Hình 3.19: Trục truyền động
Tính công nghệ trong kết cấu của trục truyền động ảnh hƣởng trực tiếp tới năng suất và độ chính xác gia công. Vì vậy, khi thiết kế chi tiết dạng trục cần phải đảm bảo các yêu cầu sau:
- Kết cấu của chi tiết phải đảm bảo độ cứng vững để trục không bị biến dạng khi làm việc cũng nhƣ khi gia công.
- Chiều dài của các lỗ chống tâm nên đồng tâm với nhau để đảm bảo độ đồng tâm trong quá trình gia công.
- Với chi tiết trục, có thể chọn phôi bằng phƣơng pháp đúc hoặc cán để đảm bảo các điều kiện làm việc khắc nghiệt của trục.
- Kết cấu của chi tiết phải thuận lợi cho việc gia công nhiều chi tiết cùng một lúc.
- Hình dáng của chi tiết phải thuận lợi cho việc chọn chuẩn thô và chuẩn tinh thống nhất.
3.5.2. Chọn phương pháp chế tạo phôi
Có nhiều phƣơng pháp chế tạo phôi bằng gia công áp lực ( rèn, dập, cán, tạo phôi, đúc, hàn) :
+ Phƣơng pháp rèn, dập tạo phôi thƣờng dùng cho các loại chi tiết : trục răng côn, trục răng thẳng, các lọai bánh răng, hay chi tiết dạng càng,dạng bạc, trục khuỷu và các chi tiết hộp nhỏ, hình thù không phức tạp…
+ Phƣơng pháp cán, tạo phôi thép thanh, dùng chế tạo các loại chi tiết nhƣ chi tiết kẹp chặt, chi tiết dạng bạc, các trục thông thƣờng.
+ Phƣơng pháp đúc tạo phôi thƣờng đƣợc dùng cho các chi tiết dạng hộp nhƣ các gối đỡ, các chi tiết dạng càng phức tạp. Đúc có thể đƣợc đúc trong khuôn kim loại, khuôn cát, với phƣơng pháp đúc áp lực hay đúc li tâm, đúc theo mẫu chảy.
+ Phôi hàn đƣợc chế tạo từ thép tấm rồi hàn lại thành hộp, đƣợc dùng trong sản xuất đơn chiếc, loạt nhỏ, có tồn tại ứng suất dƣ.
Đối với các chi tiết dạng trục ta dùng vật liệu bao gồm thép cacbon nhƣ thép 30,40,45; thép hợp kim nhƣ thép crom, crom-niken, 40X, 40Γ, 50Γ,… Trong bài này ta chọn vật liệu để gia công chi tiết trục vít là thép 45. Việc chọn phôi để chế tạo trục phụ thuộc vào hình dáng, kết cấu và sản lƣợng của loại trục đó. Ví dụ đối với trục trơn thì tốt nhất dùng phôi thanh, còn với trục bậc có đƣờng kính chênh lệch nhau không lớn thì dùng phôi cán nóng. Trong sản xuất nhỏ và đơn chiếc, phôi của trục đƣợc chế tạo bằng rèn tự do hoặc rèn tự do trong khuôn đơn giản, đôi khi có thể dùng phôi cán nóng. Phôi của loại trục lớn đƣợc chế tạo bằng cách rèn tự do hoặc hàn ghép từng phần. Trong sản xuất hàng loạt lớn và hàng khối, phôi của trục đƣợc chế tạo bằng dập nóng trên máy dập hoặc ép trên máy ép, với trục bậc có thể rèn trên máy rèn ngang và cũng có thể chế tạo bằng phƣơng pháp đúc. Đối với chi tiết trục vít, ta không