Đồ Án Bách Khoa Thiết Kế Máy Phay CNC Và Tìm Hiểu Phần Mềm Fanuc

Do vậy ngời ta bắt đầu từ các máyphay, tiện những máy này đã đợc chế tạo phù hợp với phơng thức điều khiểntheo chơng trình hoặc đợc trang bị cơ cấu chép hình trên cơ sở đó trang bịcho ch

Lời nói đầu

Ngày nay cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật trên thế giới đang pháttriển với tốc độ vũ bão, không ngừng vơn tới những đỉnh cao mới, trong đó

có thành tựu về kỹ thuật tự động hoá trong sản xuất

Khảng định vai trò của công nhgệ tự đọng trong chiến lợc công nghiệphoá và hiện đại hoá nền kinh tế của nớc ta là một việc hết sức có ý nghĩa, tạo

ra khả năng phát triển kinh tế với tốc độ cao, vững chắc lâu dài

ở các nớc công nghiệp phát triển việc áp dụng tới động trong sản xuất

đã thực hiện từ nhiều thập kỷ gần đây Trong dây chuyền tự động hoá thì điềukhiển số CNC đóng một vai trò rất quan trọng Sử dụng máy công cụ CNCcho phép giảm khội lợng gia công, nâng cao độ chính xác… Nên máy CNC(Computer Numerical Control) đang đợc sử dụng rộng rãi trên thế giới đặcbiệt là trong lĩnh vực cơ khí chế tạo

Hiện nay máy CNC đang đợc sử dụng rộng rãi ở nớc ta để chế tạo cácchi tiết cơ khí, đặc biệt là chế tạo các khuôn mẫu chính xác, các chi tiết phục

vụ công nghiệp quốc phòng

Với nhu cầu của xã hội, của các nhà máy cơ khí muốn áp dụng máyCNC trong sản xuất Chúng em nhận đồ án “Thiết kế máy phay CNC và tìmhiểu phần mềm FANUC”

Chúng em rất cám ơn sự hớng dẫn tận tình của thầy giáo GS.TS MạcVăn Khoát và các thầy cô trong bộ môn Máy và ma sát đã giúp chúng emhoàn thành đồ án này

Phần I: giới thiệu về máy cnc và ứng dụng trong sản xuất.

1 Lịch sử phát triển của máy CNC.

Điều khiể số NC (Numerical Control)trong ba mơi năm qua đã tác

động tới ngành cơ khí chế tạo, đã tạo ra ngững máy mới và công cụ tự độnghoá cớ khí mới Ngày nay máy điều khiển số NC (NC_ machine) là thànhphần cơ bản của thiết bị gia công linh hoạt, để có thể đáp ứng các yêu cầucao, từng kiểu máy phải có khả năng đảm nhận những chức năng điều khiểnnhất định

Trong thời kỳ đầu cha có máy điều khiển số phù hợp Ngời ta cha thểbiết đợc các yêu cầu phụ phát sinh khi lắp đặt hệ điều khiển số NC vào máythờng và phải thay đổi gì về kết cấu máy Do vậy ngời ta bắt đầu từ các máyphay, tiện những máy này đã đợc chế tạo phù hợp với phơng thức điều khiểntheo chơng trình hoặc đợc trang bị cơ cấu chép hình trên cơ sở đó trang bịcho chúng các hệ thống đo và hệ thống khởi động dùng cho chế độ điềukhiển số NC Nhờ đó, chỉ sau một năm một thế hệ máy mới ra đời, đó là máy

điều khiển số (Numerical Control Machine)

ý tởng điều khiển máy bằng câu lệnh nhớ nh ngày nay đã thực hiện ởcác máy CNC, đã có từ thế kỷ thứ 14, kỹ thuật này bắt đầu với các trò chơi

đánh chuông đợc điều khiển bằng trục quay có cắm các tăm điều khiển chạmvào chuông

Quá trình phát triển về kỹ thuật điều khiển số đã bắt từ rất sớm Năm

1808 Joseph M Jaquard đã dùng bìa tôn có đục lỗ để điều khiển các máydệt Vật mang tin có thể thay thế, đợc dùng để điều khiển máy, đã dợc phátminh chúnh là bìa tôn có đục các lỗ

Đến năm 1863 M Foureaux đã sáng chế ra đàn dơng cầm tự động, cótên gọi nổi tiếng thế giới là Pianola, có dùng một băng giấy khổ rộng 30 cm,với các lỗ tơng ứng để nđiều tiết các khí nén, tác động lên hệ phím ấn cơ khítạo ra nhiều nhạc điệu Phơng pháp này đã đợc tiếp tục phát triển để sau đó

có thể điều khiển đợc cả âm lợng, áp lực ấn các phím và tốc độ của cuộnbăng giấy Băng giấy trở thành vật mang tinvà kỹ thuật điều khiển các chứcnăng phụ đã đợc phát minh

Năm 1938 Claude E Shannon đã đạt đợc thành công với luận án tiến

sĩ của mình ở viện công nghệ M.I.T (Massachusetts Techenology) tính toán

và chuyển giao nhanh giữ liệu ở dạng nhị phân (binary data)có thể vận dụng

lý thuyết đại số BOOL (Bool Algebra) và xác nhận công tác điện tử là thànhphần hiện thực duy nhất cho giải pháp này Những nền tảng cơ sở của máytính ngày nay, kể cả kỹ thuật điều khiển số đã đợc chuẩn bị

Năm 1946 Tiến sĩ Jonh W Mauchly và tiến sĩ J Presper Eckert đãcung cấp máy tính số điện tử đầu tiên có tên là ENIAC cho quân đội Mỹ Cơ

sở của kỹ thuật sử lý số liệu điện tử đã đợc thành lập

Năm 1949_1952 Jonh Parson và Viện công nghệ MIT đã nghiên cứutheo hợp đồng của không quân Mỹ một hệ thống dùng cho các máy công cụ

để điều khiển trực tiếp vị trí của các trục vít me bằng đầu ra của một máytính và thông qua chức năng thông qua gia công một chi tiết Parson đã công

bố 4 luận điểm cơ bản về ý tởng này nh sau:

1 Lu trữ (nhớ) các vị trí đã tính toán ở bìa đục lỗ (punchedcard)

2 Các bìa đục lỗ đợc đọc tự động trên máy

3 Các vị trí đã đợc đọc phải đợc thông báo liên tục và cácgiá trị trung gian bổ sung phải đợc tính toán

4 Các động vơ SERVO (Servomotor) có thể điều khiểnchuyển động của các trục

Các chi tiết tích hợp ngày càng phức tạp dùng trong công nghiệp máybaycần đợc chế tạo với máy này Những chi tiết này một phần đã đợc mô tảchính xác với các dữ liệu toán học, ngng rất khó gia công thủ công Mối liênkết giữa máy tính (Computer) và kỹ thuật NC đã là tiền đề khi khởi đầu quátrình phát triển này

