Thiết kế máy phay lăn răng bán tự động

KHÁI QUÁT VỀ THIẾT KẾ Trên máy Phay lăn răng đối tượng gia công chủ yếu là: bánh răng vớihai loại bánh răng trụ răng thẳng và bánh răng trụ răng nghiêng và bánh vít… Ta xét đặc điểm của

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KTCN CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

5 Mặt cắt hộp phân phối chuyển động

6 Bản vẽ cặp bánh răng trụ và sơ đồ phay trên máy phay

Thái nguyên ,ngày… tháng….năm 2016

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

LỜI NÓI ĐẦU

Trong giai đoạn phát triển của xã hội hiện nay, việc xây dựng một nềncông nghiệp hiện đại là một nhiệm vụ trọng tâm trong thời kỳ phát triển nênđất nước ta đã rất chú trọng đến việc phát triển nền công nghiệp nặng trong đómũi nhọn là cơ khí chế tạo máy

Trình độ kỹ thuật kinh tế thị trường Nhận rõ được nhiệm vụ quan trọng

đó Đảng và Nhà nước của một đất nước trước hết được đánh giá bởi sự pháttriển của ngành cơ khí chế tạo máy - một trong những ngành chủ đạo của nềncông nghiệp, trong đó máy cắt kim loại là một thiết bị chủ yếu của ngành,chúng dùng để bóc đi một lượng dư nào đó từ phôi để biến thành các chi tiếtmáy theo ý muốn Ngày nay công nghệ sản xuất phôi đã đạt được nhữngthành tựu to lớn trong việc tạo ra những phôi có hình dạng gần giống với chitiết và lượng dư cần bóc đi rất nhỏ Song không vì thế mà ý nghĩa của máy cắtkim loại trong ngành cơ khí lại giảm mà còn tăng lên bởi quá trình gia côngtrên máy rất phức tạp và yêu cầu độ chính xác rất cao mà các phương phápgia công khác khó hoặc không thể đạt được

Nhiệm vụ đặt ra cho những nhà thiết kế máy Việt Nam là phải trang bịcho đất nước một hệ thống những máy cắt kim loại có đủ chỉ tiêu kinh kỹthuật phù hợp với yêu cầu sử dụng nhằm mục đích đưa nền công nghiệp đi

lên Sau 5 năm học tập tại Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp đến nay

em đã hoàn thành chương trình đại học ngành Cơ Khí Chế Tạo Máy Để cóđược sự tổng hợp các kiến thức đã học trong các môn học của ngành và cóđược sự khái quát chung về nhiệm vụ của một người thiết kế em được nhận

đề tài Thiết kế máy Phay Lăn Răng trên cơ sở dựa theo máy chuẩn 5K32 Được sự chỉ bảo tận tình của thầy giáo P.GS Hoàng Vị, và tập thể các thầy giáo trong bộ môn Chế tạo máy cùng với sự cố gắng của bản thân, đến nay

em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình Trong quá trình làm đồ án, chắcchắn sẽ không tránh khỏi nhưng thiếu sót Em rất mong đựơc sự chỉ bảo củacác thầy để em có điều kiện học hỏi thêm Em xin chân thành cảm ơn!

Thái Nguyên, Ngày 17 tháng 12 năm 2016

Sinh viên thiết kế

Lưu Đức Mạnh

MỤC LỤC

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KTCN CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM 1

KHOA:CƠ KHÍ Độc lập-Tự do-Hạnh phúc 1

ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 1

Người thiết kế: Lưu Đức Mạnh Mssv:DTK1151010243 1

Lớp: K47ccm4 1

Chuyên ngành: Chế tạo máy 1

MỤC LỤC 3

CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ THẾ KẾ MÁY PHAY LĂN RĂNG BÁN TỰ ĐỘNG 5

