THIẾT kế máy PHAY vạn NĂNG

Trên máy phay dùng cơ cấu chọn trước tốc độ quay kiểu đĩa lỗ để chuẩn bị thay đổi tốc độ cần thiết cho trục chính.. Sơ đồ nguyên lý cơ cấu chọn trước tốc độ quay hoặc lượng chạy dao cơ

VIỆN CƠ KHÍ

BỘ MÔN MÁY & MA SÁT HỌC

ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ MÁY

THIẾT KẾ MÁY PHAY VẠN NĂNG

….….

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: PGS PHẠM VĂN HÙNG SINH VIÊN THIẾT KẾ: TÔ VĂN TÂM - 20120827

LỜI NÓI ĐẦU

Góp phần nâng cao sự phát triển nền công nghiệp nói chung và sự tiến bộ của nền

cơ khí nói chung, máy cắt kim loại không ngừng được nghiên cứu nâng cao chấtlượng Đóng vai trò là máy cái, loại máy sản xuất ra những chi tiết để tạo ra máy mớihay thay thế các thiết bị hỏng Máy cắt kim loại đóng vai trò hết sức quan trọng trongcác sản phẩm cơ khí

Công nghiệp chế tạo máy công cụ và thiết bị đóng vai trò then chốt Để đáp ứngnhu cầu này, đi đôi với công việc nghiên cứu, thiết kế nâng cấp máy công cụ là trang

bị đầy đủ những kiến thức sâu rộng về máy công cụ và trang thiết bị cơ khí cũng nhưkhả năng áp dụng lý luận khoa học thực tiễn sản xuất cho đội ngũ cán bộ khoa học kỹthuật là không thể thiếu được Với những kiến thức đã được trang bị, sự hướng dẫnnhiệt tình của các thầy giáo cũng như sự cố gắng cuả bản thân Đến nay nhiệm vụ đồ

án máy công cụ được giao cơ bản em đã hoàn thành

Trong toàn bộ quá trình tính toán thiết kế máy mới "Máy phay vạn năng" cónhiều hạn chế Rất mong được sự chỉ bảo của các thầy giáo và cộng sự

Phần tính toán thiết kế máy mới gồm các nội dung sau:

Chương I : Nghiên cứu máy tương tự

Chương II : Thiết kế máy mới

Chương III : Tính toán sức bền chi tiết máy

Chương IV : Thiết kế hệ thống điều khiển

Qua đây em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô đã giúp đỡ chúng em hoànthành đồ án này

MỤC LỤC

Trang

1.2 Phân tích phương án máy tham khảo (6H82) 2

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ MÁY MỚI

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN CÔNG SUẤT,SỨC BỀN CHO TRỤC CHÍNH

4.1 Chọn kiểu và kết cấu tay gạt điều khiển 744.2 Tính toán hành trình gạt của các bánh răng 754.3 Lập bảng vị trí các bánh răng tương ứng với vị trí tay gạt 80

CHƯƠNG I: NGHIÊN CỨU MÁY TƯƠNG TỰ

1.1Tính năng kỹ thuật của máy cùng cỡ.

Tính năng kĩ thuật của các máy tương tự

So sánh tính năng của một số máy tương tự như P80, P81, 6H82…để từ đó tìm

ra được máy có tính năng nổi trội nhất để khảo sát

Ta có bảng sau:

Kích thước bàn máy 200x500 250x1000 320x1200

Phạm vi điều chỉnh tốc độ 50÷2240 65÷1800 30÷1500 25÷1250

Phạm vi điều chỉnh lượng chạy dao 35÷980 35÷980 23,5÷1800 19÷1200

Từ bảng phân tích các đặc tính trên ta chọn máy 6H82 làm cơ sở cho việc thiết

kế máy mới về động học, động lực học, điều khiển cũng như kết cấu trên cơ sở kếthừa nhưng ưu điểm của máy đã sản xuất

Hình 1: Sơ đồ động máy phay 6H82

19 ).

( 26 39 37 28 47 18 ).

