Khoảng cách từ đường trục mặt mút trục chính tới bàn máy Khoảng cách từ sống trượt từ thân máy tới tâm bàn máy Khoảng cách từ đường trục chính tới sống trượt thẳng đứng thân máy
Trang 1LỜI NÓI ĐẦU
Góp phần cho sự phát triển của nghành công nghiệp nói chung và sự tiến
bộ của nền cơ khí nói riêng, máy công cụ không ngừng nâng cao chất lượng.Đóng vai trò là máy cái – máy sản xuất ra những chi tiết để tạo ra máy mới hoặcthay thế các thiết bị hư hỏng Máy công cụ luôn đóng vai trò quan trọng trongcác phân xưởng cơ khí
Ngày nay với sự phát triển không ngừng của khoa học kĩ thuật, máy công
cụ cũng được tự động hoá điều khiển, bảo đảm độ chính xác, độ ổn định và độtin cậy cao Tuy vậy, máy công cụ vạn năng truyền thống vẫn là một kiến thức
cơ bản của sinh viên nghành cơ khí, là cơ sở để nghiên cứu và phát triển thànhcác máy NC, CNC…
Nhiệm vụ của em là thiết kế máy phay ngang vạn năng hạng trung
trên cơ sở các máy phay tương tự đã có trong công nghiệp Thực hiện tốt nội
dung đồ án cho phép em có được một kiến thức cơ bản, hoàn chỉnh về việc thiết
kế mới máy công cụ, nếu điều kiện kỹ thuật cho phép, có thể tham gia chế tạo ramáy mình thiết kế Ở phạm vi nhỏ hơn, trewen cơ sở những hiểu biết chắc chắn
về máy do mình thiết kế, giúp em có thể hướng dẫn sử dụng, lắp đặt, tìm lỗi vàsửa chữa các sai hỏng xuất hiện khi đưa máy vào hoạt động
Một nội dung rất quan trọng nữa của đồ án này là xây dựng quá trìnhcông nghệ chế tạo bánh răng 2 bậc Z26, Z37 Không đạt với mức độ nghiên cứuchuyên sâu như việc thiết kế một quy trình chế tạo bánh răng hoàn chỉnh nhưng
ở phần này của đồ án em đã xây dựng quy trình công nghệ chế tạo bánh răng trụrăng thẳng 2 bậc Z26, Z37 với m=3 phù hợp với trang thiết bị hiện có, đồng thời
có đưa vào kỹ thuật gia công răng mà các xí nghiệp công nghiệp tiên tiến đang
áp dụng
Để hoàn thành đồ án này, ngoài sự tìm tòi, học hỏi và làm việc nghiêm túccủa bản thân còn có sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo Trần Ngọc Hải và cácthầy cô Khoa Kỹ Thuật Công Nghiệp trường Đại Học Lương Thế Vinh Qua đây
em xin chân thành cảm ơn các thầy, các cô đã nhiệt tình giúp đỡ em hoàn thành
đồ án tốt nghiệp này
1
Trang 2Do còn nhiều hạn chế về mặt kiến thức và kinh nghiệm thực tế nên khótránh khỏi có nhiều thiếu xót Em mong được sự chỉ bảo của các thầy, các cô để
em có thể thực hiện tốt hơn công việc của bản thân trong quá trình công tác saunày
Em xin chân thành cảm ơn !
Nam Định, ngày 30 tháng 12 năm 2012
Sinh viên
Lê Văn Mạnh
PHẦN 1
Trang 3THIẾT KẾ MÁY PHAY NGANG VẠN NĂNG HẠNG TRUNG TRÊN CƠ SỞ MÁY PHAY NGANG 6H82
CHƯƠNG 1: CƠ SỞ XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN
CỦA MÁY
Khảo sát các loại máy phay nằm ngang truyền thống ta thấy dù kích cỡ
có khác nhau nhưng để thực hiện tốt chức năng công nghệ, chúng đều đảm bảocác thông số cơ bản sau:
1.1 Các thông số cần thiết cho máy mới
Khoảng cách từ đường trục (mặt mút) trục chính tới bàn máy
Khoảng cách từ sống trượt từ thân máy tới tâm bàn máy
Khoảng cách từ đường trục chính tới sống trượt thẳng đứng thân máy
Khoảng cách lớn nhất từ sống trượt thẳng đứng thân máy tới thanh giằng
Khoảng cách từ đường tâm trục chính tới mặt dưới của xà ngang
Khoảng cách lớn nhất từ mặt mút trục chính tới ổ đỡ trục dao
Khoảng cách lớn nhất từ mặt sau của bàn tới sống trượt thân máy:
Bước tiến bàn máy thẳng đứng
Đường kính lỗ trục chính
Đường kính trục gá dao
Số cấp tốc độ trục chính
Phạm vi tốc độ trục chính
Công suất động cơ chạy dao
Khối lượng máy
Kích thước bề mặt làm việc bàn máy
Góc quay lớn nhất của bàn
Dịch chuyển lớn nhất của bàn máy;
Dịch chuyển nhanh của bàn máy ngang
Số cấp bước tiến bàn máy
Bước tiến bàn máy
3
Trang 41.2 Các thông số kích thước cơ bản của máy thường gặp.
Các thông số kích thước cơ bản:
Dmax: Đường kính lớn nhất phôi
Lmax: Chiều dàilớn nhấtsản phẩm gia công được trên máy
Khi thiết kế, kỹ sư chọn các thông số này theo tài liệu thiết kế máy, hoặctham khảo máy chuẩn có tính năng công nghệ tương đương Cần chú ý khi chọnkích thước Dmax (hoặc chiều cao hõm H của máy phay), phải kiểm tra việc phôi
có thể chạm vào bàn dao hoặc trên băng máy, trên hõm máy
*Công bội của chuỗi vòng quay trục chính được xác định theo côngthức:
z , khi thiết kế có thể tham khảo theo máy chuẩn có = 1,26
* Số hiệu côn mooc No trục chính máy phay phải theo tiêu chuẩn, chọntheo lý lịch máy và thường là côn mooc , No6
* Chiều cao máy từ mặt sàn, vùng tay gạt, chân gạt, chân đạp…phải tuỳtheo chiều cao của người đứng máy
Nếu sản xuất máy hàng loạt, thông dụng dựa theo tầm vóc trung bình xã hội
1.3 Cách xác định (tính và chọn) các thông số động học và kích cỡ khi thiết
kế máy.
