Đồ án tốt nghiệp thiết kế máy phay CNC

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MÁY PHAY CNC I. CÔNG DỤNG VÀ PHẠM VI SỬ DỤNG. 1. CÔNG DỤNG. 1.1. Giới thiệu chung về máy CNC. CNC – viết tắt cho Computer Numerical Control (điều khiển bằng máy tính) đề cập đến việc điều khiển bằng máy tính các máy móc khác với mục đích sảnxuất (có tính lập lại) các bộ phận kim khí (hay các vật liệu khác) phức tạp, bằngcách sử dụng các chương trình viết bằng kí hiệu chuyên biệt theo tiêu chuẩn EIA274D, thường gọi là mã G. Máy CNC (Computer Numerical Controlled) là máy công cụ, điều khiển theo một chương trình định sẵn. Các dữ liệu được cung cấp dưới dạng tập lệnh.

Đồ án tốt nghiệp Chuyên ngành Cơ khí Chế tạo máy Lời nói đầu Trang Đồ án tốt nghiệp Chuyên ngành Cơ khí Chế tạo máy Mục lục Trang Đồ án tốt nghiệp Chuyên ngành Cơ khí Chế tạo máy CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MÁY PHAY CNC I CÔNG DỤNG VÀ PHẠM VI SỬ DỤNG CÔNG DỤNG 1.1 Giới thiệu chung máy CNC CNC – viết tắt cho Computer Numerical Control (điều khiển máy tính) đề cập đến việc điều khiển máy tính máy móc khác với mục đích sảnxuất (có tính lập lại) phận kim khí (hay vật liệu khác) phức tạp, bằngcách sử dụng chương trình viết kí hiệu chuyên biệt theo tiêu chuẩn EIA-274-D, thường gọi mã G Máy CNC (Computer Numerical Controlled) máy công cụ, điều khiển theo chương trình định sẵn Các liệu cung cấp dạng tập lệnh 1.1.1 Quá trình phát triển Điều khiển số NC (Numerical Control) phương pháp tự động điều chỉnh máy công tác (máy công cụ, Robot, băng tải vận chuyển phôi liệu, chi tiết gia công, sản phẩm, ) hành động bị điều khiển sản sở cung cấp liệu dạng mã nhị phân Nó biểu diễn dạng số thập phân, chữ kí hiệu đặc trưng tạo thành chương trình làm việc thiết bị hay hệ thống Trước đây, có trình gia công cắt gọt điều khiển theo chương trình kỹ thuật chép hình theo mẫu, chép hình hệ thống thuỷ lực, Ngày nay, với tiến vượt bậc KH- KT, lĩnh vực ĐKS tin học tạo điều kiện thuận lợi cho nhà chế tạo máy nghiên cứu ứng dụng đưa vào máy công cụ truyền thống HTĐK tự động Biến máy công thành máy điều khiên theo chương trình số, gọi máy CNC (Computrized Numerical Control) Việc sử dụng máy CNC cho phép giảm khối lượng gia công chi tiết, nâng cao độ xác gia công hiệu kinh tế; đồng thời cho phép rút ngắn chu kỳ sản xuất Do đó, nhiều nước thể giới ứng dụng rộng rãi công nghệ vào lĩnh vực khí chế tạo Đặc biệt chế tạo khuôn mẫu xác, chi tiết đòi hỏi độ xác độ phức tạp cao Xuất phát từ ý tưởng điều khiển dụng cụ thông qua chuỗi lệnh kế tiếp, liên tục máy công cụ ĐKS ngày thực từ kỉ XIV Khi châu Âu người ta dùng chốt hình trụ để điều khiển chuyển động hình trang trí đồng hồ lớn nhà thờ Trang Đồ án tốt nghiệp Chuyên ngành Cơ khí Chế tạo máy Năm 1808, Joseph M Jacquard dùng tôn đục lỗ để điều khiển tự động máy dệt Năm 1863, M Foumeaux phát minh đàn Piano tiếng giới Với băng giấy đục lỗ làm vật mang tin Năm 1938, Claud E Shannon làm luận án tiến sĩ đến kết luận việc tính toán truyền tải nhanh liệu thực mã nhị phân Từ năm 1949 đến 1952, Jonh Parsons Học viện kỳ thuật Massachusett (Massachusett Institute Of Technology) thiết kế “một hệ thống điều khiển dành cho máy công cụ, để điều khiển trực tiếp vị trí trục thông qua liệu đầu máy tính, làm chứng cho chức gia công chi tiết”theo hợp đồng Không lực Hoa Kỳ Cũng thời gian này, Parsons với đồng nghiệp ông đưa tiên đề sau: - Những vị trí tính biên dạng ghi nhớ vào băng đụclỗ - Các đục lỗ đọc mảy cách tự động - Những vị trí đọc liên tục truyền bổ sung thêm tính toán cho giá trị trung gian nội - Các động servo ( vô cấp tốc độ ) điều khiển chuyển động trục Năm 1952, máy phay ĐKS đời mang tên “ Cincinnate Hydrotel” có trục thẳng đứng Học viện kỹ thuật Masssachusett cung cấp Đơn vị điều khiển lắp bóng đèn điện tử chân không, điều khiển trục nhận liệu thông qua băng đục lỗ mã nhị phân Năm 1954, Bendix mua quyền phát minh Parsons chế tạo thiết bị điều khiển NC công nghiệp đầu tiên, dùng bóng đèn điện tử chân không Năm 1958, “công cụ lập trình tự động APT” (Automatically Programmed Tool) đời Đánh dấu bước phát triển lập trình cho máy Rồi từ thập niên 80 trở đi, với phát triển