( 33 22 36 19 39 16

V IV

Đồ thị sai số hộp tốc độ máy phay 6H82.

=> Sai số n là sai số thực tế giới hạn vòng quay so với tiêu chuẩn, theo như đồthị trên ta thấy sai số đa phần nằm trong khoảng cho phép - 2,6 riêng có ở n1 là2,83% và n4 là -2,85% vượt ngoài khoảng cho phép Với n1 = 30 vòng / phút và n4 =

56 vòng / phút là hai tốc độ trục chính rất ít sử dụng trong quá trình gia công chi tiết

do đó ta có thể chấp nhận được hai tốc độ n1 và n4 có sai số vượt ngoài khoảng chophép - 2,6

1.2.1.3 Tính trị số ϕx và vẽ đồ thị vòng quay của hộp tốc độ.

Ta có n0 = nđc.i0 = 1440.54

26

= 693,33 (vòng/phút) Với ϕ = 1.26

n đc2(I).

) (

64

24 ).

( 44

26

III II

) ( 34 24 37 21 40 18 ).

( 18 36 27 27 36 18

V IV

2 ( 40

40 ) 1 ( 40

18 45

13 ).

( 1

) ( 4 ).

( 3 40

40 ).

( 1

trai LHM

VI M trai M phai

LHM

) ( 33

).

)(

7 ( 18

18 16

18 ).

( 37

33

XI M IX

tx1(6.1) =>Sdọc (mm/ph)

).

5 ( 33

37

M

tx2(6.1) =>Sngang 44

22 23

18 ).

( 35

28 ).

( 43

57 ).

( 57

44 ).

(

44

26

VIII VII

VI V

Sngnhanh tx

Sdnhanh tx

) 1 6 ( 1 18

18 16

18 37 33

) 1 6 ( 2 33

37 37 33

) 1 6 ( 3 44

22 33 22

=2300(mm/ph)

1.2.2.2 Tính chuỗi số vòng quay thực tế và tiêu chuẩn:

Ta phương trình xích chạy dao ta có các tỉ số truyền của hộp chạy dao:

=> Lượng chạy dao:

Từ đó ta có bảng kết quả sai số lượng chạy dao như sau:

=> Sai số n là sai số thực tế giới hạn vòng quay so với tiêu chuẩn, theo như đồ thị trên ta thấy sai số đa phần nằm trong khoảng cho phép - 2,6 riêng có ở n14 là 2,71% vượt ngoài khoảng cho phép Do sai số trong quá trình tính toán và làm tròn sốtheo tiêu chuẩn dẫn tới sai số n14 vượt ra ngoài Trong quá trình gia công ta thấy với

n14 ứng với s14 là lượng chạy dao rất ít sử dụng gia công hay dùng để gia công thô với

độ chính xác thấp lên ta vẫn chấp nhận được sai số vượt ra ngoài khoảng cho phép - 2,6

1.2.2.3 Tính trị số ϕx và vẽ đồ thị vòng quay của hộp chạy dao.

- Với đường chạy dao thấp và trung bình

n01 =nđc2 i01.i02 = 1420.44

26 24 64

Còn Z2 = 2[9] gồm 2 đường truyền trực tiếp và phản hồi ngoài ra còn có đường chạy dao nhanh.

1.2.3.Cơ cấu đặc biệt trên máy 6H82.

1.2.3.1 Cơ cấu hiệu chỉnh khe hở vít me.

Trên máy phay ngang vạn năng thường dùng hai phương pháp phay: Phay thuận và phay nghịch Hình 1 mô tả hai phương pháp phay này: trục vít me (1) nhận truyền động từ hộp chạy dao và làm di động bàn máy (2) mang chi tiết giacông Trục vít me (1) quay trong đai ốc (3) được cố định trên bàn trượt ngang (4) Nếu trục vít me quay theo chiều mũi tên, mặt bên trái của vít me và đai ốc

sẽ tiếp xúc với nhau và đưa vít me mang bàn máy di động về bên phải (hình 1.a)

Ở phương pháp phay nghịch, tức là phương pháp phay có chiều chuyển động của dao phay và chiều chuyển động của phôi ngược nhau (hình 1.a), sự tiếp xúc ở mặt bên trái của ren vít me với đai ốc luôn ổn định, vì lực cắt đẩy vít

me về bên trái, làm triệt tiêu khe hở giữa hai bề mặt này Đây là phương pháp

phay thường dùng nhất.