1.3.1 Chuyển động trong máy.
Máy thuộc cấu trúc động học nhóm T Chuyển động chính của máy phay
là chuyển động quay vòng của dao, còn các chuyển động chạy dao do bàn máythực hiện Loại máy phay vạn năng thường bàn máy thường có 3 chuyển động :chạy dao dọc(Sd) ,chạy dao ngang(Sn), chạy dao đứng(Sđ)
Ngoài chuyển động chạy dao đứng đã nói ở trên, bàn máy của máy phayngang vạn năng còn có thể quay xung quanh trục thẳng đứng một góc 45o
Các đại lượng đặc trưng cho chuyển động chính của máy: Tốc độ cắt V,lượng chạy dao S và thời gian máy Tm
1.3.2 Tính và chọn tốc độ vòng quay cho máy.
Trang 5Chế độ làm việc của máy bao gồm chế độ cắt gọt, bôi trơn, làm lạnh antoàn Về chế độ cắt, hiện có nhiều phương pháp xác định chế độ cắt giới hạnkhác nhau: Chế độ cắt gọt cực đại; Chế độ cắt gọt tính toán; Chế độ cắt gọt đểthử máy.
Tuỳ điều kiện gia công, người ta đã thực nghiệm và lập sổ tay chế độ cắt,theo đó ta xác định được giới hạn tốc độ vòng quay trục chính nmin, nmax chotừng máy như sau:
Trong các máy có chuyển động chính quay tròn, tốc độ cắt được tính theo côngthức sau:
V =
1000
.D n
= D (m/ph)
5
Trang 6Trong đó:
D: là đường kính phôi gia công hoặc đường kính dụng cụ cắt (mm)
V: Là vận tốc cắt (m/ph)
n: Là số vòng quay trong 1 phút của trục chính (v/ph); =1000.n
Dao quay 1 góc ở tâm thì phôi chuyển động 1 lượng là Sz Sz được gọi
là lượng chạy dao cho 1răng dao (mm/răng) Nếu dao quay được 1 vòng thìlượng chạy dao là Svg = Sz.Z (mm/vòng) Z la số răng dao
352 316
316 282
282 249
249 220
220 196
6
16
352 316
316 282
282 249
249 220
220 196
196 174
298 266
266 236
236 209
209 186
186 166
286 252
252 226
226 199
199 178
178 158
266 236
236 209
209 186
186 166
166 116 Các hệ số điều chỉnh trong công thức tính tốc độ cắt
Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào cơ tính của thép Thép B,
MPa ≤ 520 560÷ 620 630 ÷700 710÷790 800÷890 900÷1000
Trang 7Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào chiều rộng phay
Tỷ số giữa chiều rộng phay B và
đường kính dao phay D: B/D ≤ 0,45 0,45 – 0,8 > 0,8
Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào góc nghiêng chính Góc nghiêng chính o 60 - 90 30 - 45 15
Bảng tốc độ cắt khi phay thép bằng dao phay mặt đầu liền khối thép gió có
dung dịch trơn nguội.( Bảng 5.121 STCN [2])
55 49
49 44
43,5 38,5
38,5 34
34 30,5
30,5 27
10
60 53
53 47
47,5 42
42 37,5
37,5 33,5
33 30
29,5 26,5
10
58 51
51 46
45,5 40,5
40,5 36
36 32
32 28,5
28,5 25,5 180
18
10
58 52
52 45,5
45,5 40,5
40,5 36,5
36 32,5
32 28,5
28,5 25,5
Theo bảng chế độ cắt trên ta có:
V = 25,5(m/ph)
Vmax = 61 (m/ph)Thay Vmin, Vmax vào công thức trên ta có:
7
Trang 8Vmin = 25,5(m/ph) - Vật liệu phôi khó cắt nhất, dao chất lượng kém nhất.
V max = 61(m/ph) – Vật liệu phôi dễ cắt nhất, dao chất lượng tốt
Kích thước bàn máy số 2: 320 x 1250 mm
Thông số động học: nmax , nmin, Smax , Smin
Ta có số vòng quay nmax, nmin của nhóm máy chuyển động chính ( quaytròn)
Đối với nmax ta không nên chọn quá lớn vì nếu chọn quá lớn sẽ không đảm bảođược độ cứng vững công nghệ của máy, yêu cầu kỹ thuật đối với các chi tiết nhưtrục chính, các bánh răng truyền chuyển động phải tăng , công suất động cơ phảităng dẫn đến giá thành máy tăng, điều kiện chế tạo và cân bằng máy khó khăn,khả năng chịu đựng tốc độ cao của công nhân Việt Nam có giới hạn nên để đảmbảo máy vẫn đáp ứng được các nhu cầu của người sử dụng, đáp ứng được cácchỉ tiêu về giá thành đồng thời phù hợp với sức khoẻ của công nhân Việt Nam tachỉ chọn tốc độ cắt tối đa n max = 1000(vg/ph)
