MỤC LỤC
MỤC LỤC………………………………………………………………………….........….1
LỜI NÓI ĐẦU…………………………………………………………………………........3
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU HỆ THỐNG DẪN HƯỚNG MÁY CNC.. 5
1. Máy công cụ điều khiển bằng chương trình số (máy CNC).............................5
1.1. Lịch sử ra đời ......................................................................................................5
1.2. Khái niệm máy CNC............................................................................................6
1.3. Ưu điểm của máy CNC.......................................................................................6
1.4. Kết cấu khái quát máy CNC................................................................................7
1.5. Các phương pháp điều khiển..............................................................................8
2. Máy phay CNC.....................................................................................................10
2.1. Sơ đồ kết cấu động học của máy phay CNC.....................................................10
2.2. Các cơ cấu đặc trưng của máy phay điều khiển số...........................................12
2.3. Các loại động cơ trên máy CNC........................................................................17
CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN LỰA CHỌN THIẾT BỊ DẪN ĐỘNG MÁY PHAY CNC...19
1. Thông số đầu vào...............................................................................................19
1.1. Thông số cho trước............................................................................................19
1.2. Tính toán lực cắt với chế độ thử nghiệm...........................................................19
2. Tính chọn vít me – ổ bi trục X............................................................................20
2.1. Tính chọn vit me bi.............................................................................................20
2.2. Lựa chọn vit me và kiểm tra sơ bộ.....................................................................23
2.3. Tính toán chọn ổ đỡ trục X.................................................................................26
3. Tính chọn vít me –ổ bi trục Y..............................................................................30
3.1. Tính chọn vit me bi.............................................................................................30
3.2. Lựa chọn vit me và kiểm tra sơ bộ.....................................................................33
3.3. Tính toán chọn ổ đỡ trục Y.................................................................................35
CHƯƠNG 3: TÍNH CHỌN RAY DẪN HƯỚNG.........................................................40
1. Các điều kiện đầu................................................................................................40
1.1. Chọn ray dẫn hướng sơ bộ................................................................................40
1.2. Thông số đầu vào...............................................................................................42
2. Tính chọn ray dẫn................................................................................................43
2.1. Tính toán các lực riêng rẽ...................................................................................43
2.2. Tính toán tải trọng tương đương.........................................................................45
2.3. Kiểm tra hệ số tải tĩnh.........................................................................................46
2.4. Tính toán tải trọng trung bình..............................................................................46
2.5. Tính toán tuổi thọ danh nghĩa.............................................................................46
CHƯƠNG 4: TÍNH CHỌN ĐỘNG CƠ.......................................................................47
1. Tính chọn động cơ bàn X...................................................................................48
1.1. Momen quán tính khối .......................................................................................48
1.2. Momen phát động...............................................................................................48
1.3. Chọn dộng cơ.....................................................................................................48
1.4. Kiểm tra sơ bộ....................................................................................................50
2. Tính chọn động cơ bàn Y....................................................................................51
2.1. Momen quán tính khối........................................................................................51
2.2. Momen phát động...............................................................................................51
2.3. Chọn động cơ.....................................................................................................52
2.4. Kiểm tra sơ bộ....................................................................................................54
3. Chọn khớp nối trục.............................................................................................54
Kết luận chung.........................................................................................................55
TÀI LIỆU THAM KHẢO.............................................................................................57
LỜI MỞ ĐẦU
Thế giới chúng ta trong thế kỉ 21 chứng kiến những thành tựu vượt bậc về khoa học công nghệ, kĩ thuật, y học,… Con người hướng tới một cuộc cách mạng nhằm tăng năng suất lao động, dần thay thế vai trò của con người trong sản xuất.
Cơ khí, điện tử, tin học..đều có nền tảng khoa học vững chắc, lịch sử phát triển lâu dài, có những sản phẩm vô cùng đa dạng. Tuy nhiên, với tốc độ phát triển của thời đại, yêu cầu cao hơn về cách hoạt động của máy móc, máy móc cần phải gọn nhẹ hơn, linh động hơn, uyển chuyển hơn và thông minh hơn. Việc sử dụng máy móc để thay thế sức lao động của con người là một xu hướng tất yếu để tăng năng suất lao động, tạo ra nhiều sản phẩm chất lượng cao.Doanh nghiệp hướng tới mục đích kinh tế cao, chi phí hạn chế tối thiểu.