Phương pháp phay thuận ( hình 2.b), dao và phôi có chuyển động cùng chiều ( dao vẫn quay theo hướng cũ nhưng bàn máy đảo chiều) Trong trường hợp này, ở thời điểm không có lực cắt tác dụng ( khi không có lưỡi cắt nào tác động vào phôi) mặt phải của ren vít me tiếp xúc với bề mặt đai ốc để đưa bàn máy sang phải Nhưng khi lực cắt xuất hiện, đẩy vít me sang trái, chấm dứt sự tiếp xúc tạo nên một khe hở giữa mặt phải của ren vít me và đai ốc Ở khoảnh khắc này, bàn máy sẽ dừng lại cho đến khi khe hở bị triệt tiêu Sự xuất hiện và triệt tiêu khe hở làm chuyển động của bànmáy không êm, bị giật cục Nếu khe hở càng lớn thì độ chuyển động không đều và rung động của bàn máy càng lớn

Để khắc phục khe hở giữa vít me và đai ốc khi phay thuận, trên máy phay vạn năng người ta dùng nhiều loại cơ cấu hiệu chỉnh khe hở vít me khác nhau

1.2.3.2.Cơ cấu đĩa lỗ

Hình 3.a: Nguyên lý cơ cấu đĩa lỗ của máy phay 6H82.

Máy phay vạn năng có khả năng gia công nhiều tốc độ cắt và nhiều lượng chạy dao khác nhau Trên máy phay dùng cơ cấu chọn trước tốc độ quay kiểu đĩa lỗ để chuẩn bị thay đổi tốc độ cần thiết cho trục chính Mục đích của việc chọn trước tốc độquay và lượng chạy dao bằng cơ cấu kiểu đĩa lỗ là nhằm giảm thời gian phụ của máy

Sơ đồ nguyên lý cơ cấu chọn trước tốc độ quay hoặc lượng chạy dao ( cơ cấu đĩalỗ) của máy phay 6H82 được trình bày trên hình 3.a

Cơ cấu chọn trước tốc độ quay hoặc lượng chạy dao bằng đĩa lỗ được dùng để diđộng các khối bánh răng di trượt tới các vị trí I, II, III Càng gạt khối bánh răng di trượt chuyển động sang phải hoặc trái tuỳ thuộc vào vị trí chốt 1 và 2 có xuyên qua đĩa lỗ hay không xuyên qua đĩa lỗ 3 và 4 như trên hình 3.a Dạng tổng quát của cơ cấuđiều khiển lượng chạy dao được trình bày trên hình 3.b

Hình 3.b: Dạng tổng quát của cơ cấu đĩa lỗ trên máy phay 6H82.

Núm vặn (2) dùng để chọn trước vận tốc hoặc lượng chạy dao Tốc độ quay của các trục bị động được điều chỉnh nhờ các vị trí di trượt khác nhau của các khối bánh răng A, B, C như trên hình 3.b Núm vặn (2) tác động rút đĩa chốt ra khỏi các chốt sao

đó quay các đĩa này tới vị trí chọn trước rồi đẩy trở về vị trí cũ, các đĩa lỗ sẽ tác động tới các chốt điều khiển các ngàm gạt các khối bánh răng A, B, C đóng mở các khối bánh răng di trượt Các đĩa lỗ duy trì được vị trí xác định nhờ vị trí cơ cấu định vị bi 3Trên hình 3.c trình bày kết cấu của cụm ly hợp bi an toàn M2, ly hợp vấu M3 và

ly hợp ma sát M4 của cơ cấu chạy dao máy phay 6H82

1.2.3.3 Kết luận về máy phay 6H82.

Từ những phân tích ở trên về máy phay 6H82 ta thấy máy phay vạn năng 6H82

có nhiều ưu điển nổi bật như máy có 18 cấp tốc độ trục chính khác nhau với phạm

vi điều chỉnh lớn từ 30 1500 vòng/phút với công suất động cơ chính tới 7kW cao hơn nhiều so với các máy phay như P80 và P81 Hộp chạy dao của máy cũng có