1.3.3 Tính và chọn lượng chạy dao cho máy.
Lượng chạy dao của nhóm máy chuyển động chính (quay tròn ) là:
S =
Tm n
L s
* (mm/v)Trong đó:
Ls: chiều dài của hành trình chạy dao (mm)
n: Số v/ph của trục chính
Tm: Thời gian gia công chi tiết (Chi tiết có chiều dài Ls)
Ta có thể tính được lượng chạy dao Smax, Smin của nhóm máy chuyển độngchính (quay tròn ) là:
S = L /n T (mm/ph)
Trang 9Bảng tra lượng chạy dao dọc, ngang, đứng theo sổ tay công nghệ chế tạomáy:
Lượng chạy dao S khi phay thô bằng dao phay mặt đầu , dao phay trụ và dao phay đĩa có gắn mảnh hợp kim cứng, mm/vòng( Bảng 5.33 STCN [2])
0,12 – 0,180,16 – 0,24
0,14 – 0,240,18 – 0,28
0,2 – 0,290,25 – 0,38
- Giá trị lượng chạy dao S cho trong bảng phù hợp với phay bằng daophay trụ khi chiều rộng phay B ≤ 30mm; khi B > 30mm giá trị lượngchạy dao S cho trong bảng cần giảm đi 30%
- Giá trị lượng chạy dao S cho trong bảng phù hợp với dao phay đĩa khiphay mặt phẳng và các vấu lồi, còn khi phay rãnh thì S giảm đi 2 lần
- Khi phay theo các giá trị lượng chạy dao cho trong bảng thì độ nhám
bề mặt đạt được Ra = 0,8 – 1,6 m
9
Trang 10Lượng chạy dao S khi phay mặt phẳng và vấu lồi trên các phôi thép bằng các dao phay ngón hợp kim cứng; mm/vòng( Bảng 5.36 STCN [2] )
Phay thô Hình dạng
mảnh hợp
kim
Đường
kính dao D,mm
Lượng chạy dao S, mm khi chiều sâu phay t,mm
0,02- 0,04 0,03- 0,05
- 0,02- 0,04
- -
0,05- 0,08 0,05- 0,09 0,05- 0,1 0,06- 0,1 0,08- 0,12
- -
- - 0,04- 0,07 0,05- 0,09 0,06- 0,1
- -
- - - 0,05- 0,08 0,06- 0,1
- -
- - - 0,05- 0,06 0,06- 0,08
-Mảnh
xoắn vít
20 25 30 40 50 60
0,06- 0,1 0,08- 0,12 0,1- 0,15 0,1- 0,18 0,1- 0,2 0,12- 0,2
0,05- 0,08 0,06- 0,1 0,08- 0,12 0,08- 0,13 0,1- 0,15 0,1- 0,16
0,03- 0,05 0,05- 0,1 0,06- 0,1 0,06- 0,11 0,08- 0,12 0,1 - 0,12
Phay tinh Đường
- Giới hạn trên của lượng chạy dao SZ khi phay thô được dùng khi chiều rộng phay nhỏ trên máy có độ cứng vững cao; còn giới hạn dưới được dùng cho trường hợp ngược lại
- Khi làm việc với lượng chạy dao SZ tinh thì độ nhám bề mặt đạt được Ra
= 0,8 – 1,6 m
Trang 11Lượng chạy dao tinh So khi phay mặt phẳng bằng dao phay mặt đầu hợp
kim cứng ( Bảng 5.125 trang113 STCN[2])
Vật liệu gia công
Gócnghiêngphụ1
0,55-0,41,1-0,8
0,25-0,200,50-0,40
0,150,30
> 700 5
2
1,0-0,72,0-1,4
0,6-0,451,2-0,90
0,30-0,200,60-0,40
0,20-0,150,40-0,30
- Giai đoạn làm việc đầu tiên của dao, khi độ mòn h = 0,2÷0,3 mm thì độnhám bề mặt khi phay tinh giảm đi khoảng 1 cấp
Tính toán lượng chạy dao dọc : Szmin, Szmax
Dựa vào bảng tra lượng chạy dao dọc S z(mm/vg) khi phay tinh ta chọnlượng chạy dao dọc nhỏ nhất Sdmin cho máy mới, Sdmin= 0,02(mm/vg)
Lượng chạy dao dọc lớn nhất Sdmax phụ thuộc vào công suất máy, độcứng vững của hệ thống công nghệ Nếu ta chọn lượng dao quá lớn thì sinh ralực cắt lớn làm máy bị rung động mạnh dẫn đến làm giảm độ chính xác ban đầucủa máy khi cần gia công theo chế độ cắt tinh Vậy nên mặc dù dao có khả năngcắt gọt cao hơn nhưng ta chỉ chọn lượng dao lớn nhất của máy Smax= 4(mm/vg)
Tính lượng chạy dao ngang: Snmin, Snmax
Ở đây để thuận lợi cho quá trình tính toán ta chọn lượng chạy dao ngang S
n= 0,5.Sd tức là:
Snmin= 0,5.Sdmin =0,5.0,02 = 0,01(mm/vg); Snmax=0,5.Sdmax= 0,5.4=2(mm/vg)Tính lượng chạy dao đứng : Sđmin, Sđmax Dưa vào bảng 5.125 ta có thể trađược Sđmin = 0,15 (mm/vòng) ; Sđmax = 2 (mm/vòng)
11
Trang 121.3.4 Chuỗi số vòng quay tuân theo quy luật cấp số nhân:
Có hai cách điều chỉnh tốc độ của máy: Điều chỉnh phân cấp và vô cấp
Ta chọn cách điều chỉnh phân cấp vì chế tạo đơn giản, kết cấu chặt chẽ, hiệusuất cao và được dùng phổ biến Như trên ta đã phân tích và giới hạn số vòngquay của trục chính (hay trục cuối cùng của hộp tốc độ ) từ nminđến nmax.Trong đó có Z cấp tốc độ n1= nmin; n2 ; n3; ……nk ; nmax (số cấp tốc độ hiệnnay trong các máy đã có thường từ 1224) Các vị trí số vòng quay này phảiphân bố như thế nào có lợi nhất
Ta xét một số vấn đề sau:
Từ công thức tính tốc độ cắt:
V = 1000.D.n = D(m/ph)Trong đó:
D: Là đường kính chi tiết gia công (mm)
= 1000.nn: Là số vòng quay trục chính (vg/ph)
Nếu coi kích thước “D” của chi tiết thay đổi (coi như biến số), số vòngquay “n” (coi như thông số ) ứng với kích thước “D” thì vận tốc “V” như là mộthàm số Ta vẽ được đồ thị biểu diễn quan hệ giữa “ V, D, n “ như sau:
