ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH TRUNG TÂM GIA CÔNG CNC

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH TRUNG TÂM GIA CÔNG CNC

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY BỘ MƠN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MƠ HÌNH TRUNG TÂM GIA CƠNG CNC GVHD: ThS NGUYỄN VĂN MINH SVTH: LÊ CHÍ THIỆN MSSV: 16144390 TRẦN HOÀNG QUÝ 16144367 HỒ VĂN TRỌNG 16144411 Khóa: 2016-2020 Tp Hồ Chí Minh, tháng 08 năm 2020 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự – Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Giảng viên hướng dẫn: Ths Nguyễn Văn Minh…… Email: minhngv@hcmute.edu.vn Sinh viên thực hiện: Trần Hoàng Quý MSSV: 16144367 Lê Chí Thiện MSSV: 16144390 Hồ Văn Trọng MSSV: 16144411 Tên đề tài: - Thiết kế chế tạo mơ hình trung tâm gia cơng CNC ( Designing and Manufacturing CNC Machining Center) Các số liệu, tài liệu ban đầu: - Kích thước máy 650x850x520 mm, trọng lượng ~ 30kg, khả gia cơng kết hợp tiện phay, có hệ thống thay dao phay tự động - Tài liệu giảng viên cung cấp tài liệu tham khảo mạng internet Nội dung đồ án: - Nghiên cứu tổng quan máy gia cơng CNC, phân tích đề xuất phương án thiết kế trung tâm gia công CNC bao gồm gia công tiện, phay kết hợp với hệ thống thay dao tự động - Tính tốn thơng số động học, kết cấu máy, mạch điện điều khiển thiết kế mô máy phần mềm Solidwork - Chế tạo thử nghiệm máy Các sản phẩm dự kiến - Hồ sơ, tài liệu thiết kế, thuyết minh tính tốn máy - Mơ hình trung tâm gia cơng kết hợp tiện phay CNC Ngày giao đồ án: 12 /03 / 2020 Ngày nộp đồ án: 15 /07 / 2020 Ngôn ngữ trình bày: Bản báo cáo: Tiếng Anh Trình bày bảo vệ: Tiếng Anh  Tiếng Việt x Tiếng Việt x TRƯỞNG KHOA TRƯỞNG BỘ MÔN GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN (Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên) TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự – Hạnh phúc Bộ môn công nghệ chế tạo máy PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (Dành cho giảng viên hướng dẫn) Họ tên sinh viên: LÊ CHÍ THIỆN MSSV:16144390 Hội đồng: 03 Họ tên sinh viên: TRẦN HOÀNG QUÝ MSSV:16144367 Hội đồng: 03 Họ tên sinh viên: HỒ VĂN TRỌNG MSSV:16144411 Hội đồng: 03 Tên đề tài: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MƠ HÌNH TRUNG TÂM GIA CƠNG CNC Ngành đào tạo: Cơng nghệ kỹ thuật khí Họ tên GV hướng dẫn: Th.S NGUYỄN VĂN MINH Ý KIẾN NHẬN XÉT Nhận xét tinh thần, thái độ làm việc sinh viên (không đánh máy) Nhận xét kết thực ĐATN(không đánh máy) 2.1.Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN: 2.2 Nội dung đồ án: (Cơ sở lý luận, tính thực tiễn khả ứng dụng đồ án, hướng nghiên cứu tiếp tục phát triển) 2.3.Kết đạt được: 2.4 Những tồn (nếu có): Đánh giá: TT Điểm tối đa Mục đánh giá Hình thức kết cấu ĐATN Điểm đạt 30 Đúng format với đầy đủ cả hình thức và nội dung của các mục 10 Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan đề tài 10 Tính cấp thiết đề tài 10 Nội dung ĐATN 50 Khả ứng dụng kiến thức toán học, khoa học kỹ thuật, khoa học xã hợi… Khả thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá 10 Khả thiết kế chế tạo hệ thống, thành phần, quy trình đáp ứng yêu cầu đưa với ràng buộc