nên chọn phôi là phôi đúc vì phôi đúc cho chất lƣợng bề mặt không tốt, với lại chi tiết đúc thƣờng có cơ tính không cao. Chúng ta có thể chọn phôi thanh với độ chính xác có thể chấp nhận đƣợc nhƣng nhƣợc điểm lớn nhất của loại phôi này là rất tốn vật liệu. Do đó ta thấy rằng chọn phôi dập nóng là tốt nhất bởi vì loại phôi này đảm bảo đƣợc những tiêu chuẩn nhƣ: hình dáng phôi gần với chi tiết gia công, lƣợng dƣ hợp lí, có thể sản xuất phôi hàng loạt,…
3.5.3. Quy trình công nghệ chế tạo trục
TT Tên nguyên công Máy thực hiện
1 Khỏa mặt đầu và khoan lỗ tâm Máy phay-khoan liên hợp MP- 77
2 Tiện thô nửa trục Máy tiện T620
3 Tiện thô nửa trục còn lại Máy tiện T620 4 Tiện tinh nửa trục Máy tiện T620 5 Tiện tinh nửa trục còn lại Máy tiện T620
6 Phay rãnh then b=8mm Máy phay 6H10 7 Phay rãnh then b=5mm Máy phay 6H10 8 Khoan và taro ren M6 Máy tiện T620
9 Kiểm tra Ngoại quan, dụng cụ kiểm tra
Bảng 3.1: Bảng tóm tắt quy trình gia công trục truyền động
Phƣơng pháp chọn chuẩn
Dùng mặt đầu và hai lỗ cơ bản vuông góc với mặt đầu làm chuẩn tinh thống nhất để gia công tất cả các bề mặt còn lại của trục. Khi đó mặt đầu càng tiếp xúc với phiến tỳ khống chế 3 bậc tự do, mỗi lỗ lắp vào chốt trụ ngắn khống chế 2 bậc tự do và lỗ còn lại đƣợc lắp vào chốt chám khống chế 1 bậc tự do. Lực kẹp W vuông góc với mặt đầu của trục. Theo phƣơng án này trƣớc hết phải gia công hai mặt đầu và lỗ cơ bản vuông góc với mặt đầu trục.
Nguyên công 1: Khỏa mặt dầu và khoan lỗ tâm
Sơ đồ gá đặt và kẹp chặt: Chi tiết đƣợc định vị trên hai khối V ngắn định vị 4 bậc tự do, và để chống sự dịch chuyển theo chiều dọc trục ta sử dụng chốt tỳ để hạn chế bậc tự do thứ năm . Trong đó khối V bên phải có thể di chuyển theo phƣơng song song với trục của chi tiết để có thể gá đặt đƣợc chi tiết với nhiều kích thƣớc khác nhau. Kẹp chặt đƣợc thực hiện bởi mỏ kẹp. Phay khỏa mặt đầu đƣợc thực hiện bởi dao phay và khoan lỗ tâm thực hiện bởi mũi khoan.
Chọn máy: Ta chọn máy gia công là máy phay – khoan liên hợp có kí
hiệu là MP-77, có các thông số nhƣ sau: Đƣờng kính gia công: 20 – 60 (mm)
Chiều dài chi tiết gia công: 100– 200 (mm)
Giới hạn chạy dao của dao phay: 20 – 400 (mm/ph) Số cấp tốc độ của dao phay: 7
Số cấp tốc độ của dao khoan: 6
Chọn dao:
-Dao khỏa mặt đầu: dao phay bằng hợp kim T15K6 có các thông số nhƣ sau: D=80 (mm), Z= 5 (răng).
-Mũi khoan lỗ tâm: mũi khoan tâm đuôi trụ làm bằng vật liệu T15K6 có các thông số nhƣ sau: d= 6 (mm), l= 20(mm), L=80 (mm).
Lượng dư gia công: Lƣợng dƣ phay thô Zb1=2 mm.
