thiết kế máy phay lăn răng

Thuyết minh: Đồ án Tốt Nghiệp Bộ môn: Chế Tạo Máy LỜI NÓI ĐẦU Trong giai đoạn phát triển của xã hội hiện nay, việc xây dựng một nền công nghiệp hiện đại là một nhiệm vụ trọng tâm trong thời kỳ phát triển nền kinh tế thị trường. Nhận rõ được nhiệm vụ quan trọng đó Đảng và Nhà nước ta đã rất chú trọng đến việc phát triển nền công nghiệp nặng trong đó mũi nhọn là cơ khí chế tạo máy. Trình độ kỹ thuật của một đất nước trước hết được đánh giá bởi sự phát triển của ngành cơ khí chế tạo máy - một trong những ngành chủ đạo của nền công 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 tiết máy theo ý muốn. Ngày nay công nghệ sản xuất phôi đã đạt được những thành tựu to lớn trong việc tạo ra những phôi có hình dạng gần giống với chi tiết và lượng dư cần bóc đi rất nhỏ. Xong không vì thế mà ý nghĩa của máy cắt kim loại trong ngành cơ khí lại giảm mà còn tăng lên bởi quá trình gia công trên máy rất phức tạp và yêu cầu độ chính xác rất cao mà các dạng gia công khác khó hoặc không thể đạt được. Nhiệm vụ đặt ra cho những nhà thiết kế máy Việt Nam là phải trang bị cho đất nước một hệ thống những máy cắt kim loại có đủ chỉ tiêu kinh kỹ thuật 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 có được sự tổng hợp các kiến thức đã học trong các môn học của ngành và có được sự khái quát chung về nhiệm vụ của một người thiết kế em được nhận đề tài Thiết kế máy Phay Lăn Răng. Được sự chỉ bảo tận tình của thầy giáo ThS.Nguyễn Thuận và tập thể các thầy giáo trong bộ môn Máy và tự động hoá 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, chắc chắn sẽ không tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong đựơc sự chỉ bảo của các thầy để em có điều kiện học hỏi thêm. Em xin chân thành cảm ơn! Thái Nguyên, ngày tháng năm 2012 Sinh viên thiết kế Vũ Đức Hiệp GVHD: ThS.Nguyễn Thuận - 1 - SV: Vũ Đức Hiệp Thuyết minh: Đồ án Tốt Nghiệp Bộ môn: Chế Tạo Máy PHẦN: I TỔNG HỢP CẤU TRÚC ĐỘNG HỌC MÁY GVHD: ThS.Nguyễn Thuận - 2 - SV: Vũ Đức Hiệp Thuyết minh: Đồ án Tốt Nghiệp Bộ môn: Chế Tạo Máy I - XÁC ĐỊNH CÔNG DỤNG CỦA MÁY - CHỌN CÁC THÔNG SỐ CHỦ YẾU Máy phay lăn răng là loại máy chuyên dùng, nó được chế tạo để gia công bánh răng trụ răng thẳng, răng nghiêng và bánh vít (bằng phương pháp chạy dao hướng kính hay tiếp tuyến ). Việc cắt bánh răng được thực hiện bằng cách lăn bao hình giữa dao phay trục vít và phôi, gia công bằng phương pháp phay thuận hay phay nghịch với chạy dao thông thường hay chạy dao đường chéo. Máy phay lăn răng làm việc theo chu kỳ bán tự động. Đường kính lớn nhất của bánh răng được gia công : D max =800 Modul lớn nhất của bánh răng được gia công: m max =10 II - PHƯƠNG PHÁP TẠO HÌNH BỀ MẶT CHI TIẾT GIA CÔNG Máy phay lăn răng làm việc theo phương pháp bao hình, tạo hình bề mặt bằng phương pháp lăn và tiếp xúc. - Trên máy có các chuyển động sau : + Chuyển động tạo ra đường chuẩn Φc . + Chuyển động tạo ra đường sinh Φs + Chuyển động phân độ Fa . - Đường sinh công nghệ là đường thân khai, còn đường chuẩn là đường răng. 2.1.Phương pháp phân tích chuyển động tạo ra đường sinh Φs , và chuyển động phân độ F a . Theo phương pháp bao hình, đường thân khai (1) được tạo thành là đường bao của các vị trí liên tiếp của lưỡi cắt thực (2). Quá trình hình thành biên dạng răng là quá trình ăn khớp cưỡng bức giữa bánh răng cần gia công và dao phay trục vít (nhắc lại sự ăn khớp của trục vít và bánh răng). Do đó dao và phôi có chuyển động quay phù hợp với nhau. Vậy chuyển động phân GVHD: ThS.Nguyễn Thuận - 3 - SV: Vũ Đức Hiệp Thuyết minh: Đồ án Tốt Nghiệp Bộ môn: Chế Tạo Máy độ Fa sẽ trùng với chuyển động tạo thành đường sinh Φs. Để tạo ra chuyển động này ta có sơ đồ như (hình-1). Nếu bánh răng được cắt có Z răng dao phay trục vít có K đầu mối, tốc độ quay của dao là n d thì tốc độ quay của phôi là: n f sao cho: Z K n n d f = Gọi i x là chạc phân độ ta có : n d .i 12 .i x .i 34 = n f 34123412 . 1 . 1 iiZ K iind n x f i == GVHD: ThS.Nguyễn Thuận - 4 - SV: Vũ Đức Hiệp i x 3 2 1 n d 5 n f 4 2 Dao Hình-1 1 2 Thuyết minh: Đồ án Tốt Nghiệp Bộ môn: Chế Tạo Máy Z K xx Ci . = 2.2.Phân tích tạo ra đường chuẩn Φc Khi cắt bánh răng trụ răng thẳng, đường chuẩn là đường song song với trục phôi. Để tạo ra đường chuẩn này dao phay dịch chuyển dọc trục phôi với lượng chạy dao S d xác định trên một vòng quay của phôi. Chuyển động n d là chuyển động của dao phay trục vít nhằm tạo ra tốc độ cắt ứng với chuyển động quay của dao theo tỉ số truyền: Z K n n i f d == Nhóm Φ S (n d , n f ): liên hệ với nhau theo tỷ số truyền trên được gọi là đường sinh T. Chuyển động tịnh tiến của bàn mang dao hoặc của bàn máy mang phôi theo phương dọc trục của chi tiết nhằm cắt hết bề rộng răng. Φs (T) : Nhóm tạo hình đường chuẩn. Khi gá dao sao cho : ϕ = ± λ Trong đó : ϕ - Góc nghiêng trục dao λ - Góc nâng răng trục vít. Khi cắt bánh răng trụ răng nghiêng thì đường chuẩn là đường xoắn vít có góc nâng bằng góc nâng của bánh răng. Chuyển động tạo ra đường chuẩn có thể xác định như sau : (Hình - 2) GVHD: ThS.Nguyễn Thuận - 5 - SV: Vũ Đức Hiệp Hình - 2 Thuyết minh: Đồ án Tốt Nghiệp Bộ môn: Chế Tạo Máy T A A B B1 B1 B Sd β nf nt nd d d T x nf nt nd Hình - 2 Khi gia công bánh răng thẳng thì phôi cứ quay 1 vòng thì dao tịnh tiến một đoạn là S đ để gia công hết đoạn răng từ A→B. Khi gia công bánh răng nghiêng ,để dao phay cắt hết đoạn răng nghiêng từ A→B 1 thì phôi phải quay thêm một lượng là n t sao cho có sự phối hợp giữa n t và n phôi để dao dịch chuyển một cung AB 1 . Mối liên hệ giữa n t và dao như sau: Giả sử phôi quay thêm (n t ) một góc α i nào đó thì dao sẽ dịch chuyển một lượng là S d . Nếu phôi quay thêm một lượng (n t ) = 1 vòng phôi thì lúc đó dao tịnh tiến một lượng là T (T :là bước xoắn vít trụ). Ta có: T d Cotg= π β. . Trong đó: GVHD: ThS.Nguyễn Thuận - 6 - SV: Vũ Đức Hiệp Thuyết minh: Đồ án Tốt Nghiệp Bộ môn: Chế Tạo Máy d - là đường kính phôi: β π β β π β Sin Z g Z Cos Zm d n m cot. cos m =T . nn =⇒= Như vậy ta thấy khi dao dịch chuyển một lượng là T thì phôi quay phụ thêm 1 vòng. Nếu dao dịch chuyển một lượng là S đ thì phôi quay phụ thêm một lượng n t . Ta có: T S n n T S d t td =⇒= 1 (vòng phôi) Vậy khi phôi quay thêm một lượng n t (vòng phôi) thì dao quay thêm một lượng là : T S K Z d . (vòng dao). Như vậy để gia công bánh răng trụ răng nghiêng thì: +) Phân độ : Phôi quay 1 vòng , dao quay K Z (vòng) +)Tạo rãnh nghiêng:Phôi quay n t (vòng), dao quay T S K Z d . (vòng). Lượng di động tính toán là: 1 vòng phôi → K Z K Z S T d ± . (Vòng dao). Dấu (-) khi đường xoắn của răng gia công và dao trùng nhau Dấu (+) khi chúng ngược chiều nhau. Khi cắt bánh vít gồm hai chuyển động n d ,n f và Φs (n d ;n f ) nhóm động học tạo hình đường sinh: T k - Chuyển động chạy dao hướng kính để cắt hết chiều sâu cắt theo phương pháp chạy dao hướng kính, nếu chạy dao tiếp tuyến thì dịch chuyển một lượng S t của dao. GVHD: ThS.Nguyễn Thuận - 7 - SV: Vũ Đức Hiệp Thuyết minh: Đồ án Tốt Nghiệp Bộ môn: Chế Tạo Máy M 1 2 3 4 5 6 i v i x 7 8 9 10 i s n d n f T k t vm +) Xích tốc độ: M - 1 - 2 - i v - 3 - 4 - dao phay trục vít. Lượng di động tính toán: n d/c (v/p) động cơ M → n d (v/p) DTV Phương trình điều chỉnh động học : n d/c . i 1-2 . i v . i 3-4 = n d ⇒i v =C v .n d/c +) Xích phân độ : Dao phay trục vít - 4- 5 - i x - 6 - 7 - phôi 1 vòng dao → k/z vòng phôi . Phương trình điều chỉnh động học: 1 . i 4-5 . i x . i 6-7 =k/z Công thức điều chỉnh i x = C x . k/z C x : Hệ số điều chỉnh xích bao hình +) Xích chạy dao : Phôi - 7 - 8 - i S - 9 -10 - Vít me chạy hướng kính. 1 vòng phôi → bàn máy tịnh tiến hướng kính S K (mm). 1 . i 7-8 . i s . i 9-10 . t vm = S k i S = C sk . S k Cắt bằng phương pháp chạy dao tiếp tuyến. Dao phay có dạng đầu côn hoặc dao bay áp dụng cho cắt bánh vít với sơ đồ đầu mối lớn hơn hai. GVHD: ThS.Nguyễn Thuận - 8 - SV: Vũ Đức Hiệp Thuyết minh: Đồ án Tốt Nghiệp Bộ môn: Chế Tạo Máy M 1 2 3 4 7 8 i v i x 9 10 11 12 i s n d n f1 Tt n f2 t vm 5 6 15 14 13 i y M +) Xích tốc độ: M – 1 – 2 – iv – 3 – 4 – DTV Lương di động tính toán: n dc (v/p) → n d (v/p) DTV phương trình điều chỉnh động học n dc . i 12 . i v . i 3-4 = n d Công thức điều chỉnh động học iv = C v .n d +) Xích phân độ : DTV – 4 – 5 – Σ – 6 – 7 – Σ – ix – 8 – 9 - Phôi bánh vít. Lượng di động tính toán 1(vòng) DTV → K/Z (Vòng) Phôi BR Phương trình điều chỉnh động học 1. i 4-5 . i Σ . i 6-7 . i x . i 89 = K/Z Công thức điều chỉnh i x = C x . K/Z C x : Hệ số điều chỉnh động học +) Xích chạy dao dọc trục (tiếp tuyến). GVHD: ThS.Nguyễn Thuận - 9 - SV: Vũ Đức Hiệp Thuyết minh: Đồ án Tốt Nghiệp Bộ môn: Chế Tạo Máy Phôi - 9 -10- i S -11- 12 -vít me tiếp tuyến Lượng di động tính toán 1(vòng) phôi bánh vít → S t (mm) bàn dao tiếp tuyến Phương