ĐỒ án THIẾT kế hệ THỐNG cơ KHÍ đề tài thiết kế hê ̣dẫn hướng cho bàn máy cho máy CNC

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN CƠ KHÍ BỘ MÔN : CƠ ĐIỆN TỬ   ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ Đề tài: Thiết kế hệ dẫn hướng cho bàn máy cho máy CNC Giáo viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: TS Nguyễn Thành Đông Phạm Mạnh Cường Lớp: MSSV: CK Cơ điện tử 07 – K62 20170674 Hà Nội, tháng 10 năm 2021 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI SME.EDU - Mẫu 6.a Học kỳ: VIỆN CƠ KHÍ Năm học: 2021 - 2022 Đơn vị chun mơn: Nhóm Cơ điện tử Mã HP: ME4505 ĐỒ ÁN MÔN HỌC: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ Thời gian thực hiện: 15 tuần; Ngày giao nhiệm vụ: …/…/20…; Họ tên sv: Phạm Mạnh Cường Mã đề: VCK04-…; Ngày hoàn thành: …/…/20…; MSSV: 20170674 Mã lớp: Chữ ký sv: Cường Ngày …/…/20… Ngày …/…/20… Ngày …/…/20… ĐƠN VỊ CHUYÊN MÔN NGƯỜI RA ĐỀ CB Hướng dẫn (ký, ghi rõ họ tên) (ký, ghi rõ họ tên) (ký, ghi rõ họ tên) I Nhiệm vụ thiết kế: Thiết kế hệ dẫn hướng bàn cho máy CNC II Số liệu cho trước : 10 11 12 13 Ray dẫn hướng trục Z Cột đứng máy phay Gối đỡ vít me bi kèm gá động trục X Ray dẫn hướng trục X Thân máy Vít me bi trục X Gối đỡ vít me bi trục Y Ray dẫn hướng trục Y Bàn Y Bàn X ( đặt chi tiết gia công) Cụm trục chính Cụm trục Z Vít me bi trục Z Loại máy phay : Phay đứng Chế độ cắt thử nghiệm tối đa: Khối lượng lớn nhất của chi tiết M : 300Kg Vận tốc chạy lớn nhất gia công V1 : Vận tốc chạy lớn nhất gia cơng có lực V2 : Gia tớc hoạt động lớn nhất của hệ thống a Thời gian hoạt động từ 05 đến 07 năm : chọn 25000h Cho trước các kết cấu của cụm bàn máy X Y để gắn vít me bi ray dẫn hướng Cho trước tài liệu của hãng sản xuất vít me bi ray dẫn hướng 10 Cho trước tài liệu của hãng sản xuất động III Nội dung thực Phân tích nguyên lí thông số kỹ thuật - Tổng quan hệ thống -Nguyên lý hoạt động - Xác định các thành phần bản yêu cầu thông số/kỹ thuật của hệ thống Thiết kế hệ thống truyền động - Thiết kế hệ thống dẫn động - Thiết kế các bộ phận chính : khớp nối, dẫn hướng, các kết nối để lắp điều chỉnh - Tính chọn động Xây dựng bản vẽ thiết kế -Xây dựng bản vẽ lắp 2D/3D - Xây dựng các bản vẽ chế tạo các chi tiết chính BẢNG SỐ LIỆU CÁC PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ: Đề số VCK02-1 SVT Phay mặt đầu, lưỡi cắt, D=80mm, JIS, S45C, Grade 4040, v=100m/ph, t=1,2mm, M V1 V2 a 300 18 15 0.4 F=900mm/ph VCK02-2 nt 500 18 15 0,4 VCK02-3 nt 700 18 15 0,4 VCK02-4 nt 300 20 15 0,4 VCK02-5 nt 500 20 15 0,4 VCK02-6 Nt 700 20 15 0,4 VCK02-7 Nt 300 18 12 0,5 VCK02-8 Nt 500 18 12 0,5 VCK02-9 Nt 700 18 12 0,5 VCK02-10 Nt 300 20 12 0,5 VCK02-11 Nt 500 20 12 0,5 VCK02-12 Nt Phay mặt