Đề tài Tính toán thiết kế trung tâm tiện cnc dựa theo kiểu máy x10-I

khiển kẹp Bơm thuỷ lực 0.75 W I.1. 1.Các đặc tính kỹ thuật của máy: I.1.1.1 Các đặc tính tiêu chuẩn: Khả năng tiện của phôi: - Đường kính tiện tốt nhất 60 mm - Chiều dài tốt nhất 50 mm - Kích thước chấu kẹp 6(8) Inch - Đường kính phôi cho ống kẹp 26, 35, 42 mm - Hành trình lớn nhất theo chiều dọc 320 mm - Hành trình lớn nhất theo chiều ngang 190 mm - Đường kính tiện lớn nhất 180 mm -Trục chính: - Đầu trục chính A2 - 5 JIS - Bánh răng trục chính 75 (85) mm - Lỗ trục chính 46 (52) mm - Tốc độn lớn nhất 3500 (4500) Min-1 -Dao cụ ( ụ dao ): - Số dụng cụ cắt 8 Chiếc - Kích thước lớn nhất của dụng cụ 20sq mm - Lỗ lớn nhất lắp dụng cụ 25 mm - Hành trình lớn nhất X 90 {120} mm Z 230 mm - Cấp tốc độ chạy dao nhanh X 12 m/phút Z 18 m/phút Động cơ: - Động cơ trục chính AC 5.5/3.7 (AC 7.5/5/5) KW - Động cơ cụm chạy dao ngang X AC 1.0 KW - Động cơ cụm chạy dao ngang Z AC 1.6 KW = Động cơ bơm nước làm mát AC 0.25 KW = Động cơ thuỷ lực AC 0.75 KW Kích thước máy: - Chiều dài 1367 mm - Chiều rộng 1360 mm - Chiều cao 1720 mm Trọng lượng: 2200 Kg Công suất tổng cộng: 13.1 KVA ( Với AC 7.5/ 5.5 : 16.3) KVA I.1.1.2 Các bộ phận tiêu chuẩn và bộ phận tuỳ chọn Các bộ phận tiêu chuẩn: - Đầu kẹp dao 2 Chiếc - Số đầu lắp dao 8 Chiếc - ống kẹp 1 Chiếc - Mâm kẹp 1 Chiếc - Xylanh thuỷ lực 1 Chiếc - Bộ phận làm mát 1 - Đèn làm việc 1 Chiếc - Bộ phận chắn nước bắn 1 Chiếc - Thùng đựng dụng cụ 1 Chiếc - Sách hướng dẫn 1 Quyển Các bộ phận tuỳ chọn ( thay thế ): - ống kẹp - Mâm kẹp thuỷ lực - ụ sau - Dụng cụ cắt ren - Đầu kẹp dụng cụ - Lỗ kẹp dao tiện - Lỗ kẹp 2 dụng cụ - ống thông khí - Đèn tín hiệu - Cửa tự động - Bộ đếm điện từ - Xylanh thuỷ lực - Tốc độ đặc biệt của trục chính 4500 min-1 I.1.1.3 Đặc tính kỹ thuật của bộ phận điều khiển: Các đặc tính tiêu chuẩn: - Số trục điều khiển Điều khiển đồng thời 2 trục - Lượng dịch chuyển nhỏ nhất 0.001 mm - Lượng dịch chuyển nhỏ nhất yêu cầu X: 0.0005 mm Z: 0.0005 mm - Số chức năng phụ trợ M - 3 - Số chức năng trục chính S - 5 - Chức năng dụng cụ T - 4 - Mã vạch tiêu chuẩn EIA/ISO - Bộ phản hồi tốc độ cắt 1~ 50000 mm/phút - Hệ thống yêu cầu Tuyệt đối/ tuyến tính - Bộ nội suy Đường thẳng/ cung tròn - Tỷ lệ phản hồi tốc độ cắt 0~ 150% - Tỷ lệ hành trình chạy dao nhanh F 0,100% - Số chương trình 4 - Khe hở bù ( bù dao ) 0~ 9999 - Chiều dài chương trình 40 m - Số dụng cụ cài đặt 16 - Chương trình được đăng ký 63 - Hình dáng dụng cụ/ đầu kẹp dụng cụ Tiêu chuẩn - Vòng kín Tiêu chuẩn - Bán kính chỉ định trên cung tròn Tiêu chuẩn - Van đo trực tiếp đầu vào dụng cụ A Tiêu chuẩn - Màn hình soạn thảo Tiêu chuẩn - Góc vát/ góc lượn R Tiêu chuẩn - Điều chỉnh Bù bán kính đầu dao đầu ra B Tiêu chuẩn - Bộ chuyển đổi inch/ mét Tiêu chuẩn - Nhập dữ liệu đầu vào chương trình Tiêu chuẩn - Các chức năng khoá Tiêu chuẩn - Các chức năng trợ giúp Tiêu chuẩn - Đèn báo động 50 - Chức năng dự báo Tiêu chuẩn - Gọi chương trình tiếp theo - Đầu vào dạng thập phân Tiêu chuẩn - Điểm tham chiếu thứ 2 Tiêu chuẩn - Hộp kiểm tra giới hạn Tiêu chuẩn - Giao diện đầu vào/ ra Tiêu chuẩn Đặc tính kỹ thuật lựa chọn của bộ phận điều khiển: - Điều khiển tốc độ không đổi G96, G97 - Vòng lặp chu trình cắt G70 - G76 - Cài đặt thêm dụng cụ 32, 64 - Chức năng mở rộng chương trình - Chiều dài chương trình 80 m, 160 m - Bộ đếm theo giờ/ từng phần G33 - Cắt ren - Chu trình với mã lệnh M - Gốc trục chính - Xác định điểm dịch chuẩn của chương trình G54 - G59 so với điểm chuẩn - Chu trình khoan G83 - Quản lý tuổi bền của dụng cụ - Chuyển động về điểm gốc II: cấu trúc bộ phận của máy: II.1 Cấu trúc cụm trục chính của máy CNC- X10i Các bộ phận chính của trục chính gồm có: Bơm thuỷ lực, bộ mã hoá, ổ bi với dạng bi con lăn, ổ bi tròn, mâm cặp thuỷ lực, ống kẹp. Các bộ phận cơ bản của trục chính của máy X-10i được liệt kê dưới bảng sau đây: Puly trục chính 1 Giá hình trụ 1 Giá đỡ xi lanh 1 ống bọc ngoài 1 Xy lanh kẹp 1 46FS-Ta1 Hộp chứa chất lỏng làm mát 1 Nắp hộp chứa chất lỏng làm mát 1 Ren ốc cố định 2 nửa hộp 2 M6x12 Vòng chắn dầu 1 S42 ống dầu 1 + Truyền động cơ học của trục chính: Trục chính của máy tiện đóng một vai trò hết sức quan trọng, nó là bộ phận để gá đặt chi tiết, tạo ra chuyển động quay của phôi, nhờ đó chi tiết được gia công để đạt được kích thước và hình dáng yêu cầu. Bộ phận cơ bản ở đây có tác dụng để kẹp phôi là ống kẹp đàn hồi, ống kẹp đàn hồi được nối với xi lanh thuỷ lực và puly. Xi lanh thuỷ lực đóng vai trò là xi lanh thực hiện các quá trình đóng mở kẹp. Còn puly được nối với động cơ trục chính tạo nên chuyển động quay của trục chính. Động cơ trục chính là động cơ xoay chiều AC.5/3.7(AC7.5/5.5). Tốc độ lớn nhất có thể đạt được của trục chính là 3500 (4500) vg/phút. Để xác định được số vòng quay của trục chính, người ta dùng một cảm biến tốc độ. + Truyền dẫn thuỷ lực: Dầu thuỷ lực được bơm dầu bơm lên từ bể dầu đi qua hệ van điện tử, đây là loại van bốn của hai vị trí điều khiển bằng điện từ. Khi dầu thuỷ lực đi qua van này áp suất dầu ở đầu ra sẽ được giữ cố định ở một mức cho phép nào đó, từ đó dầu được bơm lên xi lanh thuỷ lực kéo trục chính về phía sau và ống kẹp đàn hồi đóng lại và chi tiết đựoc kẹp chặt. Trên đường dầu về dầu trong xi lanh được hồi thẳng bể dầu lúc này trục chính di chuyển về phía trước làm