công nghệ truyền số liệu, mạng cục liên thông tạo điều kiện cho nhà chế tạo thực việc nối kết máy CNC riêng lẻ (CNC Machine Tools) lại với tạo Trang Đồ án tốt nghiệp Chuyên ngành Cơ khí Chế tạo máy thành trung tâm gia công DNC (Directe Numerical Control) nhằm khai thác cách có hiệu như: cách bố trí, xếp công việc máy, tổ chức sản xuất, Và dựa công nghiệp này, chuỗi loại thiết bị, phần mềm hệ thống phát triển không ngừng viện nghiên cứu công nghệ khác giới Nhằm thoả mãn nhu cầu thiết kế chế tạo đặc biệt Đó phần mềm thiết kế gia công tạo hình theo công nghệ CAD/CAM (Computer Aided Desgin/ Computer Aided Manuíacturmg) theo hệ thống sản xuất linh hoạt FMS (Flexible Manufacturing System) cao việc chế tạo gia công chi tiết thực toàn qua máy tính, người ta gọi tổ hợp CIM (Computer Intergraded Manufacturing) Cho đến năm 2016 này, lịch sử phát triển máy công cụ ĐKS GẦN 70 năm tuổi Nó phát triên ứng dụng rộng rãi nhiều nước giới Từ ứng dụng gia công đơn giản việc di chuyển từ điểm đến điểm máy khoan đến máy công cụ điều khiển trục máy tiện, điều khiển trục máy phay, nhiệm vụ tự động gia công nhiều trục độ phức tạp cao như: khuôn rèn dập, khuôn đúc áp lực, cánh tuabin chi tiết phức tạp máy bay, tàu thuỷ, Ngoài ra, ngày máy CNC dùng vào việc kiểm tra giám sát, điện báo điện tín nhiều lĩnh vực khác đem lại chất lượng hiệu kinh tế đáng kể Trong tương lai, với lợi ghép nối hệ thống CNC riêng lẻ với để tạo thành mạng phát huy chiến lượt gia công toàn cầu Trong đó, dòng thông tin thu phát, chuyên giao hệ thống vệ tinh, đảm nhiệm mối liên kết nhu cầu thị trường đơn đặt hàng, nhà thiết kế, nhà chế tạo, nhà cung cấp, nhà tiêu thụ mạng liên thông toàn cầu WAR (World Area Netword) 1.1.2 Những đặc điểm máy CNC - Khả tự động hoá cao - Năng suất gia công cao, thời gian phụ (thay dao, chạy không,…) giảm - Khả đạt độ xác cao, tính ổn định cao - Có khả tập trung nguyên công cao, khả gia công nhiều bề mặt lần gá - So với máy điều khiển tự động theo chương trình cứng (cam, cữ hành trình, trục gài bi…) máy CNC có tính linh hoạt cao việc lập trình, Trang Đồ án tốt nghiệp Chuyên ngành Cơ khí Chế tạo máy tiết kiệm thời gian điều chỉnh máy đạt tính xác cao với sản xuất hàng loạt nhỏ - Một ưu điểm bậc khác có máy CNC phương thức làm việc với hệ thống xử lý thông tin “điện tử – số hóa” Phương thức cho phép nối ghép với hệ thống xử lý số phạm vi quản lý xí nghiệp Đồng thời tạo điều kiện cho việc ứng dụng kỹ thuật quản lý đại thông qua mạng liên kết cục ( LAN) hay mạng liên thông (WAN) Máy công cụ CNC có nhiều ưu điểm so với máy vạn có nhược điểm là: - Không thích hợp với việc gia công chi tiết đơn giản - Chi phí cho việc mua sắm trang thiết bị cao - Đòi hỏi người thợ đứng máy phải có kiến thức tương đối rộng khí, lẫn điện tử tiến hành gia công 1.2 Công dụng máy CNC - Độ xác gia công phụ thuộc vào độ xác hệ thống đo - Chất lượng gia công ổn định - Có thể gia công chi tiết phức tạp mà máy công cụ thường không gia công - Tháo kẹp chi tiết cách tự động - Đem lại hiệu kinh tế cao Ngày nay, máy CNC chiếm phần lớn dây chuyền sản xuất phân xưởng, nhà máy có quy mô lớn 1.3 Phạm vi sử dụng máy CNC Hiện máy công cụ CNC phát triển ứng dụng rộng rãi vào nhiều lĩnh vực sống nhiều nước giới Cùng với phát triển vượt bậc công nghệ vi xử lý, trung tâm điều khiển máy CNC đại điều khiển vi xử lý Nhờ tốc độ xử lý phần tử mà nhịp độ làm việc máy CNC ghép với chúng không bị thay đổi Có thể coi đời máy CNC cách mạng lớn lĩnh vực khí chế tạo máy, phần tử vô quan trọng hệ thống sản xuất linh hoạt Nó góp phần thúc đẩy trình tự động hóa nhằm thay vai trò người trình sản xuất VAI TRÒ, VỊ TRÍ, VÀ TRÌNH ĐỘ PHÁT TRIỂN CỦA MÁY TRONG THỰC TẾ Trang Đồ án tốt nghiệp Chuyên ngành Cơ khí Chế tạo máy 2.1 Vai trò Ở Việt Nam trước năm 1990 nhắc đến công nghệ NC, CNC xa lạ người biết đến Bắt đầu từ năm 1991, thông qua số dự án chuyển giao công nghệ, hợp tác với nước như: dự án “Chuyên giao công nghệ thiết kế, phát triển chế tạo khuôn mẫu” Lúc công nghệ CNC như: máy phay CNC, máy tiện CNC, đo lường CNC, lần giới thiệu thu hút quan tâm nhiều nhà chuyên môn doanh nghiệp nước liên doanh với Hiện nay, nhiều nhà máy khí nước có dự án đầu tư dây chuyền sản xuất với phần lớn thiết bị máy CNC 2.2 Vị trí trình độ phát triển máy CNC Hiện máy phay CNC sử dụng rộng rãi công ty sản xuất loạt lớn hàng khối Việt Nam Mặc dù, công nghệ CNC du nhập vào Việt Nam thời gian ngắn nói công nghệ có chỗ đứng Việt Nam tin năm tới công nghệ dùng nhiều xí nghiệp, phân xưởng, nhà máy nước ta Vì đem lại hiệu kinh tế cao Đặc biệt điều kiện sản xuất nước ta Do vậy, việc mạnh ứng dụng công nghệ CNC nhu cầu cần thiết sở sản xuất nói chung nghành chế tao máy nói riêng 3.TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ MÁY CÔNG CỤ VÀ CÁC CÔNG CỤ THIẾT KẾ HIỆN ĐẠI 3.1 Phân tích yêu cầu thiết kế Để thiết kế máy phay CNC ta phải thực theo trình tự thiết kế sau : - Đầu tiên ta phải phân tích, tìm hiểu kỹ máy nguyên lý hoạt động máy - Sau phân tích cấu tạo máy ta chia phận máy có chức , vai trò cụ thể Từ ta lựa chọn thiết kế máy theo cấu tạo : hệ thống bôi trơn , làm nguội ; hệ thống điều khiển ; hệ thống gia công … - Sau tìm hiểu nguyên lý hoạt động máy ta phân tích đường truyền , cấu hoạt động bàn máy , bàn dao , bàn điều khiển … Từ ta thiết kế máy theo đường truyền dẫn cụ thể sau : Trục vít me dọc , trục vit me ngang bàn máy , chuyển động chạy dao … 3.2 Tổng hợp thiết kế Trang Đồ án tốt nghiệp Chuyên ngành Cơ khí Chế tạo máy Để thiết kế máy cụ thể ta phải thực hiên theo trình tự bước thiết kế sau : - Thiết kế cấu trúc động học máy - Thiết kế đặc tính kỹ thuật máy - Thiết kế động học máy - Thiết kế động lực học máy - Thiết kế kết cấu máy - Thiết kế hệ thống bôi trơn ,làm nguội - Thiết kế hệ thống điều khiển máy - Ứng dụng lập trình gia công sản phẩm 3.3 Phương pháp thiết kế 3.4 Thiết kế có trợ giúp máy tính 3.5 Các yêu cầu , nội dung thiết kế Quá trình hoàn chỉnh thiết kế dễ dàng đạt lần đầu qua giai đoạn phân chia rõ rành Thường phải tiến hành song song số giai đoạn, có phải lập vẽ trước tính toán tính sức bền chi tiết để kiểm tra Trong trình thiết kế, giai đoạn trước phải ước tính tới kết giai đoạn sau Vì vật đòi hỏi cán thiết kế phải tích lũy kinh nghiệm phong phú mặt hoàn thành tốt thiết kế Trang Đồ án tốt nghiệp Chuyên ngành Cơ khí Chế tạo máy CHƯƠNG THIẾT KẾ SƠ ĐỒ CẤU TRÚC ĐỘNG HỌC MÁY 2.1 CÔNG NGHỆ GIA CÔNG TRÊN MÁY Một sản phẩm thực quy trình công nghệ khác tương ứng máy khác Vì vật quy trình công nghệ gia công máy yếu tố bậc ảnh hưởng đến sơ đồ nguyên tắc máy Công nghệ chủ yếu máy phay CNC để gia công bề mặt định hình , gia công bánh , rãnh thẳng , xoắn hình , gia công lỗ Máy loại chi tiết phức tạp mà máy vạn khó thực hiện, loại máy dùng sản xuất loạt lớn hàng khối 2.2 BỀ MẶT CƠ BẢN ĐƯỢC TẠO HÌNH TRÊN MÁY Bề mặt hình học chi tiết máy đa dạng là: mặt phẳng, mặt trụ, mặt côn, mặt cầu, lỗ…Để tạo hình bề mặt máy công cụ có phương pháp sau đây:  Phương pháp chép hình  Phương pháp bao hình  Phương pháp vết (quỹ tích)  Phương pháp tiếp xúc 2.1.1 Phương pháp chép hình Phương pháp chép hình phương pháp cho lưỡi dao cắt trùng với đường sinh bề mặt chi tiết gia công Bề mặt gia công hình thành đường sinh chuyển động dọc theo đường chuẩn 2.1.2Phương pháp theo vết Bề mặt gia công hình thành tổng hợp vết chuyển động lưỡi cắt tạo nên Nói cách khác quỹ tích vết chuyển động mũi dao cắt đường sinh bề mặt gia công Máy cắt kim loại thực phương pháp máy tiện , máy phay , máy khoan … 2.1.3 Phương pháp bao hình Phương pháp bao hình phương pháp tạo hình cho lưỡi cắt chuyển động, luôn tạo thành nhiều đường , nhiều bề mặt tiếp tuyến liên tục với bề mặt gia công Qũy tích tiếp điểm đường sinh bề mặt gia công Bề mặt tạo hình phụ thuộc vào hình dáng lưỡi cắt 2.1.4 Phương pháp tiếp xúc Phương pháp tiếp xúc phương pháp đường tạo hình bề mặt được hình thành theo quá trình gia công là một đường chuẩn tiếp xúc với vô số các đường phụ là quỹ đạo chuyển động của chất điểm lưỡi cắt của dụng cụ 2.3 SƠ ĐỒ GIA CÔNG ĐIỂN HÌNH Trang Đồ án tốt nghiệp Chuyên ngành Cơ khí Chế tạo máy 2.3.1 Phân tích sơ đồ gia công bề mặt định hình: +Tdc chuyển động tịnh tiến lên xuống theo trục Z trục mang phôi chuyển động tạo tốc độ bao hình gia công bề mặt 2,4 Xét phương diện tạo hình chuyển động Tdc nhóm tạo hình đường chuẩn + Tbmx: chuyển động tịnh Hình 2.3.1: Sơ đồ gia công bề tiến theo trục X bàn máy mang măt định hình phôi + Tbmy: chuyển động tịnh tiến theo trục Y bàn máy mang phôi Xét phương diện tạo hình hai chuyển động Tbmx, Tbmy nhóm tạo hình đường sinh 2.3.2 Sơ đồ cấu trúc điều chỉnh động học - Các đặc điểm máy công cụ điều khiển số: Tất chuyển động đến cấu chấp hành máy công cụ điều khiển số dùng nguồn động lực riêng.Liên kết động học máy điều khiển số chủ yếu liên kết động học gọi tắt liên kết liên kết khâu chấp hành nguồn phát động.Các chuyển động đến cấu chấp hành máy công cụ điều khiển số dùng nguồn động lực riêng Khả liên kết chuyển động máy tính toán vi sử lý điều khiển phối hợp chuyển động riêng biệt cách nhịp nhàng Tập hợp nguồn truyền động, thành phần truyền dẫn máy công cụ, liên kết động học để đảm bảo chuyển động chấp hành gọi nhóm động học.Tên nhóm động học tương ứng với tên gọi chuyển động mà nhóm tạo nên Ví dụ nhóm tạo hình, nhóm phân độ, nhóm cắt vào Trong máy gia công điều khiển số thường bao gồm xích động học đơn giản như: + Xích động học tạo tốc độ cắt gọt Trang 10 Đồ án tốt nghiệp Chuyên ngành Cơ khí Chế tạo máy Đối với máy phay CNC ta có bề mặt công tác bàn máy ta chọn B x L : 1150 x 520 3.3 ĐẶC TÍNH ĐỘNG HỌC 3.3.1 Vận tốc cắt lượng chạy dao tới hạn Để đảm bảo máy làm việc với suất cao đồng thời đảm bảo chất lượng chi tiết gia công máy thiết kế phải có khả để lựa chọn vận tốc cắt lượng chạy dao hợp lý Chuyển động chạy dao chuyển động tương đối dụng cụ chi tiết gia công thêm vào tạo điều kiện đưa vùng gia công lan rộng toàn bề mặt gia công Chuyển động chạy dao liên tục gián đoạn Tốc độ cắt quãng đường mà điểm lưỡi cắt cách trục xa phút Sau vòng quay dao phay điểm lưỡi cắt nằm đường tròn dao có đương kính d quãng đường mà chiều dài chu vi đường tròn tức pd Để xác định quãng đường mà điểm phút , cần phải nhân quãng đường sau vòng với số vòng quay dao phút tức : pd n Lúc tốc độ cắt xác định theo công thức sau: V= pdn (m/ph) 1000 V: vận tốc (m/ph) d: đường kính dao (mm) n : số vòng quay trục (v/ph) Đối với chi tiết gia công chu vi lí tính khác cần phải gia công với vận tốc khác Trong trường hợp cần gia công chi tiết có đường kính dao khác vận tốc số vòng quay phải điều chỉnh từ nmin - nmax tức dùng vận tốc v để gia công đường kính d max số vòng quay cần thiết : nmin = 1000vmin pd max (v/ph) Khi dùng vận tốc vmax để gia công chi tiết có đường kính dao d số vòng quay cần thiết : Trang 25 Đồ án tốt nghiệp Chuyên ngành Cơ khí Chế tạo máy nmax = 1000vmax pd Phạm vi thay đổi vận tốc cắt giới hạn gọi phạm vi điều chỉnh.Phạm vi điều chỉnh số vòng quay ký hiệu Rn xác định theo công thức sau : Rn = nmax vmax d max = = = Rv.Rd nmin vmin d Trong : Rv phạm vi điều chỉnh tốc độ Rd phạm vi điều chỉnh kích thước Từ nhận thấy Rn phụ thuộc vào giới hạn vận tốc đường kính chi tiết gia công Đối với máy CNC ta điều chỉnh số vòng quay đầu trục n0 Do ứng với đường kính chi tiết máy có khả đáp ứng số vòng quay mong muốn Từ tuổi bền dao hiệu suất gia công máy nâng cao Khi phay máy CNC lượng chạy dao máy độc lập với tốc độ trục thực động điều khiển vô cấp ( động bước) xác định công thức : S= nd t.i (mm/ph) Trong : nd : số vòng quay động chạy dao (v/ph) i: tỉ số truyền từ động đến cấu chấp hành t : lượng di động cấu chấp hành trục cuối trục chạy dao quay vòng ( mm/vg) Lượng chạy dao nhỏ Smin tương ứng với tỉ số truyền thay đổi imin Lượng chạy dao Smax tương ứng với tỉ số truyền thay đổi imax sở ta xác định phạm vi điều chỉnh lượng chạy dao Rs Rs= Smax S Tóm lại , máy CNC phạm vi điều chỉnh Rn Rs lớn Điều cho phép đáp ứng thông số công nghệ cách cao góp phần vào giải vấn đề tối ưu chế độ cắt 3.4 ĐẶC TÍNH ĐỘNG LỰC HỌC Đặc trưng động lực học của máy được xác định theo chế độ cắt tính toán Trang 26 Đồ án tốt nghiệp Chuyên ngành Cơ khí Chế tạo máy có tải trọng và công suất lớn nhất Dựa vào máy chuẩn máy phay CNC mazak ta có: 3.4.1 Chế độ cắt tính toán * - Đường kính dao D = Dmax= 80(mm) * - Chiều sâu cắt t = 0,1 Dmax = 0,1.80 =8(mm) - Lượng chạy dao lớn theo phương X , Y , Z là(0-4)m/ph - Lượng chạy dao nhanh theo phương X ,Y ,Z 7,5 m/ph - Số dao : 12 dao => Tốc độ cắt tính toán Vmax = = 