Thiết kế máy phay vạn năng (dựa trên mẫu p623)

Máy phay là môt trong những loại máy chiếm số lượng lớn trong các nhà máy cơ khí, ở Liên Xô cứ 100 máy công cụ thì có chừng 10 máy phay. Máy phay đã được chế tạo từ thế kỷ 16, nhưng phát triển rất chậm. Tới năm 60 80 của thế kỷ 19 nó mới chiếm tỷ lệ 115 máy tiện. Năm 1815 có máy phay nằm ngang và năm 1884 có máy phay giường. Loại máy phay nặng có kích thước bàn máy 5 x16. Máy phay giường 6682 có 23 đông cơ, nặng 400 tấn. Hiện nay có xu hướng ngày càng dùng phay thay cho bào. Việc phát triển máy phay chuyên dùng có tầm quan trọng đặc biệt. Ở nước ta, nhà máy cơ khí Hà Nôi đã sản xuất được các loại máy phay vạn năng P623, P613 và đã nhập nhiều loại máy phay điều khiển theo chương trình số CNC.

Lời nói đầu

(Trích lời nói lần đầu có bổ sung) Trong công nghiệp nặng cũng nh trong công nhẹ Máy công cụ cắt gọt kim loại là thiết bị chủ chốt trong các nhà máy và các phân xởng cơ khí để chế tạo

ra các chi tiết máy, các cụm máy, các khí cụ , dụng cụ và các loại sản phẩm khác nhau về cơ khí để phục vụ trong sản xuất và đời sống hàng ngày.

Với trình độ khoa học ngày càng phát triển đòi hỏi nhà máy công cụ phải

đ-ợc tự động hoá, tăng về số lợng, tăng về tính năng, tăng về chủng loại và ngày càng phát triển hiện đại nhằm tăng năng xuất lao động góp phần phát triển nhanh đất nớc Trong chơng trình đào tạo kĩ s chế tạo máy thuộc trờng Đại Học Bách Khoa thì máy công cụ là môn học quan trọng Nhận thức rõ tầm quan trọng đó, Bộ môn Máy và Ma sát đã giao cho Sinh Viên Đồ án môn học Thiết

Kế Máy và tôi đợc nhận đề tài Đồ án: thiết kế Máy phay vạn năng nằm ngang“thiết kế Máy phay vạn năng nằm ngang

hạng trung dựa trên cơ sở máy chuẩn P623.” dựa trên cơ sở máy chuẩn P623

Trong phần thuyết minh này chỉ giới thiệu quá trình tính toán và thiết kế máy phay vạn năng , chủ yếu là phần thiết kế hộp tốc độ.

Việc thiết kế đợc bắt đầu từ phân tích , chọn máy chuẩn và dựa trên cơ sở máy chuẩn rồi thiết kế động học , động lực hoc , thiết kế hệ thống điều khiển của máy mới

Đợc sự hớng dẫn, chỉ bảo tận tình của các Thầy, các GS,TS đã hớng dẫn và tham khảo đồ án của các bạn trong lớp Đến nay tôi đã hoàn thành đồ án môn học này Tuy nhiên do trình độ và do thời gian có hạn Đồ án không thể tránh đ-

ợc những thiếu sót, tôi rất mong đợc các Thầy, các GS,TS và các bạn có ý kiến

để Đồ án này đợc hoàn thiện hơn Em xin trân thành cảm ơn

Chơng I

Phân tích máy tơng tự và chọn máy chuẩn.

