Nghiên cứu, thiết kế mô hình máy phay CNC

Thuật ngữ CNC là một khái niệm mà hầu như bất kì ai họctập, nghiên cứu trên lĩnh vực Tự động hoá đều biết: Đó là loại thiết bị điều khiển sử dụng trong các máy gia công, chế biến.. Vì vậ

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN………3

DANH MỤC CÁC HèNH VẼ……… 5

MỞ ĐẦU 6

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ CNC 8

1.1.  CNC là gỡ? 8

1.2. Lịch sử hỡnh thành và phỏt triển 9

1.3 Lợi ớch của mỏy CNC 9

1.3.1 Tự động húa sản xuất 9

1.3.2 Độ chớnh xỏc và lặp lại cao của sản phẩm 9

1.3.3 Linh hoạt 9

1.4 Phạm vi ưng dụng 10

Chơng 2: thiết kế cơ khí 13

2.1 Thiết kế hệ chuyển động chay dao 14

2.1.1 Nhiệm vụ của truyền động chạy dao 14

2.1.2 Cơ sở tính toán cho chuyển động chạy dao 14

2.2 Chọn động cơ đầu cắt 18

2.2.1 Xác định thông số dao sử dụng 19

2.2.2 Phân tích lực tác dụng lên đầu dao 19

2.2.3 Xác định công suất và mômen xoắn trên trụ động cơ 24

2.3 Chọn động cơ trục Z 24

2.3 1 Lực chiều trục khi khoan 24

2.3.2 Công suất động cơ trục Z 25

2.4 Chọn động cơ trục Y 28

2.5 Chọn động cơ trục X 32

2.6 Tính toán thiết kế bộ truyền động 36

2.6.1 Bộ truyền động trục Z 36

2.6 2 Bộ truyền động trục Y 38

2.6 3 Bộ truyền động trục X 44

2.7 Kiểm nghiện độ bền trục vít me 50

Chơng 3:THIẾT KẾ mạch điều khiển 52

3.1 Khối PC 53

3.2 Khối điều khiển trung tâm 53

3.3 Khối mạch công suất 53

3.4.Khối nguồn 54

3.5 Khối giao tiếp máy tính và mạch điều khiển trung tâm 56

3.6 Khối đệm tín hiệu 57

3.7 Khối bật tắt đầu cắt 57

3.8 Khối công suất 58

3.9 Sơ đồ nguyên lý mạch công suất 58

Chương 4: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MÁY PHAY CNC 60

4.1 Mụ hỡnh trục chuyển động quay 60

4.2.Phương trỡnh động lực học của trục 61

4.3.Đỏnh giỏ tớnh ổn định và chất lượng của hệ thống điều khiển 63

4 4 Mô phỏng gia công 65

KẾT LUẬN CHUNG 79

TÀI LIỆU THAM KHẢO 80

PHỤ LỤC 81

LỜI CAM ĐOAN

Tôi tên là Trương Văn Hợi, học viên lớp Cao học 11B.CĐT.KH Sau gần hai năm học tập nghiên cứu, được sự giúp đỡ của các thầy cô giáo và đặc biệt là

sự giúp đỡ của giao viên hướng dẫn tốt nghiệp TS Nguyễn Văn Huyến, tôi đã điđến cuối chặng đường để kết thúc khóa học

Tôi đã quyết định chọn đề tài tốt nghiệp là:"Nghiên cứu, thiết kế mô hình máy phay CNC " Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của cá nhân tôidưới sự hướng dẫn của TS Nguyễn Văn Huyến, và chỉ tham khảo các tài liệu đãđược liệt kê Tôi không sao chép công trình của các cá nhân khác dưới bất cứ hình thức nào Nếu có tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm

Người cam đoan

Trương Văn Hợi

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ĐỒ THỊ

Hình 1.1: Mô hình máy khoan CNC loại 2 và 3 trục

Hình 1.2: Hai dạng máy khoan đứng với khả năng tự động thay mũi khoan.Hình 1.3: Máy phay 5 trục có trục chính nằm ngang

Hình 2.3: Ph©n tÝch lùc t¸c dông lªn ®Çu dao

Hình 2.4: Lùc chiÒu trôc khi khoan

Hình 3.9: Sơ đồ nguyên lý.

