thiết kế máy phay đứng công xôn

Đây là kiểu máy phay đứng vạn năng , nên có các chuyển động sau : Chuyển động chính của máy : là chuyển động quay tròn của dao phay.Chuyển động này được thực hiện nhờ chuyển động quay tr

LỜI NÓI ĐẦU

Chế tạo máy là một ngành công nghiệp then chốt , đóng vai trò quyết định trong công cuộc công nghiệp hoá và hiện đại hoá , từng bước đưa nền kinh tế đất nước hoà nhập vào nền kinh tế của khu vựcvà thế giới Phát triển ngành chế tạo máy phải dựa vào sự phát triển nguồn nhân lực và đầu tư các trang thiết bị hiện đại , trong đó đào tạo và bồi dưỡng nguồn nhân lực trình độ cao là một nhiệm vụ trọng tâm và lâu dài

Nghành chế tạo máy là một trong ngành công nghiệp chủ yếu sản xuất ra những công cụ lao động quan trọng , là cơ sở vật chất của tiến bộ kỹ thuật Một trong những yêu cầu và nhiệm vụ quan trọng của ngành chế tạo máy là sản xuất máy công cụ hay máy cắt kim loại để đáp ứng cho nền kinh tế quốc dân Vấn đề quan trọng hiện nay là ứng dụng vào sản xuất một nền công nghiệp tiên tiến , mà các máy cắt và dụng cụ cắt có khả năng cơ khí hoá cao sẽ đóng một vai trò rất quan trọng

Trong các phân xưởng hay các nhà máy cơ khí , thì máy phay là một trong những máy cắt chiếm phần lớn trong tổng số máy cắt trong đó , thường từ 20 ÷ 30 % Ưu điểm của máy phay là gia công được nhiều bề mặt khác nhau , đễ dàng nâng cao năng suất máy , mở rộng phạm vi điều chỉnh tốc độ có thể tham gia vào quá trình tư động hoá và cơ khí của các chuyển động phụ Một trong những máy phay được sử dụng nhiều nhất là máy phay đứng công xôn Tính vạn năng của nó rất cần thiết cho việc phay

Là một sinh viên khoa cơ khí thuộc trường Đại học Bách Khoa Đà Nẵng , sau một thời gian học tập tại trường , được đi tham quan và thực tập tại các nhà máy , xí nghiệp bản thân em đã được giao nhiệm vụ thiết kế máy phay đứng công xôn độ chính xác nâng cao

Bằng kiến thức học tập được tại trường và qua quá trình thực tập tại nơi sản xuất cùng với sự hướng dẫn tận tình cúa thầy Trần Minh Chính em đã hoàn thành nhiệm vụ đã được giao

Tuy nhiên do khả năng còn hạn chế nên việc tính toán thiết kế máy chắc chắn còn rất nhiều thiếu sót Em rất mong được sự chỉ dẫn của các thầy cô và bạn bè

Em xin chân thành cảm ơn !

Đà Nẵng, ngày 25 tháng 05 năm 2004

Sinh viên thực hiện

Phạm Vĩ Đoan

PHẦN I: CÁC VẤN ĐỀ CHUNG.

1.PHÂN LOẠI MÁY THEO CẤP CHÍNH XÁC , ĐẶC ĐIỂM CỦA MÁY CÓ ĐỘ CHÍNH XÁC NÂNG CAO

1.1.Phân loại máy theo cấp chính xác

Theo tiêu chuẩn TCVN 17-42-75, máy cắt kim loại được phân loại thành 5 cấp chính xác và được ký hiệu bằng các chữ ( theo thứ tự tăng dần độ chính xác ): E, D, C,

B, A Ngoài ra còn cho phép chế tạo máy cắt kim loại cấp chính xác G Tỷ số các đại lượng sai lệch cho phép khi chuyển từ cấp chính xác này qua cấp chính xác khác là

1.2 Đặc điểm của máy có độ chính xác nâng cao

1.2.1 Khái niệm về độ chính xác nâng cao:

Mỗi nước đều có tiêu chuẩn về độ chính xác của máy.Thông thường phân thành các cấp chính xác sau: máy chính xác thường, máy chính xác nâng cao, máy chính xác cao, máy chính xác đặc biệt và siêu chính xác

- Cấp E - của máy công cụ cố độ chính xác thông thường, là cấp chính xác phổ biến nhất

- Cấp D - của máy công cụ có độ chính xác được nâng cao Nó được chế tạo trên cơ sở máy có độ chính xác thông thường cấp E, song có chất lượng hơn Việc lắp ráp và sử dụng cũng có những nét riêng biệt

- Cấp C - của máy công cụ có độ chính xác cao Máy có kết cấu đặc biệt của các chi tiết và cụm máy Do yêu cầu về điều kiện sử dụng đặc biệt, máy có thể gia công được các sản phẩm có độ chính xác cao

- Cấp B - của máy công cụ có độ chính xác đặc biệt cao Máy cấp chính xác này cũng tương tự với máy cấp chính xác C, song được chế tạo với yêu cầu chặt chẽ hơn đối với cụm máy và chi tiết chủ yếu

- Cấp A - của máy công cụ siêu chính xác dùng để chế tạo chi tiết có độ chính xác cao nhất như: đĩa phân độ, bánh răng chuẫn, vít đo lường để dùng cho máy cấp B và cấp C.