M B
Trang 13Giả sử cần gia công chi tiết có đường kính D0 Dựa vào vật liệu của chitiết gia công ta xác định được tốc độ cắt hợp lí “V0” Dùng đồ thị này ta xácđịnh được số vòng quay hợp lý “n0” Nhưng vì trong máy có hữu hạn cấp tốc độnên thường thì trị số “n0” không có trong máy: nk <n0<nk 1(hay Vk < V0<
Vk 1) Để dao đỡ mòn ta chọn tốc độ gia công thực tế là n k ứng với Vk Nhưvậy có sự tổn thất về tốc độ (cũng như về năng suất)
Độ tổn thất tương đối đó là: V = 100 % 1 100 %
0 0
V
Cùng một đường kính “D0” gia công nhưng vật liệu, điều kiện kỹ thuậtkhác nhau, gia công trong những điều kiện khác nhau, có thể chọn V0 khácnhau nên tổn thất tương đối lớn nhất sẽ xảy ra khi V0 tiến dần đến Vk 1 vàbằng:
V
V V
V
Nếu sự phân bố số vòng quay bất kỳ thì (V)maxsẽ thay đổi bất kỳ Tamong muốn khi gia công các đường kính khác nhau, tổn thất Vmax luôn luônkhông đổi tương ứng với AB= C (hằng), = hằng và chØ nằm trong giớihạn nào đó (thường không vượt quá 50%)
V
= C = hằng số (ct2)Thay: Vk =
1000
.D n k
và Vk 1=
1000
.D n k1
k
n
n V
V
= C = hằng số
Vậy trong chuỗi số vòng quay có tỷ số giữa hai số vòng quay bất kì kềnhau nk và nk 1 là một số không đổi thì chuỗi số đó phải phân bổ theo cấp sốnhân có công bội là:
k
k n
Trang 14Công bội: z 1
n R
l
R l
Các trị số , Z, R n là ba thông số cơ bản của mỗi chuỗi số, biết haithông số sẽ suy ra thông số thứ ba (biểu diễn trên đồ thị sau):
Trị số đã được tiêu chuẩn hoá Tuỳ theo tính chất sử dụng hộp tốc độvới mỗi loại máy mà chọn trị số khác nhau Trị số tiêu chuẩn thành lậpdựa vào các nguyên tắc sau:
Nguyên tắc cách quãng: Có thể thành lập các chuỗi số khác nhau, rút từchuỗi số cơ sở có công bội min bằng cách bỏ qua các trị số thừa (thường bỏcách một trị số) Biểu diễn nguyên tắc này theo toạ độ logarit ta có:
Nguyên tắc này xuất phát từ thực tế sử dụng Trên một máy, chuỗi sốvòng quay của trục chính có thể dùng nhiều công bội khác nhau có mục đích mởrộng phạm vi điều chỉnh máy và tránh những tốc độ thừa vô ích (tốc độ thấp quáhay cao quá)
Nguyên tắc gấp 10: Trong chuỗi số vòng quay có những số hạng bất kì
mà trị số của nó gấp mười lần trị số của những số hạng khác, cách nó x số hạng Nghĩa là:
Trang 15Mặt khác: nx 1= n x
.
1
Suy ra: x = 10 hay x10
Nguyên tắc này là do thói quen gấp 10 các kích thước của chi tiết giacông mà lập ra chuỗi số vòng quay gấp 10, 100,…lần, dựa vào bảng chuỗi số tối
ưu trong chế tạo máy
Nguyên tắc gấp 2: Trong chuỗi số vòng quay sẽ có những số hạng bất kì
mà trị số của nó gấp hai lần trị số hạng khác cách nó y số hạng Nghĩa là cóchuỗi số:
suy ra: y=2 hay y 2 (II-1)
Nguyên tắc này đặt ra cho những hộp tốc độ dùng động cơ có nhiều tốcđộ
Nguyên tắc gấp 10 và gấp 2 phải phù hợp với nhau nên:
Muốn xác định trị số , trước hết phải xác định giới hạn của:
Giới hạn dưới: Vì chuỗi số vòng quay ta xét là cấp số nhân tiến nên:
k
k n
n 1
>1 (1)Giới hạn trên: ta mong muốn tổn thất tốc độ cũng như tổn thất năng suất
là không đổi và không vượt quá giới hạn 50%
Suy ra: (V)max=
Dựa vào ( II-1) và (II-2) ta có:
15
Trang 1612 10
min 10 2
Chọn các giá trị x, y tương ứng, ta tìm được các trị số thích hợp và lập
ra bảng trị số tiêu chuẩn sau:
Phạm vi ứng dụng của các trị số tiêu chuẩn:
= 1,06 ít dùng vì chuỗi số quá dày đặc – nó chỉ có ý nghĩa phụ
= 1,12 dùng trong các máy tự động vì yêu cầu chế độ cắt chính xác
= 1,26 và 1,41 dùng trong các máy vạn năng ( như máy tiện, phay, doa )
= 1,58 và 1,78 dùng trong các máy có thời gian công tác không lớn hơn sovới thời gian chạy không (không cần chế độ cắt chính xác ). = 2 ít dùng, nó có
ý nghĩa phụ để tính toán các nhóm khuyếch đại của hộp tốc độ hay nhóm gấpbội của hộp chạy dao
Từ tiêu chuẩn, trị số n được thế giới tiêu chuẩn, gồm 40 trị số Lậpbảng tiêu chuẩn n cơ sở từ số đầu n = 1vg/ph, kết thúc 9,5 vg/ph (tính theo côngbội = 1,06 + làm tròn ):
1,00_1,06_1,12_1,18_1,25_1,32_1,41_1,50_1,60_1,70_1,80_1,90_2,00_2,12_2,24_2,35_2,50_2,65_2,80_3,00_3,15_3,35_3,55_3,75_4,00_4,25_4,55_4,75_5,00_5,90_5,60_6,00_6,70_7,10_7,50_8,00_9,00_9,50
n thực tế phải có n < n cho phép = 10 ( 1 )%
Trang 17Trong chế tạo máy không những trị số được tiêu chuẩn mà số vòngquay n cũng được tiêu chuẩn.