Hỡnh 4.1 Mụ hỡnh động lực học của trục quay

Hỡnh 4.2 Hệ thống điều khiển tốc độ dưới tỏc động nhiễu Mc

Hỡnh 4.3 Hệ thống điều khiển servo tốc độ của trục tịnh tiến

Hỡnh4 5 Đỏp ứng của hệ truyền đụng khi tớn hiệu là hỡnh nấc và hỡnh sin.Hỡnh4 6 Đỏp ứng của hệ dựngPID khi tớn hiệu là hàm xung và hàm tuyến tớnh.Hỡnh 4.7 Đỏp ứng vị trớ goc khi tớn hiệu là hàm nấc

Hình 4.19: Tạo chi tiết

Hình 4.20 Phôi chi tiết

Hình 4.21: Dao và các thông số dao

Hình 4.22: Mô phỏng gia công

MỞ ĐẦU

Máy phay CNC là một trong những thành tựu của tiến bộ khoa học kỹ thuật trên thế giới Nó ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong chế tạo máy, đặc biệt trong lĩnh vực cơ khí chính xác và tự động hóa Sự ra đời của máy CNC

đã giải quyết được những nhiệm vụ cấp bách hiện nay là tự động hoá quá trình sản xuất và nhất là sản xuất hàng loạt nhỏ, sản xuất linh hoạt Đề tài này đi sâu vào việc nghiên cứu, thiết kế và chế tạo máy phay CNC tạo chữ nhằm ứng dụng vào giảng dạy, học tập và sản xuất một cách có hiệu quả.

Do đó, để cập nhật được kiến thức, đồng thời giúp cho sự phát triển hoàn thiện hơn về máy CNC,đề tài tập trung nghiên cứu và chế tạo máy phay Mini CNC hoàn chỉnh, phục vụ cho công tác giảng dạy, học tập của sinh viên ở các trường đại học.

Chương 1: TỔNG QUAN MÁY CNC

1 LÞch sö ph¸t triÓn m¸y CNC.

1.1.  CNC là gì?

 CNC: Computer Numerical Control - Điều khiển số máy công cụ đượctích hợp máy tính Thuật ngữ CNC là một khái niệm mà hầu như bất kì ai họctập, nghiên cứu trên lĩnh vực Tự động hoá đều biết: Đó là loại thiết bị điều khiển

sử dụng trong các máy gia công, chế biến Cho phép thực hiện các quy trình giacông trên cơ sở các thông số về kích thước, hình dáng của sản phẩm, chuyểnsang thành quỹ đạo chuyển động trên không gian ba chiều

1.2. Lịch sử hình thành và phát triển.

  Trước đây, các chi tiết máy hoặc khuôn mẫu phức tạp thường được chiathành những phần nhỏ, đơn giản Sau đó, chúng được ghép nối lại với nhauthành chi tiết hoàn chỉnh bằng phương pháp hàn, tán Việc gia công này khôngđảm bảo độ chính xác cao, chi phí tốn kém Sau này nhờ công nghệ chép hình cóthể gia công được những chi tiết phức tạp hơn Tuy vậy, việc gia công này vẫncòn nhiều nhược điểm như năng suất thấp và với khó đảm bảo độ chính xác cao

Vì vậy, việc áp dụng điều khiển số vào máy công cụ là một bước tiến nhảy vọt

về công nghệ gia công Nó đảm bảo độ chính xác cao, có thể gia công được cácchi tiết phức tạp

 Vào những năm 80 của thế kỉ 19, những tấm thẻ đục lỗ được sử dụngtrong khung cửi ngành dệt Trước đó, trong ngành công nghiệp dầu mỏ và hoáchất đã sử dụng khái niệm này để điều khiển quá trình Những mẫu đàn piano cổcũng sử dụng nguyên lý điều khiển kiểu NC