đầu, lưỡi cắt, D=80mm, 700 20 12 0,5 300 25 15 0,4 VCK02-13 JIS, SUS440C, Grade 4040, v=100m/ph, t=0,8mm, F=900mm/ph VCK02-14 Nt 500 25 10 0,4 VCK02-15 Nt 700 25 10 0,4 VCK02-16 Nt 300 25 10 0,5 VCK02-17 Nt 500 25 10 0,5 VCK02-18 Nt 700 25 10 0,5 VCK02-19 Nt 300 18 15 0,4 VCK02-20 Nt 500 18 15 0,4 VCK02-21 nt 700 18 15 0,4 VCK02-22 Nt 300 20 10 0,4 VCK02-23 Nt 500 20 10 0,4 VCK02-24 nt 700 20 10 0,4 Ghi chu MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG PHÂN TÍCH NGUN LÝ VÀ THƠNG SỐ KỸ THUẬT 1.1 Khái niệm máy điều khiển số .8 1.2 Nguyên lý hoạt động 1.3 Kết cấu hệ thống dẫn động máy CNC 1.4 Thành phần bản 10 1.4.1 Trục vít me - đai ốc bi 10 1.4.2 Ray dẫn hướng 11 1.4.3 Động .11 1.4.4 Các chi tiết của hệ trục .12 1.5 Hệ thống đo .13 CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN VÀ LỰA CHỌN CÁC CHI TIẾT 15 2.1 Tính chọn ray dẫn hướng 15 2.1.1 Quy trình tính toán 15 2.1.2 Hệ số tải tĩnh (C0) 16 2.1.3 Mô men tĩnh cho phép M0 16 2.1.4 Hệ sớ an tồn tĩnh fs 16 2.1.5 Hệ số tải trọng động C 17 2.1.6 Tính tuổi bền danh nghĩa L 17 2.1.7 Tính toán tuổi thọ làm việc theo thời gian 18 2.1.8 Hệ số ma sát 19 2.1.9 Tính toán tải trọng làm việc 19 2.1.10 Tính toán tải trọng tương đương 19 2.1.11 Tính tải trọng trung bình 20 2.1.12 Tính toán chi tiết 20 2.2 Tính chọn trục vitme 30 2.2.1 Kết cấu bộ truyền vitme đai ốc bi 30 2.2.2 Tính chọn trục vítme bi 31 2.2.3 Tính toán chi tiết 36 2.3 Tính chọn động 51 2.3.1 Tính chọn động bàn X 51 2.3.2 Tính chọn động cho trục Y 55 KẾT LUẬN 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO .60 Đồ án TKHT Cơ khí – Hệ dẫn hướng cho bàn máy CNC LỜI MỞ ĐẦU Trong nghiệp cơng nghiệp hóa – đại hóa, phát triển khoa học kĩ thuật vấn đề quan trọng cần quan tâm lớn Mỗi ngành khí, điện tử, tin học có tảng khoa học vững chắc tạo các sản phẩm đặc trưng riêng Tuy nhiên, yêu cầu của thời đại đặt yêu cầu cao cách hoạt đợng của máy móc, u cầu máy móc cần phải gọn nhẹ hơn, linh động hơn, uyển chuyển thơng minh Việc sử dụng máy móc để thay thế sức lao động của người một xu hướng tất yếu để tăng suất lao động, tạo nhiều sản phẩm chất lượng cao Máy CNC một tiến bộ phát triển vượt bậc của công nghiệp Sự xuất của máy CNC nhanh chóng làm thay đởi quá trình sản x́t cơng nghiệp Các đường cong được thực dễ dàng đường thẳng, các cấu truc phức tạp chiều được dễ dàng thực một lượng lớn các thao tác của người được giảm thiểu Việc gia tăng tự đợng hóa quá trình sản x́t tạo nên chính xác chất lượng ngày cao Máy CNC phổ biến như: máy tiện CNC, máy phay CNC, máy cắt laze, máy cắt dây CNC Sự tiến bộ của kỹ thuật, trí thông minh nhân tạo, điều khiển số tạo máy CNC có nhiều trục chính 3, trục chính chuyển động ngày linh hoạt khéo