Pmax = pmax.t.b Trong đó:
pmax=1000 N/m2 - Áp suất lớn nhất của sóng trượt. t=30mm - Bước chi tiết sóng lăn (khoảng cách bi). b=35mm - Chiều rộng sóng dẫn.
→ Pmax = 10-3.0,03.0,035=1,05.10-6 (N/m2)
Tải trọng cho phép theo điều kiện độ bền tiếp xúc đối với sóng lăn dùng bi theo công thức 5.50 trang 184 [6]:
[P] = δ0. d2
Đối với sóng lăn bằng thép tôi dùng bi, δ0 = 0,6 N/m2
d - Đường kính bi: d=16mm → [P]=0,6.0,162=153,6.10-6 (N/m2) 4.3.2 Tính theo độ cứng vững
Độ biến dạng của sóng lăn dùng bi theo công thức 5.52 trang 184 [6] : δ = Cb. P
Trong đó:
P = Pmax /12 =1000/12= 83,33.10-6 MN/bi Cb=190 (µm/N)
→ δ = PCb = 83,33. 10−6 = 0,015 (μm)
Độ cứng vững của sóng lăn dùng bi gần bằng với độ cứng vững của sóng trượt. Sóng lăn có thể thực hiện được lượng di động điều chỉnh rắn bé với độ chính xác cao. Với sống lăn có độ cứng vững khoảng (30 - 40)µm, sai số điều chỉnh có thể đạt từ (0,1 ÷ 0,2)µm.
4.4 Cơ cấu dẫn dây.
Thiết kế cơ cấu dẫn dây với vận tốc chạy dây vc = 7 m/s, lực căng dây F=150N, bộ truyền làm việc hai chiều trong môi trường ít bụi bẩn, có che chắn. Đường kính dây cắt molipden 0.3mm. Tang quay dẫn dây có đường kính 180 mm.
Hình 4.8. Sơ dồ động cơ cấu dẫn dây.
4.4.1 Chọn động cơ.
Công suất động cơ được xác định theo công thức 3.4 trang 86 [3]: Plv = Pđc = F. Vc = 150.7 = 1,05 (Kw) 1000 1000 Trong đó: - F(N): lực căng dây - Vc: vận tốc tay quay
Số vòng quay cần thiết của động cơ theo công thức 2.16 trang 21 [4]:
Nđc = 60000. v = 60000.7 = 742,243(vg/ph).
D: Đường kính tay quay Theo điều kiện 2,19 trang 22 [3]:
Pđc≥ Pct
ndb≈ nsb
Chọn mác động cơ theo phụ lục bảng 1,3 trang 283[3]
Bảng 4.5 Mác động cơ.
Mác động cơ P(kw) (vg/ph)
4A100L8Y3 1,5 750
4.4.2 Xác định thông số cơ bản của bộ truyền.
Công suất trên trục 2 theo công thức 2.8 trang 18 [4]: Pii=Pđc. η2
ol. ηđai. ηKN. ηvít=1,5.0,992.0,96.1.0,4 = 0,565 (Kw) Xác định tỉ số truyền của bộ truyền đai răng:
Xem tay quay quấn dây là một vít, bước vít này bằng đường kính dây ta có Psb=0,3 (mm)
Phương trình chuyển vị ngang với chuyển vị góc quay của tay quay theo [5].
