cơ điện 3 pha công suất $0,37\text{ kW}$ ($1400\text{ vòng/phút}$). Động cơ 1 truyền động tới trục dao phay ngón qua bộ truyền đai có tỷ số truyền $U = 1,12$ ($D_1 = 60\text{ mm}, D_1' = 65\text{ mm}$), làm trục dao quay $1250\text{ vòng/phút}$. Động cơ 2 truyền động tới trục dao phay mặt đầu với tỷ số truyền $U = 1,52$ ($D_2 = 60\text{ mm}, D_2' = 90\text{ mm}$), làm trục dao quay $920\text{ vòng/phút}$.
- Hệ thống thủy lực: Máy bơm thủy lực dẫn động bởi động cơ $2\text{ HP}$, tạo áp suất làm việc kẹp chặt phôi và dịch chuyển cụm bàn dao. Xilanh thủy lực kéo bàn dao chạy chậm khi cắt gọt với vận tốc ăn dao $v_{\text{ch}} = 58,125\text{ cm/phút}$ nhờ van tiết lưu tiết diện $A_x = 2,54\text{ cm}^2$ ($D = 18\text{ mm}$), và cho phép bàn dao lùi nhanh sau khi kết thúc hành trình cắt.
- Hệ thống khí nén: Đảm nhận các chuyển động phụ trợ bao gồm: xilanh xoay mâm phân độ thông qua cơ cấu con cóc (lực $F = 1000\text{ kN}$, mô men $40\text{ kNm}$); xilanh chốt định vị mâm quay; xilanh tháo phôi tự động hành trình $200\text{ mm}$; và 2 xilanh đẩy ụ dao.
- Hệ thống điều khiển: Sử dụng bộ điều khiển lập trình PLC kết hợp với các cảm biến hành trình (từ S1 đến S6) để kiểm soát các trạng thái đóng/mở van điện từ, liên động giữa chu trình quay mâm, kẹp chi tiết, ăn dao và xả kẹp.
Nội dung chính theo từng chương
Chương I. Đặt vấn đề
Chương này làm rõ nhu cầu thị trường đối với kềm cắt da, đặc biệt tại các thị trường xuất khẩu như Mỹ và Nhật Bản. Tác giả chỉ ra thực trạng sản xuất kềm có tỷ lệ phế phẩm cao (40% - 50%), trong đó sai số tập trung ở khâu gia công mang kềm bằng phương pháp mài thủ công hoặc gia công cơ truyền thống. Từ đó, chương đề ra mục tiêu thiết kế và chế tạo máy phay chuyên dùng đạt kích thước rãnh $14\text{ mm}$, bề dày $3,5\text{ mm}$, thiết lập hồ sơ bảo trì, giới hạn đề tài ở mức bán tự động điều khiển thủy lực - khí nén và tóm tắt phương pháp nghiên cứu gồm 4 giai đoạn.
Chương II. Cơ sở lý thuyết
Nội dung chương xác lập phạm vi không gian lắp đặt thiết bị giới hạn trong kích thước $820\text{ mm} \times 720\text{ mm} \times 1200\text{ mm}$. Bố cục phân định gồm tầng dưới (thùng dầu, khí nén, thùng nước tưới nguội) và tầng trên (cụm bàn dao, cụm mâm quay, tủ điện). Chương đưa ra ba chỉ tiêu kỹ thuật bắt buộc: độ chính xác kích thước rãnh gia công đạt $14^{+0,1}_{0}\text{ mm}$, độ nhám bề mặt $R_z 2,5$, và thời gian gia công cắt gọt cho một sản phẩm là 5 giây.
Chương III. Thiết kế hệ thống
Chương tập trung nghiên cứu bản vẽ kỹ thuật và mẫu thực tế của chi tiết kềm cắt da (má phải và má trái). Tiến hành phân tích 5 phương án gia công cơ khí và quyết định lựa chọn Phương án 5 (dao phay ngón phay rãnh kết hợp dao phay mặt đầu phay mặt phẳng). Chương trình bày sơ đồ bố trí sơ bộ thông qua các hình chiếu đứng, hình chiếu cạnh, hình chiếu bằng, và xác lập mô hình 3D tổng thể phân chia thành 3 cụm kết cấu: Cụm mâm quay (Cụm A), Cụm bàn máy mang dao (Cụm B), Cụm bàn máy đỡ, thủy lực, khí nén, tưới nguội và ụ chứa sản phẩm (Cụm C).