1.1.KHÁI QUÁT VỀ THIẾT KẾ 5

1.1.1 Đặc điểm của truyền động bánh răng 5

1.1.2 Đặc điểm của truyền động bánh vít 5

1.2 PHÂN TÍCH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG BÁNH RĂNG, BÁNH VÍT TRÊN CÁC MÁY CÔNG CỤ 6

1.2.1 Phương pháp chép hình 6

1.2.2 Phương pháp bao hình 8

1.3 ĐẶC ĐIỂM MÁY PHAY LĂN RĂNG 9

1.4 PHÂN TÍCH LỰA CHỌN CÁC BỘ TRUYỀN, CÁC KHÂU TRUYỀN ĐỘNG TRONG MÁY 10

CHƯƠNG II: THIẾT KẾ SƠ ĐỒ CẤU TRÚC ĐỘNG HỌC MÁY 12

2.1 KHẢ NĂNG CÔNG NGHỆ CỦA MÁY 12

2.2 QUÁ TRÌNH TẠO HÌNH BỀ MẶT GIA CÔNG 12

2.3 THÀNH LẬP CÁC NHÓM ĐỘNG HỌC 13

2.3.1 Sơ đồ nguyên lý gia công 13

2.3.2 Tổng hợp sơ đồ cấu trúc động học 16

2.4 - THÀNH LẬP SƠ ĐỒ CẤU TRÚC ĐỘNG HỌC MÁY 16

CHƯƠNG III: XÁC ĐỊNH ĐẶC TRƯNG KỸ THUẬT CƠ BẢN CỦA MÁY 27

3.1 - ĐẶC TÍNH CÔNG NGHỆ 27

3.2 - ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT 27

3.3 - ĐẶC TÍNH ĐỘNG HỌC 28

3.3.1 Xích tốc độ 28

3.3.2 Xích chạy dao 29

3.4 ĐẶC TÍNH ĐỘNG LỰC HỌC MÁY 31

3.4.1 Theo nguyên lý cắt 31

3.4.2 Theo nguyên lý đàn hồi 31

CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC MÁY 34

4.1 XÍCH TỐC ĐỘ 34

4.1.1 Các lựa chọn ban đầu 34

4.1.2 Chọn dạng kết cấu 35

4.1.3 Tính toán bộ truyền 37

4.1.4 - Kiểm tra sai số vòng quay 38

4.2 - THIẾT KẾ XÍCH CHẠY DAO 39

4.2.1 Xích chạy dao đứng 39

4.2.2 Xích chạy dao hướng kính 42

4.2.4 Thiết kế xích chạy dao nhanh 46

4.3 THIẾT KẾ XÍCH BAO HÌNH (XÍCH PHÂN ĐỘ) 47

4.4 THIẾT KẾ XÍCH VI SAI 49

CHƯƠNG V: TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC MÁY 51

5.1 XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN LỰC 51

5.2 TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC TRONG THỜI KỲ ỔN ĐỊNH 52

5.3 TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC CHO THỜI KỲ ỔN ĐỊNH XÍCH CHẠY DAO 56

5.3.1 Xích chạy dao đứng 56

5.3.2 Xích chạy dao hướng kính 60

5.3.3 Xích chạy dao tiếp tuyến 62

5.3.4 Xích bao hình 66

5.3.5 Bảng động lực học đối với các xích 72

CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ CHI TIẾT MÁY 75

6.1 TÍNH BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRỤ RĂNG NGHIÊNG Z17/Z68 75

CHƯƠNG VII: THIẾT KẾ HỆ THỐNG BÔI TRƠN- LÀM MÁT 79

7.1 HỆ THỐNG BÔI TRƠN 79

7.2 HỆ THỐNG LÀM MÁT 81

PHẦN VIII: ĐIỀU CHỈNH VẬN HÀNH MÁY 84

8.1 GÁ ĐẶT VÀ KẸP CHẶT PHÔI 84

8.2 GIÁ ĐẶT DỤNG CỤ CẮT 85

8.3 LỰA CHỌN TỐC ĐỘ CẮT 88

8.4 ĐIỀU CHỈNH XÍCH CHẠY DAO 88

8.4.1 Xích chạy dao đứng 88

8.4.2 Xích chạy dao hướng kính 88

8.4.3 Xích chạy dao tiếp tuyến 88

8.4.4 Xích chạy dao đường chéo 89

8.4.5 Điều chỉnh chạc phân độ 89

8.4.6 Điều chỉnh chạc vi sai 90

8.4.7 Cắt bánh vít bằng chạy dao tiếp tuyến 91

8.4.8 Cắt bánh răng nghiêng bằng phương pháp chạy dao đường chéo 92

8.6 SỬ DỤNG VÀ BẢO QUẢN MÁY 93

PHẦN IX: CHUYÊN ĐỀ 94

CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ THẾ KẾ MÁY PHAY LĂN

RĂNG BÁN TỰ ĐỘNG

1.1 KHÁI QUÁT VỀ THIẾT KẾ

Trên máy Phay lăn răng đối tượng gia công chủ yếu là: bánh răng (vớihai loại bánh răng trụ răng thẳng và bánh răng trụ răng nghiêng) và bánh vít…

Ta xét đặc điểm của các đối tượng gia công chủ yếu trên máy:

1.1.1 Đặc điểm của truyền động bánh răng

Truyền động bánh răng được sử dụng rộng rãi trong nhiều loại máy và cơcấu khác nhau để truyền chuyển động quay từ trục này sang trục khác và đểbiến chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến hoặc ngược lại

+ Truyền động bánh răng có ưu điểm:

- Kích thước nhỏ gọn, khả năng tải lớn

- Tuổi thọ cao, làm việc tin cậy

- Hiệu suất cao

- Tỉ số truyền không đổi

+ Ngoài ra nó còn có một số nhược điểm như:

- Chế tạo phức tạp, yêu cầu độ chính các xao

- Gây ồn khi vận tốc lớn

Mặc dù còn có một số nhược điểm nhưng với những ưu điểm của nó bộtruyền bánh răng được sử dụng rộng rãi trong ô tô, máy kéo, động cơ đốttrong, máy công cụ, máy nông nghiệp, cần cẩu và nhiều loại thiết bị khác

1.1.2 Đặc điểm của truyền động bánh vít

Truyền động bánh vít – trục vít được sử dụng để truyền chuyển độngquay giữa hai trục chéo nhau Góc giữa hai trục thường băng 90o

+ Truyền động bánh vít – trục vít có ưu điểm:

- Tỷ số truyền lớn.

- Làm việc êm, không ồn

- Có khả năng tự hãm

+ Tuy nhiên truyền động bánh vít – trục vít còn có một số nhược điểm:

- Hiệu suất thấp, sinh nhiệt nhiều do có trượt dọc răng

- Cần sử dụng vật liệu giảm ma sát đắt tiền

- Yêu cầu cao về độ chính xác lắp ghép

Truyền động trục vít đắt và chế tạo phức tạp hơn bánh răng nên chỉ sửdụng khi truyền chuyển động giữa hai trục chéo nhau và tỉ số truyền lớn Mặtkhác do hiệu suất thấp và nguy hiểm về dính nên cũng hạn chế khả năngtruyền công suất của bộ truyền này Do đó truyền động trục vít thường dùng

để truyền công suất nhỏ và trung bình

Qua phân tích trên ta thấy bánh răng, bánh vít là những chi tiết có vaitrò rất quan trọng trong ngành chế tạo máy Có nhiều loại máy để gia côngbánh răng và bánh vít nhưng phổ biến nhất hiện nay vẫn là dòng máy phay lănrăng

1.2 PHÂN TÍCH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG BÁNH RĂNG, BÁNH VÍT

TRÊN CÁC MÁY CÔNG CỤ.

