Thiết kế máy tiện ren vít vạn năng cỡ trung T620 phần 1

Tài liệu tham khảo Thiết kế máy tiện ren vít vạn năng cỡ trung T620

Chương I PHÂN TÍCH MÁY CHUẨN

Máy chuẩn là máy tiện ren vít vặn năng cở trung T620 là 1 trong

những loại máy tiện ren được sử dụng rộng rãi nhất hiện nayTính vạn năng của máy được mở rộng bởi phạm vi rộng rãi của tốc độ và lượng chạy dao

Công dụng của loại máy này dùng để tiện các ren và tiện trơn.Máy có thể tận dụng khả năng cắt gọn của dao và các loại dụng cụ cắt có gắn hợh kim cứng Máy T620 còn rất thích hợp với các xưởng cơ khí sản xuất đơn chiếc,hàng loạt, xưởng sửa chữa, xưởng dụng cụ và xưởng thí nghiệm

I Một số đặc tính kỹ thuật của máy T620

- Đường kính lớn nhất của vật gia công

+Trên sống trượt là 400(mm)

+Trên bàn giao ngang là 200(mm)

- Chiều cao tâm máy h =200(mm)

- Khoảng cách lớn nhất giữa 2 mũi tâm 1400(mm)

- Lượng chạy dao

+chạy dao dọc : sd = 0,07 ÷ 416(mm/vòng)

+Chạy dao ngang : sn= 0,035 ÷ 208 (mm/vòng)

-Lực chạy dao hướng trục lớn nhất cho phép của cơ cấu chạy dao

px=360(kg)

pv=550(kg)

- Bước ren gia công được trên máy

+Ren Quốc tế: ( 1 ÷ 192 ) (mm)

+RenAnh : n = 24 ÷ 2 đỉnh ren/tấc Anh

+ Ren Pids: pd = 96 ÷ 1 môđun/tấc Anh

+ Ren môdun: m = 0,5 ÷ 4,8 (mm)

Ngoài ra máy T620 có thể gia công được ren khuyếch đại ren mặt đầu và ren chính xác

- Công suất động cơ điện N =10 (kw), hiệu suất η = 0,75

1 Phân tích động học của máy tiện T620

a xích tốc độ

I

IVVb

d

ca

Hình I.1: Sơ đồ truyền động

a: Đường truyền quay thuận

b: Đường truyền quay nghịch

c: Đường truyền tốc độ cao

d: Đường truyền tốc độ thấp

-Phương trình xích động tổng hợp biểu thị mọi khả năng biến đổi tốc độ của trục chính

56 34 50 24

II

29 47

38 38 III

1/1 1/4 1/16

27 54

65 43

VI

3836

Hình I.2: Sơ đồ phương trìmh xích tốc độ máy T620

Theo phương trình ta tính được số tốc độ của trụ chính như sau:

Số tốc độ theo đường truyền tốc độ thấp theo tính toàn là: 2 x3 x

=

Như vậy i3 = i2 =1/4 nên tỷ số truyền được tính lại 2x3x3 = 18 tốc độ từ n1 → n18

Khi gạt khối bánh răng 45-52 sang trái ta có trục chính có: 2x3 =

6 Tốc độ quay thuận tư ìn19 đến n24.Như vậy đường truyền thuận trục chính có 24 tốc độ khác nhau 18 + 6 = 24 Khi thiết kế người ta cố ý cho n18 = n19 nên trong thực tế máy T620 chỉ có 23 tốc độ

Trục chính quay được nhờ khối bánh răng 24-36 đảo chiều và ly hợp M1 đóng sang phải

Số tốc độ của trục chính theo đường truyền ngược là 3x3+3 = 12

b xích chạy dao cắt ren

Máy tiện T620 có thể cắt được các loại ren: tiêu chuẩn, Quốc tế, Anh, modun, ren Pids, ren khuyếch đại, ren chính xác và ren mặt đầu