Công bội đặc trưng cho tính kinh tế kỹ thuật của máy, nó phản ánh tổnthất tốc độ cũng như tổn thất năng suất của máy
KÕt thóc quá tr×nh kh¶o s¸t, tÝnh to¸n c¸c th«ng sè c¬ b¶n m¸y c¾t gät, ta cã bé th«ng sè m¸y sÏ thiÕt kÕ nh sau:
Các thông số cần thiết cho máy mới :
Khoảng cách từ đường trục (mặt mút) trục chính tới bàn máy: 350(mm)
Khoảng cách từ sống trượt từ thân máy tới tâm bàn máy : 480(mm)
Khoảng cách từ đường trục chính tới sống trượt thẳng đứng thânmáy :480(mm)
Khoảng cách lớn nhất từ sống trượt thẳng đứng thân máy tới thanh giằng :775(mm)
Khoảng cách từ đường tâm trục chính tới mặt dưới của xà ngang :155(mm)
Khoảng cách lớn nhất từ mặt mút trục chính tới ổ đỡ trục dao : 700(mm)
Khoảng cách lớn nhất từ mặt sau của bàn tới sống trượt thân máy:320(mm)
Bước tiến bàn máy thẳng đứng : 8 - 390(mm)
Đường kính lỗ trục chính : 29(mm)
Đường kính trục gá dao : 32(mm)
Số cấp tốc độ trục chính : 18(mm)
Phạm vi tốc độ trục chính : 30 - 1500(v/ph)
Công suất động cơ chạy dao : 1,7(Kw)
Khối lượng máy : 2700(Kg)
Kích thước bề mặt làm việc bàn máy : 320(mm)
Góc quay lớn nhất của bàn : 45o
Dịch chuyển lớn nhất của bàn máy: dọc: 700(mm); ngang:260(mm) ;thẳng đứng: 320(mm)
17
Trang 18 Dịch chuyển nhanh của bàn máy : dọc: 2300(mm/ph); ngang:
2300(mm/ph); thẳng đứng: 770(mm/ph)
Số cấp bước tiến bàn máy: 18
Bước tiến bàn máy : dọc: 23,5-1800(mm/ph); ngang: 23,5-1800(mm/ph)
2.1.Tổng quan về máy phay.
Máy phay là một trong các loại máy chiếm tỷ trọng lớn trong nhà máy cơkhí Thường cứ 100 máy công cụ thì có chừng 10 máy phay.Việc phát triển máyphay chuyên dùng và các trung tâm gia công máy phay có tầm quan trọng đặcbiệt
Trang 19Máy phay có thể gia công được các bề mặt hình học: mặt phẳng, mặt địnhhình (cam, khuôn, mẫu…), mặt lỗ, rãnh, mặt ren ngoài, ,mặt răng vv…
Để có thể thiết kế máy mới cần học được ở các máy tiền bối các giải pháp
và thiết kế thông minh, tránh lặp lại sai sót, việc đầu tiên nên làm là khảo sát cáckiểu máy phay đang sử dụng trên thị trường
Trên thị trường theo chức năng công nghệ có các loại máy phay côngdụng chung, máy phay chép hình, máy phay tác dụng liên tục…
Theo tính năng có các nhóm máy phay vạn năng nằm ngang, máy phay đứng,máy phay giường và nhóm máy phay chuyên môn hoá như máy phay rãnh then,phay ren vít…
Máy phay nằm ngang P623 là loại máy gồm thân máy trụ đứng chứa hộptốc độ, giá để chứa trục gá dao nó có thể trượt trên thân máy theo hướng trụcchính, một đầu của gá được đỡ bằng thanh chống đầu trục chính có lắp trục daophay đỡ bằng gá, cụm bàn máy gồm bàn máy phía trên để gá đặt chi tiết thựchiện chạy dao dọc, bàn trượt phía dưới trượt trên sống trượt nằm ngang của hộpchạy dao công xôn
Chuyển động chính: trục chính quay xích nối từ động cơ điện N = 7
kw, n = 1440v/p → (5426) (1639;3322 ;1936) (4718 ;3728 ;2639 ) (8238;1971)trục dao có 18 tốc độ khác nhau 30 1500 v/p
Chuyển động chạy dao máy thực hiện chạy dao tịnh tiến theo 3 trụcXYZ
chạy dao dọc, chạy dao ngang và chạy dao đứng Xích nối từ động cơ điệnchạy dao N = 1,7kw, n = 1400v/p qua hộp chạy dao công tác ( 6820 ) (3721;1840 ;
Trang 20 Chuyển động chạy dao nhanh: động cơ chạy dao → ( 4425 ) → (5744 ) (
43
57
) đóng ly hợp ma sát M2 sang phải truyền vào trục bên trong của ly hợp qua
bánh răng (3528 ) (1833) tới các trục vít me dọc, ngang, đứng (không đi quahộp chạy dao)
* Máy phay đứng có loại vạn năng và loại thường: loại vạn năng thì ụtrục chính có thể xoay xung quanh trục nằm ngang để gia công mặt nghiêng.Các loại máy phay nằm ngang đều có thể lắp thêm ụ phay đứng và trở thànhmáy phay vạn năng rộng Ngoài ra các máy phay đứng còn được trang bị thêmbàn máy tròn trên đó lắp gá, có tác dụng nhanh để phay liên tục
Máy phay giường để gia công các chi tiết lớn bằng dao phay mặt đầu lắptrên nhiều ụ trục chính nằm ngang và đứng là do các ụ trục chính di động trêncác trụ và xà máy
Máy phay thùng tác dụng liên tục chi tiết gia công được lắp trên thùngquay, các ụ dao được ở hai bên cùng đồng thời gai công Trong thời gian giacông động cơ điện sẽ truyền dẫn cho thùng quay để gia công liên tục Bản thândao sẽ vừa quay để gia công và có chuyển động ăn sâu dọc trục để chạy dao đếnchiều sâu phay Máy này dùng nhiều trong công nghệ ôtô gia công tự động blôcxylanh