Chế độ cắt:
* Chế độ cắt của bước 1:
- Chiều sâu cắt t: t=2 mm
Theo bảng 5-125 [2]ta chọn bƣớc tiến dao Sz = 0,1 (mm/răng). Lƣợng chạy dao vòng S0 = 0,1.5 = 0,5 (mm/vòng) Tốc độ cắt : V= Cv.D q Tm.tx.Szy.Bu.ZP.kv (3.1) Trong đó: Cv=322;q=0,2;x=0,1; y=0,4;u=0,2;p=0,;m=0,14 bảng 5-39[2] - bảng 5-40[2] kv=kMV.knv.kuv=0,9.0,8.1=0,72 (kMV,knv,kuv đƣợc tra trong các bảng (5-1 5-6 [2] ) Vậy V= 322.175 0,2 1800,14.20,1.0,650,4 .50.0,72= ,61 m/phút Số vòng quay trục chính là:
Ta chọn số vòng quay theo máy, nm= vòng/phút Tốc độ cắt thực tế sẽ là: Vt=3,14.175.456 1000 =250,5 m/phút - Lực cắt Lực cắt đƣợc tính theo công thức Pz=10.Cp.t x.Szy.Bu.Z Dq.nw .kMP (3.2) Trong đó: Z = 5 – Số răng dao phay
n – Số vòng quay của dao, vòng/phút Cp=825;x=1;y=0,75;u=1,1;q=1,3w=0,2 KMP=1 (bảng 5-9[2 )
- Momem xoắn
Momem xoắn trên trục chính của máy
- Công suất cắt *Chế độ cắt của bước 2: - Khoan lỗ tâm 6 mm - Chiều sâu cắt t: t=3 mm
Lượng dư gia công:Lƣợng dƣ lỗ khoan Zb2=3 mm
Chế độ cắt: * Xác định chế độ cắt cho khoan: - Chiều sâu cắt t=3 mm. - Lƣợng chạy dao S=0,1 mm/vòng (bảng 5-25[2]) - Tốc độ cắt V, m/ph V=Cv.D q Tm.Sy.kv (3.3) Trong đó: Cv=7;q=0,4;y=0,7;m=0,2;T= (bảng 5-29[2]) kv=kMV.kuv.klv= (kMV,kuv,klv Theo bảng 5-1,5-4, 5-6, 5-31 [2]) Vậy, V= 7. 0,4 150,2.0,10,7.0,9=37,62 m/ph Số vòng quay trục chính là nt=1000.V .D = 1000.37,62 3,14.6 =1996,8vòng/phút Chọn theo máy nm=2000 vòng/phú o đó, V=3,14.6. 1000 =37,68 m/phút - Momen xoắn Mx, N.m Mx=10.CM.Dq.Sy.kP (3.4) Trong đó: CM=0,0345;q=2;y=0,8; kp=0,94 Vậy Mx=10.0, 345.62.0,10,8.0,94=1,9 N.m - Công suất cắt Ne=Mx.nm 9750 =1,9.2000 9750 =0,4 kW
- So sánh với công suất máy
Vậy Máy phay – khoan liên hợp MP – 77 đủ công suất để thực hiện nguyên công trên.
Nguyên công 2 : Tiện thô nửa trục
Định vị, kẹp chặt: sử dụng mâm cặp 3 chấu tự định tâm để định vị 1 đầu
2 bậc tự do và mũi tâm cố định để định vị đầu còn lại 3 bậc tự do => Chi tiết đƣợc định vị 5 bậc tự do. Kẹp chặt bằng mâm cặp 3 chấu tự định tâm.