Xích cắt ren nối từ trục chính VI→VII qua bộ bánh răng thay thế → IX vào hộp chạy dao,đến trục vít me có tx = 12(mm) lượng di động tính toán ở hai đầu xích là 1 vòng quay của trục chính làm bàn dao tịnh tiến được 1 khoảng bằng bước ren yêu cầu gia công

Các bánh răng thay thế giữa trục VIII và IX được dùng khi gia công các loại ren khác nhau

+ Ren Anh và ren Quốc tế dùng cặp 42/50

+ Ren môdun và ren Pids dùng cặp 64/97

Để tạo được nhiều ren khác nhau , trong cùng 1 loại ren, hộp chaỵ dao của máy T620 dùng cơ cấu nooctông Khối bánh răng hình tháp có 7 bánh răng có số bánh răng là Z=26, 28, 32, 36, 40, 44, 48 Để tạo ra 7 tỷ số truyền

Từ trục IX đến trục XII có 2 đường truyền động khác nhau.+ Trong đường truyền thứ nhất, cơ cấu nooctông chủ động Chuyển động được truyền từ trục IX qua ly hợp M2→ XI→ khối bánh răng hình tháp Zn → bộ bánh răng 36-25-28→ ly hợp M4

+ Trong đường truyền thứ hai cơ câu nooctông giữ vai trò bị động Chuyển động được truyền tư trục IX qua bộ bánh răng 35-

37, 37-35→ X → bộ 28-25-36 → bánh răng hình tháp Zn→ XI → bộ 28-28-35→ XII

35-+Để tạo được bước lớn hơn hoặc bé hơn các bước ren cơ sở đã chọn, hộp chạy dao có 2 khối bánh răngdi trượt giữa ba trục XII, XIII, XIV Chúng tạo được 4 tỷ số truyến.

i1 = 1

28

35 35

1 35

28 28

* Sơ đồ kết cấu động học xích cắt ren

Trong đo ï icđ: tỷ số truyền cố định

ith :tỷ số truyền thay thế

ics:tỷ số truyền cơ sở

igb:tỷ số truyền gấp bội

tx: bước ren vit me

tp:bước ren cần gia công+ Cắt ren Quốc tế (dùng cặp bánh răng thay thế 5042 và đường truyền thứ nhất)

Phương trình cắt ren Quốc tế là:

1 vòng(VI)

60

60(VII)

42

42(VIII)

50

42(IX)

60

n Z

.28

25(X)(XII).igb.(XIV).12 = tp

⇔ k1.Zn.igb = tb (k1:hệ số rút gọn của phương trình)

+ Cắt ren môdun.(dùng cặp bánh răng thay thế

97

64 và đường truyền thứ nhất)

Phương trình cắt ren môdun là:

1 vòng (VI)

60

60(VII)42

42(VIII)97

64(IX)

36

n Z

.28

25(X)(XII) Igb.12 = m

⇔ k2.Zn.igb = m (k2:hệ số rút gọn của phương trình)

⇒ Bước của ren Quốc tế và ren môdun tỷ lệ thuận với số răng Zn

của các bánh răng của khối bánh răng hình tháp và Igb

+ Cắt ren Anh (Dùng cặp bánh răng thay thế

50

42 và đường truyền thứ 2 )

Phương trình cắt ren Anh là:

1vòng(VI).6060 (VII)4242 (VIII)5042 (IX)3735 3735 (X)2528

n

Z

36(XI) .352828

= n (k3: hệ số rút gọn của PT)

+ Cắt ren Pids: (Dùng cặp bánh răng thay thế 9764 và đường truyền thứ 2)

42(VIII)97

64(IX)37

35.35

37(X)25

28

n

Z

36(XI)

35

28 28

⇒ bước của ren hệ Anh và ren Pids tỷ lệ thuận với số răng Zn của các bánh răng của khối bánh răng hình tháp và tỷ lệ nghịch với igb.