Psb. αt
d =
Phương trình chuyển vị ngang và chuyển vị góc của trục vít:
Psv. αv
d =
Để dây cắt không dịch chuyển theo phương ngang so với toàn cơ hệ, vít me phải dời toàn bộ cơ cấu 1 lượng bằng đúng với lượng dời của dây trên tay quay nghĩa là:
dt = dv
↔ Psb. αt = Psv. αv 360° 360°
v
Ps = 1( )
Ta có tỉ số truyền bộ truyền đai răng:
αt 1
Uđ=
αv=0,3= 3,33
Số vòng quay trên trục II theo công thức 2.18 trang 21 [4]:
n =n1 = 750 = 225,022 vg
2
Uđ 3,33 ph
Momen T1 trên trục I và II được xác định theo công thức 3.6 trang 87 [3] :
9,55. 106. P 9,55. 106. 1,5 = 1 = = 19100 ( ) 1 n1 750 9,55. 106 . P 9,55. 106. 0,565 = 2 = = 23978,766 ( ) 2 n2 225,022 Bảng 4.6 Thông số bộ truyền. Trục I Trục II P(Kw) 1,5 0,565 T(Nmm) 19100 23978,766 n(vg/ph) 750 225,022 u 3,333
4.4.3 Thiết kế bộ truyền đai rănga. Thông số hình học a. Thông số hình học
Tra bảng 4,27 trang 68[3], ta chọn modun và thông số cho bộ truyền: Modun răng: m=2
Bước răng Pmm=6,28mm Chiều dày răng = 1,8mm
Chiều cao răng H=3mm
Khoảng cách từ đáy răng đến đường trung bình của lớp chịu tải = 0,6mm Góc profil răng: = 50°
Số răng Z1 tra bảng 4,29 trang 70 [3], Chọn Z1=12 răng. Số răng Z2 tính theo công thức:
Z2 = Uđ. Z1 = 3,333.12 = 39,996 răng
Chọn Z2=40 răng.
Khoảng cách trục a được xác định theo điều kiện:
amin≤ a ≤ amax
Với amin = 0,5u(Z1. Z2) + 2m
= 0,5.3,333.(12+40) + 2.2 = 93,324 (mm) amax = 2m(Z1+Z2) = 2.3,333.(12+40) = 346,632 (mm) Chọn a = 150 (mm) Số răng đai Zđ: 2a Z + Z (Z −Z )2P Z = + 1 2 + 21 đ P 2 40a 2.150 12+40 (40 − 12)2. 6,28 = 6,28 + 2 + 40.6,28 74 (răng).
Từ số răng đai, ta chọn chiều quay đai theo bảng 4,30 trang 70, l=502,4 mm Từ lđ ta xác định lại khoảng cách trục a theo công thức 4.30 trang 69 [4]:
λ =lđ− P(Z1+ Z2) = 502,4 − 6,28.52.0,5 = 339,1 (mm) 2 ∆= m(Z2− Z1) = 28 (mm) 2 = + √2+ 8Δ2 = 339,1 + √339,12+ 8.282 = 421,155 ( ) 4 4
Đường kính vòng chia của các bánh đai d1 = mZ1 = 2.12 = 24 (mm)
d2 = mZ2 = 2.40 = 80 (mm)
Đường kính ngoài của các bánh đai da1 = d1 − 2δ = 24 − 2.0,6 = 22,8 (mm) da2 = d2 − 2δ = 40 − 2.0,6 = 78,8 (mm)
Số răng đồng thời ăn khớp trên bánh đai Z1 theo công thức 4.31 trang 71 [4]: 180° − m(Z2−Z1) 180° − 2(40−12) α1 = a = 421,55 = 179,97° 57,3 57,3 Z = Z1. α1 = 12.179,97° = 6 răng 0 360° 360°
b. Kiểm nghiệm đai về lực vòng nâng.
Lực vòng nâng trên đai phải thỏa mãn điều kiện 4.33 trang 71 [4] :
q =Ft
bKđ + qmv2 ≤ [q]
Ft - lực vòng được xác định theo công thức: Ft = (1000P1)/v1 = (1000.1,5)/7 = 214,285 (N) b =19,998mm - Bề rộng đai
qm = 0,0032.0,502=0,0016 (Kg)
Kđ - Hệ số sét đến tải trọng động, (tra bảng 4,7 trang 80[1]), Kđ=1,1 [q]=[q0]CZCu
Trong đó:
[qo] - Lực vòng nâng cho phép, tra bảng 4,31 trang 71[3] [qo] = 35 (N/mm)
Cz = 1 - Hệ số sét đến ảnh hưởng của số răng đồng thời ăn khớp. Cu = 1 - Hệ số kể đến ảnh hưởng của truyền động tăng tốc. Vậy:
q = 214,285.1,1 + 0,0016. 72 = 11,865 ( N ) < [q]
19,998 mm
c. Xác định lực căng đầu.