Cơ khí là một ngành khoa học, lĩnh vực không thể thiếu , gắn liền với quá trình phát triển con người. Chúng ta đang quan tâm và dành nhiều thời gian để nghiên cứu thuật ngữ “ máy công cụ CNC”.
Máy CNC là một tiến bộ phát triển vượt bậc của nền công nghiệp.Sự xuất hiện của máy CNC đã nhanh chóng làm thay đổi quá trình sản xuất công nghiệp.Các đường cong được thực hiện dễ dàng như đường thẳng, các cấu trúc phức tạp 3 chiều cũng được dễ dàng thực hiện và một lượng lớn các thao tác của con người được giảm thiểu. Việc gia tăng tự động hóa trong quá trình sản xuất tạo nên sự chính xác và chất lượng ngày càng cao. Máy CNC phổ biến hiện nay như: máy tiện CNC, máy phay CNC, máy cắt laze, máy cắt dây CNC,...Sự tiến bộ của kĩ thuật, trí thông minh nhân tạo, điều khiển số tạo ra những máy CNC có nhiều trục chính như 3, 6 trục chính chuyển động ngày càng linh hoạt và khéo léo.Bài báo cáo này sẽ trình bày chủ yếu về máy phay CNC có 3 trục chính.
Đồ án thiết kế cơ khí này, em sẽ tìm hiểu về quá trình “Tính toán và thiết kế hệ thống dẫn hướng máy phay CNC”. Nhiệm vụ chính là “Tính toán thiết kế và lựa chọn hệ thống vít me bi, hệ thống ray dẫn hướng, ổ bi và động cơ điều khiển cho các trục X, Y”. Kiến thức hạn hẹp và thiếu kinh nghiệm trong tìm hiểu đồ án, nhiều yếu tố khách quan tác động là những nguyên nhân khiến bản báo cáo khó tránh khỏi những thiếu xót. Em mong thấy giúp em khắc phục nững thiếu sót trên.
Lời cuối cùng em xin dành lời cảm ơn chân thành tới thầy vì nhứng chỉ bảo và giúp đỡ tận tình. Bản báo cáo đồ án này sẽ không thể hoàn thành nếu thiếu đi sự quan tâm đó
Hà Nội, Ngày … tháng … năm 20…
Nhóm sinh viên thực hiện
1) ………………………
2) ………………………
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU HỆ THỐNG DẪN HƯỚNG MÁY CNC
1. Máy công cụ điều khiển bằng chương trình số (máy CNC)
1.1. Lịch sử ra đời
Ý tưởng điều khiển 1 dụng cụ thông qua 1 chuỗi lệnh kế tiếp liên tục mà chúng được ứng
dụng trong các máy điều khiển NC ngày nay đã được phát kiến từ thế kỉ 14, bắt đầu từ những cụm chuông được điều khiển bởi các trục đục lỗ.
- Trong những năm 1949-1952, John Parsons và M.I.T đã thiết kế theo hợp đồng của không lực Hoa Kỳ một hệ thống điều khiển dành cho máy công cụ để điều khiển trực tiếp vị trí của các trục thông qua dữ liệu đầu ra của một máy tính. Điều này làm bằng chứng cho chức năng gia công một chi tiết
- Năm 1952, M.I.T đã cung cấp chiếc máy phay điều khiển số đầu tiên mang tên “Cincinnati Hydrotel” có trục thẳng đứng. Tủ điều khiển lắp bằng các bóng đèn điện tử.
NC : Numberical Control ( Điều khiển số)
CNC :Computer Numberical Control ( Điều khiển số với máy tính)
FMS:Flexible Manufacturing System ( Hệ thống sản xuất linh hoạt)
CIM :Computer Integrated Manufacturing( Lập kế hoạch, thiết kế và sản xuất có tích hợp của máy tính)
1.3. Ưu điểm của máy CNC
- Khả năng tự động hóa cao: máy CNC có năng suất cắt gọt cao và giảm được tối đa thời gian phụ, do mức độ tự động được nâng lên vượt bậc. Tùy từng mức độ tự động, máy CNC có thể thực hiện cùng lúc nhiều chuyển động khác nhau, có thể tự động thay dao, hiệu chỉnh sai số dụng cụ, tự động kiểm tra kích thước chi tiết và qua đó tự động hiệu chỉnh sai lệch vị trí tương đối giữa đối tượng và chi tiết…..
- Gia công nhiều chi tiết, biên dạng phức tạp: Máy CNC có khả năng gia công nhanh và chính xác cả những biên dạng phức tạp mà các máy công cụ thông thường không thể gia công được, ví dụ như là các bề mặt 3 chiều.
- Tính hiệu quả kinh tế và kỹ thuật cao: có chế độ cắt được lựa chọn tối ưu cũng như là các điều kiện của quá trình gia công như bôi trơn và làm mát… được tốt hơn hẳn so với quá trình gia công trên máy thông thường nên tuổi thọ của dao tăng lên, tiết kiệm dụng cụ cắt, đồ gá, các phụ tùng các. Giảm lượng phế phẩm và tiết kiệm người công, đồng thời giảm thời gian sản xuất, tăng thời gian sử dụng của máy….
1.4. Kết cấu khái quát máy CNC
Gồm các thành phấn chính đó là:
- Phần điều khiển.
- Phấn chấp hành
- Các cơ cấu điều khiển và gia công kim loại
1.5. Các phương pháp điều khiển
Một số phương pháp điều khiển máy CNC hiện nay là:
* Điều khiển điểm (điều khiển vị trí) : được dùng để gia công lỗ bằng các phương pháp như khoan, khoét, doa….
* Điều khiển đoạn: cho phép thực hiện chạy dao trên nhiều trụ 1 lúc, để có thể gia công các chi tiết có biên dạng phúc tạp
2. Máy phay CNC
Đôi nét về máy phay CNC ở nước ta hiện nay:
- Là một trong các loại máy phổ biến trong phân xưởng cơ khí chế tạo khuôn mấu ở nước ta hiện nay.
- Máy được nhập khẩu tứ nước ngoài nên chủng loại vá kiểu máy rất khác nhau tùy thuộc vào hãng sản xuất.
- Ngày nay người ta kết hợp máy phay CNC, máy tiện CNC, máy khoan CNC,… với nhau để tạo thành các trung tâm gia công CNC
2.1. Sơ đồ kết cấu động học của máy phay CNC
Kết cấu động học của máy phay đứng CNCbao gồm: Cụm trục chính, hệ thống thay dao, bàn máy của máy phay và bộ điều khiển CNC
- Cụm trục chính là nơi gá đặt các dụng cụ cắt và tạo ra tốc độ cắt gọt. Trục chính được dẫn động bởi một động cơ servo trục chính (trục Z) điều khiển được , được điều khiển và điều chỉnh bởi bộ điều khiển CNC, có khả năng cho ra tốc độ quay bất kì trong giới hạn thiết kế của máy. Hệ thống truyền động và cụm trục chính được tích hợp hệ thống phanh khí nén, nhằm phục vụ cho việc thay đổi tốc độ quay trong thời gian ngắn nhất. Tốc độ quay của trục chính luôn được các cảm biến đo và phản hồi về bộ điều khiển CNC. Trên trục chính có lắp đặt hệ thống gá kẹp dụng cụ tự động bằng khí nén hoặc thủy lực nhằm tự động hóa hoàn toàn quá trình thay dao. Chuyển động theo trục Z của máy do cụm trục chính thực hiện , dẫn động nhờ một động cơ servo trục Z thông qua bộ truyền vitme đai ốc bi, được điều khiển và điều chỉnh bởi bộ điều khiển CNC kín, có phản hồi.
- Hệ thống thay dao của máy phayCNC được tự động hóa hoàn toàn, thông thường nó là các ổ chứa kết hợp với kẹp dụng cụ kép. Vị trí thay dao của cụm trục chính là vị trí được xác định bởi nhà sản xuất nhằm không xảy ra hiện tượng va đập với các chi tiết và các bộ phận khác của máy trong quá trình thay dao.