b Đường truyền xích cắt ren khuếch đại

Cơ cấu xích cắt ren khuyếch đại giống xích cắt ren tiêu chuẩn chỉ thêm cơ cấu khuếch đại đặt trong xích tốc độ Xích khuếch đại sẽ khuếch đại bước của bốn loại ren tiêu chuẩn lên 2, 8 và 32 lần.Đường truyền xích cắt ren khuếch đại nối từ trục chính (VI) của các trục V, IV, III, VII, VIII, IX qua hộp chạy dao đến vít me của máy

Phương trình xích cắt ren khuếch đại

1vòng(VI)

26

52(V)

88 45

45

(IV)

88 45

45

(III)45

45(VII) icđ.ith ics.igb tx = tp

Hình I.4 Sơ đồ đường truyền xích cắt ren khuếch đại

c Đường truyền xích cắt ren chính xác

Hình I.5: Sơ đồ đường truyền xích cắt ren chính xác

Yêu cầu của xích cắt ren chính xác là xích động phải ngắn nhất vì vậy đường truyền động sẽ từ trục chính (VI) qua các trục VII, VIII, IX trực tiếp truyền qua trục XI, XIV đến vít me mà không qua

cơ cấu nooctông và cơ cấu gấp bội

Để cắt các bước ren chính xscs phải tính tỷ số truyền thay thế để chọn các bánh răng thay thế có số răng thích hợp

d Đường truyền xích cắt ren mặt đầu

-Ren mặt đầu thường được sử dụng ở dạng đường xoắn Acsimet khi gia công dao có chuyển động hướng kinh nên không sử dụng vít me dọc của máy

-Đường truyền động của xích cắt ren mặt đầu được nối từ trục chính (VI) qua các đường ren như trên đến trục XIV qua cặp bánh răng 5628 (không qua ly hộp siêu việt) từ trục trơn XVI vào hộp xe dao đến trục vít me chạy dao ngang XXIII có tx = 5 (mm)

2 Xích chạy dao tiện trơn

Khi tiện trơn người ta có thể tiện mặt trụ, khỏa mặt đầu, cắt đứt v.v do đó có thể chuyện động tiện trơn chạy dao dọc và chuyển động tiện trơn chạy dao ngang

Xích tiện trơn nối từ trục chính (VI) đến trục XIV giống xích cắt ren đến trục XIV, chuyển động được truyền qua cặp bánh răng 56

a Chạy dao dọc

Chạy dao dọc thuận: Từ trục XIX chuyển động được truyền qua cặp bánh răng

37

40 đến ly hợp M7 đến trục XX, qua cặp bánh

răng

66

14

đến trục XXI và qua bánh răng Z = 10 thanh răng m = 3 làm

xe dao chuyển động dọc hướng vào mâm cặp

b Chạy dao ngang

Để có chuyển động chạy dao ngang thuận và nghịch chuyển động được truyền theo đường truyền giống như chạy dao dọc theo hai nửa bên phải hộp xe dao đến trục vítme chạy dao ngang XXIII

c Chạy dao nhanh

Máy có động cơ điện N = 1KW, n = 1410 v/ph trực tiếp làm quay nhanh trục trơn để làm cho bàn dao thực hiện chạy nhanh

Chưong II : THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC MÁY

I THIẾT KẾ HỘP TỐC ĐỘ

1 Tính số truyền tối thiểu.

Ta có chuỗi số vòng quay từ nmin→ nmax với nmin = 12,5(vòng/ph);

imin gh : Tỷ số truyền giới hạn của hộp ( Imin cho phép của nhóm là

4

1

đối với các loại máy công cụ)

x : Số nhóm truyền tối thiểu trong hộp tốc độ

5 , 12

Rn = 160

5 , 12

2000

=

⇒ϕ = 22 200012,5 = 1,26

3 Xác định phương án không gian của máy:

Chọn bố cục của máy: Ta bố trí hộp tốc độ chung với hộp trục chính Việc bố trí này có những ưu, nhược điểm sau:

* Ưu điểm

- Hộp có kết cấu gọn

- Hệ thống điều khiển tập trung

- Giá thành máy hạ

* Nhược điểm:

-Biến dạng nhiệt và rung động ảnh hưởng đến độ chính xác gia công

-Khó bố trí cơ cấu truyền động chính trong hộp

Dựa vào máy chuẩn T620, máy thiết kế có Z = 23 tốc độ, nhưng để phân tích được ta lấy Z = 24

Z = 24 = 12x2 = 8x3 = 4x2x3 = 3x2x4 = 2x3x 4

= 4 x 3 x 2 = 2x4x3 = 6x2x2 = 2x6x2

= 2x2x6 = 2x2x2x3 = 2x2x3x2

= 2x3x2x2 = 3x2x2x2Dựa điều kiện số nhóm truyền tối thiểu bằng 4 nên ta chỉ xét và so sánh các phương án sau:

2 x 2 x 2 x 3, 2 x 2 x 3 x 2, 2 x 3 x 2 x 2, 3 x 2 x 2 x 2

Để chọn ra được phương án không gian tốt nhất thì ta phải so sánh các phương án không gian sơ bộ trên với các yêu cầu sau:

-Số bánh răng có trong hộp là ít nhất

Sz = 2 (p1+ p2 + pn) với:p - Số tỷ số truyền trong 1 nhómĐể st min→ p1 = p2 = pn = 2,6 = e

-Số trục của hộp là ít nhất

Str = x + 1 (x: số nhóm truyền)

Chiều dài sơ bộ cuă hộp là ngắn nhất Lsb = Σb +Σf

Trong đó :

b: Chiều rộng của bánh răng

f: Chiều rộng của khe hở

- Kết cấu trục ra của hộp (trục chính) đơn giản nhất hay trên trục chính có ít cơ cấu nhất.

* So sánh các phương án không gian

* Ta lập bảng so sánh các phương án thứ tự

-Những yếu tố so sánh ghi trong bảng tùy theo phương án sẽ có kết quả khác nhau Kết quả này chỉ ước tính để so sánh ban đầu PAKG

Căn cứ vào bảng so sánh ta thấy phương án không gian 2 x 3 x 2 x

2 là tối ưu nhất do những nguyên nhân sau:

+ Số lượng bánh răng chịu mô men xoắn ở các trục cuối (hoặc ở gần cuối) vì tốc độ giảm dần tới nmin nên có Mx max Do đó không bố trí nhiều bánh răng ở những trục này Do đó ta loại phương án 2 x 2 x 2 x 3 và 2 x 3 x 2 x 2

+ Trên trục đầu thường gắn thêm ly hợp ma sát hoặc cơ cấu điều khiển cho nên số bánh răng của trục đầu thường nhỏ.Từ đó

ta loại phương án 3 x 2 x 2 x 2 Do đó ta chọn phương án không gian 2

x 3 x 2 x 2 là thích hợp nhất

4 Phương án thứ tự (PATT).

Với phương án không gian 2 x 3 x 2 x 2 ta có số PATT là 4! = 24

Ta có bảng so sánh các PATT:

PAKG 2 x 3 x 2 x 2 2 x 3 x 2 x 2 2 x 3 x 2 x 2 2 x 3 x 2 x 2PATT I II III IV I II IV III I III II IV I III IV II

X 1 2 6 12 1 2 12 6 1 4 2

12

1 4 12 2

1,2612 = 16>8

1,2612 = 16

>8

PAKG 2 x 3 x 2 x 2 2 x 3 x 2 x 2 2 x 3 x 2 x 2 2 x 3 x 2 x 2PATT I IV II III I IV II III II I III IV II I IV III

1,2612 = 16>8

PAKG 2 x 3 x 2 x 2 2 x 3 x 2 x 2 2 x 3 x 2 x 2 2 x 3 x 2 x 2PATT II III I IV II III IV I II IV I III II IV III I