Để hình thành biên dạng răng người ta thường sử dụng hai phươngpháp tạo hình cơ bản là: phương pháp bao hình và phương pháp chép hình

1.2.1 Phương pháp chép hình.

Với phương pháp này đường sinh được hình thành bằng cách chép lạiprofin lưỡi cắt của dụng cụ cắt

Hình 1.1

Gia công bằng phương pháp này có đặc điểm sau:

+ Ưu điểm:

- Dụng cụ cắt rẻ tiền, cấu tạo đơn giản

- Gia công được trên các máy vạn năng không cần đến máychuyên dùng đắt tiền

+ Nhược điểm:

- Sử dụng bộ dao tiêu chuẩn do đó gây ra sai số cố hữu do tiêuchuẩn hoá

- Mỗi lần gia công chỉ được một rãnh răng nên năng suất thấp

- Việc phân độ gián đoạn bằng tay nên độ chính xác không cao

dễ gây sai số tích luỹ bước vòng

- Độ chính xác của sản phẩm phụ thuộc tay nghề người thợ

- Sai số biên dạng răng phụ thuộc vào sai số biên dạng lưỡi cắt

+ Phạm vi sử dụng:

Phương pháp này có thể sử dụng trên các máy vạn năng sẵn có, đồ gáđơn giản, do vậy nó phù hợp với dạng sản xuất nhỏ, đơn chiếc, phục vụ côngtác sửa chữa là chủ yếu

Sử dụng trong các bộ truyền bánh răng đòi hỏi chất lượng truyền độngkhông cao vận tốc thấp và lực truyền bé Áp dụng trong trường hợp không thểgia công bằng phương pháp bao hình

+ Dụng cụ cắt: Dao phay đĩa môdun, dao xọc môdun, dao phay vấu…

+ Gia công trên các máy: Bào răng, xọc răng, phay răng…

+ Nhược điểm:

- Dụng cụ cắt và thiết bị đắt tiền

- Vốn đầu tư trang thiết bị ban đầu lớn

- Sử dụng đồ gá chuyên dùng cấu tạo phức tạp

+ Phạm vi sử dụng: Phương pháp này được sự dụng rộng rãi trong sản xuất

cơ khí từ đơn chiếc đến loạt nhỏ, loạt vừa và loạt lớn

+ Dụng cụ cắt: Dao phay lăn răng, dao phay trục vít, dao bay, dao xọc răng

bao hình, dao xọc thanh răng, dao cà răng, đá mài trục vít, đá mày thanh răng

+ Gia công trên các máy: Máy phay lăn răng, máy xọc răng bao hình, máy cà

răng, máy mài răng

Gia công bánh răng bằng phương pháp này có ưu điểm nổi bật là có tínhvạn năng cao, thể hiện ở chỗ nếu cùng mô đuyn thì 1 dao phay lăn răng ( Daotrục vít ) có thể gia công được các bánh răng với số răng bất kỳ, so vớiphương pháp gia công răng bằng chép hình thì điều này không thể có vì daođược chế tạo theo bộ 8, 16, 32 mỗi dao phay chép hình chỉ có thể gia côngđược một khoảng số răng nào đó mà thôi, mặt khác gia công bằng máy phaylăn răng cho độ chính xác biên dạng cao hơn nhiều so với phương pháp chéphình

1.3 ĐẶC ĐIỂM MÁY PHAY LĂN RĂNG

Máy phay lăn răng là loại máy chuyên dùng, thường được sử dụng để giacông bánh răng trụ răng thẳng, răng nghiêng ăn khớp ngoài, bánh vít, bánhxích…theo phương pháp bao hình

Nếu dùng các dao phay đặc biệt, đồ gá chuyên dùng có thể gia công đượcbánh cóc, trục then hoa, trục đa cạnh…

Nguyên lý hình thành biên dạng răng: Dựa trên nguyên lý ăn khớp giữabánh răng và thanh răng sinh bằng cách nhắc lại sự ăn khớp của dao phay trụcvít với bánh răng, bánh vít

Máy phay lăn răng có trục dao theo phương ngang, mang dao và thực hiệnchuyển động cắt chính

Máy có các bộ phận chính: Thân máy, bàn dao, hộp tốc độ có gắn trụcchính, hộp chạy dao, hộp phân phối chuyển động, bàn máy, giá đỡ, các bộphận điều khiển …

Khi gia công bánh răng có thể chạy dao bằng phương pháp thông thườnghoặc chạy dao đường chéo

Khi gia công bánh vít có thể chạy dao hướng kính hay chạy dao tiếp tuyến

1.4 PHÂN TÍCH LỰA CHỌN CÁC BỘ TRUYỀN, CÁC KHÂU

TRUYỀN ĐỘNG TRONG MÁY

Do đặc điểm của máy thiết kế là máy chuyên dùng phục vụ cho sảnsuất loạt lớn việc điều chỉnh máy như xích tốc độ, xích vi sai, xích chạy daođứng, xích chạy dao hướng kích ta đề sử dụng các cặp bánh răng thay thế đểđảm bảo lượng chạy dao theo yêu cầu, tháo nắp dễ dàng, thay thế nhanh gọn.Giảm bớt thời gian phụ, thuận lợi cho việc bảo quản, chế tạo Vậy ta chọn cáccặp bánh răng thay thế là các bánh răng trụ răng thẳng