Mẫu đầu tiên của máy công cụ điều khiển số NC – Numerical Control doViện công nghệ Massachusetts - Mỹ thiết kế và chế tạo năm 1949, theo đặt hàngcủa Không lực Hoa kỳ, để sản xuất  các chi tiết phúc tạp và chính xác của máy

bay Năm 1952, chế tạo thành công mẫu máy 3 trục và đến năm 1964 có 3500chương trình NC được sử dụng Tuy nhiên, các bộ điều khiển số đầu tiên dungđèn điện tử nên tốc độ xử lý chậm, tiêu tốn nhiều năng lượng, kích thước lớn.Không có màn hình giao diện nên việc điều khiển gặp khó khăn Khi công nghệbán dẫn phát triển, việc ứng dụng công nghệ bán dẫn làm cho máy NC gọn hơn,tốc độ xử lý cao hơn Các băng đục lỗ thay bằng băng hoặc đĩa từ Nhưng tínhnăng sử dụng của máy NC vẫn chưa được cải thiện

Sự xuất hiện IC (1959), LSI (1965), vi xử lý ( 1974) và các tiến bộ kỹthuật vể lưu trữ và xử làm thay đổi to lớn trong sự phát triển của máy công cụ.Các bộ điều khiển trên máy công cụ được tích hợp máy tính Việc điều khiểnthông qua bàn phìm và giao diện màn hình máy tính nên việc điều khiển trở nên

dễ dàng hơn

 Chúng ta đã có bước tiến từ ống chân không và máy cơ khí lặp lại tớicông nghệ cao dòng điện tích hợp dày đặc Khả năng của điều khiển tới phátsinh của 3 kích thước tạo hình được mở rộng Ngày nay, bộ vi xử lý điều khiển(CNC) có khả năng xử lý cao Nó có thể đưa ra lệnh điều khiển, cất giữ, phântích chương trình và giao diện với người sử dụng Đồng thời nó có thể giám sátchất lượng sản phẩm, thay đổi dụng cụ khi cần thiết và truyền thông với các máytính khác, robot như việc tải và gửi chương trình Những máy CNC có thể phântích những vấn đề bên trong và cảnh báo cho người sử dụng biết những vấn đềnguy hiểm Sự khác nhau lớn nhất giữa máy NC và CNC là khả năng của bộđiều khiển Máy NC không có khả năng phân tích, giám sát như máy CNC

  Hiện nay, với việc áp dụng Cad/Cam (thiết kế và sản xuất có trợ giúpcủa máy tính) vào việc thiết kế, tính toán kết cấu, mô phỏng quá trình gia công

đã trợ  giúp hiệu quả cho quá trình thiết kế và điều khiển

Chính vì những tính năng nổi bật của máy CNC mang lại nên chúng được

sử dụng rộng rãi trên toàn thế giới Ở nước ta, trong hơn 10 năm qua Nhà nước

đã đầu tư nhiều nhằm mục tiêu tạo ra thiết bị CNC

1.3 Lợi ích của máy CNC.

1.3.1 Tự động hóa sản xuất Máy CNC không chỉ quan trọng trong ngành cơ khí mà còn trongnhiều ngành khác như may mặc, giày dép, điện tử v.v Bất cứ máy CNC nàocũng cải thiện trình độ tự động hóa của doanh nghiệp: người vận hành ít, thậmchỉ không còn phải can thiệp vào hoạt động của máy Sau khi nạp chương trìnhgia công, nhiều máy CNC có thể tự động chạy liên tục cho tới khi kết thúc, vànhư vậy giải phóng nhân lực cho công việc khác Thứ nữa, ít xảy ra hỏng hóc dolỗi vận hành, thời gian gia công được dự báo chính xác, người vận hành khôngđòi hỏi phải có kỹ năng thao tác (chân tay) cao như điều khiển máy công cụtruyền thống

1.3.2 Độ chính xác và lặp lại cao của sản phẩm

Các máy CNC thế hệ mới cho phép gia công các sản phẩm có độ chínhxác và độ phức tạp cao mà máy công cụ truyền thống không thể làm được Mộtkhi chương trình gia công đã được kiểm tra và hiệu chỉnh, máy CNC sẽ đảm bảocho “ra lò” hàng loạt sản phẩm phẩm với chất lượng đồng nhất Đây là yếu tố vôcùng quan trọng trong sản xuất công nghiệp quy mô lớn