2.2. Các cơ cấu đặc trưng của máy phay điều khiển số
2.2.1. Hệ thống thay dao tự động của máy phay CNC
Hệ thống kẹp và tháo dụng cụ của máy phay CNC được tích hợp trên trục chính với nguồn năng lượng tháo dụng cụ là khí nén và khép chặt bằng hệ thống lò xo đĩa.
Dựa trên hình dạng của ổ thay dao người ta chia làm hai dạng chính:
+ Dạng ổ tròn đĩa: số lượng dao < 32 dao.
+ Dạng ổ dạng xích: số lượng dao > 32 dao.
2.2.2. Hệ thống gá kẹp chi tiết gia công
Trên máy phay điều khiển só thông thường sử dụng các thiết bị kẹp như :
+ Thiết bị kẹp cơ khí (gồm đòn kẹp, gối đỡ, bulông kẹp đầu chữ T).
+ Êtô : êtô kẹp bằng tay và êtô thủy lực có lực kẹp điều chỉnh được (có tự định tâm hoặc không tự định tâm).
+ Bàn Quay có 2 vị trí gá kẹp
=> Các dạng đường ray dẫn hướng trong máy CNC
Dựa vào loại ma sát trong ray dẫn hướng có hai loại chính:
+ Đường dẫn hướng ma sát trượt
+ Đường dẫn hướng ma sát lăn
2.2.4. Bộ truyền vit me đai ốc bi
- Nhiệm vụ: Bộ truyền vít me – đai ốc có nhiệm vụ biến chuyển động quay của động cơ thành chuyển động tịnh tiến của bàn máy
- Phạm vi áp dụng: Bộ truyền vít me - đai ốc bi thường được dùng trong chuyển động chạy dao của máy công cụ NC, CNC và dùng trong các máy công cụ chính như máy mài, máy doa tốc độ và các loại máy khác. Đôi khi còn dùng trong máy tiện, máy tổ hợp, dùng trong truyền dẫn di động xà, trụ và các máy công cụ hạng nặng.
* Các nhược điểm:
- Nhược điểm của vít me bi là khả năng chịu tải kém hơn so với vít me thường (do đặc điểm cấu tạo..)
- Ngoài ra do cần độ chính xác rất cao nên chế tạo khó khăn và giá thành đắt cũng là nhược điểm lớn của Vít me bi.
* Kết cấu bộ truyền vít me - đai ốc bi hình trên bao gồm trục vít me, đai ốc, dòng bi.
chuyển động trong vít me - đai ốc và ống hồi bi đảm bảo dòng bi tuần hoàn liên tục.
* Các dạng prôfin ren của vít me và đai ốc như sau:
Dạng chữ nhật (hình b), dạng hình thang (hình c), dạng nửa cung tròn và dạngrãnh (dạng cung nhọn). Dạng chữ nhật và dạng prôfin ren hình thang có khả năng tải thấp, chỉ dùng khi máy có khả năng chịu tải trọng chiều trục bé và độ cứng vững không cao.
2.3. Các loại động cơ trên máy CNC
2.3.1. Động cơ một chiều
- Ưu điểm: Dễ điều khiển tốc độ và chiều, giá thành rẻ
- Nhược điểm:
+ Momen khởi động lớn, dải điều khiển tốc độ hẹp
+ Phải có mạch tạo nguồn 1 chiều riêng
2.3.3. Động cơ bước
- Ưu điểm: Điều khiển vị trí, tốc độ rất chính xác
- Nhược điểm: Giá thành cao, momen xoắn nhỏ
2.3.4. Động cơ servo
Động cơ servo được thiết kế cho những hệ thống hồi tiếp vòng kín. Tín hiệu ra của loại động
Kết luận: Nghiên cứu, tính toán và đưa ra thiết kế cho máy CNC là một công việc hết sức cần thiết. Trong phạm vi bản báo cáo, em xin được trình bày về bản thiết kế hệ thống dẫn hướng trong máy phay CNC với các thông số như đầu bài đã cho
CHƯƠNG 2. TÍNH TOÁN LỰA CHỌN THIẾT BỊ DẪN ĐỘNG MÁY PHAY CNC
1. Thông số đầu vào
1.1. Thông số cho trước
+ Loại máy CNC: máy phay
+ Chế độ cắt thử nghiệm: phay mặt đầu, 6 lưỡi cắt, D = 80mm, JIS, S45C, grade 4040, v = 100 m/phút, t = 1.2 mm, F = 900 mm/phút.