nhả kẹp của ống kẹp đàn hồi, và chi tiết được tháo ra. +Truyền dẫn điện: Truyền dẫn điện ở đây là truyền dẫn của động cơ trục chính. Động cơ trục chính được cung cấp dòng điện xoay chiều 220V, tần số f = 50Hz. Khi đó động cơ quay và sinh ra chuyển động quay của đầu trục chính, đó cũng chính là chuyển động quay của phôi. Ngoài ra van điện tử của trục chính cũng phải được cung cấp điện để thực hiện việc đóng mở mâm cặp trục chính. II.2. Cấu trúc ụ Revolve của máy tiện CNC - X10i ổ tích dao dùng để chứa dao gia công, đây là loại ổ tích dao dạng đĩa và chứa được 8 dao. - Nguyên tắc hoạt động: Đài dao được lắp vào ổ tích dao ở 8 vị trí, và được kẹp chặt bằng vít. Trên đài dao các chíp dao được lắp vào đài dao bằng vít kẹp . Chuyển động thay vị trí dao được thực hiện bởi chuyển động của động cơ bước (400W) có điều khiển qua khớp nối, thông qua piston chữ T rồi quay đĩa chứa dao. Các vị trí của đài dao được xác định chính xác nhờ senso cảm biến vị trí đã xác định trên đĩa cảm biến, mỗi vị trí này được tương ứng với một vị trí của một dao cụ. Khi đã xác định được vị trí của dao thì vị trí này được cố định bởi hệ thống kẹp thuỷ lực và chốt định vị trong suốt quá trình gia công. Hình vẽ: Các chi tiết cơ bản của hệ thống ổ tích dao: - Vỏ tránh bụi 1 - ổ tích dao chữ T 1 - Đường đẫn dầu 1 - Khớp nối A U08160-100VX-1408 1 - ụ Revolve 1 - Chốt côn 10x35 6 - Vòng chữ O đệm dầu P10A 1 - Vòng chữ O G160 1 - Vòng chữ O G110 1 - Vòng chữ O P9 2 - Vòng chữ O G125 1 - Vòng chữ O S36 1 - Vòng chữ O S100 1 - Vòng chữ O S80 1 - Vòng chữ O P115 1 - Vòng chữ O P115 1 - Đĩa định vị 1 - Đĩa cảm biến 1 - Bộ cảm biến 1 - Đầu cảm biến 1 - Bộ điều chỉnh 1 - Đài dao hình trụ 1 - Lỗ chốt lục giác GM1/16-28 3 - Vòng găng SDR180 1 - Bạc lót SPB607530 1 - Đệm kín khí SKY70 1 - Piston chữ T 1 - Chốt lò xo Ǿ6x20 1 - Lắp xi lanh 1 - Trục đài dao chữ T 1 - Đầu trục chữ T 1 - Vòng chắn dầu AC1532FO 1 - Động cơ servo HC-UF43 1 - Bộ khuếch đại động cơ MR-J2-40D-S28 1 - Vòng găng đàn hồi ặ6 2 - Khối kẹp (c) 8 - ổ chứa dao 8 - Chốt côn ặ10x32 4 II.3. Cấu trúc cơ cấu chạy dao ngang (trục X) của trung tâm tiện CNC- X10i. Truyền động chạy dao theo phương ngang tạo ra sự dịch chuyển tương đối giữa dao và phôi theo phương ngang (X) được điều khiển bởi một chương trình xác định nhằm tạo ra biên dạng của chi tiết gia công. Các hệ điều khiển truyền động chạy dao ngang chuyển đổi các lệnh về đường dịch chuyển cùng thông số tốc độ trên đường dịch chuyển đã xác định trước trong chương trình gia công chi tiết thành chuyển động phù hợp của bàn chạy dao trên máy công cụ. Hình vẽ 2: Chuyển động của bàn dao ngang theo phương X được thực hiện bởi