Năm 1952 trong viện ccông nghệ MIT đã vận hành máy công cụ điềukhiển số đầu tiên Đó là máy CINCINATI HYDROTEL, có trục vít me thẳng

đứng Hệ điều khiển có cấu tạo gồm nhiều đèn điện tử (Electronic Tuber),tạo khả năng chuyển động đồng thời ba trục (3D Linearinterpolation) vànhận dữ liệu thông qua băng đục lỗ mã nhị phân (Binary Code PunchedBarol)

Năm 1954 Bendix đã mua các bản quyền phát minh của Parsons vàchế tạo ra hệ điều khiển NC hoàn chỉnh đầu tiên có dùng các đèn điện tử

Năm 1957 không quân Mỹ (US Air Force) đã lắp đặt những máy phay

NC đầu tiên trong các xởng của mình

Năm 1958 Ngôn ngữ lập trình biểu tợng hó đầu tiên là APT(Automaticcally Programed Tool = Công cụ lập trình tự động) đã đợc giớithiệu trong quan hệ liên kết với máy tính IBM 704

Năm 1960 các hệ điều khiển NC trong kỹ thuật đèn bán dẫn(Transistor) đã thay thế các hệ điều khiển cũ (Dùng đèn relái và đèn điện tử)

Năm 1965 giải pháp thay dụng cụ tự động ATC (Automatic ToolChange) đẫ nâng cao trình độ tự động hoá khâu gia công

Năm 1968 kỹ thuật mạch tích hợp IC (Intergrated Circuits) đã làm chocác hệ điều khiển nhỏ gọn và tin cậy hơn.

Năm 1969 những giải pháp đầu tiên về điều khiển liên kết chung từmột máu tính trung tâm DNC (tức là Direct Numerical Control hoặc làDirtributed Numerical Control) đã dợc thiét lập ở Mỹ bằng hệ điểu khiểnSunđstran Omnicontrol và máy tính IBM

Năm 1970 giải pháp thay bệ phiến gá phôi tự động (Automatic PaleteChange)

Năm 1972 những hệ điều khiển NC đầu tiên có lắp dặt máy tính nhỏ(Minicomputer) chế tạo hàng loạt đã tạo ra một thế hệ mới có tiềm lực mạnhhơn, đó là hệ điều khiển số bằng máy tính nhỏ CNC (Computerised NmericalControl), nhng thế hệ mới này lại bị thay thế nhanh bằng thế hệ mới hơn vàmạnh hơn, đó là hệ điều khiển số dùng máy vi tính có hệ vi sử lý(Microprocessor_ CNC) sau này

Năm 1976 các hệ vi sử lý (Microprocessor) tạo ra một cuộc cách mạngtrong kỹ thuật CNC

Năm 1978 các hệ thống gia công linh hoạt (Flexible ManufacturingSystem) đợc tạo lập hiện thực

Năm 1979 những khớp nối liên hoàn CAD/CAM (Computer AidedDesign/ Computer Aided Manufacturing = Thiết kế và chế tạo có sự trợ giúpbằng máy tính) đầu tiên xuát hiện

Năm 1980 những công cụ trợ giúp lập trình tích hợp trong hệ điềukhiển CNC đã tạo ra cuộc tranh cãi về quan điểm, xoay quanh vấn đề là cầnhay không cần giải pháp điều khiển có dùng cách nạp dữ liệu trực tiếp bằngtay

Năm 1984 những hệ điều khiển CNC mạnh, có các công cụ trợ giúplập rình đồ hoạ (Graphic), đã đặt chuẩn mực mới cao hơn đối với việc lậptình tại xởng sản xuất

Năm 1985/1986 những hệ điều khiển CNC với cách lập trình tơng tác

đồ hoạ (graphic interactive programming) đã tạo cho việc lập trình tại xởngsản xuất hấp dẫn hơn

Năm 1986/1987 những giao diện tiêu chuẩn hoá (Standard Interfaces)

mở ra con đờng tiến tới công xởng tự động hoá trên cơ sở trao đổi thông tinliên thông, nghĩa là tiến tới tạo lập giải pháp tích hpj hoá và tự động hoá sảnxuất CIM (Computer Intergrated Manufacturing)

Năm 1990 các giao diện số (Digital interfaces), giữa các hệ điều khiển

NC và hệ khởi động cải thiện độ chính và đáp ứng điều khiển của các trục

NC (NC axises) và của truch chính của máy

Năm 1992 các hệ thống CNC hở (Open_ ended control) tạo khả năng

và điều khiển biến đổi thích ứng theo yêu cầu sử dụng

Năm 1993 Sử dụng (theo tiêu chuẩn) đầu tiên các hệ khởi động (độngcơ) tuyến tính ở các trung tâm gia công MC (Manufacturing centres)

Năm 1994 khép kín chuỗi quá trình CAD/CAM/CNC bằng cachý sửdụng hệ NURBS (Not Unifome Rationale B_ Splines) làm phơng pháp nộisuy (Interpolation method) trong các hệ CNC NURBS là phơng pháp dùng

để diễn tả toán học ccs bề mặt thông thờng và các bề mặt đặc biệt (Ví dụ:Mặt trụ, mặt cầu, mặt xuyên…) bằng các điểm (Pionts) và các thông số(paramenters) tạo thành mô hình lới gồm nhiều nút để diễn tả bề mặt đạt độmịn và độ sắc nét cao Những hệ thống CAD/CAM mới sử lý trực tiếpNURBS đợc truy cập từ hệ CAD trong hệ CNC Giải pháp này giảm đợc khốilợng dữ liệu, nâng độ chính xác và tốc độ sử lý, tạo ra chuyển động đèu đặncủa máy, năng tuổi thọ của máy và dụng cụ

Năm 1996 điều khiển bộ khởi động số (Digital Motor Control) và nộisuy chính xác (Fine interpolation) với độ phân giải nhỏ hơn một phần nghìnmicrômét (< 0,001àm) và lợng tiến dao đạt tới giá trị 100m/phút

2.ứng dụng của máy CNC trong sản xuất

Thông thờng khi gia công trên máy CNC có độ chính xác cao hơn máythờng tỉ lệ phế phẩm rất ít hoặc hầu nh không có Sự khác biệt về quá trìnhgia công chi tiết cơ khí tren máy CNC so với máy thờngchính là việc thay thế

hệ điều khiển trực tiếp của thợ đứng máy bằng việc lập chơng trình gia côngCNC theo ngôn ngữ lập trình quy dịnh và máy CNC thông qua hệ điều khiểnbằng số cùng đạt hiệu quả gia công đạt hiệu quả cao trên các mặt định hìnhphức tạp(3D)

Vì máy CNC có những yêu điểm sau đây nên máy CNC đã trở nên rấtcần thiết trong sản xuất:

Toàn bộ quá trình gia công (cắt vật liệu) đợc thực hiện tự động nên đạt

độ chính xác cao, không phụ thuộc vào tay nghề của thợ vận hành máy

Gia công chi tiết đạt độ chính xác cao, sai lệch kích thớc có thể nhỏhơn 0,001mm.

