Thông tin tài liệu
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ KĨ THUẬT CƠNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CƠ KHÍ MƠN ĐỒ ÁN TÍNH TỐN THIẾT KẾ MÁY PHAY GỖ CNC TRỤC GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: Trương Minh Đức LỚP: DHCK14A1CL Thành viên nhóm: Đinh Đại Sơn Nguyễn Văn Nam Nguyễn Tuấn Dũng Trần Quang Huy Trần Văn Cường Hà Nội, Ngày … Tháng … Năm MỤC LỤC MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Chương 1: TỔNG QUAN VỀ MÁY CNC TRỤC 1.1 TỔNG QUAN VỀ MÁY CNC 1.1.1 Khái niệm máy CNC 1.1.2 Lịch sử trình đời máy CNC 1.1.3 Phân loại máy CNC 1.2 MÁY PHAY GỖ CNC TRỤC .9 1.2.1 Khái niệm máy phay gỗ CNC trục 1.2.2 Nguyên lý hoạt động máy phay gỗ CNC trục 1.2.3 Ưu nhược điểm máy phay gỗ CNC trục .10 1.2.4 Các loại máy phay gỗ CNC trục thị trường 11 1.2.5 Ứng dụng máy phay gỗ CNC trục 13 CHƯƠNG : THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ .14 2.1 Chọn vitme dẫn động cho trục X, Y, Z 14 2.2 Tính tốn chọn trục trục vít me 16 2.2.1 Chọn kiểu lắp đặt, tính lực cắt 17 2.2.2 Tính tốn lựa chọn trục vít, ổ bi đỡ cho trục 17 2.2.3 Tính toán tải trọng 19 2.2.4 Chọn kiểu bi .20 2.2.5 Tính chiều dài trục vít me 20 2.2.6 Tính đường kính trục vít me 20 2.2.7 Chọn series 20 2.2.8 Kiểm nghiệm trục vít me 21 2.2.9 Tính tốn tải trọng cho phép tác dụng lên trục .21 2.3 Tính tốn chọn ổ lăn .21 2.2.1 Chọn ổ lăn .23 2.3.2 Kiểm nghiệm khả tải trọng 24 2.4 Tính tốn cơng suất động bước 27 2.5 Tính tốn lựa chọn spindle .30 2.5.1 chế độ cắt 30 2.5.2 vận tốc cắt .30 2.6 Tính tốn lựa chọn kết cấu máy 32 a, Máy CNC dạng chữ C (C-frame): 32 b, Máy CNC dạng R (R frame – Router ): 32 c, Máy CNC dạng chữ H (H-farme): 34 2.7 kết luận nhiệm vụ: 34 LỜI NÓI ĐẦU Hiện nay, khoa học công nghệ ngày phát triển, việc ứng dụng kỹ thuật tiên tiến vào sản xuất nhằm tạo sản phẩm có suất, chất lượng cao, mà giá thành chấp nhận ngày trở nên cần thiết, đặc biệt nước phát triển Việt nam Đóng góp vào phát triển nhanh chóng khoa học công nghệ thời gian gần đây, tự động hố sản xuất có vai trị quan trọng Nhận thức điều này, chiến lược cơng nghiệp hố đại hố kinh tế, cơng nghệ tự động ưu tiên đầu tư phát triển Ở nước có cơng nghiệp phát triển, tự động hố ngành kinh tế kỹ thuật có khí chế tạo thực từ năm trước Một vấn đề định tự động hố khí chế tạo kĩ thuật điều khiển số công nghệ máy điều khiển số Các máy công cụ điều khiển số dùng phổ biến nước phát triển NC CNC năm gần nhập vào Việt nam sử dụng rộng rãi viện nghiên cứu công ty liên doanh Máy công cụ điều khiển số đại (máy CNC) thiết bị điển hình cho sản xuất tự động, đặc trưng cho ngành khí tự động.Vậy để làm chủ công nghê cần làm chủ thiết bị quan trọng điển hình Máy phay CNC thành tựu tiến khoa học kỹ thuật giới Nó ngày ứng dụng rộng rãi chế tạo máy, đặc biệt lĩnh vực cơ khí xác tự động hóa Sự đời máy CNC giải nhiệm vụ cấp bách tự động hố q trình sản xuất sản xuất hàng loạt nhỏ, sản xuất linh hoạt Từ nhu cầu thực tiễn kiến thức chúng em học giảng đường chúng em lựa chọn đề tài cho mơn đồ án tính toán thiết kế máy phay gỗ CNC trục, để mong tương lai gần, máy CNC thiết kế sản xuất Việt Nam có chất lượng tốt ngày phổ biến hơn, từ thúc đẩy phát triển khoa học công nghệ nước Tuy nhiên kinh nghiệm cịn hạn chế thời gian thực có hạn, nên đề tài nghiên cứu em thiếu xót Nhóm nghiên cứu mong nhận ý kiến đóng góp thầy để hồn thiện để tài Cuối nhóm nghiên cứu xin chân thành cảm ơn thầy T.S Trương Minh Đức hướng dẫn chúng em thực đề tài LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Tên đề tài: Tính tốn thiết kế máy phay gỗ CNC trục Sự phát triển công nghệ CNC: Công nghệ điều khiển số gia công thay đổi cách tiếp cận trình sản xuất Máy phay gỗ CNC trục máy công cụ ứng dụng phổ biến ngành công nghiệp gỗ Nghiên cứu thiết kế máy phay gỗ CNC trục giúp bạn hiểu rõ công nghệ đóng góp vào phát triển lĩnh vực Ứng dụng rộng rãi: Máy phay gỗ CNC trục sử dụng nhiều lĩnh vực khác nhau, chẳng hạn sản xuất nội thất gỗ, chế tạo đồ gỗ, ngành công nghiệp liên quan đến gỗ Việc nắm vững kiến thức tính toán thiết kế máy phay gỗ CNC trục mở nhiều hội nghề nghiệp lĩnh vực Thách thức kỹ thuật: Tính tốn thiết kế máy phay gỗ CNC trục nhiệm vụ kỹ thuật phức tạp Nó địi hỏi kiến thức khí, điện tử, lập trình quản lý liệu Nghiên cứu giải vấn đề kỹ thuật đề tài phát triển khả tư logic kỹ kỹ thuật bạn Đóng góp cho ngành cơng nghiệp gỗ: Việc nghiên cứu thiết kế máy phay gỗ CNC trục đóng góp vào phát triển cải tiến ngành công nghiệp gỗ Bằng cách cải thiện hiệu suất chất lượng máy phay gỗ CNC, bạn giúp tăng cường suất sản xuất cung cấp sản phẩm gỗ chất lượng cao cho thị trường Học hỏi thử thách thân: Tính tốn thiết kế máy phay gỗ CNC trục thử thách kỹ thuật đáng khám phá Qua trình nghiên cứu thực đề tài này, bạn có hội học hỏi kiến thức mới, rèn luyện kỹ kỹ thuật khám phá tiềm thân Chương 1: TỔNG QUAN VỀ MÁY CNC TRỤC 1.1 TỔNG QUAN VỀ MÁY CNC 1.1.1.Khái niệm máy CNC Máy CNC (Computer Numerical Control) loại máy công cụ điều khiển bằng máy tính để thực hoạt động gia cơng xác vật liệu kim loại, gỗ, nhựa composite Máy CNC sử dụng chương trình điều khiển số để điều chỉnh kiểm soát động hệ thống khác q trình gia cơng Các máy CNC có khả thực nhiều phép gia công phức tạp đa dạng, bao gồm cắt, khoan, tiện, phay mài Chúng có khả sản xuất hàng loạt sản phẩm với độ xác cao tốc độ gia cơng nhanh so với phương pháp gia công truyền thống Một máy CNC thông thường bao gồm thành phần sau: - Đầu dao: Được sử dụng để cắt tiện vật liệu - Bàn làm việc: Nơi kẹp giữ vật liệu q trình gia cơng - Trục di chuyển: Cung cấp chuyển động cho dao bàn làm việc theo ba chiều (X, Y, Z) - Hệ thống điều khiển: Một máy tính điều khiển số để lập trình điều khiển hoạt động máy CNC Máy CNC sử dụng rộng rãi nhiều ngành công nghiệp, bao gồm sản xuất ô tô, hàng không, y tế, điện tử gia công kim loại Chúng cung cấp khả linh hoạt hiệu suất cao trình sản xuất gia công chi tiết phức tạp 1.1.2.Lịch sử trình đời máy CNC Lịch sử phát triển: - 1725: Phiếu đục lỗ dung để tạo mẫu quần áo - 1808: Phiếu đục lỗ kim loại dùng để điều khiển tự động máy thêu - 1863: Tự động điều khiển chơi nhạc piano nhờ bang đục lỗ - 1940: John Parsons thiết kế máy CNC đại - 1952: Ra đời máy công cụ NC điều khiển số - 1959: Ngôn ngữ APT đưa vào sử dụng - 1960: Điều khiển số trực tiếp DNC - 1963: Đồ họa máy tính - 1970: Máy CNC đưa vào sử dụng - 1980: Điều khiển số phân phối đưa vào sử dụng Máy điều khiển số cổ điển chủ yếu dựa cơng trình người có tên John Parsons Từ năm 1940 Parsons sáng chế phương pháp dùng phiếu đục lỗ để ghi liệu vị trí tọa độ để điều khiển máy công cụ Máy điều khiển để chuyển động theo tọa độ, nhờ tạo bề mặt cần thiết cánh máy bay Năm 1948 J.Parson giới thiệu hiểu biết cho khơng lực Hoa Kỳ Cơ quan sau tài trợ cho loạt đề tài nghiên cứu phịng thí nghiệm Servomechanism trường Đại học kỹ thuật Massachusetts (MIT) Cơng trình MIT phát triển mẫu máy phay NC cách điều khiển chuyển động đầu dao theo trụ tọa độ Mẫu máy NC triển lãm vào năm 1952 Từ 1953 khả máy NC chứng minh Một thời gian ngắn sau, nhà chế tạo máy bắt đầu chế tạo máy NC để bán, nhà công nghiệp, đặc biệt nhà chế tạo máy bay dùng máy NC để chế tạo chi tiết cần thiết cho họ Mỹ tiếp tục cố gắng phát triển NC cách tiếp tục tài trợ cho MIT nghiên cứu ngôn ngữ lập trình để điều khiển máy NC Kết việc đời ngôn ngữ APT: Automatically Programmed Tools vào năm 1959 1.1.3.Phân loại máy CNC Máy CNC (Computer Numerical Control) phân loại theo nhiều tiêu chí khác Dưới số phân loại máy CNC thông dụng: a) Phân loại theo công việc: - Máy CNC gia công kim loại: Được sử dụng để gia công chi tiết kim loại, bao gồm máy tiện CNC, máy phay CNC, máy mài CNC máy khoan CNC Hình 1.1 Máy cắt laser CNC Fiber Máy CNC gia công gỗ: Được sử dụng để gia công sản phẩm từ gỗ đồ nội thất, cửa sổ, cánh cửa tượng gỗ Hình 1.2 Máy phay gỗ CNC SD-1325S - Máy CNC gia công composite: Sử dụng để gia công vật liệu composite carbon fiber fiberglass Hình1.3 Máy CNC gia công composite Trục Z: drz ≥ 20000 250 10-7 = 2.98 (mm) 41 , Từ tính tốn trên, ta thống sử dụng vít me có đường kính: d r = 12 (mm) 2.2.7 Chọn series 2.2.7.1 Chọn series cho trục X, Y Từ kết tính tốn trên: -Bước vít: L = 10 (mm) -Đường kính trục: : d r = 12 (mm) -Tải trọng động Max: C a = 2874 (N) -Tải trọng tĩnh Max: C o = 3770 (N) Ta chọn series: FR1520PS-HPNR 2.2.7.1 Chọn series cho trục Z Từ kết tính tốn trên: -Bước vít: L = (mm) -Đường kính trục: : d r = 12 (mm) -Tải trọng động Max: C a = 3604 (N) -Tải trọng tĩnh Max: C o = 3752 (N) -Ta chọn series: FR1525PS-HPNR 2.2.8 Kiểm nghiệm trục vít me Tuổi thọ làm việc: ( Lt = C a F am f w ) 10 60 N m Trong đó: Ca: Tải trọng động f w: Hệ số tải trọng (f w = 1,2) Nm: Tốc độ quay trung bình ( Trục Y: L = ( Trục Z: L = ( Trục X: Lt = t t 8200 ) 10 ) 10 ) 10 1844 , 8200 1886 , 12900 1876 , 60 2000 60 2000 60 4000 = 1146h > 8760h = 1146h > 8760h = 9720h > 8760h Tuổi thọ làm việc trục vít me trục X, Y, Z thỏa mãn độ bền thời gian sử dụng 2.2.9 Tính toán tải trọng cho phép tác dụng lên trục Tải trọng uốn: P = m.dr L 103 , với m hệ số lắp ghép: m = 10,2 21 Trục X: P = 10 , 15 Trục Y: P = 10 , 15 Trục Z: P = 10 , 2.15 400 103 = 3227 N ≥ f xmax = 1844 (N) 400 250 103 = 3227 N ≥ f ymax = 1885 (N) 103 = 8262 N ≥ f xmax = 1876 (N) Do vậy, vít me đảm bảo an tồn 2.3 Tính tốn chọn ổ lăn Hinh 2 cấu tạo ổ lăn Gồm phận chính: - Vịng ngồi - Vịng - Con lăn - Vịng cách Nhờ có lăn nên ma sát ổ ma sát lăn Hệ số ma sát lăn 0,0015 đến 0,006 Chế độ bôi trơn đơn giản Kết cấu cho phép chế tạo hàng loạt nên giá thành thấp Phân loại: - Theo hình dạng lăn: bi, đũa trụ ngắn, đũa trụ dài, đũa cơn, đúa hình trống đối xứng khơng đối xứng, đũa kim, đũa xoắn - Theo khả chịu tải trọng: + Ổ đỡ: chịu tải trọng hướng tâm phần lực dọc trục (ổ bi đỡ) chịu tải trọng hướng tâm (ổ đũa trụ ngắn) + Ổ đỡ chặn: chịu tải trọng hướng tâm dọc trục (ổ bi đỡ chặn, ổ đũa côn đỡ chặn) 22 + Ổ chặn đỡ: chủ yếu chịu tải trọng dọc trục, đồng thời phần tải trọng hướng tâm + Ổ chặn: chịu tải trọng dọc trục - Theo số dãy lăn: ổ dãy, ổ hai dãy, ổ bốn dãy… - Theo kích thước: siêu nhẹ, đặc biệt nhẹ, nhẹ, nhẹ rộng, trung, trung rộng, nặng… - Theo khả tự lựa: có khơng có khả tự lựa Ưu nhược điểm ổ lăn: - Ưu điểm: + Giá thành thấp sản xuất hàng loạt + Mất mát cơng suất ma sát thấp + Tính lắp lẫn cao, thuận tiện sửa chữa + Chăm sóc bôi trơn đơn giản + So với ổ trượt kích thước dọc trục nhỏ - Nhược điểm: + Khả quay nhanh, chịu va đập + Kích thước hướng kính tương đối lớn + Độ tin cậy thấp làm việc với vận tộc cao (do ổ bị nóng nên, vỡ vịng cách lực li tâm lăn) 2.2.1 Chọn ổ lăn 2.2.1.1 Chọn ổ lăn Trong cấu bàn làm việc máy phay CNC trục, tải trọng chủ yếu tác động lên ray dẫn hướng, dó mà lực tác dụng theo phương vng góc lên cấu trục vit me khơng đáng kể hay nói cách khác tính tốn đến ổ lăn vitme cần để ý đến lực dọc trục tác dụng lên trục vitme Tuy nhiên trình hoạt động xảy tượng rung cấu, yếu tố định tâm cung quan trọng, ta chọn ổ đỡ chặn dãy trường hợp này( chọn cụm trục ổ đỡ chặn) ồn làm việc với vận tốc cao Hinh Các kích thước ổ lăn 23 2.2.1.2 Chọn sơ kích thước ổ lăn Ta chọn series: 7032 BEP Hinh Thơng số ổ lăn Kí hiệu ổ d (mm) D (mm) B (mm) 703 15 42 13 r (mm) C (kN) 1,5 13 Bảng Kích thước ổ lăn 2.3.2 Kiểm nghiệm khả tải trọng 2.3.2.1 Trục Y Tính tốn khả tải trọng động: m C =Q √ L Tính tốn khả tải trọng tĩnh: m C 0=Q0 √ L Trong đó: m = L: tuổi thọ tính theo cơng thức: −6 −6 L=60.10 n Lt =60 10 5800 2000=696 ( triệu vòng) Q: trải trọng động ổ lăn tính theo cơng thức: Q = (V.X.Fr + Y.Fa).K t.K Qo Q0: Là tải trọng tĩnh ổ lăn tính theo cơng thức: Q0= (V X0.Fr + Y0.Fa).K t.K K d: Hệ số kể đến đặc tính tải trọng, K d = 1,1 K t: Hệ số kể đến ảnh hưởng nhiệt độ K t = Ta có: m =W y + M =20 + =28 ( kgf ) 24 C 0 (kN) 6,7 Lực tác dụng lên đầu ổ lăn là: m g R1= R 2= = 28.10 = 140 ( N ) Nội lực dọc trục F si của ổ nhau: F si =e Ri=1 , 14.140 = 160 ( N ) Lực dọc trục tác dụng lên ổ bi F ma Với ổ 1: ∑ F a 1= F s + =−160 + 1885 =782 , ( N ) Suy F aY 1=762 ( N ) Với ổ 2: : ∑ F aY 2 = F s 2+ F ma =160 + 1885 =1102 , ( N ) Suy F aY 2=1082 ( N ) F aY =max ( F aY 1 , F aY 2 ) =1102 , ( N ) Kiểm tra: F amax V RB = 1102 , 160 =6 , 89 > , 14 Chọn X 0=0 , ;Y 0=0 , 26 Tính tải trọng tĩnh: Q0= ( , 5.160 + , 26.1102 , ) , 1.1 =403 ( N ) Khả tải trọng tĩnh: C 0= 403 √ 696 =3 , kN < C 0=6.9 kN Vậy lựa chọn ổ bi phù hợp vs khả tải trục Y 2.3.2.2 Trục X Tính tốn khả tải trọng động: m C =Q √ L Tính tốn khả tải trọng tĩnh: m C 0=Q0 √ L Trong đó: m = L: tuổi thọ tính theo công thức: −6 −6 L=60.10 n Lt =60 10 5800 2000=696 ( triệu vòng) Q: trải trọng động ổ lăn tính theo cơng thức: Q = (V.X.Fr + Y.Fa).K t.K Qo Q0: Là tải trọng tĩnh ổ lăn tính theo cơng thức: Q0= (V X0.Fr + Y0.Fa).K t.K K d: Hệ số kể đến đặc tính tải trọng, K d = 1,1 25 K t: Hệ số kể đến ảnh hưởng nhiệt độ K t = Ta có: m =W x + M =10 + =18 ( kgf ) Lực tác dụng lên đầu ổ lăn là: R1= R 2= m g = 18.10 = 90 ( N ) Nội lực dọc trục F si của ổ nhau: F si =e Ri=1 , 14.90= 102 , ( N ) Lực dọc trục tác dụng lên ổ bi Với ổ 1: ∑ F aX 1 = F s 1+ F ma =−102 , + 1844 = 819 , ( N ) Suy F aX 1= 819 , ( N ) Với ổ 2: : ∑ F aX 2 = F s 2+ F ma =102 , + 1844 =1024 , ( N ) Suy F aX 2=1024 , ( N ) F aX =max ( F X 1 , F X 2 )= 1024 , ( N ) Kiểm tra: F aXmax V RB = 1024 , 102 , = , > , 14 Từ bảng: (Hình 2.7) Chọn: X=0,35 Y=0,57 Ta có: Tải trọng động: Q= ( , 35.102 , + , 57.1024 , ) , 1.1=681 , ( N ) Khả tải động: C =681 , √ 696 =6,043 kN < C =13 kN Từ bảng số liệu:( Hình 2.8) Chọn X 0=0 , ;Y 0=0 , 26 Tính tải trọng tĩnh: Q0= ( , 5.102 , + , 26.1024 , ) , 1.1=349 ( N ) Khả tải trọng tĩnh: C 0=349 √ 696 =3.092 kN < C 0= 6.9 kN Vậy lựa chọn ổ bi phù hợp vs khả tải trục X 2.3.2.3 Trục Z Tính tốn khả tải trọng động: C =Q √ L m Tính tốn khả tải trọng tĩnh: 26 m C 0=Q0 √ L Trong đó: m = L: tuổi thọ tính theo cơng thức: −6 −6 L=60.10 n Lt =60.10 5800 4000=1392 ( triệuvòng ) Q: trải trọng động ổ lăn tính theo cơng thức: Q = (V.X.Fr + Y.Fa).K t.K Qo Q0: Là tải trọng tĩnh ổ lăn tính theo cơng thức: Q0= (V X0.Fr + Y0.Fa).K t.K K d: Hệ số kể đến đặc tính tải trọng, K d = 1,1 K t: Hệ số kể đến ảnh hưởng nhiệt độ K t = Ta có: m=W z + M =5 + 8=13 ( kgf ) Lực tác dụng lên đầu ổ lăn là: R1= R 2= m g = 10.13 = 65 ( N ) Nội lực dọc trục F si của ổ nhau: F si =e Ri=1 , 14.65= 74 ( N ) Lực dọc trục tác dụng lên ổ bi Với ổ 1: ∑ F z 1= F s 1+ F ma =−74 + 1876 =864 ( N ) Suy F Z 1=864 ( N ) Với ổ 2: : ∑ F z 2= F s 2+ F ma =74 + 1876 =1012 ( N ) Suy F Z 2=1012 ( N ) F aZmax =max ( F Z 1 , F Z 2 )=1012 ( N ) Kiểm tra: F amax V RB = 1012 50 =20 , 24 > , 14 Chọn: X=0,35 Y=0,57 Ta có: Tải trọng động: Q= ( , 35.50 + , 57.1012 ) , 1.1 =653 ( N ) Khả tải động: C =653 √ 1392 =7 , kN < C =13 kN Từ bảng số liệu: (Hình 2.8) Chọn X 0=0 , ;Y 0=0 , 26 27 Tính tải trọng tĩnh: Q0= ( , 5.50 + , 26.1012 ) , 1.1 =316 ( N ) Khả tải trọng tĩnh: C 0=316 √ 1392 =3 , kN < C 0=6.9 kN Vậy lựa chọn ổ bi phù hợp vs khả tải cho trục Z 2.4 Tính tốn cơng suất động bước - Thơng số tính tốn động bước trục Y + Khối lượng tải = kg + Hệ số má sát giá dẫn hướng μ=0,12 + Đường kính trục vitme=12mm=0,012m + Khối lượng trục vitme=0,5kg + Bước vit=10mm=0,01m + Độ xác bàn máy Δl=0,03 mm/bước + Khoảng cách dịch chuyển l=300mm + Hệ số an toàn Sf=3 + Độ phân giải cần thiết động bước θs = 360 ∆ l pb = 360.0 , 03 10 =1 , 08 o + Số vòng quay động bước N m = f .60 θs 360 = 10000.60.1 , 08 360 =1800 vòng / ph + Momen quán tính khối lượng tải tác dụng lên trục động cơ: J t =m t ( pb , 01 ) =5 ( ) =1 , 26.10−5 ( kg.m2 ) π π + Momen xoắn khối lượng tải tác dụng lên trục động cơ T a= J t ε = J t fπθs 180 t 1 =1 , 26.10−5 10000 π .1 , 08 180.0 , =0 , 01 Nm + Momen xoắn ma sát dẫn hướng tác động lên trục động cơ: T 1= p b μ m g = π , 01 , 12.5.9 , 81= 0,0093 Nm π + Momen tổng cộng tác dụng lên trục động cơ: T m=( T a + T 1 ) Sf =( , 01 + 0,0093 ) =0,0579 Nm + Công suất làm việc P0 của động cơ P0=T m N m π 60 =0,0579.1800 - Thơng số tính tốn động bước trục X + Khối lượng tải: = kg 28 2 π 60 =10 , W + Hệ số má sát giá dẫn hướng: μ = 0,12 + Đường kính trục vitme:= 12mm = 0,012m + Khối lượng trục vitme:= 0,4 kg + Bước vit:= 10mm = 0,01m + Độ xác bàn máy:Δl = 0.03 mm/bước + Khoảng cách dịch chuyển: l = 200mm + Hệ số an toàn:Sf = + Độ phân giải cần thiết động bước θs = 360 ∆ l pb = 360.0 , 03 10 =1 , 08 o + Số vòng quay động bước N m = f .60 θs 360 = 10000.60.0 , 54 360 =1800 vịng / phút + Momen qn tính khối lượng tải tác dụng lên trục động cơ: J t =mt ( pb , 01 ) =4 ( ) =1 , 01.10−5 (kg.m2) π π + Momen xoắn khối lượng tải tác dụng lên trục động cơ T a= J t ε = J t fπθs 10000 π .1 , 08 =1 , 01.10−5 =0,0095 Nm 180 t 1 180.0 , + Momen xoắn ma sát dẫn hướng tác động lên trục động cơ: T 1= p b , 01 μ m g = , 12.4.9 , 81=0,0074 Nm π π + Momen tổng cộng tác dụng lên trục động cơ: T m=( T a + T 1 ) Sf =( 0,0095 + 0,0074 ) 3= 0,0507 Nm + Công suất làm việc P0 của động cơ: P0=T m N m π 60 =0,0507.900 - Thơng số tính toám động bước trục Z + Khối lượng tải: =2,6kg + Hệ số má sát giá dẫn hướng: μ=0,12 + Đường kính trục vitme:=12mm=0,015m + Khối lượng trục vitme:=0,5kg + Bước vit:=5mm=0,005m + Độ xác bàn máy:Δl=0,03 mm/bước + Khoảng cách dịch chuyển: l=100mm + Hệ số an toàn: Sf=3 + Độ phân giải cần thiết động bước 29 2 π 60 = , W θs = 360 ∆ l = pb 360.0 , 03 =2 , 16 o + Số vòng quay động bước N m = f .60 θs 360 = 10000.60.2.16 360 =3600 vòng / phút + Momen quán tính khối lượng tải tác dụng lên trục động cơ: J t =mt ( pb ) =2 , ( π 0,005 π ) =1 , 64.10−6 ( kg.m2) + Momen xoắn khối lượng tải tác dụng lên trục động cơ T a= J t ε = J t fπθs 10000 π .2 , 16 =1 , 64 10−6 =0.004 Nm 180 t 1 180.0 , + Momen xoắn ma sát dẫn hướng tác động lên trục động cơ: T 1= p b 0,005 −3 μ m g = , 12.2 , 6.9 , 81 =2 , 14.10 Nm π π + Momen tổng cộng tác dụng lên trục động cơ: T m=( T a + T 1 ) Sf =( 0,004 + , 71.10 −3 + Công suất làm việc ) =0 , 02 Nm P0 của động cơ: P0=T m N m π 2 π 60 60 =0 , 02.900 =1 , W - Qua khảo sát thị trường dựa sở thơng số tính tốn nhóm định chọn động có thơng số sau: + Loại động cơ: A50K-M566-G10 + Điện áp: 12V + Dòng điện định mức: 1,4A/pha + Góc bước: 0,072°/0,036° + Mơ men: 5Nm + Cơng suất: 100W 2.5 Tính tốn lựa chọn spindle 2.5.1 chế độ cắt - Cho chế độ cắt máy phay Do gia công thô nên ta chọn t = h = 0,3mm - Chọn phơi nhơm có bề mặt rộng 90mm, dài 300mm, lượng dư 2mm, có vỏ cứng - Dao phay thép gió có Ddao= 4 mm; Z = 4; γ =5 °; α =15° λ =15°, T = T ° ( T ° thời gian máy), φ =60° , φ °=5° - Hệ thống cơng nghệ có độ vững cao - Chọn lượng chạy dao: Theo bảng 6-5 (chế độ cắt GCCK) S z=( , 12−0 , 18 ) mm/răng Vì phơi có vỏ cứng B = 90mm nên S z giảm 20%, S = 0,12 mm/răng 30 2.5.2 vận tốc cắt Vận tốc cắt tính theo cơng thức V = C v D m x v q y v uv pv T t S z B Z ∙ k v ; m/ph Theo bảng 1-5 ( chế độ cắt GCCK) C v qv 185,5 xv 0,4 yv 0,3 uv 0,2 pv 0,1 0, m 0,33 Theo Bảng 2-5 ( chế độ cắt GCCK): T = 60’ Vì theo vật liệu nhơm nên : σ b=20KG/mm2 75 75 Theo bảng 2-1 (chế độ cắt GCCK) tao có: K m = σ = 20 =3 , 75 v b Bảng 7-1 ta có: K n = , Bảng 8-1 ta có: K u =1 K v = K m K n K u =3 , 75∗0 , 8∗1 =3 Thay vào ta có: v v v v V = v 185 , 5∗4 60 , 33 ,2 0, ∗0 , ∗0 , 120 , 2∗900 , 1∗4 ∙ 3=266 m/phút Số vòng quay phút dao : n= 1000 v 1000∗266 πD , 14∗ = =21178vòng/phút Theo thuyết minh máy chọn n = 21178 v/phút Lúc tốcđộ cắt thực tế là: V T = πDn 1000 = , 14∗4∗21178 1000 =265m/phút Lượng chạy dao phút lượng chạy dao thực tế theo máy: S M = S z∗Z ∗n =0 , 12∗4∗21178=10117 mm/phút Theo máy, chọn S M =20000mm/ph Vậy S z = thực 20000 4∗12141 =0 , mm/răng Lực cắt P ztính theo công thức: x p P z= y p U P C p∗t ∗S z ∗B ∗Z q p z D ∗n ∗ K p (kg) Theo bảng 3-5 ( chế độ cắt GCCK ) c X y u 0 u 31 q 8,2 ,86 ,72 ,86 Theo bảng 12-1 ( ) ( ) K p= K m = p 0, σ b = 75 20 75 ,3 = 0,6 Thay vào công thức: P z= 68 , 2∗0 , , 86 ∗0 , 10 , 72∗90 1∗4 ∗0 , =45 KG ∗3000 , , 86 Vậy công suất cắt là: N = P z∗ V 60∗102 =1 , 95 kW Vậy máy chạy đảm bảo an tồn ta chọn spindle với cơng suất 2,2 KW 2.6 Tính tốn lựa chọn kết cấu máy a, Máy CNC dạng chữ C (C-frame): Hình Kết cấu máy kiểu chữ C - Mô tả: Máy CNC có trục X gá nằm trục Y, trục Z chuyển động lên xuống, hình vẽ - Ưu nhược điểm máy + Ưu điểm: Độ xác cao kiểu máy CNC, sử dụng tiện lợi + Nhược điểm: Khó chế tạo, chiếm diện tích lớn Gá phơi nhỏ 32 - Máy Kiểu C, dung cho phay cắt gọt Kim loại, với độ xác cao, dung với phơi nhỏ Phù hợp với hành trình (Y
Ngày đăng: 20/11/2023, 06:29
Xem thêm:
