Nghiên cứu và chế tạo máy mài dây băng đá nhám

Máy mài có vai trò rất quan trọng trong công nghiệp, ngày nay đã được ứng dụng khá rộng rãi và không thể thiếu trong các xưởng cơ khí.. Nhu cầu của xã hội Trong ngành chế tạo máy, nhữ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU VÀ CHẾ TẠO MÁY MÀI DÂY BĂNG ĐÁ

NHÁM

Ngành: KỸ THUẬT CƠ KHÍ

Chuyên ngành: KỸ THUẬT CƠ KHÍ

Giảng viên hướng dẫn : ThS Nguyễn Thanh Bình

Sinh viên thực hiện : Lê Mạnh Hùng MSSV:1311040124

Trương Minh Phúc MSSV: 1311040212 Lớp: 13DCK02

TP Hồ Chí Minh, 2017

Chúng em xin cam đoan các kết quả thực nghiệm, đạt được trong đồ án này

do chúng em tự tìm hiểu, phân tích một cách trung thực, khách quan nhất Các kết quả này chưa từng được công bố trong bất kỳ nghiên cứu nào khác Nếu phát hiện có bất kỳ sự gian lận nào chúng em xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về nội dung đồ án của mình (nếu có)

Sinh viên thực hiện

Lê Mạnh Hùng

Trương Minh Phúc

Nhằm tổng hợp kiến thức thu nhận được trong thời gian học ở trường, chúng

em những sinh viên của lớp 13DCK02 đã thực hiện đề tài tốt nghiệp, cũng là môn học cuối cùng để đủ điền kiện cho chúng em hoàn thành khóa học ở trường trong bốn năm qua Đồ án tốt nghiệp là bài kiểm tra cuối cùng về những kiến thức quý Thầy Cô

đã truyền dạy cho chúng em, là cơ hội vận dụng các kiến thức đã có vào thực tiễn Cảm ơn quý thầy cô đã tận tình chỉ dạy, những kiến thức tiếp thu được sẽ là những hành trang quan trọng với chúng em khi bước ra đời, giúp chúng em tự hoàn thiện và trưởng thành hơn

Chúng em xin gửi lời cảm ơn tới thầy ThS Nguyễn Thanh Bình đã tận tình

hướng dẫn, luôn bên cạnh giúp đỡ ủng hộ, truyền đạt các kiến thức trong thời gian thực hiện đề tài tốt ngiệp thời gian nhất đối với chúng em Đồng thời chúng em chân thành gửi lời cảm ơn đến quý Thầy Cô trong “Viện Kỹ Thuật Hutech Đại Học Công Nghệ Tp.Hồ Chí Minh” đã giúp đỡ, đóng góp ý kiến để chúng em hoàn thành

Mặc dù đã rất cố gắng, nhưng trong một khoảng thời gian cho phép chúng em rất mong nhận được sự góp ý của các thầy giáo, cô giáo cũng như của bạn bè và những người có quan tâm đến lĩnh vực mà đồ án này đã được trình bày