Tạo đợc các bề mặt có biên dạng phức tạp (mặt cong, lồi, lõm phứctạp) nhờ dạng điều khiển phù hợp 3D, 4D, 5D…

Động cơ điều khiẻn vô cấp (Servomotor) cho phép gia công với chế độcắt tối u

Có chức năng hiệu chỉnh bù dao trong quá trình cắt, hạn chế ảnh hởngcủa lợng mòn dao, đảm bảo tạo ra biên rạng của bề mặt gia công phức tạptheo các kích thớc lập trình CNC,

Các trung tâm gia công, tế bào gia công CNC còn có thêm các chứcnăng cung ứng, thay đổi dụng cụ và gá phôi tự động linh hoạt

Vấn đề cần phải xem xét cẩn thận ở đây là hiệu quả thực tế do kỹthuật gia công CNC mang lại nếu nó đợc ứng dụng trong sản xuất là hoàntoàn tuỳ thuộc và những điều kiện sau:

* Độ lớn của loạt

Phạm vi ứng dụng của kỹ thuật CNC thờng là trong phạm vi 5…500chi tiết/ loạt Các chi phí chính phải chịu khi gia công trên máy thờng (khôngphải là máy CNC) nh : phí tổn về thời gian sử dụng máy, phí tổn về gá lắp vàdụng cụ chuyên dùng thờng có giá trị lớn, nhng lại có giá trị thấp hơn nhiềukhi gia công trên máy CNC

* Độ phức tạp của chi tiết gia công,

Chi tiết cơ khí có độ phức tạp cao đợc gia công dễ dàng hơn và nhanhhơn trên máy CNC Các tiến trình công nghệ CNC chỉ cần lập trình một lần,nhng lại có thể sử dụng lặp lại nhiều lần một cách chính xác trên các máy giacông CNC tơng ứng

* Ngững thay đổi của kết cấu chi tiết

Khi gia công trên máy thờng, chi tiết thay đổi sẽ gây ra chi phí cao về

điều chỉnh và chuyển đổi công nghệ và tổ chức sản xuất Ngợc lại, khi giacông trên máy CNC nếu kết cấu chi tiết thay đổi chỉ cần thay đổi vật mangtin (phơng tiện ghi nhận và chuyển tiếp chơng trình gia công CNC), ví dụbăng lỗ, đĩa mềm, đĩa CD còn gá lắp và dụng cụ thờng không phải thây đổi

* Thời gian chuẩn bị sản xuất

Khâu chuẩn bị sản xuất cho sản phẩm ,ới đợc thực hiện nhanh hơn nếudùng máy gia công CNC Nh vậy sẽ tại điều kiện để sản phẩm mới chiếmlĩnh thị trờng nhanh hơn, nhờ đó tạo ra sức cạnh tranh mạnh hơm cho hàngsản phẩm

* Chi phí dụng cụ

Dùng máy gia công CNC có thể giảm chi phí về dụng cụ cắt nhờ ứngdụng giải pháp tối u hoá tuổi bền dụng cụ cắt ở máy CNC giải pháp thíchnghi tối u tốc độ quay của trục chính máy và tốc độ tiến dao trong phạm vi

đặc biệt đợc vận dụng

*Chi phí đắt tiền

Các chi tiết cơ khí phải chế tạo từ vật liệu đặc biệt đắt tiền, ví dụ:kim loại màu, hợp kim cao cấp, có tỷ lệ cắt gọt cao (tới 95%), đặt ra yêu cầulà: khi gia công phải đảm bảo đạt độ tin cậy cao nhất; bởi vì khi có phế phẩmkhông những chỉ gây ra lãng phí về tiền mà còn kèm theo nhiều phiền phứckhác nh không đảm bảo thời gian sản xuất

Các hệ thống giám sát hữu hiệu đợc lắp ở các máy gia công CNC tạokhả năng gia công đạt độ an toàn và tin cậy tối đa

*Kiểm tra chất lợng gia công

Trên máy thờng, khâu kiểm tra chất lợng gia công gốm nhiều phép đophức tạp tốn thời gian và chi phí cao, nhng kém tin cậy Khi gia công trênmáy CNC nhờ tiến trình gia công đợc hệ CNC đảm bảo đều đặn thực hiện,tin cậy mà khâu kiểm tra chất lợng gia công đợc giới hạn và đảm bảo tin cậytrong phạm vi thực hiện các phép thử

*Diện tích sản xuất

Khi dùng máy CNC thì thì diện tích đợc tận dụng tối đa và số lợng chitiết chế tạo trên 1m2 diện tích sản xuất mà không cần có giải pháp xây dựngtốn kém Mặt khác dùng máy CNC còn có lợi là không phải xây dựng mởrộng kho dụng cụ và gá lắp

*Hợp tác và phối hợp sản xuất

Các cơ sở hợp tác liên kết sản xuất bên ngoài hoặc các phân xởng vệtinh ở xa có thể phối hợp với nhau dễ dàng hơn nhiều khi dùng máy CNC bởivì nhờ giải pháp sử dụng các vật mang tin (đĩa mềm, đĩa CD ) đợc phân phối

từ trung tâm có thể đảm bảo cung cấp và đáp ứng tốt các chi tiết đạt kích

th-ớc yêu cầu với tỉ lệ chi phí hợp lý

*Gia công thử trớc khi chế tạo hàng loạt

Công việc này thực hiện với máy CNC là kinh tế hơn máy thờng Trớchết khi sản xuất hàng loạt bắt đầu nền sản xuất đợc triển khai trên các máyTransfer Bên cạnh sự u tiên duy trì hoạt động của các máy Transfer là khảnăng có thể gia công các chi tiết thay thế với độ lớn loạt nhỏ nhất, trên cơ sởcác vật mang tin dùng cho gia công tạo mẫu (protolyp) trong nhiều năm vớihiệu quả đặc biệt

*Thời gian gia công

Thời gian gia công đợc xác định chính xác ở máy CNC Nh vậy có xác

định chính xác thời gian cho các khâu gia công tiếp theo và cho các tiến trìnhkiểm tra, qua đó có thể đạt đợc hiệu quả sử dụng thiết bị hợp lý