léo Đồ án thiết kế khí này, em sẽ tìm hiểu quá trình tính toán thiết kế hệ thớng dẫn hướng máy phay CNC Nhiệm vụ chính tính toán thiết kế lựa chọn hệ thống vít me bi, hệ thống ray dẫn hướng, ổ bi động điều khiển cho các trục X, Y Thông qua quá trình làm hồn thiện đồ án em sẽ cớ gắng đạt được một số kỹ kỹ giải quyết một vấn đề được đặt yêu cầu trước, tìm kiếm thơng tin phù hợp, mợt sớ kỹ chuyên ngành kỹ vẽ,tính toán chi tiết vv Qua có thể tự tin giải quyết bất kì vấn đề gặp phải sau trường Đó mợt kỹ mà bất kì kỹ sư Bách Khoa cần đạt được Do kiến thức cịn hạn hẹp lần đầu tìm hiểu đồ án, bản báo cáo khó tránh khỏi thiếu sót nên em rất mong ḿn có được góp ý của thầy cô Em xin chân thành cảm ơn Đồ án TKHT Cơ khí – Hệ dẫn hướng cho bàn máy CNC CHƯƠNG PHÂN TÍCH NGUYÊN LÝ VÀ THÔNG SỐ KỸ THUẬT 1.1 Khái niệm máy điều khiển số Điều khiển số đời cách 30 năm tác động mạnh mẽ đến ngành khí chế, tạo máy công cụ tự động hoá kết cấu khí Máy điều khiển số CNC-Computer Numerical Control máy công cụ điều khiển theo chương trình sớ, quá trình gia công được thực một cách tự động Trước gia công người ta đưa vào hệ thống điều khiển mợt chương trình gia cơng dạng mợt chuỗi các lệnh điều khiển Hệ thống điều khiển số cho khả thực các lệnh kiểm tra chung nhờ một hệ thống đo lường dịch chuyển của các bàn trượt của máy - Các loại máy CNC phổ biến gồm có: + Máy tiện CNC + Máy phay CNC + Máy gia công tia lửa điện CNC + Máy cắt dây CNC - Ưu điểm của máy CNC So với các máy công cụ truyền thống, máy CNC có nhiều nét ưu việt hơn, thể các điểm sau: + Gia công được các chi tiết phức tạp + Quy hoạch thời gian sản xuất tốt + Thời gian lưu thông ngắn tập trung nguyên công cao giảm thời gian phụ + Tính linh hoạt cao + Độ lớn loạt tối ưu nhỏ + Độ chính xác gia công cao ổn định + Chi phí kiểm tra giảm + Chi phí phế phẩm giảm + Hoạt động liên tục nhiều ca sản xuất + Giảm số nhân công + Hiệu suất cao + Tăng lực sản xuất + Có khả tích hợp hệ thống gia công linh hoạt Đồ án TKHT Cơ khí – Hệ dẫn hướng cho bàn máy CNC 1.2 Ngun lý hoạt đợng Hình 1.1: Ngun lý dịch chuyển bàn máy - - Thông thường các bàn máy được gắn chặt với các gối trượt, dịch chuyển nhờ lực đẩy của vít me trượt hai dẫn hướng Khi động hoạt động hệ thống vít me di chuyển tạo lực đẩy các bàn máy di chuyển theo các phương được lập trình sẵn Cùng với các sensor được gắn đầu đợng để đo vận tốc độ chính xác vị trí của bàn máy báo trung tâm hệ thống điều khiển Trong máy CNC, đặc biệt máy phay cao tốc, việc đảm bảo điều kiện bền của các thiết bị dẫn động một phần rất quan trong quá trình tính toán lựa chọn thiết bị 1.3 Kết cấu hệ thống dẫn động máy CNC - Kết cấu: + Bệ máy + Các bàn máy theo các trục X, Y, Z + Các hệ thống