Lực căng ban đầu được xác định theo công thức 4.35 trang 72 [4] : Fo = 1,1Fv = 1,1qmb.v2 = 1,1.0,0076.19,998.72 = 1,724 (N) Lực tác dụng lên trục được xác định theo công thức 4.36 trang 72 [4] :
Fr = 1,2.Ft = 1,2.214,285 = 257,142 (N)
4.5 Thiết kế bộ truyền vít - đai ốc với truyền động trượt:
a. Thông số hình học.
Chọn ren hình thang cân, đảm bảo bộ truyền có khả năng tự hãm với bước ren Ps = 1mm.
Theo công thức trang 303 [3] : Chiều cao biên dạng ren:
h =P2s =12 = 0,5 (mm) Đường kính trung bình ren:
h
d2=0,1= 5 (mm)
Đường kính trong: d1 = d2 - h = 5 - 0,5 =4,5 (mm) Góc nâng ren vít:
tanγ = PZ1 −Z1Ps = 1.1=1,6 → γ≈60°
πd2 πd2 π. 5
Trong đó:
Ps − Bước ren
Z – Số mối ren. d2 – Đường kính trung bình ren.
b. Động lực và lực tác dụng:
Vận tốc v(mm/s) của khâu chuyển động tịnh tiến xác định theo (công thức 8,26b trang 302 [3].
v = PsZ1n2 = 1.12.25,022 = 3,75 ( mm )
60 60 s
Xác định góc ren:
P’ = arctan.f’
Với f’ = 1,5f - Hệ số tương đương trên ren có kể đến biên dạng
ren, tra bảng 8,1trang 303[3], ta có:
F = 0,13 đối với vít thép và đai ốc gang chống mòn.
→ f’ = 1,15f = 1,15.0,13 = 0,15
→ P’ = arctanf’ = arctg(0,15) ≈ 8,53⁰
Lực dọc trục trên khâu tịnh tiến sinh ra bởi momen T được xác định theo công thức 8.5 trang 302 [3]:
Fa = 2T2 = 23978,766.2 = 7637,031 (N)
d2tan(f − P′) 5. tan(60° − 8,53°)
Trong đó:
f- góc nâng ren vít
ρ’- góc ma sát tương đương cặp ren vít theo công thức 17.5 với f tra theo bảng 8.1 trang 306 [3].
Hiệu suất của bộ truyền khi biến chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến:
Ktanγ
ηqt =
tan(γ − P′)=tan(60 − 8,53)= 1,308
Trong đó:
K – hệ số kể đến sự mất mát công suất do ma sát và cắt ren không chính xác, K= (0.8…0.95)
c. Kiểm nghiệm vít theo điều kiện bền mòn.
Xác định theo điều kiện bên mòn, áp suất trung bình trên bề mặt làm việc giữa ren vít và đai ốc theo công thức 8.9 trang 305 [3]:
P = Fa ≤ [P]
πd2hZ
Trong đó:
+ d2h = 3,14.5.1 = 9,65 mm2 - Diện tích bề mặt tiếp xúc. + h - Chiều cao ren (mm)
+ Z = H/P3 = 60/1 = 60 vòng - Số vòng ren.
+ [P] = 9 MPa - Áp suất cho phép (tra theo bảng 8.2 trang 42 [3]).
→ P = Fa = 7637,631 = 8,103 ≤ [P] = 9 (MPa)
πd2hZ 7,85.60
.
Chương 5 : GIA CÔNG SẢN PHẨM THỰC NGHIỆM
5.1 Thực nghiệm gia công sản phẩm Colet32 µm
- Mục đích : Kiểm tra độ chính xác của máy. 5.1.1 Chuẩn bị bản vẽ, phôi, máy gia công.
- Thiết kế bản vẽ cho chi tiết : Vẽ bằng phần mềm autocad, sau đó lưu file ở định dạng dxf.
Hình 5.1: Bản vẽ chi tiết
Hình 5.2: Hình thiết kế 3D
- Vật liệu : Thép tấm C45 có chiều dày 7 mm rộng 200 mm x 230 mm. Bề mặt phẳng không cong vênh.