18 cấp tốc độ chạy dao với phạm vi điều chỉnh từ 23,5 1800 mm/ph với công suấtđộng cơ tới 1,7kW Ngoài ra máy còn được trang bị them đường chạy dao nhanh đạt tới 2300mm/ph làm giảm thời gian chạy không cho máy rất hiệu quả Với 18 cấp tốc độ trục chính và 18 cấp tốc độ chạy dao với phạm vi điều chỉnh lớn máy đáp ứng nhu cầu gia công chi tiết với nhiều loại kích cỡ khác nhau Theo đó máy còn có các cơ cấu linh hoạt như cơ cấu chọn trước tốc độ quay bằng đĩa lỗ giúp người vận hành máy điều chỉnh tốc độ quay một cách linh hoạt Hộp chạy dao của máy còn được bố trí các li hợp bi an toàn, li hợp vấu và ly hợp ma sát giúp phòng chống quá tải bảo vệ máy, cơ cấu hiệu chỉnh khe hở vít me giúp cho lượng chạy dao độ của hộp chạy dao đạt độ chính xác cao đáp ứng yêu cầu về độ chính xác khi gia công nhiều loại chi tiết

Theo những phân tích với nhiều ưu điểm nổi bật như trên ta thấy máy phay 6H82 là máy tiêu biểu và là nền tảng để đi tới thiết kế máy mới với 18 cấp tốc độ trục chính và 18 cấp tốc độ chạy dao Dựa theo các nghiên cứu ở các phần trước với phương án không gian và phương án cấu trúc của máy để trên cơ sở đó ta tiến hành thiết kế máy mới kế thừa những ưu điểm của máy đã sản xuất

CHƯƠNG II: THIẾT KẾ TRUYỀN DẪN MÁY THIẾT KẾ MỚI

2.1 Thiết kế sơ đồ kết cấu động học máy phay.

Dựa vào máy tham khảo 6H82, ta thiết kế sơ đồ động học máy mới:

2.2.2 Phương án không gian, lập bảng so sánh phương án không gian, vẽ sơ đồ động.

Phương án không gian được bố trí như sau

Z = 18 = 3 x 3 x 2 (1)

Z = 18 = 3 x 2 x 3 (2)

Z = 18 = 2 x 3 x 3 (3)

Để chọn được PAKG ta đi tính số nhóm truyền tối thiểu

Bảng so sánh phương án không gian:

- Chiều dài sơ bộ L 19b + 18f 19b + 18f 19b + 18f

Ta thấy rằng trục cuối cùng thường là trục chính hay trục kết tiếp với trục chính vì trục này có thể thực hiện được chuyển động quay với số vòng quay từ nmin ÷ nmax nên khi tính toán sức bền dựa vào vị trí số nmin có Mx max

Ta tránh bố trí nhiều chi tiết trên trục cuối cùng, do đó 2 PAKG sau có số bánh răng chịu Mxmax lớn hơn cho nên ta chọn phương án 3x3x2 là phương án tối ưu nhất

Sơ đồ kết cấu động học sơ khai của hộp tốc độ theo PAKG 3 x 3 x 2 :

B f

L min

2.2.3 Chọn phương án thứ tự với PAKG : 3x3x2.

Như vậy hộp tốc độ có 3 tỉ số truyền nên sẽ có 3! = 6 PATT.