1,2616=40,3>

8

1,2616=40,3>8

PAKG 2 x 3 x 2 x 2 2 x 3 x 2 x 2 2 x 3 x 2 x 2 2 x 3 x 2 x 2PATT III I II IV III I IV II III II I IV I II III IV

1,2612 = 16>8

1,2612 = 16>8

PAKG 2 x 3 x 2 x 2 2 x 3 x 2 x 2 2 x 3 x 2 x 2 2 x 3 x 2 x 2PATT III IV I II III IV II I IV I II III IV I III II

X 4 8 1 2 4 8 2 1 12 1 3 6 12 1 6 3

1,2612 = 16>8

PAKG 2 x 3 x 2 x 2 2 x 3 x 2 x 2 2 x 3 x 2 x 2 2 x 3 x 2 x 2PATT IV II III I IV II I III IV III II I IV III I II

*Từ bảng các phương án thứ tự ta thấy tất cả các phương án thứ tự đều có phạm vi điều chỉnh > 8 Như vậy là không đạt yêu cầu

Để chọn ra được PATT ta phải xét các phương án có lượng mở thay đổi từ từ và tìm cách giảm lượng mở xuống sao cho thỏa mãn phạm vi điều chỉnh lớn nhất Rpmax ≤ 8 Các PATT có ϕx max = 40,3 lớn hơn nhiều so với 8 nên ta loại phương án này

-Trong các phương án thứ tự còn lạita nhận thấy phương án II-III-IV là phương án thứ tự có lượng mở thay đổi một cách đều nhất Do vậy ta chọn PATT này

I-Để đảm bảo điều kiện Rp max ≤ 8 thì lượng mở ở nhóm cuối ta phải giảm xuống từ 12 còn 6, lúc đó sẽ làm trùng 6 tốc độ (tức là

bị mất đi 6 cấp tốc độ)

-Để đảm bảo trục chính có 24 cấp tốc độ ta cần phải tạo ra một đường truyền phụ để bù lại 6 cấp tốc độ đã mất đường truyền này chính là đường truyền nhanh Phương án không gian của đường truyền phụ này là 2 x 3 x 1

-Tóm lại hộp tốc độ có hai đường truyền

Đường truyền chậm: PAKG: 2 x 3 x 2 x2

PATT: I II III IV

X : 1 2 6 6Đường truyền nhanh: PAKG: 2 3 1

PATT: I II III

X : 1 2 6

IV

1 n

Đặc điểm của lưới kết cấu

- Các đường nằm ngang biểu thị cho các trục hộp tốc độ

- Khoảng cách giữa 2 đường thẳng đứng kề nhau là lgϕ

- Các điểm giao nhau giữa các đường nằm ngang và đường thẳng đứng biểu diễn số vòng quay của trục

- Các đoạn thẳng nối các điểm giao nhau trên 2 đường nằm ngang khác nhau biểu diễn tỷ số truyền

-Lưới kết cấu vẽ đối xứng

Hình II.1: Lưới kết cấu của PATT: I II III IV

b Lưới đồ thị vòng quay

Dựa vào máy chuẩn T620 ta dùng động cơ điện xoay chiều 3 pha không đồng bộ có nđc = 1450 (vòng/phút) để truyền chuyển

động quay từ động cơ đến trục I, ta dùng bộ truyền đai có hiệu suất η = 0,985

Ta có: no = nđc.io

Chọn no = n19 = 800 (vòng/phút)

Với công bội ϕ = 12,5; 16; 25; 31,5; 40; 50; 63; 80; 110; 125; 160; 200; 250; 315; 400; 500; 630; 800; 1000; 1250; 1600; 2000

Để xác định lưới đồ thị vòng quay càn chọn tỷ số truyền của các trục trung gian nằm trong giới hạn 2

4

1

≤

≤i

Chọn tỷ số truyền theo một số nguyên tắc sau:

- Để hộp nhỏ gọn ta chọn i ≈ 1

- Các i < 1 chọn càng sớm về sau

- Các i > 1 chọn càng sớm về trước.