1.3.3 Linh hoạt

Chế tạo một chi tiết mới trên máy CNC đồng nghĩa với nạp cho máy mộtchương trình gia công mới Được kết nối với các phần mềm CAD/CAM, côngnghệ CNC trở nên vô cùng linh hoạt giúp các doanh nghiệp thích ứng với các thayđổi nhanh chóng và liên tục về mẫu mã và chủng loại sản phẩm của khách hàng

Xuất phát từ các ứng dụng ban đầu của công nghệ chế tạo máy, chủ yếu làgia công cắt gọt kim loại, hiện tại CNC được dùng trong nhiều loại máy thuộccác lĩnh vực khác nhau: trải dài từ chế tạo máy tới ngành dệt may, điều khiểnrobot hay chế tạo thiết bị điện tử Từ dạng thiết bị NC (Numerical Control) đơngiản bằng vi mạch Lôgic rời ở đầu thập kỉ 70 (của thế kỉ trước) tới CNC ngàynay sử dụng các loại vi điều khiển với tính năng mạnh Trong nhiều ứng dụng,thậm chí ta không thể hình dung ra được sự thiếu vắng của CNC, đặc biệt làcông nghệ chế tạo máy, ngành công nghệ đẻ ra các máy cái, phục vụ cho mọingành công nghiệp khác Chính vì vậy, thật dễ hiểu khi chúng ta – một đất nướccòn chậm phát triển – đã và đang nỗ lực tìm ra con đường đi để tiến tới thiết bịCNC của riêng mình Bây giờ chúng ta sẽ đi vào một số máy ứng dụng cụ thể:

Hình 1.1: Mô hình máy khoan CNC loại 2 và 3 trục.

Hình 1.2: Hai dạng máy khoan đứng với khả năng tự động thay mũi khoan.

Hình 1.3: Máy phay 5 trục có trục chính nằm ngang.

Hình 1.4: Máy phay 5 trục có trục chính thẳng đứng

Hình 1.5: Máy phay 5 trục loại thay dao thủ công (trái) và loại có 4 trục chính

song song (phải).

Hình 1.6: Máy phay CNC.

Chơng 2: thiết kế cơ khí

* Đặt yêu cầu thiết kế

- Thiết kế loại máy phay CNC 3 trục loại nhỏ với giá thànhhợp lý

GIỚI THIỆU VỀ KẾT CẤU THễNG SỐ MÁY PHAY CNC.

* Thông số kỹ thuật dự kiến đạt đợc sau khí chế tạo:

** Giải pháp kỹ thuật

Khung máy: Để tăng độ cứng vững cho máy, dễ cho quátrình chế tạo và lắp ráp máy ta chọn vật liệu là khung là nhômhợp kim A5052H112

Trục chay dao: Đây là bộ phận quan trọng ảnh hởng trựctiếp tới chất lợng của sản phẩm gia công.Để giảm sai số giacông, ma sát chuyển động ta sử dụng thanh trợt bi, vít me -

đai ốc bi và sử dụng bộ chuyền động đai răng

Mạch công suất: Thiết kế mạch công suất sử dụng mosfet

để tăng công suất điều khiển, sử dụng đợc động cơ có dòng

điều khiển lớn

Điều khiển: Lập trình điều khiển phối hợp các trục, xây dựng các modul bộ nội suy.Sử dụng Visual Basic để thiết kế giao diện

2.1 Thiết kế hệ chuyển động chay dao.

Hỡnh 2.1: truyền động chay dao

Cấu trúc của một hệ truyền động chạy dao đợc thể hiện nh trờn Hệ truyền động bao gồm: một động cơ dẫn

động qua một cặp truyền động nữa đi tới bộ vít me-đai ốc biến chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến Đó là phơng thức tiêu chuẩn của một hệ truyền động chạy dao hiện

đại

2.1.2 Nhiệm vụ của truyền động chạy dao

Nhiệm vụ chính của các hệ truyền động chạy dao làchuyển đổi các lệnh trong bộ điều khiển thành các chuyển

