ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP. Chuyên ngành : Chế tạo máy Tên đề tài : Thiết kế máy khoan tự động

 Chương 3: Thiết kế kỹ thuật máy PHIẾU ĐÁNH GIÁ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ, tên sinh viên : Lớp : ĐH CNKT CK Mã số sinh viên : Khóa : Chuyên ngành : Chế tạo máy Tên đề tài : Thiết kế máy khoan tự động Số trang : Số chương: 05 Số tài liệu tham khảo: NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… Kết luận: …………………………………………………………………………… Hà nội, ngày… tháng… năm 2013 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN ĐIỂM CHUNG Bằng số Bằng chữ Đồ án tốt nghiệp Hà nội, ngày… tháng… năm 2013 CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG Trang  Chương 3: Thiết kế kỹ thuật máy PHIẾU ĐÁNH GIÁ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ, tên sinh viên : Lớp : ĐH CNKT CK MSSV : Khóa : Chuyên ngành : Chế tạo máy Tên đề tài : Thiết kế máy khoan taro tự động Số trang : Số chương: 05 Số tài liệu tham khảo: NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… Điểm phản biện: ……………………………………………………………… Hà Nội, ngày… tháng… năm 2013 CÁN BỘ PHẢN BIỆN ĐIỂM CHUNG Bằng số Bằng chữ Hà Nội, ngày… tháng… năm 2013 CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG Đồ án tốt nghiệp Trang  Chương 3: Thiết kế kỹ thuật máy LỜI NÓI ĐẦU Trong thời kỳ hội nhập kinh tế Đơng, Tây tồn cầu hóa, với công đổi đất nước, nước ta sức phát triển ngành công nghiệp mũi nhọn như: Cơng nghệ hóa chất, cơng nghệ luyện kim, khí, may mặc, hàng tiêu dùng,… đạt nhiều kết đáng khích lệ, phần nâng cao đời sống nhân dân, tạo công ăn việc làm cho hàng triệu người lao động Một ngành phát triển mạnh mẽ đó, ngành khí nói chung ngành chế tạo máy nói riêng Từ thành lập đến ngành chế tạo máy phần tạo sản phẩm có chất lượng tốt, suất cao xuất nhiều thị trường lớn như: EU, Châu Á, hay thị trường khắc nghiệt Mỹ, Ngày khoa học kỹ thuật ngày phát triển mà doanh nghiệp khí địi hỏi phải cải tiến phương thức sản xuất, thay thiết bị lạc hậu, cũ kỹ thiết bị công nghệ cao để đảm bảo chất lượng, độ xác gia công thẫm mỹ sản phẩm Tuy nhiên để cải tiến cơng nghệ chi phí đầu tư ban đầu cho việc mua sắm thiết bị cao máy chủ yếu nhập từ nước ngồi nên lợi nhuận thấp mà nhiều doanh nghiệp không đầu tư đầu tư không Đứng trước thực trạng kinh tế nước ta vậy, Đảng Nhà nước ta coi trọng hàng đầu việc phát triển ngành khí chế tạo, đặc biệt thời kỳ Công nghiệp hóa, đại hóa đất nước tạo nhiều máy móc, thiết bị phục vụ cho phát triển đất nước để đưa nước ta trở thành nước phát triển tương lai khơng xa Để hiểu thêm máy móc thiết bị nắm vững nguyên lý thiết kế, mà Nhà trường, Khoa giao cho em thực đề tài: “Máy khoan tự động ” Hiện loại máy có độ xác suất cao chủ yếu nước ngồi Mục đích việc nghiên cứu đề tài thiết kế máy có chất lượng, suất cao giá thành thấp phục vụ nước xuất nước Trong đề tài chúng em xin đề cập đến nội dung sau:  Chương 1: Tổng quan máy khoan tự động  Chương 2: Lựa chọn phương án thiết kế Đồ án tốt nghiệp Trang  Chương 3: Thiết kế kỹ thuật máy  Chương 3: Thiết kế kỹ thuật máy  Chương 4: Lập quy trình cơng nghệ gia cơng chi tiết điển hình  Chương 5: Kết luận đề xuất ý kiến Tuy nhiên yêu cầu thời gian hạn hẹp, kiến thức nhiều hạn chế, việc tìm tài liệu máy uốn khó khăn nên việc nghiên cứu đề tài chắn nhiều thiếu sót Vì mong đóng góp ý kiến thầy, cô bạn để đề tài hoàn thiện Qua đề tài em xin chân thành cảm ơn Thầy …., thầy, cô, giúp đỡ bọn em thời gian vừa qua để chúng em hoàn thành tốt đề tài Đồ án tốt nghiệp Trang  Chương 3: Thiết kế kỹ thuật máy Chương I: TỔNG QUAN VỀ MÁY KHOAN Công dụng máy khoan: Máy khoan phương pháp phổ biến để gia cơng lỗ vật liệu đặc.ngồi cịn dùng để kht, doa, cắt ren, taro gia cơng bề mặt có tiết diện nhỏ thẳng góc chiều trục với lỗ khoan Sd n(v/p) n s W Phạm vi sử dụng máy khoan Chuyển động tạo hình máy khoan chuyển động quay trịn chuyển động chạy dao s.cả chuyển động dao thực Đồ án tốt nghiệp Trang  Chương 3: Thiết kế kỹ thuật máy Khoan gia cơng loại lỗ thơng khơng thơng với đường kính từ 0,25 ÷ 80 mm; độ xác gia cơng thấp, đạt cấp 10, 11 (cao khoan nòng súng); độ nhám bề mặt Ra = 20 ÷ 40 μm Do vậy, khoan dùng để gia công lỗ bắt bulông, lỗ làm ren, lỗ có u cầu khơng cao ngun cơng thơ cho ngun cơng tinh sau Kích thước lỗ gia cơng phương pháp khoan phụ thuộc vμo kích th−ớc mũi khoan Đối với lỗ thơng nhỏ, trung bình th−ờng dùng mũi khoan ruột gμ; lỗ lớn, chiều dμy nhỏ thơng dùng mũi khoan vành; cịn lỗ sâu (l/d > 10 ÷ 12) dùng mũi khoan nòng súng Sở dĩ khoan đạt độ xác thấp vì: - Kết cấu mũi khoan chưa hồn thiện Ln phải tồn lưỡi cắt ngang (vì khơng thể chế tạo mũi khoan có đường kính lõi khơng), lưỡi cắt ngang góc trước γ < 0, lưỡi cắt ngang dài lực dọc trục lớn, mũi khoan nhanh mòn Ngày nay, người ta cố gắng chế tạo mũi khoan cho lưỡi cắt ngang ngắn tốt - Các sai số chế tạo mài mũi khoan sinh (độ không đồng tâm phần cắt chuôi côn) làm cho lỗ khoan bị lay rộng Trên mũi khoan, phần cắt có độ ngược, mũi khoan mài lại nhiều kích thước lỗ nhỏ - Lỗ khoan bị cong: sai số mài hai lưỡi cắt không đều, lực dọc trục mũi khoan không làm cho lỗ khoan bị cong, loại hay gặp khoan máy khoan hay máy phay (chi tiết đứng yên) Ngoài ra, khoan vật liệu mà lỗ khoan gặp phải rỗ khí hay pha cứng bị sai số - Lỗ khoan bị lay rộng: tâm quay tâm phần cắt mũi khoan không trùng làm cho lỗ khoan bị rộng Đồ án tốt nghiệp Trang  Chương 3: Thiết kế kỹ thuật máy - Lỗ khoan bị tóp, loe: ăn dao không tâm, độ cứng vững mũi khoan làm cho tâm quay tâm mũi khoan bị lệch góc - Lỗ bị thu hẹp: Trên mũi khoan, phần cắt có độ ngược, mịn ta mμi lại, mũi khoan mài lại nhiều kích thước mũi khoan nhỏ so với ban đầu, lỗ gia cơng nhỏ Biện pháp khắc phục: Ngồi biện pháp đảm bảo độ cứng vững độ xác hệ thống cơng nghệ độ xác máy, dao, đồ gá; kết cấu hợp lý chi tiết; phải ý đến biện pháp công nghệ sau đây: - Giảm bớt lực chiều trục mômen cắt cách giảm bớt chiều dài lưỡi cắt ngang mài sắc mũi khoan - Khi khoan lỗ sâu, nên cho chi tiết quay tạo chuyển động cắt, mũi khoan thực chuyển động tịnh tiến, chọn lượng chạy dao nhỏ để lực cắt bé, không ảnh hưởng đến trình cắt gọt (vì mũi khoan cứng vững nên vừa quay, vừa tịnh tiến dễ bị nghiêng lệch) - Dùng bạc dẫn hướng để đảm bảo độ xác - Khoan lỗ nhỏ phải khoan mồi trước để định tâm mũi khoan ngắn - Dùng pointu để lấy dấu trước khoan - Sử dụng dung dịch trơn nguội đủ 2.Phân loại máy khoan: Tùy theo kích thước phương phap điều chỉnh mũi khoan đến vị trí gia cơng máy khoan phân thành loại:máy khoan bàn, máy khoan đứng, máy khoan cần, máy khoan nhiều trục, máy khoan chuyên dùng Đồ án tốt nghiệp Trang  Chương 3: Thiết kế kỹ thuật máy Máy khoan bàn a.Máy khoan bàn: loại máy khoan cỡ nhỏ dung để gia công chi tiết cỡ nhỏ với lỗ khoan có đường kính khơng q 16mm.Truyền động quay nhờ puli-đai truyền có nhiều bậc thường cho tốc độ cao.Loại thường dung rộng rãi khí Đồ án tốt nghiệp Trang  Chương 3: Thiết kế kỹ thuật máy b.Máy khoan đứng: Chuyển động kết cấu máy khoan đứng khác nhau.phổ biến loại máy có trụ đứng.Những cỡ máy nhỏ thì có chuyển động trục đơn giản chạy dao bằn tay.Ở máy có kích thước trung bình lớn có hộp tốc độ chạy dao thường có cấu chạy dao tự động.Máy khoan đứng dung để gia cơng chi tiết có kích thước trung bình.những phận máy than máy hộp tốc đơh hộp chạy dao bàn máy.Máy khoan đứng có hộp tốc độ cố định, hộp chạy dao di động theo phương thẳng đứng.Bên hộp chạy dao có trục thực chuyển động quayn chuyển động chạy dao s.Bàn máy quay tròn di động thẳng đứng tay Nhược điểm máy khoan đứng phải dịch chuyển chi tiết gia cơng vị trí khoan khác nhau.đặc biệt khó khăn chi tiết nặng c.Máy khoan cần: Đồ án tốt nghiệp Trang  Chương 3: Thiết kế kỹ thuật máy Máy khoan cần :Là loại máy khắc phục dược nhược điểm máy khoan đứng cách gá chi tiết đứng yên trục di động đến vị trí khoan thích hợp gia cơng.Vì máy khoan cần loại máy điều khiển nhẹ nhàng.khả làm việc mở rộng gia công chi tiết lớn Chuyển động máy khoan cần gồm: - Chuyển động tạo tốc độ cắt gọt n chuyển động quay trịn trục - Chuyển động chạy dao s chuyển động thẳng đứng trục - Chuyển động điều chỉnh cần khoan - Chuyển động hướn kính hộp tốc độ Ngồi chuyển động số máy hộp tốc độ quay góc định cho phép gia cơng lỗ nghiêng Đồ án tốt nghiệp Trang  Chương 3: Thiết kế kỹ thuật máy d.Máy khoan nhiều trục: Máy khoan nhiều trục Máy khoan nhiều trục thường dung để hồn thành ngun cơng khoan (khoan, kht, doa, taro) đồng thời liên tiếp chi tiết.Điều nâng cao đáng kể suất máy khoan Có loại chính: máy khoan nhiều trục cố định máy khoan nhiều trục cacđăng thay đổi - Máy khoan nhiều trục cố định: bao gồm nhiều máy khoan nhỏ lắp thành hang với bệ máy chung.Mỗi trục máy có động riêng.để thực chuyển động.Số trục từ – cho phép thực nguyên công khác với dao cắt khác - Máy khoan nhiều trục cacđăng: dạng máy khoan có dạng máy khoan đứng đầu trục đặt nhiều trục khoan có lắp dao nối tiếp Đồ án tốt nghiệp Trang  Chương 3: Thiết kế kỹ thuật máy vứi trục trục cacđăng Các trục khoan điều chỉnh đến vị trí khoan thích hợp chunhs gia cơng tất lỗ khoan e.Máy khoan chuyên dùng : Máy khoan lỗ sâu Máy điển hình máy khoan tâm dung để khoan lỗ tâm đầu phôi máy khoan sâu dung đẻ gia cơng lỗ có chiều dài lớn so với đường kính khoan lỗ trục khoan nịng súng Các kích thước đặc trưng cho máy khoan chuyên dùng đường kính lớn mũi khoan độ móc trục độ vươn dai trục máy khoan cần Đồ án tốt nghiệp Trang  Chương 3: Thiết kế kỹ thuật máy Kết cấu & thơng số hình học mũi khoan: 3.1.Kết cấu: a.Chi: (Shank): Dùng để định vị mũi khoan vào trục máy, truyền chuyển động mơmen cắt Có hai dạng chuôi: - Chuôi dạng trụ: (Straight Shank) Dùng cho mũi khoan có đờng kính nhỏ 12mm Ưu điểm: đơn giản, dễ chế tạo Nhợc điểm: khả định tâm kém, truyền đợc momen xoắn nhỏ - Chuôi dạng mooc: (Taper Shank) Dùng cho mũi khoan có địng kính lớn 12mm Đồ án tốt nghiệp Trang  Chương 3: Thiết kế kỹ thuật máy Ưu điểm: khả định tâm cao, truyền đợc mômen xoắn lớn so với chuôi trụ, dễ đảm bảo độ đồng trục phần cán phần làm việc Nhợc điểm: khó chế tạo so với chi trụ Trên phần chi có chi dẹt (Tang) b Cổ dao : (Neck) Là phần nối tiếp chuôi dao với phần làm việc, có tác dụng đá mài phần cán dao phần làm việc Cũng nơi thờng dùng để ghi nhãn hiệu mũi khoan (đờng kính, vật liệu nhà máy sản xuất…), kích thớc tra theo sổ tay phụ thuộc vào đờng kính mũi khoan c Phần làm việc: (Body) Gồm phần cắt phần định hớng ( Cutting and Orientation parts) *Phần cắt: trực tiếp thực nhiệm vụ bóc tách phoi Gồm lỡi cắt: hai lỡi cắt chính, lỡi cắt phụ lỡi cắt ngang - Lưỡi cắt chính: giao mặt trớc mặt sau Mặt trớc mũi khoan có dạng mặt xoắn cịn mặt sau tuỳ theo phơng pháp mài mà mặt cơn, mặt xoắn, mặt phẳng… Thông thờng với mũi khoan tiêu chuẩn thờng sử dụng mặt sau mặt côn Lỡi cắt phụ: giao tuyến mặt sau với cạnh viền nằm phần trụ hai me cắt Lỡi cắt ngang: giao hai mặt sau, có dạng đường cong khơng gian, nhng hỡnh chiếu quy ớc đờng thẳng Phần cắt: (Cutting Part) lưỡi cắt: hai lỡi cắt chính, lỡi cắt phụ lỡi cắt ngang Đồ án tốt nghiệp Trang  Chương 3: Thiết kế kỹ thuật máy Phần định hướng: (Orientation part) - Có tác dụng định hớng cho mũi khoan trỡnh cắt phần dự trữ mài lại phần cắt bị mòn + Phần định hớng có dạng nguợc, đờng kính giảm dần từ phần cắt phía cán dao tạo thành góc nghiêng phụ 1 Lợng giảm thờng lấy từ 0,03-0,1mm/100mm chiều dài +Trên phần định hớng có hai rãnh xoắn (Two flutes) để thoát phoi hai me cắt (Two lands).Dọc theo rãnh xoắn ứng với địng kính ngồi có hai dải cạnh viền (Margins) làm nhiệm vụ định hớng cho mũi khoan làm việc Để giảm ma sát với bề mặt gia công, phải hớt lng suốt chiều dài hai me cắt để lại cạnh viền với: Đồ án tốt nghiệp Trang  Chương 3: Thiết kế kỹ thuật máy f=0,3-2,6mm chiều cao h=0,1-1,2mm + Phần kim loại hai rãnh xoắn đợc gọi lõi mũi khoan (Core of Drill) Đường kính lõi đợc lấy lớn dần phía cán Đường kính lõi đợc tính theo cơng thức: d0 = (0,125 0,3) D Trong đó: D - đường kính mũi khoan (Diameter of Drill) 3.2 Thơng số hình học mũi khoan: (Geometrical Parameters of Drills) Xét trạng thái tĩnh: + Mặt đáy điểm lưỡi cắt mặt phẳng tạo thành điểm với trục mũi khoan + Mặt cắt điểm lỡi cắt mặt phẳng chứa tiếp tuyến với lưỡi cắt với vận tốc cắt Góc trước: đo tiết diện điểm A lỡi cắt ( coi nh khơng có lỡi cắt ngang lỡi cắt qua tâm mũi khoan) xác định Đồ án tốt nghiệp Trang  Chương 3: Thiết kế kỹ thuật máy theo công thức sau: Trong đó: DA - đường kính mũi khoan xét điểm A, mm D - đường kính ngồi mũi khoan, mm  - góc xoắn rãnh phoi, độ  - góc nghiêng chính, độ (Geometrical Parameters of Drills) Góc sau:  • Error!Góc nghiêng chính: ể đảm bảo cho hai lỡi cắt đối xứng qua trục mũi khoan, góc đỉnh thờng xác định gãc 2 Khi gi¶m gãc , cho phÐp mịi khoan dễ n sâu vào vật liệu, ỏn tt nghip Trang  Chương 3: Thiết kế kỹ thuật máy lỡi cắt dài ra, nhiệt dễ thoát Tuy nhiên độ bền giảm xuống Góc đợc chọn theo độ bền độ cứng vật liệu gia công Với mũi khoan tiêu chuẩn thờng chọn 2 = 1160  1200 • Góc nghiêng phụ: Gãc nghiêng phụ mũi khoan đợc hinh thành độ côn ngợc phần định hớng Thờng lấy: = Khi khoan lỗ sâu vật liệu cứng, khoan lỗ không cần xác, gãc 1 cã thĨ chän tăng gÊp lÇn so với góc tiêu chuẩn ã Gúc nghiờng ca rónh xon: Góc nghiêng rÃnh xoắn góc hợp gia đờng thẳng tiếp tuyến với đờng xoắn ®iĨm nµo ®ã víi