Để truyền dẫn từ động cơ vào xích tốc độ ta sử dụng bộ truyền đai với

ưu điểm: làm việc êm, không va đập, không tạo rung động cho máy, có thểlàm việc với vận tốc và tải trọng lớn Dễ sửa chữa và thay thế khi bị hỏng

Trong xích chạy dao nhanh ta sử dụng một động cơ Để truyền động từđộng cơ vào xích chạy dao ta sử dụng bộ truyền xích Với ưu điểm: chịu đượclực lớn và đột ngột, có thể làm việc trong điều kiện dầu mỡ

Trong máy ta sử dụng các cặp bánh răng côn ở các xích truyền dẫn vàchạy dao với ưu điểm của bánh răng côn là: có thể thay đổi hướng truyền do đógiảm được mức độ phức tạp, kích thước của máy Thuận lợi cho việc điềuchỉnh

Ngoài ra trong máy ta sử dụng các bộ truyền trục vít – bánh vít Đểtruyền động giữa các trục chéo nhau Ưu điểm của bộ truyền trục vit - bánhvít là: tỷ số truyền lớn, làm việc êm Do đó ta bố trí bộ truyền này ở cuối xích

chạy dao Mặt khác do bộ truyền có tính tự hãm nên sử dụng cho các bộtruyền động của bàn máy và dao.

Để biến chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến ta sử dụng bộtruyền vít me đai ốc với ưu điểm là: Kích thước nhỏ gọn, tỷ số truyền lớn, làmviệc êm, khả năng dịch chuyển chính xác, kết cấu đơn giản

Trong máy còn sử dụng các bộ ly hợp điện từ với ưu điểm: Tạo điềukiện liên động một cách chính xác và nhanh gọn

CHƯƠNG II: THIẾT KẾ SƠ ĐỒ CẤU TRÚC ĐỘNG HỌC MÁY

2.1 KHẢ NĂNG CÔNG NGHỆ CỦA MÁY

Theo đề tài ta phải thiết kế máy phay lăn răng bán tự động để gia côngbánh răng trụ răng thẳng, bánh răng trụ răng nghiêng và gia công bánh víttheo phương pháp bao hình với khả năng công nghệ như sau:

- Đường kính lớn nhất của bánh răng được cắt: Dmax = 500 (mm)

- Mô đun lớn nhất của bánh răng được cắt là: Mmax = 10

Căn cứ vào khả năng công nghệ của máy ta chọn máy phay lăn răngbán tự động 5K32 làm chuẩn để thiết kế

Các thông số chuẩn của máy chuẩn 5K32

- Kích thước bao L x B x H = 2650 x 1510 x 2000

- Trọng lượng máy 7200 (kg)

- Chiều dài lớn nhất của bánh răng thẳng được cắt: 350 (mm)

- Răng nghiêng với góc nghiêng:

2.2 QUÁ TRÌNH TẠO HÌNH BỀ MẶT GIA CÔNG

Trong chế tạo bánh răng thường dùng 2 phương pháp tạo hình biên dạngrăng là: chép hình và bao hình Máy phay lăn răng làm việc theo nguyên tắcbao hình để rõ hơn về các chuyển động tạo hình ta xét quá trình hình thànhbiên dạng sau:

2.3 THÀNH LẬP CÁC NHÓM ĐỘNG HỌC

2.3.1 Sơ đồ nguyên lý gia công

Trên máy phay lăn răng ta xét 3 đối tượng gia công chủ yếu là: bánh răngtrụ răng thẳng, bánh răng trụ răng nghiêng và bánh vít Ta lần lượt xét các sơ

đồ gia công của từng đối tượng này

- nd: Chuyển động quay của dao phay nhằm tạo ra tốc độ cắt chính

- nf1: Chuyển động quay của phôi tương ứng với chuyển động quay của dao

- Td: Chuyển động tịnh tiến của dao phay đây là chuyển động tạo hình đườngrăng

Như vậy để gia công bánh răng trụ răng thẳng ta cần phải thiết kế 3 xíchđộng học là:

+ Xích tốc độ: nối từ động cơ đến dao để tạo ra tốc độ cắt chính nd.

+ Xích bao hình (phân độ): nối từ dao đến phôi nhằm tạo ra chuyển động nf + Xích chạy dao đứng: nối từ phôi đến vít me đứng để tạo ta chuyển động

tịnh tiến Td

b) Bánh răng trụ răng nghiêng.