Chọn máy: Máy tiện T620
Đƣờng kính gia công lớn nhất : Dmax=400mm Khoảng cách giữa hai mũi tâm :1400mm Số cấp tốc độ trục chính : 23
Giới hạn vòng quay trục chính :25 2000 Công suất động cơ : 10 kw
Bƣớc 1:Gia công thô phần trục có đƣờng kính 25. +Chọn dụng cụ cắt :
Chọn dao tiện ngoài thân cong có góc nghiêng chính 90,vật liệu T15K6, theo bảng 4-6[1],ta chọn kích thƣớc của dao nhƣ sau:
H=16;B=10;L=100;l=40;n=4;l=10;r=0.5
Chế độ cắt:
* Chế độ cắt của bước 1:
- Chiều sâu cắt t: t=2 mm
- Theo bảng 5-60[2] ,ta chọn bƣớc tiến dao s=0.35;
- Theo bảng 5-63[2] ta chọn tốc độ cắt Vb =62(m/ph) Các hệ số điều chỉnh:
Hệ số phụ thuộc vào độ cứng của chi tiết gia công k1 = 0,9 Hệ số phụ thuộc vào trạng thái bề mặt k2 = 0,8
Nhƣ vậy tốc độ tính toán là Vt = Vb.k1.k2.k3 = 62.0,9.0,8.1 = 44,64 (m/phút)
Số vòng quay của trục chính theo tính toán:
(v/phút)
Theo thông số của máy ta chọn đƣợc (v/phút) Nhƣ vậy tốc độ cắt thực tế là:
(m/phút)
Theo thông số của máy, ta chọn Sm = 0,36 mm/vòng Bƣớc 2:Gia công thô phần trục có đƣờng kính 28. +Chọn dụng cụ cắt nhƣ dao tiện 25
+Chế độ cắt:
Ta chọn chiều sâu cắt t=2mm
Theo bảng 5-60[2] ,ta chọn bƣớc tiến dao s=0.35; Theo bảng 5-63[2] ta chọn tốc độ cắt Vb =62(m/ph) Các hệ số hiệu chỉnh :
-Hệ số phụ thuộc vào độ cứng của chi tiết gia công k1=0.9 ( theo bảng 5-3[2])
-Hệ số phụ thuộc vào trạng thái bề mặt k2=0.8 (theo bảng 5-5[2]) -Hệ số phụ thuộc vào tuổi bền của dao k3=1 (theo bảng 5-7[2])
Nhƣ vậy tốc độ tính toán là Vt=Vb.k1.k2.k3=0.9x0.8x1x62 =44.64(m/phút)
Số vòng quay của trục chính theo tính toán là: (v/phút) Theo máy ta chọn đƣợc nm=500(v/ph) Nhƣ vậy tốc độ cắt thực tế là: (m/phút) Theo máy ta chọn Sm=0.36mm
Nguyên công 3: Tiện thô nửa trục còn lại
Định vị, kẹp chặt: sử dụng mâm cặp 3 chấu tự định tâm để định vị 1 đầu
2 bậc tự do và mũi tâm cố định để định vị đầu còn lại 3 bậc tự do => Chi tiết đƣợc định vị 5 bậc tự do. Kẹp chặt bằng mâm cặp 3 chấu tự định tâm.
Chọn máy: Máy tiện T620
Đƣờng kính gia công lớn nhất : Dmax=400mm Khoảng cách giữa hai mũi tâm :1400mm Số cấp tốc độ trục chính : 23
Giới hạn vòng quay trục chính :25 2000 Công suất động cơ : 10 kw
Bƣớc 1:Gia công thô phần trục có đƣờng kính 22.