trình điều chỉnh động học 1 . i 9-10 . i s . i 11-12 . t vm = S t ⇒i s = S t . C t + Xích vi sai: Vít me tiếp tuyến mang bàn dao kéo dài – 12 – 13 – i y 14 – 15 – Σ – 6 – 7 – i x – 8 – 9 – Bàn máy mang phôi Lượng di dộng tính toán: vm t t m. Π (vòng) Vít me tiếp tuyến → Z 1 (vòng) Phôi bánh vít Phương trình điều chỉnh động học Z xy t m iiiiiii vm t 1 987615141312 . = −−Σ−− Π i x = C x .k/z Công thức điều chỉnh xích vi sai: km yy t Ci 1 . = III - THÀNH LẬP SƠ ĐỒ CẤU TRÚC MÁY Từ phân tích phương pháp tạo hình trên ta thấy máy phay lăn răng có các chuyển động tạo hình sau: Khi cắt bánh răng trụ răng thẳng cần có chuyển động quay chính của dao là Q 1 để tạo ra tốc độ cắt, chuyển động quay phôi Q 2 phù hợp với Q 1 . Do vậy giữa dao và phôi phải có liên kết nội với chạc điều chỉnh i x , đó là nhóm tạo hình đường sinh Φs (Q 1 ,Q 2 ) . 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 phụ thêm Q 3 phù hợp với chuyển động thẳng đứng của bàn máy T, lúc này bàn máy mang phôi nhận đồng thời 2 chuyển động độc lập nhau (Q 2 ,Q 3 ) vì vậy trong cấu tạo của máy cần bố trí thêm cơ cấu cộng (cơ cấu vi sai) để gộp 2 chuyển động này đó là nhóm tạo hình đường chuẩn Φc(Q 3 ,T). GVHD: ThS.Nguyễn Thuận - 10 - SV: Vũ Đức Hiệp [...]... Nghiệp Bộ môn: Chế Tạo Máy PHẦN :II XÁC ĐỊNH ĐẶC TRƯNG CƠ BẢN MÁY GVHD: ThS.Nguyễn Thuận Hiệp - 21 - SV: Vũ Đức Thuyết minh: Đồ án Tốt Nghiệp Bộ môn: Chế Tạo Máy I - ĐẶC TRƯNG VỀ CÔNG NGHỆ Máy phay lăn răng là loại máy chuyên dùng để gia công bánh vít, bánh răng trụ răng thẳng, răng nghiêng Phôi gia công là phôi trụ có đường kính lớn nhất: Dmax = 800mm Vật liệu gia công trên máy: Thép, gang, đồng và... Đức Thuyết minh: Đồ án Tốt Nghiệp Bộ môn: Chế Tạo Máy [4] Chọn công bội ϕ tiêu chuẩn Máy thiết kế là máy phay lăn răng nên chọn ϕ =1,26 Khi đó số tốc độ của máy thiết kế là: lg R n lg 6,25 Z= + 1= + 1= 9 lg ϕ lg 1,26 Lấy theo bảng 5 [1] Ta có chuỗi số vòng quay tiêu chuẩn sau: 50 ; 63 ; 80 ; 100 ; 125 ;160 ; 200 ; 250 ; 315 (v/f) 2- Xích chạy dao Máy bố trí 3 xích chạy dao Xích chạy dao thẳng đứng,... Bộ môn: Chế Tạo Máy PHẦN :III TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC MÁY GVHD: ThS.Nguyễn Thuận Hiệp - 28 - SV: Vũ Đức Thuyết minh: Đồ án Tốt Nghiệp Bộ môn: Chế Tạo Máy I - HỘP TỐC ĐỘ Vì máy thiết kế là máy chuyên dùng, chi tiết được gia công hàng loạt Do đó ta sử dụng hộp tốc độ dùng bánh răng thay thế 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... Tốt Nghiệp Bộ môn: Chế Tạo Máy Từ đó ta thành lập được sơ đồ cấu trúc động học toàn máy gồm các xích liên kết trong, ngoài và các khâu điều chỉnh như sau: 1 2 iV 3 nf nt M 4 Sđ nd SK iS 12 10 17 9 11 16 8 St ix 7 18 i0 19 20 5 ∑ 15 6 iy 14 13 Sơ đồ cấu trúc động học máy phay lăn răng GVHD: ThS.Nguyễn Thuận Hiệp - 18 - SV: Vũ Đức Thuyết minh: Đồ án Tốt Nghiệp Bộ môn: Chế Tạo Máy Với sơ đồ cấu trúc trên... phương án c, d có việc điều chỉnh vi sai không phụ thuộc vào răng của số răng bị cắt, do đó khi cắt răng với số răng khác nhau ta chỉ cần điều chỉnh chạc i x sẽ rút ngắn được thời gian điều chỉnh máy đảm bảo cặp bánh răng làm việc tốt vì chúng có cùng góc nghiêng Còn phương án a, b thì không có ưu điểm nào Phương án c, có nhược điểm là khi cắt bánh răng nghiêng lượng chạy dao thẳng đứng phụ thuộc vào tốc... nhóm truyền Như thế kết cấu truyền dẫn sẽ đơn giản + Khả năng đóng cần tốc độ làm gãy bánh răng không có do đó không phải dùng cơ cấu hãm nào cả + Việc điều chỉnh máy chậm chạp là nhược điểm gây ra do ta sử dụng cặp bánh răng thay thế Nhưng ta lại gia công một lô sản phẩm nên thời gian phụ đó là quá nhỏ so với thời gian chạy máy Do đó không ảnh hưởng đến năng suất máy 1- Chọn dạng kết cấu Ri2 Ta có :... bánh răng 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 2000 1460(v/f) i1 i2 i3 i4 i5 i6 i7 315 (v/ph) i8 250 (v/ph) i9 200 (v/ph) i10 160 (v/ph) 125 (v/ph) 100 (v/ph) 80 GVHD: ThS.Nguyễn Thuận Hiệp - 30 - Đồ thị vòng quay máy phay lăn răng (v/ph) (v/ph) SV: Vũ Đức 50 (v/ph) 63 Thuyết minh: Đồ án Tốt Nghiệp Bộ môn: Chế Tạo Máy Trong... dao cho máy thiết kế là Sđmin = 0,8 mm/v ; Sđmax = 5 mm/v S 5 R sd = d max = = 6,25 Vậy: Sd min 0,8 Để khống chế tổn thất máy không đổi, và có được tốc độ và lượng chạy dao ta chuỗi chạy dao là chuỗi cấp số nhân với ϕs = 1,26 Ta có chuỗi cấp chạy dao đứng là: lg R sd lg 6,25 Zs = + 1= + 1= 9 lg ϕ lg 1,26 GVHD: ThS.Nguyễn Thuận Hiệp - 24 - SV: Vũ Đức Thuyết minh: Đồ án Tốt Nghiệp Bộ môn: Chế Tạo Máy Lượng... trong máy bố trí xích chạy dao hướng kính được nối từ xích chạy dao dọc Theo máy chuẩn ta chọn lượng chạy dao hướng kính của máy là 1/3 lượng chạy dao đứng Khi đó ta có lượng chạy dao hướng kính là: 0,27 ; 0,34 ; 0,43 ; 0,54 ; 0,68 ; 0,85 ; 1,08 ; 1,36 ; 1,7(mm/v) c) Xích chạy dao tiếp tuyến Để cắt bánh bít bằng phương pháp chạy dao tiếp tuyến và cắt bánh răng bằng phương pháp chạy dao đường chéo Máy. .. tuyến Lượng chạy dao phụ thuộc vào góc nghiêng của bánh răng và số răng của 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 xích chạy dao nhanh cho chạy dao hướng kính và chạy dao thẳng đứng lượng dịch chuyển có thể lấy bằng 0,1 ÷ 0,6m/ph Theo máy chuẩn chọn lượng dịch chuyển nhanh của bàn máy là 0,17m/ph Dịch chuyển nhanh của bàn trượt dao . Bộ môn: Chế Tạo Máy I - XÁC ĐỊNH CÔNG DỤNG CỦA MÁY - CHỌN CÁC THÔNG SỐ CHỦ YẾU Máy phay lăn răng là loại máy chuyên dùng, nó được chế tạo để gia công bánh răng trụ răng thẳng, răng nghiêng và. Tạo Máy. Để có được sự tổng hợp các kiến thức đã học trong các môn học của ngành và có được sự khái quát chung về nhiệm vụ của một người thiết kế em được nhận đề tài Thiết kế máy Phay Lăn Răng. . bánh răng được thực hiện bằng cách lăn bao hình giữa dao phay trục vít và phôi, gia công bằng phương pháp phay thuận hay phay nghịch với chạy dao thông thường hay chạy dao đường chéo. Máy phay lăn