125,6 (m/ph) Vmin = (m/ph) Với n dải tốc độ trục : 35-8000 (v/ph) 3.4.2 Lực cắt Lực cắt hộp chạy dao : 2500N Lực vòng : 1100N 3.4.3 Công suất cắt Công suất động : 2,5 KW 3.4.4 Vùng làm việc máy - Khoảng cách dịch chuyển theo phương X : 1150 mm - Khoảng cách dịch chuyển theo phương Y : 5200 mm - Khoảng cách dịch chuyển theo phương Z : 505 mm Trang 27 Đồ án tốt nghiệp Chuyên ngành Cơ khí Chế tạo máy CHƯƠNG THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC MÁY CÔNG CỤ 4.1 THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC TRUYỀN DẪN CHÍNH 4.1.1 Phân tích thiết kế truyền dẫn Khi chọn kiểu truyền dẫn ta cần cứ vào phạm vi điều chỉnh, công suất truyền, trị số trượt, thuận tiện cho điều khiển, thay đổi tốc độ nhanh, tính công nghệ tốt Với máy phay CNC chuyển động chính là chuyển động quay của dao, có công suất động bé thua 100 kw, theo ENIMS ta dùng truyền dẫn động vô cấp tốc độ điều khiển số 4.1.2 Thiết kế truyền dẫn tốc độ Với máy phay CNC dựa máy chuẩn PC MILL 155 ta chọn động nối với trục thông qua truyền đai Vậy để thiết kế đường truyền dẫn tốc độ ta phải chọn động phù hợp với thiết kế truyền đai cho máy 4.1.2.1 Chọn động Hầu hết máy CNC đại hộp tốc độ Trục máy nối trực tiếp qua truyền khí với động Động để tạo chuyển động trục thường động không đòng pha điều khiển vô cấp tốc độ Theo máy chuẩn PC MILL155 động nối với trục qua truyền đai Căn vào máy chuẩn ta chọn động A02 (A0 p 2) 32-4 (322/TKCTM) Động có thông số sau : Công suất định mức động 2,5kw Tốc độ đồng 1500v/ph Tốc độ không đồng 1430v/ph Số cặp cực Hệ số trượt s= 0,0467 Để số vòng quay đầu trục vô cấp từ (35-8000)v/ph dùng biến tầng giãn tiếp để thay đổi f Chọn tần số điều chỉnh f =50Hz Khi ta có bước nhảy tần số : Trang 28 Đồ án tốt nghiệp Chuyên ngành Cơ khí Chế tạo máy nmax 47 8000 = = 1,12 nmin 35 j = qZ - Chọn theo tiêu chuẩn j = 1,12 Xác định phạm vi điều chỉnh tần số Số vòng quay máy xác định theo công thức : 60 f (1- s ) 60 f (1- 0, 0467) n= = = 28, f (v / ph) p Vậy f= n/28,6 Với số vòng quay đầu trục n TC =(35-8000)v/ph ta có : Tần số dòng điện điều chỉnh nhỏ : f = nmin 35 = = 1.2 Hz lấy = Hz 28, 28, Tần số dòng điện hiệu chỉnh lớn : f max = nmax 8000 = = 279.7 Hz 28, 28, lấy = 280Hz Vậy phạm vi chỉnh tần số Rf = f max 280 = = 140 f Ta chọn biến tầng có phạm vi điều chỉnh f ³ 140 4.1.2.2 Chọn truyền đai (chọn đai răng) Bộ truyền đai trường hợp có mục đích truyền chuyển động từ trục động sang trục mà không tăng giảm ( id = ) Ngoài có tác dụng bảo vệ máy xảy tượng tải *Đặc điểm truyền đai -Ưu điểm: + Có khả truyền chuyển động trục xa + Làm việc êm không ồn + Giữ an toàn cho chi tiết máy động bị tải nhờ tượng trượt trơn + Có thể truyền chuyển động cho nhiều trục + Kết cấu đơn giản, bảo quản dễ, giá thành hạ Trang 29 Đồ án tốt nghiệp Chuyên ngành Cơ khí Chế tạo máy - Nhược điểm + Khuôn khổ kích thước lớn ( với điều kiện làm việc, đường kính bánh đai lớn đường kích bánh khoảng lần) + Tỷ số truyền không ổn định, hiệu suất thấp vỡ cú trượt đàn hồi + Lực tác dụng lên trục ổ lớn phải căng đai ( so với truyền động bánh lớn gấp ÷ lần) + Tuổi thọ đai thấp Phạm vi sử dụng + Do thích hợp vận tốc cao nên thường lắp đầu vào hộp giảm tốc + Thường dung cần truyền động khoảng cách trục lớn, công suất truyền dẫn không 40 ÷ 50 kW , vận tốc vũng V = ÷ 30 m/s + Tỷ số truyền đai dẹt u ≤ + Tỷ số truyền đai thang u ≤ 10 Chọn đường kính bánh đai: d1 = ( 5,2 ÷ 6,4) T = ( 5,2 ÷ 6,4) 1400 = 71,2356( mm) Chọn d1 theo tiêu chuẩn d1 =71(mm) d = d1 u(1-ξ)= 71.8.(1-0,02)=556.Chọn d =347(mm) Trang 30 Đồ án tốt nghiệp Chuyên ngành Cơ khí Chế tạo máy 4.2 Thiết kế đường truyền chạy dao 4.2.1 Vài nét động bước Động bước làm việc theo nguyên tắc có xung điện vào động quay góc xác định Số lượng xung tỉ lệ thuận với với độ dịch chuyển thường chọn cho góc bước động ứng với nhỏ đơn vị lập trình = 0,01mm Như , giá trị dịch chuyển cho trước đưa vào số lượng xung động thực số vòng quay tương ứng Không dùng đến hệ thống đo chuyển vị , hệ so sánh nên làm đơn giản trang bị điều khiển kèm theo Tuy nhiên động bước truyền công suất nhỏ, thường phải kèm theo phận khuếch đại Chiều quay động bước không phụ thuộc vào chiều dòng điện chạy cuộn dây phần ứng, mà phụ thuộc vào thứ tự cuộn dây phần ứng cung cấp xung điều khiển 4.2.2 Đặc điểm yêu cầu kỹ thuật đường truyền chạy dao - Đặc điểm: + Đường truyền chạy dao dùng để thực chuyển động chạy dao theo phương đảm bảo trình cắt thực cách lien tục + Tốc độ chạy dao thường nhỏ nhiều so với tốc độ trục Do công suất đường truyền chạy dao nhỏ công suất trục + Đảm bảo tốc độ chạy dao nhanh V=7,5 m/ph + Cả đường truyền chạy dao giống nên ta tính toán, thiết kế lần - Yêu cầu kỹ thuật Hệ thống truyền động chạy dao máy công cụ CNC phải đảm bảo yêu cầu kỹ thuật sau + Có tính động học cao : đại lượng dẫn biến đổi bàn máy phải theo kịp thay đổi khoảng thời gian ngắn + Có độ vững số vòng quay : lực cắt thay đổi cần hạn chế tới mức thấp ảnh hưởng tới tốc độ chạy dao , tốt không ảnh Trang 31 Đồ án tốt nghiệp Chuyên ngành Cơ khí Chế tạo máy hưởng Ngay dao chạy với tốc độ nhỏ đòi hỏi tốc độ ổn định + Phạm vi điều chỉnh số vòng quay lớn + sai số dịch chuyển phải nhỏ £ 1, 5mm Để đáp ứng yêu cầu kỹ thuật ngày người ta dùng động điện vô cấp tốc độ để thực việc truyền động chạy dao -Tính toán thiết kế truyền động chạy dao.( sử dụng động bước) + Dữ liệu ban đầu: - Góc bước động d = 1,50 - Khoảng sai lệch [ D s ] = 1,5mm - Tốc độ chạy dao nhanh Vnh =7,5 m/ph=125mm/s - Lực kéo Q= 2500N - Phạm vi điều chỉnh tốc độ chạy dao dọc, ngang, đứng gia công Từ 0-4(m/ph)=0-67(mm/s) + Yêu cầu : -Thiết kế đường truyền chạy dao Đảm bảo độ xác dịch chuyển [ D s ] D s= ddc ik w £ [ Ds] Từ ta có độ xác động học : ikv £ D s 0, 0015 = £ 0,36(mm) 1,5 ddc 360 Chọn v= 0,36 ; kv=3mm Suy i=0,12 = 1/3.1/3 Trong đó: kv bước vít me i tỉ số truyền Mặt khác để đảm bảo tốc độ chạy dao ikv ³ v vs max f ddc 125.360 nh Suy f ³ d ik = 1,5.0,36 = 83( KHz ) dc v Chọn f= 84KHz Số vòng quay động thực chế độ dao nhanh : ndc = d f / 360 = 1,5 84000 = 350(v / s ) 360 Trang 32 Đồ án tốt nghiệp Chuyên ngành Cơ khí Chế tạo máy 78 Bàn Máy 69 Kv=3mm 26 DC 23 Đường truyền chạy dao 4.2.3 Tính chọn công suất động chạy dao.(động bước) Công suất động xác định theo chế độ cắt cực đại máy theo công thức: N= QVS 612.104.9,81.h Theo máy chuẩn ta có : Q=2500N Lực chạy dao cực đại Vs=4(m/ph) tốc độ cắt cực đại Hiệu suất đường truyền chạy dao xác định theo công thức : h = hbr hol hvm Trong : hbr = 0,97 hệu suất truyền bánh trụ h0l = 0,99 hiệu suất truyền cặp ổ lăn hvm = 0,94 hiệu suất truyền truyền vitme – đai ốc bi Thay vào công thức ta có h = 0,97 2.0,993.0,94 = 0,86 Từ ta có N = 2500.4.103 = 1,9( Kw) 612.104.9,81.0,86 Vậy ta chọn công suất động chạy dao N= Kw Trang 33 Đồ án tốt nghiệp Chuyên ngành Cơ khí Chế tạo máy Tóm lại ta chọn động trục với thông số sau : Công suất định mức động bước N=2Kw Góc bươc động bước d = 1,50 Trang 34 Đồ án tốt nghiệp Chuyên ngành Cơ khí Chế tạo máy CHƯƠNG :THIẾT KẾ ĐỘNG LỰC HỌC TOÀN MÁY Thiết kế động lực học toàn máy bao gồm việc xác định lực , lựa chọn vật liệu, dạng kết cấu , kích thước chi tiết phận máy 5.1 XÁC ĐỊNH CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC GIỚI HẠN Chế độ làm việc giới hạn máy bao gồm chế độ cắt gọt , chế độ bôi trơn , làm nguội an toàn … Một máy thiết kế chế độ xong phải quy rõ rang chế độ làm việc máy trước đưa vào sản xuất Hiện có nhiều phương pháp xác định chế độ cắt giới hạn khác - Chế độ cắt gọt cực đại - Chế độ cắt gọt tính toán - Chế độ cắt gọt để thử máy 5.1.1 Chế độ cắt gọt cực đại Với chế độ cắt cực đại , toàn chi tiết máy thiết kế với tải trọng lớn nhất, dẫn đến kích thước lớn , trọng lượng tăng lên Khi sử dụng phải lo đảm bảo độ bóng , độ xác gia công , trình độ tay nghề công nhân đứng máy ,… nên người công nhân cho máy làm việc hết công suất thiết kế Do , chế độ cắt thường dùng để tham khảo Chế độ cắt hợp lý chế độ cắt tính toán dựa vào quy trình công nghệ hợp lý , gia công với suất cao theo công thức nguyên lý cắt Tính theo nguyên lý cắt ta có 5.1.1.1 Xác định tốc độ cắt V= CV D q Kv T mt xz y Z p Trong : Cv , m, x, y, q, p Hệ số số mũ xác định bảng 5.31 st CNCTM2 T chu kỳ bền dao bảng 5.40 stCNCTM2\ Kv hệ số điều chỉnh xác định theo công thức Kv = K MN K NV KUV Trong : Kmv hệ số phụ thuộc vào chất lượng vật liệu gia công bảng 5.1-5.4 st CNCTM2 Knv hệ số phụ thuộc vào trạng thái phôi bảng 5.5 st Trang 35 Đồ án tốt nghiệp Chuyên ngành Cơ khí Chế tạo máy Kuv hệ số phụ thuộc vào vật liệu dụng cụ cắt bang 5.6 st 5.1.1.2 Lượng chạy dao Khi phay cần phân biệt lượng chạy dao Sx , lượng chạy dao vòng S lượng chay dao phút , tất biểu diễn theo quan hệ sau Sph= S.n=Sz.Sn Trong : n số vòng quay dao Z số dao phay Lượng chạy dao xác định bảng 5.33+5.38 st CNCTM 5.1.1.3 Chiều sâu phay t(mm) chiều rộng phay B(mm) - Chiều sâu phay t chiều rộng phay B hiểu lượng kim loại phôi bóc phay Trong tất dạng phay trừ dao phay mặt đầu , chiều sâu cắt xác định khoảng cách tiếp xúc dao phôi đo theo hưởng vuông góc với đường tâm dao phay - Chiều rộng phay B xác định chiều dài cắt dao cắt theo hướng dao song song với trục dao 5.1.2 Xác định lực tác dụng gia công 5.1.2.1 Lực cắt Lực cắt lực sinh trình cắt tác dụng lên dao 5.1.2.2 Thành phần lực cắt Lực tác dụng lên dao phôi gia công , gia công chủ yếu lực cắt lực chạy dao Độ lớn hướng lực có ảnh hưởng định kết cấu máy thiết kế Tùy thuộc vào trình tạo phoi , lực cắt P hình thành với phần lực hướng trục Px , hướng kính Py ,và tiếp tuyến Pz - Lực Pz xác định tải trọng động chủa cấu hộp tốc độ tạo nên Trang 36 Đồ án tốt nghiệp Chuyên ngành Cơ khí Chế tạo máy công suất cắt , thành phần lực cắt theo phương chiều sâu cắt t(mm) - Lực Pv lực ép dao vào chi tiết gia công thành phần lực cắt , theo phương vận tốc v - Lực Px,Py xác định tải trọng động cấu chạy dao thành phần lực cắt theo phương chạy dao s 5.1.3 Các phương pháp xác định thành phần lực 5.1.3.1 Phương pháp tính toán lực cắt theo lí thuyết đàn hồi Pz=k(a+0,4c)b (N) Pn=k(0,4a+c)b (N) Trong Pn= Px + Py lực pháp tuyến lưỡi cắt a,b chiều sâu chiều rộng lớp cắt c chiều rộng tiếp xúc mặt sau dao cắt k hệ số phụ thuộc vào vật liệu 5.1.3.2 Phương pháp nguyên lý cắt Gỉa sử dao phay mặt đầu thép gió P18 có : - Đường kính dao D= 63mm - Cắt vật liệu thép 45 có s b =600(N/mm2) - Chiều rộng phôi B=45mm - Khối lượng bàn máy G=20kg Dựa vào D vật liệu dao tra bảng 4.92 st CNCTM1 ta có - Chiều dài phần làm việc dao L=40mm - Đường kính trục d=27mm - Số dao Z=14 Dựa vào thông số chọn tra bảng 5.34 st CNCTM2 ta có Sz=0,06(mm/răng) Tra bảng 5.35 st CNCTM Ta có t=3mm a.Tốc độ cắt Trang 37 Đồ án tốt nghiệp Chuyên ngành Cơ khí Chế tạo máy V= Cv.D q Kv(m / ph) T m t x s y B u Z P Trong tra bảng 5.40 5.39 st CNCTM2 => Cv=245;x=0,1;y=0,2; u=0,15; q=0,25; p=0,1; T=180ph ; m=0,2 Kv=Kmv.Knv.Kuv 75 n Với K MV = CM ( s ) Trong : Cm=1 ; Nv=0,9 ; s b =600MPa v b  Kmv=1,23 Ta lại có Knv=1 bảng 5.5 st CN2 Kuv=0,3 bảng 5.6 =>Kv=Kmv.Knv.Kuv=1,23.1.0,3=0,37 Thay tất vào công thức V ta V=61,68 (m/ph) b Lực cắt Pz(N) Pz = 10.Cp.t x S Z y Bu z K MP D q n w Trong tra bảng 5.5 st cnctm2 ta có : Cp=82,5 ; x=0,15; y=0,8; u=1,1; q=1,1; w=0; K MP =1 Khi : Pz=990,67(N) c Các lực thành phần khác phay - Lực chạy dao ngang : Ph=0,25 Pz=247,67(n) - Lực chạy dao thửng đứng Pv= 0,95 Pz=941,14(N) - Lực chạy dao hướng kính Py= 0,35 Pz= 346,73(N) - Lực chạy dao hướng trục Px= 0,52 Pz= 515,15(N) d Lực chạy dao Được xác định theo công thức sau : Q=k.Px+ m( PZ + PY + G Trong k=1,4 Hệ số tăng lực ma sát (bảng II.6MCKL) m= 0, Hệ số ma sát thu gọn sống trượt ( bảng II.6MCKL) Trang 38 Đồ án tốt nghiệp Chuyên ngành Cơ khí Chế tạo máy  Q=1062(N) e Xác định công suất cắt Trên sở Pz V xác định từ trước Pz.V 990, 67.62.103 = = 1, 02( Kw) < 2, 5( Kw) Ta có công suất cắt Nc= 612.104.9,81 612.10 4.9,81 Trang 39 [...]... tạo máy 2.4.5 Sơ đồ hệ thống điều khiển máy phay CNC - Các phần tử trong hệ thống 1 Máy tính và phần mềm điều khiển 2 Mạch điều khiển chuyển động AKZ250 3 Driver servo và động cơ servo Trang 21 Đồ án tốt nghiệp Chuyên ngành Cơ khí Chế tạo máy 4 Biến tần, trục chính 5 Công tắc hành trình và cảm biến 6 Bộ phận thay dao tự động Trang 22 Đồ án tốt nghiệp Chuyên ngành Cơ khí Chế tạo máy CHƯƠNG III: THIẾT KẾ... 1,50 Trang 34 Đồ án tốt nghiệp Chuyên ngành Cơ khí Chế tạo máy CHƯƠNG 5 :THIẾT KẾ ĐỘNG LỰC HỌC TOÀN MÁY Thiết kế động lực học toàn máy bao gồm việc xác định lực , lựa chọn vật liệu, dạng kết cấu , kích thước của chi tiết và bộ phận máy 5.1 XÁC ĐỊNH CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC GIỚI HẠN Chế độ làm việc giới hạn của máy bao gồm chế độ cắt gọt , chế độ bôi trơn , làm nguội an toàn … Một máy mới đã thiết kế chế độ xong... bằng dao có độ chính xác cao, chế độ cắt hợp lý và máy có độ cứng vững cao Trang 23 Đồ án tốt nghiệp Chuyên ngành Cơ khí Chế tạo máy + Độ chính xác gia công: Dung sai ± 0,001 có thể đạt được trên máy CNC Độ chính xác khi gia công trên máy CNC phụ thuộc vào nhiều yếu tố: Sai số gia công tổng cộng trên máy CNC xuất hiện trên các thống truyền động của máy, trong các hệ thống truyền động và kiểm tra và... suất động cơ : 2,5 KW 3.4.4 Vùng làm việc của máy - Khoảng cách dịch chuyển theo phương X : 1150 mm - Khoảng cách dịch chuyển theo phương Y : 5200 mm - Khoảng cách dịch chuyển theo phương Z : 505 mm Trang 27 Đồ án tốt nghiệp Chuyên ngành Cơ khí Chế tạo máy CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC MÁY CÔNG CỤ 4.1 THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC TRUYỀN DẪN CHÍNH 4.1.1 Phân tích thiết kế các truyền dẫn chính Khi chọn kiểu truyền... tế Máy CNC vừa có khả năng điều khiển trực tiếp trên máy vừa có khả năng lập trình trên phần mềm nên máy CNC hữu dụng kinh tế ngay cả với xí nghiệp có quy mô trung bình và nhỏ Ngoài ra CNC có khả năng thay đổi một cách nhanh chóng công nghệ sản xuất nên nó đáp ứng kịp thởi với nhu cầu của thị trường 2.4.3.Cấu trúc phần cứng bộ điều khiển CNC Trang 19 Đồ án tốt nghiệp Chuyên ngành Cơ khí Chế tạo máy. . .Đồ án tốt nghiệp Chuyên ngành Cơ khí Chế tạo máy + Xích động học tạo tốc độ chạy dao + Trục x: Động cơ M Bộ truyền đai Trục vít me đai ốc với bàn máy + Trục y: Động cơ M Bộ truyền đai Trục vít me đai ốc với bàn máy + Trục z: Động cơ M Bộ truyền đai Trục vít me đai ốc với bàn máy - Khi phối hợp các trục x ,y ,z sẽ có sơ đồ của máy như sau : nối cứng nối cứng nối cứng - Truyền động chạy dao trên máy. .. đại Kết luận : Các chi tiết gia công trên máy rất đa dạng và phong phú và chúng được giới hạn bởi các bề mặt hình học khác nhau xuất hiện trong quá trình gia công Với máy phay CNC chọn hệ thống điều khiển CNC điều khiển quá trình gia công không cần có tác dụng thêm của người vận hành mà tự động thay đổi Trang 12 Đồ án tốt nghiệp Chuyên ngành Cơ khí Chế tạo máy các thông số gia công.Ngoài ra nó còn... tận dụng mọi khả năng điều khiển của máy để miêu tả đường cong đó đúng như nó có thể có được Mặt khác, nhiệm vụ của nhà chế tạo phải cung cấp một hệ điều khiển có khả năng thực hiện chính xác đường cong cho trước một cách hiệu quả 3.2 ĐẶC TÍNH KÍCH THƯỚC Trang 24 Đồ án tốt nghiệp Chuyên ngành Cơ khí Chế tạo máy Đối với máy phay CNC ta có bề mặt công tác của bàn máy ta chọn B x L là : 1150 x 520 3.3... theo dạng điều khiển CNC 2.5.2 Đặc trưng cơ bản của điều khiển CNC - Nâng cao tính tự động Các máy công cụ được trang bị bộ điều khiển CNC có tốc độ dịch chuyển lớn Do đó tăng được năng suất cắt gọt, giảm tối đa thời gian phụ Khi so sánh một máy công cụ không được trang bị bộ điều khiển CNC với máy được trang bị người ta nhận thấy năng suất tăng gấp 3 lần - Nâng cao tính linh hoạt Máy CNC có khả năng thích... tính công nghệ tốt Với máy phay CNC chuyển động chính là chuyển động quay của dao, có công suất động cơ bé thua 100 kw, theo ENIMS ta dùng truyền dẫn động cơ vô cấp tốc độ điều khiển số 4.1.2 Thiết kế truyền dẫn tốc độ Với máy phay CNC dựa trên máy chuẩn PC MILL 155 thì ta chọn được động cơ nối với trục chính thông qua bộ truyền đai Vậy để thiết kế được đường truyền dẫn tốc độ ... Chế tạo máy Để thiết kế máy cụ thể ta phải thực hiên theo trình tự bước thiết kế sau : - Thiết kế cấu trúc động học máy - Thiết kế đặc tính kỹ thuật máy - Thiết kế động học máy - Thiết kế động... CNC nhu cầu cần thiết sở sản xuất nói chung nghành chế tao máy nói riêng 3.TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ MÁY CÔNG CỤ VÀ CÁC CÔNG CỤ THIẾT KẾ HIỆN ĐẠI 3.1 Phân tích yêu cầu thiết kế Để thiết kế máy phay. .. lực học máy - Thiết kế kết cấu máy - Thiết kế hệ thống bôi trơn ,làm nguội - Thiết kế hệ thống điều khiển máy - Ứng dụng lập trình gia công sản phẩm 3.3 Phương pháp thiết kế 3.4 Thiết kế có