dẫn động vít me bi, các hệ thống đường dẫn hướng tương ứng theo các trục X, Y, Z + Các bộ điều khiển, động bố trí bàn máy,… Hình 1.2: Sơ đồ chức trung tâm gia công CNC trục điều khiển số - Thông thường, bàn máy gắn chặt với các gối trượt, dịch chuyển nhờ lực đẩy của vít me trượt hai ray dẫn hướng Trong các máy CNC, đặc biệt máy phay cao tốc, việc đảm bảo điều kiện bền của các thiết bị dẫn động mợt phần rất quan trọng quá trình tính toán lựa chọn thiết bị Đồ án TKHT Cơ khí – Hệ thống dẫn hướng cho bàn máy CNC C Tính tốn cho bàn Y: Các thơng sớ của máy: + Trọng lượng phôi: 440 KG + Trọng lượng bàn máy : 250 KG + Chiều dài làm việc: S= 600 mm + Tốc độ quay max: Vmax=20 m/ph + Tuổi thọ: = 25000h + Hệ số ma sát tại đường hướng:  = 0,1 + Tốc độ vịng đợng cơ: N = 2000 vịng/ph + Đợ cx vị trí ( không tải) : ±0,030/1000 + Độ cx lặp: ±0,005 + Độ lệch chuyển động: 0,02mm - Chọn kiểu lắp trục vitme Chọn kiểu lắp: một đầu lắp chặt – một đầu tùy chỉnh (Fixed – Simple Support) - Bước vít me + Chọn tốc độ max: = 2000 (vòng/phut) + Bước vít: + Ta chọn  = 10() Lực chống trượt: Chọn trục vít Tính lực dọc trục X : Các công thức tính lực dọc trục: Tổng khối lượng : + Tăng tốc: Chạy đều: Giảm tốc: Gia công : (N) + Lực lớn nhất: Bảng 2.6: Tính toán lực dọc trục Lực dọc trục (N) Tốc đợ vịng (vịng/ph) Thời gian (%) Khơng tải 3485 20 30 Có tải 2373 15 70 Trong phần tính lực dọc trục trung bình này ta lấy F cả trường hợp không gia công và gia công Với các tỉ lệ thời gian là 30% & 70%, ta xét giai đoạn ổn định máy nên n là các thời điểm Lực dọc trục trung bình: Trong đó: + : Lực dọn trục lớn nhất không gia công gia công + : Tốc độ quay lớn nhất của trục không gia công gia công + : Thời gian máy hoạt động chế độ không tải có tải Đồ án TKHT Cơ khí – Hệ thống dẫn hướng cho bàn máy CNC -Tính toán tải trọng Tải trọng tĩnh: Công thức tính tương ứng: Trong đó: : tải trọng tĩnh : hệ sớ bền tĩnh, với máy công cụ (chọn ) : Lực dọc trục lớn nhất tác dụng lên vitme Tải trọng động: Với hệ số tải trọng phụ thuộc vào độ rung va chạm Vận tốc quay danh nghĩa: - Chọn bán kinh trục vit tổng chiều dài di chuyển chiều dài ổ đỡ chiều dài vùng thoát Kiểu lắp đặt fixed - supported →  = 15,1 Chọn tốc độ quay cho động khoảng 80% so với tốc độ quay giới hạn nên ta có:  = 80%  = 0,8 × 2000 = 1600 (ịng /ph ) Suy  ≥ 8,6 () - Chọn kiểu bi : Các thống số: + Bước vít:  = 10  + Tải trọng động: = 4444 () + Tải trọng tĩnh: = 3726 () Nếu độ cứng cần được ưu tiên nhiều nhất, độ hao phí chuyển động không quá quan trọng, théo các thơng sớ kích thước sẽ chọn theo bảng sau: + Ổ bị loại lưu chuyển bi bên ngồi + Kiểu: FDWC + Sớ dịng lưu chủn:  × Đồ án TKHT Cơ khí – Hệ thống dẫn hướng cho bàn máy CNC Bảng 