Trong tiêu chuẩn có quy định độ chính xác hình học cho máy công cụ và cả độ chính xác chi tiết gia công trên máy Như vậy có tính đầy đủ các nhân tô úkhác nhau ảnh hưởng tới độ chính xác của máy khi có tác dụng của tải trọng

Mặt khác cần chú ý đến độ chính xác tương ứng với kích thước giới hạn cho phép của phôi Cùng một cấp chính xác, nhưng kích thước phôi giới hạn khác nhau đòi hỏi biện pháp công nghệ khác nhau và máy mới thiết kế ra sẽ có đặc trưng khác nhau 1.2.2.Đặc điểm của máy có độ chính xác nâng cao:

Độ chính xác của máy công cụ ảnh hưởng trực tiếp đến độ chính xác gia công Độ chính xác máy công cụ gồm độ chính xác hình học, động học của máy, độ biến dạng nhiệt, độ cứng vững của chi tiết và mối ghép, độ mòn tại các cặp ma sát chi tiết máy và khả năng khắc phục , lắp đặt điều chỉnh máy đúng, định vị, điều chỉnh cụm máy cũng như các phụ tùng kèm theo máy,

Trong quá trình cắt gọt có thể gây ra các sai số gia công sau đây:

- Kích thước bề mặt gia côngvà kích thước xác định vị trí tương đối của các bề mặt gia công

-Hình dáng hình học của bề mặt gia công

-Vị trí tương đối của các bề mặt gia công

Độ chính xác hình học là cần thiết nhưng chưa phải là điều kiện đủ để đảm bảo độ chính xác gia công của máy vì còn có nhiều yếu tố khác ảnh hưởng đến độ chính xác gia công của máy như: ảnh hưởng của tải trọng, rung động, môi trường làm việc

Độ nhẵn bóng của bề mặt gia công phụ thuộc vào vật liệu phôi, vật liêu dao, chế độ gia công, rung động khi cắt, Người thiết kế phải tímh toán kết cấu sao cho máy có độ chịu rung cao trong mọi điều kiện và chế độ làm việc của máy cho phép

2 CÔNG NGHỆ PHAY

2.1 Khái niệm về máy phay , phân loại

Máy phay là loại máy công cụ dùng để gia công một hay nhiều bề mặt chính xác trên một sản phẩm hoặc chi tiết gia công Máy phay có thể thực hiện được nhiều công việc khác nhau như : gia công mặt phẳng , mặt định hình , lỗ , rãnh , cắt ren ngoài và ren trong , gia công bánh răng , rãnh then hoa khi có thêm đầu phân độ

Máy phay là loại máy có chuyển động tạo hình đơn giản gồm hai chuyển động

- Chuyển động chính là chuyển động quay tròn của trục chính mang dao phay

- Chuyển động chạy dao là chuyển động tịnh tiến được thực hiện nhờ bàn máy

* Ký hiệu :

Theo tiêu chuẩn của Liên Xô (cũ) đã thống nhất các ký hiệu quy ước cho các máy sản xuất ở trong nước làì : mỗi máy có một số hiệu riêng là :

- Số đầu tiên ký hiệu nhóm máy

- Số thứ hai ký hiệu loại máy

- Số thứ ba (đôi khi là số thứ tư) đặc trưng cho kích thước của máy

-Trong nhiều trường hợp giữa số thứ nhất và số thứ hai có thêm chữ cái tiếngNga Chữ viết đó cho biết là máy đã được cải tiến hoặc cải biên Đôi khi chữ cái được ghi ở cuối để cho biết phạm vi sử dụng của máy đã được cải biên

* Kiểu máy phay đứng: máy phay đứng công xôn, máy phay đứng có bàn máy hình chữ thập, máy phay đứng công xôn có bàn quay: Máy phay đứng là kiểu máy phay mà trục chính của nó thẳng đứng ( vuông góc với bàn máy ) Máy phay này có mặt trong phần lớn các xưỡng máy, được dùng nhiều hơn máy phay nằm ngang Máy phay đứng cũng dùng để gia công các bề mặt như máy phay nằm ngang

* Kiểu máy phay giường: máy phay giường nguyên công, máy phay giường một trụ và hai trụ: Kiểu máy phay này dùng để gia công các chi tiết dạng hộp hoặc các chi tiết lớn bằng gang, thép,kim loại màu và các hợp kim khác trong điều kiện sản xuất đơn chiếc và sản xuất hàng loạt

Kiểu máy phay này có công xuất lớn và độ cứng vững cao cho nên có thể gia công với tiết diện cắt lớn Chiều rộng của bàn máy nằm trong khoảng 3200  5000 (mm) Kiểu máy này rất hiện đại, đều có đặc điểm là sử dụng và bảo quản thuận lợi, có độ chính xác và năng xuất cao Kiểu máy này có cần điều khiển từ xa, có cơ cấu kẹp chặt cơ khí các bộ phận di động, điều chỉnh vô cáp tốc độ và lượng chạy dao,

* Kiểu máy phay chép hình: máy phay chép hình chuyên dùng, máy phay chép hình gia công đinh vít,

Kiểu máy này được dùng trong sản xuất hàng loạt và hàng khối các chi tiết có hình dạng phức tạp như khuôn rèn , dập, khuôn ép, cánh quạt tua bin, Người ta phân biệt hai loại chép hình: chép hình biên dạng và chép hình thể tích

+ Quá trình phay chép hình biên dạng : dao và chi tiết gia công đồng thời chuyển động theo chương trình đã định

+ Quá trình phay chép hình thể tích : mặt định hình không gian phức tạp được gia công bằng từng hành trình của dao phay Trong khi gia công mỗi hành trình như vậy tại mỗi tiết diện của chi tiết gia công , dao phay dịch chuyển prôfin theo phương x,

y, z

Các máy phay chép hình đều có cơ cấu chủ động ( mẫu chép hình, dưỡng, chi tiết mẫu, bãn vẽ, mô hình, ) qua cơ cấu chép hình ( thước thăm dò, ngón chép hình, con lăn chép hình, tế bào quang điện) liên kết với bộ phận chép hình.Ngoài các kiểu máy phay trên còn có các kiểu máy phay khác nữa

2.2 Tên gọi , các chuyển động và khả năng công nghệ của máy phay cần thiết kế

2.2.1 Tên gọi của máy cần thiết kế

Máy cần thiết kế là máy phay đứng công xôn độ chính xác nâng cao cỡ P11 ( theo tiêu chuẫn Liên Xô ( cũ )).