động tịnh tiến hay quay tròn của những bàn máy mang daohoặc chi tiết gia công trên máy công cụ Các chuyển độngtịnh tiến là các chuyển động thẳng theo phơng ba trục toạ

độ của không gian ba chiều, còn các chuyển động quay tròn

là các chuyển động xung quanh các trục toạ độ này

Chuyển động chạy dao là chuyển động dịch chuyển tơng đốigiữa dao và chi tiết theo một phơng trình xác định và phải

đảm bảo đợc tốc độ cắt

Truyền động chạy dao phải đảm bảo dịch chuyển của dụng

cụ cắt theo quỹ đạo và đảm bảo các yếu tố: biên dạng đờngcắt, biên dạng của dụng cụ cắt và các yêu cầu chi tiết gia côngkhác phải đạt đợc, do đó sẽ có các động cơ khác nhau điềukhiển chuyển động cắt

Hệ truyền động chạy dao của một máy công cụ CNC phải thểhiện đợc những tính chất sau đây:

+ Có tính động học cao: nếu đại lợng dẫn biến đổi,bàn máy phải theo kịp biến đổi đó trong khoảng thời gianngắn nhất

+ Có độ ổn số vòng quay cao: khi các lực cản chạy daobiến đổi, cần hạn chế tới mức thấp nhất ảnh hởng của nó đếntốc độ chạy dao, tốt nhất là không ảnh hởng gì Ngay cả khichạy dao tốc độ nhỏ nhất cũng đòi hỏi một quá trình tốc độ

ổn định

+ Phạm vi điều chỉnh số vòng quay lớn

+ Phải giải quyết đợc cả độ phân giải kích thớc nhỏnhất ( 1m)

2.1.3 Cơ sở tính toán cho chuyển động chạy dao

Lực tác dụng lên đai ốc đợc tính theo công thức:

F = ( CT 5-2 [4] )

Trong đó: - hệ số ma sát giữ vít me và đai ốc;

- Góc nghiêng của biên dạng ren;

tv - bớc vít me, mm;

F - lực tác dụng lên vít me - đai ốc, N;

T – Mô mem đặt lên trục vít me, N.m;

dm- đờng kính danh nghĩa của trục vít me, mm

2.1.4 Trục vớt me - đai ốc

Hỡnh 2.2: Mô hình truyền động vít me-đai ốc

Truyền động vit me - đai ốc đợc dùng để biến chuyển

động quay thành chuyển động tịnh tiến nhờ cơ cấu vít trợt

D L l Sè r¨ng dao theo lo¹i

2.2.2 Phân tích lực tác dụng lên đầu dao.

Hỡnh 2.3: Phân tích lực tác dụng lên đầu dao

Tổng hợp lực R1 có thể đợc chia ra 2 thành phần: Lựcvòng P (lực Pz) tác dụng theo tiếp tuyến của quỹ đạo chuyển

động của lỡi cắt và lực hớng kính Py

Ngoài ra tổng hợp lực R1 có thể đợc chia ra: lực nămngang Ph và lực thẳng đứng Pv Nếu dao có rang xoắn (răngnghiêng) ngoài lực R1 tác dụng lên răng dao trong mặt phẳngvuông góc với trục dao, còn xuất hiện lực dọc trục P0, khi đótổng hợp lực sẽ là R

2.2.3 Xác định công suất và mômen xoắn trên trụ động cơ

Lực P là lực cần quan tâm nhất, vì nó thực hiện côngviệc chính để cắt phoi Dựa theo lực này mà ngời ta tính racông suất cắt và tính các chi tiết của cơ cấu chuyển độngchính của máy Lực hớng kính Py gây ra áp lực lên ổ bi củatrục chính của máy và uốn võng trục dao Dựa theo lực nằmngang Ph (lực chạy dao) Ngời ta tính cơ cấu chuyển động

chay dao và đồ gá kẹp phôi Lực này có thể gây ra rung độngkhi giữa vít me - đai ốc có khe hở Lực hớng kính Pv có xu hớngnâng phôi lên khỏi mặt bàn và nâng bàn máy lên khỏi thânmáy.