*Kho chứa chi tiết thành phẩm

Tơng tự nh khâu lu trữ và bảo quản bán thành phẩm, khâu lu kho cácchi tiết thành phẩm cũng tạo ra khoản chi phí lớn cho xí nghiệp Mặt khác,tuý theo kích thớc của các chi tiết thành phẩm mà sẽ có nhu cầu diện tíchkho chứa lớn Nừu nh khâu gia công lại cũng có khả năng thực hiện với số l-ợng rất ít trên máy CNC thì có thể giảm đáng kể chi phí về kho chứa dùngmáy CNC

*Nhiều thao tác/ bớc trên một lần gá phôi

Khả năng thực hiện nhiều thao tác/ bớc công nghệ trên một lần gáphôi gia công là hiện thực trên máy CNC đặc biệt là ở các trung tâm giacông(ManufacturingCentre) Thao tác chuyển đổi điều chỉnh tốn kém và cáckho chứa trung gian là không còn cần thiết khi dùng máy CNC Đây là tiếuchuẩn quyết định đối với các hệ thống gia công linh hoạt (FMS = flẽibleManufacturing System)

*Chi tiết có chất lợng tốt hơn

Dùng máy CNC nghĩa là thực hiện khâu gia công chi tiết cơ khí trêndây chuyền gia công mà ảnh hởng của con ngời hầu nh bị loại trừ, làm chochi phí đợc đảm bảo tốt hơn, nghĩa là có thể giảm đợc thời gian lắp ráp sảnphẩm , vì khối lợng công việc sửa lại chi tiết khi lắp ráp không nhiều, có khikhông cần thiết nữa

*Thời gian lu thông ngắn hơn

Thời gian lu thông của đối tợng gia công trên dây chuyền công nghệ làngắn hơn khi dùng máy CNC, do giảm đợc thời gian chờ đợi và lu kho củacác chi tiết gia công, còn khi dùng máy thờng thì các thành phần thời giannày chiếm tới 95% tổng thời gian lu thông

*Xử lý trực tiếp

Hệ NURBS (Not Uniforme Rational B_ Spline) của các hệ thống CADdùng cho các bề mặt định hình phức tạp (lồi, lõm, phức tạp…) tạo điều kiệnlập trình NC nhanh hơn, vì xử lý trực tiếp các dữ liệu thiết kế kết cấu chi tiếtcơ khí trong giải pháp liên hoàn CAD/CAM/CNC, giảm thời gian chuẩn bịcông nghệ, loại trừ sai số hình học, tạo thành các chi tiết chính xác hơn Đây

là bớc cần thiết quan trọng để đi vào khâu gia công bằng số (DigitalManufacturing) ở mức hoàn thiện hơn

Giá trị khoản đầu t càn thiết để mua sắm và sử dụng một máy CNC rấtlớn (vài tỷ đồng), vì vậy phải xem xét hiệu quả kinh tế ứng với giải pháp nàytrên cơ sở so sánh với máy thờng (máy không điều khiển CNC).

Tại các nớc công nghiệp phát triển ở Tây Âu, tỷ lệ máy CNC dùngtrong sản xuất tại các hãng cơ khí cha phải là nhiều hơn hẳn so với máy th-ờng ở đây, các máy CNC hầu nh đợc dùng ở những khâu quan trọng nhữngkhâu thắt (có yêu cầu chính xác cao) trong quá trình gia công cơ khí

Quyết định đầu t mua sắm và sử dụng máy CNC trong sản xuất dựatrên giá trị hiệu quả kinh tế do loại máy này mang lại so sánh với máy thờng

nh sau:

Q = (C1 + E.K1) – (C2 + E.K2) / N (đ/năm)

Trong đó:

Q : Hiệu quả kinh tế, (đ/năm)

C1: Giá thành cồn nghệ gia công chi tiết trên máy thờng, (đ/năm).C2: Giá thành công nghệ gia công chi tiết cơ khí trên máy CNC,(đ/năm)

E : Đại lợng nghịc đảo của thời gian hoàn vốn mua sắm máy CNC (vídụ: nếu thời hạn hoàn vốn mua sắm máy là năm thì E = 1/5 = 0,2)

K1: Chi phí đầu t cho máy thờng, (đ/năm)

K2: Chi phí đầu t cho máy CNC, (đ/năm)

N : Sản lợng chi tiết gia công, (chi tiết/năm)

Chi phí về công nghệ (C1, C2) để gia công chi tiết cơ khí (đ/năm) thơng

đợc xác định theo các chi phí thành phần nh sau:

L: lơng cho thợ vận hành máy gia công, (đ/năm)

Đ: Chi phí về điện năng tiêu thụ để gia công chi tiết, (đ/năm)

S: Chi phí bảo dỡng, sữa chữa máy gia công, (đ/năm)

Nâng cao độ chính xác gia công vì hệ đo lờng dịch chuyển của hệ điềukhiển CNC có sai lệch nhỏ hơn 0,001mm, nhờ đó mà hạn chế và loại trừcông việc thủ công (cạo sửa nguội) sau khi gia công trên máy CNC.

Tập trung nguyên công cao (gia công nhiều bề mặt khác nhau trên chitiết chỉ trong một lần gá phôi trên máy CNC), nhờ đó mà rút ngắn thời giansản xuất và giảm đợc chi phí vận chuyển

Giảm thời gian thợ vận hành máy gia công, vì khi dùng máy thờng thìthời gian đào tạo một thợ lành nghề thờng phải mất 5…7 năm còn nếu dùngmáy CNC thì cần đào tạo thợ với thời gian 3…6 tháng (thờng là dạng thamgia khóa tập huấn vận hành và lập trình gia công NC tại hãng chế tạo máytrong phạm vi hợp đồng mua bán máy CNC)

Phần II.Tìm hiểu máy phay CNC (VTC-40a):

* bảng tình năng kỹ thuật của máy:

Bàn máy Không gian bàn máy 700(mm) ì 400 (mm)

Tốc độ quay Tốc độ quay (X, Y, Z) max 48000()X,Y) 36000(Z) mm/min

Vận Tốc quay [120~4000] min-1,[180~6000]

min-1 [300~10000] min-1Công suất động cơ 5,3/3,7 Kw

Thời dan thay dao 1.6 secKhả năng gia

công của máy Đờng kính khoan lớn nhất φ 25 mm

Taro các loại ren đến M 24Lợng cắt gọt lớn nhất có thể

Khối lợng của

Trục điều

khiển Số trục gia công trên máy 3 X, Y, Z

Loại máy gia công tự động

22

- Máy VTC- 40a là 1 loại máy gia công mới và rất hiện đại của Nhật Chi phí cho máy là tốn kém Do vậy trớc khi đi vào vận hành máy CNC nói chung hay máy VTC- 40a ngời sử dụng máy phải hiểu hiểu đợc các nguyên tắc vận hành, cách xác lập trơng trình Trong phần này tôi muốn giới thiệu sơ bộ về máy nhằm cho ngời đọc hiểu

đợc sơ bộ về máy phay CNC VTC – 40a này

- Trớc khi sử dụng máy ta cần chú ý những lỗi nguy hiểm xảy ra đối với máy và ngời đứng máy những lỗi nay nhà sản xuất máy đã nêu nên và đợc ghi chú ngay trên các bảng panel của máy và thờng đợc báo hiệu bằng các đèn báo Dới đây là những báo hiệu mà ngời

đứng máy cần phải chú ý :

+ Chú ý cẩn thận khi máy bị dò dỉ điện ra ngoài

+ đóng cửa buồng máy khi gia công tránh nguy hiểm cho ngời đứng máy

+ khi dứng gần máy không phải tránh dính dáng đến lửa

+ khi khởi động máy tay phải khô

+ không đợc phép mang gang tay khi điều khiển máy hay các công việc khác nh thay giao bằng tay gá đặt chi tiết.