thực tế 15 Khả cải tiến phát triển 15 Khả sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành… Đánh giá khả ứng dụng đề tài 10 Sản phẩm cụ thể ĐATN 10 Tổng điểm 100 Kết luận:  Được phép bảo vệ  Không phép bảo vệ TP.HCM, ngày tháng năm 20… Giảng viên hướng dẫn (Ký, ghi rõ họ tên) TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự – Hạnh phúc Bộ môn công nghệ chế tạo máy PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (Dành cho giảng viên phản biện) Họ tên sinh viên: LÊ CHÍ THIỆN MSSV:16144390 Hội đồng: 03 Họ tên sinh viên: TRẦN HOÀNG QUÝ MSSV:16144367 Hội đồng: 03 Họ tên sinh viên: HỒ VĂN TRỌNG MSSV:16144411 Hội đồng: 03 Tên đề tài: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MƠ HÌNH TRUNG TÂM GIA CƠNG CNC Ngành đào tạo: Cơng nghệ kỹ thuật khí Họ tên GV phản biện: TS MAI ĐỨC ĐÃI Ý KIẾN NHẬN XÉT Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN: Nội dung đồ án: (Cơ sở lý luận, tính thực tiễn khả ứng dụng đồ án, hướng nghiên cứu tiếp tục phát triển) Kết đạt được: Những thiếu sót tồn ĐATN: Câu hỏi: Đánh giá: TT Mục đánh giá Hình thức kết cấu ĐATN Điểm tối đa 30 Đúng format với đầy đủ cả hình thức và nội dung của các mục 10 Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan đề tài 10 Tính cấp thiết đề tài 10 Nội dung ĐATN Điểm đạt 50 Khả ứng dụng kiến thức toán học, khoa học kỹ thuật, khoa học xã hợi… Khả thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá 10 Khả thiết kế, chế tạo hệ thống, thành phần, quy trình đáp ứng yêu cầu đưa với ràng buộc thực tế 15 Khả cải tiến phát triển 15 Khả sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành… Đánh giá khả ứng dụng đề tài 10 Sản phẩm cụ thể ĐATN 10 Tổng điểm 100 Kết luận:  Được phép bảo vệ  Không phép bảo vệ TP.HCM, ngày tháng năm 20 Giảng viên phản biện (Ký, ghi rõ họ tên) Bảng 3.1: So sánh động Vì động truyền động cho trục máy CNC cần độ xác cao xem xét đến số lượng động sử dụng (6 cái) mục đích mơ hình việc sử dụng động Servo cần nhiều chi phí hệ thống điều khiển phức tạp sử dụng động bước đáp ứng nhu cầu truyền động trục với sai lệch cho phép việc điều khiển dễ dàng Vì nhóm định sử dụng động bước để truyền động cho trục máy Cụ thể, nhóm sử dụng động StepSyn 103H7822-0440 , động StepSyn 103H7124-1145, động StepSyn 103H7123-0740 , động Guzik S1701B 3.2.2 Lựa chọn phần mềm điều khiển Một phần quan trọng thiếu dành cho máy CNC hệ thống điều khiển Hệ thống điều khiển có nhiệm vụ chuyển dịng lệnh G-code thành xung điều khiển cho động cơ, sau qua nội suy phần mềm Phần mềm sử dụng cho máy CNC phải có khả giao tiếp với mạch điều khiển Đồng thời phần mềm phải có khả nhận diện G-code, sau tiến hành nội suy Đối với kiểu nội suy 2D đơn giản đường thẳng, đường trịn,… người chế tạo tự viết phần mềm Tuy nhiên, với u cầu máy CNC gia cơng bề mặt cong, hình dạng phức tạp dạng 3D cơng việc nội suy phức tạp, việc lập trình phần mềm đáp ứng yêu cầu trở ngại lớn Như vậy, việc sử dụng phần mềm điều khiển chuyên nghiệp sẵn có cung cấp bên thứ giải pháp tối ưu Phần mềm sử dụng phổ biến dành cho máy CNC tự chế tạo phần mềm Mach Mach chịu trách nhiệm việc lệnh cho máy CNC thực công việc theo ý muốn người gia cơng Nhiệm