Máy phay nặng có bàn phay để phay liên tục các chi tiết Trong lúc giacông, công nhân có thể tháo lắp chi tiết Máy này cho ta năng suất cao Chu trìnhlàm việc có thể điều chỉnh tương ứng với một vòng quay của bàn máy Máy nàydùng gia công các chi tiết loại nhỏ…
2.2 Tính năng kĩ thuật của máy 6H82(P623)
Trang 21Bề mặt làm việc của bàn máy N = 320 1250
Công suất động cơ N = 7 (kW)
Trang 22Có phương trình tốc độ như sau :
Nđc – 1440(I) 5426 (II) ( ;
36
19
; 33
22 39
16
) (III) ( ;
26
39 37
28
;1847 )(IV) ( ;
38 82
Từ phương án không gian như trên ta thấy ban đầu do có yêu cầu giảm tốc
độ rồi sau đó ta mới tăng tốc độ lên, nên ta cho qua cặp bánh răng (5426) vì nếu
để tốc độ như cũ thì khi bắt đầu khởi động máy sẽ có hiện tượng giật cục, mặtkhác phải giảm tốc độ như vậy để phù hợp với ly hợp ma sát Ngoài ra cách bốtrí này còn làm tăng độ cứng vững của kết cấu và làm trục nhỏ gọn, số bánh răngtrên trục là ít nhất
Từ đó để đánh giá được chất lượng động học của một máy một cách thật
kỹ lưỡng ta hãy đi vào khảo sát đồ thị vòng quay của máy
Từ sơ đồ động của máy ta lập LKC và ĐTVQ của HTĐ theo cácbước sau:
Trang 23X : Lượng mở giữa hai tia lân cận
X > 1 : Tia nghiêng sang phải
X < 1 : Tia nghiêng sang trái
Tỉ số truyền i được tính dưới dạng hàm mũ của công bội bởi vì nếu sốvòng quay của trục chính (hay trục cuối cùng) là cấp số nhân thì tỉ số truyềntrong từng nhóm cũng là cấp số nhân có công bội là xi
54 lg 26 lg 54
Trang 24Lượng mở giữa hai tia cận của nhóm
= , 77
8 , 1
26 , 1
26 , 1
26 , 1
26 , 1
|XI|= 1Vậy nhóm truyền I là nhóm cơ sở
26 lg 39 lg 26
26 , 1
25 , 1
75 , 1
26 , 1
2 , 4
25 , 1
X
X i
71 lg 19 lg 71
38 lg 82 lg 38
, 1
26 , 1
7 , 5
33 , 3
Trang 25Để vẽ được vòng quay được dễ dàng ta nên chọn trước n0 trùng với mộttốc độ nào đó của trục cuối cùng Vì vậy n0 thường chọn trước, sau đó xác định
tỷ số truyền i0
Nói chung n0 càng cao càng tốt, vì nếu n0 cao thì số vòng quay của cáctrục ngang trung gian sẽ cao, mômen xoắn bé kích thước của các bánh răng, cáctrục nhỏ gọn tiết kiệm được nguyên liệu Mỗi nhóm tỉ số truyền chỉ cần chọn
một tỷ số truyền tuỳ ý nhưng phải bảo đảm 2
25
Trang 26hộp tốc độ hợp lý, đường tốc độ giảm dần, các trục trung gian có số vòng quaylớn do đó mômen xoắn giảm.
Từ những đại lượng tính toán trên và qua phân tích hộp tốc độ ta có:PAKG 3 x 3 x 2
Lượng mở các nhóm truyền (phạm vi điều chỉnh của từng nhóm) và thứ tự ănkhớp các bánh răng trong các nhóm truyền
Trang 272.2.2 Khảo sát hộp chạy dao.
Công bội chuỗi vòng quay = 1,26
Công suất động cơ hộp chạy dao N = 1,7 (Kw)
N = 1440 (v/ph)Bàn dao có ba chuyển động dọc, ngang, đứng:
N = 1,7 (Kw) qua hộp chạy dao đặt trong bệ đỡ của máy thực hiện
Máy phay 6H82 có 18 lượng chạy dao dọc và ngang từ 23,5 – 1800mm/ph
Truyền động được thực hiện từ động cơ điện N = 1,7 (Kw) qua cặp bánhrăng cố định (4426 ; 6424 ) để đến trục III, giữa trục III và trục IV có 3 tỉ số truyền(
27
Trang 282.2.2.1 Phương án không gian.
SƠ ĐỒ ĐỘNG CỦA HỘP CHẠY DAO MÁY PHAY P623
Từ sơ đồ động của máy ta có phương trình xích tốc độ như sau:Nđc – 1440(I) (4426 )(II) (6820 )(III) (1836;1836;2727 )(IV) (3721;1840 ;3424 )(V)
Từ đó ta thấy phương án không gian 3 x (2 + 1) x 2 là để giảm mômen xoắn trêntrục cuối do trục cuối đã bố trí các ly hợp ma sát, ly hợp an toàn nên trục đã quá dài vì bánh răng 3 bậc tách ra làm hai khối 2 bậc (B) và khối 1 bậc (C) để dễ bố trí tay gạt khi khối B làm việc thì khối C không làm việc và ngược lại
44 lg 26 lg 44
68 lg 20 lg 68
Trang 29Từ trục III – IV qua 3 cặp bánh răng:1836;2727 ; 1836
Tỉ số truyền nhóm II
26 , 1 lg
18 lg 36 lg 18
27 lg 27 lg 27
36 lg 18 lg 36
, 1
26 , 1
1 0
9 , 2
26 , 1
9 , 2 0
40 lg 18 lg 40
37 lg 21 lg 37
34 lg 24 lg 34
, 1
26 , 1
45 , 3
45 , 2
, 1
26 , 1
45 , 2
45 , 1
Trang 30Vậy nhóm truyền II là nhóm cơ sở.
45 lg 13 lg 45
45 lg 18 lg 45
, 1
26 , 1
37 , 5
45 , 3
40 lg 40 lg 40
35 lg 28 lg 35
35 lg 13 lg 35
37 lg 33 lg 37
16 lg 18 lg 16
Trang 31i16 = 0
26 , 1 lg
18 lg 18 lg 18
Trang 321180 750 475 300 190 118 75 47,5
30
26 : 44
44 : 57
Từ đồ thị vòng quay ta thấy người ta không dùng phương án hình rẻ quạt
vì trong hộp chạy dao người ta thường dùng một loại môđun nên việc giảm thấp
số vòng quay trung gian không làm tăng kích thước bộ truyền nên việc dùngphương án thay đổi thứ tự này hoặc khác không ảnh hưởng nhiều đến kích thướccủa hộp
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ MÁY MỚI3.1 Phân tích và chọn số liệu ban đầu.