Chúng em xin chân thành cảm ơn

Sinh viên thực hiện

Lê Mạnh Hùng Trương Minh Phúc

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: PHẦN TỔNG QUAN 10

1.1.Tổng quan về đề tài nghiên cứu 10

1.2 Tổng quan về máy mài dây băng đá nhám 12

1.2.1 Nhu cầu của xã hội 12

1.2.2 Giới thiệu về thép ống và các phương pháp mài 13

1.2.3 Các phương pháp mài 14

1.3 Yêu cầu của máy mài dây băng đá nhám 16

1.3.1 Các chỉ tiêu về hiệu quả sử dụng 16

1.3.2 Khả năng làm việc 16

1.3.3 Độ tin cậy 16

1.3.4 An toàn trong sử dụng 16

1.3.5 Tính công nghệ và kinh tế 16

1.3.6 Yêu cầu của máy 17

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ MÁY 19

2.1 Phát thảo ý tưởng 19

2.1.1 Phát thảo trên giấy 19

2.1.2 Thiết kế trên phần mềm SolidWorks 19

2.1.3 Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt động: 24

2.2 Tính toán các cụm chi tiết 25

2.2.1 Chọn động cơ 25

2.2.2 Thiết kế trục chính 27

2.2.3 Yêu cầu của trục chính 27

2.2.4 Kết cấu trục chính 28

2.2.5 Tính toán trục chính 29

2.2.6 Tính sơ bộ trục 29

2.2.7 Tính gần đúng trục 30

2.2.8 Tính chính xác trục 32

2.2.9 Tính chọn ổ lăn 36

2.3 Chọn đường kính đá mài 37

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 38

3.1 Công tắc tơ đảo chiều: 38

3.1.1 Lợi ích của việc sử dụng công tắc tơ: 38

3.1.2 Một số lưu ý khi sử dụng công tắc tơ: 39

CHƯƠNG 4: CHẾ TẠO MÔ HÌNH 40

4.1.Một số hình ảnh của máy mài dây băng đá nhám: 40

CHƯƠNG 5: HÌNH ẢNH MỘT SỐ CHI TIẾT MÁY CÓ THỂ GIA CÔNG 46

5.1 Mài kim loại 46

5.2 Mài gỗ 48

CHƯƠNG 6 : KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 50

6.1.Kết quả đạt được 50

6.2.Những hạn chế và hướng phát triển của đề tài 50

6.2.1 Hạn chế 50

6.2.2 Hướng phát triển của đề tài 50

6.3.Hướng dẫn sử dụng và bảo quản máy 51

6.3.1 Hướng dẫn sử dụng 51

6.4 Các biện pháp an toàn: 51

6.4.1 Vấn đề an toàn 51

6.4.2 Các biện pháp an toàn 52

TÀI LIỆU THAM KHẢO 54

BẢNG THỐNG KÊ CÁC BẢNG BIỂU DÙNG TRONG ĐỒ ÁN

Bảng 2.1: Thông số động cơ

Bảng 4.1: Thông số kỹ thuật của máy

BẢNG THỐNG KÊ CÁC BẢNG BIỂU DÙNG TRONG ĐỒ ÁN

Hình 2.9.2: Máy hoàn thiện

Hình 2.9.3: Sơ đồ cấu tạo

Hình 2.9.4: Biểu đồ mômen và lực tác dụng lên trục

Hình 2.9.5: Đá mài hình trụ - V1

Hình 3.1: Công tắc tơ đảo chiều

Hình 4.1: Cắt thép

CHƯƠNG 1: PHẦN TỔNG QUAN

1.1.Tổng quan về đề tài nghiên cứu

Việc ứng dụng mài là một nguyên công gia công lần cuối đã xuất hiện rất lâu,

khi mà những dụng cụ thời tiền sử được sản xuất bằng quá trình mài Máy mài là loại máy nằm trong nhóm máy gia công, cắt gọt kim loại, nó là thiết bị dùng để mài mòn, làm phẳng, bóng… bề mặt phôi cần gia công Máy mài có vai trò rất quan trọng trong công nghiệp, ngày nay đã được ứng dụng khá rộng rãi và không thể thiếu trong các xưởng cơ khí

Với sự phát triển của khoa học kĩ thuật nói chung và của ngành chế tạo máy nói riêng, trong ngành chế tạo máy hiện đại, mài chiếm một tỷ lệ rất lớn, máy mài chiếm 30% tổng số máy cắt kim loại Đặc biệt là trong công nghệ chỉnh sửa dao tiện,… ngành chế tạo ổ bi, nguyên công mài chiếm khoảng 60% toàn bộ quy trình công nghệ

Một số hình ảnh về máy mài trên thị trường :

