thiết kế máy tiện ren vít vạn năng nâng cao

Song 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 gi

NhËn xÐt cña gi¸o viªn híng dÉn

Mục lục

phần I.tổng chung quan về thiết kế máy công cụ Trang:

phần ii.thiết kế sơ đồ cấu trúc động học của máy Trang:

phần iii thiết kế các đặc tính kỹ thuật của máy Trang:

phần iv.thiết kế động học máy Trang:

phần v.thiết kế động lực học máy Trang:

phần vi.thiết kế chi tiết máy Trang:

phần vii.thiết kế hệ thống bôi trơn làm nguội Trang:

phần VIII hớng dẫn và điều chỉnh máy Trang:

phần IX tài liệu tham khảo Trang:

Tài liệu tham khảo.

[1] - Pham Đắp-Nguyễn Đức Lộc (Tính toán thiết kế máy cắt kim loại)

[8] - Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí (Trịnh Chất-Lê Van Uyển)

[9] - PGS-PTS Dơng Đình Giáp (Tập bản vẽ kết cấu máy tiện ren vít vạn năng 16b16Π ; 16b16kΠ)

Lời mở 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 trờng Nhận rõ đợc nhiệm vụ quan trọng đó Đảng và Nhà nớc 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 nớc trớc hết đợc 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 lợng d nào đó từ phôi để biến thành các chi tiết máy theo ý muốn Ngày nay công nghệ sản xuất phôi đã đạt đợc những thành tựu to lớn

trong việc tạo ra những phôi có hình dạng gần giống với chi tiết và lợng d cần bóc

đi rất nhỏ Song 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 không thể đạt đợc.

Nhiệm vụ đặt ra cho những nhà thiết kế máy Việt Nam là phải trang bị cho đất nớc 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 đa nền công nghiệp đi lên.

Sau 5 năm học tập tại Trờng Đại học kỹ thuật Công nghiệp đến nay em đã

hoàn thành chơng trình đại học ngành Cơ Khí Chế Tạo Máy Để có đợc sự tổng hợp các kiến thức đã học trong các môn học của ngành và có đợc sự khái quát

chung về nhiệm vụ của một ngời thiết kế em đợc nhận đề tài: Thiết kế máy Máy

tiện ren vít vặn năng cấp chính xác nâng cao Đợc sự chỉ bảo tận tình của thầy

giáo TS Hoàng Vị 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 nhng 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 2004

Sinh viên thiết kế:

Nguyễn Đức Cờng.

Phần I tổng quan chung về thiết kế máy công cụ

1.1.Các yêu cầu đối với máy công cụ đợc thiết kế:

1.Độ chính xác gia công và kích thớc giới hạn của phôi cho phép:

Độ chính xác của máy công cụ có ảnh hởng trực tiếp đến độ chính xác gia công.Độ chính xác gia công phụ thuộc vào độ chính xác hình học và động lực học của máy, độ biến dạng của nhiệt độ độ cứngcủa các chitiết và mối ghép độ mòn của các cặp chi tiết máy và khả năng khắc phục lắp đặt, điều chỉnh máy

đúng, định vị, điều chỉnh cụm máy cũng nh các phụ tùng kèm theo máy

Do đó trong quá trình cắt gọt có thể gây ra các sai số sau đây:

- Kích thớc bề mặt gia công, kích thớc xác định vị trí tơng đối của các bề mặt gia công

- Hình dáng hình học của các bề mạet gia công

- Vị trí tơng đối của các bề mặt gia công

Độ chính xác hình học là rất cần thiết nhng cha đủ điều kiện để dảm bảo độ chính xác gia công của máy vì còn nhiều yếu tố khác ảnh hởng đến độ chính xác gia công của máy nh tải trọng, rung động, môi trờng

Độ chính xác gia công và độn nhẵn bề mặt gia công phụ thuộc vào vật liệu của phôi, vật liệu dao, chế độ gia công, rung động khi cắt gọt Ngời ta thiết kế phảI đảm bảo tính toán thiết kế sao cho máy có độ chịu rung động cao trong mọi điều kiện làm việc và chế độ làm việc của máy cho phép

Mỗi nớc đều có tiêu chuẩn về độ chính xác gia công của máy để đánh giá máy chính xác thờng, máy chính xác cao hơn, máy chính xác đặc biệt và siêu chính xác

1 2 Thiết kế máy phải có năng suất cao:

Muốn nâng cao năng suất của máy công cụ có thể sử dụng các biện pháp sau

đây:

-Giảm thời gian cắt gọt thực chất là tăng năng suất công nghệ cho máy.

-Giảm thời gian phụ

-Giảm tổn thất ngoài chu kỳ

Muốn tăng năng suất công nghệ có thể nâng cao chế độ cắt gọt, tăng chế độ cắt

và lợng chạy dao, tăng tổng cộng chiều dài của lỡi cắt tham gia vào quá trình tạo hình quá trình gia công phụ thuộc vào quá trình cắt gọt Việc sử dụng dung dịch bôi trơn và làm nguội có hiệu quả, có tác dụng làm tăng năng suất, tăng số lợng các nguyên công trùng nhau là một dự trữ đáng kể để nâng cao năng suất Muốn vậy phải thực hiện một số nguyên công sau đây trên máy nhiều vị trí bao giờ cũng hợp lý nhất sử dụng biện pháp gia công liên tục

Việc giảm thời gian của các nguyên công phụ đợc thực hiện bằng cách hoàn chỉnh hệ thống điều chỉnh và điều khiển cơ câú truyền động của máy Tốc độ chuyển đông phụ của máy thờng bị hạn ché bởi tải trọng tĩnh, tốc độ này ảnh h-ởng tới tải trọng, chi tiết làm việc của cơ cấu và chi tiết máy

Những biện pháp về tự động hoá có tác dụng tốt với việc giảm bớt ngoài chu

kỳ Việc nâng cao độ tin cậy của hệ thống máy làm đảm bảo thời gian làm việc của máy, tránh đợc hỏng hóc Việc tự động hoá thay thế dụng cụ, việc trùng nguyên công thay thế dụng cụ với nguyên công sẽ làm giảm tổn thất ngoài chu kỳ

1.3.Đơn giản, thuận tiện, an toàn khi sử dụng, khi bảo quản điều khiển và

sử dụng.