+ Khối lượng lớn nhất của chi tiết gia công : M = 700 kg
+ Khối lượng bàn máy X: Mx= 120 kg
+ Khối lượng bàn máy Y: My= 204 kg
+ Vận tốc chạy lớn nhất khi không gia công: V1 = 18 m/phút = 0.3 m/s
+ Vận tốc chạy lớn nhất khi gia công có lực : V2 = 12 m/phút = 0.2 m/s
+ Gia tốc hoạt động lớn nhất của hệ thống : a = 0.5g m/s2 = 4.9 m/s2
+ Thời gian hoạt động : 05 đến 07 năm
Tương đương 21000 h làm việc
+ Tốc độ vòng động cơ lớn nhất: Nmax= 2000 rpm
+ Hệ số ma sát trượt: µ= 0.1
1.2. Tính toán lực cắt với chế độ thử nghiệm
Chọn ae & aei sao cho : ae + aei = Dc = 80mm. Ta chọn : ae = 80mm , aei =0
Mayjor cutting adge angle (Kγ) : thường chọn Kγ = 60°
Ta được : Mc= 83 (N.m)
Tính toán lực cắt khi phay mặt đầu
2. Tính chọn vít me – ổ bi trục X
2.1. Tính chọn vit me bi
2.1.1. Lựa chọn kiểu lắp ổ đỡ cho vitme
Các máy phay CNC có tốc độ quay của vitme không quá lớn hay tốc độ dịch chuyển của bàn máy là không lớn nhưng để đáp ứng được các yêu cầu về chất lượng sản phẩm cao khi gia công trên máy CNC thì hệ thống dẫn hướng yêu cầu độ chính xác cao.
2.1.2. Bước vít me
- Tốc độ quay lớn nhất của động cơ khi làm việc: n = 2000 (vòng/phút)
Chọn sơ bộ bước vitme l = 10 (mm).
Khối lượng tổng cộng ứng với bàn máy X: mX =M+ MX =700 + 120= 820kg
Thay số liệu vào các biểu thức tính toán lực dọc trục ta được bảng số liệu lực dọc trục tác dụng lên trục X
2.1.4. Tính lực tác dụng trung bình và tải trọng tác dụng lên vitme
Lực dọc trục lớn nhất khi không gia công : Fmax_1 = 4822 N
Lực dọc trục lớn nhất khi gia công : Fmax_2 = 1022 N
2.2. Lựa chọn vit me và kiểm tra sơ bộ
2.2.1. Lựa chọn vit me
- Máy phay CNC yêu cầu hệ thống dẫn động có độ cứng vững cao, độ hao phí không quá quan trọng , do đó dựa vào catalog của hãng PMI em lựa chọn ổ bi loại lưu chuyển bi bên ngoài, kiểu FDWC, số bi B.2 hoặc B.3
- Kiểu lắp ghép ổ đỡ là đỡ chặn - đỡ => f = 15.1
Từ các kết quả tính toán trên, ta có:
+ Bước vít: 10mm
+ Tải trọng tĩnh: Co = 983 kgf
+ Tải trọng động: Ca = 5222 kgf
Vậy lựa chọn vitme 45-10B2-FDWC
+ Đường kính vitme D = 45 mm
+ Bước vitme l = 10 mm
+ Tải trọng tĩnh : C0 = 15700 kgf
+ Tải trọng động: Ca = 5480 kgf
L = tổng chiều dài dịch chuyển + chiều dài đai ốc + chiều dài vùng thoát
=> L = 900+ 180 + 150 = 1230 => Chọn = 1300 mm
2.2.3. Chọn độ chính xác dài
Độ chính xác vị trí yêu cầu là : +-0,03/1000mm
Dựa vào bảng cấp chính xác của PMI
Chọn cấp chính xác với độ lệch & độ biến dạng tích lũy là :
Cấp chính xác C4
E= 0,025/1250mm
e= 0,018 mm
2.3. Tính toán chọn ổ đỡ trục X
Do tải trọng trục lớn, trên một gối đỡ trục vít lắp 2 ổ đỡ chặn đối nhau để hạn chế trục di chuyển dọc trục về cả 2 phía. Còn trên gối đỡ kia thì dùng ổ lăn tùy động là ổ bi đỡ 1 dãy để cho phép trục tùy ý dịch động khi nở nhiệt.