A – Tính năng kỹ thuật cơ bản của một số máy tơng tự:

Thông số kỹ thuật 6H81 6H82(P623) 6H13

tới thanh giằng (mm)

Khoảng cách từ trục chính tới mặt dới xà

1500 1200 500 17

N 0 2 22;27;32 10 651800 4,5 1,7 2100 2100 1940 250 1000

45 0

3 600 200 350 2900 2300 1150 16 35980 27765

30350 220380 - 775 155 700 320

1500 1200 500 29

N 0 3 32,50 18 301500 7 1,7 2700 2440 2440 320 1250

45 0

3 700 260 320 2300 2300 770 18 23,51180 23,51180

30450 260580 450 - - - 380

2000 1500 750 29

N 0 3 32,50 18 631500 10 2,8 4500 2370 3140 400 1600

45 0

3 900 320 420 2300 2300 770 18 23,51180 8390

Trong quá trình tính toán thiết kế máy mới thì việc tìm hiểu và nghiên cứu các máy tơng tự đã có (máy cũ) là công việc không thể thiếu và đặc biệt quan trọng bởi trong quá trình đó chúng ta thấy đợc những vấn đề hay mà các máy cũ đã có,qua đó ta có thể tiếp thu và mặt khác cũng tìm ra các vấn đề mà máy cũ thiếu sót từ đó tiếp tục hoàn thiện thêm

Với nhệm vụ thiết kế một máy mới , và lần đầu đi vào tính toán thiết kế máy thìviệc đó lại càng quan trọng Thấy dõ đợc điều trong quá trình tìm hiểu em đã có

đợc một số liệu của các máy tơng tự đợc thống kê trong bảng trên

Đào Tuấn Hng – Nguễn văn Dơng CTM8 K44 2

Qua bảng trên ta thấy số liệu máy mới cần thiết kế cũng gần giống nh máy P623, vì vậy nên chọn máy P623 hạng trung làm máy chuẩn để tính toán thiét kế

B Khảo Sát Máy phay P623:

*) Hộp tốc độ:

Số cấp tốc độ là Zn = 18, công bội n = 1,26 Tốc độ trục chính nmin = 30 v/p,

nmax = 1500 (v/f) Công suất động cơ hộp tốc độ N = 7 kW, tốc độ động cơ hộp tốc độ là n = 1440 (v/f) Trục chính có chuỗi vòng quay đợc sắp xếp theo thứ tự:

30 37,5 47,5 60 75 95 118 150 190 300 375 600 750 950 11801500

Từ trục III qua cặp bánh răng 26/54 làm giảm tốc độ

Từ trục IIIII qua khối bánh răng di trợt 3 bậc, đợc 3 tốc độ

Từ trục IIIIV dùng khối bánh răng di trợt 2 bậc và bánh răng z = 18 ở đây cóbánh răng dùng chung Z = 39 truyền từ trục II lên trục III, từ trục IIIIV nhằm làm giảm số bánh răng kết cấu gọn nhẹ hơn

x x

39 lg 16 lg

36 lg 19 lg

33 lg 22

8 , 1 2



I

x i

8 , 2 1



II

x i

47 lg 18 lg

33 22

33 22

47 18(III) 26

39 37

16

i5 = 28/37 = x5  1 , 25 5

26 , 1 lg

37 lg 28 lg

26 lg 39

75 , 1 5

25 , 1 4



IV

x i

71 lg 19 lg

38 lg 82 lg

3 , 3 7

19

; 39

16 x 1 = -3,8; x 2 = -2,8, x 3 = -1,8 1 Khuyếch đại 1 3

26

36

; 37

28

; 47

18 x 4 = -4,25; x 5 = 1,25; x 6 = 1,75 2 Khuyếch đại 2 2

38

82

; 71

Nhận xét: Đồ thị vòng quay hộp tốc độ có hình rẻ quạt, lợng mở tăng dần, đờng

giảm tốc giảm dần, kết cấu tốc độ chặt chẽ, các trục trung gian có số vòng quaylớn nên mô men xoắn nhỏ, vậy chúng có kết cấu hợp lý

Số vòng quay trục chính nằm giữa nmaxnmin, khi tăng hoặc giảm tốc sẽ gặp tỷ

số truyền hơi lớn Imin = 19/71 = 1/3,7 imax = 82/38 = 2,1 > 2 nhng không đáng kể

đối với loại máy có cấp chính xác 2

II Phân tích hộp chạy dao:

Đào Tuấn Hng – Nguễn văn Dơng CTM8 K44 4

Số cấp tốc độ Zs = 18, lợng chạy dao Sd = Sng, chuỗi số vòng quay:19 23,5

30 37,5 47,5 60 75 118 150 190 235 300 375 475 600 750 950 Lợng chạy dao đứng: Sđ = 0,5 Lợng chạy dao ngang: Sng = 8400, cụ thể:

8 10 12,5 16 20 25 31,5 40 50 63 80 100 125 160 200 315400

, 1 lg

44 lg 26 lg 44

68 lg 20 lg 68

18 lg 26 lg

27 lg 27

36 lg 18 lg

40 lg 18 lg

37 lg 21

34 lg 24 lg

45 , 2 6



III

x i

45 , 1 7



IV

x i

40 18 34 24 37

21

6

*18

18

*16

18

*33

18

*35

28

*4040

6

*18

18

*16

18

*37

18

*35

28

*40

40

*40

18

*4513

Trong máy có dùng cơ cấu phản hồi trung gian qua các trục VIVV có tác

dụng mở rộng phạm vi điều chỉnh tốc độ , mặt khác nó có tác dụng tiết kiệm đợc

không gian của hộp , vì ở đó nếu không sử dụng cơ cấu phản hồi thì ta phải sử

dụng một trục nữa để lắp hai cặp bánh răng gồm hai tỷ số truyền tơng ứng với 2

cặp bánh răng 13/45 và 18/40 vậy không hợp lý về không gian cũng nh trong

vấn đề tiết kiệm vật liệu chế tạo trục …

Độ xiên của các tia là:

i9 = 13/45 = x9  5 , 35 9

26 , 1 lg

45 lg 13 lg

40 lg 18 lg

45 , 3 10



V

x i

35 lg 28 lg

33 lg 18 lg

37 lg 33 lg

16 lg 18 lg

18 lg 18 lg

Trục VII VII i7 = 18/16 = x7  x7 = 0,5

Trục VII VIII i8 = 18/18 = x8  x8 = 0

Vậy ta có:

*> Đồ thị vòng quay của hộp chạy dao máy phay P623 (6H82):

Đào Tuấn Hng – Nguễn văn Dơng CTM8 K44 6

Nhận xét :

Vì máy chuẩn P623 có những tính năng gần giống máy thiết kế nên ta dựa vào máy chuẩn để thiết kế

Tính toán thiết kế máy mới

A.Thiết kế động học toàn máy:

I Đặc tính và khả năng công nghệ của máy:

Qua sự phân tích máy chuẩn P623, ta có thể thiết kế máy mới mang các đặc

điểm u việt của máy chuẩn và đạt các yêu cầu đặt ra cho máy mới , thiết kế thíchhợp với sản xuất đơn chiếc, loạt nhỏ, đạt độ chính xác cấp 56

II Thiết kế truyền dẫn hộp tốc độ:

Các số liệu ban đầu: nmin = 28(v/f); n = 1,26, Zn = 18

a ) Chuối số vòng quay:

Có tốc độ thứ z đợc xác định theo công thức: nz = n1.z-1

(n) (Vòng/phút) (n) (Vòng/phút) (n) (Vòng/phút)1

789101112

112,02141,17177,87224,13282,4355,8

131415161718

448,34564,9711,77896,931130,011423,8

Theo tiêu chuẩn ta có  = 1,26  E = 4 Ta có bảng trị số vòng quay tiêuchuẩn thành lập từ trị số vòng quay đầu tiên n1 = nmin = 28 (Vòng/phút)

789101112

112140180225280355

131415161718

45056071090011201400

Nh vậy có trị số vòng quay lớn nhất thực tế nmax = 1400 (v/f) Có sai số cho phép:

1440

8 , 1423 1440

PAKG chọn sao cho rút ngắn xích động, đờng truyền ngắn, giảm số bánh răng,

hạn chế các cơ cấu truyền động kém chính xác nh đai, ly hợp ma sát, truyền dẫnthuỷ lực…

PAKG cần đạt hiệu quả cao nhất cho xích truyền động chính, còn lại hiệu suấtthấp hơn nhng tổn hao không đáng kể

PAKG cần có độ chính xác cao về xích động, chế tạo chính xác với kết cấu phùhợp, truyền động êm

Với yêu cầu máy mới truyền động chủ yếu bằng các cặp bánh răng di trợt đảmbảo mở rộng phạm vi tốc độ, từ động cơ nối tiếp với hộp tốc độ bằng cặp bánhrăng có tỷ số truyền cố định nhằm đảm bảo kích thớc nhỏ, gon

Do máy mới cần thiết kế có 18 cấp tốc độ, ta có các phơng án không gian sau:

 Số nhóm truyền tối thiểu là 3, cho nên chỉ còn lại các PAKG là:

min=b+f

16317b + 16f2

16317b + 16f3

16317b + 16f3

Ta thấy trục cuối cùng thờng là trục chính hay trục kế tiếp với trục chính vì trụcnày có thể thực hiện chuyển động quay với số vòng quay từ nmin  nmax nên khitính toán sức bền dựa vào vị trí số nmin ta có Mxmax Do đó kích thớc trục lớn suy

ra các bánh răng lắp trên trục có kích thớc lớn Vì vậy, ta tránh bố trí nhiều chitiết trên trục cuối cùng do đó 2 PAKG cuối có số bánh răng chịu Mxmax lớn hơnnên ta chọn phơng án 1 đó là 3x3x2, phơng án này có số bánh răng trên trục cuối

Qua bảng ta thấy có 2 PATT thoả mãn điều kiện Rn  8.

Ta vẽ lới kết cấu của 2 PATT đó rồi so sánh:

Nhận xét: Qua 2 lới kết cấu đã vẽ, PATT có lới kết cấu hình dẻ quạt, các tia xiên

từ từ, tốc độ biến thiên không đột ngột, do đó truyền êm  Ta chọn PATT : I

n1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

16 17 18

n

n0

 2  360  n0  2880 (v/ph) Chọn n0 càng cao càng tốt ,vì nếu n0 cao thì số vòng quay của các trục trunggian sẽ cao , mô men xoắn bé kích thớc các trục , các bánh răng nhỏ gọn , tiếtkiệm đợc nguyên vật liệu

Ta chọn nO trùng với 1 tốc độ nào đó ở trục cuối, giả sử chọn

của dây đai )

Vẽ đồ thị vòng quay, ta chọn 1 tỷ số truyền cho trớc sau đó tính các tỷ sốtruyền còn lại theo nguyên tắc chọn tỷ số truyền:

- Tỷ số truyền gần bằng 1 làm cho cơ cấu làm việc êm, đồng thời kích thớcnhỏ gọn, tiết kiệm vật liệu

- Chọn tỷ số truyền để tốc độ trung gian càng cao càng tốt gần với tốc độ cuốicùng của trục chính

- Tỷ số truyền và lợng mở nằm trong giới hạn cho phép: 2

Có 3 tỷ số truyền i1, i2 i3,  = 1,26 Tính theo công thức bội số chung nhỏ nhất

g

Z

K E g f

f

Z

x x

x x

x x

x x

.

.

' Emin C =

K f

g f Z

x

x x

.

) (

i1 = 1/4= 1/1,264  1/ 2,52  2/5 ta có fx1+gx1 = 2 + 5 =7

i2 = 1/3= 1/1,263  1/ 2,003  1/2 ta có fx2+gx2 = 1 + 2 = 3

i3 = 1/2= 1/1,262  1/ 1,587  8/13 ta có fx3+gx3 = 8 + 13 =21

Bội số chung nhỏ nhsất là K=21

với Zmin=17 để tính Eminta chọn cặp ăn khớp có lợng mở lớn nhất

K f

g f Z

x

x x

.

) min

) 5 2 (

17





 Từ đó ta có E=3  Z = E.K = 3.21 = 63

2

 63 = 18 (răng)  Z'

1 =63-18 = 45 (răng)  i1=18/45

g

Z

K E g f

f

Z

x x

x x

x x

x x

.

.

' Emin C =

K f

g f Z

x

x x

.

) (

i4 = 1/4= 1/1,264  11/28 ta có fx4+gx4 = 11 + 28 = 39

i5 = 1/ = 1/1,26  17/22 ta có fx5+gx5 = 17 + 22 = 39

i6 = 2/1= 1,262/1  8/5 ta có fx6+gx6 = 8 + 5 =13

Bội số chung nhỏ nhất là K=78

với Zmin=17 để tính Eminta chọn cặp ăn khớp có lợng mở lớn nhất

K f

g f Z

x

x x

.

) min

) 39 (

17

  Từ đó ta có E=1  Z = E.K = 1.78 = 78

11.78 =22răng) Z'

22.78= 48 (răng)  Z'

5=78-48=30(răng)  i6=48/30

Đào Tuấn Hng – Nguễn văn Dơng CTM8 K44 12

Vậy tỷ số truyền nằm trong phạm vi cho phép.

g

Z

K E g f

f

Z

x x

x x

x x

x x

.

.

' Emin C =

K f

g f Z

x

x x

.

) (

i7 = 1/6= 1/1,266  1/4 ta có fx7+gx7 = 1 + 4 = 5

i8 = 3/1 = 1,263/1  2/1 ta có fx8+gx8 = 2 + 1 = 3

Bội số chung nhỏ nhất là K=5.3 =15

với Zmin=17 để tính Eminta chọn cặp ăn khớp có lợng mở lớn nhất

K f

g f Z

x

x x

.

) min

) 4 1 (

17





 Từ đó lấy E=6  Z = E.K = 6.15 = 90

n(v\ph)-1,42

0

2,8

B Thiết kế hộp chạy dao Máy Phay:

- HCD có nhiệm vụ để biến đổi tốc độ chạy dao ( lợng chạy dao ) để gia côngtheo chế độ cắt thích hợp , qua đó thay đổi năng suất cắt gọt và chất lợng bề mặtgia công

I Tính toán động học:

- Số liệu ban đầu : z = 18 ;  = 1,26 ;

Sngangmin=Sđứngmin=Sdọc min=22(mm/ph)

Smax= Smin z 1

 = 22.(1,26)18-1  1118,72 (v/ph)

Mặt khác Sz = S1 z 1

 Với S1 =Smin;

S2= S1. ;

S3=S2. = S1 2



Sz = S1 z 1

Trong đó z là số cấp tốc độ ở trục ra

_ Thay  = 1,26 và z = 118 vào công thức trên và chuyển chuỗi lợng chạy daothành chuỗi số vòng quay theo công thức:

, , 3 , ,

3

2 2

1 1

v

n Sn v

S v

S v S

t

S n t

S n t

S n t

S

Với cơ cấu tạo ra chuyển động chạy dao là cơ cấu vít-đai ốc có bớc vít tv=6mm Đào Tuấn Hng – Nguễn văn Dơng CTM8 K44 14

Ta tính đợc các tốc độ tơng ứng trong bảng sau

Lợng chạy

dao Công thứctính

Giá trị lợngchạy dao trụcvítme

(mm/ph)

Tốc độtrục vítme

Giá trị sốvòng quay(vòng/ph)

Giá trị sốvòng quaytiêu chuẩn(vòng/ph)

Từ trục V-VI có tỷ số truyền : i9=

1 1 '

Từ trục VII-VIII có tỷ số truyền i11=

38

18 26 , 1

1 1

Từ trục VIII-IX có tỷ số truyền i12=

37

33 26 , 1

1 1 '

Từ trục IX-X có tỷ số truyền i13=

16

18 1

26 , 1 1 '