Hình 1.1: Máy mài 2 đá

Hình 1.2: Máy mài cầm tay

Hình 1.3: Máy mài nhám vòng

1.2 Tổng quan về máy mài dây băng đá nhám

1.2.1 Nhu cầu của xã hội

Trong ngành chế tạo máy, những chi tiết máy yêu cầu có độ cứng, độ chính xác

và độ bóng bề mặt cao thường phải qua các nguyên công gia công bán tinh và gia công tinh là nguyên công mài trên máy mài sau khi đã qua các nguyên công gia công thô hoặc nhiệt luyện Máy mài là máy gia công tinh được dùng rộng rãi trên mọi lĩnh vực của ngành chế tạo máy Số lượng của nó nhiều nơi vượt quá 30% tổng số máy cắt kim loại trong phân xưởng cơ khí

Với yêu cầu ngày càng cao về độ chính xác của các chi tiết máy, máy mài dây băng đá nhám được ra đời với vai trò quan trọng trong việc nâng cao chất lượng của các sản phẩm cơ khí chế tạo máy

Máy mài dây băng đá nhám này cho năng suất khá cao, đáp ứng các yêu cầu chính xác của việc mài các góc để lắp ghép chữ T với nhau và có khả năng đánh bóng ống đạt cấp độ nhám rất cao, kết cấu đơn giản dễ chế tạo có thể gia công được thép, inox, nhôm, gỗ mỹ nghệ, đá quý có thể sử dụng trong môi trường ướt và khô Hạt mài mạnh, bén, cắt tốt, đặt biệt là tự sinh ra góc bén khi 1 tinh thể hạt mài cũ mòn đi Các hạt mài đồng kích cỡ nên sản phẩm cơ khí sau khi mài rất phẳng, đạt tiêu chuẩn khi kiểm tra dưới ánh đèn hoặc thiết bị đo độ bóng vì nhu cầu thực tế của đời sống sản xuất nói chung và trong công nghiệp hiện đại nói riêng thì rất cần thiết

1.2.2 Giới thiệu về thép ống và các phương pháp mài

Hình 1.4: Ống thép Ống thép được sử dụng rộng rãi trong các ngành xây dựng và công nghiệp: ống dùng dẫn nước, dẫn dầu, dẫn khí, ống làm nồi hơi, ống dùng sản xuất các kết cấu xây dựng như giàn không gian, ống thử siêu âm trong cột bê tông, ống dùng sản xuất các kết cấu cơ khí, sản xuất khung xe đạp, xe máy, cầu thang…

Với tầm quan trọng của việc sản xuất ống thép như vậy nên các máy móc và thiết bị đươc chế tạo ra để chế tạo ra các ống thép phù hợp cho từng lĩnh vực được sử dụng Để năng xuất ngày càng cao giá thành đầu tư giảm nên các nhà đầu tư đã chế tạo ra các máy chuyên dùng trong lĩnh vực sản xuất ống thép để cho năng suất cao đã được ứng dụng vào trong sản xuất

Trong lĩnh vực gia công các loại máy móc tiên tiến đã được đưa vào sử dụng, nhờ đó sản phẩm làm ra có chất lượng tốt hơn, lượng nhân công lao động giảm, dẫn tới giá thành giảm, tăng tính cạnh tranh của hàng hoá nước ta trong quá trình hội nhập

Sau khi ống thép đươc sản xuất ra thì sẽ được gia công lại cho phù hợp với từng lĩnh vực được sử dụng, công việc này ở nước ta chủ yếu là mài bỏ lượng dư và đánh bóng

Hiện nay phương pháp gia công ống thép chủ yếu là mài, những chi tiết yêu cầu có độ cứng, độ chính xác cao và độ bóng bề mặt cao thường phải qua các nguyên công gia công bán tinh và gia công tinh là nguyên công mài trên máy mài sau khi qua các nguyên công gia công thô và nhiệt luyện Máy mài là máy gia công được dùng rộng rải trên mọi lĩnh vực của ngành chế tạo máy, số lượng máy nhiều nơi có thể vượt quá 30% trong tổng số máy cắt kim loại Máy mài bằng để cắt bỏ lượng dư không cần thiết và đánh bóng chi tiết