2.2.2 Các chuyển động của máy

Đây là kiểu máy phay đứng vạn năng , nên có các chuyển động sau :

Chuyển động chính của máy : là chuyển động quay tròn của dao phay.Chuyển động này được thực hiện nhờ chuyển động quay tròn của trục chính thẳng đứng

-Chuyển động chạy dao : theo ba hướng: dọc, ngang và thẳng đứng được thực hiện nhờ bàn máy

Máy phay đứng công xôn vạn năng có thể gia công được nhiều bề mặt khác nhau bằng các loại dao phay hình trụ, dao phay đĩa, dao phay mặt đầu, dao phay góc,dao phay ngón, dao phay định hình và nhiều loại dao phay khác trong điều kiện sản xuất đơn chiếc và sản xuất hàng loạt Trên các máy phay này có thể gia công các chi tiết đa dạng với kích thước phù hợp ( phụ thuộc vào kích thước của bàn máy ) bằng thép, gang, hợp kim,chất dẽo, kim loại màu,

Các bề mặt chủ yếu có thể gia công:

- Mặt phẳng

- Các bề mặt định hình ( bề mặt cam, cối dập, khuôn ép, )

- Cắt ren vít trong và ngoài

- Gia công bánh răng

- Gia công rãnh thẳng và xoắn

2.2.3 Mỡ rộng phạm vi công nghệ của máy phay đứng

Ngoài khả năng có thể gia công các bề mặt như trên , với máy phay có bàn quay nếu sử dụng đầu phân độ ta có thể phay được những rãnh xoắn ở các dụng cụ cắt ( mũi khoan, mũi doa, ) Ta cũng có thể sử dụng đầu phân độ để gia công bánh răng thẳng hoặc bánh răng nghiêng bằng dao phay ngón, dao phay môđun, dao phay đĩa

3.TÍNH TOÁN XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CHỦ YẾU CỦA MÁY ĐỂ THIẾT KẾ

3.1 Đặc tính kỹ thuật

Các thông số kỹ thuật và kích thước chính phù hợp với tiêu chuẩn của nhà nước Liên Xô ( củ)

- Kích thước bàn maúy: N02 (TCVN) ⇔ N01 (TC Nga)

Chiều dài : 1000 (mm)

Chiều rộng : 250 (mm)

- Số lượng rãnh chữ T của bàn máy: 3

-Khoảng cách từ trục chính đến bề mặt làm việc của bàn máy :

Nhỏ nhất : 50 (mm)

Lớn nhất : 410 (mm)

- Các sự dịch chuyển lớn nhất của bàn máy :

Theo chiều dọc : 630 (mm)

Theo chiều ngang : 200 (mm)

Theo chiều đứng : 360 (mm)

- Góc quay lớn nhất của bàn máy : ± 45°

- Độ chia thang của bàn máy : 1°

- Sự dịch chuyển của bàn máy khi tay quay quay một vòng:

Theo chiều dọc và ngang là : 6 (mm)

Theo hướng đứng là: 3 (mm)

- Sự dịch chuyển của bàn máy khi tay quay quay một vạch:

Theo chiều dọc và chiều ngang : 0,05 (mm)

Theo hướng đứng: 0,025 (mm)

- Khoảng cách từ mép sau của bàn đến mặt đầu của trục chính là :11(mm)

- Khoảng cách từ trục chính đến sống trượt ngang là: 142 (mm)

- Khoảng cách lớn nhất từ mặt đầu của trục chính đến trục của giá dẫn luôn ≤ 495 (mm)

- Mép ở phía dưới của trục chính : 450

3.2 Sự dẫn động của máy

Dẫn động trong hộp tốc độ

Vì máy thiết kế có kích thước bàn máy N02 nên sự dẫn động của máy được xác định dựa trên máy đã có

Cụ thể ở đây ta xác định dựa trên máy đã có là 6P11 (theo TC Nga )

- Động cơ điện 4A112 M4 M300

- Công suất : N = 5,5 (KW)

- Số vòng quay : n = 1450 (v/ph)

Dẫn động trong hộp chạy dao :

- Động cơ điện 4AX80B4

+ Máng liệu : 22 (rad/ph)

Khuôn khổ của bàn máy :

- Khối lượng toàn máy : 2360 (Kg)

- Kích thước phủ bì của máy:

+ Dài: 1480 (mm)

+Rộng: 1990 (mm)

+ Cao: 1630 (mm)

3.3 Chọn chế độ cắt thử máy

Dựa vào các thông số kỹ thuật của máy chuẩn P11 ta chọn chế độ cắt gọt cơ bản

V, S, t cho máy cần thiết kế

Chọn vật liệu chủ yếu cho máy gia công là thép:

d (thiết kế máy cắt kim loại)

C : Độ cứng , đối với thép lấy C = 0,7,

dmax : đường kính lớn nhất của chi tiết gia công

thay vào công thức trên ta có:

÷41) tmax ( thiết kế máy cắt kim loại)

Chọn: tmin = 41.tmax = 5,16

4

1 = 1,29 (mm)

1

tmax ( thiết kế máy cắt kim loại)

Chọn: Smax =31.tmax = 5,16

3

1 =1,72 (mm/v)

- Lượng chạy dao nhỏ nhất:

.S max ( thiết kế máy cắt kim loại)

Chọn: Smin = 101 Smax = 101 1,72 (mm/v)

* Vận tốc cắt v :

- Vận tốc cắt lớn nhất:

Vmax = X V Y V

V S t

C

min min

max

( thiết kế máy cắt kim loại)

Theo sổ tay CNCTM2 ta có: C Vmax= 108

XV = 0,06

YV = 0,3

⇒ 180( / )

172,0.29,1

108

3 , 0 06 , 0

C V

max max min

min

= ( thiết kế máy cắt kim loại)

Theo sổ tay CNCTM2 ta có: C Vmin = 49,6

XV = 0,2

YV = 0,3

72,1.16,5

6,49

3 , 0 2 , 0

3.4 Xác định số vòng quay lớn nhất và nhỏ nhất

Số vòng quay được xác định theo công thức: n D V

.1000

π

=

⇒ 1433,12( / )

40.14,3

180.1000

.1000

30.1000

.1000

Tuy nhiên để xác định phạm vi điều chỉnh trục chính thích hợp nhất trong điều kiên sử dụng thực tế ta tham khảo phạm vi điều chỉnh tốc độ của máy P11 ( theo tiêu chuẩn Liên Xô ( củ)) có n = 50 ÷ 1600 ( v/p ) Nên ta có thể chọn tốc độ của máy thiết kế:

V n

n

min

max min

max min

Từ công thức trên ta thấy phạm vi điều chỉnh số vòng quay của máy chỉ phụ thuộc vào giới hạn vận tốc cắt và đường kính của dao

