Đồ án Nghiên cứu, thiết kế đầu phân độ quang học (Phần 1)

Nội dung text: Đồ án Nghiên cứu, thiết kế đầu phân độ quang học (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ ĐẦU PHÂN ĐỘ QUANG HỌC GVHD: GVC-ThS. TRẦN QUỐC HÙNG SVTH: BÙI QUỐC THỊNH MSSV: 11104027 S K L 0 0 3 7 8 5 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 7/2015
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH  BỘ MÔN KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: “ NGHIÊN CỨU – THIẾT KẾ ĐẦU PHÂN ĐỘ QUANG HỌC ” Giảng viên hƣớng dẫn: GVC-ThS. TRẦN QUỐC HÙNG Sinh viên thực hiện: BÙI QUỐC THỊNH MSSV: 11104027 Lớp: 111040A Khoá: 2011 - 2015 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 07/2015
3. TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY Độc lập - Tự do – Hạnh phúc Bộ môn kỹ thuật công nghiệp NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: BÙI QUỐC THỊNH MSSV: 11104027 Lớp: 111040A Khóa: 2011 - 2015 Ngành đào tạo: Kỹ Thuật Công Nghiệp Hệ: Đại Học Chính Quy 1. Tên đề tài: Nghiên cứu, tính toán - thiết kế đầu phân độ quang học. 2. Các số liệu, tài liệu ban đầu: - Đầu phân độ dùng cho các máy phay vạn năng ở xƣởng trƣờng. 3. Nội dung chính của đồ án: - Giới thiệu về đề tài nghiên cứu. - Trình bày tổng quan về đầu phân độ. - Nội dung cơ sở lý thuyết về các dụng cụ đo quang học. - Trình bày cụ thể về đầu phân độ quang học. - Tiến hành tính toán, lên ý tƣởng – thiết kế các bản vẽ lắp và bản vẽ chi tiết. - Cuối cùng là phần kết luận, đề nghị và đƣa ra các đề xuất. 4. Các bản vẽ: + Bản vẽ lắp: 3 bản A1 + Tập bản vẽ chi tiết: 18 bản A3 5. Ngày giao đồ án: 20/03/2015 6. Ngày nộp đồ án: 20/7/2015 TRƢỞNG BỘ MÔN GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN (Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên)  Đƣợc phép bảo vệ (GVHD ký, ghi rõ họ tên) i
4. LỜI CAM KẾT - Tên đề tài: Nghiên cứu, tính toán – thiết kế đầu phân độ quang học. - GVHD: TRẦN QUỐC HÙNG - Họ tên sinh viên: BÙI QUỐC THỊNH - MSSV: 11104027 Lớp: 111040A - Địa chỉ sinh viên: 169/1, Phƣờng Thạnh Xuân, Quận 12, Tp.HCM. - Số điện thoại liên lạc: 01657624291 - Email: buithinhspkt@gmail.com - Ngày nộp khoá luận tốt nghiệp (ĐATN): 20/07/2015 - Lời cam kết: “Tôi xin cam đoan khoá luận tốt nghiệp (ĐATN) này là công trình do chính tôi nghiên cứu và thực hiện. Tôi không sao chép từ bất kỳ một bài viết nào đã được công bố mà không trích dẫn nguồn gốc. Nếu có bất kỳ một sự vi phạm nào, tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm”. Tp. Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng 07 Năm 2015 Ký tên Bùi Quốc Thịnh ii
5. LỜI CẢM ƠN Ngày nay đất nƣớc ta đang trên con đƣờng công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nƣớc. Trong đó lĩnh vực khoa học – kỹ thuật nói chung và ngành cơ khí nói riêng là một trong những ngành tiên phong để phát triển nền công nghiệp của đất nƣớc. Tạo ra nhiều máy móc, sản phẩm đáp ứng cho nhu cầu xã hội ngày càng cao. Vì vậy đòi hỏi những kỹ sƣ cơ khí phải có kiến thức sâu rộng, tay nghề vững vàng và đồng thời phải biết vận dụng những kiến thức đã học để giải quyết vấn đề cụ thể trong sản xuất thực tế sau này khi ra trƣờng. Với việc đã đƣợc trang bị đầy đủ kiến thức về lĩnh vực cơ khí – vật liệu ở nhà trƣờng cộng với tinh thần học hỏi, sự nổ lực và đầy nhiệt huyết của một sinh viên sắp ra trƣờng. Hứa hẹn trong tƣơng lai chúng em sẽ là những tân