Chương IV. Thiết kế chi tiết
Chương này thực hiện toàn bộ các phép tính kỹ thuật và tuyển chọn thiết bị:
- Tính toán lực cắt: Dao phay mặt đầu có $P_z = 34,5\text{ kG}, P_y = 27,6\text{ kG}, P_x = 20,7\text{ kG}$; dao phay ngón có $P_z = 7,92\text{ kG}, P_y = 6,336\text{ kG}, P_x = 4,752\text{ kG}$.
- Chọn xilanh khí nén: Tính chọn xilanh đẩy ụ dao ($P_{\text{cần}} = 4,2\text{ kG/cm}^2$), xilanh quay mâm ($P_{\text{cần}} = 7,96\text{ kG/cm}^2$), xilanh định vị ($P_{\text{cần}} = 6,56\text{ kG/cm}^2$) và xilanh tháo phôi.
- Tính chọn hệ thống thủy lực: Tính công suất bơm đạt $1,63\text{ HP} \to$ chọn động cơ $2\text{ HP}$; áp suất xilanh kẹp chặt đạt $3,378\text{ kG/cm}^2$; xilanh đẩy cụm bàn dao đạt $11,34\text{ kG/cm}^2$; vận tốc ăn dao qua van tiết lưu đạt $v_{\text{ch}} = 58,125\text{ cm/phút}$.
- Chọn động cơ cắt: 2 động cơ điện 3 pha $0,37\text{ kW}$ ($1400\text{ vòng/phút}$), tính toán đường kính bánh đai dẫn $60\text{ mm}$, bánh đai bị dẫn $65\text{ mm}$ (dao ngón) và $90\text{ mm}$ (dao mặt đầu).
Dữ liệu kỹ thuật chi tiết được tổng hợp qua các bảng thông số:
Bảng 1: Thông số gia công cơ bản
| Thông số kỹ thuật | Dao phay ngón | Dao phay mặt đầu |
|---|---|---|
| Công suất động cơ điện 3 pha (kW) | 0,37 | 0,37 |
| Chiều sâu cắt (mm) | 1,5 | 1,5 |
| Lực cắt $P_z$ (kG) | 7,92 | 34,5 |
| Lực cắt $P_y$ (kG) | 6,336 | 27,6 |
| Lực cắt $P_x$ (kG) | 4,752 | 20,7 |
| Vận tốc cắt (m/phút) | 55 | 55 |
| Số vòng quay trục dao (vòng/phút) | 1250 | 920 |
| Số vòng quay động cơ (vòng/phút) | 1400 | 1400 |
| Tỷ số truyền $U$ | 0,59 | 1 |
| Đường kính bánh đai dẫn (mm) | 60 | 60 |
| Đường kính bánh đai bị dẫn (mm) | 65 | 90 |
| Đường kính dao (mm) | 14 | 19 |
| Vật liệu dụng cụ cắt | Hợp kim | Hợp kim |
| Số lưỡi cắt | 4 | 2 |
| Lực đẩy cần thiết của xilanh ($\text{kG/cm}^2$) | 2,5 | 4,2 |
Bảng 2: Thông số động cơ bơm
| Thông số cơ bản | Động cơ bơm dầu | Động cơ bơm nước |
|---|---|---|
| Công suất (HP) | 2 | 1 |
| Tần số (Hz) | 50 | 50 |
| Hiệu điện thế (V) | 380 | 220 |
| Số vòng quay (vòng/phút) | 1450 | 1450 |
| Áp suất bơm (Bar) | 100 | 50 |
Bảng 3: Thông số hệ thống khí nén
| Thông số cơ bản | Piston đẩy 2 bàn dao dọc | Piston định vị và Piston quay mâm | Piston tháo phôi |
|---|---|---|---|
| Đường kính trong Bore (mm) | 40 | 40 | 40 |
| Kiểu tác động (Action way) | Double acting | Double acting | Double acting |
| Áp suất cực đại (MPa) | 0,9 | 0,9 | 0,9 |
| Áp suất cực tiểu (MPa) | 0,05 | 0,05 | 0,05 |
| Nhiệt độ làm việc ($^\circ\text{C}$) | -10 ~ 60 | -10 ~ 60 | -10 ~ 60 |
| Tốc độ piston (mm/s) | 30 ~ 500 | 30 ~ 500 | 30 ~ 500 |
| Hành trình piston (mm) | 50 | 50 | 200 |
| Môi chất (Medium) | Khí | Khí | Khí |
| Ký hiệu piston | TGS40x50-SLB | TGS40x50-SLB | TGD63x100-SLB |
Bảng 4: Thông số hệ thống thủy lực
| Thông số cơ bản | Piston kẹp chặt | Piston đẩy bàn dao |
|---|---|---|
| Đường kính trong Bore (mm) | 50 | 50 |
| Kiểu tác động (Action way) | Double acting | Double acting |
| Môi chất (Medium) | Dầu | Dầu |
| Áp suất cực đại (MPa) | 9 | 9 |
| Áp suất cực tiểu (MPa) | 0,3 | 0,3 |
| Nhiệt độ làm việc ($^\circ\text{C}$) | 30 | 30 |
| Tốc độ piston (mm/s) | 500 | Thay đổi theo $S$ |
| Hành trình piston (mm) | 50 | 50 |
Chương cũng hoàn thiện các bản vẽ kỹ thuật: sơ đồ thủy lực - khí nén, sơ đồ đấu nối PLC, mạch động lực, mạch điều khiển ngõ ra PLC, mạch điều khiển chu trình làm việc và mạch điều khiển khi bị lỗi.
Chương V. Bảo trì, vận hành và điều chỉnh máy
Chương thiết lập các quy định an toàn lao động nghiêm ngặt: kiểm tra bảo hộ cá nhân (nữ không để tóc dài, cấm đeo găng tay khi vận hành), kiểm tra dao, đồ gá và thiết bị trước khi chạy máy. Trong lúc máy chạy, nghiêm cấm tháo lắp chi tiết, cấm dùng tay lấy phoi hoặc sờ vào chi tiết, cấm đo kiểm hoặc tra dầu mỡ trực tiếp.
Về quy trình vận hành, văn bản mô tả chu trình làm việc tự động và hướng dẫn chi tiết quy trình 13 bước ở chế độ điều chỉnh bằng tay (Man):
- Bước 1: Bật công tắc nguồn.
- Bước 2: Bật công tắc nguồn bằng cách xoay nút dừng khẩn cấp Estop theo chiều kim đồng hồ.
- Bước 3: Chuyển công tắc sang chế độ bằng tay (Man).
- Bước 4: Bật On bơm dầu.
- Bước 5: Bật đóng xả áp.
- Bước 6: Kích hoạt piston mâm quay.
- Bước 7: Kích hoạt piston định vị vào vị trí.
- Bước 8: Điều khiển piston mâm quay.
- Bước 9: Quay mâm ngược chiều kim đồng hồ đến khi nghe tiếng "cạch" (mâm vào đúng vị trí định vị).
- Bước 10: Bật nước tưới nguội.
- Bước 11: Khởi động hai động cơ trục dao.
- Bước 12: Đặt máy ở chế độ một chu kỳ.
- Bước 13: Kích hoạt piston kẹp chặt chi tiết vào đồ gá. Ngoài ra, chương còn hướng dẫn cách thức gá đặt, điều chỉnh lắp dao và căn chỉnh kích thước gia công.
Chương VI. Chế tạo, lắp ráp và hiệu chỉnh
(Theo danh mục mục lục trang 66) Chương này thể hiện quá trình chế tạo các chi tiết cơ khí, lắp ráp các cụm cơ cấu chức năng, kết nối các đường ống dẫn thủy lực, khí nén, đấu nối tủ điện điều khiển và tiến hành căn chỉnh sai số hình học của máy.
Chương VII. Kết luận và hướng phát triển
Chương tổng kết toàn bộ kết quả thực hiện đề tài so với mục tiêu ban đầu, xác nhận máy đã được chế tạo thành công và vận hành ổn định. Đồng thời, đề ra phương hướng nghiên cứu mở rộng nhằm hoàn thiện mức độ tự động hóa cho thiết bị.