- Giữa các nhóm truyền này sang nhóm truyền khác nên chọn i thay đổi một cách đều đặn để cho kết cấu gọn

- Trong nhóm truyền ta tùy ý chọn một tỷ số truyền nào đó, các tỷ số truyền còn lại suy ra từ PT sau đó kiểm tra lại điều kiện

∗ Đường truyền nối từ I -II -III -IV-V-VI

Ở nhóm truyền thứ nhất ta chọn:

1 1

1 1

1 1

1 1

1 1

3

ϕ

*Đường truyền tắt I-II-III-VI

-Các nhóm truyền từ I-II-III ta chọn như trên Nhóm truyền III-VI

ta chọn i11=ϕ2 = 1,262 = 1,58

Như vậy tất cả các tỷ số truyền đều thỏa mãn 2

4

1 ≤i≤

3 i

4

i 5i

7 i

9

i i11

2 i 1 i

VI

12,5 16 20 25 31,5 40 50 63 80 100 125 160 200 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000

HìnhII.2: Lưới đồ thị vòng quay

II Tính các số răng của các bánh răng trong các nhóm truyền

1 Xét nhóm truyền thứ nhất

Có 2 tỷ số truyền i1 = ϕ = 1,26; i2 = ϕ2 = 1,58

) 7 11 ( 17

) g f

2

2 2

x g

K Z

Chọn E =3 ⇒∑Z =K.E = 18 3 =54

E =4 ⇒∑Z =K.E = 18 4 =72

E =5 ⇒∑Z =K.E = 18 5 =90Thường ∑Z = (80 ÷ 120) nên chọn E = 5 ⇒∑Z = 90

9

5 90 g

f2 2

+

f

18

7 90 g

K = 22 32 3 = 108-Vì i3 < i4 < i5 ≤ 1 Do vậy ta tính E theo Echủ min và tính cho tia i3:

31 108

108 17

) (

3

3 3

f K

g f Z

4 4

4 4

f g

Z5 = Z’5 = 108 54

2

3 Xét nhóm truyền thứ 3.

Nhóm truyền này có 2 tỷ số truyền

5 17

) (

6

6 6

f K

g f Z

6 6

f f

5

4

6 6

f g

Z7 = Z’7 = 110 55

2

4 Nhóm truyền thứ 4 (IV-V)

Nhóm này có 2 tỷ số truyền và hoàn toàn giống nhóm truyền 3

⇒ Z8 = 22, Z’8 = 88, Z9 = Z’9 = 55

5.Nhóm truyền thứ 5(V-VI).

Nhóm truyền này có 1 tỷ số truyền

3 17

) (

10

10 10

f K

g f Z

10 10

f f

3

2

10 10

f g

6 Nhóm truyền đường tắt (IV-VI).

Nhóm này có 1 tỷ số truyền

8 17

) (

11

11 11

K g

g f Z

Chọn E = 6→∑Z = 6.18 = 108

18

11

11 11

f f

11

7

11 11

f g

III.Kiểm tra sai số

Sai số số vòng quay ∇n= [ ]n

tc

th tc n

n n

Với no = 800 (v/ph) như ta đã chọn

52

26 88

22 77

31 40

50 800 '

'

'

'

Z Z

Z Z

Z Z Z

52

26 88

22 77

31 35

55 800 '

'

'

'

Z Z

Z Z

Z Z Z

52

26 88

22 88

22 66

42 40

50 800 '

'

'

'

Z Z

Z Z

Z Z Z

'

'

'

'

Z Z

Z Z

Z Z Z

'

'

'

'

Z Z

Z Z

Z Z Z

'

'

'

'

Z Z

Z Z

Z Z Z