1.4 Độ tin cậyvà tuổi thụ là một trong những chỉ tiêu chất lợng của máy mới:

Gồm các chỉ tiêu sau đây:

Khả năng hỏng hóc do ảnh hởng của cá yếu tố ngẫu nhiên gây nên hỏng hóc các phần tử truyền động, phôi, hệ điều khiển, dụng cụ biến đổi các lực ma sát Tuổi thọ của máy là khả năng và khoảng thời gian máy làm việc liên tục khi hết hạn sử dụng quy đinh nó phụ thuộc vào độ mòn của các mối nối động sự

mệt mỏi của các yếu tố làm việc chịu ứng suất thay đổi Tính chất đảm bảo độ chính xác ban đầu của máy công cụ gọi là độ tin cậy chính xác hay độ tịn cậy công nghệ.

Độ thuận tiện khi điều chỉnh hay sửa chữa máy biểu thị khả năng phòng ngừa

và nguyên nhân phát sinh hỏng hóc

Cuối cùng là khả năng dự trữ kỹ thuật thể hiện ở chỗ máy thiết kế mới cần đợc

sử dụng tới mức tối đa các chi tiết tiêu chuển và quy chuẩn nhất thể hoá để ta dêc dàng tìm nguồn thay thế khi gập các hỏng hóc bất kỳ

Muốn tăng độ tin cậy của máy ta sử dụng các biện pháp sau đây:

-Tối u hoá thời gian phục vụ của các chi tiết và cơ cấu máy đắt tiền nhất theo phơng pháp toán học và thống kê

-Dùng vật liệu và các phơng pháp nhiệt luyện đúng đảm bảo cho các chi tiết cơ bản của máy làm việc ổn định trong cả thời gian làm việc theo yêu cầu

-Thay thế các cặp ma sát trong máy bằng các ma sát lăn và ma sát lỏng

-Tận dụng tối đa các đã tiêu chuẩn và quy chuẩn nhất thể hoá để tăng nguồn dự trữ cho máy

1.5 Tính vặn năng của máy công cụ:

Tính vặn năng của máy công cụ đợc đặc trng bởi thể loại chi tiết gia công và khoảng điều chỉnh của máy Chỉ tiêu này thể hiện khả năng công nghệ và mức

độ thích ứng của máy trong điều kiện sản xuất biến động

Đối với máy đa dạng chỉ tiêu này khá quan trọng vì máy thờng dùng trong sản xuất loạt nhỏ còn máy chuyên dùng dùng trong sản xuất loạt lớn và khối lớn do khuynh hớng rút ngắn thời gian chuẩn bị sản xuất hàng loạt lớn, máy còn có khả năng điều chỉnh để chuyển bị sang sản xuất các chi tiết khác

Căn cứ theo thẻ loại chi tiết gia công có thể phân máy công cụ thành ba nhóm chính sau đây:

-Máy da dạng

-Máy chuyên môn hoá

-Máy chuyên dùng.

+ Máy da dụng: dùng để gia công nhiều loại chi tiết khác nhau chỉ bị giới hạn bởi quy cách, bộ dụng cụ và nguyên công có thể có thể tiến hành trên máy.+ Máy chuyên môn hoá: dung để gia công một dạng chi tiết ( ống ly hợp, trục khuỷu, chi tiết quy chế) nằm trong một phạm vi kích thớc nhất định

+ Máy chuyên dùng: gia công một chi tiết đã định đôi khi vài chi tiết đã định

1.6 Trình độ tự động hoá của máy công cụ:

Trong sản xuất hàng loạt lớn và khối vấn đề tự động hoá toàn bộ công việc khi gia công chi tiết đợc giảI quýet trên cơ sở sử sụng đờng dây tự động chuyên dùng Trình độ sử dụng đờng dây này gần bằng một Chỉ có một vài việc nh thay dụng cụ khi bị mòn, bảo dỡng, sửa chữa máy khi hỏng hóc mới cần có sự tham gia của công nhân viên coi máy

Trong điều kiện sản xuất hàng loạt nhỏ trình độ tự động hoá có thể đạt cao nên sử dụng trung tâm gia công Tự động hoá trên cơ sở tự động điều chỉnh và

điều khiển máy theo chơng trình số có điều kiện điều khiển bằng máy vi tính, máy tính điện tử trong hệ thống tự động hoá sản xuất hiện đại cần phảI tính đến việc chuyển đổi thông tin cũng nhgia công tự động dùng vệt liệu Hệ thống tự

động hoá bao gồm các hệ thống con về điều khiển gia công công nghệ và vận chuyển

Ngoài ra cũng bao gồm các hệ thống con của các nguyên công phụ nh tự

động thay đổi dụng cụ đa vật liệu bôi trơn và làm nguội, lấy phôi Trình độ tự

động hoá cao nhất trong sản xuất và chế tạo máy là liên kết toàn bộ các giai

đoạn chế tạo máy và một hộ thống tự động thống nhất thiết kế chuyển bị công nghệ chế tạo chi tiết và lắp ráp

1.7 Tính hiệu quả kinh tế của máy:

Hiệu quả kinh tế của máy là chỉ tiêu chủ yếu để đánh giá xem xét việc thiết kế

và chế tạo máy mới có hợp lý hay không trên cơ sở đó mà quyết định vấn đề

chủ yếu trong quá trình thiết kế và chế tạo máy Nó còn đánh giá cụ thể những

-u và q-uyết điểm về kết cấ-u máy trên cơ sở đó tính toán những hao phí lao động Mỗi kết cấu mới hợp lý sẽ tiết kiệm công lao động sản xuất trên cơ sở đó tính toán hao phí lao động và hao phí chế tạo và sử dụng ta có thể đánh giá đợc hiệu quả kinh tế của máy mà ta thiết kế