Xét sơ đồ gia công

Hình 2.2

Để hình thành đường răng nghiêng ngoài ba chuyển động như khi giacông bánh răng trụ răng thẳng ta cần phải có thêm chuyển động nf2 đó làchuyển động quay vi sai của phôi tương ứng với chuyển động chạy dao đứng

để hình thành đường răng nghiêng

Như vậy để cắt bánh răng nghiêng ta cần phải thiết kế thêm một xích độnghọc để tạo ra chuyển động nf2

+ Xích vi sai: Nối từ vít me đứng đến phôi.

nf1

nd

Td

nf2

c) Gia công bánh vít:

Để gia công bánh vít người ta thường sử dụng 2 phương pháp gia công là:

ăn dao hướng kính và ăn dao tiếp tuyến

- Xét sơ đồ gia công bánh vít theo phương pháp ăn dao hướng kính:

+ Xích chạy dao hướng kính: Nối từ phôi đến vít me hướng kính nhằm tạo

ra chuyển động ăn dao hướng kính Tk

- Xét sơ đồ gia công bánh vít theo phương pháp ăn dao tiếp tuyến

+ Xích chạy dao tiếp tuyến: Nối từ phôi đến vít me tiếp tuyến nhằm tạo ra

- Chạy dao hướng kính

- Chạy dao tiếp tuyến

c) Xích vi sai

2.4 - THÀNH LẬP SƠ ĐỒ CẤU TRÚC ĐỘNG HỌC MÁY

Từ việc phân tích phương pháp tạo hình trên ta thấy máy phay lăn răngkhi gia công mọi sản phẩm đều có các xích là :

Để hình thành nên các chuyển động tạo hình trên ta thấy có nhiều phương

án thành lập sơ đồ cấu trúc động học tức là sơ đồ xác định các xích liên kếttrong và vị trí đặt các khâu điều chỉnh

Khi cắt bánh răng trụ răng thẳng cần có chuyển động quay chính của dao

là Q1 để tạo ra tốc độ cắt, chuyển động quay phôi Q2 phù hợp với Q1 Do vậygiữa dao và phôi phải có liên kết nội với chạc điều chỉnh ix, đó là nhóm tạohình đường sinh Φs (Q1,Q2)

Khi cắt bánh răng trụ răng nghiêng để tạo thành đường chuẩn thì máy phải

có thêm chuyển động tạo thành đường xoắn ốc đó là chuyển động quay phụthêm Q3 phù hợp với chuyển động thẳng đứng của bàn máy T, lúc này bànmáy mang phôi nhận đồng thời 2 chuyển động độc lập nhau (Q2,Q3) vì vậytrong cấu tạo của máy cần bố trí thêm cơ cấu cộng (cơ cấu vi sai) để gộp 2chuyển động này đó là nhóm tạo hình đường chuẩn Φc(Q3,T)

Để tạo thành các chuyển động trên ta thấy có rất nhiều phương án thànhlập sơ đồ cấu trúc

Cơ sở cho việc thành lập sơ đồ cấu trúc: Trước hết phải viết được liên kếtnội và chuyển động của các nhóm hình thành Từ đó ta có 4 phương án thànhlập sơ đồ cấu trúc động học như sau: a , b , c , d (Các hình vẽ trang sau)

4 10

iy

Qf

T

8 2

* Xét Phương án - a và Phương án - b có cơ cấu cộng nằm sau khâu điềuchỉnh ix

- Khi điều chỉnh xích bao hình :

x =

∑

1

12 34 23 1

- Khi điều chỉnh xích vi sai:

LDĐTT xích vi sai là: T (mm) bàn dao → phôi quay phụ thêm ± 1 (vòng)

vm y

.

.

1

+) i∑ : Tỷ số truyền của cơ cấu cộng chuyển động

+) mn : Modul pháp của bánh răng cần gia công

+) Z : Số răng của bánh răng cần gia công

+) β : Góc nghiêng của bánh răng cần gia công

* Xét Phương án - c và Phương án - d có cơ cấu cộng nằm trước khâu diềuchỉnh ix

β π

β π

Đem so sánh các phương án trên với nhau ta thấy rằng :

Phương án c, d có việc điều chỉnh vi sai không phụ thuộc vào số răng củabánh răng bị cắt, do đó khi cắt các bánh răng với số răng khác nhau ta chỉ cầnđiều chỉnh chạc ix , Do đó sẽ rút ngắn được thời gian điều chỉnh máy đảm bảocặp bánh răng làm việc tốt vì chúng có cùng góc nghiêng Còn phương án a, bthì không có ưu điểm nào

Phương án c, có nhược điểm là khi cắt bánh răng nghiêng lượng chạy daothẳng đứng phụ thuộc vào tốc độ quay của dao Do đó năng xuất không cao vìkhông thể tăng tốc độ quay của dao lên liên tục được

Để khắc phục nhược điểm này ta sử dụng sơ đồ cấu trúc máy theo phương

án (d) có thêm khâu điều chỉnh lượng chạy dao is

Do lượng chạy dao phụ thuộc rất nhiều vào độ cứng của phôi , chế độ cắt ,vật liệu dao Cho nên để phù hợp với tất cả các loại phôi gia công khácnhau thì ta phải bố trí khâu điều chỉnh chạy dao is

Mặt khác khi cắt bánh vít trên máy phay lăn răng ta còn sử dụng chạy daohướng kính và chạy dao tiếp tuyến

Khi cắt bánh vít bằng phương pháp chạy dao tiếp tuyến thì chuyển độngquay của dao và quay của phôi là chuyển động nhắc lại sự ăn khớp của trụcvít bánh vít

Chuyển động chạy dao của vít me mang bàn dao ( St ) nhắc lại sự ăn khớpcủa bánh răng thanh răng do đó phôi phải quay thêm 1 lượng là nt do xích visai đảm nhiệm

Để mở rộng và thay đổi lượng chạy dao tiếp tuyến trên sơ đồ cấu trúcđộng học ta bố trí thêm khâu điều chỉnh i0

Ta có sơ đồ cấu trúc máy khi cắt bánh vít bằng chạy dao tiếp tuyến vàhướng kính như ở Hình - g và Hình - h

i x

i0

12 11

17 i s

16 9

10

Hình - h

Như vậy ta thành lập được sơ đồ cấu trúc động học như sau:

4

515

6

78

1.i89.ix.i67.iΣ.i45 = K/ ZCông thức điều chỉnh:

iSđ = CSđ Sđ

b Xích chạy dao hướng kính:

Bàn máy mang phôi – 9 – 10 – isk – 11 – 12 – Vít me hướng kính mang bànmáy chạy dao

Lượng di động tính toán:

1 (vg) phôi → SK (mm) bàn dao Phương trình cân bằng:

1 i9-10 iSk i11-12.tvm = SK

Công thức điều chỉnh:

iSk = CSk SK

c

Xích chạy dao tiếp tuyến :

Bàn máy mang phôi – 9 – 10 – ist – 11 – 12 – Vít me tiếp tuyến mang bàn daotiếp tuyến

.