2.12: Thông số đường kính và tải trọng trục vitme Bảng 2.13: Thông số trục vitme bàn Y Chọn series: 40 – 10B2-FDWC Đường kính: 40 mm Bước vít: 10 mm - Kiểm tra sơ bộ + Tuổi thọ làm việc: + Tốc độ quay cho phép: Tốc độ lớn nhiều so với tốc độ quay lớn nhất được thiết kế Do vậy, lựa chọn thỏa mãn + Chọn độ chính xác dài: Độ chính xác vị trí yêu cầu: , chọn cấp chính xác độ lệch độ biến dạng tích lũy Cấp chính xác: Đồ án TKHT Cơ khí – Hệ thống dẫn hướng cho bàn máy CNC +Độ dịch thay đổi nhiệt độ: (mức hiệu chỉnh ) Độ dịch nhiệt: Bán kính lõi ren trục vitme: Lưc nén: - Chọn ổ lăn: + Lựa chọn loại ổ đỡ : Do tải trọng dọc trục lớn, một gối đỡ trục vít lắp ổ bi đỡ chặn đối để hạn chế trục di chuyển dọc trục cả phía, cịn gới đỡ dùng ở tùy động là ổ bi đỡ dãy phép trục tùy ý dịch động nở nhiệt + Lựa chọn sơ bộ kích thước ổ lăn Trục vít me X chọn: 40-10B2-FDWC có đường kính vít me D= 40 mm Chọn ổ bi theo tiêu chuẩn hãng SKF ( http://www.skf.com ) Chọn sơ bộ ổ bi đỡ- chặn 7306 BE có thơng sớ sau: Co =21.2 kN Cr =34.5 kN Bảng 2.14: Thông số ổ lăn bàn Y Đối với gối đỡ bên tùy động chọn ổ bi đỡ dãy 6306 với thông số: Co =16 kN Cr = 29.6 kN + Kiểm nghiệm khả tải ổ lăn Xét lực dọc trục tác động lên ổ bi đỡ - chặn(ổ A ổ B): Lực dọc trục: = 2880  Đồ án TKHT Cơ khí – Hệ thống dẫn hướng cho bàn máy CNC Trọng lực tác dụng lên các ổ lăn Nội lực dọc trục tác dụng lên các ổ bi: Lực dọc trục tác dụng lên ổ bi: Ổ A: 30 (N) Ổ B: Lực dọc trục tác dụng lên ổ bi: Tra theo hãng SKF, với ổ bi đỡ- chặn chọn có: + X=0.35; Y= 0.57 + = 0.5; Yo= 0.26 + = 1,1 (Chịu va đập nhẹ, chịu tải ngắn hạn so với các máy cắt kim loại, đợng cơng śt nhỏ trung bình) + =1 Tuổi thọ ổ bi:  = 60  = 60 2000.25000 = 3000 (ệ ị) Đới với ổ bi đỡ- chặn : + Tải trọng động:  = (  +  ) = (0,35 × × 2300 + 0,57 × 4030) × 1,1 = 3412  + Tải trọng tĩnh: = ( V + ) = (0,5 × 2300 + 0,26 × 4030) × 1,1 = 2417  + Khả tải động: C= Q = 2419 = 348  < 69  Với ổ bi: m = + Khả tải tĩnh: C= = 3412 = 49  < 69  => Lựa chọn ổ bi phù hợp khả tải - Chọn khớp nới Có rất nhiều loại khớp nối để ta lựa chọn cho toán sở tham khảo tài liệu thực nghiệm từ các hãng sản xuất em xin chọn loại khớp nối loại khớp nối trục loại trục bù chữ thập có đệm Hình 2.14: Khớp nới (tham khảo cuốn “Tính toán thiết kế hệ dẫn động khí – Lê Văn Uyển tập 2” – trang 55) Đồ án TKHT Cơ khí – Hệ thống dẫn hướng cho bàn máy CNC Có thể chọn thơng sớ cho loại khớp nối trục chữ thập cứ theo đường kính trục vitme theo giá trị mô men khởi động của động (xem thêm mục thông sớ của đợng AM 1555G) Trên sở em chọn thông số cho khớp nối sau: Bảng 2.10: Thông số khớp nối 2.3 Tính chọn động Các bước tính chọn động 2.3.1 Tính chọn đợng bàn X - Tớc đợ vịng lớn nhất: 