Ta có bảng PATT và so sánh và phương án đó như sau:

Khôngđạt

Khôngđạt

Theo điều kiện ϕXmax ≤ 8 có 2 PATT đạt, khi đó chỉ có 2 PATT thỏa mãn:

PATT I II III II I III

3(3) III 2(9) IV

I

II3(3)

3(1)III2(9)

Đồ thị vòng quay của hộp tốc độ

2.2.5 Tính số răng của các bánh răng theo từng nhóm truyền.

Ta tính số răng của các bánh răng theo phương pháp bội số chung nhỏ nhất :

với Zmin=17 để tính Emin ta chọn cặp ăn khớp có lượng mở lớn nhất

Do giảm tốc cho nên ta tính :

Emin= Zmin C =

( )

k f

g f Z

.

) min

f

.

1 1

f

.

1 1

1

= 63 = 45 ⇒ i1=

Z2 = + ∑Z

g f

f

.

2 2

g

.

2 2

2

= 63 = 42 ⇒ i2 =

Z3 = + ∑Z

g f

f

.

3 3

g

.

3 3

= 63 = 39

Z’

6 = 63 – 39 = 24 =>i6 = Với nhóm 3 :

với Zmin=17 để tính Emin ta chọn cặp ăn khớp có (fi + gi ) lớn nhất

Do giảm tốc cho nên ta tính :

f g E

=

1 90 18

7= 90 – 18 = 72 => i7 =

18 72

=

2 90 60

Nhận xét: Sai số n là sai số thực tế giới hạn vòng quay so với tiêu chuẩn, theo như

đồ thị trên ta thấy sai số đa phần nằm trong khoảng cho phép - 2,6 Theo sai số trên

ta thấy các tốc độ vận hành tốt sai số chấp nhận được trong khoảng cho phép

2.3 Thiết kế truyền dẫn hộp chạy dao.

2.3.1.Tính thông số hộp chạy dao.

Với Sdọc = Sngang = 3Sđứng= 19 (mm/ph).Với ϕ =1,26 và dựa vào máy mẫu 6H82

ta thấy cơ cấu tạo ra chuyển động chạy dao dọc ,dao ngang và chạy dao đứng là cơ cấu vít me có tv = 6(mm)

Do đó ta chọn bước vít cho máy mới cần thiết kế là tv = 6 (mm)

Mà ta có Sdọc=Sngang=3Sđứng nên ta chỉ cần tính toán với 1 đường truyền còn các đường khác là tương tự giả sử ta tính toán với đường chạy dao dọc

Ta có lượng chạy dao của máy: Si+1 = Si ϕi => Ta có

S n

Sơ đồ kết cấu động học sơ khai của hộp chạy dao theo PAKG 3 x 3 x 2 :

B f

L min

2.3.3 Chọn phương án thứ tự cho hộp chạy dao

Như vậy hộp tốc độ có 3 tỉ số truyền nên sẽ có 3! = 6 PATT

Bảng so sánh các PATT như sau :

KhôngđạtTheo điều kiện ϕX

max ≤ 8 có 2 PATT đạt, đó là 2 PATT 1 và PATT 2 có lượng

3(3) III 2(9) IV

I

II 3(3)

3(1) III 2(9)

cơ cấu truyền động hoặc nếu muốn chạy đồng thời thì phải cần có thêm một động cơ nữa để chạy 2 xích độc lập

Để hộp chạy dao nhỏ gọn khi sử dụng 2 đường truyền riêng biệt mà không cần tắt máy hoặc thêm động cơ thì người ta dùng cơ cấu phản hồi và hệ thống các ly hợp

Do dùng cơ cấu phản hồi cho nên người ta không dùng phương án thứ tự mà lưới kết cấu có hình rẻ quạt chặt chẽ như đối với hộp tốc độ, vì nếu như vậy thì tỷ số truyền giữa các cặp bánh răng sẽ quá bé hoặc quá lớn

Chính vì vậy mà ta chọn PATT có lượng mở là [3] [1] [9]

Do cơ cấu phản hồi nên lưới kết cấu có sự biến hình dẫn đến phương án thứ tự của hộp chạy dao thay đổi với Z = 3 x 3 x 2 được tách làm 2 phần:

Với Z = 3 x 3

Ngoài ra lưới còn có thêm đường chạy dao nhanh.