+ Khi lắp đặt máy phải chọn địa điểm phù hợp với yêu cầu của nhà sản xuất máy và phải nối đất tránh tích điện gây nguy hiểm cho ngời s dụng

và hỏng máy

* Những chú ý khi bố trí không gian làm việc xung quanh máy:

+ không gian xung quanh máy hhải lớn hơn 1m

+ nơi đặt máy phải cứng vựng không đợc dung động, ồ ào làm ảnh ởng đén các chi tiết của máy và độ chính xác gia công

h-+ Hệ thống chiếu sang xung quanh máy phải đủ để ngời đứng máy nhìn mọi thứ một cách dễ dàng

+ máy có thể làm việc ở điều kiện môi trờng có Nhiệt độ là 100 ~

400C

+ Độ ẩm là 40% ~ 75%

+ Độ cao dới 2000 mm

+ sàn đặt máy là sàn bê tông

+ cần phai chú ý đến không gian phía sau của máy

II.2.1 : Tìm hiểu các bộ phận của máy VTC – 40a:

Nhìn chung máy VTC – 40a có tính năng nh một máy phay dợc diều khiển bằng các bộ phận nh : bảng diều khiển có đợc kết nối với máy tính, các mạch diện điều khiển hình thành nên từ các chíp điện tử.Các chi tiết cơ khí là các động cơ servo vô cấp để truyền tốc độ quay và dịch chuyển trục X,

Y, Z thông qua các cơ cấu vít me bi, các trục điều khiển, Thân máy, bàn máy(các trục và bàn pháy quyết định phạm vi gia công của máy), và các chi tiết khác(hệ thống bôi trơn, hệ thống làm mát bao gồm các bể dầu máy bơm

và các van, ống dẫn dầu)

⇒ Qua đó ta thấy rằng máy VTC – 40a là máy gia công hiện đại nó

đợc kết hợp cả về điện, điện tử, thuỷ khý và các kết cấu cơ khí Do vậy sản phẩm của máy VTC – 40a đợc tạo ra là rất chính Xác và có thể đạt năng xuất rất cao

• Tìm hiểu sơ lợc chung của máy (VTC – 40a):

- Bộ phận vận hành – điều khiển máy (operation box) :

Các cụm này bao gồm các các bảng panel điều khiển, bảng này cónhiệm vụ để thiết lập các trơng trình gia công và điều chỉnh chế độ gia côngchi tiết cho phù hợp nó đợc cấu tảo bởi các mạch điện tử và phần mềm điều

+ các đèn hiệu báo nguy hiểm.

• Bàn máy (table workpicese):

Kết cấu bàn máy của máy VTC – 40a cũng nh kết cấu của bàn máy gia công thông dụng là nơi gá đặt chi tiết gia công và là không gian làm việc của máy vật liệu đợc chon làm bàn máy là gang Khác với máy gia công thông dụng ở chố cấu tạo của máy VTC – 40a đơn giản hơn nó bao gồm 3 dãnh chữ T có kích thớc là 18ì24 mm cho phép dễ dàng gá,tháo lắp chi tiết

và đủ độ cứng vững khi gia công,nhớ các cơ gá đặt phụ khác mà bàn máy có thể gắ đặt các chi tiết phức tạp.Bàn máy trong máy này không di chuyển nên xuống nh các máy phay thông dụng mà chỉ dịch chuyển theo phơng X, Y thông qua một chi tiết yên ngựa nối với các trục X, Y nhờ cơ cấu vít me bi

nên bàn có thể di chuyển từ từ hoặc nhanh nhờ tính năng u việt cơ cấu vít me

bi, bàn máy có thể dịch chuyển đồng thời theo 2 phơng X, Yđây chính là đặc

điểm khác biệt nhất của máy tự động CNC.(2

+ phạm vi dịch chuyển của trục X là 600mm

+ trục Y : 400 mm

+ trục Z : 400 mm

- trong quá trình gia công các lực phải chịu các lực dọc trục, lực ớng kính là rất lớn đặc biệt là trục chính Z là trục chịu mômen xoắn rất lớn do vậy vật liệu cấu tạo lên các trục trong máy VTC – 40a là thép hợp kim cứng trịu đợc ứng xuất cao

h Nhờ các trục X, Y này mà bàn máy có thể di chuyển theo các phh

ph-ơng đã đợc thiết lập trong trph-ơng trình Để thay đổi chuyển đông quay của trục thành chuyển động tịnh tiến của bàn máy cũng nh của trục dao nhờ bộ phận vít me bi có tính năng kỹ thuật cao và phù hợp với các máy điều khiên tự động

Trục Z Trên máy VTC - 40a đóng vai trò quan trọng bởi vì là trục truyền mômen cắt cắt cho dao và trực tiếp gai công Trục này đợc gắn nối với một độngcơ riêng biệt điều khiển và động cơ đó có 3 dải tốc độ tơng ứng trục chính sẽ chuyển động nhanh hay chậm nhờ vào độnh cơ đó

* Cơ cấu yên ngựa : nó đóng vai trò là gối đỡ cho bàn máy, là bộ phận chung gian giữa bàn máy (work pieces) và các trục (protecter) Chính nhờ bộphận này mà bàn máy có thể dịch chuyển theo các trục và quy định tốc độ dịch chuyển nhanh hay chậm cho máy

Chân đế (bed) : là bộ phận nâng đỡ toàn máy và bắt cố định máy xuống nền Trên đế có gia công các lỗ ren để bắt bulông và các đệm điều chỉnh độ cao máy cho phù hợp với ngời đứng máy

vụ bắt trặt máy xuống nền.