vụ phần mềm điều khiển chuyển động trục để gia bề mặt vật liệu, hiểu thực theo lập trình có sẵn 28 CHƯƠNG IV: TÍNH TỐN THIẾT KẾ MƠ HÌNH TRUNG TÂM GIA CƠNG CNC Thiết kế công đoạn quan trọng chế tạo máy, giúp định hình ý tưởng, vị trí tổng quan chi tiết, đồng thời thơng qua thiết kế đánh giá tính hợp lí khả thi tồn dự án Quy trình thiết kế mơ hình trung tâm gia cơng CNC tiến hành sau:              Lên ý tưởng thiết kế ban đầu Tìm nơi mua vật tư Vẽ 3D lại chi tiết mua phần mềm Solidworks Thiết kế chi tiết máy lại tiến hành lắp ráp mô Lắp ráp mô phân rã phận máy phần mềm Solidworks 2018 Tiếp tục chuẩn bị vật tư cho trình chế tạo Tiến hành gia công chi tiết theo bảng vẽ thiết kế Canh chỉnh độ song song vng góc trục Lắp ráp phận chi tiết gia công theo thiết kế Lắp ráp hệ thống điện tiến hành bố trí dây điện Lắp ráp hệ thống cung cấp khí nén đường dây dẫn khí Tiến hành chạy thử nghiệm Kiểm tra sản phẩm điều chỉnh lại sai số trục đảm bảo độ xác điều khiển phần mềm Mach Mơ hình trung tâm gia cơng CNC có phần cụm trục Z thiết kế chuyển động trục Y, trục X mang măm cặp chuyển động độc lập Sau có ý tưởng thiết kế sơ mơ hình, tiến hành vẽ phác ý tưởng giấy, đặt yêu cầu ban đầu máy từ tiến hành ước lượng hành trình chuyển động tương đối trục, kích thước chưa cần xác làm tiền đề để xác định thơng số kích thước máy 4.1 Thiết kế lắp đặt chi tiết: 4.1.1 Lựa chọn, tính tốn trượt: Việc lựa chọn trượt cho hệ thống máy móc địi hỏi qua nhiều công đoạn để đảm bảo chọn loại trượt phù hợp yêu cầu độ xác, khả chịu tải, thời gian phục vụ đồng thời đảm bảo tính kinh tế 29 Dưới lưu đồ lựa chọn trượt bi cho hệ thống dựa tài liệu hãng THK-một công ty Nhật chun sản xuất vít me, trượt Q trình lựa chọn trượt bi cho mơ hình trung tâm gia công CNC tiến hành theo sơ đồ này, nhiên yêu cầu kĩ thuật không khắt khe nên số bước quy trình đơn giản hóa Hình 4.1 Quy trình chọn trượt bi Tùy vào nhu cầu sử dụng mà trượt bi có nhiều kiểu lắp đặt khác nhau, nhiên cần ưu tiên kiểu lắp đơn giản thích hợp với thiết kế quy định catalogue hãng sản xuất 30 Hình 4.2 Một số kiểu lắp đặt trượt Khi sử dụng trượt cần lưu ý đến số lượng trượt lắp đặt mặt phẳng để đảm bảo tính cứng vững đồng thời đảm bảo tận dụng tối đa thông số kĩ thuật mà nhà sản xuất cung cấp (chẳng hạn để đảm bảo độ xác, sai lệch khe hở chuyển động tịnh tiến) Hình 4.3 Số lượng trượt yêu cầu mặt phẳng Căn vào nhu cầu sử dụng lựa chọn sơ loại trượt thơng qua kích thước khả chịu tải cách tra bảng thông số trượt hãng sản xuất Hình 4.4 Bảng thông số trượt bi hãng THK 31 Tiếp theo, xét đến khả chịu tải, lực moment tác dụng lên trượt Hình 4.5 Các lực momen xoắn tác động lên trượt Tùy vào vị trí dãy bi khối trượt mà có khác khả chịu tải hướng, từ định kiểu lắp đặt trượt Đối với trượt bi bố trí thành dãy khả chịu tải hướng nên lắp trượt theo kiểu H (nằm ngang), R (ngược lại H) K (kiểu lắp Wall mount) Còn trượt kiểu Radial, dãy bi bố trí cung trịn chịu lực tốt lắp kiểu H (nằm ngang) Hình 4.6 Các kiểu rãnh bi trượt Do đặc tính thiết kế mơ hình khơng u cầu cao kỹ thuật nên để đơn giản hóa thiết kế chi phí nhóm định lắp trượt theo phương ngang (H) sử dụng trượt kiểu Radial phù hợp với việc chịu tải trọng tác động tải trọng trọng theo phương thẳng đứng 32 Tính tốn khả chịu tải trọng trượt Khi trượt chịu tải trọng tương ứng xuất giá trị MA, MB, MC, ta tính lực tác dụng lên khối trượt theo hướng P = K*M, với K hệ số tra bảng theo loại trượt Đối với toán cụ thể cần tính lực tác dụng tải chuyển động đều, tăng tốc giảm tốc Hình 4.7 Lực momen xoắn tác dụng lên trục Sau đó, cần tính tải tương đương tác dụng lên khối trượt: P E = PR + PT, tính tải trọng trung bình Với Pm: tải trọng trung bình (N) Pn: tải tương đương theo phương (N) L: hành trình trượt (mm) Ln: hành trình chịu tải Pn (mm) Hệ số an toàn tĩnh: Fs = Tải trọng tĩnh (CO) / tải trung bình lớn (P max), với CO tải trọng tĩnh-thông số đặc trưng cho loại trượt Đối với máy cơng cụ, khơng có rung động va đập F s ≥ 1÷1.5, có rung động va đập F s ≥ 2.5÷7 (Tham khảo catalogue THK) 33 Thơng thường chế tạo máy móc người ta thường quan tâm đến thời gian phục vụ chi tiết, để thuận tiện cho trình bảo trì, sửa chữa đảm bảo tính kinh tế Đối với trượt bi, tuổi thọ tính theo hành trình mà di chuyển suốt thời gian phục vụ Với L: hành trình phục vụ (m) C: tải trọng động (N) (tra bảng) Pc: tải trọng trung bình (N) fH, fT, fC, fW: hệ số độ cứng, nhiệt độ, va chạm, hệ số tải (tra bảng) Nếu tuổi thọ trượt tính khơng phù hợp với nhu cầu sử dụng cần thay đổi loại trượt Một thông số quan trọng khác chọn trượt preload- tải trọng ban đầu đặt lên khối trượt nhằm kín khe hở tăng độ cứng vững Thanh trượt có hỗ trợ preload cao độ xác cứng vững cao giá thành đắt Độ xác trượt chia làm nhiều cấp khác tùy theo loại, ứng dụng cho máy CNC nên sử dụng độ xác P (Precision grade) SP (Super Precision grade) Đây thông số quan trọng để lựa chọn trượt phù hợp Tùy vào điều kiện làm việc trượt có thêm số tùy chọn khác mua trượt chống ăn mịn-loại trượt có phủ crom, trượt có bố trí thêm chặn bụi xâm nhập vào vòng bi, Trên quy trình chuẩn để lựa chọn trượt bi phù hợp, nhiên tùy vào ứng dụng cụ thể, quy mô dự án điều kiện tài mà linh hoạt điều chỉnh cho phù hợp Qua q trình tính tốn lựa chọn, nhóm định sử dụng trượt bi vuông, với bề rộng ray 15 mm cho cụm trục Y Tính tốn tải trọng tĩnh tác dụng lên ray trượt cụm trục Y: Theo tính tốn sơ cụm trục Y phận chịu tác động lực nhiều hệ, phần ta xét đến khả chịu tải cụm trục Y Ta phân tích lực thành phần tác dụng lên trục Y sau 34 Hình 4.1: Lực tác dụng lên dầm trục Các lực thành phần: Fm: lực tác dụng từ cụm trục Z (bao gồm lực đẩy vitme trọng lực đầu trục) Fx: trọng lực cụm trục X Trong đó: Fm = 124 N (khối lượng trục Z) Fy = Fm = 124 N Đây tải trọng tác dụng theo phương thẳng đứng lên ray trượt trục Y Tiếp tục tính tải trọng trung bình tác dụng lên ray √ n √ Pm = ∗∑ ( P3n∗Ln ) = ∗( 13003∗500 ) = 1223 N L n=1 600 So sánh với thông số tải trọng tĩnh đưa từ nhà sản xuất ta có: Tải trọng động: C = 2050 N Tải trọng tĩnh: Co = 3696 N (tra catalog hãng: với ray trượt bi vuông thơng thường có bề rộng 20 mm) Vậy hệ số an toàn tĩnh: Hệ số an toàn tĩnh: Fs = Tải trọng tĩnh (Co) / tải trung bình lớn (P mMAX), với Co tải trọng tĩnh-thông số đặc trưng cho loại trượt Đối với máy công cụ, khơng có rung động va đập Fs ≥ 1÷1.5, có rung động va đập Fs ≥ 2.5÷7 (Tham khảo catalogue THK) 35 So sánh với hệ số yêu cầu từ nhà sản xuất ray trượt bi vng nhóm lựa chọn hợp lí 4.1.2 Lựa chọn, tính tốn vít me đai ốc bi Hình 4.8 Quy trình lựa chọn vít me bi Khi chọn vít me trước hết cần xem xét lựa chọn cấp xác, giả sử độ xác mong muốn ±0.1/300mm tra catalogue hãng sản xuất để lựa chọn cấp xác tốt nhất, dùng catalogue THK có cấp xác C7 đáp ứng yêu cầu (với sai số ±0.05/300mm) Căn vào hành trình làm việc mơ hình trung tâm gia cơng CNC để lựa chọn chiều dài vít me, chọn vít me có chiều dài tương đương trượt chọn Bước ren vít me chọn theo kinh nghiệm sau: vít me ngắn ứng dụng cho máy cần độ phân giải cao sử dụng bước ren nhỏ, cịn vít me dài 500mm, dùng cho máy lớn chọn bước ren lớn 10mm, 20mm Ngoài ta tính bước ren thơng qua cơng thức sau: bước ren ≥ V max với Vmax tốc độ di chuyển lớn (mm/s), Nmax tốc độ quay lớn (vòng/s) N max 36 Khi chọn bước ren ta tiếp tục tra bảng để tìm đường kính ngồi vít me tương ứng với bước ren đó, đồng thời đường kính ngồi vít me lại có liên hệ với chiều dài vít me thơng qua cấp xác (các bảng tra khác hãng sản xuất, trích phần bảng tra hãng THK - mang tính chất tham khảo) Việc lắp đặt vít me vấn đề cần lưu ý, có nhiều cách lắp đặt, ứng với cách có ưu nhược điểm riêng, ảnh hưởng đến độ xác độ ổn định hệ thống Hình 4.9 Trích bảng tra đường kính, chiều dài, bước ren vít me bi Vít me bi có cách lắp đặt: fixed-fixed, fixed-support, fixed-free Nếu xét kết cấu độ đơn giản lắp đặt kiểu lắp fixed-free đơn giản nhất, kiểu lắp fixedfixed có kết cấu phức tạp nhất, yêu cầu lắp đặt phải xác cao khơng làm hỏng vít me Kiểu lắp fixed-support đơn giản sử dụng nhiều thực tế Nếu xét khả chịu tải dọc trục, độ cứng vững tốc độ quay tối đa cho phép kiểu lắp fixed-fixed tốt nhất, kiểu lắp fixed-free Nếu xét sai số vị trí chuyển động fixed-fixed tốt nhất, kiểu lắp fixed-free fixed-support tương đương Hình 4.10 Các kiểu lắp vít me Như vậy, nhóm chọn lắp vít me kiểu fixed-support vừa đơn giản mà đáp ứng yêu cầu độ cứng vững, độ xác mức trung bình 37 Việc lựa chọn vít me bi cần khảo sát trước loại vít me có thị trường bao gồm vấn đề giá cả, nhóm lựa chọn loại vít me bi có chiều dài 400 mm, bước ren 10 mm, đường kính ngồi 25 mm Để đảm bảo an tồn cho vít me kiểm tra độ cứng vững thơng qua thơng số độ uốn dọc trục, khả chịu kéo tốc độ quay tối đa cho phép Lực gây uốn dọc trục cho vít me bi: (N) Lực kéo-nén gây nguy hiểm: P2 =166*d (N) Tốc độ quay tối đa cho phép: N1= Với (v/p) ŋ2: hệ số phụ thuộc cách lắp vít me (kiểu lắp fixed-support có ŋ2=10) d1: đường kính vít me (mm) la: chiều dài vít me (mm) : hệ số phụ thuộc cách lắp đặt vít me (kiểu lắp fixed-support có ) Ứng dụng kiểm tra vít me có lực gây uốn dọc trục cho vít me: Pl=10 × 22 4 × 10 =¿23425 N 400 Lực gây kéo-nén cho vít me: P2 = 116*222 = 56144 N Tốc độ quay tối đa khơng phá hủy trục vít me: N 1=15 ×1 × 22 ×10 =3300 v / p 1000 Các giá trị lớn so với tải đặt lên máy CNC cỡ nhỏ nên gần hầu hết trường hợp trục vít me ln đảm bảo độ cứng vững Đồng thời, tốc độ động dẫn động vít me 2000v/ph nên khơng xảy tượng cộng hưởng phá hỏng vít me Phần quy trình lựa chọn tính tốn cho đai ốc bi, vào bước ren đường kính trục vít me chọn để chọn đai ốc, loại đai ốc khác có 38 cấu tạo thơng số tải trọng động C, tải trọng tĩnh Co khác nhau, từ định đến khả chịu tải tuổi thọ vít me-đai ốc bi Trước hết, tính tốn tải dọc trục vít me-đai ốc bi Tải dọc trục tăng tốc sang trái: Fa1= µ*mg + f + mα Tải dọc trục chuyển động sang trái: Fa2 = µ*mg + f Tải dọc trục giảm tốc sang trái: Fa3 = µ*mg + f - mα Tải dọc trục tăng tốc sang phải: Fa4 = -µ*mg - f – mα Tải dọc trục chuyển động sang phải: Fa5 = -µ*mg – f Tải dọc trục giảm tốc sang phải: Fa6 = -µ*mg - f + mα Với µ: hệ số ma sỏt (à0.003ữ0.01), m: lng ti (g), : gia tc (m/s2) f: lực cản ban đầu khơng có tải (N), Fan: tải dọc trục tương ứng (N) Kiểm tra hệ số an toàn tĩnh: fs = Tải trọng tĩnh Co / lực dọc trục lớn Famax Tương tự trượt, hệ số an toàn tĩnh dành cho mơ hình máy CNC chọn fs ≥2.5÷7, theo bảng Hình 4.2: Bảng tra hệ số an tồn tĩnh Cơng thức tính tốn tải dọc trục trung bình: Fm = Với Fm: tải dọc trục trung bình (N), Fn: tải thành phần (N) ln: quãng đường chịu tải Fn (mm), l: tổng hành trình vít me (mm) Tuổi thọ vít me-đai ốc bi tính theo số vịng quay được: 39 L= (Vịng) Tuổi thọ vít me-đai ốc bi tính theo thời gian (giờ): Lh = (h) Với C: hệ số tải trọng động (N) Fa: tải dọc trục trung bình lớn (N) Fw: hệ số tải (tra bảng hình 5.13b) N: tốc độ quay (vịng/ph) Sau tính giá trị thời gian phục vụ so sánh với nhu cầu sử dụng, không đáp ứng đổi loại đai ốc khác với giá trị tải trọng động lớn Ứng dụng tính tốn sử vít me-đai ốc bi có dựa cơng thức với tải trọng động C = 2500 N tải trọng tĩnh Co = 5800 N Hình 4.3: Bảng tra hệ số tải fa Dựa vào ý tưởng mơ hình, nhận thấy trục vít me bi trục Y chịu tải lớn vít me trục X Z, cần tính sơ khả chịu tải tuổi thọ gần cho trục Y Sau thông số cho hệ thống: khối lượng tải trục Y phải chịu m ≈ 60 kg (giá trị ước tính bao gồm hối lượng động cơ, trượt, vít me, nối, đỡ ), gia tốc tối đa α ≈ 200 mm/s 2=0.2 m/s2, hệ số ma sát µ=0.01, lực cản f ≈ 50N, gia tốc trọng trường g = 10 m/s2, hành trình vít me bi l = 400mm, bước ren p=10mm, tốc độ tối đa v=1m/ph ≈ 0.017m/s, tốc độ quay tối đa N=250 vòng/p, hệ số tải f w = 1.2 (theo bảng tra hình 5.13b) 40 Vì lực dọc trục vít me quay thuận quay nghịch ngược dấu giá trị nên tính giá trị vít me quay thuận Lực dọc trục vít me tăng tốc: F1= µ*mg + f + mα ≈ 0.01*60*10+50+60*0.2= 68 N Lực dọc trục chuyển động đều: F2= µ*mg + f ≈ 0.01*60*10 + 50 = 56 N Lực dọc trục giảm tốc: F3= µ*mg + f – mα ≈ 0.01*60*10 + 50 – 60*0.2= 44 N Quãng đường gia tốc: s1=s3= 0.5*v2/ α = 0.5*0.0172/0.2= 0.00072 m = 0.72 mm Quãng đường chuyển động đều: s2 = 300 – 2* 0.72 = 298.56 mm Tải dọc trục trung bình là: Fm = = 58 (N) Tuổi thọ vít me bi tính theo số vịng quay: L= =4.63 x 1010 (vịng) Tuổi thọ tính theo thời gian: L = (giờ) Kiểm tra hệ số an toàn tĩnh: Fs = = 5800/ 58 = 100 (giá trị huyến cáo fs ≥ 2.5÷7) Theo giá trị tính trên, điều kiện biên (cho phép máy CNC hoạt động với tốc độ lớn nhất, tải trọng đặt lên lớn ) vít me-đai ốc bi chọn đáp ứng yêu cầu hệ thống 41 https://phanmemkythuat.com/lich-su-phat-trien-cua-may-cnc/https:// advancecad.edu.vn/cac-loai-trung-tam-gia-cong-cnc/ 42