2000 vịng/phut - Thời gian cần thiết để đạt tớc độ lớn nhất 0.9s 2.3.1.1 Momen quán tính khối - Trên trục vit-me: - Trên phàn dịch chuyển : Đồ án TKHT Cơ khí – Hệ thống dẫn hướng cho bàn máy CNC Trên phần ghép nối : đường kính trục vít, chiều dài nối trục -Tổng mô men quán tính: 2.3.1.2 Momen phát động Thời gian dành cho quá trình có gia tớc rất ngắn, ta chỉ tính toán cho giai đoạn chạy (chiếm phần lớn thời gian gia công) Mô men đặt trước: Trong đó: Mơ men lực ma sát : Do đó, momen phát đợng cần thiết bằng tổng momen đặt trước momen cần thiết gia công: 2.3.1.3 Chọn động Chọn động servo để điều khiển quỹ đạo chuyển động theo trục Ox Các liệu cho tính chọn động cơ: + Chọn vit-me có bước h = 10mm + Hệ sớ ma sát lăn thép gang ta chọn =0,1 + Gia tốc trọng trường g = 10 m/s2 + Khối lượng của phần đầu dịch chuyển m = 440 kg + Góc nghiêng của trục α = + Tỉ số truyền giảm tốc i = (Do chọn phương án động nối trực tiếp với vit-me không qua bộ truyền giảm tốc) + Hiệu suất của máy chọn = 0,9 + Lực cắt lớn nhất = 1570N = 157 kgf + Lực cắt theo phương z (phương thẳng đứng): Fm = 0,5Fm =785 N + Tốc độ quay lớn nhất của động 2000 vg/ph (Nếu trường hợp yêu cầu mở máy với tốc độ quay nhỏ tớc đợ quay Nmax ta có thể thêm bộ truyền giảm tốc vào để nâng cao mô men) + Mô men ma sát quy đổi (Tfric): Mô men ma sát quy đổi gây trục đai ốc bi ở bi khơng đáng kể nên có thể bỏ qua, vậy mô men ma sát quy đổi gây ray dẫn hướng được sử dụng để tính toán Cụ thể : Ở μb = 0,005, rất bé so với =0,1(ở trên) Do vậy Tfric sẽ không thay đổi đáng kể kể thêm mô men quy đổi gây trục đai ốc bi ổ bi: Đồ án TKHT Cơ khí – Hệ thống dẫn hướng cho bàn máy CNC Hình 2.16: Mơ hình kết hợp hệ bàn máy với đợng + Tính mô men ma sát: + Momen trọng lực quy đởi (): Hình 2.17: Momen trọng lực + Tính tính mô men chống trọng lực của kết cấu: Vì cấu nằm ngang nên = hay = + Tính vận tốc dài : Với đường kính trục vít được chọn 40 mm, ta có: + Mơ men cắt quy đởi : Hình 2.18: Momen cắt quy đổi -Tính mô men máy : -Tính mô men tĩnh : -Tính tốc độ quay của motor: Dựa vào mô men tĩnh của động tốc độ của motor, chọn loại đợng co của hãng có momen khởi động tốc độ quay lớn nhất 2000rpm hình : Đồ án TKHT Cơ khí – Hệ thống dẫn hướng cho bàn máy CNC Điều kiện: Bảng 2.17: Thông số động bàn X 2.3.1.4 Kiểm tra thời gian cần thiết để đạt vận tốc cực đại Thời gian cần thiết để đạt được vận tớc cực đại là: (2.40) Trong đó: • J tồng mô men quán tính (Momen tính toán + momen cho động cơ-Rotor Inertia J) : mô men quay • : hệ sớ an tồn (chọn theo kiểu ổ lắp) Thay số vào ta được : 2.3.1.5 Tính toán ứng suất tác dụng lên trục vít: *Vật liệu làm trục có thành phần có + Đợ bền kéo : + Độ bền đàn hồi : Số liệu độ bền