2.3.1. Lựa chọn sơ bộ kích thước ổ bi
- Trục vit me X đã chọn: 45-10B2-FDWC có đường kính vit me D=45mm, tải trọng tĩnh: C0 = 15700 kgf, tải trọng động: Ca = 5480 kgf
- Chọn ổ bi theo tiêu chuẩn hãng SKF ( http://www.skf.com): Dựa vào đường kính vit me và tốc độ quay của động cơ, ta lựa chọn sơ bộ ổ bi cho trục vit me X: 7408 BCBM
Đối với gối đỡ bên tùy động: Dựa vào đường kính và khải năng tải của trục vit me bi trục X, lựa chọn sơ bộ ổ bi đỡ là ổ bi đỡ 1 dãy theo bảng thông số tiêu chuẩn của hãng SKF: 4308 ATN9
2.2.2. Khả năng tải của ổ bi
Xét lực dọc trục tác động lên 2 ổ bi đỡ - chặn (ổ A và B):
- Lực dọc trục :Fam = 345.2 kgf = 3385 N
- Lực dọc trục tác dụng lên ổ bi :
Ổ A: FaA = 1857,5 N
Ổ B : FaB = 492,5 N
Tra theo hãng SKF, với ổ bi đỡ- chặn góc nghiêng 400 đã chọn có:
X=0.35 ; Y= 0.57
X0=0.5 ; Y0=0.26
3. Tính chọn vít me –ổ bi trục Y
3.1. Tính chọn vit me bi
3.1.1. Lựa chọn kiểu lắp ổ đỡ cho vitme
Các máy phay CNC có tốc độ quay của vitme không quá lớn hay tốc độ dịch chuyển của bàn máy là không lớn nhưng để đáp ứng được các yêu cầu về chất lượng sản phẩm cao khi gia công trên máy CNC thì hệ thống dẫn hướng yêu cầu độ chính xác cao. Do đó lựa chọn kiểu lắp ổ đỡ chung cho vitme dẫn động 2 bàn máy là kiểu lắp 1 đầu lắp chặt và 1 đầu di động (fix- support).
3.1.2. Bước vít me
- Tốc độ quay lớn nhất của động cơ khi làm việc: n = 2000 (vòng/phút)
Chọn sơ bộ bước vitme l = 10 mm
3.1.4. Tính lực tác dụng trung bình và tải trọng tác dụng lên vitme
Lực dọc trục lớn nhất khi không gia công : Fmax_1 = 6022 N
Lực dọc trục lớn nhất khi gia công : Fmax_2 = 1222 N
3.2. Lựa chọn vit me và kiểm tra sơ bộ
3.2.1. Lựa chọn vit me
- Máy phay CNC yêu cầu hệ thống dẫn động có độ cứng vững cao, độ hao phí không quá quan trọng , do đó dựa vào catalog của hãng PMI em lựa chọn ổ bi loại lưu chuyển bi bên ngoài, kiểu FDWC, số bi B.2 hoặc B.3
- Kiểu lắp ghép ổ đỡ là đỡ chặn - đỡ => f = 15.1
- Chọn series
Từ các kết quả tính toán trên, ta có:
Bước vít : 10mm
Đường kính trục : 12.7 mm
Tải trọng tĩnh : Co=1228 kgf
Tải trọng động: Ca=6516 kgf
Vậy lựa chọn vitme 45-10B3-FDWC
- Đường kính vitme D = 45 mm