1.8 Tính công nghệ cả kết cấu máy:

Tính công nghệ của kết cấu máy nó nói nên trình độ phức tạp của việc chế tạo và lắp ráp máy công cụ cũng nh số lợng chi tiết và cụm máy đợc nhết thể hoá

Để đánh giá tính công nghệ của máy cần theo hai chỉ tiêu sau đây:

-Tơng quan các máy và các chức năng sử dụng thể hiện bằng khả năng sử dụng, năng suất, độ chính xác, độ ổn định, công suất tiêu thụ và độ tin cậy khi làm việc và thuận tiện trong sửa chữa

-Giá thành máy thể hiện qua dụng lợng kim loại tính khó khăn vad thời gian chu kỳ sản xuất ra máy

1.9 Kết luận:

Ngày nay ngành cơ khí chế tạo máy là một trong ngững nghành chủ đạo của công nhgiêp hoá và hiện đại hoá Máy cắt kim loại là dạng thiết bị chính của các nhà máy cơ khí chế tạo máy, chúng đợc dùng để gia công kim loại và làm giảm sức lao động cho công nhân và giảm khối lợng gia công cơ khí

Vì vậy nhiệm vụ đặt ra cho những ngời thiết kế máy và tự động hoá là trong bị cho đất nớc những ngành những máy cắt kim loại tiên tiến để thoả mãn các yêu cầu và nhu cầu các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật để thúc đẩy và phát triển nền kinh tế nớc ta trên con đờng công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nớc góp phần nâng cao vị thế của đất nớc ta ngang tầm với các nớc trong khu vực và trên thế giới

Do vậy khi tính toán và thiết kế máy công cụ là rất cần thiết của mỗi sinh viên thiết kế máy

phần II: Thiết kế sơ đồ cấu trúc động học

Hiện nay loài ngời đã sử dụng một khối lợng lớn các máy công cụ và các máy công tác khác nhau về công dụng và kích thớc, kiểu máy và nghuyên lý

động học Mặc dù vậy cấu tạo động học một máy bất kỳ nào cũng dựa trên cơ

sở một số quy luật động học chung Nắm đợc quy luật chung đó không những ta

có thể nhanh chóng nắm bắt đợc việc sử dụng hợp lý các máy mới mà còn có thể sáng tạo ra đợc những máy mới thoả mãn hơh những yêu cầu về độ chính xác và năng suất

Lý thuyết cấu trúc động học máy sẽ nghiên cứu những quy luật chung ấy, xác

định quan hệ giữa các đối tợng gia công- phơng pháp gia công- dụng cụ gia công với cấu trúc động học máy

Một sản phẩm nào đó có thể thực hiện bằng những quy luật công nghệ khác nhau và tơng ứng là các máy khác nhau Vì vậy yếu tố bậc nhất ảnh hởng đến sơ đồ nguyên tắc máy là quy luật công nghệ mà máy đó thực hiện Do vậy nhiệm vụ đầu tiên của tổng hợp cấu trúc động học mát là phải đi nghiên cứu và thiết kế máy

2.1 Phân tích sơ đồ gia công điển hình:

Máy tiện ren vít vặn năng cấp chính xác nâng cao là loại máy công cụ đợc dùng nhiều trong các nhà máy lớn và nhỏ Đặc điểm của máy tiện ren vít vạn năng cáp chính xá nâng cao là có thể gia công đợc các dạng bề mặt tròn xoay

nh bề mặt trụ trơn, trụ bậc, bề mặt côn, cắt ren trong hoặc ngoài, gia công các loại bề mặt phức tạp nh bề mặt không tròn xoay và có thể khoan, khoét, doa đạt

độ chính xác cao Máy tiện ren vít vặn năng cấp chính xác nâng cao chủ yếu gia công các bề mặt trụ trơn, mặt trụ tròn xoay và gia công ren

Bề mặt gia công điển hình trên máy tiện ren vít vạn năng là:

+Các chuyển động khi tiện trơn

-Theo công dụng của cắt gọt có cac chuyển động là:

.Chuyển động cắt chính (Q1) là chuyển động quay của phôi

.Chuyển động chạy dao dọc (T1) là chuyển động tịnh tiến của dao

-Theo công dụng tạo hình:

.Chuyển động tạo hình đờng sinh, ký hiệu là φs là chuyển động quay Q1 của phôi

.Chuyển động tạo hình đờng chuẩn, ký hiệu là φc là chuyển động tịnh tiến của dao T1

+Phơng pháp tạo hình khi tiện trơn

Phơng pháp tạo hình là phơng pháp vết, đờng sinh (1) nhận đợc là do vết ( quỹ tích) của chất điểm cụ thể (H1) là mũi dao A của dụng cụ cắt Quá trình tạo hình đờng sinh (1) do vết của điểm A đỉnh dao và phôi chuyển động tơng đối với nhau và đỉnh A luôn luôn tiếp xúc với đờng sinh (1) Đờng chuẩn (2) là chuyển

động tịnh tiến T1 của dụng cụ cắt tạo ra

Phơng pháp tạo hình này hình dáng dao độc lập với hình dáng đờng sinh nên việc chế tạo dao có thể đơn giản hơn, song máy lại cần phải có những chuyển động

2

1

Q1

T2

cần thiết nhất định do đó phơng pháp này đợc sử dụng rộng rãi trong các máy vạn năng.

.Chuyển động chạy dao dọc T2

-Theo công dụng tạo hình

.Đờng sinh (1) đợc tạo bởi phơng pháp chép hình Nφs = 0 Đờng sinh (1) chép nguyên biên dạng lỡi cắt dụng cụ cắt do đó không có chuyển động tạo hình đờng sinh

.Đờng chuẩn (2) là đờng xoắn vít Để tạo hình đờng chuẩn thì cần phải có hai chuyển động là chuyển động quay của phôi Q1 và chuyển động tịnh tiến của dao T2 : φc = ( Q1, T2)

+Phơng pháp tạo hình: Đờng sinh (1) đợc tạo bởi phơng pháp chép hình(chép nguyên biên dạng lỡi cắt dụng cụ)

Vít me đai ốc lăn: khống chế đợc mòn tốc độ nên giảm, độ chính xác truyền dẫn cao hơn vít me đai ốc trợt, xong việc chế tạo đòi hỏi khắt khe hơn, giá thành cao ( không thích hợp trong sản xuất đơn chiếc, trong loại máy thiết kế)

2.2.2Sơ đồ cấu trúc động học:

a, Xích tốc độ ( chuyển động cắt chính)

+Xích tốc độ

m , z

1 i− i−n

n dc TC

Công thức điều chỉnh tốc độ quay trục chính là:

iV = CV.nTC

trong đó CV =

4 3 2

n dc = const

- Chuyển động tạo hình đờng chuẩn khi tiện trơn

b, Xích chạy dao khi tiện trơn

4

1 − −

=

i i

c, Xích chạy dao khi cắt ren

t i

1

1

vm s

t i i

c

−

−

=

d, Xích chạy dao ngang (S n ) (trục chính →bàn dao)

Sự cần thiết phải có chuyển động chạy dao ngang là để cắt hết chiều sâu cần cắt, để điều chỉnh máy khi cắt, để xén mặt đầu

+Xích chạy dao ngang+Lợng di động tính toán: 1 vòng trục chính → Bàn dao tịnh tiến một lợng Sn(mm)

+Phơng trình cân bằng:

1.i4-5.iS.i6-9tVm2 = Sn ⇒

2 9 6 5

.

n s

t i i

s i

1

1

vm s

t i i

i65

n4

Để đảm bảo thoả mãn các yêu cầu công nghệ và chọn đợc chế độ cắt thì trục chính của máy phải có nhiều trụ số vòng quay khác nhau, để thực hiện đợc yuue cầu này thì ngời ta sử dụng hộp tốc độ nhằm tạo ra các tốc độ khác nhau chi trục chính Thực hiện chạy dao với nhiều bớc tiến khác nhau ta sử dụng hộp chạy dao trong đó lắp các cơ cấu truyền động từ trục chính đến trục trơn hoạc trục vít me.

phần III: Thiết kế đặc tính kỹ thuật của máy

Thiết kế đặc tính kỹ thuật của máy xác địn khả năng sản xuất của máy:

-Kích thớc và khuôn khổ của phôi và dụng cụ cắt

-Dẫy số vòng quay (hay hành trình kép) của trục chính (hay bàn máy) n Min ữ n Max -Dẫy lợng chạy dao S Min ữ S Max

-Công suất động cơ

Với đề tài thiết kế đồ án tốt nghiệp là thiết kế máy tiện ren vít vạn năng cấp chính xác nâng cao có các đặc tính sau:

3.1.Đặc trng công nghệ:

Đối với máy thiết kế là máy vạn năng cấp chính xác nâng cao có thể gia công

đ-ợc các mặt trụ tròn xoay trong và ngoài, mặt côn, mặt phẳng và các loại rẹn Nếu

có thêm đồ gá thích hợp có thể mở rộng khả năng gia công của máy còn các nguyên công khác có thể thực hiện trân máy khoan, doa,

-Các loại bề mặt gia công trên máy đã phân tích trên

-Các nguyên công thực hiện đợc trên máy : tiện, khoan, khoét, dao

-Loại phôi gia công :

+Khi phôi cặp trên mâm cặp, dao gá trên bàn dao phôi dạng trụ

+Khi phôi gá trên bàn dao ngoài phôi trụ còn có thể gia công các loại phôi không trụ nhng yêu cầu phải thiết kế thêm đồ gá

-Công nghệ điển hình:

+chủ yếu tiện trơn và tiện ren các bề mặt tròn xoay

+Vật liệu làm dụng cụ cắt: thép gió , thép hợp kim dụng cụ, HKC, vật liệu sứ.+Vật liệu gia công trên máy: chủ yếu là thép kết cấu các bon, thép hợp kim, gang ngoài ra gia công các loại vật liệu khác nh đồng

3.2 Đặc trng kích thớc:

Kích thớc giới hạn của phôi và dao đợc xác định theo kích thớc cơ bản của máy Dẫy kích thớc cơ bản của máy đã đợc tiêu chuẩn hoá theo cấp số nhân tham khảo bảng 1 TKMCKL ( Mai Trọng Nhân )

Đờng kính lớn nhất gia công trên băng máy là:

Dmax = 2H (1) Với H - là chiều cao tâm máy

Chiều cao tâm máy đã cho H= 160(mm) thay vào (1)

⇒ Dmax = 2.160 = 320 (mm)

-Đờng kính lớn nhất của phôi gia công trên bàn dao là đờng kính gia công hiệu quả nhất mà ta dùng để tính toán các đặc trng kỹ thuật là:

D1max = (1,2 ữ 1,4)H = (192 ữ 224) (mm) Lấy D1max = 200 (mm)

-Đờng kính nhỏ nhất của phôi

Dmin = D1max

d R

số tốc độ cắt lớn nhất là 25% khi kể đến sự tiến bộ của kết cấu và vật liệu dụng cụ cắt

Tham khảo bảng 3[2] trang 197 TKMCKL (Mai Trọng Nhân).

Máy Tốc độ cắt hiện

dùng (m/ph)

Tốc độ cắt tơng lai ( m/ph)Máy cho phép Dao cho phépTiện ren 10 ữ 150 400 ữ 600 500 ữ 600 (sứ)

.

1000

.

1000

D

v n

Π

max min

.

1000

Thay nmax , nmin vào (1,2) ⇒

) ( 126 1000

20 1416 , 3 2000 1000

. min

max

D n

) ( 20 1000

320 1416 , 3 20 1000

3.3.2.Xích chạy dao:

Tốc độ chạy dao giới hạn của máy tiện tuỳ thuộc chủ yếu vào chiều sâu cắt t, chất lợng bề mặt gia công , vật liệu gia công , vật liệu dao

-Lợng chạy dao Smax tra theo tmax khi tiện ngoài thô

-Lợng chạy dao Smin tra theo chất lợng bề mặt yêu cầu

Vì máy thiết kế là máy tiện ren vít vạn năng cấp chính xác nâng cao do đó chuỗi dạng dao tuỳ thuộc vào chuỗi ren yêu cầu Lợng chạy dao đợc xắp xếp sau khi thành lập bảng ren

3.3.3 Xích chạy dao nhanh:

Để giảm thời gian phụ, để đa dao nhanh vào vị trí gia công thiết kế xích chạy dao nhanh và xích này đợc nối với xích chạy dao chậm ở gần trục kéo qua cơ cấu nối tuần tự Tham khảo bảng 8 TKMCKL (Mai Trọng Nhan)

Bàn dao máy tiện chạy dọc: 2,2 ữ 4 (m/f)

Bàn dao máy tiện chạy ngang: 0,75 ữ 1,25 (m/f)

7 ,

0 D = 0 , 7 3 200 ≈ 4,09 (mm)

Trong đó D 1max tinh gần (mm)

-Lợng chạy dao tính toán S* đợc xác định theo công thức:

S* = 0,4.t* - 0,3 = 0,4.4,09 – 0,3 = 1,34 (mm/vg)

-Tốc độ cắt tính toán V* đợc xác định theo công thức:

tham khảo [8] trang 93 Khi gia công thép 45 ( dao tiện là hợp kim cứng)

V Y m

v

S t T

C V

v

.

09 , 1 6 , 31

66 , 0 1

6

202 , 13 83 , 10187 10

6

.

4 4

Để có cơ số lựa chọn truyền dẫn máy ta xác định sơ bộ và chọn động cơ cho máy.

Công suất động cơ truyền dẫn chung cho cả xích tốc độ và xích chạy dao là:

) ( 1 , 3 8 , 0

3 , 2 1 , 1 *

KW N

KS = 1,02 ữ 1,2 là hệ số kể đến công suất chạy dao Chọn KS = 1,1

η = 0,75 ữ 0,85 là hiệu suất chung của truyền dẫn Chọn η = 0,8

Chọn động cơ có công suất tiêu chuẩn : chọn động cơ của cơ khí Hà Nội tham khảo [9] ta chọn động cơ có công suất 5,5(Kw)

4A100L2Y3 :Nđc = 5,5 (Kw)

Kiểm tra lại với bảng 12[2] trang 203 TKMCKL (Mai Trọng Nhân) phù hợp với máy hiện dùng

phần IV: Thiết kế động học máy

Thiết kế động học máy bao gồm:

Thiết kế hộp tốc độ tạo ra đợc chuỗi tốc độ của trục chính

Thiết kế hộp chạy dao để tạo ra đợc các lợng chạy dao theo yêu cầu

4.1.Các lựa chọn ban đầu:

Khi chọn kiểu truyền dẫn cần căn cứ vào phạm vi điều chỉnh, công suất truyền, trị số trợt, thuận tiện khi điều khiển, thay đổi tốc độ nhanh, tính công nghệ a.Động cơ đợc chọn ban đầu với công suất với công suất P = 7 kw động cơ không đồng bộ ba pha

Tham khảo giáo trình [9] trang 235 TKCTMchọn động cơ

Kiểu

động cơ suất kwCông

Vận tốc vòng quay vg/ph

cosϕ Tmax/Tdn Tmax/Tdn Khối lợng

kg

2P = 4 nđb = 1500 vg/ph4A112M4

b Chọn kiểu truyền dẫn :Tham khảo giáo trình [2] trang 55

Với máy có chuyển động chính quay với công suất nhỏ hơn 30kw dùng động cơ nhiều tốc độ nối với hộp tốc độ bánh răng lúc đó hệ thống điều khiển đơn giản tính công nghệ và chất lợng sử dụng máy nâng cao, giảm giá thành chế tạo có thể thay đổi tốc độ ngay khi máy đang chạy

Chọn kiểu truyền dần phân cấp không chọn kiểu truyền dẫn vô cấp vì

+ Ưu điểm của truyền dẫn phân cấp

Phù hợp với các máy vạn năng với điều khiển bằng sức ngời (nh tay gặt ,ma sát điện từ )

Giá thành rẻ và phù hợp với những máy vạn năng vì khi gia công độ chính xác chi tiết phụ thuộc chủ yếu vào tay nghề công nhân

+ Nhợc điểm :vì không thay đổi đợc vô cấp tốc độ vòng quay do đó nhiều trờng hợp không có chế độ cắt tối u

-Dùng hộp truyền dẫn cơ khí bánh răng để thay đổi tỷ số truyền

c Chọn bộ truyền cuối cùng cho khâu chấp hành

Bộ truyền cuối cung ảnh hởng lớn đến chế độ cắt, và điều hoà chuyển động đến

độ bóng bề mặt gia công

Với máy có chuyển động trục chính quay với tốc độ trung bình dùng bộ truyền cuối cùng là bánh răng Để trục chính quay êm cần bảo đảm tốc độ vong quay của bánh răng không quá lớn, đờng kính bánh răng lắp trên trục không nhỏ hơn đờng kính lớn nhất của phôi

Gọi v là tốc độ vòng cho phép của bánh răng thì đơng kính lớn nhất cho phép là:

Dmax = [v]/Πnmax

Với bộ truyền cuối cùng là bánh răng thẳng [v] = 9 m/s

Chọn bộ truyền cuối cùng cho xích chạy dao khi tiện ren là vít me đai ốc bổ

đai ốc

4.2.Thiết kế động học hộp tốc độ:

Chọn hộp tốc độ tách rời hộp trục chính

Ưu điểm của phơng án này là:

+Không lan truyền rung động và nhiệt từ hộp tốc độ tới hộp trục chínhnhờ đó nâng cao đợc độ chính xác gia công

+Dễ cho thống nhất hoá và tiêu chuẩn hoá cho hộp tốc độ trong các máy khác nhau

+Cải thiện điều kiện lắp ráp và sửa chữa và hiện đại hoá máy

+Có khả năng nâng cao kích thớc bộ phận trục chính nhằm nâng cao độ cứng vững +Có khả năng tạo ra hai khỏang tốc độ khác nhau, khoả tốc độ cao dùng cho gia công tinh, khoảng tốc độ thấp dùng cho gia công thô

