Đồ Án môn học thiết kế máy Đề tài thiết kế máy phay vạn năng

Nội dung đồ án tập trung vào việc phân tích nguyên lý hoạt động, tính toán thiết kế các bộ phận chính của máy, lựa chọn vật liệu và phương pháp gia công phù hợp.. CÁC CƠ CẤU ĐẶC BIỆT TRÊ

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

TRƯỜNG CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ MÁY

Đề tài: Thiết kế máy phay vạn năng Học kì: 20242 Đề số: 198

ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ MÁY

I SỐ LIỆU THIẾT KẾ: ( MÁY PHAY )

II NỘI DUNG THUYẾT MINH:

☐ MÁY TIỆN

-        Tìm hiểu máy tham khảo

-        Tính toán động học toàn máy

-        Tính công suất động cơ

-        Tính bền:

+ Trục trung gian:  + Ly hợp siêu việt:  + Ly hợp ma sát:  + Một cặp bánh răng: 

 MÁY PHAY

-        Tìm hiểu máy tham khảo

-        Tính toán động học toàn máy

-        Tính công suất động cơ

III BẢN VẼ

Vẽ triển khai và vẽ cắt hệ thống điều khiển: HỘP TỐC ĐỘ ☐

Vẽ triển khai và vẽ cắt hệ thống điều khiển: HỘP CHẠY DAO 

Ghi chú: Tham khảo: Máy tiện 1K62

(T620)/Máy phay 6H82 (P82)

- Tính hệ thống điều khiển và thực hiện

các bản vẽ tương ứng với máy được thiết kế.

Hà nội, ngày 22 tháng 2 năm 2025

Giáo viên hướng dẫn

TS ĐINH HỒNG BỘ

M C L C Ụ Ụ

CHƯƠNG I: NGHIÊN CỨU NHÓM MÁY CÓ TÍNH NĂNG KỸ THUẬT TƯƠNG ĐƯƠNG

( CÙNG CỠ ) ĐÃ CÓ 1

1.1 Tính năng kỹ thuật các máy cùng cỡ: 1

1.2 Phân tích máy tham khảo 6H82 : 2

1.2.1 Hộp tốc độ: 2 1.2.2 Hộp chạy dao: 9 1.3 Các cơ cấu đặc biệt trên máy 6H82 18

1.3.1 Cơ cấu hiệu chỉnh khe hở vít me 18 1.3.2 Cơ cấu chọn trước tốc độ quay 20 CHƯƠNG II: 26

CHƯƠNG III: 26

CHƯƠNG IV: 26

CHƯƠNG V; 26

TÀI LIỆU THAM KHẢO 27

LỜI NÓI ĐẦU

Trong sự phát triển mạnh mẽ của ngành cơ khí chế tạo, máy công cụ đóng vai trò quan trọng trong quá trình sản xuất, giúp gia công chính xác các chi tiết máy và nâng cao hiệu suất lao động Đặc biệt, máy phay vạn năng là một trong những loại máy công cụ phổ biến, có khả năng gia công linh hoạt nhiều dạng bề mặt khác nhau, đáp ứng nhu cầu sản xuất trong các nhà máy, xưởng cơ khí.

Việc nghiên cứu, thiết kế và cải tiến máy phay vạn năng không chỉ góp phần nâng cao chất lượng sản phẩm mà còn giúp tối ưu hóa quá trình gia công, giảm chi phí sản xuất và tăng hiệu suất làm việc Do đó, đề tài "Thiết kế máy phay vạn năng"

có ý nghĩa quan trọng cả về lý thuyết lẫn thực tiễn.

Nội dung đồ án tập trung vào việc phân tích nguyên lý hoạt động, tính toán thiết kế các bộ phận chính của máy, lựa chọn vật liệu và phương pháp gia công phù hợp Đồng thời, đồ án cũng xem xét các yếu tố ảnh hưởng đến độ chính xác và độ bền của máy để đề xuất giải pháp tối ưu.

Trong quá trình thực hiện, mặc dù đã cố gắng nghiên cứu và hoàn thành tốt nhất có thể, nhưng do giới hạn về thời gian và kinh nghiệm thực tế, không thể tránh khỏi những thiếu sót Rất mong nhận được sự góp ý và chỉ dẫn từ Thầy/Cô để đồ án được hoàn thiện hơn.

Phần tính toán thiết kế máy mới gồm các nội dung sau:

Chương I: Nghiên cứu nhóm máy có tính năng kỹ thuật tương đương.

Chương II: Thiết kế truyền dẫn máy thiết kế mới.

Chương III: Tính toán công suất, sức bền cho một số cơ cấu chính.

Chương IV: Tính toán thiết kế kết cấu hệ thống điều khiển.

Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các Thầy/Cô trong bộ môn, đặc biệt

là Thầy Đinh Hồng Bộ, người đã tận tình hướng dẫn, giải đáp thắc mắc và định

hướng cho em trong quá trình thực hiện đồ án Những ý kiến đóng góp quý báu từ Thầy không chỉ giúp em hoàn thành tốt bài làm mà còn là hành trang quan trọng cho công việc sau này !

Sinh viên thực hiện

Hoàng Ngọc Chinh

CHƯƠNG I: NGHIÊN CỨU NHÓM MÁY CÓ TÍNH NĂNG

KỸ THUẬT TƯƠNG ĐƯƠNG ( CÙNG CỠ ) ĐÃ CÓ

1.1 TÍNH NĂNG KỸ THUẬT CÁC MÁY CÙNG CỠ:

Dựa trên số liệu ban đầu, máy phay vạn năng được thiết kế với các yêu cầu kỹ thuật sau:

 Lượng chạy dao:

o Chạy dao nhỏ nhất: Sd min = Sn min = 3Sđ min = 20 mm/ph

o Chạy dao nhanh: Snhanh = 2300 mm/ph

 Số cấp tốc độ của hộp chạy dao: Z = 18

 Công suất động cơ:

Công suất động cơ chạy dao

Phạm vi tốc độ trục chính

Phạm vi điều chỉnh lượng chạy

1.2 PHÂN TÍCH MÁY THAM KHẢO 6H82 :

Hình 1.1: Sơ đồ động máy phay 6H82

- Công bội φ của máy 6H82 được tính theo công thức:

 Chuỗi số vòng quay:

Bảng 1.2 Chuỗi số vòng quay

Hình 1.3: Đồ thị sai số vòng quay hộp tốc độ máy phay 6H82

Sai số Δn là sai số thực tế giới hạn vòng quay so với tiêu chuẩn, theo như đồ thịtrên ta thấy sai số đa phần nằm trong khoảng cho phép -2,6 ÷ 2,6% Riêng có ở n1 =2,83%, n4 = 4%, n7 = 3,24% và n16 = 3,08% vượt ngoài khoảng cho phép Với n1 = 30vg/ph, n4 = 60 vg/ph, n7 = 118 vg/ph và n16 = 950 vg/ph là bốn tốc độ rất ít sử dụng trongquá trình gia công chi tiết do đó ta có thể chấp nhận được các tốc độ n1, n4, n7 và n16 có sai

số vượt ngoài khoảng cho phép -2,6 ÷ 2,6%

1.2.1.1 Thiết kế truyền dẫn hộp tốc độ ngược:

Hình 1.4: Sơ đồ động hộp tốc độ máy phay 6H82

Từ thông số của máy 6H82 ta thấy tốc độ lần lượt thay đổi vị trí của các nhóm bánhrăng Cách thay đổi thứ tự ăn khớp của các nhóm bánh răng theo thứ tự nhóm à phương

Vậy công bội của nhóm là j 9 với lượng mở lớn nhất 9

Như vậy ta đưa ra được phương án không gian của hộp tốc độ máy phay 6H82như sau: PAKG = 3 x 3 x 2

Mặt khác công bội của:

Hình 1.5: Đồ thị lưới kết cấu của hộp tốc độ máy phay 6H82

Các cặp bánh răng di trượt 3 bậc được tách ra làm hai, một khối 1 bậc và một khối 2bậc làm giảm kích thước toàn khối Do khi để cả khối làm kích thước lớn, kích thước trụccũng tăng.

Trong hộp tốc độ có bánh đà, do khi dao phay không liên tục bánh đà có nhiệm vụtích trữ năng lượng khi dao không cắt và giải phóng năng lượng khi dao bắt đầu cắt.Bánh đà giúp cắt đều hơn, tránh va đập, chất lượng gia công tốt hơn

1.2.2 Hộp chạy dao:

1.2.2.1 Xích chạy dao

Chuyển động chạy dao gồm có chạy dao dọc, chạy dao ngang và chạy dao đứng

Hình 1.7 : Sơ đồ động hộp chạy dao máy phay 6H82

Xích chạy dao:

n đc(1420 vg/ ph) (I)26

44(II)24

64(III)[18

36 27 27 36

18](IV)[18

40 21 37 24

34](V)[ LH M1(phải)40

40.M3(trái).M4(VI) LHM1(trái)1345 18

45 1840 4040]); khi gạt M1 sang phải ta có đường truyền chạy dao trung bình (đường truyền

trực tiếp 4040) Đóng ly hợp M2 sang trái, truyền tới bánh răng 2835, 1833 tới các trục vít me

dọc, ngang đứng thực hiện chạy dao Sd, Sng, Sđ.

1.2.2.2 Xích chạy dao nhanh

Đồ thị sai số vòng quay:

đồ thị trên ta thấy sai số đa phần nằm trong khoảng cho phép -2,6 ÷ 2,6% Riêng có ở n12

là 2,76%, n15 là 2,75% và n18 là 2,75% vượt ngoài khoảng cho phép Với n12 = 50 vg/ph,

n15 = 100 vg/ph và n18 = 200 vg/ph là 3 tốc độ rất ít sử dụng trong quá trình gia công chitiết do đó ta có thể chấp nhận được 3 tốc độ n12, n15 và n18 có sai số vượt ngoài khoảngcho phép -2,6 ÷ 2,6%

1.2.2.4 Đồ thị vòng quay và lưới kết cấu

Sơ đồ động của máy biểu thị các nhóm tỷ số truyền như sau:

+ Trục I truyền qua trục II qua cặp bánh răng 2644

Từ trục VI sang trục VII qua 1 cặp bánh răng tương ứng 1 tỷ số truyền

 Ta có đồ thị vòng quay:

Nhóm

truyền

Tỷ số truyền

Cặpbánh răng ănkhớp

Hình 1.11 Đồ thị vòng quay của hộp chạy dao

Nhận xét: Đồ thị vòng quay hộp chạy dao thay đổi đều đặn, từ từ, sử dụng cơ cấu phản hồi để giảm số trục do đó giảm được kích thước của hộp mà vẫn đảm bảo tỉ số truyền lớn nhất

1.2.2.5 Phương án không gian, phương án thứ tự của hộp chạy dao:

Từ đồ thị vòng quay ta xác định được phương án không gian của hộp chạy dao:

PAKG :3× 3×2

Do cơ cấu phản hồi nên có biến hình dẫn đến phương án không gian của hộp

chạy dao thay đổi được tách làm hai:

Với Z1=3× 3 và Z2=2

PATT: II x I III

1.3 CÁC CƠ CẤU ĐẶC BIỆT TRÊN MÁY 6H82

Máy phay vạn năng có khả năng gia công được nhiều loại bề mặt với nhiều loại dao, vật liệu và phương pháp cắt khác nhau nên nó có một số cơ cấu đặc biệt để đảm bảo các điều kiện làm việc bình thường của máy

Một vài cơ cấu đặc biệt của máy là: cơ cấu hiệu chỉnh khe hở vít me, cơ cấu chọn

trước tốc độ quay

1.3.1 Cơ cấu hiệu chỉnh khe hở vít me

Trên máy phay ngang vạn năng thường dùng hai phương pháp phay: Phay thuận và phay nghịch Hình 1.8 mô tả hai phương pháp phay này: trục vít me (1) nhận truyền động

từ hộp chạy dao và làm di động bàn máy (2) mang chi tiết gia công Trục vít me (1) quay trong đai ốc (3) được cố định trên bàn trượt ngang (4) Nếu trục vít me quay theo chiều mũi tên, mặt bên trái của vít me và đai ốc sẽ tiếp xúc với nhau và đưa vít me mang bàn

máy di động về bên phải (hình 1.8a)

Ở phương pháp phay nghịch, tức là phương pháp phay có chiều chuyển động của

dao phay và chiều chuyển động của phôi ngược nhau (hình 1.8a), sự tiếp xúc ở mặt bên trái của ren vít me với đai ốc luôn ổn định, vì lực cắt đẩy vít me về bên trái, làm triệt tiêu khe hở giữa hai bề mặt này Đây là phương pháp phay thường dùng nhất

Hình 1.13 Sơ đồ phay thuận và phay nghịch

Trái lại, ở phương pháp phay thuận ( hình 1.13b), dao và phôi có chuyển động cùngchiều (dao vẫn quay theo hướng cũ nhưng bàn máy đảo chiều) Trong trường hợp này, ở thời điểm không có lực cắt tác dụng ( khi không có lưỡi cắt nào tác động vào phôi) mặt phải của ren vít me tiếp xúc với bề mặt đai ốc để đưa bàn máy sang phải Nhưng khi lực cắt xuất hiện, đẩy vít me sang trái, chấm dứt sự tiếp xúc tạo nên một khe hở giữa mặt phải của ren vít me và đai ốc

Ở khoảnh khắc này, bàn máy sẽ dừng lại cho đến khi khe hở bị triệt tiêu Sự xuất hiện và triệt tiêu khe hở làm chuyển động của bàn máy không êm, bị giật cục Nếu khe

hở càng lớn thì độ chuyển động không đều và rung động của bàn máy càng lớn

Để khắc phục khe hở giữa vít me và đai ốc khi phay thuận, trên máy phay vạn năng người ta dùng nhiều loại cơ cấu hiệu chỉnh khe hở vít me khác nhau

Nguyên lí để hiệu chỉnh :

Hình 1.14 Cơ cấu hiệu chỉnh vít me

Khi vít me quay theo chiều mũi tên, mặt trái của ren vít me sẽ bó sát vào ren của đai ốc (2) và vít me sẽ di động sang phải Cùng lúc,trục vít rỗng sẽ bị xê dịch về phía bên trái ép khít vào mặt của ren vítme Do đó khi phay thuận các vũng ren của đai ốc (2)

sẽ ngăn cản sự chuyển vị của vít me về bên phải

1.3.2 Cơ cấu chọn trước tốc độ quay

Hình 1.15 Nguyên lý cơ cấu chọn trước tốc độ quay của máy phay 6H82

Máy phay vạn năng có khả năng gia công nhiều tốc độ cắt và nhiều lượng chạy dao khác nhau Trên máy phay dùng cơ cấu chọn trước tốc độ quay kiểu đĩa lỗ để chuẩn bị thay đổi tốc độ cần thiết cho trục chính Mục đích của việc chọn trước tốc độ quay và lượng chạy dao bằng cơ cấu kiểu đĩa lỗ là nhằm giảm thời gian phụ của máy

Sơ đồ nguyên lý cơ cấu chọn trước tốc độ quay hoặc lượng chạy dao ( cơ cấu đĩa lỗ)của máy phay 6H82 được trình bày trên hình 2.a

Cơ cấu chọn trước tốc độ quay hoặc lượng chạy dao bằng đĩa lỗ được dùng để di động các khối bánh răng di trượt tới các vị trí I, II, III Càng gạt khối bánh răng di trượt chuyển động sang phải hoặc trái tuỳ thuộc vào vị trí chốt 1 và 2 có xuyên qua đĩa lỗ hay không xuyên qua đĩa lỗ 3 và 4 như trên hình1.15 Dạng tổng quát của cơ cấu điều khiển lượng chạy dao được trình bày trên hình 1.16

Hình 1.16 Dạng tổng quát của cơ cấu đĩa lỗ trên máy phay 6H82

Núm vặn (2) dùng để chọn trược vận tốc hoặc lượng chạy dao Tốc độ quay của cáctrục bị động được điều chỉnh nhờ các vị trí di trượt khác nhau của các khối bánh răng A,

B, C như trên hình 1.16 Núm vặn (2) tác động rút đĩa chốt ra khỏi các chốt sao đó quay các đĩa này tới vị trí chọn trước rồi đẩy trở về vị trí cũ, các đĩa lỗ sẽ tác động tới các chốtđiều khiển các ngàm gạt các khối bánh răng A, B, C đóng mở các khối bánh răng di trượt Các đĩa lỗ duy trì được vị trí xác định nhờ vị trí cơ cấu định vị bi 3

Trên hình 1.17 trình bày kết cấu của cụm ly hợp bi an toàn M2, ly hợp vấu M3 và lyhợp ma sát M4 của cơ cấu chạy dao máy phay 6H82

Hình 1.17 Kết cấu của cụm ly hợp an toàn, ly hợp vấu và ly hợp ma sát

 Ly hợp vấu (M3) :

Hình 1.18 Ly hợp vấu

 Vị trí : Bên trái cố định gắn với li hợp M2, bên phải lắp di trượt

 Chức năng: + M3(T) đường chạy dao công tác nối liền

+ M3(P) đường chạy dao nhanh được nối liền

+ Thay đổi vận tốc của trục số IV từ chạy dao công tác sangchạy dao nhanh

- Dùng để gá trục của chi tiết gia công dưới 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 cụng rãnh xoắn ốc hoặc răng xoắn của bánh răng

 Phân loại

Đầu chia độ có các loại sau dây:

Loại 1 : Đầu phân độ đĩa chiaLoại 2 : Đầu phân độ không có đĩa chiaĐầu phân độ đĩa chia và Đầu phân độ không có đĩa chia thực hiện các biện pháp công nghệ sau : Chia độ trực tiếp, chia độ gián tiếp, chia vi sai , chia rãnh xoắn

Hình 1.20 Đầu phân độ

1: vôlăng; 2: thân; 3: nòng; 4: mũi tâm vát; 5: đai ốckhóa; 6: Thanh đỡ chi tiết; 7: Trục chính ; 8:Đĩa chia độ trực tiếp; 9: Thân đế; 10: Thân trục phân độ; 11: Chốt kẹp; 12: Du xích; 13: Tay quay; 14: Vít khóa; 15: Kéo chia lỗ; 18: Vòng đệm ; 19: Nắp đậy; 20: Đế ngang; 21: Mũi tâm; 22: Vít hãm; 23: Đế giá đỡ tâm; 24: Ụ động

Nhận xét về máy 6H82

Máy có 18 cấp tốc khác nhau cho trục chính có tính vạn năng cao, phay được nhiều loại bề mặt chi tiết khác nhau Phương án không gian và phương án thứ tự đã được sắp xếp một cách hợp lý, để có một bộ truyền không cồng kềnh

Máy có vận tốc phay cao giúp tăng năng suất trong sản xuất Máy có nhiều loại

ly hợp thuận tiện cho quá trình chạy dao nhanh

Tuy nhiên máy 6H82 vẫn còn một số điểm cần cải thiện thêm như tại 1 số điểm sai số vòng quay vẫn vượt quá Dn > 2.6%

Từ những phân tích ở trên về máy phay 6H82 ta thấy máy phay vạn năng 6H82

có nhiều ưu điểm nổi bật như máy có 18 cấp tốc độ trục chính khác nhau với phạm vi điều chỉnh lớn từ 30 ÷ 1500 vòng/phút với công suất động cơ chính tới 7kW cao hơn nhiều so với các máy phay như P80 và P81 Hộp chạy dao của máy cũng có 18 cấp tốc

độ chạy dao với phạm vi điều chỉnh từ 23,5 ÷ 1800 mm/ph với công suất động cơ tới 1,7kW Ngoài ra máy còn được trang bị thêm đường chạy dao nhanh đạt tới

2300mm/ph làm giảm thời gian chạy không cho máy rất hiệu quả Với 18 cấp tốc độ trục chính và 18 cấp tốc độ chạy dao với phạm vi điều chỉnh lớn máy đáp ứng nhu cầugia công chi tiết với nhiều loại kích cỡ khác nhau Theo đó máy còn có các cơ cấu linh hoạt như cơ cấu chọn trước tốc độ quay bằng đĩa lỗ giúp người vận hành máy điều chỉnh tốc độ quay một cách linh hoạt Hộp chạy dao của máy còn được bố trí các

ly hợp bi an toàn, ly hợp vấu và ly hợp ma sát giúp phòng chống quá tải bảo vệ máy,

cơ cấu hiệu chỉnh khe hở vít me giúp cho lượng chạy dao của hộp chạy dao đạt độ chính xác cao đáp ứng yêu cầu về độ chính xác khi gia công nhiều loại chi tiết

Theo những phân tích với nhiều ưu điểm nổi bật như trên ta thấy máy phay 6H82 là máy tiêu biểu và là nền tảng để đi tới thiết kế máy mới với 18 cấp tốc độ trục chính và 18 cấp tốc độ chạy dao

- Dựa theo các tìm hiểu ở các phần trước với phương án không gian và phương

án cấu trúc của máy để trên cơ sở đó ta tiến hành thiết kế máy mới kế thừa những ưu điểm của máy đã sản xuất