- Bước vitme l = 10 mm
- Tải trọng tĩnh : C0 = 23550 kgf
- Tải trọng động: Ca = 7760 kgf
3.3. Tính toán chọn ổ đỡ trục Y
3.3.1. Lựa chọn sơ bộ kích thước ổ bi
- Trục vit me Y đã chọn: 45-10B3-FDWC có đường kính vit me D=45mm, tải trọng tĩnh :C0 = 23550 kgf, tải trọng động: Ca = 7760 kgf
- Chọn ổ bi theo tiêu chuẩn hãng SKF ( http://www.skf.com): Dựa vào đường kính vit me và tốc độ quay của động cơ, ta lựa chọn sơ bộ ổ bi cho trục vit me Y: 7408 BCMB
Đối với gối đỡ bên tùy động : Dựa vào đường kính và khải năng tải của trục vit me bi trục X , lựa chọn sơ bộ ổ bi đỡ là ổ bi đỡ 1 dãy theo bảng thông số tiêu chuẩn của hãng SKF : 4309 ATN9
3.3.2. Khả năng tải của ổ bi
Xét lực dọc trục tác động lên 2 ổ bi đỡ - chặn (ổ A và B):
Tra theo hãng SKF, với ổ bi đỡ- chặn góc nghiêng 400 đã chọn có:
X=0.35 ; Y= 0.57
X0=0.5 ; Y0=0.26
Kđ=1.1 ( Chịu va đập nhẹ, chịu tải ngắn hạn so với các máy cắt kim loại, động cơ công suất nhỏ và trung bình)
Khả năng tải động:
C = 57,8 < 70,2 kN
Khả năng tải tĩnh:
C0 = 42,2kN< 45kN
Từ kết quả tính toán tải trọng động, tải trọng tĩnh ta lựa chọn ổ bi đỡ - chặn đạt yêu cầu.
CHƯƠNG 3. TÍNH CHỌN RAY DẪN HƯỚNG
1. Các điều kiện đầu
1.2. Chọn ray dẫn hướng sơ bộ
Sử dụng ray dẫn hướng cho:
Bàn X có series: Model MSA 20A
Bàn Y có series:Model MSA 30LA
Bàn X có hệ số tải động : C=19.2 kN và hệ số tải tĩnh : C0 = 29.5 kN
Bàn Y có hệ số tải động : C=47.9 kN và hệ số tải tĩnh : C0= 77.0 kN
1.3. Thông số đầu vào
Các khoảng cách định vị :
Với bàn Y: Các khoảng cách định vị :
- Nếu bàn X nằm chính giữa bàn Y thì sẽ không có các momen lật. Do vậy trong tính toán nên để bàn X ở vị trí so với tâm của bàn Y là 225mm
2. Tính chọn ray dẫn
2.1. Tính toán các lực riêng rẽ
Chuyển động đều, lực hướng kính Ptt : Như bảng dưới.
Chuyển động giảm tốc sang phải: Pllra3 : Như bảng dưới.
2.2. Tính toán tải trọng tương đương
Khi chuyển động đều: Như bảng dưới.
Tăng tốc sang trái : Như bảng dưới.
2.5. Tính toán tuổi thọ danh nghĩa
Chọn fw = 1,2
- Bàn X : n1 = 9,1 (vòng/phút)
=> Lh > 22735h > 21000h
- Bàn Y : n1 = 13,51 (vòng/phút)
=> Lh > 26907h > 21000h
Vậy hai model ray đã chọn đủ điều kiện làm việc theo yêu cầu.