trơc mịi khoan; cã thĨ cã hớng xoắn phải xoắn trái Trong đó: DA - ®êng kÝnh mịi khoan t¹i ®iĨm A, mm H - bưíc xo¾n cđa mịi khoan, mm Đồ án tốt nghiệp Trang  Chương 3: Thiết kế kỹ thuật máy • Góc nghiêng lỡi cắt ngang  : Góc nghiêng lỡi cắt ngang  góc hợp hình chiếu lỡi cắt ngang hình chiếu lỡi cắt mặt phẳng vng góc với trục mũi khoan (lỡi cắt ngang hình thành mài sắc- mài mặt sau mũi khoan) Mũi khoan tiêu chuẩn có thờng lấy  = 55o 500 • Góc nâng : Góc nâng  góc hợp lỡi cắt hinh chiếu mặt đáy Góc nâng điểm A lỡi cắt đợc tính cơng thức: Trong đó: d0 - đờng kính lưõi mũi khoan, mm DA - đờng kính điểm A mũi khoan, mm  - góc nghiêng chính, độ 3.3 Lực mơmen khoan ( Cutting Forces & Moment when drilling) + Lực khoan: - Lực hớng kính Py: Phân bố đối xứng lỡi cắt Chúng có trị số nhau, phơng ngược Px P'y Py Py Px P'x P'y P'x chiều nên tự triệt tiêu trinh cắt -Lực chiều trục Px: Có xu hớng chống lại lực chạy dao, Pnz Pz P'z n Đồ án tốt nghiệp Trang P'z Pz Pnz  Chương 3: Thiết kế kỹ thuật máy lực Px tổng lực chiều trục tác dụng lên lỡi cắt chính, tác dụng lên lỡi cắt phụ tác dụng lên lỡi cắt ngang Các thành phần lực Px tác dụng lên lỡi cắt ngang chiếm khoảng 57% lực Px Các thành phần lực Px tác dụng lên lỡi cắt chiếm khoảng 40% lực Px Các thành phần lực Px tác dụng lên lỡi cắt phụ chiếm khoảng 3% lực Px - Lực tiếp tuyến Pz : Phân bố lưỡi cắt hỡnh thành ngẫu lực Tập hợp ngẫu lực tạo mơmen xoắn có xu hớng cản trở chuyển động cắt + Mơ men khoan: Là tổng hợp mô men lực tiếp gây PZ gây ra: PZ – tác dụng lên LCC (chiếm 80%); P’ Z – tác dụng lên LCP ( 12%); PNZ – tác dụng lên LCN (8 %) 3.4.Sự mài mòn tuổi bền mũi khoan ( Tool Wear and Tool Life of Drill) a.Sự mài mòn: Mũi khoan thờng hay bị mòn phận sau: - Mòn theo mặt sau mặt trớc: Xảy gia cơng thép - Mịn theo cạnh viền: Xảy gia cơng vật liệu dẻo thép có độ bền độ dai lớn Cạnh viền bị mòn làm tăng mơmen xoắn M Mịn theo góc nối tiếp lỡi cắt với cạnh viền: Xảy gia cơng vật liệu giịn, vật liệu dẻo Dẫn tới PX MX tăng Đồ án tốt nghiệp Trang ... 3: Thiết kế kỹ thuật máy PHIẾU ĐÁNH GIÁ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ, tên sinh viên : Lớp : ĐH CNKT CK MSSV : Khóa : Chuyên ngành : Chế tạo máy Tên đề tài : Thiết kế máy khoan taro tự động Số trang :. .. mũi khoan đến vị trí gia công máy khoan phân thành loại :máy khoan bàn, máy khoan đứng, máy khoan cần, máy khoan nhiều trục, máy khoan chuyên dùng Đồ án tốt nghiệp Trang  Chương 3: Thiết kế kỹ... gian vừa qua để chúng em hồn thành tốt đề tài Đồ án tốt nghiệp Trang  Chương 3: Thiết kế kỹ thuật máy Chương I: TỔNG QUAN VỀ MÁY KHOAN Công dụng máy khoan: Máy khoan phương pháp phổ biến để gia