- Thước đo, thước ke.
- Dung dịch rửa làm sạch chi tiết sau khi gia công (dầu hoặc hoá chất ). - Đồ gá kẹp chặt chi tiết.
- Tiến hành gá phôi. - Bật máy chạy không tải. 5.1.2 Các bước gia công.
Bước 1: Dùng USB để copy file bản vẽ với định dạng dxf sang phần mềm HL ở
Hình 5.3: Màn hình chính ứng dụng phần mềm HL
- Trong giao diện của phần mềm HL chọn File → Enter. - Lúc này màn hình sẽ xuất hiện hộp thoại ổ D của máy.
- Và ta có lần lượt các phím chức năng như: F3 : (Saves) lưu File, F4: Chọn mở
ổ đĩa, F5: Sửa tên file, Del : xóa file, F6 : Lấy lại file đã xóa.
Bước 2 : Chọn F4 mở ổ đĩa rồi vào ổ đĩa E → Enter.
- Ta có ở đây bao gồm những ổ như sau: - Ổ A: Ổ đĩa mềm ( không sử dụng).
- Ổ #: Ổ lưu dữ liệu khi tắt máy, khi mất điện. Trên phần mềm HL, dữ liệu sẽ bị mất khi chúng ta tắt máy, hay mất điện ( trừ fìle đang cắt dở). Vì vậy, với những file quan trọng hay dùng nhiều lần, ta nên lưu vào ổ #.
- Ổ E: Ổ USB. ( Lưu ý khi khởi động máy tính ở máy cắt dây phải rút USB ra) - Ổ D: Ổ làm việc.
Bước 3: Ta chọn File DXF có trong ổ E ta đã vẽ và ấn F3 để lưu file đó vào ổ D.
Lưu ý : Ở trên phần mềm HL của máy cắt dây CNC có những dạng đuôi file như sau:
- File DXF: file vẽ chuyển vào từ USB.
- Flie 3B: Là File đã lập trình đường cắt xong, có thể dùng để gia công.
Bước 4 : Đổi đuôi từ DXF vừa mới lưu sang máy sang đuôi DAT để lập trình được
trong Pro.
Chọn Trans → Enter.
- Hiện ra 1 bảng nhỏ,chọn DXF → DAT enter.
- Chọn File cần đổi đuôi “ Enter ” . Màn hình hiện ra dòng chữ OK data name D: ( tên file) .DAT! là được.
Bước 5 : Chọn điểm bắt đầu, nhập các thông số.
- Chọn Pro ( hot key: P)
- Màn hình sẽ chuyển qua giao diện của Program.
- Vào 5 Open → Enter : Để mở những file ta vừa đổi đuôi.
- Sẽ có 1 bảng xuất hiện, ta chọn file vừa mới đổi đuôi và ấn enter ( 2 lần) hoặc click vào Open sẽ thấy bản vẽ hiện ra.
- Kiểm tra bản vẽ lại 1 lần nữa xem đã đúng chưa. Trên thanh công cụ của HL có mục Engry có thể đo, check lại các kích thước.
- Sau đó trên Main menu, chọn 1 - NC ROUTE → Enter - NC Menu → NC Route → Enter.
- Ở góc dưới, trái màn hình xuất hiện dòng chữ : " Start point (X,Y) = ? ". Ta nhập điểm bắt đầu cắt vào.
- Chọn chiều cắt ( Y / N ), ta có thể ấn Y để thay đổi hướng cắt. Khi đã chọn hướng xong, ấn Enter.
- Round < D > chọn Enter. ( Bo các góc của hình được lập trình, ở đây nếu chúng ta muốn bo các góc R bằng bao nhiêu thì nhập vào ( đối với các hình có góc), còn không bo góc thì ấn Enter).
- Offset : Tùy theo cắt chày hay cối mà ta chọn theo chiều dấu của mũi tên - Nếu offset ra ngoài thì lấy chày, offset vào trong thì lấy cối. offset ra ngoài hay vào trong thì ta theo chiều mũi tên.