kỹ sƣ đƣợc làm việc trong môi trƣờng chuyên nghiệp vận dụng đƣợc những kiến thức đã học vào giải quyết những vấn đề cụ thể trong công việc nhằm đạt đƣợc các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật và góp phần hoàn thiện, phát triển bản thân. Mục tiêu của đồ án này là tạo điều kiện cho ngƣời học hệ thống, củng cố và nắm vững toàn bộ kiến thức đã học để vận dụng vào thiết kế, xây dựng và quản lý các quy trình chế tạo sản phẩm cơ khí về mặt kỹ thuật và tổ chức sản xuất. Môn học còn truyền đạt những yêu cầu về chỉ tiêu công nghệ trong quá trình thiết kế các kết cấu cơ khí để góp phần nâng cao hiệu quả chế tạo chúng. Các số liệu , thông số do tra bảng hoăc̣ tính toá n đều dựa vào các tài liệu tham khảo và kinh nghiêṃ của thầy cô hƣớng dâñ Tuy nhiên , do thời gian thực hiện đề tài có giới hạn và một phần vì kiến thƣ́ c còn haṇ hep̣ nên em không thể tránh khỏi nhƣ̃ng sai só t trong quá trình thiết kế, tính toán. Em rất mong nhận đƣợc sự góp ý và bổ sung ý kiến của các thầy, cô giáo để bài làm của em đƣợc hoàn thiện hơn. Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn tất cả các giảng viên của trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh đã giảng dạy cho em trong suốt thời gian qua. Đặc biệt là các thầy, cô giáo trong khoa cơ khí chế tạo máy cùng thầy TRẦN QUỐC HÙNG đa ̃ tâṇ tình giúp đỡ, hƣớng dâñ chi tiết để em hoàn thành đồ án này. Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên thực hiện Bùi Quốc Thịnh iii
6. TÓM TẮT ĐỒ ÁN NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ ĐẦU PHÂN ĐỘ QUANG HỌC. Đầu phân độ quang học là một trong những phụ tùng quan trọng của các máy phay vạn năng, nó mở rộng khả năng công nghệ của các máy lên rất nhiều. Dùng để chia độ chính xác và kiểm tra việc chia độ. Nội dung đề tài này là tìm hiểu nghiên cứu, tính toán - thiết kế đầu phân độ quang học. Với đầu phân độ quang học thì ngoài các bộ phận cơ khí giống với các loại đầu phân độ khác, nó còn có bộ phận quan trọng khác đó chính là phần quang học trong đầu phân độ. Nêu đƣợc công dụng và những ƣu - nhƣợc điểm của đầu phân độ quang học so với các loại đầu phân độ khác; trình bày cơ sở lý thuyết về các dụng cụ đo quang học; cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống quang học trong đầu phân độ, đặc điểm – tính chất của các bộ phận quang học. Giả thuyết bài toán để tiến hành tính toán và thiết kế đầu phân độ quang học. Một số kết quả đạt đƣợc nhƣ: nghiên cứu – thiết kế tƣơng đối hoàn thiện đầu phân độ quang học về mặt công nghệ cũng nhƣ tính kinh tế; rút ra đƣợc nhiều kinh nghiệm và cải thiện khả năng đọc – thiết kế các bản vẽ. Bên cạnh đó cũng còn một số mặt chƣa đạt đƣợc nhƣ: kết quả sau khi thiết kế chƣa đƣợc chính xác tối ƣu, khả năng công nghệ của đầu phân độ quang học cũng còn một số hạn chế. Nếu trong thời gian tới có cơ hội em sẽ tiếp tục nghiên cứu phát triển đề tài này hoàn thiện tốt hơn để đạt đƣợc kết quả chia độ trên đầu phân độ quang học là tối ƣu nhất, có thể chính xác đến từng giây; mở rộng khả năng công nghệ của đầu chia độ Sinh viên thực hiện Bùi Quốc Thịnh ABSTRACT RESEARCH AND DESIGN OF OPTICAL DIVIDING HEADS. Optical dividing heads is one of the important parts of the universal milling machine, it extends the technological capabilities of the machine a lot. Used for precise measurement of angles in manufacturing various parts and