kéo, độ bền đàn hồi lấy theo cuốn"Handbook of Comparative World Steel Standards" hình : Bảng 2.18: Thơng sớ vật liệu Đồ án TKHT Cơ khí – Hệ thống dẫn hướng cho bàn máy CNC 2.3.1 Tính chọn động bàn Y - Tớc đợ vịng lớn nhất: 2000 vịng/phut - Thời gian cần thiết để đạt tốc độ lớn nhất 0.9s 2.3.1.1 Momen quán tính khối - Trên trục vit-me: - Trên phàn dịch chuyển : Trên phần ghép nối : đường kính trục vít, chiều dài nối trục -Tổng mô men quán tính: 2.3.1.2 Momen phát động Thời gian dành cho quá trình có gia tớc rất ngắn, ta chỉ tính toán cho giai đoạn chạy (chiếm phần lớn thời gian gia cơng) Mơ men đặt trước: Trong đó: Mơ men lực ma sát : Do đó, momen phát đợng cần thiết bằng tổng momen đặt trước momen cần thiết gia công: 2.3.1.3 Chọn động Chọn động servo để điều khiển quỹ đạo chuyển động theo trục Oy Các liệu cho tính chọn động cơ: + Chọn vit-me có bước h = 10mm + Hệ sớ ma sát trượt =0,1 + Gia tốc trọng trường g = 10 m/s2 + Khối lượng của phần đầu dịch chuyển m = 690 kg + Góc nghiêng của trục α = + Tỉ số truyền giảm tốc i = (Do chọn phương án động nối trực tiếp với vit-me không qua bộ truyền giảm tốc) + Hiệu suất của máy chọn = 0,9 Đồ án TKHT Cơ khí – Hệ thống dẫn hướng cho bàn máy CNC + Lực cắt lớn nhất = 1570 N = 157 kgf + Lực cắt theo phương z (phương thẳng đứng): Fm = 0,5Fm =785 N + Tốc độ quay lớn nhất của động 2000 vg/ph (Nếu trường hợp yêu cầu mở máy với tốc độ quay nhỏ tớc đợ quay Nmax ta có thể thêm bộ truyền giảm tốc vào để nâng cao mô men) + Mô men ma sát quy đổi (Tfric) : + Tính mô men ma sát: + Momen trọng lực quy đởi (): Vì cấu nằm ngang nên = hay = + Tính vận tốc dài : Với đường kính trục vít được chọn 40 mm, ta có: + Mơ men cắt quy đởi : Tính mô men máy : Tính mô men tĩnh : Tính tốc độ quay của motor: Dựa vào mô men tĩnh của động tốc độ của motor, chọn loại đợng co của hãng có momen khởi đợng tớc đợ quay lớn nhất 2000rpm hình : Điều kiện: Bảng 2.17: Thông số động bàn Y Đồ án TKHT Cơ khí – Hệ thống dẫn hướng cho bàn máy CNC 2.3.1.4 Kiểm tra thời gian cần thiết để đạt vận tốc cực đại Thời gian cần thiết để đạt được vận tốc cực đại là: (2.40) Trong đó: • J tồng mơ men quán tính (Momen tính toán + momen cho đợng cơ-Rotor Inertia J) : mơ men quay • : hệ sớ an tồn (chọn theo kiểu ở lắp) Thay sớ vào ta được : 2.3.1.5 Tính tốn ứng suất tác dụng lên trục vít: Vật liệu làm trục có thành phần có + Đợ bền kéo : + Độ bền đàn hồi : Số liệu độ bền kéo, độ bền đàn hồi lấy theo cuốn"Handbook of Comparative World Steel Standards" hình : Bảng 2.18: Thông số vật liệu Đồ án TKHT Cơ khí – Hệ thống dẫn hướng cho bàn máy CNC TỔNG KẾT BẢNG THÔNG SỐ STT CHI TIẾT TÊN HÃNG SẢN XUẤT GHI CHÚ Vít me bi trục X 40-10B2-FDWC PMI Loại dãy, bi lưu chuyển