2.3.4 Vẽ đồ thị vòng quay và chọn tỉ số truyền các nhóm

Do hộp chạy dao cần có tốc độ thấp để trực tiếp thực hiện các lượng chạy dao dọc, chạy dao ngang và chạy dao đứng cho nên đồ thị chỉ mới có phản hồi như lưới kết cấu ở trên vẫn chưa thỏa mãn mà cần phải giảm tốc nhiều hơn nữa Muốn như vậy ta phải dùng phương pháp tăng thêm số trục trung gian

+) Chọn động cơ:

Công suất N = 1,7 KW và số vòng quay nđc = 1420 (vg/ph)+) Chọn n0:

Chọn n0 = 250 (vg/ph)

+) Chọn xích chạy dao nhanh

Như đã lý luận ở trên và ta thấy đường chạy dao nhanh với lượng chạy dao giống nhưcủa máy tương tự là Snhanh = 2300 (mm/ph) cho nên với động cơ chọn như máy tương

tự thì ta cũng chọn xích chạy dao nhanh như máy tương tự

2.3.5 Tính số răng của các bánh răng theo từng nhóm

Vậy bội số chung nhỏ nhất của nhóm III là K3=6

Với Zmin=17để tính Emin ta chọn cặp ăn khớp có lượng mở lớn nhất

Emin3=

( )

k f

g f Z

= 8,5 từ đó ta có Emin3= 9

∑Z= Emin3.K = 9.6 = 54

Z1= + ∑Z

g f

f

.

1 1

1

=3

1.54=18

Z’

1= + ∑Z

g f

g

.

1 1

1

=3

2.54=36 ⇒ i1=36

18

Z2= + ∑Z

g f

f

.

2 2

2

=2

1.54=27

Z’

2= + ∑Z

g f

g

.

2 2

2

=2

1.54=27 ⇒ i2=27

27

Z’

3= + ∑Z

g f

g

.

3 3

3

=3

1.54=18 ⇒ i3=18

Vậy bội số chung nhỏ nhất của nhóm IV là: K=21

Với Zmin=17để tính Emin ta chọn cặp ăn khớp có lượng mở lớn nhất

Emin4=

( )

k f

g f Z

.

4

4 4

f

.

4 4

f

.

5 5

f

.

6 6

6

=.33 =24

Z’

6 =63-24=39 ⇒ i6=

11

= 1420 6 =19,090.

S2 = nđc io1.io2.i1.i5 i7 i8 .i9.i10.i11.i12 .i13.i14.tx

=1420 6= 23,863

S3 = nđc io1.io2.i1.i6 i7 i8 .i9.i10.i11.i12 .i13.i14.tx = 1420 6 = 29,371

S4 = nđc io1.io2.i2 i4 i7 i8.i9.i10.i11.i12 .i13.i14.tx = 1420 6 = 38,182

S5 = nđc io1.io2.i2 i5 i7 i8.i9.i10.i11.i12 .i13.i14.tx =1420 6 = 47,727

S6 = nđc io1.io2.i2 i6 i7 i8.i9.i10.i11.i12 .i13.i14.tx

=1420 6= 58,741

S7 = nđc io1.io2.i3.i4.i7 i8 .i9.i10.i11.i12 .i13.i14.tx =1420 6= 76,364

S8 = nđc io1.io2.i3.i5.i7 i8 .i9.i10.i11.i12 .i13.i14.tx =1420 6= 95,455

S9 = nđc io1.io2.i3.i6.i7 i8 .i9.i10.i11.i12 .i13.i14.tx =1420 6= 117,483

S10 = nđc io1.io2.i1.i4 i9.i10.i11.i12 .i13.i14.tx =1420 6 = 152,727

S11 = nđc io1.io2.i1.i5 i9.i10.i11.i12 .i13.i14.tx =1420 6= 190,909

S = n i i i i i i i i i i t