also for inscribing circular scales. Contents of this subject is to understand the research, design and calculations optical dividing head. With optical dividing heads, apart from the mechanical parts similar to other types of dividing heads, it also has another important component that is part of the optical in dividing heads. Stating the usage and the advantages - disadvantages of optical dividing heads than any other dividing heads; presents the theoretical basis of the optical measuring instruments; structure and operating principle of the optical system of dividing heads and characteristics - the nature of the optical elements. Hypothetical problem to conduct calculated and design optical dividing heads. Some results achieved as: research - designed relatively complete optical dividing heads technological as well as economic; drawn a lot of experience and improved readability - design drawings. If the next time have a chance I will continue research and development of the subject better completed to achieve results calibrated on optical dividing heads the most optimal. iv
7. MỤC LỤC Trang NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN i LỜI CAM KẾT ii LỜI CÁM ƠN iii TÓM TẮT ĐỒ ÁN iv MỤC LỤC v DANH MUC̣ BẢNG BIỂ U vii DANH MUC̣ SƠ ĐỒ , HÌNH VẼ viii CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 1 1.1 Giới thiệu 1 1.2 Mục tiêu nghiên cứu đề tài 1 1.3 Mục đích của đề tài nghiên cứu 2 1.4 Nội dung thực hiện đề tài 2 1.5 Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu 2 1.5.1 Đối tƣợng nghiên cứu 2 1.5.2 Phạm vi nghiên cứu 3 1.6 Kết cấu đồ án 3 CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ ĐẦU PHÂN ĐỘ 4 2.1 Chức năng của đầu phân độ 4 2.2 Phân loại đầu phân độ 5 2.3 Cấu tạo 6 2.3.1 Đầu phân độ có đĩa chia 6 2.3.2 Đầu phân độ không có dĩa chia 7 2.3.3 Đầu phân độ quang học 8 2.3.4 Đầu phân độ nhiều trục 10 CHƢƠNG 3: LÝ THUYẾT VỀ CÁC DỤNG CỤ ĐO QUANG HỌC 11 3.1 Giới thiệu kính hiển vi quang học 11 3.1.1 Khái niệm 11 3.1.2 Cấu tạo 15 3.1.3 Nguyên lý hoạt động của kính hiển vi quang học 16 3.1.4 Ứng dụng của kính hiển vi quang học 18 3.2 Nguyên tắc chuyển đổi quang hình trong các máy đo quang học 19 3.2.1 Nguyên tắc đòn quang học 19 3.2.2 Nguyên tắc tự chuẩn ánh sáng 20 3.2.3 Nguyên tắc chiếu hình 23 3.2.4 Nguyên tắc hiển vi 24 3.3 Đo kích thƣớc góc 25 3.3.1 Đo bằng đầu chia độ quang học 25 3.3.2 Đo bằng thị kính đo góc 26 3.4 Máy chiếu biên dạng 28 3.5 Kính hiển vi dụng cụ 31 v
8. CHƢƠNG 4: ĐẦU PHÂN ĐỘ QUANG HỌC 34 4.1 Cấu tạo, chức năng và nguyên lý hoạt động của đầu phân độ quang học 34 4.1.1 Cấu tạo 34 4.1.2 Chức năng 35 4.1.3 Nguyên lý hoạt động 36 4.2 Hệ thống quang học trong đầu phân độ 41 4.2.1 Cấu tạo hệ thống quang học 41 4.2.2 Nguyên lý hoạt động của hệ thống quang học 42 4.3 Tính toán hệ thống quang học 44 CHƢƠNG 5: TÍNH TOÁN PHẦN ĐỘNG LỰC HỌC TRONG ĐẦU PHÂN ĐỘ QUANG HỌC 47 5.1 Đặt giả thiết và tính toán chế độ cắt 47 5.2 Thiết kế bộ truyền bánh răng nón – răng thẳng 54 5.3 Thiết kế bộ truyền trục vít – bánh vít 60 5.4 Thiết kế trục 64 5.5 Tính then 67 5.6 Thiết kế ổ lăn 68 5.7 Thiết kế vỏ hộp 71 KẾT LUẬN – ĐỀ NGHỊ 72 TÀI LIỆU THAM KHẢO 73 vi
9. DANH MỤC BẢNG BIỂU Trang Bảng 4.1: Kết quả tính toán 40 Bảng 5.1: Hệ thống các số liệu 53 Biểu đồ 5.2: Biểu đồ moment trục chính 66 DANH MỤC SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ Trang Sơ đồ 2.1: Sơ đồ động đầu phân độ có đĩa chia 6 Sơ đồ 2.2: Sơ đồ động đầu phân độ không có đĩa chia 7 Sơ đồ 3.1: Sơ đồ nguyên tắc đòn quang học 19 Sơ đồ 3.2: Nguyên tắc tự chuẩn ánh sáng 21 Sơ đồ 3.3: Sơ đồ optimet 22 Sơ đồ 3.4: Nguyên tắc của thiết bị đo kiểu chiếu hình 23 Sơ đồ 3.5: Nguyên tắc hiển vi 25 Sơ đồ 3.6: Nguyên lý quang học của kính hiển vi dụng cụ 32 Sơ đồ 5.1: Sơ đồ khi phay bánh răng trụ - răng thẳng 47 Sơ đồ 5.2: Sơ đồ động đầu phân độ quang học khi phay bánh răng 52 Sơ đổ 5.3: Sơ đồ lực tác dụng lên bộ truyền bánh răng nón 59 Sơ đổ 5.3: Sơ đồ lực tác dụng lên bộ truyền trục vít – bánh vít 63 Hình 2.1: Máy phay ngang vạn năng 4 Hình 2.2: Đầu chia độ trực tiếp 5 Hình 2.3: Đầu phân độ có đĩa chia 6 Hình 2.4: Nguyên lý đầu phân độ có đĩa chia, chia gián tiếp 6 Hình 2.5: Đầu chia độ quang học 8 Hình 2.6: Đầu chia độ 3 trục ngang 10 Hình 3.1: Nguyên lý cấu tạo kính hiển vi quang học 11 Hình 3.2: Tụ sáng khúc xạ của ngƣời thợ thêu 12 Hình 3.3: Sự khúc xạ ánh sáng bởi ly nƣớc 13 Hình 3.4: Sự tạo ảnh qua thấu kính hội tụ 13 Hình 3.5: Ảnh ảo quan sát thấy do khúc xạ 14 Hình 3.6: Cấu tạo kính hiển vi quang học 15 Hình 3.7: Nguyên lý hoạt động của kính hiển vi quang học 17 Hình 3.8: Soi mẫu kim tƣơng bằng kính hiển vi quang học 18 vii
10. DANH MỤC SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ (tiếp theo) Trang Hình 3.9: Nguyên lý làm việc của đầu chia độ quang học 26 Hình 3.10: Thị kính đo góc 27 Hình 3.11: Máy chiếu biên dạng 28 Hình 3.12: Đo kích thƣớc dài trên máy chiếu biên dạng 29 Hình 3.13: Đo kích thƣớc góc trên máy chiếu biên dạng 30 Hình 3.14: Kính hiển vi dụng cụ 31 Hình 3.15: Tấm kính chuẩn 33 Hình 4.1: Đầu phân độ quang học 34 Hình 4.2: Bản vẽ lắp đầu phân độ quang học 36 Hình 4.3: Hệ thống quang học trong đầu phân độ 41 Hình 4.4: Sự tạo ảnh bởi gƣơng phẳng 43 Hình 4.5: Ảnh của vật tạo bởi gƣơng phẳng 44 Hình 4.6: Sự tạo ảnh của vật qua thấu kính hội tụ 45 viii
11. CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 1.1 Giới thiệu: - Đầu phân độ là một phụ tùng quan trọng của các máy phay vạn năng, nó mở rộng khả năng công nghệ của máy phay lên rất nhiều. Ngƣời ta sử dụng nó trong việc chế tạo các loại dụng cụ cắt (dao phay, dao doa, dao khoét, tarô), các chi tiết tiêu chuẩn (đầu đinh ốc, cạnh đai ốc, đai ốc xẻ rãnh, rãnh then hoa ) và các loại hình gia công từ đơn giản đến phức tạp. Đầu phân độ đƣợc chia thành nhiều loại khác nhau và độ chính xác cũng khác nhau tùy thuộc vào tính chất, cấu tạo của từng loại. - Với những tính năng nhƣ trên thì đầu phân độ là phụ tùng không thể thiếu trong ngành cơ khí để gia công các chi tiết. Ngày nay, công nghệ - khoa học kỹ thuật phát triển không ngừng cùng với đó những yêu cầu trong việc chế tạo ngày càng khắc khe, đòi hỏi độ chính xác cao hơn rất nhiều thì cũng là lúc những thiết bị, máy móc hiện đại lần lƣợt ra đời. Chính vì nhu cầu đó nên những phụ tùng nhƣ đầu chia độ cũng cần phải đƣợc cải tiến, nâng cấp để đạt đƣợc độ chính xác cao trong gia công; đầu phân độ quang học là một trong số đó. - Đầu phân độ quang học về mặt cơ khí thì cũng giống nhƣ những đầu chia độ khác, nhƣng điều đặc biệt là nó đã đƣợc trang bị thêm hệ thống quang học (hệ hiển vi quang học; các tấm kính chuẩn có khắc vạch chia phút, chia độ ) để nó có thể chia độ đƣợc với độ chính xác cao. Vì tính thực tế và độ chính xác gia công đƣợc nâng cao rất nhiều nên đầu phân độ quang học sẽ đƣợc tìm hiểu nghiên cứu, tính toán thiết kế cụ thể trong đề tài này. 1.2 Mục tiêu thực hiện đề tài: - Tìm hiểu, nghiên cứu các loại đầu phân độ ngoài thực tế để thu thập thông tin. - Nêu đƣợc công dụng, cấu tạo và phân loại đầu phân độ vạn năng. - Tìm hiểu, nghiên cứu thông tin về các dụng cụ đo quang học: kính hiển vi dụng cụ, máy chiếu biên dạng, các nguyên tắc chuyển đổi quang hình - Trình bày đƣợc nguyên lý hoạt động của các bộ phận, các cơ cấu điều chỉnh và những đặc trƣng của đầu phân độ quang học. - Trình bày đƣợc cấu tạo, nguyên lý hoạt động của hệ thống quang học trong đầu phân độ. - Tính toán, thiết kế các bộ phận cơ khí và bộ phận quang học có trong đầu phân độ sao cho tối ƣu nhất. - Phải thành lập, xây dựng đƣợc các bản vẽ chi tiết, bản vẽ lắp để phục vụ cho việc chế tạo sản xuất. 1
12. CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 1.3 Mục đích của đề tài: Mục đích đạt đƣợc sau khi nghiên cứu đề tài này là tìm ra đƣợc giải pháp về mặt thiết kế, công nghệ hợp lý nhất - tối ƣu nhất để tiến hành chế tạo mô hình thử nghiệm sau đó chỉnh sửa và hoàn thiện, để đƣa vào sử dụng trong sản xuất thực tế đạt hiệu quả cao nhất. 1.4 Nội dung thực hiện đề tài: Nội dung đề tài này là tìm hiểu nghiên cứu, tính toán thiết kế đầu phân độ quang học. Với đầu phân độ quang học thì ngoài các bộ phận cơ khí giống với các loại đầu phân độ khác, nó còn có bộ phận quan trọng khác đó chính là phần quang học trong đầu phân độ. Phần quang học gồm có hệ thống kính hiển vi quang học và các kính chuẩn đƣợc khắc vạch chia độ và chia phút. Đầu tiên cần phải tìm hiểu công dụng của việc chia độ khi sử dụng hệ thống quang học để đọc kết quả, trình bày những ƣu - nhƣợc điểm của đầu phân độ quang học so với các loại đầu chia độ khác; cơ sở lý thuyết về các dụng cụ đo sử dụng hệ thống quang học: kính hiển vi dụng cụ, máy chiếu biên dạng ; cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống quang học trong đầu phân độ, đặc điểm – tính chất của các bộ phận quang học: gƣơng phẳng, thấu kính, thị kính, kính chuẩn chia độ Sau đó đặt giả thuyết bài toán để tiến hành tính toán, thiết kế bản vẽ của các bộ phận cơ khí cùng các bộ phận quang học có trong đầu phân độ. Qua thời gian thực hiện nghiên cứu đề tài này em cũng rút ra đƣợc nhiều kinh nghiệm: cách tìm kiếm các nguồn tài liệu tham khảo khác nhau từ việc tra sách vở cho đến internet đặc biệt là trao đổi thông tin với bạn bè tiếp thu các ý kiến từ giáo viên hƣớng dẫn và các thầy cô khác trong khoa cơ khí; cải thiện khả năng đọc và thiết kế các bản vẽ, củng cố đƣợc kiến thức để áp dụng vào việc tính toán. Đi cùng với những kết quả tích cực đạt đƣợc nhƣ trên thì cũng còn nhiều mặt hạn chế nhƣ: thông tin thu thập, tài liệu tham khảo tra đƣợc còn hạn hẹp nên việc tính toán, thiết kế chƣa đƣợc chính xác tối ƣu. Nếu trong thời gian tới có cơ hội em sẽ tiếp tục nghiên cứu phát triển đề tài này để hoàn thiện tốt hơn việc tính toán, thiết kế sau đó thực hiện chế tạo mô hình thử nghiệm và chỉnh sửa sao cho độ chính xác của kết quả đọc đƣợc từ hệ thống quang học khi chia độ trên đầu phân độ quang học là tối ƣu nhất, có thể chính xác đến từng giây 1.5 Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu: 1.5.1 Đối tượng nghiên cứu: - Xác định đƣợc phƣơng pháp, hƣớng đi phù hợp để tiến hành tìm hiểu thu thập các thông tin, tài liệu liên quan tới vấn đề cần nghiên cứu đó là đầu phân độ quang học. - Sau đó lên ý tƣởng cho công việc tính toán, thiết kế các bản vẽ chi tiết và bản vẽ lắp của đầu phân độ quang học và tiến hành thực hiện chúng. 2
13. CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 1.5.2 Phạm vi nghiên cứu: - Về không gian và lĩnh vực nghiên cứu: Với nội dung của đề tài này thì chúng ta có thể tìm hiểu, nghiên cứu, thu thập thông tin trong sách giáo trình, tài liệu tham khảo tiếng việt và tiếng anh; các nguồn tài liệu, video, hình ảnh trên internet; tìm hiểu thực tế ở xƣởng trong nhà trƣờng và qua thời gian nghiên cứu tại công ty thực tập; đặc biệt là sự hƣớng dẫn nhiệt tình từ giáo viên hƣớng dẫn và các thầy cô trong khoa cơ khí máy, để hiểu rõ nguyên lý hoạt động – cấu tạo và các tính năng sau đó tiến hành tính toán thiết kế đầu phân độ quang học. - Về mặt thời gian: để tiến hành nghiên cứu đề tài này thì bộ môn và khoa cơ khí đã đề ra cho sinh viên khoảng thời gian thực hiện là trong bốn tháng. Vì thời gian có hạn nên phạm vi nghiên cứu đề tài cũng phân bố sao cho phù hợp, để đạt đƣợc kết quả tốt nhất. 1.6 Kết cấu của đồ án: Vì thời gian thực hiện đồ án tốt nghiệp có giới hạn nên nội dung của đề tài này đƣợc thực hiện trong năm chƣơng sau đây: - Chƣơng 1: Giới thiệu về đề tài nghiên cứu. - Chƣơng 2: Trình bày tổng quan về đầu chia độ. - Chƣơng 3: Nội dung cơ sở lý thuyết về các dụng cụ đo quang học. - Chƣơng 4: Trình bày chi tiết về đầu phân độ quang học. - Chƣơng 5: Tiến hành tính toán, lên ý tƣởng – thiết kế các bản vẽ lắp và bản vẽ chi tiết. Cuối cùng là phần kết luận, đề nghị và đƣa ra các đề xuất. 3
14. CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ ĐẦU PHÂN ĐỘ CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ ĐẦU PHÂN ĐỘ 2.1 Chức năng của đầu phân độ: Đầu phân độ là phụ tùng quan trọng của các máy phay mà đặc biệt là các máy phay vạn năng, nó mở rộng khả năng công nghệ của các máy lên rất nhiều. - Dùng để gá trục của chi tiết gia công dƣới một góc cần thiết so với bàn máy. - Quay chi tiết theo chu kỳ quanh trục của nó một góc nhất định (chia thành các phần bằng nhau hoặc không bằng nhau). - Dùng đầu chia độ khi chế tạo các dụng cụ cắt (dao phay, dao doa, dao khoét ). - Quay liên tục chi tiết khi gia công rãnh xoắn ốc hoặc răng xoắn của bánh răng. Hình 2.1 – Máy phay ngang vạn năng (nguồn internet) 4
15. CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ ĐẦU PHÂN ĐỘ 2.2 Phân loại: Đầu phân độ đƣợc chia làm các loại cơ bản sau: - Đầu phân độ trực tiếp. - Đầu phân độ có đĩa chia. - Đầu phân độ không có đĩa chia. - Đầu phân độ quang học - Đầu phân độ nhiều trục. Đầu chia độ nhiều trục dùng có hiệu quả khi gia công với chi tiết nhỏ có số lƣợng nhiều. Có các đầu chia độ đơn giản dùng để chia trực tiếp và các đầu chia độ phức tạp hơn dùng để gia công chi tiết xoắn ốc, bánh răng côn Thƣờng thì ngƣời ta chế tạo đầu phân độ có một trục chính, nhƣng đôi khi cũng có loại 2, 3 hoặc 4 trục chính dùng để gia công nhiều chi tiết cùng lúc. Các loại đầu phân độ trên thực hiện các phƣơng pháp công nghệ: chia độ trực tiếp, chia độ gián tiếp, chia độ vi sai, chia rãnh xoắn. Hình 2.2 – Đầu chia độ trực tiếp (nguồn internet) Trong nhiều công việc phay dùng cách chia trực tiếp, thì đầu phân độ trực tiếp có năng suất và kinh tế cao hơn. Trên hình là đầu phân độ trực tiếp với góc quay của trục chính đƣợc tính theo đĩa có 12 khoảng chia, và do đó ta có thể chia chi tiết ra làm 2, 3, 4, 6 và 12 phần bằng nhau. 5
16. CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ ĐẦU PHÂN ĐỘ 2.3 Cấu tạo: 2.3.1 Đầu phân độ có đĩa chia: Hình 2.3 - Đầu phân độ có đĩa chia Sơ đồ 2.1 - Sơ đồ động đầu phân độ có đĩa chia Hình 2.4 – Nguyên lý đầu phân độ có dĩa chia, chia gián tiếp 6
17. CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ ĐẦU PHÂN ĐỘ - Ở đầu phân độ đơn giản, ngƣời ta chia độ theo đĩa chia cố định, còn tay quay của đầu phân độ này đƣợc nối với trục chính qua một bộ truyền trục vít – bánh vít. - Thông thƣờng số răng của bánh vít trong các đầu phân độ đơn giản là 40, còn trục vít có một đầu mối. Nhƣ vậy muốn cho trục chính quay đƣợc trọn 1 vòng thì ta phải quay tay quay (trục vít) 40 vòng. Nếu trục chính quay 1/2 vòng thì tay quay phải quay 20 vòng v.v Số vòng quay của tay quay cần để cho trục chính quay đƣợc một vòng gọi là đặc tính của đầu phân độ và đƣợc ký hiệu bằng chữ N. Số vòng quay n của tay quay cần thiết để có số khoảng chia của chi tiết đƣợc xác định bằng công thức sau: Trong đó: N: đặc tính của đầu phân độ. z: số khoảng chia cần thiết của chi tiết. Thay N = 40 ta có: 2.3.2 Đầu phân độ không có đĩa chia: Đầu phân độ có đĩa chia và không có đĩa chia khác nhau: - Đầu phân độ không có đĩa chia có bộ bánh răng thay thế, thay cho đĩa chia tại vị trí tay quay trên đầu phân độ. - Bộ truyền vi sai làm nhiệm vụ vi sai khi thực hiện chuyển động vi sai. Z0 IV k II i1 Z3 V i2 III VI Z2 Z1 Z4 I d c b a Sơ đồ 2.2 - Sơ đồ động đầu phân độ không có đĩa chia 7
18. CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ ĐẦU PHÂN ĐỘ 2.3.3 Đầu phân độ quang học: - Đầu phân độ quang học đƣợc dùng khi chia độ đặc biệt chính xác, ngoài ra nó còn dùng để kiểm tra việc chia độ. Theo thiết kế thì đầu phân độ quang học cũng giống nhƣ đầu phân độ cơ khí. Ngoài cấu tạo theo nguyên tắc cơ khí ra thì phía trên đầu phân độ quang học có lắp kính hiển vi. Trong hệ quang học của kính hiển vi có thang chia cố định với mức chia rất nhỏ và đƣợc tính bằng phút, độ chính xác là ¼ phút. - Góc quay của trục chính đƣợc xác định bằng các vạch chia trên kính chuẩn chia độ (chia 1) lắp trên trục chính. Và kính chuẩn chia phút (chia ¼ phút) đƣợc gắn trong hệ hiển vi, ta nhìn thấy đƣợc các vạch này nhờ vào hệ thống hiển vi. Hệ thống hiển vi này sẽ giúp ta xác định chính xác các vạch khi quay.  Góc quay của trục chính cũng đƣợc xác định nhƣ trƣờng hợp chia trực tiếp bằng đầu phân độ cơ khí theo công thức: Ở đây: - α là góc quay. - z là số phần cần chia trên phôi. Hình 2.5 – Đầu chia độ quang học (nguồn internet) 8
19. CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ ĐẦU PHÂN ĐỘ Hình a - là dạng bề ngoài; còn Hình b - là mặt cắt theo trục chính của đầu phân độ quang học. Theo hình dạng ngoài thì đầu phân độ quang học cũng gần giống đầu phân độ cơ khí. Đầu phân độ quang học gồm hộp (thân) ngoài 4 gắn chặt trên bàn máy, và trục chính 11 lắp trong các ổ bi 10 và 13 nằm trong phần quay 3 của đầu phân độ. Trục vít 12 gắn với vô lăng 1 truyền chuyển động quay cho bánh vít. Bánh vít 8 và trục chính có thể đƣợc kẹp chặt ở bất kì vị trí nào nhờ tay quay 2 (tay quay 2 nối với vòng đệm ép 9). Trục vít 12 và bánh vít 8 chỉ có tác dụng để quay trục chính, sai số của chúng không ảnh hƣởng đến độ chính xác làm việc của đầu phân độ. Một đầu của trục với trục vít lắp trong bạc lệch tâm 7, nên có thể hạ trục cùng với trục vít xuống và sau khi nhả khớp với bánh vít cho phép quay nhanh trục chính bằng tay. Bên trong hộp có thang chia độ (360°) với đơn vị chia 1° đƣợc gắn trên trục chính. Ở phía trên của đầu phân độ có kính hiển vi 5. Trong hệ quang học của kính hiển vi có thang chia cố định 6 gồm 60 phần bằng nhau với đơn vị chia là 1’. Các độ chia này có thể thấy rõ trong thị kính và theo kinh nghiệm ta có thể tính các độ chia ấy với độ chính xác là 1/4 phút. Hình c) là thị trƣờng của thị kính với góc chia là 9°15’. Quay trục chính đi một góc cần thiết nhờ vô lăng 1, và để định vị chính xác hoàn toàn hãy quay từ từ đầu con lăn nối với vô lăng 1 qua cặp bánh răng côn. Nếu cho biết bƣớc chia đo trên một vòng tròn xác định, thì góc quay sẽ đƣợc xác định theo công thức: Ở đây: - α là góc quay. - P bƣớc chia, đo trên đƣờng tròn có đƣờng kính D (mm). - D đƣờng kính chi tiết gia công. Khi dùng đầu phân độ quang học nên chú ý rằng các góc quay kế tiếp nhau đƣợc cộng gộp lại cho nên cần phải lập trƣớc một bảng đầy đủ tất cả các góc quay trục chính của đầu chia độ. Ví dụ: Khi chia ra Z = 51 phần thì bảng cần có 50 dòng (quay lần thứ nhất α1 = 7°03’30’’, quay lần thứ hai α2 = 14°07’0’’ ) 9
20. CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ ĐẦU PHÂN ĐỘ 2.3.4 Đầu phân độ nhiều trục: Đầu phân độ nhiều trục chính sử dụng có hiệu quả khi gia công các chi tiết nhỏ với số lƣợng nhiều. Có các loại nhƣ sau:  Đầu phân độ hai trục chính.  Đầu phân độ ba trục chính.  Đầu phân độ bốn trục chính. Hình 2.6 – Đầu chia độ ba trục ngang (nguồn internet) 10
21. CHƢƠNG 3: LÝ THUYẾT VỀ CÁC DỤNG CỤ ĐO QUANG HỌC CHƢƠNG 3: LÝ THUYẾT VỀ CÁC DỤNG CỤ ĐO QUANG HỌC 3.1 Giới thiệu về kính hiển vi quang học: 3.1.1 Khái niệm: Kính hiển vi quang học là một loại kính hiển vi sử dụng ánh sáng khả kiến để quan sát hình ảnh các vật thể nhỏ đƣợc phóng đại nhờ một hệ thống các thấu kính thủy tinh. Kính hiển vi quang học là dạng kính hiển vi đơn giản, lâu đời nhất và cũng là phổ biến nhất. Các kính hiển vi quang học cũ thƣờng phải quan sát hình ảnh trực tiếp bằng mắt nhìn qua thị kính, nhƣng các kính hiện đại hiện nay còn đƣợc gắn thêm các CCD camera hoặc các phim ảnh quang học để chụp ảnh. Hình 3.1 – Nguyên lý cấu tạo kính hiển vi quang học (nguồn internet) Khúc xạ và thấu kính: Kính hiển vi quang học hoạt động dựa trên hiện tƣợng khúc xạ ánh sáng. Khúc xạ là hiện tƣợng ánh sáng đổi hƣớng khi đi qua mặt phân cách giữa hai môi trƣờng trong suốt có chiết suất khác nhau. Hiện tƣợng khúc xạ là nguyên nhân gây ra nhiều hiện tƣợng quen thuộc, đa dạng nhƣ sự uốn cong rõ ràng của một vật chìm một phần trong nƣớc và ảo ảnh nhìn thấy trên xa mạc cát nóng bỏng. Sự khúc xạ sóng ánh sáng khả kiến cũng là một đặc trƣng quan trọng của thấu kính, cho phép chúng hội tụ ánh sáng vào một điểm. Hồi đầu thế kỉ 19, những ngƣời thợ thêu đã sử dụng những bình cầu thủy tinh chứa nƣớc để hội tụ hoặc tập trung ánh sáng ngọn nến lên khu vực làm việc nhỏ của họ, giúp họ nhìn thấy những chi tiết tinh tế rõ ràng hơn. Hình 3.2 – minh họa cái tụ sáng của ngƣời thợ thêu, gồm một vài bình cầu thủy tinh sắp xếp thành hình tròn xung quanh một ngọn nến dựng đứng, cho phép ánh sáng phát ra từ ngọn nến hội tụ hoặc tập trung vào một vài 11
22. S K L 0 0 2 1 5 4