Từ trục X-XI có tỷ số truyền i14=

18

18 1

1 '

Từ đó ta tính đợc số vòng quay của trục VI nh sau :

28.38

18.37

33.16

18.18

18 = 0,3802 Sau khi tính toán và chọn theo tiêu chuẩn ta có đợc số vòng quay của trục VI

nh sau :

nVI : 9,5 ; 11,8 ; 15 ; 19 ; 23,5 ; 30 ; 37,5 ; 47,5 ; 60 ; 75 ; 95 ; 118 ; 150 ; 190 ;235; 300 ; 375 ; 475 :

Với : X số nhóm truyền tối thiểu của máy

umin gh là tỷ số truyền giới hạn của xích truyền

5 , 9

PiVới tối thiểu 4 nhóm truyền và 18 cấp tốc độ ta có các phơng án không gian nhsau :

Z = 18 = 3 x 3 x 2

= 3 x 2 x 3 = 2 x 3 x 3

Để so sánh các PAKG ta dựa vào :

+ Các cơ cấu đặc biệt dùng trong hộp: ly hợp ma sát, ly hợp vấu

Từ các kết quả tính toán ta lập ra bảng so sánh nh sau để chọn phơng án tối u

Sau khi có PAKG ta phải xác định PATT cho HCD

Căn cứ vào máy chuẩn 6H82 từ lới kết cấu và đồ thị vòng quay ta thấy trongHCD ngời ta không dùng phơng án hình rẻ quạt , vì trong HCD ngời ta dùng mộtloại mô đun nên việc giảm thấp số vòng quay trung gian không làm tăng kích th-

ớc bộ truyền, nên việc dùng phơng án thứ tự này hoặc khác không làm thay đổinhiều đến kích thớc của hộp Ngoài ra trong HCD còn dùng cơ cấu phản hồi có - Đào Tuấn Hng – Nguễn văn Dơng CTM8 K44 16

u điểm là giảm đợc số trục, số bánh răng,giảm đợc kích thớc hộp ,… Vậy đểdùng đợc cơ cấu phản hồi tốc độ ta phải dùng : PATT 3[3]x3[1]x2[9]

+) vẽ các đờng thẳng nằm ngang tơng ứng với các trục của HCD

+)Vẽ các đờng thẳng đứng cách nhau 1 khoảng lg biểu diễn 18 cấp tốc độ củatrục chính Theo qui ớc vẽ đối xứng , trục I có 1 tốc độ n 0 nên n 0 đặt ở chínhgiữa trục I

Một vài lới kết cấu đặc trng

Vậy chọn lới kết cấu cho máy nh sau :

+) Với PATT II- I -III và  = 1,26 có dùng cơ cấu phản hồi thì trình tự vẽ đồthị vòng quay nh sau:

- Xác định tốc độ n 0 của trục đầu tiên trong HTĐ (trục III)

n 0= u0.n dc

Trong đó n dc: Là số vòng quay của động cơ

u0 : Là tỷ số truyền từ trục động cơ đến trục thứ nhất của HTĐ

Để đơn giản ta chọn trớc n 0càng cao càng tốt , vì n 0 càng cao thì số vòngquay của trục trung gian sẽ cao do đó mô men xoắn sẽ bé và kích thớc của cácbánh răng, các trục sẽ nhỏ gọn nên tiết kiệm đợc vật liệu

- Chọn n0  n16 = 300 (v/ph) Tỷ số truyền từ trục I đến III là:

u0=

64

24 46

26 1410

Chọn i4 nghiêng sang trái 1 khoảng 3lg

i5 nghiêng sang trái 1 khoảng 2lg

i6 nghiêng sang trái 1 khoảng lg

Đào Tuấn Hng – Nguễn văn Dơng CTM8 K44 18

+Nhóm truyền 3 : gồm đờng phản hồi có 2 tỷ số truyền i7 , i8 với lợng mở tổngcộng [X] = 9

1 26 , 1