Hình vẽ về cách bố trí các đệm điều chỉnh (leveling pad)

* Tủ các mạch điện điều khiển :Nh đã giới thiệu máy VTC - 40a là máy tự động kết hợp cơ diện và điện tử do vậy máy đợc điều khiển bằng các mạch điệ rất phức tạp và đợc nhà sản xuất máy bố trí trong các hộp điện t để

dễ dang sửa chữa khi có sự cố Tủ các mạch điệ tử bao gồm tất cả các hệ thống điều khiển nh là các panel các bảng điều khiển đã đợc giới thiệu ở phần IV của đồ án các mạch điện đợc nuôi từ các bin hoá học có sẵn trong máy bin loại đợc dùng trong máy là bin hoá học có khả năng tự lạp có thời gian sử dụng lâu, ngoài ra nguồn điên cung cấp điện cho máy là nguồn điện binh thờng

- các Hệ thống mạch đợc bảo vệ rất cẩn thận trong tủ điện điều khiển (electric control cabinet) Tủ này vừa có vai trò bải vệ còn đảm bảo an toàn cho công nhân đứng máy.

* thiết bị làm mát, bể dầu (coolant unit) : thiết bị này rất quan trọng trong các máy CNC điều khiển tự động bởi vì máy CNC ra công với công xuất rất cao và trong quá trình cắt gọt máy có thể cắt với vận tôc rất nhanh vàlợng d rất lớn

- Trong máy VTC – 40a hệ thông bôi trơn các chi tiết(các trục các vòng bi… ) và hệ thống làm mát là hai hệ thông tách rời và sử dụng hai loại dầu khác nhau

- Hệ thông bôi trơn cũng nh hệ thông làm mát bao gồm bể dầu, máy bơm dầu và các hệ thống ống dẫn Các hệ thống này cũng đợc điều khiển tự

động nhờ các mạch điện tử thông qua các panel điều khiển trến đó có nút tắt bật hệ thống bôi trơn tự động hoặc bằng trơng trình

* Trục Chính, Đài dao, bộ phận trục dao và dao trong máy VTC – 40a:

- Đài dao của máy VTC - 40a hay còn gọi là hộp chứa dao chứa 12 con dao đợc kí hiệu Từ T01 ~ T12 trong trơng trình gia công, Trong quá trìnhgia công đài dao cùng di chuyển lên xuống theo trục chính Z, quá trình lấy dao là hoàn toàn tự động và thực hiệ trong khoảng thời gian rất ngắn là 1,6 giây, trong đài dao có bộ phận kẹp cơ khí dùng để kẹp chặt trục dao để truyền mômen xoắn cho dao khi gia công chi tiết

- Trục dao : là chi tiết trung gian để lắp dao và trục chính của máy cấu tạo gồm 3 phần chính:

+ đầu kẹp với trục chính (pull stud bolt):khi trục dao lắp với trục chínhmáy thì nhờ cơ cấu kẹp cơ khí sẽ kẹp chặt, cố định quay cùng tốc độ chục chính đầu dao có kết cấu đặc biệt sẽ làm trục dao chắc chắn với trục hơn

+ Thân dao : có cấu tạo hình côn nhằm tăng độ chắc chắn của toàn bộ trục dao khi lắp dao vào trục của máy

+ dao (cutter): có 12 dao đều đợc làm bằng thép hợp kim là dụng cụ cắt của máy Fao sẽ đợc lắp vào đầu trục của máy đê truyền mô men cắt

- Máy VTC – 40a sử dụng loại trục dao kí hiệu là MAS-P40T-1, vật liệu làm nên là thép hợp kim cứng chịu đợc mô men uốn rất lớn có thể tới 500kg/mm

Trong quá trình gia công ta cần phải chú ý

*Hệ thống bôi trơn

Máy phay VTC_40a sử dụng chất bôi trơn là dầu: Hệ thống bôi trơn dầu không chính xác là nguyên nhân gây lên những lỗi

- Chất bôi trơn của máy VTC-4a là một chất dầu chuyên dùng

- Nếu dầu bôi h không chỉ là nguyên nhân gây lên những h hỏng củamáy và gia công chi tiết

- Nếu trong suốt quá trình không theo dõi dầu bôi trơn đợc vận hành liên tục thì dẫn tới máy hỏng và phải sả chữa

- Những chú ý:

 Không để dầu dới mức, hoặc vợt qua giá trị cho phép

 Trớc khi cho dầu bôi trơn vào buồng dầu đi đến các chi tiết khác dầu phải đợc lọc cẩn thận nếu không bụi và tạp bẩn khác sẽ đi vào buồng dầu làm hại đến máy móc và các thiết bị khác

 Dầu luôn phải đợc luân chuyển và phải đợc lọc qua lớp lới lọc bụi bẩn

 Không đợc để bể dầu cạn Nếu cạn thì phải dừng ngay máy bơm dầu nếu không sẽ làm hỏng bơm

H

L

Th ớc đo Mức Dầu

Hệ thông bôi trơn của máy VTC – 40a tách biệt hoàn toàn với hệ thống làm mát và nó bôi trơn các chi tiết dới dạnh nhỏ dọt, còn hệ thông làm mát ở dới dang cháy sối vàophần chi tiết và dao.

- Dầu bôi trơn và làm mát thừa sẽ có đờng hồi dầu riêng chảy về bể dầu Dầu hồi về sẽ tiếp tục đợc sử dụng

* Mức dầu:

 Máy VTC-4a Buồng dầu có dung tích là 2 lít

 Khi bật công tắc bôi trơn, máy bôi trơn sẽ tự động bơm dầu, thời gian bơm mất khoảng 30 phút

 Khoảng thời gian thay đổi dầu là 2 tuần 1 lần, tuy nhiên việc thay dầu tuỳthuộc vào việc sử dụng của máy nên có thể thay sớm hơn hoặc lâu hơn

 Nếu mức dầu cho phép không đủ thì hệ thống điều khiển sẽ báo lỗi là đèntín hiệu sẽ bật sáng

 Trong quá trình sử dụng lợng dầu sẽ mất đi khoảng 1/5 lần lợng dầu ban

0.25

Lợng dầu chuyển đến bôi trơn các

Khoảng thời gian thực hiện dầu bôi 2 tuần hoặc khi đản bảo lỗi máyPhơng thức vận chuyển dầu Bể chứa dầu và máy bơm

Ngoài loại dầu Vaetra/Made by Mobile, ta có thể dùng các loại dầu khác

• Cách kiểm tra mức dầu:

- Để kiểm tra mức dầu cho phép là việc bật nút(Lubrication push button) vàbật chế độ kiểm tra dầu hoặc áp suất dầu cho phép

- Lợng dầu cung cấp trong quá trình cắt gọt

- Chú ý lỗi: Nếu không chú ý đến phần điều khiển dầu sẽ rễ sảy ra hiện tợngkhông có đủ lợng dầu làm mát

- Các chú ý khi sử dụng dầu làm mát:

♦ Khi sử dụng dầu bôi trơn, dầu có thể không chảy vào bể mà chảy ra ngoài

bể hoặc dầu không đợc bơm vào hệ thống dẫn dầu

♦ Trong trờng hợp dầu làm mát không đợc bơm đây chính là nguyên nhâncủa máy bơm dầu.