∗ Chuổi số vòng quay:

Truyền động trong máy cắt kim loại có thể phân thành 2 loại: truyền động vô cấp và truyền động phân cấp

- Truyền động vô cấp: có thể chọn bất cứ số vòng quay nào trong phạm vi ( nmin÷ nmax ) → chọn được số vòng quay hợp lí để gia công → ít tổn thất về tốc độ

- Truyền động phân cấp: chỉ chọn được một số tốc độ trong phạm vi ( nmin÷

nmax ) nên không thể chọn đúng tốc độ cắt hợp lí nên phải chịu tổn thất về tốc độ

Hiện nay, không thể chế tạo một cách có kinh tế tất cả các trường hợp truyền động vô cấp Do đó ta chọn truyền động cho máy thiết kế là truyền động phân cấp Để tổn thất là hằng số nằm trong giới hạn nào đó:

( ) C

n

n V

1

n

n V

V

k

k k

+

thì chuổi số vòng quay phải phân bố theo cấp số nhân với công bội ϕ

Chuổi số vòng quay phân bố theo cấp số nhân không những đảm bảo tốc độ tương đối không đổi mà cơ sở lí luận của nó còn cho phép thiết kế động học xích tốc độ phức tạp một cách chặt chẽ và thuận tiện

Như vậy, ta chọn truyền động cho máy thiết kế là truyền động phân cấp Truyền động này được thực hiện nhờ các khối bánh răng di trượt Chuổi số vòng quay là cấp số nhân xác định bỡi nmin, nmax, ϕ, Z

+ Công bội chuổi số vòng quay của xích tốc độ ϕ:

ϕ đã được tiêu chẩn hoá Người ta dựa vào nguyên tắc gấp 10 và nguyên tắc gấp 2 để xác định công bội ϕ Các giá trị của công bội ϕ như sau:

n

n

n n

32lg1lg

lg

=+

Trong máy phay thì ngoài chuyển động chính còn có chuyển động chạy dao.

Ta có: Sphmin = nmin.Smin = 23,89.0,172 = 4,1 (mm/ph)

Sphmax = nmax.Smax = 1433,12.1,72 = 2464,97 (mm/ph)

Ta tham khảo lượng chạy dao của máy P11, ta chọn: Sd = 35 ÷ 1020 (mm/ph)

Sn = 26 ÷ 790 (mm/ph)

Sđ = 13 ÷ 340 (mm/ph)

Snh = 2900 (mm/ph)

∗ Chọn công bộ chuổi số vòng quay của xích chạy dao: ϕ = 1,26

∗ Phạm vi điều chỉnh chuổi số vòng quay của xích chạy dao Rs:

S

2935

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 của cơ cấu chấp hành ns1 , ns2 , , nsn Muốn chuyển đổi cần phải biết trước cơ cấu chấp hành là cơ cấu gì Ở hộp chạy dao này ta dùng cơ cấu vít me_đai ốc, với bước của vít me trong cơ cấu này là tx = 6 mm, ta có:

x

=

ns2 = ns1.ϕ = 5,9 1,26 = 7,6 (v/ph)

1 THIẾT KẾ XÍCH TỐC ĐỘ.

1.1 Công dụng và yêu cầu của xích tốc độ :

Xích tốc độ là một xích quan trọng của máy cắt kim loại dùng để thực hiện các nhiệm vụ sau:

- Truyền động công suất từ động cơ điện đến trục chính

- Đảm bảo phạm vi điều chỉnh cần thiết cho trục chính hoặc trục cuối cùng của xích tốc độ với công bội ϕ và số cấp vận tốc Z yêu cầu

Xích tốc độ có thể được chế tạo cùng một khối với trục chính Trong trường này, xích tốc độ được gọi là hộp trục chính (hay hộp tốc độ) Trong trường hợp xích tốc độ

tách thành 2 bộ phận riêng biệt nhau và được nối liền bằng một cơ cấu truyền động nào đó thì ta có hộp trục chính và hộp tốc độ Hộp tốc độ thường được đặt dưới chân máy hoặc đưa ra ngoài máy nhằm làm giảm rung động và biến dạng nhiệt cho hộp trục chính.

Từ các thông số cơ bản Rn ,ϕ và Z có thể thực hiện được nhiều phương về kết cấu của hộp tốc độ với cách bố trí số vòng quay, số trục, hệ thống bôi trơn, điều khiển, v,

v, khác nhau Do đó ta phải chọn phương án thích hợp nhất để dựa vào yêu cầu sau đây :

- Các giá trị số vòng quay từ n1÷ nz và hệ số cấp số vòng quay ϕ phải phù hợp với trị số tiêu chuẩn

- Các chi tiết máy tham gia vào việc thực hiện truyền động phải đủ độ bền, độ cứng vững và đảm bảo truyền động chính xác, nhất là đối với trục chính

- Kết cấu của xích tốc dộ phải đơn giản, xích truyền động phải hợp lý để đạt hiệu suất truyền động cao (80 ÷ 90%) Cơ cấu phải dễ dàng tháo lắp điều chỉnh và sửa chữa

- Điều khiển phải nhẹ nhàng và an toàn

Với những yêu cầu trên, ta tiến hành phân tích, lựa chọn một phương án tốt nhất phù hợp với các chỉ tiêu kỹ thuật, kinh tế trong điều kiện cho phép

1.2 Tổng hợp truyền động chính

- Số cấp tốc độ : Zv = 16

- Tốc độ vòng quay : n = (50 ÷ 1600) v/ph

- Phạm vi điều chỉnh số vòng quay :

Rn 50

1600

min max = =

- Động cơ có công suất N = 5,5 (KW)

Ta sử dụng xích tốc độ gồm hộp tốc độ và hộp trục chính bố trí riêng biệt Xich tốc độ này có những ưu và nhược điểm sau :

- Có khả năng sử dụng các dạng truyền dẫn khác nhau.