1.2.3 Các phương pháp mài

a Mài tròn ngoài:

Có hai phương pháp mài tròn ngoài: mài có tâm và mài không tâm

 Mài tròn ngoài có tâm:

+ Có tính vạn năng cao + Có thể gá dùng

+ Nên tiến đá dọc trục + Khi chi tiết ngắn, đường kính lớn, độ cứng vững cao → có thể tiến đá hướng kính

 Mài tròn ngoài không tâm:

+ Chuẩn định vị là mặt đang gia công → không mài được chi tiết có rãnh trên bề mặt

+ Hai phương pháp mài tròn ngoài không tâm

 Ưu nhược điểm của mài tròn ngoài không tâm:

+ Ưu điểm:

✓ Dễ tự động hóa quá trình mài → năng suất cao

✓ Độ cứng vững của hệ thống công nghệ cao hơn mài có tâm

✓ Có thể mài các trục dài mà mài có tâm không thực hiện được

+ Nhược điểm:

✓ Không mài được trục bậc, chỉ có thể mài trục trơn

✓ Không mài được các bề mặt gián đoạn

b Mài định hình:

- Có thể gia công được các bề mặt định hình có đường sinh thẳng, các bề mặt định

 Mài tròn trong (mài lỗ):

+Có khả năng gia công lỗ trụ, lỗ côn, lỗ định hình

 Có 2 phương pháp mài tròn trong: mài có tâm và mài không tâm:

 Mài lỗ có tâm:

+Thực hiện trên các máy mài tròn lỗ chuyên dùng, máy mài vạn năng có đầu mài lỗ hoặc trên máy tiện vạn năng có trang bị đồ gá mài lỗ

 Mài lỗ không tâm:

+Là phương pháp gia công tinh lỗ có năng suất, độ chính xác và độ đồng tâm cao

+Chuẩn gia công là mặt ngoài → mặt ngoài của chi tiết phải được gia công tinh hoặc bán tinh trước khi mài lỗ

 Ưu nhược điểm của mài lỗ không tâm:

+ Ưu điểm:

✓ Có thể mài được lỗ của chi tiết phức tạp

✓ Mài được lỗ không tiêu chuẩn

✓ Sữa được sai lệch về vị trí tương quan so với các bề mặt khác do nguyên công trước để lại

✓ Có khả năng đạt độ chính xác cao

✓ Mài được các rãnh định hình sau nhiệt luyện

✓ Dễ cơ khí hoá và tự động hoá → năng suất cao

+ Nhược điểm

✓ Khó cung cấp dung dịch trơn nguội vào vùng cắt, điều kiện thoát phoi

và thoát nhiệt khó khăn → đá mòn nhanh

✓ Khi đường kính lỗ nhỏ, đá mài nhỏ → độ cứng vững kém, ảnh hưởng đến độ chính xác và năng suất gia công

✓ Để đảm bảo vận tốc cắt khi mài, lỗ càng nhỏ → tốc độ đá càng lớn, dẫn đến khó khăn cho việc chế tạo máy mài

1.3 Yêu cầu của máy mài dây băng đá nhám

1.3.1 Các chỉ tiêu về hiệu quả sử dụng

- Máy thiết kế phải có năng suất và hiệu quả tương đối cao, tiết kiệm điện năng, kích thước tương đối nhỏ gọn, chi phí đầu tư thấp và vận hành tương đối dễ dàng

- Để làm được đều này người thiết kế máy cần hoàn thiện về sơ đồ kết cấu của máy đồng thời chọn các thông số thiết kế và các quan hệ về kết cấu hợp lý

1.3.2 Khả năng làm việc

- Máy có thể hoàn thành các chức năng đã định mà vẫn giữ được độ bền, không thay đổi kích thước cũng như hình dạng của máy, ngoài ra vẫn giữ được sự ổn định,

có tính bền mòn, chịu được nhiệt và chấn động

- Để máy có đủ khả năng làm việc cần xác định hợp lý hình dạng, kích thước chi tiết máy, chọn vật liệu thích hợp để chế tạo chúng và sử dụng các biện pháp tăng bền như nhiệt luyện