♦ Trong quá trình sử dụng máy ta phải thờng xuyên lau sạch hệ thống bểchứa dầu và ống dẫn nếu không bụi và tạp bẩn sẽ tích kuỹ làm tắc ốngdẫn

♦ Mức dầu luôn luôn ở mức cho phép của máy nếu không hệ thống dầu làmmát sẽ không hoạt động đợc

- Sức chứa của bể dầu làm mát là 200 lít

- Trên bể dầu làm mát của máy VTC – 4a có thớc đo mức dầu đểbiết mức dầu của máy Thớc đo dầu đợc khắc và chỉ từng vị chíthấp nhất của dầu và vị trí cao nhất của dầu (Hình vẽ trên)

- Nếu dầu ở dới mức cho phép sẽ có Hệ thống đèn điện tử báo lỗibàng cách kêu báo động và đèn lỗi sáng lên

M c Dầu Đủ

Công tắc Bôi Trơn

Hệ thống bơm dầu làm mát

bảy chỉ thị của dầu làm mát

Dung tích cần cho làm mát 18 lít

- Dầu bôi trơn có tác dụng tốt trong khoảng nhiệt độ từ 5-45 độ C vànhiệt độ đầu vào các hệ thống làm mát là 5-45 độ C

- Ngoài ra máy VTC – 40a còn sử dụng hệ thống bơm khi để laukhô và làm sạch các chi tiết, dọn phoi

- Hệ thống cung cấp khi: Hệ thống bơm không khí của máy VTC –40a đợc trang bị là một hệ thống điều khiển áp suất khí đạt đợc là0,15-0,25Hpa cho nên áp suất cung cấp không khí cho máy VTC– 4a đợc pháp dao động nhng đủ độ lớn

• Kiểm tra áp suất của bơm không khí:

là sử dụng máy đo áp suất để kiểm tra áp suất điều chỉnh đợc áp suất cầnthiết, nếu áp suất cha đủ là phải điều chỉnh lại cho phù hợp yêu cầu đặt ra

• Bộ truyền đai trục chính

Điểm Dặt trung gian

Bu Lông

Đai A (belt A)

Mô Tơ

Chốt Kiểm Tra

Đai B (Belt B)

Bu Lông Bắt Cố

Định

Bảng thông số của bộ truyền đaiMáy VTC- 4a sử dụng bộ truyền đai hình lợc để truyền vận tốc quay và vậntốc cắt cho trục chính

- Hệ thống dây đai: Bao gồm 2 đai với chức năng truyền khác nhaunhằm tăng khả năng kỹ thuật và giảm bớt hao tổn công suất và đạt

đợc vân tốc phù hợp với yêu cầu gia công

- Bảng thông số của bộ truyền đai

Loại đai Vận tốc quay Độ võng Khả năng tải Loại đai

Trong quá trình làm việc tấm lới lọc bị các bụi bẩn, tạp bẩn làm tắc lới dẫn

đến làm hỏng các bộ phận làm mát do vậy ta phải lau trùi định kỳ lới để tránh làm hỏng các chi tiết máy

(Hình Vẽ)

• Bộ phận trục dài dao

Bộ phận dài dao của máy VTC – 4a gồm 3 bộ phận chính:

 Dàn để láp giao gia công

 Thân dao hình còn nhằm làm tăng khả năng lắp chặt cho toàn bộ đài dao

 Đầu kẹp chặt vào trục chính(Pull-stud Holt)bộ phận này rất quan trọng vì

là lỡi kẹp chặt và truyền chuyển động cho trục chính và đài dao

Khác với các máy công cụ thông thờng bộ phận lắp dao gắn trực tiếp trên máy thờng là các mâm cặp lắp chặt và lực lắp thờng không lớn Còn bộ phận lắp dao trên VTC –4a là đài dao là một chi tiết tách rời và có khả năngkẹp vào trực chính một cách nhanh chóng và lực kẹp rât lớn và dao gia công với lợng d rất lớn Chú ý: Trong quá trình gia công đài dao rất có thể bị tháo lỏng gây nguy hiểm cho ngời và máy

• Pin cung cấp nguồn điện cho bộ nhớ của máy:

Để cung cấp nguồn điện cho các bảng điều khiển và các chức năng phụ khác

nh màn hình máy VTC –40 a sử dụng pin đợc bố trí ngay cạnh màn hình

- Khi làm việc vần chú ý:

+ Không để cho pin cung cấp biến dạng do sức nóng

+ Không đợc phép cho pin vào nớc và lửa

+ Khi thay thế không đợc thay loại pin khác, chỉ sử dụng pin mà ngờisản xuất máy yêu cầu

Bảng chức năng của pin

+2V (Bảo đảm lu trữ cho bộ nhớ)

Độ biến thiên hiệu điện thế ~ U 2,4-2,6 V

Chú ý: Nếu pin bị hỏng hay hết pin trong vòng 1 tuần nếu không thaythì toàn bộ bộ nhớ trong máy sẽ bị mất hết Nếu màn hình không điềukhiển đợc chứng tỏ hết pin

* Máy VTC _ 40a là loại máy đa năng có thể gia công đợc nhiều loạichi tiết khác nhau Có kết cấu cơ khí phức tạp do vậy trớc khi gia công trênmáy phải hiều đợc cách vận hanh máy ở phần này chỉ giới thiệu sơ qua cáccụm bộ phận máy Các bộ phận này liên quan trực tiếp đến độ an toàn củamáy còn các bộ phận khác đã đợc nêu ở phần III, IV, V.

Phần 3: Tính toán bộ phận của máy phay CNC (VTC_40a).

1 Tính toán thiết kế trục X.

Đối với máy pháy CNC, trục X có tác dụng truyền chuyển động từ

động cơ tới bộ phận vít bi để bàn máy dịch chuyển

Trên trục có lắp bộ truyền vít bi, trớc hết ta tính cơ cấu vít bi

1.1 Tính toán thiết kế bộ truyền vít me bi:

Bộ truyền vít me bi có các u điểm nh sau:

- Cấu tạo đơn giản, thắng lực lớn, thực hiện đợc dịch chuyển chởm

- Kích thớc nhỏ chịu lực lớn

- Thực hiện đợc dịch chuyển chính xác cao

Với những u điểm đó bộ truyền vít me bi rất phù hợp với máy phayCNC

*Tính toán vít me bi khi chịu tải trọng dọc trục Fa = 20000 N, chiềudài làm việc của vít l = 600 mm, gối tựa là ổ bi chặn

Chỉ tiêu chủ yếu của truyền động vít me bi là độ bền và ổn định

- Vít đợc chế tạo từ thép Crôm_ Vonfram_ Mangan (CrWMn) và7CrMn2Mo tôi thể tích, từ 20Cr3MoWV thấm nitơ

Mặt làm việc của cơ cấu vít me bi cần đợc tôi đến độ rắn 65 HRC.+) Trình tự thiết kế bộ truyền vít me bi:

Xác định sơ bộ đờng kính trong d1 của ren theo độ bền kéo

Theo công thức (8_19)_ tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí tập1(TTTKHDĐCKT1) Ta có:

d1 ≥ 12,87mm

200.14,3

20000

3,1.4

Chän d1 = 100mm

db = (0,08… 0,15)d1 Thờng chọn đờng kính bi db = 8….10 mm.Chọn db = 10 mm.

Sè bi tham gia truyÒn lùc phô thuéc vµo kÕt cÊu vµ chiÒu dµi cña r·nhhåi bi Khe hë tæng céng cña c¸c viªn bi nªn lÊy (0,7 1,2)db = 10mm.

η = tgγ/tg(γ+ϕ1) =

035,0

0345,0

F b b

a

2 (TTTKHDDCKT1)

trong đó

λ = 0,8 - Hệ số phân bố không đều tải trọng cho các bi

⇒ qa = 39,06MPa

8,010.64

200000

1.2 Tính toán thiết kế khớp nối :

Khớp nối có tác dụng nối trục từ động cơ tới trục của máy và truyềnchuyển động từ động cơ tới trục

*Chọn động cơ : Đối với máy phay CNC (VTC – 40a) động cơ củatrục coi nh là hộp tốc độ cảu máy công cụ thờng

⇒ T – 9,55.106 36350Nmm

1445

5,

Đờng kính ngõng trục đợc tính theo công thức :

= 19,37 mmchọn d= 20 mm

*Tính toán thiết kế khớp nối :

Dựa vào kết cấu trức năng của trục ta chọn nối trục vòng đàn hồi.-Trong nối trục đàn hồi hia nửa nối trục nối với nhau bằng bộ phận

đàn hồi, bộ phận đàn hồi làm bằng kim loại

- Nhờ có bộ phận đàn hồi nên nối trục đàn hồi có khả năng : giảm vachạm và chấn động, đề phòng cộng hởng do dao dộng xoắn gây nên và bù lại

độ lệch trục ( làm việc nh nh nối trục bù )

Sơ đồ kết cấu của nối trục vòng đàn hồi :

Khớp nối là chi tiết tiêu chuẩn do đó khi tính toán dựa vào mô menxoắn tính toán Tt, đợc xác địng theo công thức 15_1 (TTTKHDĐCKT2)

Fr = (0,1 – 0,3)Ft

Ft - lực vònh tác dụng lên vònh đàn hồi

- Dờng kính vònh ngoài :

D = 100mm

- chiều dài nối trục L = 104mm

- Các kich thớc đợc tra nh sau :

• Kiểm nghiệm độ bền của vòng đàn hồi và chốt

* Điều kiện sức bền dập của vòng đàn hồi:

σd = Z D P D [ ]d

T k

σ

≤3 0

0

2

.[σd] = (2 - 4) Mpa.

⇒σd = 2,8 Mpa.

* Điều kiện sức bền chốt:

0 3

1,0

σ

≤

Z D d

l T k c

2.2

36350

Lấy đờng kính ngõng trục theo tiêu chuẩn d = 20 mm

- Đờng kính đoạn trục lắp ổ lăn:

d1 = d + 5 = 20 + 5 = 25 mm

- Đờng kính đoạn trục có lắp bộ truyền vít me là:

Chọn theo tiêu chuẩn d2 = 34 mm

*Xác định chiều dai trục

- Chiều dài may ơ nửa khớp nối:

-Vì bộ truyền vít me di chuyển trên chiều dài là 600 mm.

Do đó chọn khoảng cách giữa hai gối đỡ là l = 700 mm

* Xác đinh phơng, chiều, gia trị của lực tác dụng lên trục

- Chọn hệ toạ độ:

- Khi trục quay, cơ cấu vít bi chuyển động, lực dọc trục xuất hiện,lấy Fa = 20000 N.

- - Tải trọng phụ do khớp nối gây nên:

*Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi :

Khi xác định đờng kính trục cha xác định tới một số yếu tố ảnh hớngtới độ bền mỏi của trục nh đặc tính thay đổi chu kỳ, ứng suất, sự tập trungứng suất, yếu tố kích thớc, chất lợng bề mặt … Do đó cần phải kiểm ngiệmtrục về độ bền mỏi

Kết cấu vừa thiết kế đảm bảo độ bền mỏi nếu hệ số an toàn tại các tiếtdiện thoả mãn điều kện

j

2 j

j

SS

S.S

τ σ

τ σ

Sτj =

mj aj

σ-1, τ-1 là giới hạn mỏi uốn và mỏi xoắn ứng với chu kỳ đối sứng.

Vì vật liệu chế tạo chục là thép hợp kim nên ta có :

σ-1 = 0,35σb + (70 – 120 ) Mpa.

* V× vËt liÖu chÕ t¹o trôc lµ thÐp hîp kim cã giíi h¹n bÒn σb= 900Mpa.

π = 785.

⇒σa1 = 46,3

78536350

=

W01 = 1570.

16

20 3

=π

=π

⇒σa2 = 23,7.

2,1533

=π

=π

⇒σa3 = 385636350,7=9,425.

W03 = 7713,4.

16

34 3

=π

ta tra đợc:

Với vật liệu chế tạo trục là thép hợp kim ta có:

+ Dạng chịu tải uốn:

εσ = 0,83 (tại tiết diện d = 20 mm)

εσ = 0,8 (tại tiết diện d = 25 mm)

εσ = 0,71 (tại tiết diện d = 34 mm)

+ Dạng chịu tải xoắn:

ετ = 0,89 (tại tiết diện d = 20 mm)

ετ = 0,9 (tại tiết diện d = 25 mm)

ετ = 0,79 (tại tiết diện d = 34 mm)

Trị số Kσ và Kτ rất khác biệt phụ thuộc vào loại yếu tố gây tập trungứng suất Trong trờng hợp này yếu tố gây tập trung ứng suất đối với góc lợn.Theo bảng 10.13_ TTTKHDĐCK T1 đối với vật liệu là thép hợp kim, có giớihạn bền là σb = 900 MPa, góc lợn (D/d = 1,25…2) khi r/d = 0,1 ta chọn Kτ =1,3

Từ các số liệu trên thay vào công thức:

* Tại tiết diện d = 20 mm ta có:

Sτ1 = 14,24

15,23.73,0

7,240

=

1

2 1

1 1

SS

S.S

τ σ

τ σ

3 3

SS

S.S

τ σ

τ σ

⇔ S3 = 12,04 > [S] = (1,5….2,5)

VËy tho¶ m·n yªu cÇu

* T¹i tiÕt diÖn d = 25 mm ta cã: