Tính toán thiết kế hệ thống truyền động và lựa chọn hệ thống dẫn hướng dùng cho máy phay CNC

TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA HÀ NỘI Đồ án môn học : Thiết kế hệ thống cơ khí Đề tài : Tính toán thiết kế hệ thống truyền động và lựa chọn hệ thống dẫn hướng dùng cho máy phay CNC GVHD : TS. Nguyễn Tiến Đông 1 NGUYỄN VĂN THUẬN MSSV : 20110841 MC LC MC LC 1 Li m u 2 NG QUAN V KT CU VÀ H THNG DNG CA MÁY CNC 3 A. KHÁI NIM V MÁY CNC 3 B. KT CU MÁY CNC: 4 I. PHN CHP HÀNH 4 II. KT CU PHU KHIN 8 N THIT B DNG H BÀN MÁY CNC 11  KT CU B TRUYC BI 11 I. TÍNH TOÁN LA CHN CM TRC VIT ME BI TRC Y 13 1. Các thông số đầu vào 13 2. Bước vít me(l) 13 3. Lực cắt chính của máy() 13 4. Tính toán la chn trc vít ,  n theo trc Y 14 II. TÍNH TOÁN LA CHN CM VÍT ME BI TRC Z 27 1. Các thông s u vào 27 2. c vít me (l) 28 3. Lc ct chính ca máy 28 4. Tính toán la chn trc vít ,  n theo trc Z 29 III. TÍNH TOÁN RAY DNG 42 1.  tính toán 43 2. Tính toán ray dng bàn Y 53 3. Tính toán ray dẫn hướng bàn Z 59 Kt lun 65 Tài liu tham kho 66 TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA HÀ NỘI Đồ án môn học : Thiết kế hệ thống cơ khí Đề tài : Tính toán thiết kế hệ thống truyền động và lựa chọn hệ thống dẫn hướng dùng cho máy phay CNC GVHD : TS. Nguyễn Tiến Đông 2 NGUYỄN VĂN THUẬN MSSV : 20110841 Li m u n phát tring hii hóa, công nghip hóa sn xut ct c ta hin nay, thì vic s dng các loi máy móc hii thay th sng ci là ng tt y ng, tc nhiu sn phm chng cao phc v cuc sng, gii phóng si. Tro   Máy CN               ác  án này trình bày v quá trình tính toán thit k h thng di s di chuyn ca 3 trc chính. Nhim v chính: Tính chn : Vít me bi ,cm   ng. TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA HÀ NỘI Đồ án môn học : Thiết kế hệ thống cơ khí Đề tài : Tính toán thiết kế hệ thống truyền động và lựa chọn hệ thống dẫn hướng dùng cho máy phay CNC GVHD : TS. Nguyễn Tiến Đông 3 NGUYỄN VĂN THUẬN MSSV : 20110841 NG QUAN V KT CU VÀ H THNG DNG CA MÁY CNC A. KHÁI NIM V MÁY CNC CNC vit tt cho Computer(ized) Numerical(ly) Control(led) u khin bng máy tính)   cn viu khin bng máy tính các máy móc khác vi mn xut( có tính lp li) các b phn kim khí( hay các vt liu khác) phc tp, bng cách s dt bng ký hiu chuyên bit theo tiêu chun EIA-274-ng gc phát trin cui thp niên u thp niên 1950  trong phòng thí nghim Servomechanism cng MIT. S xut hin ca cái vic sn xut công nghing c thc hin d ng thng, các cu trúc phc tp 3 chi dàng thc hin, và mng li thc hic gim thiu. Vi ng hóa trong quá trình sn xut vi máy CNC to nên s phát tri v chính xác và chng. t t ng ca CNC gim thii thao tác có thi gian cho các công vic khác. Ngoài ra còn cho phép linh hot trong thao tác các sn phm và thi gian cn thit cho thay  sn xut các linh king sn xut, mt lot các máy CNC kt hp thành mt t hp, gi là cell  có th làm nhiu thao tác trên mt b phn. Máy CNC ngày nay u khin trc tip t các bn v do phn mm CAM, vì th mt b phn hay lp ráp có th trc tip t thit k sang sn xut mà không cn các bn v in ca tng chi tit. Có th nói CNC là các n ca các h thng robot công nghip, tc thit k  thc hin nhiu thao các sn xut (trong tm gii hn). Các loi máy tin CNC ph bin hin nay gm có:  Máy tin CNC  Máy phay CNC  Máy khoan tia ln CNC  Máy cn dp CNC m ca máy CNC: So vi các máy công c ng dùng, máy CNC có nhi hin  m sau:  c nhiu chi tit phc t  Quy hoch thi gian sn xut t  Thm thi gian ph.  Tính linh ho   ln lot t  TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA HÀ NỘI Đồ án môn học : Thiết kế hệ thống cơ khí Đề tài : Tính toán thiết kế hệ thống truyền động và lựa chọn hệ thống dẫn hướng dùng cho máy phay CNC GVHD : TS. Nguyễn Tiến Đông 4 NGUYỄN VĂN THUẬN MSSV : 20110841 Bàn phím điều khiển  Chi phí kim tra gim.  Chi phí do ph phm gim.  Hong liên tc nhiu ca sn xut.  Gim s nhân công.  Hiu sut cao.  c sn xut. B. KT CU MÁY CNC: Gm 2 ph + Phn ch máy, thân máy, bàn máy, bàn xoay, trc vít me bi,  tích dng c, cm trc ng. + Phu khin: các lo thu khin và máy tính trung tâm. Mô hình khái quát ca mt máy CNC: I. PHN CHP HÀNH PHẦN ĐIỀU KHIỂN PHẦN CHẤP HÀNH Chương trình điều khiển Phôi Các cơ cấu điều khiển Gia công kim loại Tín hiệu Màn hình Chi tiết gia công -Chuyển động -Vận tốc -Vị trí -Báo lỗi -DK tay -DK tự động TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA HÀ NỘI Đồ án môn học : Thiết kế hệ thống cơ khí Đề tài : Tính toán thiết kế hệ thống truyền động và lựa chọn hệ thống dẫn hướng dùng cho máy phay CNC GVHD : TS. Nguyễn Tiến Đông 5 NGUYỄN VĂN THUẬN MSSV : 20110841 1.  máy c ch to bng các chi ti bn nén cao gp 10 ln so vi thép và c ki m bo không có khuyt t Bên trong thân máy cha h thu khia trc chính và rt nhiu h thng khác. Yêu cu: - Phi  cng vng cao. - Phi có các thit b chng. - Ph nh nhit. M - Phm b chính xác gia công. -    toàn b máy to s nh và cân bng cho máy. 2. Bàn máy:  t chi ti gá. Nh có s chuyng linh hot và chính xác ca bàn máy mà kh t cao, có kh  c nhng chi tit có biên dng phc tp.  trên các máy CNC hay trung tâm gia công hiu là dng bàn máy xoay c th 4, th 5 c Yêu cu ca bàn máy: Ph nh, cng vu khin chuyng mt cách chính xác. TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA HÀ NỘI Đồ án môn học : Thiết kế hệ thống cơ khí Đề tài : Tính toán thiết kế hệ thống truyền động và lựa chọn hệ thống dẫn hướng dùng cho máy phay CNC GVHD : TS. Nguyễn Tiến Đông 6 NGUYỄN VĂN THUẬN MSSV : 20110841 3. Cm trc chính: p dng c, chuyng quay ca trc chính s sinh ra lc c ct gt phôi trong quá trình gia công. - Ngung lu khin trc chính: Tru khin bng s d  vòng lp kín, bng công ngh s  to ra t u khin chính xác và hiu qu i ch  ti nng. H thu khin chính xác góc gia phn quay và ph  momen xon và gia tc nhanh. H thu khii s dng có th  ca trc chính lên rt nhanh. - Các du khin trc chính. TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA HÀ NỘI Đồ án môn học : Thiết kế hệ thống cơ khí Đề tài : Tính toán thiết kế hệ thống truyền động và lựa chọn hệ thống dẫn hướng dùng cho máy phay CNC GVHD : TS. Nguyễn Tiến Đông 7 NGUYỄN VĂN THUẬN MSSV : 20110841 4. ng H tht dng có nhim v dn ng cho các chuyng ca ban theo X,Y và chuyn ng theo trc Z ca trc chính. Yêu cu ca h tht phi thng, có kh  cng vng tt, không có hin t. 5. Trc Trong máy công c u khin s ng s dng hai dc c bi:  ng: là loc có dng tip xúc mt  c bi: là loc có dng ti 6.  tích dng c  tích cha nhiu dao phc v cho quá trình gia công. Nh có  tích dao mà máy CNC có th thc hic nhiu nguyên công ct gt khác nhau liên tip vi nhiu loi dao ct khác nhau.  ng hoá cao. TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA HÀ NỘI Đồ án môn học : Thiết kế hệ thống cơ khí Đề tài : Tính toán thiết kế hệ thống truyền động và lựa chọn hệ thống dẫn hướng dùng cho máy phay CNC GVHD : TS. Nguyễn Tiến Đông 8 NGUYỄN VĂN THUẬN MSSV : 20110841 Có 3 dng chính: 7. ng ca máy Tt c ng chuyn tu chp hành ca máy công c u khin s u dùng nhng ngung lc riêng bit, bi vng hc ch còn 2 lon sau: - ng hc t ct gt - ng hc ca chuyng chy dao Vic tính toán thit k, ch tc thc hin theo modun hoá. ng các xích ct gt bt u t m i vô cp, dng trc chính thông qua mt hp t có t n 3 c, nhm khui các momen ct tr s cn thi t u c II. KT CU PHU KHIN 1. Các cu khin chính trên máy CNC - Cu khin máy MCU( Machine Control Unit ) Cu khi thit b u khin t, thit b vào ra và các thit b sc coi là trái tim ca máy công c u khin s CNC. Lnh CNC thc hin bên trong b u khin s  vòng cn thi ng thng ca bàn máy và dao. Thit b phn hi  u kia ca vit me bi cho phép kim soát kt thúc l vòng quay cn thic thc hin. - Cm dng(Driving Unit) Cm dng là tp hp nhn hi, phn t u khin, khui và các h dn hi là thành ph u khin s CNC: TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA HÀ NỘI Đồ án môn học : Thiết kế hệ thống cơ khí Đề tài : Tính toán thiết kế hệ thống truyền động và lựa chọn hệ thống dẫn hướng dùng cho máy phay CNC GVHD : TS. Nguyễn Tiến Đông 9 NGUYỄN VĂN THUẬN MSSV : 20110841 Cu khin có nhim v liên kt các ch thc hiu khin máy, các ch bao gm: + S liu vào (Data input) +X lý s liu (Data procesing) + S liu ra (Data output) +Ghép ni vào (Machine I/O interface) +Phn cu khin: gm 6 thành phn  Máy tính CPU  B nh RAM, ROM  H thng BUS  u khin trình t PMC  u khin SERVO  B phn ghép ni 2. Các lo a. t chiu: - m: + Momen khng ln, d u khiên t và chiu, giá thành r. - m: + Di t u khin hp. + Phi có mch ngun riêng. b. u: - m: + Cp ngun trc tip t i xoay chiu. ng và phong phú v chng loi, giá thành r. - m: + Phi có mch cách ly gia phu khin và phn ch m bo an toàn, momen khng nh. + Mu khin t phc tp. c. c: - u khin v trí, t chính xác, không cn mch phn hi. c s dng trong các h thng máy CNC. - m: + Giá thành cao, momen xon nh, momen máy nh. TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA HÀ NỘI Đồ án môn học : Thiết kế hệ thống cơ khí Đề tài : Tính toán thiết kế hệ thống truyền động và lựa chọn hệ thống dẫn hướng dùng cho máy phay CNC GVHD : TS. Nguyễn Tiến Đông 10 NGUYỄN VĂN THUẬN MSSV : 20110841 d.  c thit k cho nhng h thng hi tip vòng kín. Tín hiu ra cc ni vi mt mu khin tc và v trí s c hi tip v mu khin này. Nu có bt k n chuyn ng quay cu hi tip s nhn thy tín hiu ra c v trí mong mun. Mu khin tip tc chnh sai lm chính xác. Lo này có mt s  - Momen quán tính nh. - ng hc tt. - c tích hp sn cm bi hay góc quay. - Có di tn s công tác rng 0÷400 Hz. H thc [...]... môn học : Thiết kế hệ thống cơ khí Đề tài : Tính toán thiết kế hệ thống truyền động và lựa chọn hệ thống dẫn hướng dùng cho máy phay CNC GVHD : TS Nguyễn Tiến Đông CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN CHỌN THIẾT BỊ DẪN ĐỘNG HỆ BÀN MÁY CNC Các thiết bị dẫn động có một vai trò quan trọng trong máy CNC, là nhân tố chính đảm bảo sự vận hành và gia công chính xác của máy Việc tính toán lựa chọn các thiết bị dẫn động là một... môn học : Thiết kế hệ thống cơ khí Đề tài : Tính toán thiết kế hệ thống truyền động và lựa chọn hệ thống dẫn hướng dùng cho máy phay CNC GVHD : TS Nguyễn Tiến Đông Chọn ae & aei sao cho : ae + aei = Dc = 80mm Ta chọn : ae = 80mm , aei =0 - Mayjor cutting adge angle (K γ) : thường chọn K γ= 60° Sau khi tính toán ,lựa chọn kết hợp với các thông số đề cho ta điền vào bảng của công cụ ta được kết quả như... án môn học : Thiết kế hệ thống cơ khí Đề tài : Tính toán thiết kế hệ thống truyền động và lựa chọn hệ thống dẫn hướng dùng cho máy phay CNC GVHD : TS Nguyễn Tiến Đông ( tham khảo cuốn Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí – Lê Văn Uyển tập 2” – trang 55 ) Có thể chọn thông số cho loại khớp nối trục chữ thập này căn cứ theo đường kính trục vitme và theo giá trị mô men khởi động của động cơ ( xem thêm... MSSV : 20110841 12 TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA HÀ NỘI Đồ án môn học : Thiết kế hệ thống cơ khí Đề tài : Tính toán thiết kế hệ thống truyền động và lựa chọn hệ thống dẫn hướng dùng cho máy phay CNC GVHD : TS Nguyễn Tiến Đông I TÍNH TOÁN LỰA CHỌN CỤM TRỤC VIT ME BI TRỤC Y 1 Các thông số đầu vào - Loại máy CNC : Phay Chế độ cắt thử nghiệm tối đa SVT :  Phay mặt đầu  Dao có 8 lưỡi (z=8), đường kính D= 80mm  Tiêu... Đồ án môn học : Thiết kế hệ thống cơ khí Đề tài : Tính toán thiết kế hệ thống truyền động và lựa chọn hệ thống dẫn hướng dùng cho máy phay CNC GVHD : TS Nguyễn Tiến Đông 4.3.4 Kiểm tra thời gian cần thiết để đạt được vận tốc cực đại Thời gian cần thiết để đạt được vận tốc cực đại là : J 2πN ta = ′ × ×f TM − TL 60 Trong đó : J là tổng mô men quán tính. (Momen tính toán + momen cho bởi động cơ – Rotor... án môn học : Thiết kế hệ thống cơ khí Đề tài : Tính toán thiết kế hệ thống truyền động và lựa chọn hệ thống dẫn hướng dùng cho máy phay CNC GVHD : TS Nguyễn Tiến Đông Mặt khác : 𝐹𝑎𝑚𝑎𝑥 3644 = = 2,3 > 1,14 𝑉 𝑅 𝐵 1575 Từ bảng : Chọn : X = 0,35 và Y = 0,57 Tính tải trọng động: 𝑄 = (0,35.1575 + 0,57.3644) 1,1.1 = 2891,163𝑁 Khả năng tải động: 1 𝐶đ = 2891.163 × 27003 = 40259 𝑁 < 𝐶 𝑟 = 46,2𝑘𝑁 Tính tải trọng... không gia công và gia công  N1max, N2max: Tốc độ quay lớn nhất của trục khi không gia công và gia công NGUYỄN VĂN THUẬN MSSV : 20110841 15 TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA HÀ NỘI Đồ án môn học : Thiết kế hệ thống cơ khí Đề tài : Tính toán thiết kế hệ thống truyền động và lựa chọn hệ thống dẫn hướng dùng cho máy phay CNC GVHD : TS Nguyễn Tiến Đông  T1, T2: Thời gian máy hoạt động ở chế độ không tải và có tải Bảng... 4.1450 = 823kgf 4.3 Chọn động cơ cho bàn Y : - Tốc độ vòng lớn nhất : 2000 vòng/phút - Thời gian cần thiết để đạt tốc độ lớn nhất 0,9s (tự chọn dựa trên đồ thị dịch chuyển – hình vẽ) NGUYỄN VĂN THUẬN MSSV : 20110841 18 TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA HÀ NỘI Đồ án môn học : Thiết kế hệ thống cơ khí Đề tài : Tính toán thiết kế hệ thống truyền động và lựa chọn hệ thống dẫn hướng dùng cho máy phay CNC GVHD : TS Nguyễn... = 735kgf 4.3 Chọn động cơ cho bàn Z : - Tốc độ vòng lớn nhất : 2000 vòng/phút - Thời gian cần thiết để đạt tốc độ lớn nhất 0,9s (tự chọn dựa trên đồ thị điều kiện dịch chuyển – hình vẽ ) NGUYỄN VĂN THUẬN MSSV : 20110841 33 TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA HÀ NỘI Đồ án môn học : Thiết kế hệ thống cơ khí Đề tài : Tính toán thiết kế hệ thống truyền động và lựa chọn hệ thống dẫn hướng dùng cho máy phay CNC GVHD : TS... nghiêng của trục α = 90 ̊  Tỉ số truyền giảm tốc i = 1 (Do chọn phương án động cơ nối trực tiếp với vit-me không qua hộp giảm tốc )  Hiệu suất của máy chọn 𝜼 = 0,9 NGUYỄN VĂN THUẬN MSSV : 20110841 34 TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA HÀ NỘI Đồ án môn học : Thiết kế hệ thống cơ khí Đề tài : Tính toán thiết kế hệ thống truyền động và lựa chọn hệ thống dẫn hướng dùng cho máy phay CNC GVHD : TS Nguyễn Tiến Đông   . BÁCH KHOA HÀ NỘI Đồ án môn học : Thiết kế hệ thống cơ khí Đề tài : Tính toán thiết kế hệ thống truyền động và lựa chọn hệ thống dẫn hướng dùng cho máy phay CNC GVHD : TS. Nguyễn Tiến Đông. BÁCH KHOA HÀ NỘI Đồ án môn học : Thiết kế hệ thống cơ khí Đề tài : Tính toán thiết kế hệ thống truyền động và lựa chọn hệ thống dẫn hướng dùng cho máy phay CNC GVHD : TS. Nguyễn Tiến Đông. BÁCH KHOA HÀ NỘI Đồ án môn học : Thiết kế hệ thống cơ khí Đề tài : Tính toán thiết kế hệ thống truyền động và lựa chọn hệ thống dẫn hướng dùng cho máy phay CNC GVHD : TS. Nguyễn Tiến Đông