Nhợc điểm của phơng án này là:

+Giá thàmh chế tạo cao do dùng hai hộp

+Nâng cao kích thớc bộ truyền đai do phải truyền toàn bộ công suất lên trục chính trên các cấp tốc độ thấp

+Khó thay đai và cách dầu cho đai

Phơng án này thích hợp cho các máy tổ hợp, máy chính xác

Để đảm bảo điều chỉnh với phạm vi điều chỉnh là: Rn =

min

max

n n

Theo đề tài đồ án tôt nghiệp cho nmin = 20(vg/ph)

Zn =21

ϕ = 1,26 tra số tốc độ tiêu chuẩn ta có

nmax = 2000 (vg/ph) ⇒ Rn = 100

Thiết kế hộp tốc độ theo kết cấu cấu trúc nhân

Trong các máy cắt kim loại chuyển động chính cá thể là chuyển động quay hoặc chuyển động thẳng, nếu có thể thực hiện đối với phôi hoạc dụng cụ cắt Vận tốc cắt của chuyển động cắt chính phụ thuộc vào điều kiện gia công cụ thể nó có thể thay đổi hoạc cố định

Để thay đổi tốc độ của chuyển động chính thông thờng ngời ta dùng hộp tốc

độ Hộp tốc độ có thể dới dạng một bộ phận độc lập hoạc có thể nằm trong cácbộ phận thân máy nh: bên máy, hộp trục chính

Hộp tốc độ của các máy hiện nay đặc biệt là các máy tiện ren vít vặn năng có

số cấp tốc độ và phạm vi điều chỉnh lớn Các hộp tốc độ đòi hỏi đơn giản, gọn nhẹ trục truyền dẫn ít và hiệu suất cao, ít tiếng ồn Mặt khác hộp tốc độ còn có tính công nghệ cao và có độ tin cậy khi vận hành và thuận tiện khi bảo hành và sửa chữa

Số vòng quay của trục chính tuân theo quy luật của chuỗi cấp số nhân nên cho phép ta thiết kế hộp tốc độ với các cấu trúc nhân

Ưu điểm của cấu trúc nhân : Tham khảo giáo trình [3] trang 45

+Tổn thất tơng đối về tốc độ là không đổi

+Có lợi về mặt kinh tế

+Trong quá trình tính toá thiết kế do tính chất tuyến tính của no ta có thể chia một chuỗi nhân có 7 phần tử N(n1,n2 ,nz)thành Z/P chuỗi con ,mỗi chuỗi con có p phần tử thì chuỗi con này là chuỗi nhân phụ thuộc tuyến tính lẫn nhău ,nh vậy khi dùng chuỗi nhân cho phép thành lập những chuỗi nhân phức tạp

4.2.1 Lựa chọn phơng án kết cấu

*Lựa chọn chung

Chọn kết cấu đơn giản hay phức tạp căn cứ vào phạm vi điều chỉnh Rn và công dụng của máy ,cấu trúc đơn giản đợc sử dụng khi Rn ≤ Rn Trong đó Rn là phạm vi điều chỉnh của truyền dân ,Rn* là phạm vi đieeuf chỉnh cho phép

VD; trên trục gần động cơ nhất do quay nhanh nên động năng lớn ,để lực quán tính không lớn tránh lắp nhiều bánh răng trên trục này ,hoặc trờng hợp do kết cấu trên trục cần lắp các ly hợp dể đảm độ cứng vững cũng không nên nắp nhiều bánh răng tren trục đó

+Thứ tự động học hợp lý tham khảo [3]trang 65

Đặc tính của nhóm truyền phải thoả mãn bất đẳng thức

Trong đó : Ztđ là số cấp tốc độ của hộp tốc độ

Ztc là số cấp tốc độ của hộp trục chính

Vì Z = 21 không phải là bội của 3 và 2 vì vậy ta phải tăng số tốc độ nên sau đó làm trùng tốc độ để đạt đợc số cấp theo yêu cầu

Chọn số cấp tốc độ của hộp trục chính Ztc = 3

⇒ Z = ztđ.3 ⇒ Ztđ = Z/3 =21/3 = 7

Nếu chọn hộp tốc độ có 7 cấp tốc độ thì không phù hợp vì 7 không phải là số nguyên tố vì vậy không thể phân tích thành các thừa số ,vì vậy ta phải tăng số cấp tốc độ của hộp sau đố làm trùng tốc độ để có đợc tốc độ đầu ra là Z = 21 Ta dùng

động cơ có hai tốc độ thì nhóm động cơ đợc coi là nhóm khuếch đại có p = 2

P1 = 3

26 , 1 lg

2 lg lg

lg

=

= ϕ

j

j p x

1

) 1 (

Trong đó : ∆x= x j −x j'

xj là đặc tính của nhóm thứ j theo tiêu chuẩn

xj’ là đặc tính của nhóm thứ j đã thay đổi đặc tính

Hộp trục chính bố trí 3 đờng truyền

-Đờng truyền trực tiếp đến trục chính để có các tốc độ cao

-Hai đờng truyền giảm tốc ,thiết kế bộ truyền đơn ăn khớp với nhau

*Công thúc cấu trúc và động học đã có sự thay đổi đặc tính là

Z = 23*32*21*1(1 + 1*1*1 + 1*1*1*1)6

Nối từ hộp tốc độ đến hộp trục chính bằng bộ truyền đai (u điểm khử bỏ đợc rung

động và hiệt truyền tới hộp trục chính ⇒ Tăng độ chính xác khi gia công )

Để đảm bảo hiệu suất truyền dẫn và kết cấu của máy đỡ phức tạp ta làm trùng tốc độ ở đờng truyền nhanh , xong để thuận lợi cho việc điều khiển tốc độ xung quanh khoảng tốc độ hay dùng bố tri nh vậy cho trùng 3 cấp tốc độ trên ờng truyền nhanh và cấp cao nhất trên đờng truyền chậm kết hợp nguyên tắc tỷ số truyền giảm dần về phía trục chính

4.2.3Vẽ lới cấu trúc :

Z = 23*32*21*1(1 + 1*1*1 + 1*1*1*1)6

11

6

4 3 5

8 7

10 9

15

13 12 14

16 17

19 18

Víi imax = 2 bé truyÒn b¸nh r¨ng th¼ng

imax = 2,5 bé truyÒn b¸nh r¨ng nghiªng

imax = 4 máy bé trục dẫn quay êm

-Xác định tỷ số truyền bằng phơng pháp đồ giải, xác định thông qua vẽ đồ thị vòng quay là kết quả xô lệch lới kết cấu đối xứng đã vẽ ở trên, để biểu diễn các tỷ

số truyền cụ thể và tần số quay cụ thể, tỷ số truyền đợc biểu diễn dới dạng i = ϕE trong đó E là số khoảng logϕ mà tia truyền cắt qua

E = 0 thì i =1 tia truyền thẳng đứng

E > 0 thì i > 1 tia truyền ngiêng lên trên

E < 0 thì i < 1 tia truyền ngiêng xuống dới

Trên đồ thị vòng quay ghi trị số tần số quay cụ thể của trục chính

*Truyền động từ động cơ đến trục I dùng bộ truyền đai có tỷ số truyền là iđ

Để nối với trục I phù hợp với chuỗi tốc độ đầu ra tiêu chuẩn thấy nđc1 = 1500 v/p, nđc2 = 750 v/p mà chuỗi số vòng quay tiêu chuẩn có các tốc độ gần tốc

độ động cơ là n = 1600, 800 v/p

750

800 1500

1600

2

1 1

n

n d

Trên hộp trục chính có một đờng truyền trực tiếp lấy i7 = 1

Theo phơng án truyền dẫn sử dụng cơ cấu Hắc Le, tham khảo máy

16 b16kΠ

Ztc = 3 = (1 +1*1*1 + 1*1*1*1)

Nếu chọn hộp trục chính với số trục là hai thì kích thớc bộ truyền sẽ lớn ⇒ kích thớc hộp trục chính lớn , mặt khác làm trục phức tạp và yếu lắp ráp sẽ khó do đó hộp trục chính phải dùng thêm các trục trung gian để tốc độ đợc giảm

dần về phía trục chính và kết cấu hộp trục chính sẽ đợc nhỏ gọn ta dùng cơ cấu phản hồi kép

*Đờng truyền theo cơ cấu phản hồi thứ nhất

i8 = ϕ-1 ; i11’ = ϕ-5 (trên trục phụ bố trí tỷ số truyền i8’ = 1 )

*Đờng truyền theo cơ cấu phản hồi thứ hai

160

50

31.5 25 40

80 63

125 100

11

400 250 200 315

630 500

1000 800

VIII

2000 1600

Từ đồ thị vòng quay đã xác định, xác định tỷ số truyền của các bộ truyền sao cho

đảm bảo tốc độ quay của trục chính cũng nh tốc độ cắt vì vậy phải đi tính số răng cho từng nhóm truyền cụ thể (có hai phơng pháp : phơng pháp tra bảng , phơng pháp bội số chung nhỏ nhất)

áp dụng phơng pháp tính bội số chung nhỏ nhất :

Ta đã biết với mỗi bộ truyền có một khoảng cách trục A xác định nên các bánh răng trong cùng một nhóm truyền có mô đun bằng nhau

m + = const

*Tính số răng của một nhóm truyền trong hộp tốc độ

Tham khảo [1] trang 39

Với các bánh răng trong cùng nhóm truyền có cùng mô đuyn thì khoảng cách

f

x x

Zx’ = z

g f

g

x x

Với ΣZ = k.E Trong đó E: là số nguyên

k: là bội số chung nhỏ nhất của một tổng

Trị số E không phải là số nguyên dơng tuỳ ý mà E ≥ Emin nào đó để

Zx ≥ Zmin và Zx’≥ Zmin (lấy Zmin = 17 răng )

E đợc xác định theo công thức

Emincđ≥ Z f f k g

x

x x

.

) (

Eminbi động ≥ Z g f k g

x

x x

.

) (

l

⇒ Σi = k.ej Σj = k.ei

*Tính số rằng trong hộp tốc độ Ztđ = 2*3*2

Động cơ hai tốc độ do đó ta thiết kế hộp tốc độ có số cấp tốc độ phầ cơ khí

là Zck = 3*2 thiết kế thay đổi tốc độ bàng các cặp bánh răng

1

g f

E k

f

+ chọn k = 64

64 28

28 36 min

1

1

k g

g f

Chọn E = 1 ⇒ΣZ = k.E = 64

Z1 = 36

28 36

1 64

3

g f

E k

64 1 28

§Ó triÖt tiªu sai sè do dÞch chØnh ë trªn ta tiÕn hµnh dÞch chØnh b¸nh r¨ng Z5’ =

đờng truyền cơ cấu phản hồi thứ nhất bao gồm hai trục tách rời nhau bằng ly hợp răng ăn khớp với bánh răng lắp trên trục chính Có hai tỷ số truyền có thay đổi tốc độ là giảm tốc và 1 ly hợp răng có tỷ số truyền bằng 1

*Tính toán bộ truyền đai

Truyền động đai tự động cơ tới hộp tốc độ dùng bộ truyền đai thang có hệ số trợt ηđ = 0

Nh đã phân tích ở trên dùng bộ truyền đai là giảm tốc có tỷ số truyền là iđ = 1600/1500 = 800/750 = 32/30

Chọn bộ truyền đai răng có số răng trên trục dẫn lá Z =32 răng và bị dẫn là Z= 30 răng

Bu ly đai truyền từ hộp tốc độ tới hộp trục chính là bộ truyền đai răng có tỷ

số truyền iđ = 1= 20/20 = 30/30 = 33/33

Chọn Zblđ = 33 răng

*Tính toán kiểm nghiệm sai số vòng quay trục chính tham khảo [3]trang 79

có trong quá trình tính toán sai số của các bánh răng do phân tích ij = aj/bj mà aj, bj

là các số nguyên dơng, mặt khác tính toán Zj và Zj’ cũng có những sai số nên tốc

độ quay trục chính cũng có những sai số tốc độ vòng tơng ứng (sai lệch so với số vòng quay tỉêu chuẩn) vì vậy phải kiểm tra sai số vòng quay