Vít me tiếp tuyến mang bàn dao – 12 – 13 – iy – 14 - 15 – Σ – 6 – 7 – ix – 8 –

9 – Bàn máy mang phôi bánh vít

Lượng di động tính toán:

phoi x

y vm

t

Z i i i i i i i t

.

.

9 8 7 6 15 14 13

1

K m C i

t y y

CHƯƠNG III: XÁC ĐỊNH ĐẶC TRƯNG KỸ THUẬT CƠ

BẢN CỦA MÁY

3.1 - ĐẶC TÍNH CÔNG NGHỆ

Máy phay lăn răng là loại máy chuyên dùng để gia công bánh vít, bánhrăng trụ răng thẳng, răng nghiêng

- Phôi gia công là phôi trụ có đường kính lớn nhất: Dmax = 500 (mm)

- Mô đuyn lớn nhất của bánh răng được cắt là: mmax = 10 (mm)

- Vật liệu gia công trên máy: Thép, gang, đồng và chất dẻo Dao được sử dụng

là dao phay trục vít, dao bay

- Độ chính xác gia công có thể đạt được:

3.2 - ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT

+) Đường kính lớn nhất của bánh vít gia công: Dmax = 500 (mm).+) Modul lớn nhất của bánh răng được cắt: mmax = 10 (mm).+) Góc nghiêng lớn nhất của bánh răng gia công: β = ± 600

+) Modul nhỏ nhất của bánh răng gia công:

mmin = mmax/Rm

Rm = 3,5 ÷ 5Chọn Rm = 5 nên mmin = 2 mm

Ta có thông số của dao là:

3.3 - ĐẶC TÍNH ĐỘNG HỌC

Trên cơ sở tham khảo các dòng máy phay lăn răng và đặc biệt là thamkhảo máy chuẩn 5K32 ta xác định được đặc trưng động học của các xích nhưsau:

3.3.1 Xích tốc độ

Tốc độ cắt giới hạn được chọn căn cứ vào các tài liệu thống kê Thamkhảo tài liệu đã cho đối với máy chuẩn khi phay lăn răng, tốc độ cắt khi phay

lăn răng có thể sử dụng theo bảng 68 – [III] Đối với vật liệu dao là thép gió:

Ta có bảng sau về các cấp vận tốc cắt trong từng trường hợp cụ thể sau:

Vật liệu gia công Vận tốc cắt (m/f)

50min

D

D R

=> Vậy phạm vi điều chỉnh số vòng quay trục chính của dao phay là :

Rn = Rv.Rd = 3,28 2 = 6,56

Chọn công bội ϕ:

Để khống chế tổn thất năng suất là không đổi khi gia công phôi có đườngkính khác nhau tương úng với các tốc độ cắt khác nhau ta chọn chuỗi số vòngquay trục chính là chuỗi số nhân Tra bảng: 6-2 [IX] Chọn công bội ϕ tiêuchuẩn Máy thiết kế là máy phay lăn răng nên chọn ϕ = 1,26

Khi đó số tốc độ của máy thiết kế là :

26,1lg

56,6lg1lg

lg

=+

=+

=

ϕn

R Z

- Xích chạy dao thẳng đứng với lượng chạy dao là Sđ

- Xích chạy dao tiếp tuyến với lượng chạy dao là St

- Xích chạy dao hướng kính với lượng chạy dao Sk

a) Xích chạy dao thẳng đứng

Theo nguyên lý cắt khi cắt thô lượng chạy dao từ 2 ÷ 3 (mm/vg) (vật liệuphôi, gang, thép, đồng) Khi cắt tinh lượng chạy dao từ 0,8 đến 1,5 mm/vg.Lượng chạy dao này quá bé nên dễ xẩy ra hiện tượng trượt dao

Chiều sâu cắt được xác định theo modul của bánh răng cần gia công Đốivới các bánh răng có modul nhỏ hơn 10 mm thì ta cho một hành trình cắt hếtchiều sâu Đối với bánh răng có m > 10 mm (vật liệu gang ) và m > 8mm (vậtliệu thép ) thì cắt 2 hành trình Hành trình đầu cắt theo chiều sâu t = 1,4 mmhành trình sau cắt hết phần còn lại

Với vật liệu gia công là chất dẻo thì lượng chạy dao có thể chọn lớn hơn.Theo máy chuẩn có lượng chạy dao cho máy thiết kế là

Rlg

b) Xích chạy dao hướng kính

Để gia công bánh vít bằng chạy dao hướng kính, trong máy bố trí xíchchạy dao hướng kính được nối từ xích chạy dao dọc Theo máy chuẩn ta chọnlượng chạy dao hướng kính cho máy được thiết kế là