1.3.3 Độ tin cậy

Độ tin cậy là tính chất của máy vừa thực hiện được các chức năng đã đề ra đồng thời vẫn giữ được các chỉ tiêu về sử dụng (như năng suất, công suất, mức độ tiêu thụ năng lượng, độ ổn định, ) trong suốt quá trình làm việc hoặc trong quá trình công việc đã quy định

Phụ thuộc vào quá trình làm việc không hỏng hóc trong một thời gian quy định hoặc trong quá trình làm việc

1.3.4 An toàn trong sử dụng

Một kết cấu làm viêc an toàn có nghĩa là trong đều kiện sử dụng bình thường thì kết cấu đó không gây tai nạn nguy hiểm cho người sử dụng, cũng như không hư hại cho thiết bị xung quanh

1.3.5 Tính công nghệ và kinh tế

Đây là yếu tố cơ bản đối với máy để thỏa mãn yêu cầu về tính công nghệ và tính kinh tế thì máy thiết kế có hình dạng và kết cấu, vật liệu chế tạo phù hợp với đều

kiện sản suất cụ thể Đảm bảo khối lượng và kích thước hợp lý nhất, chi phí chế tạo thấp nhất quyết định giá thành sản phẩm

Máy nên thiết kế tối giản các chi tiết, kết cấu đơn giản, dễ chế tạo nhưng vẫn đảm bảo được đều kiện và quy mô sản xuất thực tế

1.3.6 Yêu cầu của máy

-Chuyên dụng cho thép nguội

-Chuyên dụng cho Inox

-Chuyên ứng dụng Nhôm, Đồng

-Chuyên dụng cho hợp kim cứng chứa nhiều Niken và Crome: Tay Chơi Golf, trục máy, dụng cụ gia công kim loại

-Có thể sử dụng trong môi trường ướt hoặc khô

-Các hạt mài đồng kích cỡ nên sản phẩm cơ khí sau khi mài rất phẳng, đạt tiêu chuẩn khi kiểm tra dưới ánh đèn hoặc thiết bị đo bộ bóng

-Hạt mài mảnh, bén cắt tốt, đặt biệt là tự sinh ra góc bén khi 1 tinh thể hạt mài

cũ mòn đi

-Độ hạt Thô - Mịn đa dạng: 24, 36, 60, 80, 120, 180, 240, 320, 400, 600, 800,

1000, 1200, 1400,…

+Nhược điểm

-Khi hoạt động phát ra tiếng ồn

-Tuổi bền dây đai thấp khoảng 100 sản phẩm/sợi

-Kết cấu lớn, chưa cứng vững

-Mất nhiều thời gian để thay thế đai

 Cấu tạo của 1 đai nhám gồm 3 phần:

a Hạt mài (Grain): Các hạt phổ biến là: Ceramic, Silicon Carbide, Green Silicon Carbide, Aluminum Oxide, White Alumium Oxide, Garnet, Open Coat…

b Keo dính (Bonding): Các chất hóa học để kết dính hạt mài lên nền vải nhám

là các hợp chất sau: Resin Bond, Resin Over Glue Bond, Glue Bond, Zinc Stearate

c Nền vải nhám (Backing): Thông thường sử dụng Giấy Tổng Hợp hoặc Vải Jeans hoặc Vải Twill

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ MÁY

Hình 2.3: Trục tang 1

Hình 2.4: Trục tang 2

Hình 2.5: Puly lớn

Hình 2.6: Đỡ trục

Hình 2.7: Puly nhỏ

Hình 2.8: Ổ bi đỡ

Hình 2.9: Chân máy

Hình 2.9.1: Bệ máy

Hình 2.9.2: Máy hoàn thiện

2.1.3 Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt động:

a Sơ đồ cấu tạo:

Hình 2.9.3: Sơ đồ cấu tạo

Nguyên lý hoạt động: Khi động cơ quay → puly lớn quay → trục tang 2 quay

→ dây băng nhám quay → trục tang 1 quay

2.2 Tính toán các cụm chi tiết

2.2.1 Chọn động cơ

Vì bộ truyền tương đối phức tạp nên chọn phương án:

Sử dụng một biến tần điều chỉnh động cơ 3 pha công suất 1HP để tìm số vòng quay thích hợp Từ kết quả sử dụng biến tần ta tìm được số vòng quay thích hợp, qua thực nghiệm sử dụng biến tần ta có được số vòng quay mong muốn là 180 vòng/phút

Vậy chọn ndẫn = 180vòng

phútSử dụng lực kế để xác định lực mài, qua thực nghiệm ta tìm được lực F = 200N Theo công thức ta được:

V = 1.41 m/s

η = ηđai ηol2

- Trong đó, tra bảng 2.3[1] tr19 ta được:

- Hiệu suất bộ truyền đai: ηđai = 0,95

- Hiệu suất ổ lăn: ηol = 0,99

η = 0,95 (0,99)2 = 0,93

Công suất cần thiết: PCT = PV

ɳht= 0.280.93 = 0.3 (Kw) Mômen xoắn của trục:

Mã lực

HP

Đường kính trục

Số vòng quay (vòng/ph)

Dòng định mức

Rãnh cavet

Tổng chiều cao thân

Tổng chiều dài thân

2.2.2 Thiết kế trục chính

Trục chính cũng là trục nói chung, là chi tiết quan trọng trong hệ thống truyền động, dùng để truyền những dạng chuyển động và mômen khác nhau đến dao cắt hoặc chi tiết gia công Những ứng suất xuất hiện trên trục chính chủ yếu là ứng suất uốn, xoắn; có loại trục chính còn chịu ứng suất kéo hoặc nén Tính chất của các ứng

suất này phụ thuộc vào kết cấu và điều kiện làm việc của trục

Trục chính là trục quan trọng nhất trong các loại trục, cho nên các yêu cầu, các phương pháp tính toán trục chính đều có thể dùng để tính toán trục thường Tất nhiên, yêu cầu của trục thường không cao bằng trục chính

2.2.3 Yêu cầu của trục chính

 Trục chính của máy chẳng những phải đảm bào độ bền, mà còn phải thõa mãn các yêu cầu chính sau đây :

a Đảm bảo độ cứng vững:

Đặc trưng quan trọng nhất của độ cứng vững trục chính là độ võng của trục ở phía trước đầu trục, vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến độ chính xác gia công Ngoài ra, độ võng của trục cũng tạo nên sự ăn khớp không đều của bánh răng, phân bố lực không đều ở hai đầu ổ trục và gây ra nhiều tiếng ồn Độ cứng vững đầy đủ, trước tiên sẽ đảm bảo độ chính xác của trục chính

Để tăng cường độ cứng vững của trục thường dung các biên pháp sau đây:

- Tăng đường kính trục với việc rút ngắn chiều dài giữa hai gối trục

- Dùng các gối trục trung gian (cũng là cách rút ngắn khoảng cách giữa hai gối

b Độ chịu mài mòn cao:

Yêu cầu này chủ yếu với các phần trục có lắp bộ phân trượt, ở các ổ trục, ở các

bề mặt di động theo hướng trục (như trục chính máy khoan, máy xọc răng…)

 Kết cấu trục chính phụ thuộc vào các yếu tố sau đây:

- Vị trí và số chi tiết lắp trên trục

- Dung sai lắp ghép cần thiết cho những chi tiết lắp trên trục

- Các phương pháp lắp chi tiết và các phương pháp di động các chi tiết trượt

- Các phương pháp điều chỉnh theo hướng trục và hướng tâm của trục

- Kích thước và các loại ổ trục