+Chọn dụng cụ cắt: Chọn dao tiện ngoài thân cong có góc nghiêng chinh 90,vật liệu T15K6
Theo bảng 4-6 [1],ta chọn kích thƣớc của dao nhƣ sau: H=16;B=10;L=100;l=40;n=4;l=10;r=0.5
Chế độ cắt:
*Chế độ cắt của bước 1:
- Chiều sâu cắt t: t=2 mm
- Theo bảng 5-60[2] ,ta chọn bƣớc tiến dao s=0.35;
- Theo bảng 5-63[2] ta chọn tốc độ cắt Vb =62(m/ph) + Các hệ số điều chỉnh:
Hệ số phụ thuộc vào độ cứng của chi tiết gia công k1 = 0,9 Hệ số phụ thuộc vào trạng thái bề mặt k2 = 0,8
Hệ số phụ thuộc vào tuổi bền của dao k3 = 1
Nhƣ vậy tốc độ tính toán là Vt = Vb.k1.k2.k3 = 62.0,9.0,8.1 = 44,64 (m/phút)
Số vòng quay của trục chính theo tính toán:
Theo thông số của máy ta chọn đƣợc (v/phút) Nhƣ vậy tốc độ cắt thực tế là:
(m/phút)
Theo thông số của máy, ta chọn Sm = 0,36 mm/vòng Bƣớc 2:Gia công thô phần trục có đƣờng kính 25. +Chọn dụng cụ cắt :
Chọn dao tiện ngoài thân cong có góc nghiêng chính 90,vật liệu T15K6, theo bảng 4-6 [1] ,ta chọn kích thƣớc của dao nhƣ sau:
H=16;B=10;L=100;l=40;n=4;l=10;r=0.5
Chế độ cắt:
*Chế độ cắt của bước 2:
- Chiều sâu cắt t: t=2 mm
- Theo bảng 5-60[2] ,ta chọn bƣớc tiến dao s=0.35;
- Theo bảng 5-63[2] ta chọn tốc độ cắt Vb =62(m/ph) Các hệ số điều chỉnh:
Hệ số phụ thuộc vào độ cứng của chi tiết gia công k1 = 0,9 Hệ số phụ thuộc vào trạng thái bề mặt k2 = 0,8
Hệ số phụ thuộc vào tuổi bền của dao k3 = 1 Nhƣ vậy tốc độ tính toán là
Vt = Vb.k1.k2.k3 = 62.0,9.0,8.1 = 44,64 (m/phút) Số vòng quay của trục chính theo tính toán:
(v/phút)
Theo thông số của máy ta chọn đƣợc (v/phút) Nhƣ vậy tốc độ cắt thực tế là:
(m/phút)
Theo thông số của máy, ta chọn Sm = 0,36 mm/vòng
Nguyên công 4: Tiện tinh nửa đoạn trục
Định vị và kẹp chặt: Sau khi tiện thô toàn bộ trục, ta tiến hành tiện tinh.
Chi tiết đƣợc gá đặt bằng cách chống tâm 2 đầu, một đầu đƣợc chống xoay bằng cách lắp thêm 1 cái tốc tiện và kẹp chặt bằng mũi tâm
Chọn máy: Máy tiện T620.
Đƣờng kính gia công lớn nhất : Dmax=400mm Khoảng cách giữa hai mũi tâm :1400mm Số cấp tốc độ trục chính : 23
Giới hạn vòng quay trục chính :25 2000 Công suất động cơ : 10 kw
Bƣớc 1:Tiện tinh phần trục có đƣờng kính 25. +Chọn dụng cụ cắt :
Chọn dao tiện ngoài thân cong có góc nghiêng chính 90,vật liệu T15K6, theo bảng 4-6[1] ,ta chọn kích thƣớc của dao nhƣ sau:
H=16;B=10;L=100;l=40;=60,n=4;l=10;r=1 +Chế độ cắt:
Ta chọn chiều sâu cắt t=0.5mm
Theo bảng 5-60 [2],ta chọn bƣớc tiến dao s=0.11mm/vòng; Theo bảng 5-63 [2]ta chọn tốc độ cắt Vb =100(m/ph)
Các hệ số hiệu chỉnh :