Skmin = 0,8 mm/vg ; Skmax = 5 mm/vg

7,1

27,0min max = =

=

k

k sk S

S R

Số cấp chạy dao hướng kính:

9126,1lg

3,6lg1lg

Rlg

c) Xích chạy dao tiếp tuyến

Để cắt bánh bít bằng phương pháp chạy dao tiếp tuyến và cắt bánh răngbằng phương pháp chạy dao đường chéo Máy còn bố trí xích chạy dao tiếptuyến Lượng chạy dao phụ thuộc vào góc nghiêng của bánh răng và số răngcủa bánh vít khi gia công

d) Xích chạy dao nhanh

Để giảm thời gian phụ ở các hành trình chạy không, trên máy bố trí xíchchạy dao nhanh cho chạy dao hướng kính và chạy dao thẳng đứng lượng dịchchuyển có thể lấy bằng 0,1 ÷ 0,6 m/ph Theo máy chuẩn chọn lượng dịchchuyển nhanh của bàn máy là 0,17 m/ph Dịch chuyển nhanh của bàn trượt dao

là 0,55m/ph Dịch chuyển nhanh của trục gá dao dọc theo trục dao là 0,13 m/ph

102 60

.

- Lượng chạy dao: S = 0,7 Smax = 0,7 5 = 3,5 mm/vg

- Vận tốc cắt : V = 20 m/ph

- Modul : m = 10 mm

- Đường kính dao : Dd = Ddmax = 164 mm

- Số đầu mối dao phay : k = 1

- Số răng của bánh răng gia công : Z = 12

3.4.2 Theo nguyên lý đàn hồi

Lực cắt được tính theo công thức:

Pz = k(a + 0,4c) b

Trong đó:

- k: Đặc tính của vật liệu cắt Với thép 40X và 40XH chọn: k =1800 N/mm

- S: Lượng chạy dao S =3,5 (mm/vg)

- nlc: Số lát cắt sau một vòng quay của phôi Khi phôi quay được một vòng thìdao quay được 12 vòng Vậy số lát cắt là:

Vậy ξ =72,1/3,14.10 = 2,3 răng

⇒atb = 0,04 mmLực cắt tính cho một răng

Pz1 = k(a + 0,4c) b = 1800 (0,04 + 0,4.0,6).15,7 = 1912,8 NVậy Pz = ξ.Pz1 = 18120 N

Chọn vận tốc khi cắt thô và vật liệu thép: Vc = 25 m/ph

Ta có : Pz.Vc / 60.1000 = 6,04 KW

Chọn hiệu suất truyền dẫn:

η = 0,83 – 0,95 ; Theo [9]

nđc = Ks.nc / η =1,02.6,04 / 0,83 =7.42 KW

Ks = 0,2 : Hệ số kể đến công suất chạy dao

Dựa vào công suất động cơ tính toán, tra bảng 3-P4 Theo [IV] chọn động cơkiểu A0Π2 51- 4 có:

N = 7,5KW; n = 1460 v/p; i = 0.23 ; Mbd/Mdm = 1,8

CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC MÁY

4.1 XÍCH TỐC ĐỘ

4.1.1 Các lựa chọn ban đầu

Trên các máy công cụ kiểu truyền dẫn của xích tốc độ thường gặp mộttrong các loại sau:

- Động cơ điện + hộp tốc độ dùng bánh răng di trượt

- Động cơ điện + hộp tốc độ dùng bánh răng thay thế

- Động cơ nhiều tốc độ

Đối với kiểu thứ nhất thường dùng trên máy vạn năng để thay đổi tốc độ

vì phải đảm bảo thay đổi nhanh tốc độ, tuy nhiên phạm vi điều chỉnh truyềndẫn nhỏ

Đối với kiểu thứ hai thường dùng trên các máy chuyên dùng phạm vi điềuchỉnh truyền dẫn lớn nhưng thời gian điều chỉnh để thay đổi tốc độ lâu

Kiểu thứ ba dùng cho các máy tự động, phạm vi điều chỉnh là vô cấp.Như vậy với máy thiết kế ta chọn kiểu truyền dẫn của xích tốc độ là động

cơ điện + hộp tốc độ dùng bánh răng thay thế

Khi tính toán hộp tốc độ dùng bánh răng thay thế ta mong muốn tất cả cácbánh răng thay thế đều được dùng hai lần,tức là tăng tốc với tỉ số truyền i vàgiảm tốc với tỉ số truyền 1/i Như vậy trên đồ thị vòng quay loại hộp tốc độnày được vẽ đối xứng

Hộp tốc độ dùng bánh răng thay thế có ưu, nhược điểm sau:

+) Kích thước chiều trục nhỏ

+) Số cặp bánh răng thay thế không hạn chế, nó chỉ bị giới hạn bởi tỷ sốtruyền

+) Phạm vi điều chỉnh của nhóm là: Rp = imax/ imin = 16 ÷ 20 :

+) Nếu phạm vi truyền dẫn không vượt quá Rp thì việc điều chỉnh số vòngquay chỉ còn tiến hành với một nhóm truyền Như thế kết cấu truyền dẫn sẽđơn giản

+) Khả năng đóng cần tốc độ làm gãy bánh răng không có do đó khôngphải dùng cơ cấu hãm nào cả.