- Đơn giản hoá điều kiện lắp ráp, sữa chữa và cải tiến sau này

- Có khả năng nâng cao các kích thước của cụm trục chính do đó tăng được độ cứng vững của trục chính

∗ Nhược điểm:

- Giá thành cao do phải chế tạo hai bộ phận

- Kích thước bộ truyền đai lớn

- Bộ truyền đai thiếu tải ở tốc độ cao

- Khó thay thế đai và khó bảo vệ dầu bắn vào đai khi làm việc

1.3 Thiết kế động học và xác định tỷ số truyền

Nhiệm vụ chính yếu của hộp tốc độ là đảm bảo chuổi số vòng quay n của trục chính với công bội ϕ và phạm vi điều chỉnh Rn đã cho Để đảm bảo yêu cầu trên, ta cần biết mối quan hệ dộng học giữa các nhóm truyền động của trục chính, giữa các tỷ số truyền trong từng nhóm truyền động, cũng như sự phối hợp giữa chúng với nhau

Trong truyền động phân cấp, số vòng quay của trục chính thường được thực hiện với sự thay đổi tỷ số truyền của các nhóm truyền động Để xác định tỷ số truyền trong các nhóm truyền động của xích tốc độ ta dùng phương pháp đồ thị giải tích Phương pháp này sử dụng 2 loại sơ đồ: lưới kết cấu và lưới đồ thị vòng quay

- Lưới đồ thị kết cấu: là sơ đồ biểu diễn mối quan hệ về kết cấu của các nhóm truyền động trong xích tốc độ.Từ đó ta thấy được số nhóm truyền động và mối quan hệ giữa các nhóm truyền động.

- Lưới đồ thi vòng quay: trên cơ sở lưới kết cấu đã lựa chọn ta vẽ đồ thị vòng quay để thể hiện mối quan hệ của số vòng quay với những trị số thực của các tỷ số truyền Ở đồ thị này số vòng quay và tỷ số truyền đều có giá trị thực

1 3.1 Phương án không gian (PAKG)

Ta có chuổi số vòng quay như sau:

Trong đó: n0 - là số vòng quay của trục vào của hộp

x - số nhóm truyền tối thiểu

imingh - tỷ số truyền giới hạn

Vì đối với máy cắt kim loại chỉ cho phép giảm tốc với tỷ số truyền giới hạn imingh = 41

11450

50 = → x = 1,6.log145050 ≈ 2,3

Chọn: x = 3

2.3.1.2 Chọn phương án không gian hợp lý

Với số cấp tốc độ Zv = 16, ta có các PAKG sau :

Zv = 16 = 4 × 4 = 2 × 4 × 2 = 2 × 2 × 4 = 4 × 2 × 2 = 2 × 2 × 2 × 2

Với số nhóm truyền tối thiểu x = 3 ta loại PAKG Zv = 16 = 4 × 4

Còn lại 4 PAKG ta tiến hành so sánh để chọn ra 1 PAKG hợp lý nhất

∗ Các tiêu chuẩn để lựa chọn phương án không gian hợp lý:

- Phương án đơn giản tới mức để có thể dễ dàng thực hiện

- Phương án đảm bảo có khả năng tự động hoá máy nhiều nhất

- Phương án có hiệu suất đạt được cao nhất

- Phương án đạt được độ chính xác cao về xích động Chủ yếu là các xích tạohình phức tạp và các xích cần chuyển vị chính xác

a Tính tổng số bánh răng của PAKG

Sz = ∑i pi

1

Trong đó: pi - là số bánh răng di trượt trong mỗi nhóm

Ta có: SZmin khi p1 = p1 = = pi = e, với e là cơ số nêpe (e ≈ 2,6)

(Zv = 16 = 4 × 2 × 2)

(Zv = 16 = 2 × 2 × 2 × 2)

Chiều dài sơ bộ được tính theo công thức: L =∑b+∑f

Trong đó: b - là chiều rộng của bánh răng, b = (6 ÷ 10).m = (0,15 ÷ 0,3).A

m - mô đun, với máy thiết kế có công suất N = 5,5 [ ]Kw ≤ 10[ ]Kw

thường lấy m = 2 ÷ 3 mm

A - khoảng cách trục

f - khoảng hở để lắp miếng gạt Xác định theo trị số kinh nghiệm

f = 8 ÷12 mm, dùng để lắp các miếng gạt

f = 2 ÷ 3 mm, dùng để bảo vệ

f = 4 ÷ 6 mm, dùng để thoát dao xọc răng

⇒ L = 17b + 16f

d Số bánh răng chịu mômen xoắn Mx ở trục cuối cùng

Trục cuối cùng thường là trục chính hay trục kế tiếp với trục chính Chúng chịu mômen xoắn giới hạn Mx không đổi với giá trị lớn nhất nên kích thước trục lớn Vì vậy tránh bố trí nhiều chi tiết lắp hay di trượt trên trục cuối cùng, nhất là trục chính

PAKG Zv = 16 = 2 × 4 × 2 có 2 bánh răng chịu mômen xoắn Mx ở trục cuối cùng PAKG Zv = 16 = 2 × 2 × 4 có 4 bánh răng chịu mômen xoắn Mx ở trục cuối cùng PAKG Z = 16 = 4 × 2 × 2 có 2 bánh răng chịu mômen xoắn M ở trục cuối cùng

PAKG Zv = 16 = 2 × 2 × 2 × 2 có 2 bánh răng chịu mômen xoắn Mx ở trục cuối cùng.

Ta lập được bảng so sánh sau:

Yếu tố so sánh Phương án

2 × 4 × 2 2 × 2 × 4 4 × 2 × 2 2 × 2 × 2 ×2Tổng số bánh răng SZ 16 16 16 16

Chiều dài sơ bộ L 17b + 16f 17b + 16f 17b + 16f 17b + 16fTổng số bánh răng chịu

Mxmax ở trục cuối cùng 2 4 2 2

Từ bảng so sánh ta chọn được 2 PAKG là Zv = 16 = 2 × 4 × 2 và Zv = 16 = 4 × 2 ×

2 Vì trên trục đầu tiên có bố trí một ly hợp ma sát an toàn nên trên trục này phải có số bánh răng là nhỏ nhất Từ điều kiện này ta loại PAKG Zv = 16 = 4 × 2 × 2 Cuối cùng

ta có PAKG hợp lý nhất là : Zv = 16 = 2 × 4 × 2

1.3.2 Phương án thứ tự (PATT)

Mỗi một PAKG sẽ có nhiều cánh thay đỗi thứ tự ăn khớp của các nhóm truyền trong xích tốc độ Ta cần tìm quy luật phân bố tỷ số truyền trong từng nhóm, để đạt được trị số vòng quay của trục cuối cùng phân bố theo quy luật cấp số nhân

