Đồ án Máy công cụ Máy phay vạn năng nằm ngang 6H82

+Chuyển động chạy dao dọc : sang phải, sang trái +Chuyển động chạy dao đứng : lên, xuống +Chuyển động chạy dao ngang : ra,vào  Ngoài ra bàn máy còn có thể quay quanh trục thẳng đứng

LỜI NÓI ĐẦU

Góp phần cho sự phát triển nền công nghiệp thế giới nói chung và sự tiến bộ của nền cơkhí nói riêng, máy cắt kim loại không ngừng được nghiên cứu và nâng cao chất lượng đểkhi đưa vào sản xuất, chúng được tối ưu trong quá trình cắt gọt để tạo ra được chất lượngsản phẩm tốt nhất nhằm phục vụ cho sản xuất

Máy cắt kim loại đóng vai trò rất quan trọng trong các phân xưởng cơ khí Ngày nay,với sự phát triển không ngừng của khoa học kĩ thuật, máy công cụ cũng được tự độngđiều khiển một các chính xác Chính nhờ sự phát triển của Tin học và Tự động hóa đãhình thành khái niệm phần mềm gia công, đem lại năng suất lao động, giảm giá thành sảnphẩm giải phóng sức lao động cho con người

Xu hướng phát triển trên thế giới hiện nay là năng cao độ chính xác gia công và hoànthiện máy tự động điều khiển Tuy nhiên, máy công cụ vạn năng vẫn là kiến thức cơ sởcủa sinh viên nghành cơ khí, là cơ sở để nghiên cứu để phát triển các máy CN, NC, nếukhông nắm vững kiến thức cơ bản này sinh viên sẽ không hoàn thành được nhiệm vụ họctập cũng như việc xây nền tảng kiến thức cho sau này của mình Vì vây, việc tăng cườngnghiên cứu, tìm hiểu và thiết kế các loại Máy công cụ là một trong những yêu cầu đối vớicác sinh viên khối ngành Cơ khí

Với đề tài “Thiết kết máy phay vạn năng nằm ngang” (Dựa trên cơ sở tính năng kỹthuật của máy 6H82) trong Đồ án Máy công cụ, em đã nghiên cứu, tìm tòi, tính toán, thiết

kế một cách kỹ lưỡng và cẩn thận

Trong quá trình tính toán và thiết kế không thể tránh được những sai sót do chưa hiểuhết được về máy và khoảng thời gian có hạn Vậy em mong được các thầy chỉ bảo để emhoàn thiện được nhiệm vụ của mình một cách tốt nhất và giúp em làm tốt hơn trong việcthiết kế sau này

Em rất biết ơn sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo Nguyễn Phạm Thế Nhân và sự góp ý

từ các anh chị, các bạn trong lớp học phần đã giúp em hoàn thiện đồ án môn học này

Đà Nẵng, tháng 12 năm 2021

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Quang Nam

CHƯƠNG 1: TÌM HIỂU VỀ MÁY PHAY NẰM NGANG VẠN

NĂNG CỠ TRUNG

<+> Máy phay là gì?

Máy phay là một loại máy dùng trong cơ khí , có tác dụng làm nhẵn, làm phẳng, định

hình các sản phẩm chúng ta định gia công Ngoài ra máy phay còn có thể gia công được các bề mặt khoét, khoan,……

 Máy phay ngang vạn năng là một trong số máy công cụ có tính vạn năng

cao Được sử dụng rộng rãi trong các nhà máy cơ khí để chế tạo các dụng cụ,

thiết bị công nghiệp, khuân dập và nhiều sản phẩm khác nữa

 Trục chính nằm ngang là trục mang dao chuyển động chính

 Bàn máy mang phôi có ba chuyển động thẳng góc nhau

+Chuyển động chạy dao dọc : sang phải, sang trái

+Chuyển động chạy dao đứng : lên, xuống

+Chuyển động chạy dao ngang : ra,vào

 Ngoài ra bàn máy còn có thể quay quanh trục thẳng đứng để phay bánh răng

nghêng và các rãnh xoắn

 Đặc biệt máy phay còn có thể gia công được các mặt phức tạp, mặt phẳng

định hình, gia công rãnh lỗ ren ngoài, bánh răng Nếu có đồ gá thích hợp có thể tiệntrong các chi tiết có độ chính xác cao

 Máy phay so với máy bào, máy xọc thì có nhiều ưu điểm hơn cho năng suất

cao, giá thành hạ vừa nâng cao khả năng công nghệ và chất lượng sản phẩm

1 Khả năng công nghệ của máy

- Máy phay có thể gia công được các mặt phẳng, mặt định hình, mặt tròn xoay

nhờ bàn máy quay trục thẳng đứng nếu khi dùng đầu phân độ còn có thể phay được rãnh xoắn, phay được bánh răng nghiêng

+ Phôi khi gia công có thể là phôi lớn, phôi khối, vỏ hộp hoặc phôi nhỏ hơn

+ Dụng cụ cắt dùng được tất cả các loại dao thông dụng

- Dao phay trụ và dao phay mặt đầu tổn hao công xuất nhiều nhất, đặc biệt là dao phay trụ Các dao phay trụ răng nghiêng cò đường kính: D =40-100(mm)

máy phay vạn năng rộng nó phù hợp với rất nhiều loại hình sản xuất

- Có thể dùng phay để gia công bề mặt trụ ngoài, mặt trụ trong, phay rãnh tròn xoay trên mặt trụ dựa trên nguyên tắc cả dao và phôi cùng quay.

2 Phân tích chuyển động tạo hình

2.1 Sự tạo hình bề mặt và các dạng bề mặt gia công

- Hình dạng bề mặt các chi tiết, dụng cụ gia công cơ khí rất đa dạng Khi một điểm chuyển động tạo thành một đường, một đoạn thẳng ( gọi là đường sinh ) chuyển động liêntục dựa trên một đường khác ( gọi là đường chuẩn ) tạo thành một mặt Đó là quỹ đạo củamột điểm hay một đường

- Chuyển động tương đối giữa đường sinh và đường chuẩn gọi là chuẩn động tạo hình bề mặt gia công Đó là chuyển động tương đối giữa dao và phôi Để hình thành nên bề mặt gia công Chúng có thể là chuyển động đơn giản hay phức tạp theo các phương pháp chéphình, bao hình, quỹ tích (theo vết), và phương pháp tiếp xúc

2.2 Các chuyển động tạo hình

a Chuyển động tạo hình thứ nhất ( chuyển động chính ): dao phay quay tròn

- Khi dao quay tròn và tiếp xúc với bề mặt phôi sẽ tạo ra bề mặt chi tiết cần gia công Tùyvào từng sản phẩm cần gia công mà sử dụng những mũi dao khác nhau Dựa vào chiều quay của mũi dao ta có thể chia làm hai loại:

+ Phay thuận: Thành phần lực cắt theo phương thẳng đứng ép phôi xuống bàn máy cần lực kẹp nhỏ giảm bớt hiện tượng rung động Chiều dày tiết diện cắt a thay đổi không gây hiện tượng trượt Nhưng nếu trên bề măt có lớp vỏ cứng, dao dễ bị mẻ vì sự va đập ban

đầu vào ngay lớp vỏ cứng đó Dao quay cùng chiều với hướng tịnh tiến của phôi nên không khử hết độ rơ giữa bàn máy với trục vít me dễ gây rung động.

+ Phay nghịch: Ngược lại với phay thuận tại điểm tiếp xúc giữa dao và phôi vecto vận tốc

và vecto chạy dao ngược chiều nhau Thành phần lực cắt theo phương thẳng đứng có xu hướng nâng chi tiết lên và dễ gây rung động lực kẹp phôi phải lớn Chiều dày tiết diện cắt

a thay đổi nếu lượng chạy dao nhỏ thì không cắt mà gây hiện tượng trượt Vì dao cắt từ dưới lên, chiều dày cắt tăng dần quá trình cắt êm, tải trọng máy tăng dần, không va đập vào lớp vỏ cứng trên bề mặt phôi nên dao không bị mẻ vỡ

b Chuyển động chạy hình thứ hai ( chạy dao ): Là chuyển động của dao hay chi tiết gia công nó kết hợp với chuyển động chính tạo nên quá trình cắt gọt Chuyển động chạy dao

có thể liên tục hay gián đoạn và được thực hiện theo xu hướng vuông góc với chuyển động chính chuyển động tịnh tiến theo 3 phương hoặc kết hợp với nhau

- Tùy vào hướng chuyển động mà ta có:

+ Chuyển động chạy dao ngang

+ Chuyển động chạy dao dọc

+ Chuyển động chạy dao đứng

2.3 Sơ đồ kết cấu động học của máy

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC CỦA MÁY

2.1 Tính toán các thông số kỹ thuật cơ bản của máy

Bảng thông số tính năng kỹ thuật của một số máy tương tự

Dựa vào số liệu ban đầu đã cho : kích thước bàn máy số 2

Xác định vận tốc cắt Vc :

+ Tra bảng 9.38 ( Sổ tay CNCTM tập 3 – trang 73 ), khoảng cách từ tâm trục chính đến

mặt dưới của xà ngang là 155 mm, nên đường kính lớn nhất gia công được trên máy: Dmax

= 310 mm, ta có phạm vi điều chỉnh đường kính chi tiết gia công:

R D=Dmax

(Thiết Kế Máy Cắt Kim Loại –NGUYỄN NGỌC CẨN – Trang 18 )

+ Chọn đường kính nhỏ nhất: D min=Dmax

8 =38,75 (mm)+ Chiều sâu cắt lớn nhất và nhỏ nhất:

Sơ bộ ta thấy n = 36,5 ÷ 1008,7 (vg / ph) Tuy nhiên để xác định được phạm vi diều chỉnh

tốc độ trục chính thích hợp nhất trong điều kiện sử dụng thục tế, ta có thể tham khảo

phạm vi điều chỉnh tốc độ của máy 6H82 có n =30 ÷ 1500(vg / ph) phạm vi này đã bao

hàm cả tốc độ ta đã tính toán ở trên và cũng không sai lệch bao nhiêu, nên ta có thể chọn tốc độ cho máy thiết kế là:

nmin =30 (vg / ph)nmax = 1500 (vg / ph)+ Phạm vi điều chỉnh số vòng quay :

Xác định công bội :

+ Do chuỗi số vòng quay được phân bố theo quy luật cấp số nhân nên ta có

1≤ Φ ≤ 2+ Theo bảng công bội ta có: Φ =1.06;1.12;1.26;1.14;1.58;1.78;2

Ở máy vạn năng và tuyệt đại bộ phận máy công cụ dùng thích hợp nhất là ϕ=1.26 vì nó thõa mãn điều kiện sử dụng cần thiết

+ Tốc độ của hộp tốc độ lần lượt có các vòng quay cần thiết kế theo tiêu chuẩn như sau:

nz = Φ ×nz-1 ; n1= n min

nmin = n1 =30 ; n2 =37.5 ; n3 = 47.5 ; n4 = 60 ; n5 = 76 ; n6 = 95 ; n7 = 120 ; n8 = 150

n9 = 190 ; n10 =240 ; n11 =300 ; n12 =380 ; n13 = 480 ; n14 = 600 ; n15 = 760 ; n16 = 960

n17 = 1200 ; n18 = 1500.

Vậy ta phải thiết kế hộp tốc độ có đủ 18 cấp tốc độ trên

2.1.2 Tính công suất, chọn động cơ

a Xác định chế độ cắt thử :

b Xác định lực cắt và công suất động cơ dẫn chính :

Khi phay nghịch lực tác dụng lớn hơn phay thuận vì vậy ta chỉ tính lực cho trường hợp phay nghịch để chọn động cơ

Với chế độ cắt thử nhanh, tra bảng II-3, ta có : C=682 ; Y=0,72 ; K=0,86

Thay vào ta được : P0 = 2464 (N)

Pz = 1232¸1478 (N)

Chọn Pz = 1300 (N)

Ps = (1¸1,2).2464 = 2464¸2957 (N)

Chọn Ps = 2700 (N)

Công suất cắt: N c= Pz v

61200=5(kW )Hiệu suất truyền dẫn trục chính: η=0,8

Công suất động cơ điện:

Đối với máy phay k = 0,15

Bảng thông số kỹ thuật của máy:

Số cấp vận tốc Xích tốc độ Z = 18 cấp

Xích chạy dao Z = 18 cấp Phạm vi điều chỉnh số vòng quay Xích tốc độ Rn = 50

2.2.1 Thiết kế phương án không gian

Để đảm bảo việc thay đổi số vòng quay , hộp tốc độ máy công cụ có thể là hộp tốc độ vô cấp hay là hộp tốc độ phân cấp Dựa vào chuỗi số vòng quay như trên và vi phạm sử dụng , ở đây ta thiết lế hộp tốc độ phân cấp dùng bánh răng đi trượt

Chọn n0 : chọn n0 gần với nmax vì chọn như thế thì kích thước trục nhỏ và bánh răng đầu vào của hộp chịu MX bé , cho nên kích thước hộp nhỏ gọn đở giảm theeiur tốc độ động

Với cấp số cộng Zv = 18 ta có các PAKG sau :

Zv = 18 = 3  3  2 = 3  2  3 = 2  3  3

Một số mục tiêu chuẩn để so sánh :

- Số trục ít nhất

- Số bánh răng chịu Mxmax trên trục ra ít nhất

- Chiều dài sơ bộ nhỏ nhất

- Kết cấu trục ra đơn giản Dựa vào các tiêu chuẩn trên ta có thể có các chỉ tiêu để so sánh

Theo tính toán , ta có SZmin khi p1 = p1 = = pi = e , với e là cơ số nêpe ( e = 2,6,…)

Với x-3 ta có : Str = 4.

L = ∑ b+ ∑ f .

b : là chiều rộng của bánh rang, b=(6  10).m = (0,15  0,3).A

m : là moduyl của bánh răng

Trục cuối cùng là trục chính , vì trục này có chuyển quay thực hiện số vòng quay từ n1 đến n18 nên khi tính sức bền dựa vào trị số nmin ( n1 ) sẽ có Nxmax Do đó kích thước trục lớn các bánh lắp trên trục có kích thước lớn , vì vậy tránh bố trí nhiều chi tiết trêm trục cuối cùng ( trục chính )

Từ các chỉ tiêu trên, ta lập bảng so sánh PAK :

3  3  2 3  2  3 2  3  3

Chiều dài sơ bộ L 17b + 16f 17b + 16f 17b + 16f

Số bánh răng chịu Mxmax

trên trục ra

Từ bảng so sánh ta chọn được PAKG là Zv = 3  3  2

2.2.2 Phân tích và chọn phương án thứ tự

Với một PAKG có nhiều PATT, số PATT được tính theo công thức : q = w!

Với số nhóm truyền w = 3 và PAKG 3 x 3 x 2, ta có q = 3! = 6 phương án thay đổi thứ

tự Với 6 PATT được thể hiện bằng 6 lưới kết cấu, từ đó ta đánh giá để chọn PATT hợp

Lưới Kết

Cấu

Từ PATT trên ta có công thức kết cấu là Zv = 3[1]3[3]  2[9]

*Đối với nhóm Pa : i1: i2: i3 = 1:4:2

Mỗi nhóm truyền chỉ chọn 1 tỉ số truyền tùy ý ( độc dóc tia tùy ý ) nhưng phải đảm bảo1

kiểm tra lại tỉ số truyền ta chỉ cần kiểm tra lại nhóm cuối cùng

Sử dụng phương pháp tính chính xác khi chưa biết khoảng cách trục A

Nhóm truyền I : có 3 tỷ số truyền i1,i2 và i3

Trong nhóm truyền động này , có i1= imin , i3 = imax Tỷ số truyền i1 là tia nghiêm trái

có độ nghiêng lớn nhất , nên bánh răng có số rang nhỏ nhất là bánh chủ động Do đó tadung công thức Eminc để xác định Emin

3[1]

3[3]

2[9]

E min c=Zmin (f1+g1)

k f1 =

17(17+43)

17 780 =0 , 076 Chọn E = 1  Z = EK = 1.780 =780 > Giới hạn cho phép

Tính số răng của bánh chủ động và bánh bị động tương ứng :

Z1=E K

f1

g1+f1=

60 1717+43=17

Z1'=E K g1

g1+f1=

60 4317+43=43

Z2=E K f2

g2+f2=

60 11+2=20

Z2'=E K f1

g1+f1=

2.601+2=40

Z3=E K f3

g3+f3=

60 55+8=23,07

Z3'=E K f3

g3+f3=

60 85+8=36,92Chọn Z3 = 23, Chọn Z3’ = 37

Nhóm truyền II: Có tỉ số truyền, i4 , i5 , i6.

Để hộp giạm tốc nhỏ gọn ta chọn bánh răng Z`1’ dùng chung tức là Z`1’=Z6 = 43 răng

I6=1,262 ⇒ Z’ 6=

431,262=27,08 , chọn Z6’ = 27 ⇒ Tra bảng cho các cặp bánhrăng còn lại khi biết tổng số răng là : 43+27=70

Nhóm truyền III : có 2 tỷ số truyền i7 và i8

Trong đó nhóm truyền động này , có i7 là tỷ số truyền nghiêng trái có độ nghiêng lớnnhất , nên bánh răng có số răng nhỏ nhất là bánh chủ động Do đó ta dung công thức Emin

*Kiểm tra sau số tỷ số truyền :

Ta tính sai số tỷ truyền từ ilt và itt bằng công thức:

i =

i lt−i tt

i lt 100 %<[ Λ i][i] =  10 ( -1).% =  10 (1,26 -1).% =  2,6%

2040

2737

2050

3139

4327

1872

6032

2,52

12

1 1,6

1 2,5

b Tính số vòng quay và sai số vòng quay – Vẽ đồ thị sai số

Sau khi đã xác định số răng , ta tính lại số vòng quay thực tế của hộp tốc độ ntt (n1 n18) trên cơ sở tỷ số truyền của các số răng đã xác định

72=118 (v/ph)

Δnn= n tc−n tt

n tc .100 %≤[ Δnn] Với [i] =  10 ( -1).% =  10 (1,26 -1).% =  2,6%

Từ số vòng quay tính toán và số vòng quay tiêu chuẩn , ta lập bảng so sánh để tính sai số vòng quay và biển diễn đồ thị vòng quay :

n18 1500 1488 0.8

Sơ đồ hộp tốc độ :

2.3 Thiết kế hộp chạy dao

2.3.1, Đặc điểm và yêu cầu

a) Đặc điểm

n(logn) n

 Hộp chạy dao dung để thực hiện chuyểm động chạy dao , đảm bảo quá trình cắt được tiến hành liên tục Vận tốc chạy dao thường chậm hơn rấtnhiều so với chuyển động chính , Vì thế , công truyền của hộp chạy dao không đáng kể , thường chỉ bằng 510% công suất của chuyển động chính

=14

 Phải đảm bảo đủ công suất để thắng lực cắt dọc trục Px, truyền động êm Trường hợp cần thiết ngoài chuyển động chay dao chậm , cần có xích chạy dao nhanh để giảm bớt thời gian phụ sau mỗi chu kỳ làm việc

2.3.2, Tổng hợp chuyển động chạy dao

 Hộp chạy dao của máy công cụ có nhiều dạng khác nhau , và sự khách biệt của hộp chạy dao cũng là nhân tố đầu tiên dẫn đến sự khác nhau về kết cấu Kết cấu của hộp chạy dao khác nhau do nhiều yếu tố , trước tiên là phụ thuộc vào số cấp chạy dao , phụ thuộc vào cấu tạo lượng chạy dao , phụ thuộc vào hướng chạy dao hoặc vào tính chất chuyển động hộp chạy dao

 Kết cấu hộp chạy dao còn phụ thuộc vào độ chính xác yêu cầu , phụ thuộc vào mối liên hệ với chuyển động chính Từ các số liệu ban đầu theo yêu cầu thiết kế sau đây ,

ta tiến hành chọn kết cấu phù hợp nhất :

2.3.3, Thiết kế động học và tỷ số truyền

 Phương án không gian ( PAKG )

Để quá trình tính toán giống như khi thiết kế hộp tốc độ , các lượng chạy dao s1 s2 , s3 , sn cần chuyển thành số vòng quay trục cuối hộp

nmin=n s min

i s =

s d min

t x i s Với is chọn theo máy chuẩn:

lồng không trên trục (II) ,(III) để giản số lượng trục và cồng kềnh của hộp

PAKG 332

PATT II- I-III[x] [3][1][9]

=> ta có lưới kết cấu : Xét nhóm Pa : i1: i2 i3 = 1 : 3 : 6

2.3.4, Xác định số răng của các bánh răng

Sử dụng phương pháp tính chính xác khi chưa biết khoảng cách trục

Nhóm truyền I có 3 tỷ số truyền i1,i2 và i3

Tính số răng của bánh chủ động và bánh bị động tương ứng :

Có 1 bánh răng dùng chung là Z3'=18

= Z4 kết hợp với tỷ số truyền đã biết :

Z6 = 24 ; Z6’ =34

Nhóm truyền III: có 2 tỷ số truyền i7 và i8

Với khoảng cách trục đã biết

 Kiểm tra sai số tỷ số truyền

Ta tính sai số tỷ số truyền từ ilt và itt bằng công thức:

i =

i lt−i tt

i lt 100 %<[ Δn i][i] =  10 ( -1).% =  10 (1,26 -1).% =  2,6%

2727

3618

1840

2137

2434

1840

1345

 Kiểm tra sai số lượng chạy dao

Sau khi đã xác định số răng , ta tính lại lượng chạy dao thực tế của hộp chạy dao trên cơ sở tỷ số truyền của các số răng đã xác định

Ta tiến hành tính lại số vòng quay thực tế:

chọn no = 321,78 (v/p)

Chọn ndc = 1440 (v/p) ⇒ i0 =321,78/1440 

26

44 .2465