Để tính lực Pz ta dựa vào giáo trình “ Sổ tay công nghệchế tạo máy”

Cv : hệ số xét đến vật liệu gia công và điều kiện khitính vận tốc cắt.

D1 : đờng kính dao phay

T1 : tuổi bền trung bình của dụng cụ cắt

t : chiều sâu phay

Sz : lợng chay dao

B : chiều rộng phay

Z1 : số lợng răng dao

Kv : hệ số hiệu chuẩn chung về lực cắt

qv; m ; yv ; uv ; pv ; xv : các hệ số mũ khi tính tốc độ phay

Ta tính tốc độ cắt khi vật liệu gia công là thép Carbonxây dựng

= 75kg/mm2

Theo bảng (1-5) :

Cv = 46,7 ; qv = 0,45 ; xv = 0,5 ; yv = 0,5 ; uv = 0,1 ; pv =0,1 ; m = 0,33

Sè vßng quay trong 1 phót cña dao :

Kp = Kmp = ( )0,3 = ( )0,3 = 1

Theo bảng (1-5) :

Cv = 46,7 ; qv = 0,45 ; xv = 0,5 ; yv = 0,5 ; uv = 0,1 ; pv =0,1 ; m = 0,33

Các giá trị trên đợc tính cho gia công phôi là thépcarbon.Với yêu cầu của đồ án này ta có thể áp dụng các giá trịtính toán trên cho kế quả gia công với vật liệu là nhôm.

2.3 Chọn động cơ trục Z.

Để chọn động cơ trụ Z, ta phải chọn khi mômen xoắntrên trục Z là lớn nhất ( hay lực dọc trục là lớn nhất ) Khi đấy ta

có thể coi máy làm việc nh ở chế độ khoan

2.3 1 Lực chiều trục khi khoan

Hỡnh 2.4: Lực chiều trục khi khoan.

S : lợng chạy dao khi khoan

Kmp = KmM : hệ số hiệu chỉnh khi tính chất cơ lý củavật liệu khác với điều kiện đang xét

zp; yp : chỉ số mũ xét đến ảnh hởng của đơng kínhdao, lợng chạy dao

Ta thấy lực P0 tỷ lệ thuận với đờng kính dao D, vì vậy tachọn dao có đờng kính lớn nhất để tính

* chọn dao: - Đờng kính dao: D = 5mm

- Số răng dao : Z = 4 (răng)

Theo bảng (7-3):

Cp = 31,5; zp = 1; yp = 0,8

Theo b¶ng (12-1) vµ (13-1):

Kmp = KmM = ( )0,75 = ( )0,75 = 1 Theo b¶ng ( 8-3) chän bíctiÕn dao:

Trong đó: dcz : hiệu suất động cơ ( chọn dcz = 0,95)

Kz : hệ số quá tải cho phép ( Kz = 1,3 – 1,5 )

Chọn Kz = 1,5

z = knz obz vmz

Theo giáo trình “ tính toán thiết kế hệ thống dẫn độngcơ khí”- Trịnh Chất – Lê Văn Uyển.Bảng (2.3)

knz : hiệu suất khớp nối Chọn knz = 1

obz : hiệu suất ổ bi Chọn obz = 0,99

vmz: hiệu suất vít me Chọn vmz = 0,99

z = 1.0,99.0,99 = 0,98

2.4 Chọn động cơ trục Y.

* Sơ đồ lực tác dụng lên thanh trợt:

Ftty = Pmy tty = mz.g tty = 3.9,8.0.1 = 2,94 (N)

Để tính chọn công suất động cơ trục Y, ta tính chọn khilực tác dụng lên đầu dao theo phơng Y là lớn nhất

Các thành phần lực cắt theo phơng X, Y đợc xác địnhtheo tỷ lệ đối với lực cắt vòng P

Lực ma sát chiếu lên phơng vuông góc với trục vitme:

F’vmy = Fvmy.cos250 = 24,05.cos250 = 21,8(N)

Tổng hợp lực tác dụng lên vitme theo phơng vuông gócvới trục vitme:

Y’ = Y3 + F’vmy = 101,6 + 21,8 = 123,4(N)

Mômen xoăn tác dụng lên trục vitme :

Chọn tỷ số truyền đai trục y là: uy = = 1,5

Mô men xoắn trên trục động cơ:

MĐCY = = = 0,658 (N.m)

Công suất động cơ trục Y:

NDCY =

Trong đó: dcy : hiệu suất động cơ ( chọn dcy = 0,95)

Ky : hệ số quá tải cho phép ( Ky = 1,3 – 1,5 )

Chọn Ky = 1,5

y = dy oby vmy

Theo giáo trình “ tính toán thiết kế hệ thống dẫn động

c¬ khÝ”- TrÞnh ChÊt – Lª V¨n UyÓn.B¶ng (2.3)

dy : hiÖu suÊt bé truyÒn ®ai Chän dy = 0,96

oby : hiÖu suÊt æ bi Chän oby = 0,99

vmy: hiÖu suÊt vÝt me Chän vmy = 0,99

Hỡnh 2.8: Lực động cơ lờn trục x.

- Khối lợng trục Y và 2 thanh đứng: my = 7(kg)

Tổng khôi lợng trục Z, trục Y và 2 thanh đứng tác dụng lênthanh trợt X là: mx = 3 + 7 = 10(kg)

Hình 2.9: Lùc động cơ lên trục vitme.

Mômen xoăn tác dụng lên trục vitme :

Chọn tỷ số truyền đai trục là: ux = = 2

Mômen xoắn trên trục động cơ:

MĐCX = = = 0,56 (N.m)

Công suất động cơ trục X:

NDCX =

Trong đó: dcx : hiệu suất động cơ ( chọn dcx = 0,95)

Kx : hệ số quá tải cho phép ( Kx = 1,3 – 1,5 )

Chọn Kx = 1,5

x = dx obx vmx

Theo giáo trình “ tính toán thiết kế hệ thống dẫn độngcơ khí”- Trịnh Chất – Lê Văn Uyển.Bảng (2.3)

dx : hiệu suất bộ truyền đai Chọn dx = 0,96

obx : hiệu suất ổ bi Chọn obx = 0,99

vmx: hiệu suất vít me Chọn vmx = 0,99

x = 0,96.0,99.0,99 = 0,94

Tốc độ quay trục X lớn nhất :

* Bảng thông số về công suất và mômen động cơ sử dụng:

- Tốc độ tối đa 1500(vg/ph)

2.6 Tính toán thiết kế bộ truyền động.

Để tính toán, thiết kế bộ truyền động ta dựa trên giáotrình “ Tính toán thiết kế hệ thống dẫn động”- Trịnh Chất -

Lê Văn Uyển

2.6.1 Bộ truyền động trục Z

Máy CNC đợc thiết kế là loại 2,5D và nguyên công gia côngchỉ là cắt và tạo rãnh trên phôi Vì vậy để đơn giản cho việcchế tạo và lắp ráp, chúng em chấp nhận sai số lớn hơn ở trục Z

và sử dụng khớp nối trục là khớp đàn hồi với đĩa hình sao đểnối trục động cơ và vitme

- Mômen xoắn trên trục động cơ là:

Khớp nối đủ an toàn với ứng suất dập.

* Kiểm tra mômen xoắn:

Ta có: Tt = k.T  [T]

Với: Tt : mômen xoắn tính toán

Đai răng là loại đai dẹt đợc chế tạo thành vòng kín, có răng ởmặt trong khi vào tiếp xúc với bánh đai, các răng của đai sẽ ắnkhớp với các răng trên bánh đai Do tiếp xúc bằng ăn khớp,truyền động đai răng có những u điểm sau: không có trợt, tỉ

số truyền lớn (u≤12), hiệu suất cao, không cần lực căng ban đầulớn, lực tác dụng lên trục và ổ nhỏ Đai răng đợc chế tạo bằngcao su trộn với nhựa natric hoặc đợc đúc từ cao su poliuretan.Lớp chịu tải chủ yếu là dây thép, sợi thuỷ tinh hoặc sợipoliamit