Đồ án máy công cụ máy phay ngang

Đây là phần thuyết minh cho đồ án môn học Máy công cụ. Đây là tài liệu mẫu hoàn chỉnh của phần thuyết minh Máy phay ngang cỡ bàn máy số 2. Tài liệu giúp những sinh viên khó khăn trong quá trình làm đồ án môn học này

THUYẾT MINH ĐỒ ÁN MÁY CÔNG CỤ

Nhiệm vụ thiết kế Thiết kế máy phay ngang

Nội dung thuyết minh

Lời nói đầu.

Chương 1 Chọn và phân tích máy chuẩn.

Chương 2 Thiết kế truyền dẫn máy công cụ.

Chương 3 Thiết kế động lực học máy.

Chương 4 Thiết kế kết cấu máy.

Chương 5 Thiết kế hệ thống điều khiển Hộp tốc độ.

Kết luận.

CHƯƠNG I CHỌN VĂ PHĐN TÍCH MÂY CHUẨN

I Chọn máy chuẩn:

Muốn chọn máy chuẩn thiết kế ta tiến hành thống kê và so sánh tính năng kỹ thuật của một số máy phay cùng loại

BẢNG THỐNG KÊ- SO SÁNH ĐỂ CHỌN MÁY

Từ bảng thống kê này ta đem so sánh với các số liệu đã cho theo yêu cầu thiết kế về mọi mặt như số cấp tốc độ, lượng chạy dao, cỡ bàn máy, công suất động cơ Ta chọn máy 6H82 làm máy chuẩn thiết kế.

II Phân tích máy chuẩn:

II.1 Phđn tích động học mây chuẩn.

II.1.1 Phđn tích động học hộp tốc độ của mây 6H82.

Hình 1

Hộp tốc độ sử dụng động cơ có công suất 7 KW, số vòng quay lă 1440 vòng/phút.Phương trình xích động:

Lưới đồ thị vòng quay của hộp tốc độ.

Hình 2.

+ Hộp chạy dao sử dụng động cơ riêng, công suất 1,7 KW với số vòng quay định mức: n đm = 1420 v/p + Có 18 cấp tốc độ chạy dao tương ứng theo phương dọc, ngang từ 19,5 mm/ph đến 950 mm/ph

+ Trong hộp chạy dao có cơ cấu phản hồi nhằm giảm chiều cao và số trục của hộp.

+ Trong hộp chạy dao có ly hợp ma sát để tách đường truyền công tác và đường truyền chạy dao nhanh.

(X).M 5T t xn (6˟1) = Sn Kết cấu hộp chạy dao:

LƯỚI KẾT CẤU ĐỒ THỊ VÒNG QUAY

n 0

n 1 n 2 n 3 n 4 n 5 n 6 n 7 n 8 n 9 n 10 n 11 n 12 n 13 n 14 n 15 n 16 n 17 n 18

Nhận xét : Lưới kết cấu đồ thị vòng quay phân bố không điều theo hình rẻ quạt , lượng mở không đều do chọn phương án thứ tự Chúng ta không chọn phương án có kết cấu gọn và bánh răng trong hộp phải cùng môdun để dùng đường truyền nhanh , trực tiếp.

5757

4444

26

−

−

và qua các trục trung gian khác chứ không qua hộp biến tốc

Hộp chạy dao chỉ có một cấp chạy dao nhanh cơ cấu phản hồi tạo 1 cấp tốc độ chậm

Có 1 bánh răng dùng chung Z = 18

Chạy dao nhanh nhờ ly hợp ma sát

II.2 Phđn tích kết cấu mây.

Câc cơ cấu đặc biệt sử dụng trong mây.

- Cơ cấu chọn trước tốc độ quay

Hình Nguyín lý cơ cấu chọn trước tốc độ quay của mây 6H82

Mây phay vạn năng có khả năng gia công ở nhiều chế độ cắt vă lượng chạy dao khâc nhau Trín mây phay dùng cơ cấu chọn trước tốc độ kiểu đĩa lỗ để chuẩn bị thay đổi tốc

độ cần thiết cho trục chính Mục đích của việc chọn trước tốc độ năy lă để giảm thời gian phụ của mây tăng năng suất cắt gọt

Hình dạng tổng quát của cơ cấu đĩa lỗ trên máy phay 6H82.

- Bộ ly hợp trên trục VI

Hình Bộ ly hợp trên trục VI trong hộp chạy dao máy 6H82

Bộ ly hợp trên gồm

- Cụm ly hợp bi an toàn M2 để phòng quá tải

- Ly hợp vấu M3 để tách đường truyền khi chạy dao nhanh và chạy dao công tác

- Ly hợp ma sât M4.

CHƯƠNG II THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC MÂY CÔNG CỤ

I Thiết kế động học hộp tốc độ

I.1 Các yêu cầu khi thiết kế hộp tốc độ:

Hộp tốc độ là một bộ phận quan trọng của máy cắt kim loại dùng để thực hiện các nhiệm vụ sau:

Truyền công suất từ động cơ tới trục chính

Đảm bảo phạm vi điều chỉnh tốc độ cần thiết cho trục chính hoặc trục cuối cùng với công bội  và số cấp vận tốc Z theo yêu cầu

Từ các thông số cơ bản Rn, , và Z ta có thể thực hiện nhiều phương án về kết cấu của hộp tốc độ, với cách bố trí số vòng quay, số trục hệ thống bôi trơn, điều khiển rất khác nhau Do đó ta cần lựa chọn phương án thích hợp theo những yêu cầu sau:

+ Các trị số vòng quay từ n1÷ n2 và công bội  phải phù hợp với trị số tiêu chuẩn.+ Các chi tiết tham gia thực hiện truyền động phải đủ độ bền, cứng vững để đảm bảo truyền động chính xác, nhất là đối với trục chính

+ Kết cấu hộp tốc độ phải đơn giản, xích truyền động phải hợp lí đạt hiệu suất truyền động cao, kết cấu phải dễ dàng tháo lắp, điều chỉnh và sửa chữa

+ Điều khiển phải nhẹ nhàng và an toàn

Với những yêu cầu trên, ta tiến hành phân tích lựa chọn một phương án tốt nhất phù hợp với các chỉ tiêu yêu cầu kỹ thuật, kinh tế trong điều kiện cho phép

I.2 Tính toán thiết kế:

I.2.1 Các thông số kỹ thuật cơ bản của hộp tốc độ:

Số vòng quay nhỏ nhất : nmin = 30 v/p

−

z z

n n

=

1 1830

1500

−

= 1,259 Lấy theo φ chuẩn φ = 1,26

+ Phạm vi điều chỉnh tốc độ:

Rn = Z-1 = 1,2617 = 50,85

Với công bội  =1,26 ta có 18 cấp tốc độ trục chính theo lý thuyết:

n1 = nmin = 30 v/pn2 = n1  = 37,8 v/p

n3 = n2  = 47,5 v/pn4 = n3  = 60 v/pn5 = n4  = 75 v/pn6 = n5  = 95 v/pn7 = n6  = 118 v/pn8 = n7  = 150 v/pn9 = n8  = 190 v/pn10 = n9  = 235 v/pn11 = n10  = 300 v/pn12= n11  = 375 v/pn13= n12  = 475 v/pn14= n13  = 600 v/pn15= n14  = 750 v/pn16= n15  = 950 v/pn17= n16  = 1180 v/pn18= n17  = 1500 v/p I.2.2 Xét chọn phương án không gian:

I.2.2.1 Số nhóm truyền tối thiểu:

imingh: tỷ số truyền giới hạn của cả xích truyền

X: số nhóm truyền tối thiểu

Thay giâ trị văo ta có 700

344

1

x =

⇒ x=Log(

)30

1440

= 3 Lấy nđc= 1440 Vậy : X =3 (nhóm truyền tối thiểu)

Vớïi Zv = 18 cấp tốc độ ta có thể phđn tích thănh câc thừa số nguyín tố sau

Z = 18 × 1 (1)

Z = 9 × 2 (2)

Z = 6 × 3 (3)

Z = 3 × 3× 2 (4) Với số nhóm truyền tối thiểu bằng 3 ta thấy câc phương ân không gian 1, 2, 3 không đạt yíu cầu còn phương ân 4 có thể phđn tích thănh câc phương ân sau

3 × 3 × 2 ( 1’)

3 × 2 × 3 ( 2’)

2 × 3 × 3 ( 3’)

* Để so sánh và lựa chọn phương án không gian ta dựa vào một số tính toán sau:+ Tổng số bánh răng của hộp tính theo công thức:

Bz = 2(P1 + P2 + P3+ .+Pi)

PAKG: 3x3x2:

Bz = 2(3+3+2) = 16 PAKG: 3x2x3:

Bz = 2(3+2+3) = 16 PAKG: 2x3x3:

Bz = 2(2+3+3) = 16+ Tổng số trục ít nh tấ của PAKG tính theo công thức:

Smin trục =(i+1)

i - số nhóm truyền động

Cả ba phương án không gian trên đều có số trục là:

Smin trục = 3+1=4(trục) + Chiều dăi của hộp (tính sơ bộ)

L = mb + nf

Trong đó

b lă chiều rộng của bânh răng

m khoảng câch bânh răng tính trín chiều dăi trục

f khoảng hở giữa hai bânh răng

n số khoảng hở f đo trín chiều dăi trục

Cả ba phương ân trín điều có chiều dăi hộp lă L = 17b + 16f

+ Xác định số lượng bánh răng chịu Mx lớn nhất, thường nằm trên trục cuối cùng ( trục chính hoăcû trục kế tiếp trục chính) các bánh răng lắp trên trục này sẽ có kích thước lớn do chịu Mx lớn, vì vậy tránh bố trí nhiều chi tiết trên trục cuối cùng, nhất là trục chính.

Sau khi tính toân ta có bảng so sânh câc phương ân như sau.

BẢNG SO SÁNH PHƯƠNG ÁN KHÔNG GIAN (HTĐ)

5 Chiều dăi bĩ nhất của hộp 17b + 16f 17b + 16f 17b + 16f

Bảng 2.1

Trên cơ sở so sánh trên ta chọn PAKG: Zv = 3x3x2

I.2.3 Xét chọn phương án thứ tự (PATT):

Mục đích của phương án thưï tự là tìm ra phương án thay đổi sự ăn khớp của các bánh răng trong nhóm truyền thích hợp nhất và tìm ra qui luật phân bố của các tỷ số truyền trong nhóm truyền:

Với một PAKG có nhiều PATT Số PATT được tính theo công thức:

K = m!

m- số nhóm truyền dẫn trong hộp tốc độ

K- số phương án thay đổi thứ tự

+ Xi : gọi là lượng mở lân cận hay còn gọi là số đặc tính của nhóm, lượng mở Xi phụ thuộc vào thứ tự hoán vị các nhóm tỷ số truyền.

+ Lượng mở giới hạn Xmax trong từng nhóm truyền được tính theo công thức:

 Xmax =  X(P-1)

Xmax = Po.P1.P2 P(i-1)Xmax = Xi.(Pi - 1) X- lượng mở

Pi- số tỷ số truyền trong nhóm

* Một PATT tốt là phương án có phạm vi điều chỉnh tỷ số truyền trong các nhóm truyền động nằm trong giới hạn cho phép Lượng mở cũng như các tia đặc trưng cho tỷ số truyền thay đổi từ từ, tạo thành lưới kết cấu hình rẽ quạt

BẢNG SO SÁNH PHƯƠNG ÁN THỨ TỰ (HTĐ)

Phương ân 3 × 3 × 2

I II III

(1) (3) (9) no

i5i1 i2 i3

Để biểu diễn chuỗi số vòng quay cấp số nhân ta vẽ lưới kết cấu trên toạ độ Logarit đối xứng.

Lưới kết cấu không biểu thị được giá trị thực của tỷ số truyền, của số vòng quay, không đánh giá được toàn diện chất lượng của phương án Để khắc phục những nhược điểm này ta xây dựng lưới đồ thị vòng quay

I.2.4 Xđy dựng lưới đồ thị vòng quay của hộp tốc độ

Trên cơ sở lưới kết cấu đã chọn ta vẽ đồ thị số vòng quay thể hiện mối quan hệ của của số vòng quay với trị số thực của tỷ số truyền Đồ thị này còn có tên gọi là đồ thị Germar

Cách biểu diễn các trục các điểm giống lưới kết cấu Các tia biểu diễn tỷ số truyền bố trí thích ứng với giá trị tỷ số truyền của nó với qui ước:

+ Các tia thẳng đứng biểu diễn tỷ số truyền i=1

+ Các tia nghiêng trái biểu diễn tỷ số truyền giảm tốc i<1

+ Các tia nghiêng phải biểu diễn tỷ số truyền tăng tốc i>1.

+ Các tia song song có giá trị như nhau

Lựa chọn phân phối các tỷ số truyền phải thoả mãn điều kiện:

1/4i2 Để dễ dàng ta chọn trước no trùng với một tốc độ nào đó của trục cuối cùng Vì vậy no thường chọn trước sau đó xác định tỷ số truyền io Nói chung no càng cao càng tốt,

vì nếu no cao thì số vòng quay của trục ngang trung gian sẽ cao moment xoắn bé kích thước các chi tiết máy trong truyền động nhỏ gọn

Chọn: no = n15 = 750 v/p ta có:

io =

3

192,1

11440

*Kiểm tra tỷ số truyền:

Thấy tất cả các tỷ số truyền được lựa chọn đều hợp lí, nằm trong phạm vi cho phép

là: 1/4i 2 (tương đương với

1 = 27

13 chọn i0 = 54

1

16 ⇒ f1 + g1 = 16 +39 = 55

1

19 ⇒ f2 + g2 = 19 +36 = 55

226.1

11

2

ϕ

⇒ f3 + g3 = 2 +3 =5 BSCNN của các tổng (fx + gx ) trên là K = 55

⇒ K = 55Trong nhóm này tỷ số truyền nhỏ nhất là i1 do đó bánh răng nhỏ nhất sẽ nằm trong tỷ số truyền này, ta tính Eminc

1 1 min

).(

f K

g f

Eminc = 16.55

)3916.(

= 1.03Chọn Eminc = 1

Ta tính được:

ΣZ = K.Eminc = 55.1 = 55

Tính số răng theo công thức:

j j

j

f.ZZ

g.ZZ

i4 =

13565471847

1826.1

11

4 4 4

ϕ

i5 =

65372837

2826.1

11

6

⇒ f g

= 5 ×13BSCNN (fx + gx) laì K=65

EminC =

19.018.65

)4718.(

17

)(

<

=

+

=+

x

x x Min

f K

g f Z

1926.1

11

Ở đây ta thấy khoảng cách trục giữa 2 cặp bánh răng có tỉ số truyền i7, i8 là không bằng nhau nên để hai cặp bánh răng này ăn khớp được thì phải chọn mođun bánh răng sao cho khoảng cách trục giữa hai cặp bánh răng trên là bằng nhau Ta có điều kiện sau (z7 + z7’)× m7 = (z8 +z8’) × m8

⇒ 8 7

12090

)7119.(

Ta kiểm nghiệm sai số vòng quay của trục chính theo:

∆n =

][

%100

n

n n

BẢNG TÍNH SAI SỐ VÒNG QUAY

+ Đồ thị sai số vòng quay

∆n%

Hình 2.2Trên đồ thị ta thấy sai số vòng quay hoàn toàn nằm trong giới hạn cho phép Do đó các trị số về số răng như đã tính ở trên là hợp lí

Ta có sơ đồ động hộp tốc độ

Hình 2.3 sơ đồ động hộp tốc độ mây phay mới

II Thiết kế động học hộp chạy dao.

II.1 Đặc điểm và yêu cầu khi thiết kế HCD:

II.1.1 Đặc điểm:

Hộp chạy dao dùng để thực hiện chuyển động chạy dao đảm bảo quá trình cắt được tiến hành liên tục Công suất bé [ 5÷10]% so với công suất của chuyển động chính Lượng chạy dao, cũng như tỷ số truyền của HCD không phụ thuộc vào kích thước chi tiết gia công nên không cần phải giữ công suất không đổi khi thay đổi vận tốc

Phạm vi điều chỉnh tỷ số truyền động: 1/5 ≤ is ≤ 2,8

Rsmax =

145/1

8,2i

imin s

max

II.1.2 yêu cầu:

Phải đảm bảo đủ công suất để thắng phân lực dọc trục Px Truyền động êm có khả năng đảo chiều Ngoài chuyển động chạy dao chậm còn có xích chạy dao nhanh để giảm thời gian phụ

II.2 Thiết kế hộp chạy dao.

II.2.1 Câc thông số kỹ thuật cơ bản của hộp chạy dao.

Số cấp tốc độ : Zv = 18

Smin ngang = Smin dọc =Smin đứng = 23,5 mm/ph

Smax ngang = Smax dọc = Smax đứng = 1180 mm/ph

Tính công bội φ của chuỗi số vòng quay

−

z z

n n

=

1 185.23

1180

−

= 1.259 Lấy theo φ chuẩn φ = 1,26

+ Phạm vi điều chỉnh tốc độ:

nsmin = 6

5,23 = 3,92 v/p

nsmax = 6

1180 = 196,6 v/p

Với công bội φ = 1,26 ta có 18 cấp tốc độ chạy dao theo lý thuyết sau

II.2.2 Chọn phương án không gian.

+ Số nhóm truyền tối thiểu:

min

n4

1 =

hay x = 1,6.lg min

onn

Chọn tỷ số truyền đầu trục động cơ như máy chuẩn 6H82:

no =1420

31564

24.44

26

=

v/pTỷ số truyền sau trục VI của hộp chạy dao:

is =

44.018

18.16

18.37

33.33

18.35

28.40

40

=

nmin =

944.0

92,3min = =

s

s

i n

Vậy : x = 1,6.lg 8

320 = 2,56 Chọn x = 3

Từ số cấp tốc độ của hộp chạy dao z = 18 ta có thể phđn tích thănh câc thừa số nguyín

3 × 3 × 2 ( 1’)

3 × 2 × 3 ( 2’)

2 × 3 × 3 ( 3’)

* Để so sánh phương án không gian ta dựa vào một số tính toán cơ bản sau:

+ Tổng số bánh răng của hộp tính theo công thức:

Sz = 2(P1 + P2 + P3+ .+Pi)

PAKG: 3x3x2:

Sz = 2(3+3+2) = 16 PAKG: 3x2x3:

Sz = 2(3+2+3) = 16PAKG: 2x3x3:

Sz = 2(2+3+3) = 16 + Tổng số trục của PAKG tính theo công thức:

Str = (i+1)

i - số nhóm truyền động

Cả ba phương án không gian trên đều có số trục là:

Str = 3+1=4(trục)

+ Chiều dăi của hộp (tính sơ bộ)

L = mb + nf

Trong đó

b lă chiều rộng của bânh răng

m khoảng câch bânh răng tính trín chiều dăi trục

f khoảng hở giữa hai bânh răng

n số khoảng hở f đo trín chiều dăi trục

Cả ba phương ân trín điều có chiều dăi hộp lă L = 17b + 16f

+ Xác định số lượng bánh răng chịu Mx trên trục cuối

Phương ân 1’ có 2 bânh răng chịu momen xoắn trín trục cuối

Phương ân 2’ có 3 bânh răng chịu momen xoắn trín trục cuối

Phương ân 3’ có 3 bânh răng chịu momen xoắn trín trục cuối

BẢNG SO SÂNH PHƯƠNG ÂN KHÔNG GIAN

4 Chiều dăi bĩ nhất của hộp 17b + 16f 17b + 16f 17b + 16f

Bảng 2.5Trên cơ sở so sánh ta chọn phương án không gian Z = 3x3x2

II.2.3 Xĩt phương ân thứ tự û(PATT):

Với một PAKG có nhiều PATT Số PATT được tính theo công thức:

K = m!

m- số nhóm truyền dẫn trong hộp tốc độ

K- số phương án thay đổi thứ tự

i5i1 i2 i3

ta sử dụng cơ cấu phản hồi và hệ thống các ly hợp cho hộp chạy dao của máy phay

Do sử dụng cơ cấu phản hồi nên ta không chọn lưới kết cấu xít đều hình rẻ quạt vì khi chọn lưới kết cấu này tỷ số truyền của các cặp bánh răng ăn khớp sẽ quá lớn hoặc quá bé Hơn nữa trong hộp chạy dao của máy phay thường chỉ sử dụng một mođun nên việc giảm

thấp số vòng quay trung gian không làm tăng kích thước của bộ truyền nên việc chọn phương án thứ tự không ảnh hưởng đến kích thước của hộp

Vì hộp chạy dao có tốc độ thấp để trực tiếp thực hiện các lượng ăn dao đứng, dọc, ngang

để gia công mà với tốc độ như trên vẫn chưa thỏa mãn Do đó, cần phải giảm tốc nhiều hơn nữa muốn thế ta phải dùng phương pháp giãn trục có nghĩa là dùng thêm các trục

io = i1.i2 =

6

11420

19

92,3

8,25

Lưới đồ thị vòng quay của hộp chạy dao

- Có cơ cấu phản hồi có 9 cấp tốc độ chậm

- Chạy dao nhanh nhờ có ly hợp ma sát tách đường truyền chạy dao làm việc

Ở lưới kết cấu cũng như đồ thị vòng quay ta không dùng phương án rẻ quạt vì trong hộp chạy dao ta dùng cơ cấu phản hồi nín khi sử dụng lưới kết cấu vă đồ thị vòng quay dạng rẻ quạt sẽ có trường hợp tỉ số truyền của cặp bânh răng năo đó quâ lớn hoặc quâ bĩ lăm cho kích thước câc bânh răng chính lệch nhau nhiều

III.1.6 Tính số răng của các bánh răng trong nhóm truyền:

+ Nhóm tỷ số truyền đầu:

i1 = ϕ

1

2626,1

1

=

⇔

' 1

1

Z Z

1 =

⇔

' 2

=ϕ

1 ⇒ f1 + g1 = 1+2 = 3i4 = 1 ⇒ f2 + g2 = 1 + 1 = 2

i5 = ϕ3 = 2 ⇒ f3 + g3 = 2 + 1 = 3Suy ra BSCNN lă K = 6

Số bánh răng nhỏ nhất nằm trong tỷ số truyền i3 ta tính :

Eminc =

5,81.6

)2117

).(

3

3 3

f K

g f Z

Ta chọn Eminc = 9

⇒ΣZ = K Eminc = 6.9=54

Ta tính số răng các bánh răng như khi ta tính ở hộp tốc độ theo công thức:

j j

j

f.ZZ

g.ZZ

+

∑

=