Để kiểm tra trớc hết phải tính số vòng quay thực tế ntt của trục chính từ n1 ữ

n21 bằng cách viết các phơng trình xích động học

nttj = nđc.iv.ηđ

Trong đó ηđ : là hệ số trợt của đai ; nttj : là số tốc độ tính toán thứ j (j = 1ữz) ;

nđc là tốc độ của động cơ đến trục cuối ứng với nj

Tính sai số vòng quay ∆n = 100 %

ct

tc tt n

n

n −

ntt :là số vòng quay thục tế của trục chính (v/ph)

ntc : là số vòng quay tiêu chuẩn lấy theo bảng

∆n : là sai số tốc độ vòng quay phải nằm trong giới hạn cho phép

∆n ≤ [∆n] = ±10(ϕ - 1)% = 10.0,26 = 2,6%

Kết cấu hộp tốc độ và hộp trục chính nh hình vẽTính kiểm nghiệm tốc độ quay trục chính lập bảng

Với nđc1 = 1500 v/ph ; nđc2 = 750 v/ph

Các tỷ số truyền trong truyền dẫn (từ đồ thị vòng quay tính đợc)

i1 = ϕ = 1,26 = 36/28 ; i2 =1/ϕ = 1/1,26 ≈ 28/36 ; i3 = 1/ϕ3 = 1/1,263 ≈ 22/43

i4 =1 = 32/32 ; i5 = 1/ϕ = 1/1,26 ≈ 28/35 (dịch chỉnh) ; i7 = 1 = 30/30 ; i8 = 1/ϕ = 1/1,26 ≈ 48/64 ; i8’ = 1 = 22/22 ; i8’’ = 1/ϕ5 = 1/1,265≈ 20/60 ; i9 = 1/ϕ3 = 1/1,263 = 22/44 = i10 ; i11 = 20/60 = i8’’ ; iđ1 = 32/30 ; iđ2 = 33/33 = i6

22

* 44

22

* 64

48

* 33

33

* 35

28

* 43

22

* 30

32

*

2 * 0 , 98

60

20

* 44

22

* 44

22

* 64

48

* 33

33

* 32

32

* 43

22

* 30

22

* 44

22

* 64

48

* 33

33

* 35

28

* 36

28

* 30

22

* 44

22

* 64

48

* 33

33

* 32

32

* 36

28

* 30

22

* 44

22

* 64

48

* 33

33

* 35

28

* 28

36

* 30

22

* 44

22

* 64

48

* 33

33

* 32

32

* 28

36

* 30

22

* 64

48

* 33

33

* 35

28

* 43

22

* 30

22

* 44

22

* 64

48

* 33

33

* 32

32

* 28

36

* 30

22

* 64

48

* 33

33

* 35

28

* 43

22

* 30

22

* 64

48

* 33

33

* 35

28

* 28

36

* 30

22

* 64

48

* 33

33

* 32

32

* 28

36

* 30

33

* 35

28

* 43

22

* 30

22

* 64

48

* 33

33

* 35

28

* 28

36

* 30

22

* 64

48

* 33

33

* 32

32

* 28

36

* 30

33

* 35

28

* 43

22

* 30

33

* 32

32

* 43

22

* 30

33

* 35

28

* 36

28

* 30

33

* 32

32

* 36

28

* 30

33

* 35

28

* 28

36

* 30

33

* 32

32

* 28

36

* 30

4.3.Thiết kế động lực học tốc độ:

4.3.1Những lựa chọn chung

*Chọn đặc tính chạy dao

Hộp chạy dao làm việc với tốc đô thấp nhìn chung đờng truyền có tỷ số truyền lớn

do đó, nh đã phân tích ta chọn bộ truyền cuối cùng chạy dao khi cắt ren là viét me

đai ốc, hoặc có thể dùng giảm tốc lớn nh trục vít bánh vít

Theo yêu cầu thiết kế máy phải cắt đợc các loại ren (anh, mét)do đó hộp chạy dao phải đảm bảo tỷ sổtuyền chính xác, nếu sai số truyền dẫn lớn không đảm bảo

tỷ số truyền khi đó cắt ren không đạt yêu cầu

*Chọn cơ cấu điều chỉnh hộp chạy dao

để điều chỉnh hộp chạy dao ngời ta thờng dùng cơ cấu NoocTông, cơ cấu Mant, cơ cấu bánh răng di trợt, vì các bộ truyền trên có các yêu điểm sau

Độ cứng vững truyền dẫn cao

Công suất truyền dẫn lớn, dễ điều chỉnh

Tuy vậy, dùng cơ cấu này thì kích thớc đờng kính trục sẽ lớn Để khắc phục ta

có thể dùng bánh răng dịch chỉnh

Với máy thiết kế dùng cơ cấu NoocTông làm nhóm cơ sở bảo đảm tỷ số truyền chính xác, đơn giản hệ thống điều khiển phải chú ý kết cấu để tăng độ cứng vững

để làm nhóm cơ sở của máy tiện ren, cũng có thể dùng nhóm bánh răng di trợt khi

đó độ cứng vững cao hơn nhng tính toán nó để đảm boả tỷ số truyền chính xác khó khăn hơn và hệ thống điều khiển nhiều cần gạt hơn

Dùng nhóm khuếch đại bánh răng di trợt của cơ cấuMean Dra

Ưu điểm của cơ cấu này là dùng một tay gạt chiều dài nhỏ, xong lắp ráp khó khăn, hiệu suất thấp ngời ta ít dùng

Cơ cấu bánh răng thay thế đợc sử dụng tốt trong các hộp chạy dao của máy chuyên môn hoá dùng trong sản xuất hàng loạt và hàng khối

4.3.2.Thiết kế hộp chạy dao:

Hộp chạy dao có hai công dụng

Chạy dao khi tiện ren

Chạy dao khi tiện trơn