+) Việc điều chỉnh máy chậm chạp là nhược điểm gây ra do ta sử dụngcặp bánh răng thay thế Nhưng ta lại gia công một lô sản phẩm nên thời gianphụ đó là quá nhỏ so với thời gian chạy máy Do đó không ảnh hưởng đếnnăng suất máy

Tỷ số truyền đai nhỏ hơn 2,5 Từ động cơ n = 1460 v/ph, ta đặt cặp bánhrăng thay thế từ trục I và trục II

Từ đó ta có chuỗi số vòng quay của hộp tốc độ như sau: (Hình vẽ)

I II III IV V VI VII

80(v/f) 100(v/f) 125(v/f) 160(v/f) 200(v/f) 250(v/f) 315(v/f)

Đồ thị vòng quay máy phay lăn răng

Trong xích ta bố trí một bộ truyền đai từ trục động cơ I đến trục II và cáccặp bánh răng côn có tỷ số truyền bằng 1 để đổi hướng truyền chuyển độngtrong không gian cặp bánh răng trụ răng nghiêng để hạn chế tỷ số truyền củacác nhóm trong giới hạn cho phép

Ta xây dựng đồ thị số vòng quay như hình vẽ trên: Từ đồ thị số vòngquay ta xác định được tỷ số truyền 1/4 = imin = 1/ϕ6

Dựa vào chuỗi số vòng quay ta chọn là:

50 ; 63 ; 80 ; 100 ; 125 ; 160 ; 200 ; 250 ; 315 (v/ph)

Đối với lượng bù thì ta chưa xét đến

Lấy i9 = 1/ϕ5 tốc độ là 635 (vg/ph)

Khi đó ta có:

i1 = ϕ3 = 2 i4 = ϕ0 = 1 7 = 1/ϕ3 = 0,5i2 = ϕ2 = 1,58 i5 = 1/ϕ = 0,79 i8 = 1/ϕ4 = 0,39i3 = ϕ = 1,26 i6= 1/ϕ2 = 0,63 i9= 1/ϕ5 = 0,315Gọi i0: Là tỷ số truyền của đai, dựa vào chuỗi số vòng quay và các tỷ sốtruyền ở trên ta xác định được tốc độ sau khi qua đai từ động cơ I đến trục II

Ta thấy bánh răng nhỏ nhất trong nhóm bánh răng chủ động là: Zmin = 18

⇒ Z9 =a9.Emin.K/ (a10+b10) > 18 ⇒ chọn Emin = 1 Từ đó ta có

Z9 = 21 Z'9 = 66 Z8 = 24 Z'8 = 63

Z5 = 38 Z'5 = 49 Z4 = 44 Z'4 = 43Z3 = 49 Z'3 = 38 Z2 = 34 Z'2 = 53Z1 = 58 Z'1 = 29

Tính toán bộ truyền cuối cùng của xích tốc độ để máy làm việc ít bị rungđộng nên ở bộ truyền này ta chọn cặp bánh răng nghiêng có góc nghiêng

β= 180 Modul dọc trục m = 4 (mm)

Ta có: i10 = 1/4 = Z10/Z’10 = 17/68

Chọn Z10 = 17 ; Z’10 = 68

4.1.4 - Kiểm tra sai số vòng quay

Trong quá trình tính toán số răng do phân tích tỷ số truyền có sai số đểlàm tròn số răng Z đã được tính

Tần số quay của trục chính có thể sai lệch so với tần số quay tiêu chuẩn

Vì vậy ta phải kiểm tra sai số vòng quay rồi so sánh với số vòng quay chophép Sai số cho phép xác định theo công thức:

[σn ] = 10( ϕ - 1) % = 10( 1,26 - 1) % = 2,6%

Sai số tương đối phải đảm bảo σn ≤ [σn ] Hay: n n

n

tt tc tc

− ≤ [σn ]

Ta lập bảng kiểm tra sai số vòng quay:

Để biến chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến dọc của bàn dao,

ta sử dụng cơ cấu vít me đai ốc có bước t = 10 ( mm )

Như phân tích chọn phương án thay đổi tốc độ của xích tốc độ, xích chạydao ta cũng sử dụng bánh răng thay thế Ta cũng có :

RS = 6,25 nên hộp chạy dao ta sử dụng cặp bánh răng thay thế (RS<16)

Ta có chuỗi vòng quay của trục vít me như sau:

n = S/T (v/f) n5 = 0,2 (v/f)n1 = 0,08 (v/f) n6 = 0,25(v/f)

n2 = 0,1 (v/f) n7= 0,32(v/f)n3 = 0,126 (v/f) n8 = 0,4(v/f)n4 = 0,158 (v/f) n9 = 0,5(v/f)+) Ta xây dựng đồ thị vòng quay của trục vít me để tính số răng của cặp bánhrăng thay thế, ta chọn lưới vòng quay của trục vít me hoàn toàn đối xứngnhằm muốn cho các cặp bánh răng thay thế được sử dụng hai lần, một lần tạo

tỷ số truyền i, một lần tạo tỷ số truyền 1/i

Lập bảng ta có:

i0 = 96 i4 = 0,63 i8 = 1,58 i12 = 10/9i1 = 0,31 i5 = 0,79 i9 = 2 i13 = 1/24i2 = 0,39 i6 = 1 i10 = 2,52

i3 = 0,5 i7 = 1,26 i11 = 39/65+) Đối với các cặp bánh răng thay thế của xích này ta kết hợp với xích chạydao hướng kính để cho tính toán đơn giản hơn và cũng giúp cho việc bảoquản, chế tạo bánh răng thay thế của hai xích này dễ dàng hơn, tránh nhầmlẫn và lựa chọn dễ khi sử dụng

Từ trên ta có đồ thị vòng quay trục vít me như sau:(Hình vẽ)