Mỗi PATT được thể hiện bằng một lưới kết cấu và từ đó ta đánh giá để lựa chọn một lưới kết cấu phù hợp nhất

Một PATT là phương án có phạm vi điều chỉnh tỷ số truyền trong các nhóm truyền động trong giới hạn cho phép Lượng mỡ cũng như các tia đặc trưng cho tỷ số truyền thay đổi từ từ tạo thành lưới kết cấu có hình rẽ quạt

PAKG Zv = 16 = 2 × 4 × 2 với số nhóm truyền x = 3 sẽ có 3! = 1.2.3 = 6 phương thay đổi thứ tự Với 6 PATT được thể hiện bằng 6 lưới kết cấu, và từ đó ta sẽ đánh giá để chọn một lưới kết cấu thích hợp nhất Để chọn được lưới kết cấu thích hợp nhất ta dựa vào phương pháp kiểm nghiệm giới hạn tỷ số truyền

Phạm vi điều chỉnh tỷ số truyền của một nhóm truyền động là :

i i i

x p

p i

i

min max ≤ −

Trong đó: xmax - là lượng mở cực đại giữa hai tia ngoài cùng

Ta lập bảng vẽ lưới kết cấu để so sánh PATT :

PAKG 2 × 4 × 2 2 × 4 × 2 2 × 4 × 2PATT I II III I III II II III I

X 4 1 8 8 1 4 8 2 1

Lưới kết cấu

a Xây dựng lưới kết cấu

Từ PATT trên ta có công thức kết cấu là : Zv = 2[4]× 4[1] × 2[8]

Như ta đã nói ở phần trên, thiết kế xích tốc độ gồm hộp trục chính và hộp tốc độ riêng biệt Để nối liền truyền động từ hộp hộp tốc độ đến hộp trục chính ta dùng bộ truyền đai Để giảm chiều trục (kích thước) và tránh cồng kềnh ta dùng bộ truyền đai 1 cấp có tỷ số truyền là iđai =140210 Như vậy trục cuối cùng của cụm tốc độ chỉ có một tỷ số truyền, để truyền đến bộ truyền đai được thuận tiện.Như vậy PAKG bị biến hình lần thứ nhất với công thức kết cấu là:

Zv = 2[4].4[1].1[0].1[0].2[8]

Như đã nói truyền động từ trục III đến trục IV chỉ thực hiện 1 tỷ số truyền Để cấp số vòng quay không đổi thì tỷ số truyền này là i' =11.

Phạm vi điều chỉnh tỷ số truyền ở nhóm cuối cùng sẽ là:

1 (1,26)8 6

4

4 7

Lúc đó: i8 = imax = 12 và i7 = imin = 13

Để giới hạn kích thước chi tiết máy ta lấy i8 = 1, đồng thời để đảm bảo phạm vi điều chỉnh số vòng quay theo yêu cầu thì i7 = 61 Vì tỷ số truyền này nằm ngoài giới hạn cho phép Để đưa tỷ số truyền này vào phạm vi thì ta dùng thêm một trục trung gian ở cụm trục chính Trục này có nhiệm vụ thay đổi i7 thành 2 tỷ số truyền i7a. i7b để thực hiện nhiệm vụ giảm tốc → i7 = i7a. i7b Như vậy truyền động từ cụm tốc độ đến

cụm trục chính có dạng truyền động phức tạp, một đường tạo nên số vòng quay cao (i8) và một đường tạo nên số vòng quay thấp (i7a. i7b).

Do đó PAKG bị biến hình lần thứ hai với công thức kết cấu như sau:

Zv = 2[4].4[1].1[0].1[0].(1[0]+1[0].1[0])

Ta vẽ lại lưới kết cấu:

Từ lưới kết cấu trên, ta thấy có 16 cấp vận tốc của xích tốc độ được truyền đến hộp trục chính bằng 2 đường Một đường cho 8 cấp tốc độ thấp và một đường cho 8 cấp tốc độ cao

b Xây dựng lưới đồ thị vòng quay

Trên cơ sở lưới kết cấu, ta vẽ đồ thị vòng quay Ỏ đồ thị này số vòng quay và tỷ số truyền đều có giá trị thực Vì vậy để vẽ được lưới đồ thị vòng quay ta tiến hành chọn tỷ số truyền Để chọn được tỷ số truyền ta dựa vào một số nguyên tắc sau đây:

- Nên chọn tỷ số truyền i ≈ 1 Vì như thế kích thước của bánh răng chủ động và

bị động gần bằng nhau nên kích thước sẽ nhỏ gọn Nguyên tắc này dùng cho những trục đầu tiên

- Khi tăng hay giảm tốc qua nhiều trục trung gian nên cố gắng chọn tỷ số truyền tăng hay giảm từ từ

- Chọn tỷ số truyền sao cho số vòng quay tới hạn nt của trục trung gian càng lớn càng tốt Vì mô men xoắn tỷ lệ nghịch với số vòng quay nên khi số vòng quay càng cao, kích thước các chi tiết máy càng nhỏ

- Chọn tỷ số truyền phải nằm trong giới hạn cho phép và nên chọn theo trị số tiêu chuẩn của dãy số Renard, tức là:

i = 1,06E ; (E: là số nguyên dương hoặc âm)

∗ Nhóm truyền I: có 2 tỷ số truyền i1 và i2

Đây là nhóm truyền đầu tiên nên ta chọn i ≈ 1 trong giới hạn là41 ≤i≤ 12, ta có

i1: i2 = 1: ϕ4.Chọn: i2 = ϕ = 1,26 > 1 (tỷ số truyền tăng tốc)

⇒ i1 4

11

3

4 >

ϕ

=ϕ

ϕ

=ϕ

= i24

(tỷ số truyền giảm tốc)

∗ Nhóm truyền II: có 4 tỷ số truyền i3, i4, i5 và i6

ϕ

=ϕ

⇒ i4 5 1 <1

ϕ

=ϕ

= i (tỷ số truyền giảm tốc).

=

1

24

11111

3 2

i

(tỷ số truyền giảm tốc)

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

Từ các tỷ số truyền trên ta tiến hành vẽ lưới đồ thị vòng quay:

1.4 Xác định số răng của các bánh răng.

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

∗ Nhóm truyền I: có 2 tỷ số truyền i1 và i2

32

1261

11

1 1 1

1 3

3

1 = ≈ = ⇒ + =ϕ

g

f,

i

3.39454

51

26,1

Bội số chung nhỏ nhất của các tổng (fi + gi ) là:

171.9

)21(.17

)(

1

1 1 min min = + = + = >

fK

gfZ

Trong đó: Zmin = 17

Chọn: E = 6 →ΣZ = E.K = 9.6 = 54 ∉ ( 90 ÷ 120), loại

1

+

=+

=

gf

fKEZ

. . 90.122 60

1 1

1

+

=+

=

gf

gKEZ

. . 90.455 50

2 2

2

+

=+

=

gf

fKEZ

. . 90.544 40

2 2

2

+

=+

=

gf

gKE

∗ Nhóm truyền II: có 4 tỷ số truyền i3 , i4 , i5 và i6

3321811711

7261

11

3 3 3

3 2

2

g

f)

,(

ϕ

=

339545

4261

11

4 4 4

4

g

f,

ϕ

=

2111

1

5 5 5

5

5 = = ⇒ f +g = + =

gfi

51

261

17

187.18

)117(.17

)(

3

3 3 min min = + = + = >

fK

gfZ

Vì E.K = ΣZ quá nhỏ nên ta chọn bằng phương pháp chọn lại

57155

3511

7261

%.,

571581

.[∆i] = ± 10 (ϕ -1).% = ± 10 (1,26 -1).% = ± 2,6%

1735.90

5535.17

3

3 3 min min = + = + = <

fK

gfE

35.90

3 3

3

+

=+

=

gf

fKE

555535

55.90

3 3

3

+

=+

=

gf

gKE

4.90

4 4

4

+

=+

=

gf

fKE

5054

5.90

4 4

4

+

=+

=

gf

gKE

4511

1.90

5 5

5 5

+

=+

=

=

gf

fKEZ

5045

5.90gf

f.K.EZ

6 6

6

+

=+

4045

4.90gf

g.K.EZ

6 6

6

+

=+

8

8 = = ⇒f +g =

g

fi

b

b a

a b

a b

fg

f,

iii

ii

7

7 7

7 4

7 7 8 7 7 7

5

2252

111

=

=

≈

=ϕ

=

=

⇒ϕ

2ff

b a

b a







=+

=+

=+

=+

⇒

752

752

7 7

7 7

b b

a a g f

g f

Bội số chung nhỏ nhất của các tổng ( fi + gi ) là:

=

Z Z E.Kf g g 98.255 70

7 7

7 b

+

=+

=

Z Z E.Kf f g 98.111 49

8 8

8 8

+

=+

=

Như đã nói ở phần trước ta chọn i9 = ibrcôn = 1 = 2323 và i10 = ibrthẳng = 1 =6060

1.5 Kiểm tra sai số tỷ số truyền

ilt 2

1

1

26,

1

58,1

1

26,1

1

52,2

itt 2

1

1

25,

1

57,1

1

25,1

1

52,2

tt

lt − ≤ ∆

=

[∆i] = ± 10 (ϕ -1).% = ± 10 (1,26 -1).% = ± 2,6%

Ta nhận thấy các giá trị sai số tỷ số truyền điều nằm trong giá trị cho phép

Ta nhận thấy các giá trị sai số tỷ số truyền điều nằm trong giá trị cho phép

1 6 Kiểm tra sai số vòng quay

Sau khi đã xác định số răng, ta tính lại số vòng quay thực tế của hộp tốc độ ntt (n1

÷ n16) trên cơ sở tỷ số truyền của các số răng đã xác định

Ta tiến hành tính lại số vòng quay thực tế :

' ' ' ' '

'

10 9

9 b

b a 7

a 7 2

1 8

8 3

3 1

1 0 10 9 b a 7 đ

' 3 1 0

Z.Z

Z.Z

Z.Z

Z.D

D.Z

Z.Z

Z.Z

Z.ni

⇒ n1 =1450.6030.5535.4949.140210.7028.7028.2323.6060 =49,2(v/ph).

' ' ' ' '

'

10 9

9 b

b a 7

a 7 2

1 8

8 4

4 1

1 0 10 9 b a 7 â

' 4 1 0

Z.Z

Z.Z

Z.Z

Z.D

D.Z

Z.Z

Z.Z

Z.ni

'

10 9

9 b

b a 7

a 7 2

1 8

8 5

5 1

1 0 10 9 b a 7 â

' 5 1 0

Z.Z

Z.Z

Z.Z

Z.D

D.Z

Z.Z

Z.Z

Z.ni

10 ' 9

9 b

b a 7

a 7 2

1 8

8 ' 6

6 1

1 0 10 9 b a 7 â

' 6 1 0

Z.Z

Z.Z

Z.Z

Z.D

D.Z

Z.Z

Z.Z

Z.ni

'

10 9

9 b

b a 7

a 7 2

1 8

8 3

3 2

2 0 10 9 b a 7 â

' 3 2 0

Z.Z

Z.Z

Z.Z

Z.D

D.Z

Z.Z

Z.Z

Z.ni

'

10 9

9 b

b a 7

a 7 2

1 8

8 4

4 2

2 0 10 9 b a 7 â

' 4 2 0

Z.Z

Z.Z

Z.Z

Z.D

D.Z

Z.Z

Z.Z

Z.ni

10 ' 9

9 ' b

b a

a 2

1 8

8 5

5 2

2 0 10 9 b a â 8 5 2 0

Z.Z

Z.Z

Z.Z

Z.D

D.Z

Z.Z

Z.Z

Z.ni

' '

' '

10 ' 9

9 b

b a 7

a 7 2

1 8

8 3

3 1

1 0 10 9 b a 7 â

' 3 1 0

Z.Z

Z.Z

Z.Z

Z.D

D.Z

Z.Z

Z.Z

Z.ni

' '

=

=

⇒ n8 =1450.4050.5040.4949.140210.7028.7028.2323.6060=251.5(v/ph)

' ' '

'

10 9

9 2

1 8

8 3

3 1

1 0 10 9 â

' 3 1 0

Z.Z

Z.D

D.Z

Z.Z

Z.Z

Z.ni

'

10 9

9 2

1 8

8 4

4 1

1 0 10 9 â

' 4 1 0

Z.Z

Z.D

D.Z

Z.Z

Z.Z

Z.ni

'

10 9

9 2

1 8

8 5

5 1

1 0 10 9 â

' 5 1 0

Z.Z

Z.D

D.Z

Z.Z

Z.Z

Z.ni

4945

4560

301450

11 ,

' ' '

'

10 9

9 2

1 8

8 6

6 1

1 0 10 9 â

' 6 1 0

Z.Z

Z.D

D.Z

Z.Z

Z.Z

Z.ni

'

10 9

9 2

1 8

8 3

3 2

2 0 10 9 â

' 3 2 0

Z.Z

Z.D

D.Z

Z.Z

Z.Z

Z.ni

4955

3540

501450

13 = =

' ' '

'

10 9

9 2

1 8

8 4

4 2

2 0 10 9 â

' 4 2 0

Z.Z

Z.D

D.Z

Z.Z

Z.Z

Z.ni

4950

4040

501450

14 = =

' ' '

'

10 9

9 2

1 8

8 5

5 2

2 0 10 9 â

' 5 2 0

Z.Z

Z.D

D.Z

Z.Z

Z.Z

Z.ni

4945

4540

501450

15 = =

' ' '

'

10 9

9 2

1 8

8 6

6 2

2 0 10 9 â

' 6 2 0

Z.Z

Z.D

D.Z

Z.Z

Z.Z

Z.ni

⇒ n16 =1450.4050.4050.4949.140210.2323.6060=1570,5 (v/ph).

Sai số vòng quay được tính theo công thức:

]n[

%.n

nnn

1.8 Sơ đồ động hộp tốc độ

Z=35 Z=60 Z=30 Z=50

Z=49 Z=49 Z=40 Z=45 Z=50

Z=55 Z=50

Z=45 Z=46

Ø210

Ø140

Z=28

Z=70 Z=28

2 THIẾT KẾ XÍCH CHẠY DAO.

2.1 Đặc điểm và yêu cầu

2.1.1 Đặc điểm

Xích chạy dao cùng xích chuyển động chính dùng để thực hiện chuyển động tạo hình Vận tốc chạy dao thường chậm hơn rất nhiều so với chuyển động chính vì thế công suất truyền động của xích chạy dao không đáng kể, thường chỉ bằng 5 ÷ 10 % công suất của chuyển động chính Trái lại, độ chính xác của chuyển động chạy dao lại có tầm quan trọng hơn so với chuyển động chính Chuyển động chạy dao cho các thông số cắt chính yếu (s, t) để tạo nên lực cắt Do đó xích chạy dao cũng là một bộ phận quan trọng của máy cắt kim loại như xích tốc độ

Vì vận tốc làm việc của chuyển động chạy dao rất bé so với chuyển động chính,

do đó trong xích chạy dao có thể dùng các cơ cấu giảm tốc nhiều và hiệu suất thấp như vít me_đai ốc, trục vít_bánh vít, v, v,

Tuỳ thuộc vào đặc điểm chuyển động, xích chạy dao có thực hiện chuyển động liên tục, đồng thời với chuyển động chính hoặc có thể thực hiện chuyển động chạy dao gián đoạn, không cùng lúc với chuyển động chính

Lượng chạy dao cũng như tỷ số truyền của hộp chạy dao không phụ thuộc vào kích thước của chi tiết gia công, nên không cần phải giữ công suất không đổi khi thay đổi vận tốc

min s

max s

Đảm bảo độ chính xác cần thiết của chuyển động chạy dao trong trường hợp cắt ren, trường hợp chạy dao ở xích bao hình máy phay lăn răng, v, v, Ở xích này không thể dùng các cơ cấu truyền động như đai truyền, li hợp ma sát.

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

2.2 Tổng hợp chuyển động chạy dao

Xích chạy dao của máy công cụ có nhiều dạng khác nhau và sự khác biệt của xích chạy dao cũng là nhân tố đầu tiên dẫn đến sự khác nhau về kết cấu Kết cấu của xích 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 Ngoài ra, kết cấu của xích chạy dao con phụ thuộc vào độ chính xác, phụ thuộc vào mối liên hệ với chuyển động chính

Các số liệu ban đầu:

Số cấp chạy dao: Zs = 16

Công bội ϕ = 1,26

Lượng chạy dao dọc: 35 ÷ 1020 (mm/ph)

Lượng chạy dao ngang: 26 ÷ 790 (mm/ph)

Lượng chạy dao đứng: 13 ÷ 340 (mm/ph)

Để điều chỉnh số cấp chạy dao ta dùng cơ cấu bánh răng di trượt Cơ cấu này được điều chỉnh đễ dàng.Lượng di động không đòi hỏi chính xác cao

2.3 Thiết kế động học và xác định tỷ số truyền

Đứng về mặt kết cấu, loại xích chạy dao này rất giống với xích tốc độ, nên phương pháp thiết kế cũng tương tự như ở xích tốc độ Với các lượng chạy dao nêu trên, truyền động của động cơ được thực hiện bằng một động cơ riêng có công suất là

N = 1,5( KW) và n =1400 (v/ph)

2.3.1 Phương án không gian (PAKG)

Để quá trình tính toán giống như khi thiết kế xích tốc độ, các lượng chạy dao s1 ,

s2 , s3 , sn cần chuyển thành số vòng quay của cơ cấu chấp hành ns1 , ns2 , , nsn Muốn chuyển đổi cần phải biết trước cơ cấu chấp hành là cơ cấu gì Ở hộp chạy dao này ta dùng cơ cấu vít me_đai ốc, với bước của vít me trong cơ cấu này là tx = 6 mm, ta có:

min d min , (v/ph) nt

Trong đó: x là số nhóm truyền tối thiểu, chọn x = 3

b.Chọn phương án không gian hợp lý: