Bài giảng Trang bị điện máy gia công kim loại - Chương 5: Trang bị điện máy mài

 83
Chương 5 
TRANG BỊ ĐIỆN MÁY MÀI 
5-1. Đặc điểm công nghệ 
 Hình 5-1 Hình dáng chung của máy mài 
 Máy mài có hai loại chính: Máy mài tròn và máy mài phẳng. Ngoài ra còn 
có các máy khác như: máy mài vô tâm, máy mài rãnh, máy mài cắt, máy mài 
răng v.v Thường trên máy mài có ụ chi tiết hoặc bàn, trên đó kẹp chi tiết 
và ụ đá mài, trên đó có trục chính với đá mài. Cả hai ụ đều đặt trên bệ máy. 
Sơ đồ biểu diễn công nghệ mài được giới thiệu ở hình 5-2. 
 Máy mài tròn có hai loại: máy mài tròn ngoài (h 5-2a), máy mài tròn trong 
(h 5-2b). Trên máy mài tròn chuyển động chính là chuyển động quay của đá 
mài; chuyển động ăn dao là di chuyển tịnh tiến của ụ đá dọc trục (ăn dao dọc 
trục) hoặc di chuyển tịnh tiến theo hướng ngang trục (ăn dao ngang) hoặc 
chuyển động quay của chi tiết (ăn dao vòng). Chuyển động phụ là di chuyển 
nhanh ụ đá hoặc chi tiết v.v 
 Máy mài phẳng có hai loại: mài bằng biên đá (hình 5-2c) và mặt đầu (h 5-
2d). Chi tiết được kẹp trên bàn máy tròn hoặc chữ nhật. Ở máy mài bằng 
biên đá, đá mài quay tròn và chuyển động tịnh tiến ngang so với chi tiết, bàn 
máy mang chi tiết chuyển động tịnh tiến qua lại. Chuyển động quay của đá 
là chuyển động chính, chuyển động ăn dao là di chuyển của đá (ăn dao 
ngang) hoặc chuyển động của chi tiết (ăn dao dọc). Ở máy mài bằng mặt đầu 
đá, bàn có thể là tròn hoặc chữ nhật, chuyển động quay của đá là chuyển 
động chính, chuyển động ăn dao là di chuyển ngang của đá - ăn dao ngang 
hoặc chuyển động tịnh tiến qua lại của bàn mang chi tiết - ăn dao dọc. 
 84
 Một tham số quan trọng của chế độ mài là tốc độ cắt (m/s): 
 V= 0,5d.ωđ.10-3
với d - đường kính đá mài, [mm]; ωđ - tốc độ quay của đá mài, [rad/s] 
Thường v = 30 ÷ 50m/s 
Hình 5.2. Sơ đồ gia công chi tiết trên máy mài 
a) Máy mài tròn ngoài 
b) Máy mài tròn trong 
c) Máy mài mặt phẳng bằng biên đá 
d) Máy mài mặt phẳng bằng mặt đầu (bàn chữ nhật) 
e) Máy mài mặt phẳng bằng mặt đầu (bàn tròn) 
1. Chi tiết gia công 
2. Đá mài 
3. Chuyển động chính 
4. Chuyển động ăn dao dọc 
5. Chuyển động ăn dao ngang. 
 85
5-2 Các đặc điểm về truyền động điện và trang bị điện của máy mài 
 1. Truyền đông chính: Thông thường máy không yêu cầu điều chỉnh tốc 
độ, nên sử dụng động cơ không đồng bộ roto lồng sóc. Ở các máy mài cỡ 
nặng, để duy trì tốc độ cắt là không đổi khi mòn đá hay kích thước chi tiết 
gia công thay đổi, thường sử dụng truyền động động cơ có phạm vi điều 
chỉnh tốc độ là D = (2 ÷ 4):1 với công suất không đổi. 
 Ở máy mài trung bình và nhỏ v = 50 ÷ 80 m/s nên đá mài có đường kính 
lớn thì tốc độ quay đá khoảng 1000vg/ph. Ở những máy có đường kính nhỏ, 
tốc độ đá rất cao. Động cơ truyền động là các động cơ đặc biêt, đá mài gắn 
trên trục động cơ, động cơ có tốc độ (24000 ÷ 48000) vg/ph, hoặc có thể lên 
tới (150000 ÷ 200000) vg/ph. Nguồn của động cơ là các bộ biến tần, có thể 
là các máy phát tần số cao (BBT quay) hoặc là các bộ biến tần tĩnh bằng 
Thyristor. 
 Mô men cản tĩnh trên trục động cơ thường là 15 ÷ 20% momen định mức. 
Mô men quán tính của đá và cơ cấu truyền lực lại lớn: 500 ÷ 600% momen 
quán tính của động cơ, do đó cần hãm cưỡng bức động cơ quay đá. Không 
yêu cầu đảo chiều quay đá. 