Kết quả và đóng góp
Nghiên cứu đạt được các kết quả cụ thể:
- Chế tạo thành công mô hình máy phay bán tự động chuyên dùng gia công mang kềm cắt da với kích thước phủ bì nhỏ gọn $820\text{ mm} \times 720\text{ mm} \times 1200\text{ mm}$.
- Năng suất gia công vượt trội: Thời gian cắt gọt hoàn thiện một sản phẩm chỉ mất 5 giây (tính từ thời điểm dao bắt đầu cắt gọt phôi).
- Đảm bảo độ chính xác kỹ thuật của sản phẩm gia công: Kích thước rãnh phay $14\text{ mm}$, bề dày $3,5\text{ mm}$, dung sai kích thước rãnh đạt trong phạm vi $14^{+0,1}_{0}\text{ mm}$, độ nhám bề mặt gia công đạt $R_z 2,5$.
- Đồng bộ hóa thành công hệ thống điều khiển PLC với hệ thống dẫn động khí nén (áp suất làm việc $0,05 - 0,9\text{ MPa}$) và trạm nguồn thủy lực công suất $2\text{ HP}$ (áp suất định mức $100\text{ bar}$).
Về mặt đóng góp công nghệ và thực tiễn:
- Giải quyết nút thắt công nghệ trong dây chuyền sản xuất kềm cắt da, thay thế công đoạn mài mang thủ công vốn có độ chính xác thấp và tốn nhiều công lao động.
- Giảm thiểu căn bản tỷ lệ phế phẩm trong sản xuất kềm (vốn chiếm từ 40% đến 50% theo khảo sát thực tế của tác giả).
- Cắt giảm lượng công nhân đứng máy trực tiếp mà vẫn đảm bảo sản lượng và chất lượng sản phẩm xuất khẩu.
Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp
Hạn chế của đề tài được tác giả tự xác định:
- Hệ thống mới dừng lại ở mức độ bán tự động; công đoạn cấp phôi thô vào đồ gá và lấy chi tiết sau khi phay vẫn phải thực hiện thủ công bằng tay.
- Thao tác gá phôi lặp đi lặp lại tạo ra sự nhàm chán cho công nhân vận hành máy.
Hướng phát triển tiếp theo được đề xuất trong văn bản:
- Nghiên cứu và chế tạo cơ cấu cấp phôi tự động hoàn toàn (như phễu rung cấp phôi hoặc cơ cấu nạp phôi tự động) nhằm khép kín toàn bộ chu trình, tiến tới xây dựng dây chuyền gia công tự động hoàn toàn.
- Cải tiến kết cấu đồ gá kẹp để có thể gia công linh hoạt cho nhiều quy cách và chủng loại kềm cắt da khác nhau trên cùng một thân máy.
Giá trị tham khảo
Đồ án tốt nghiệp này mang lại giá trị tham khảo chuyên môn cho:
- Sinh viên và học viên ngành Công nghệ Kỹ thuật Cơ khí, Cơ điện tử và Chế tạo máy khi thực hiện đồ án thiết kế máy chuyên dùng, máy tổ hợp gia công cơ khí hoặc đồ án tích hợp hệ thống điện - khí nén - thủy lực.
- Kỹ sư thiết kế máy và cán bộ kỹ thuật tại các doanh nghiệp sản xuất dụng cụ kim khí, cơ khí tiêu dùng trong việc tham khảo phương pháp tính toán lực cắt thực nghiệm, sơ đồ truyền động đai và kết cấu xilanh phân độ mâm quay.
- Tài liệu có giá trị ứng dụng cao ở phần tính toán công suất trạm nguồn thủy lực, lưu lượng van tiết lưu để ổn định bước tiến dao, sơ đồ mạch PLC điều khiển chu trình liên động an toàn và quy trình 13 bước vận hành thiết bị.
Câu hỏi thường gặp
1. Tại sao nhóm tác giả lựa chọn phương án dùng dao phay ngón kết hợp dao phay mặt đầu thay vì dùng máy bào hay dao phay dĩa? Nhóm tác giả đã phân tích 5 phương án gia công: Phương án dùng máy bào tốn thời gian gá đặt và độ bóng kém; phương án dùng dao phay dĩa đòi hỏi kích thước dao quá lớn khi gia công mặt ngoài; phương án dùng 2 dao phay ngón đòi hỏi dao ngón kích thước lớn. Phương án 5 (dùng 1 dao phay ngón phay rãnh và 1 dao phay mặt đầu phay mặt phẳng) được lựa chọn vì đảm bảo kết cấu nhỏ gọn, dễ chế tạo, dễ tự động hóa, đồng thời đạt độ bóng bề mặt cao ($R_z 2,5$) và độ chính xác kích thước ($14^{+0,1}_{0}\text{ mm}$).
2. Các yêu cầu kỹ thuật then chốt đối với chi tiết mang kềm sau khi gia công trên máy là gì? Chi tiết sau gia công phải đạt kích thước rãnh phay $14\text{ mm}$ với dung sai cho phép $14^{+0,1}_{0}\text{ mm}$, bề dày mang $3,5\text{ mm}$, độ nhám bề mặt gia công đạt $R_z 2,5$, và thời gian gia công cắt gọt cho một sản phẩm là 5 giây.
3. Cơ cấu nào đảm nhận việc xoay mâm và khóa vị trí phôi chính xác khi gia công? Việc xoay mâm phân độ được thực hiện bởi xilanh khí nén TGD63x100-SLB thông qua cơ cấu con cóc (mô men xoay $40\text{ kNm}$, lực đẩy $1000\text{ kN}$). Khi mâm quay vào vị trí, xilanh khí nén định vị TGS40x50-SLB tác động chốt giữ mâm quay cố định (nghe tiếng "cạch"), sau đó xilanh thủy lực đường kính $50\text{ mm}$ tác động kẹp chặt phôi với áp lực tính toán $3,378\text{ kG/cm}^2$ để chống lại lực cắt khi gia công.
4. Trạm nguồn thủy lực và hệ thống làm mát của máy có thông số kỹ thuật như thế nào? Hệ thống sử dụng động cơ bơm dầu thủy lực công suất $2\text{ HP}$, điện áp 3 pha $380\text{ V}$, tần số $50\text{ Hz}$, tốc độ $1450\text{ vòng/phút}$, áp suất bơm cực đại $100\text{ bar}$. Bơm nước tưới nguội làm mát sử dụng động cơ công suất $1\text{ HP}$, điện áp 1 pha $220\text{ V}$, tần số $50\text{ Hz}$, tốc độ $1450\text{ vòng/phút}$, áp suất bơm $50\text{ bar}$.
5. Bước tiến dao của bàn máy mang dao được điều khiển bằng nguyên lý nào? Bàn máy mang dao được dẫn động bằng xilanh thủy lực tác động kép (đường kính trong $50\text{ mm}$, hành trình $50\text{ mm}$). Để điều khiển bàn dao tiến vào ăn dao chậm và êm ái với vận tốc $v_{\text{ch}} = 58,125\text{ cm/phút}$, hệ thống sử dụng một van tiết lưu có đường kính tiết diện $D = 18\text{ mm}$ ($A_x = 2,54\text{ cm}^2$), lưu lượng dầu qua van đạt $0,1488\text{ lít/phút}$, kết hợp van cản tạo áp suất đối ứng $1\text{ bar}$ trên đường ra của cơ cấu chấp hành.
Kết luận
Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế chế tạo máy phay chuyên dùng gia công mang kềm cắt da" của nhóm sinh viên Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM đã giải quyết thành công bài toán công nghệ gia công cơ khí chính xác cho ngành sản xuất dụng cụ làm đẹp xuất khẩu. Bằng việc kết hợp hài hòa giữa hệ thống cơ khí chuyên dụng, dẫn động khí nén - thủy lực và điều khiển tự động qua PLC, nhóm tác giả đã chế tạo được thiết bị bán tự động hoàn chỉnh đạt thời gian gia công 5 giây/sản phẩm với độ chính xác rãnh $14^{+0,1}_{0}\text{ mm}$. Kết quả nghiên cứu không chỉ khắc phục triệt để tỷ lệ phế phẩm 40% - 50% trong sản xuất thực tế mà còn cung cấp một tài liệu tham khảo chi tiết về tính toán thiết kế máy tổ hợp cơ điện tử.