CHƯƠNG 4. TÍNH CHỌN ĐỘNG CƠ
1. Tính chọn động cơ bàn X
1.1. Momen quán tính khối
Trên trục vit me : 163, 3 (kgf.cm2)
Trên phần ghép nối : 35,4 (kgf.cm2)
Tổng momen quán tính: 219,5 (kgf.cm2)
1.2. Momen phát động
Đối với trục X do thời gian dành cho quá trình có gia tốc là rất ngắn, do đó ở đây ta chỉ tính toán cho giai đoạn chạy đều ( chiếm phần lớn thời gian gia công )
Do đó, momen phát động cần thiết bằng tổng momen đặt trước và momen ma sát khi phay thô: LL = 12,1 N.m
1.3. Chọn dộng cơ
Các thông số đầu vào
- Tốc độ quay lớn nhất của động cơ: nmax ≥ 2000 (vòng/phút)
- Thời gian đạt tốc độ lớn nhất : 0.9s
- Bước vít me: h=10 mm =0.01 m
- Hệ số ma sát μ= 0.1
- Khối lượng của phần đầu dịch chuyển: m=820 kg
- Tỉ số truyền: i= 1 ( do chọn phương án động cơ nối trực tiếp với vit-me không qua bộ truyền giảm tốc )
* Momen ma sát quy đổi :
Mô men ma sát quy đổi gây ra bởi trục đai ốc bi và ổ bi là không đáng kể nên có thể bỏ qua, do vậy ở đây mô men ma sát quy đổi gây ra bởi ray dẫn hướng được sử dụng để tính toán.
Tính momen ma sát : 1,42 (N.m)
* Momen cắt quy đổi
Tính momen máy: 8,5 (N.m)
Tính tốc độ quay motor: nnomi = 471 (vòng/phút)
=> Dựa vào momen tĩnh của động cơ và tốc độ của motor, ta chọn loại động cơ AM 1400C của hãng ANILAM- www.anilam.com có momen khởi động là 13 Nm và tốc độ quay lớn nhất là 2000rpm
2. Tính chọn động cơ bàn Y
* Momen quán tính khối :
Tổng momen quán tính: 199,3 (kgf.cm2)
* Momen phát động:
Thời gian dành cho quá trình có gia tốc là rất ngắn, do đó ở đây ta chỉ tính toán cho giai đoạn chạy đều ( chiếm phần lớn thời gian gia công )
Do đó, momen phát động cần thiết bằng tổng momen đặt trước và momen ma sát khi phay thô: LL = 12,75 (N.m)
Chọn động cơ:
Các thông số đầu vào
- Tốc độ quay lớn nhất của động cơ: nmax ≥ 2000 (vòng/phút)
- Thời gian đạt tốc độ lớn nhất : 0.9s
- Bước vít me: h=10 mm =0.01 m
- Gia tốc trọng trường: g=10 m/s2
- Hệ số ma sát μ= 0.1
- Khối lượng của phần đầu dịch chuyển: m=1024 kg
- Góc nghiêng của trục động cơ và trục vít me: at= 0 (do sử dụng phương pháp nối trục)
- Tỉ số truyền: i= 1 ( do chọn phương án động cơ nối trực tiếp với vit-me không qua bộ truyền giảm tốc )
- Lực cắt lớn nhất: Famax=6022 N=614 kgf
3. Chọn khớp nối trục
Có rất nhiều loại khớp nối để ta lựa chọn cho bài toán này, trên cơ sở tham khảo tài liệu và thực nghiệm từ các hãng sản xuất em xin chọn chọn loại khớp nối là loại khớp nối trục bù chữ thập có đệm.
Có thể chọn thông số cho loại khớp nối trục chữ thập này căn cứ theo đường kính trục vitme và theo giá trị mô men khởi động của động cơ:
Vít me trục X: Đường kính D = 45 mm
Vít me trục Y : Đường kính D = 45 mm
Dựa vào thông số đã có kết hợp với bảng chọn nối khớp nối em chọn được khớp nối cho vít me trục X và vít me trục Y có thông số như bảng.
Kết luận chung:
Với các thông số và yêu cầu, ta đã tính chọn được các chi tiết như dưới.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Website hãng PMI: www.pmi-amt.com.
2. Catalog hãng ANILAM, website: http://www.acu-rite.com.
3. Website hãng SKF: www.skf.com.
4. Trịnh Chất: “Cơ sở thiết kế máy và chi tiết máy,” nhà xuất bản khoa học và kĩ thuật, 2001.
5. Trịnh Chất - Lê Văn Uyển: “Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí tập I và tập II,” nhà xuất bản giáo dục, 1998
"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"