 2. Truyền động ăn dao 
a/ Máy mài tròn : Ở máy cỡ nhỏ, truyền động quay chi tiết dùng động cơ 
không đồng bộ nhiều cấp tốc độ (điều chỉnh số đôi cực) với D = (2 ÷ 4):1. Ở 
các máy lớn thì dùng hệ thống biến đổi - động cơ một chiều (BBĐ-ĐM), hệ 
KĐT – ĐM có D = 10/1 với điều chỉnh điện áp phần ứng. 
 Truyền động ăn dao dọc của bàn máy tròn cỡ lớn thực hiện theo hệ BBĐ-
ĐM với D = (20 ÷ 25)/1. 
 Truyền động ăn dao ngang sử dụng thuỷ lực. 
b/ Máy mài phẳng: Truyền động ăn dao của ụ đá thực hiện lặp lại nhiều chu 
kỳ, sử dụng thuỷ lực. Truyền động ăn dao tịnh tiến qua lại của bàn dùng hệ 
truyền động một chiều với phạm vi điều chỉnh tốc độ D = (8 ÷ 10):1 
 3. Truyền động phụ trong máy mài và truyền động ăn di chuyển nhanh đầu 
mài, bơm dầu của hệ thống bôi trơn, bơm nước làm mát thường dùng hệ 
truyền động xoay chiều với động cơ không đồng bộ roto lồng sóc. 
 5-3 Sơ đồ điều khiển máy mài 3A161 
 Máy mài tròn 3A161 được dùng để gia công mặt trụ của các chi tiết có 
chiều dài dưới 1000mm và đường kính dưới 280mm; đường kính đá mài lớn 
nhất là 600mm. Sơ đồ điều khiển máy mài 3A161 (đơn giản hoá) được trình 
bày trên hình 5-3. 
 Động cơ ĐM (7 kW, 930vg/ph) quay đá mài. 
 86
ĐT ĐB
1BA
CK3
3CL
CKĐ RTT
KC
ĐC
Hrh
1BT UcđCK1
2CL
4RN
CC2
KC
CC1
CD
CC3
KT KB
1RTr
2RTr
1NC
2NC
BD
KM
1D
KT
1
1CC 2BA
2CC
4RN
MT
MM RAL KM
KB
1
2
1CT
MC
KC
KC
HRTT
1KT
2KT
3KT 2RTr
1RTr
HKCKBRKT
3CT
2CT2D
1
2
3RN
KT
KT
KM
KM
2
2
2RN
ĐM
1RN
CLV
2BTCK2
1RN
3CT
10
11
12
CLV
2
3
4
5
6
7
8
9
Hình 5-3. Sơ đồ điều khiển máy mài 3A161
 87
Động cơ ĐT (1,7 kW, 930 vg/ph) bơm dầu cho hệ thống thuỷ lực để thực 
hiện dao ăn ngang của ụ đá, ăn dao dọc của bàn máy và di chuyển nhanh ụ 
đá ăn vào chi tiết hoặc ra khỏi chi tiết. 
 Động cơ ĐC (0,76 kW, 250 ÷ 2500 vg/ph) quay chi tiết mài. 
 Động cơ ĐB (0,125 kW, 2800 vg/ph) truyền động bơm nước. 
 Đóng mở van thuỷ lực nhờ các nam châm điện 1NC, 2NC và các tiếp điểm 
2KT và 3KT. 
 Động cơ quay chi tiết được cung cấp điện từ khuếch đại từ KĐT. KĐT nối 
theo sơ đồ ba pha kết hợp với các điốt chỉnh lưu, có 6 cuộn làm việc và 3 
cuộn dây điều khiển CK1, CK2 và CK3. Cuộn CK3 được nối với điện áp 
chỉnh lưu 3CL tạo ra sức từ hoá chuyển dịch. Cuộn CK1 vừa là cuộn chủ 
đạo vừa là cuộn phản hồi âm điện áp phần ứng. Điện áp chủ đạo Ucđ lấy trên 
biến trở 1BT, còn điện áp phản hồi Uph âm áp lấy trên phần ứng động cơ. 
Điện áp đặt vào cuộn dây CK1 là: 
 UCK1 = Ucđ - Uph = Ucđ - kUư (5-1) 
 Cuộn CK2 là cuộn phản hồi dương dòng điện phần ứng động cơ. Nó được 
nối vào điện áp thứ cấp của biến dòng BD qua bộ chỉnh lưu 2CL. Vì dòng 
điện sơ cấp biến dòng tỉ lệ với dòng điện phần ứng động cơ (I1= 0,815Iư) nên 
dòng điện trong cuộn CK2 cũng tỷ lệ với dòng điện phần ứng. Sức từ hoá 
phản hồi được điều chỉnh nhờ biến trở 2BT. 
 Tốc độ động cơ được điều chỉnh bằng cách thay đổi điện áp chủ đạo Ucđ 
(nhờ biến trở 1BT). Để làm cứng đặc tính cơ ở vùng tốc độ thấp, khi giảm 
Ucđ cần phải tăng hệ số phản hổi dương dòng điện. Vì vây, người ta đã đặt 
sẵn khâu liên hệ cơ khí giữa con trượt 2BT và 1BT. 
 Để thành lập đặc tính tĩnh của động cơ ta dựa vào các phương trình sau: 
 Điện áp tổng trên cuộn CK1 là UCK1∑: 
 UCK1∑ = Ucđ – Uư + Kqđ.UCK2 = Ucđ – Uư + Kqđ.Ki.Iư (5-2) 
 Trong đó: UCK2 = Kqđ2.Ki.Iư là điện áp trên cuộn CK2 qui đổi về CK1. 
 Sức điện động của khuếch đại từ (với giả thiết điểm làm việc của nó nằm ở 
đoạn tuyến tính) 
 EKĐT = KKĐT.UCK1∑ (5-3) 
 Trong đó: KKĐT - hệ số khuếch đại điện áp của KĐT 
 Phương trình cân bằng điện áp trong mạch phần ứng là: 
 EKĐT = K.Ф.ω + Iư.RưΣ (5-4) 
 Từ các phương trình (5-2), (5-3), (5-4) và một số biến đổi ta nhận được 
phương trình đặc tính tĩnh của hệ như sau: 
[ ]
)1(
..).(
)1(
.. 2
KDT
DqdiuDKDTu
KDT
cdKDTD
K
KIKKRKR
K
UKK
+
+++−+=
∑ω (5-5) 
Đặc tính tĩnh của hệ thống được vẽ trên hình 5.4 
Sơ đồ cấu trúc của hệ thống được trình bày trên hình 5.5 
 88
ωU
cđ
(-)
RKDT
H. 5-5 Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển máy mài 3A161
(+) 1+pT
K
KD
KDT
KiKqđ2
EKĐT
1
1.1 +∑∑ pTR uu
(-)
EĐ Iư
cp
uD
T
RK ∑
DK
1 ω
Iư
H.5-4 Đặc tính tĩnh của động cơ
ω01
ω02
ω03
ω04
Ucđđm
Ucđ2
Ucđ3
Ucđ4
Ucđđm>Ucđ2 >Ucđ3 >Ucđ4
Nguyên lý làm việc của sơ đồ điều khiển tự động như sau: 
 Sơ đồ cho phép điều khiển máy ở chế độ thử máy và chế độ làm việc tự 
động. Ở chế độ thử máy các công tắc 1CT, 2CT, 3CT được đóng sang vị trí 
1. Mở máy động cơ ĐT nhờ ấn nút MT, sau đó có thể khởi động đồng thời 
ĐM và ĐB bằng nút ấn MN. Động cơ ĐC được khởi động bằng nút ấn MC. 
 Ở chế độ tự động, quá trình hoạt động của máy gồm 3 giai đoạn theo thứ tự 
sau: 
 1) Đưa nhanh ụ đá vào chi tiết gia công nhờ truyền động thuỷ lực, đóng 
các động cơ ĐC và ĐB. 
 2) Mài thô, rồi tự động chuyển sang mài tinh nhờ tác động của công tắc tơ. 
 3) Tự động đưa nhanh ụ đá ra khỏi chi tiết và cắt điện các động cơ ĐC, ĐB 
 Trước hết đóng các công tắc tơ 1CT, 2CT, 3CT sang vị trí 2. Kéo tay gạt 
điều khiển (được bố trí trên máy) về vị trí di chuyển nhanh ụ đá vào chi tiết 
(nhờ hệ thống thuỷ lực). Khi ụ đá đi đến vị trí cần thiết, công tắc hành trình 
1KT tác động, đóng mạch cho các cuộn dây công tắc tơ KC và KB, các động 
cơ ĐC và ĐB được khởi động. Đồng thời truyền động thuỷ lực của các máy 
được khởi động. Quá trình gia công bắt đầu. Khi kết thúc giai đoạn mài thô, 
công tắc hành trình 2KT tác động, đóng mạch cuộn dây rơle 1RTr. Tiếp 
điểm của nó đóng điện cho cuộn dây nam châm 1NC, để chuyển đổi van 
thuỷ lực, làm giảm tốc độ ăn dao của ụ đá. Như vậy giai đoạn mài tinh bắt 
đầu. Khi kích thước chi tiết đã đạt yêu cầu, công tắc hành trình 3KT tác 
động, đóng mạch cuộn dây rơle 2RTr. Tiếp điểm rơle này đóng điện cho 
cuộn dây nam châm 2NC để chuyển đổi van thuỷ lực, đưa nhanh ụ đá về vị 
trí ban đầu. Sau đó, công tắc 1KT phục hồi cắt điện công tắc tơ KC và KB; 
động cơ ĐC được cắt điện và được hãm động năng nhờ công tắc tơ H. Khi 
tốc độ động cơ đủ nhỏ, tiếp điểm rơle tốc độ RKT mở ra, cắt điện cuộn dây 
công tắc tơ H. Tiếp điểm của H cắt điện trở hãm ra khỏi phần ứng động cơ.