-Hệ số phụ thuộc vào độ cứng của chi tiết gia công k1=0.9 (theo bảng 5-3[2])
-Hệ số phụ thuộc vào trạng thái bề mặt k2=0.8 (theo bảng 5-5[2]) -Hệ số phụ thuộc vào tuổi bền của dao k3=1 (theo bảng 5-7[2])
Nhƣ vậy tốc độ tính toán là Vt=Vb.k1.k2.k3=0.9x0.8x1x100 =72(m/phút) Số vòng quay của trục chính theo tính toán là:
) / ( 2 . 917 25 . 14 , 3 72 . 1000 ph v nt
Theo máy ta chọn đƣợc nm=900(v/ph) Nhƣ vậy tốc độ cắt thực tế là:
(m/phút)
Theo máy ta chọn Sm=0.12mm
Bƣớc 2:Gia công tinh phần trục có đƣờng kính 28 +Chọn dụng cụ cắt :
Chọn dao tiện ngoài thân cong có góc nghiêng chính 90,vật liệu T15K6, theo bảng 4-6 [1],ta chọn kích thƣớc của dao nhƣ sau:
H=16;B=10;L=100;l=40;=60,n=4;l=10;r=1 +Chế độ cắt:
Ta chọn chiều sâu cắt t=0.5mm
Theo bảng 5-60 ,ta chọn bƣớc tiến dao s=0.11mm/vòng; Theo bảng 5-63 ta chọn tốc độ cắt Vb =100(m/ph)
Các hệ số hiệu chỉnh :
-Hệ số phụ thuộc vào độ cứng của chi tiết gia công k1=0.9 (theo bảng 5-3[2])
-Hệ số phụ thuộc vào trạng thái bề mặt k2=0.8 (theo bảng 5-5[2]) -Hệ số phụ thuộc vào tuổi bền của dao k3=1 (theo bảng 5-7[2])
Nhƣ vậy tốc độ tính toán là Vt=Vb.k1.k2.k3=0.9x0.8x1x100 =72(m/phút) Số vòng quay của trục chính theo tính toán là:
(v/phút) Theo máy ta chọn đƣợc nm=800(v/ph) Nhƣ vậy tốc độ cắt thực tế là: (m/phút) Theo máy ta chọn Sm=0.12mm
Nguyên công 5: Tiện tinh nửa trục còn lại
Định vị và kẹp chặt: Sau khi tiện thô toàn bộ trục, ta tiến hành tiện tinh.
Chi tiết đƣợc gá đặt bằng cách chống tâm 2 đầu, một đầu đƣợc chống xoay bằng cách lắp thêm 1 cái tốc tiện và kẹp chặt bằng mũi tâm
Chọn máy: Máy tiện T620.
Đƣờng kính gia công lớn nhất : Dmax=400mm Khoảng cách giữa hai mũi tâm :1400mm Số cấp tốc độ trục chính : 23
Giới hạn vòng quay trục chính :25 2000 Công suất động cơ : 10 kw
Bƣớc 1:Tiện tinh phần trục có đƣờng kính 22. +Chọn dụng cụ cắt :
Chọn dao tiện ngoài thân cong có góc nghiêngchính 90,vật liệu T15K6, Theo bảng 4-6 [1],ta chọn kích thƣớc của dao nhƣ sau:
H=16;B=10;L=100;l=40;=60,n=4;l=10;r=1 +Chế độ cắt:
Ta chọn chiều sâu cắt t=0.5mm
Theo bảng 5-60 [2] ta chọn bƣớc tiến dao s=0.11mm/vòng; Theo bảng 5-63 [2] ta chọn tốc độ cắt Vb =100(m/ph) Các hệ số hiệu chỉnh :
-Hệ số phụ thuộc vào độ cứng của chi tiết gia công k1=0.9 (theo bảng 5-3[2])
-Hệ số phụ thuộc vào trạng thái bề mặt k2=0.8 (theo bảng 5-5) -Hệ số phụ thuộc vào tuổi bền của dao k3=1 (theo bảng 5-7)
Nhƣ vậy tốc độ tính toán là Vt=Vb.k1.k2.k3=0.9x0.8x1x100 =72(m/phút) Số vòng quay của trục chính theo tính toán là:
(v/phút) Theo máy ta chọn đƣợc nm=1000(v/ph)