Vít me bi trục Y 40-10B2-FDWC PMI Loại dãy, bi lưu chuyển Ổ bi đỡ- chặn 7306 BE SKF ổ loại dãy Ổ bi đỡ 6306 SKF ổ loại dãy Ổ bi đỡ- chẵn 7306 BE SKF ổ loại dãy Ổ bi đỡ 6306 SKF ổ loại dãy Ổ đỡ Ổ đỡ Ray dẫn hướng trục X MSA 35A PMI Ray thẳng chạy bi Ray dẫn hướng trục Y MSA 35 LA PMI Ray thẳng chạy bi Động trục X AM 1550G ALILAM Động servo Động trục Y AM 1550G ALILAM Đợng servo Đồ án TKHT Cơ khí – Hệ thống dẫn hướng cho bàn máy CNC KẾT LUẬN Để thiết kế một một hệ thống dẫn động cho bàn máy CNC cần thiết kế, tính toán, lựa chọn các chi tiết, cấu khí phù hợp với yêu cầu đề Do kiến thức hạn hẹp nên quá trình tính toán cịn gặp rất nhiều khó khăn Từ việc tra bảng, lựa chọn thơng sớ phù hợp, tra catalog nhà sản xuất đến Trong đồ án này, em thực công việc sau: Chương 1: Tổng quan hệ thống dẫn đợng bàn máy CNC + Tìm hiểu hệ thớng CNC, cấu tạo của hệ dẫn động bàn máy CNC Chương 2: Tính toán lựa chọn các chi tiết khí của hệ thống dẫn động bàn máy CNC +Dựa vào các thông số yêu cầu của đề để tính toán các thông số để lựa chọn các chi tiết, cụm chi tiết, mô đun cho hệ thống dẫn đợng bàn máy CNC Đồ án TKHT Cơ khí – Hệ thống dẫn hướng cho bàn máy CNC TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]: Hướng dẫn thiết kế hệ thống dẫn hướng dùng cho máy CNC – Bộ môn GCVL DCCN [2]: Trịnh Chất, Cơ sở thiết kế máy chi tiết máy, Nhà xuất bản Khoa Học Kỹ Thuật, Hà Nội 2008 [3] Bài giảng thiết kế hệ thống điện tử - Nguyễn Trọng Doanh [4] http//www.coroguide.com [5] PMI ballscrews catalog - Precision motion industries, INC [6] PMI linear guideway -Precision motion industries, INC [7] Website của các hãng : www.pmi-amt.com, www.Hiwin.com, www.skf.com, www.alibaba.com, www.anilam.com, https://www.skf.com/group/products/bearings-units-housings/super-precisionbearings/principles/design-considerations/system-rigidity/bearing-stiffness/index.html? switch=y [8] Tính toán thiết kế hệ dẫn động khí (tập 1, tập 2) - Trịnh Chất – Lê Văn Uyển – NXB Giáo dục [9] Sổ tay Công nghệ chế tạo máy - tập 1,2,3 - GS N Nguyễn Đắc Lộc - XB Khoa học Kỹ thuật [10] Giáo trình dung sai lắp ghép kỹ thuật đo lường - Pgs.Ts.Ninh Đức Tốn ... ćn “Tính toán thiết kế hệ dẫn động khí – Lê Văn Uyển tập 2” – trang 55) Đồ án TKHT Cơ khí – Hê? ? thống dẫn hướng cho bàn máy CNC Có thể chọn thơng sớ cho loại khớp nối trục chữ... trình Các thơng sớ hình học của hệ dẫn động Fm, Fmz: Lực cắt Chế độ làm việc (biểu đồ làm việc) Đồ án TKHT Cơ khí – Hê? ? thống dẫn hướng cho bàn máy CNC 2.2.2.1 Chọn kiểu lắp ổ Ta chọn... độ quay giới hạn làm tốc độ quay cho động cơ: Đồ án TKHT Cơ khí – Hê? ? thống dẫn hướng cho bàn máy CNC Trong đó: + n: tớc đợ vịng quay giới hạn + : hệ sớ an tồn, =0,8 + E: Mô đun đàn