Trang 33Máy phay thuộc cấu trúc động học đơn giản nhóm T Phần tạo hình củamáy phay do dạng hình học của dao phay quyết định Dao phay có nhiều lưỡicắt, tiếp xúc với bề mặt gia công Cấu trúc động học gồm 2 nhóm chuyển độngđơn giản: nhóm chuyển tốc độ cắt và nhóm chuyển động chạy dao.
chính vì dạng bề mặt gia công và các loại máy phay sẽ xác định loại dao phayđược dùng
Kích thước của dao được xác định bằng kích thước bề mặt gia công vàchiều sâu của lớp kim loại cần cắt bỏ
Để rút ngắn thời gian gia công chính và tiêu hao vật liệu để chế tạo dung cụđường kính dao phay được chọn theo giá trị nhỏ nhất có thể phụ thuộc vào độcứng vững của hệ thống công nghệ sơ đồ cắt và dạng kích thước của phôi
Khi phay bằng dao phay mặt đầu, để đạt được năng suất, đường kính dao phay
D cần phải lớn hơn chiều rộng dao phay B dao không đối xứng với chi tiết gia công tức là: D = (1,25 1,5).B
Còn khi gia công phôi thép thì nhất thiết phải bố trí đối xứng chi tiết giacông răng dao phay để đảm bảo đầu cắt khi chiều dầy lớp cắt nhỏ, còn đối vớithép chịu nhiệt, thép chống gỉ thì lại dịch ngang chi tiết gia công theo hướng đi
ra của răng dao đảm bảo cho răng dao ra khỏi vùng cắt có chiều dầy lớp cắt nhỏnhất làm như vậy sẽ bớt bằng thép cacbon và thép hợp kim thì dịch ngang chitiết gia công theo hướng cắt để được giảm chu kỳ bền của dao phay
Khi gia công những chi tiết có kích thước và vật liệu khác nhau yêu cầu kỹ thuậtkhác nhau, điều kiện chế tạo khác nhau, người ta dựa vào lý thuyết về cắt gọt vềkim loại và lý thuyết năng suất máy
Máy phay với chuyển động chính là quay tròn thì: n =
D
V
.
1000
Trang 34Đối với dao phay để xác định giới hạn cắt của dao phay thì:
Vmax, Vmin: tốc độ lớn nhất, nhỏ nhất của dao cắt
Dmax, Dmin: đường kính lớn nhất, đường kính nhỏ nhất của dao phay
Để đạt được số vòng quay của dao phay là nmax thì đường kính của daophay là nhỏ nhất và vật liệu cắt là mềm nhất còn nmin thì đường kính Dmax và vậtliệu cắt là rắn nhất
Dao T15K6, D = 100, Z = 4, chi tiết thép 45, HRB = 195
Chế độ gia công n = 750 mm/ph, N = 8,5KW, dùng đầu dao phay
Do mục đích của đồ án tốt nghiệp là nâng cao hàm lượng lao động củasinh viên khi thiết kế đồ án môn học thiết kế máy công cụ nên em chọn cácthống số của máy thiết kế như máy 6H82 để qua việc thiết kế đó em mô hìnhhoá các chi tiết bằng 3D, tổ hợp các chi tiết thành các cụm và của cả hộp, môphỏng trong không gian 3 chiều…
* Công dụng và yêu cầu của hộp tốc độ:
Hộp tốc độ trong máy công cụ dùng để truyền lực cắt cho các chi tiết giacông kích thước, vật liệu khác nhau với chế độ cắt cần thiết Thiết kế hộp tốc độphải đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật tối ưu cho phép kích thước nhỏ gọn,hiệu suất cao, tiết kiệm nguyên liệu, kết cấu có tính công nghệ cao, làm việcchính xác, an toàn, sử dụng bảo quản dễ dàng
Các yêu cầu cơ bản đối với hộp tốc độ:
3.1.1 Về tốc độ cắt
Trang 35Khi gia công các chi tiết có kích thước vật liệu khác nhau, yêu cầu kỹthuật khác nhau, điều kiện kỹ thuật khác nhau, điều kiện chế tạo khác nhau.Người ta dựa vào lý thuyết cắt gọt kim loại và lý thuyết về năng suất máy, đểxác định giới hạn tốc độ cắt Vmin, Vmax cho từng máy Hộp tốc độ phải đảm bảo
có các giá trị biến đổi thích hợp trong phạm vi điều chỉnh tốc độ Rn Các giá trịnày tạo thành chuỗi vòng quay của trục chính (hoặc số hành trình kép)
Phạm vi điều chỉnh số vòng quay Rnq được viết lại thành:
Rnq =
min
max min
max min
d
d V
V n
n
= RV.Rd
Trongđó: RV : là phạm vi điều chỉnh tốc độ
Rd : là phạm vi điều chỉnh đường kính gia công
Tương tự cho máy chuyển động tịnh tiến có:
Rnt =
min
max min
max min
L
L V
V n
n
= RV.RL
Với RL: phạm vi điều chỉnh giới hạn hành trình chuyển động
Các máy biến chuyển động quay thành chuyển động thẳng thì phạm vi điềuchỉnh nhỏ hơn ở đây ta tính toán thiết kế về hộp tốc độ điều chỉnh phân cấp làloại được dùng phổ biến hiện nay Kết cấu của hộp tốc độ chặt chẽ đơn giản cóhiệu suất cao
3.1.2 Về lực cắt.
Lực cắt tác dụng lên trục chính của máy Theo công thức trong thiết kếmáy kim loại, muốn xác định đựơc lực cắt phải tính đến kích thước, vật liệu củacác chi tiết trong hộp, động cơ điện truyền dẫn theo điều kiện cắt tương ứng vớichế độ cắt của quy trình công nghệ điển hình trên máy khi gia công các chi tiếtkhác nhau, tốc độ cắt và lực cắt phải phù hợp với lực cắt:
P1.V1 = P2.V2 = const.lNghĩa là công suất của hộp tốc độ không thay đổi tại bất kỳ số vòng quay nào đó trong khoảng điều chỉnh tốc độ đã cho
35
Trang 36Các trị số giới hạn vòng quay nmin, nmax; cấp tốc độ Z và công bộ phảiphù hợp với số liệu ban đầu đã cho và không vựơt ngoài tiêu chuẩn (chuỗi số tốiưu).
Hộp tốc độ không nên trùng và thiếu các tốc độ cần thiết làm ảnh hưởngđến việc bố trí kết cấu của máy
Độ bền cứng vững là độ bền của mỗi các chi tiết trong hộp tốc độ phải đạtyêu cầu cho phép bảo đảm sự làm việc chính xác, thời gian phục vụ cao nhất.Muốn vậy phải tính toán kiểm tra kích thước các chi tiết máy, lực chọn kết cấuvật liệu và phương pháp gia công nhiệt của từng chi tiết hợp lý gồm các trục,ổtrục , bánh răng, đai truyền ly hợp, hệ thống điều khiển, hệ thống an toàn, bôitrơn làm lạnh Vỏ hộp tốc độ thường có hình dạng khá phức tạp nên khi thiết kế
ta phải dựa vào kết cấu cũ đã làm việc ổn định và phải tính toán biên dạng củahộp Đặc biệt với trục chính có yêu cầu cao về độ võng góc xoay nên phải chý ý
bố trí các chi tiết lắp trên trục chính cho đảm bảo biến dạng ở đầu mút cụm trụcchính bé hơn tiêu chuẩn chính xác quy định
3.1.3 Về sử dụng máy.
Điều khiển hộp tốc độ phải thuận tiện, dễ dàng, an toàn Tránh tình trạnghộp tốc độ không làm việc do hành trình gạt không đủ, thiết bôi trơn, kẹt bạc,khoá hóc Tận dụng mọi điều kiện để hộp tốc độ làm việc có hiệu suất cao nhất(thường không bé hơn 80-90%) Muốn thế phải nâng cao chất lượng chế tạo chitiết trong hộp tốc độ, giảm bớt bánh răng ăn khớp quay không, quy định chế độlàm việc hợp lý, nên giảm ngắn xích truyền tới mức có thể Tuy vậy vẫn có một
số hộp tốc độ có hiệu suất thấp
Một số yêu cầu khác với hộp tốc độ như: truyền động êm, ít phát sinhtiếng ồn, rung và tiếng gõ đập, bố trí chặt chẽ dễ dàng quan sát, sự làm việc vàkết cấu có tính công nghệ cao, sửa chữa thay thế nhanh và thuận tiện Vấn đềnày thuộc công nghệ chế tạo máy ở đây ta chỉ nghiên cứu các tính toán truyềndẫn, phân tích và chọn theo phương án hợp lý
Trang 373.1.4 Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng của hộp tốc độ
a Công suất truyền dẫn (hoặc mômen xoắn) của từng trị số vòng quay trục chính hay trục ra cuối cùng của hộp tốc độ.
b Số vòng quay giới hạn n max , n min của trục chính hay trục ra cuối cùng
và phạm vi điều chỉnh tương ứng Công bội đặc trưng cho mức độ dầy, mỏng
và chuỗi vòng quay (hành trình kép) hay tốc độ Z.
c Mức độ phức tạp của xích truyền động có thể hiện qua hiệu suất chung của hộp tốc độ, độ phức tạp sửa chữa.
d Mức độ tự động hoá thể hiện quá trình điều khiển, điều chỉnh độ tin cậy sử dụng.
e Tính công nghệ chế tạo máy chi tiết, cả hộp và giá thành của hộp tốc
độ, tiêu chuẩn hoá và quy chuẩn hóa hộp tốc độ, tổ hợp thành máy có công dụng khác nhau dễ dàng tạo thành trung tâm gia công.
Do đó có nhiều phương án khác nhau, ta cần phân tích để chọn đựơcphương án tối ưu đảm bảo các yêu cầu kinh tế và kỹ thuật cho phép Dưới đâytrình bày các tính toán thiết kế động học hộp tốc độ máy phay nằm ngang hạngtrung dựa trên cơ sở lý thuyết thiết kế hộp tốc độ của máy
3.2 Tính toán động học hộp tốc độ của máy phay.
3.2.1 Phân tích phương án không gian của hộp tốc độ
3.2.1.1 Phương án không gian:
30
1440 lg 4 lg /
Trang 38i 3
Do i 3 cho nên các phương án 6.3, 3.6, 9.2, 2.9 bị loại
Ta chỉ cần so sánh các phương án không gian còn lại để chọn ra phương
án bố trí không gian tối ưu
*Tính tổng số bánh răng của hộp tốc độ.
Tổng số bánh răng của hộp tốc độ được tính theo công thức:
Sz =2(p1 + p2 + p3+…+ pi)- trong đó pi là tỷ số truyền của nhóm thứ i
*Tính tổng số trục của phương án không gian.
Tổng số trục của phương án không gian được tính theo công thức:
S tr = i + 1 Với i là số nhóm truyền động
*Tính chiều dài sơ bộ của trục theo công thức:
L = b +f với b: chiều rộng bánh răng
f: là khe hở giữa 2 bánh răng và khe hở giữa hai bánh răng và các phần khác
Số bánh răng chịu mômen xoắn trên trục cuối cùng
Lập bảng so sánh phương án không gian
Phương án
Yếu tố so sánh
Tổng số bánh răng
Sbr = 2(p1+p2+ +pi) 2(3+3+2)=16 2(2+3+3) = 16 2(3+2+3) = 16Tổng số trục
Ta thấy rằng trục cuối cùng thường là trục chính hay trục kế tiếp với trụcchính vì trục này có thể thực hiện chuyển động quay với số vòng quay từ nmin
nmax nên khi tính toán sức bền dựa vào vị trí số nmin ta có Mxmax Do đó kích thướctrục lớn suy ra các bánh răng lắp trên trục có kích thước lớn Vì vây, ta tránh bốtrí nhiều chi tiết trên trục cuối cùng do đó hai phương án không gian cuối có sốbánh răng chịu Mxmax lớn hơn nên ta chọn phương án I đó là: 3x3x2
Trang 393.2.1.2 Các phương án thứ tự của phương án không gian Z = 3x3x2
Với phương án không gian Z = 3x3x2 ta có số phương án thứ tự là:
Trang 40Phuong án II: 1 2 3
Phuong án III: 2 1 3