- Thông số offset thì bằng bán kính dây + đánh điện.
số offset sẽ là 0.11. Ở đây, ta offset ra ngoài, nhìn theo chiều mũi tên mang dấu dương chỉ ra ngoài. Vậy, thông số điền vào sẽ là +0.11 hay 0.11 thôi cũng được. Offset vào ( lấy cối sẽ là -0.11).
Sau đó ta chọn 3 : Chọn Save 3B để lưu file thành file 3B có thể gia công.
→ Back ( Hotkey F2 ) → Quit < Y / N ? > → Enter ( để thoát ra khỏi môi trường
Pro).
Bước 6: Tiến hành gia công
Hình 5.4: Giao diện màn hình gia công.
Để gia công chương trình vừa mới lập trình ta vào WORK#1 :
- Tiếp theo chọn Cut → Enter. - Chọn File cần cắt → Enter.
- Chỉnh hướng cắt của chương trình sao cho trùng với hướng cắt mong muốn của dây bên bàn máy.
- Ta vào F3 chọn Axis X, Y, ở đây ta có từ K1-K8, chuyển hướng K bằng phím sang trái, phải.
- Bật lô quấn dây, nước.
- Chọn F10, F11, F12, chọn F1 → Enter → Enter. - Trong đó :
- F10 : Chạy tự động có tải. - F11 : Bật xung đi
- F12 : Khóa bàn.
- F1 (Start) : Chạy cùng chiều lập trình. - F2 (Revs) : Chạy ngược chiều lập trình. - F3 (Para) : Điều chỉnh thông số.
Hình 5.6: Sản phầm sau khi gia công
Bảng 5.1: Dung sai các lần gia công.
Kích thước Lần 1 Lần 2 Lần 3 Lần 4 Lần 5
ø45 0.02 mm 0.01 mm 0.02 mm 0.02 mm 0.02 mm
Biểu đồ so sánh độ chính xác của sản phẩm 0.025 0.02 0.015 0.01 0.005 0 lần 1 lần 2 lần 3 lần 4 lần 5 ø45 ø50 Biểu đồ 5.1: So sánh độ chính xác của sản phẩm
- Đánh giá sản phẩm : Dựa vào biểu đồ ta thấy được độ sai lệch thước sản phẩm
được gia công trên cắt đều và cũng chính xác rất cao. Sản phẩm có dung sai là 0.02 mm, độ nhám bề mặt thấp.
- Những yếu tố ảnh hưởng đến dung sai, độ nhám bề mặt : Sai số trong quá trình
gá đặt, dung dịch điện môi, chưa có nhiều kinh nghiệp trong gia công bằng máy cắt dây EDM
Chương 6 : KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG CẢI TIẾN CỦA ĐỀ TÀI
6.1 Kết luận
Sau thời gian nghiên cứu và tìm hiểu, với sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy Hoàng Long Vương, thầy Nguyễn Hữu Quân và các thầy cô trong Khoa Cơ Khí cũng như sự ủng hộ hết mình của gia đình và bạn bè đến nay chúng em đã hoàn thành được đồ án tốt nghiệp của mình. Một lần nữa chúng em xin chân thành cảm ơn tất cả mọi người. Trong quá trình nghiên cứu, tìm hiểu và thực hiện đồ án, do còn hạn hẹp kiến thức kỹ thuật, kinh nghiệm thực tế chưa có nhiều và ảnh hưởng của nhiều yếu tố khách quan, hơn nữa đây là lần đầu tiên nhóm em thiết kế, chế tạo toàn bộ một máy CNC nên chắc chắn không thể tránh được những sai sót, mặc dù chúng em đã cố gắng học hỏi từ thầy cô và trao đổi tích cực giữa các thành viên trong nhóm. Nhóm em rất mong được sự thông cảm của thầy cô và kính mong nhận được ý kiến đóng góp của thầy cô, để đề tài của nhóm em được hoàn thiện hơn nữa và giúp chúng em có thêm kiến thức để tự tin làm việc tốt sau khi tốt nghiệp. Qua việc hoàn thành đồ án chúng em đã tìm hiểu được một số vấn đề sau:
Những công việc đã làm được :