động cơ xoay chiều vô cấp, tới khớp nối mềm, qua trục vít me. Chuyển động quay của trục vít me dẫn tới chuyển động tịnh tiến theo phương Z của đai ốc bi và dẫn tới giá đỡ, giá đỡ này được nắp ghép với bàn dao, khi giá đỡ di chuyển thì bàn máy cũng di chuyển theo. Hành trình dài nhất: Trục X 12m/phút Lượng dịch chuyển nhỏ nhất có thể thực hiện được: 0,0005mm Động cơ dẫn động trục vít có đặc tính sau: Công suất N = 1KW Dòng điện A = 3,2 Số vòng quay N = 3000vg/phút Điện áp vào 200 ~ 230 V / 50Hz/60Hz Các chi tiết cơ bản của cụm chạy dao ngang: - Tên chi tiết Kí hiệu Số lượng - Bàn trượt 1 - Giá đỡ nắp đai ốc bi 1 - Chốt côn nắp với lỗ côn ặ10x40 2 - Trục vít me (X) W2502-521Z-C3Z6 1 - Chốt côn nắp với lỗ côn ặ8x25 2 - ổ bi đỡ 20TAB04DB 1 - Chốt khoá KMT4 1 - Bạc hãm 1 - Cốc lót vòng bi GS2035 1 - Nắp vòng bi 1 - Khớp nối mềm AHT-65-15-16T 1 -Động cơ vô cấp xoay chiều A06B-0221-B000 1 II.4. Cấu trúc cụm cơ cấu chạy dao dọc (trục Z) của trung tâm tiện CNC-X10i Truyền động chạy dao theo phương dọc tạo ra sự dịch chuyển tương đối giữa dao và phôi theo phương ngang (Z) được điều khiển bởi một chương trình xác định nhằm tạo ra biên dạng của chi tiết gia công. Các hệ điều khiển truyền động chạy dao ngang chuyển đổi các lệnh về đường dịch chuyển cùng thông số tốc độ trên đường dịch chuyển đã xác định trước trong chương trình gia công chi tiết thành chuyển động phù hợp của bàn chạy dao trên máy công cụ. Hình vẽ 3: Chuyển động của bàn chạy dao dọc theo phương Z được thực hiện bởi chuyển động của động cơ xoay chiều vô cấp, tới khớp nối mềm, qua trục vít me. Chuyển động quay của trục vít me dẫn tới chuyển động tịnh tiến theo phương Z của đai ốc bi và dẫn tới của giá đỡ, giá đỡ này được lắp ghép với bàn dao, khi giá đỡ di chuyển thì bàn máy di chuyển theo. Hành trình nhanh nhất: Trục Z: 18 (m/ph) Lượng dịch chuyển nhỏ nhất có thể thực hiện được: 0,001 (mm) Động cơ dẫn động trục vít me có đặc tính sau: Công suất N = 1.6 kW Dòng điện A = 3,2 Số vòng quay n = 3000 vg/ph Điện áp vào 200 - 230 V / 50 Hz / 60 Hz - Các chi tiết cơ bản của cụm chạy dao dọc: Chi tiết Đặc tính Số lượng Bàn trượt 1 Đầu cảm biến TL-W5MC2 1 Trục vít me đai ốc bi (Z) W2004-641Z-C3Z6 1 Động cơ vô cấp xoay chiều A06B-0277-B000 1 Khớp nối mềm AHT-65-15-16TTMK 1 Chốt khóa KMT4 1 ổ bi đỡ chặn 20TAB04DB 2 Bạc chặn (A) 1 Giá đỡ 1 Chốt côn nắp với lỗ côn 10x45 2 ổ bi đỡ 6204ZZ 1 Nắp ổ bi 1 Chốt côn nắp với lỗ côn 10x40 2 II.5. Cấu trúc cụm thủy lực của trung tâm tiện CNC - X10i Hệ thống thủy lực của máy dùng để điều khiển xy lanh đóng kẹp của trục chính, điều khiển sự đóng mở kẹp của đài dao, và điều khiển ụ sau của máy. Điều khiển đóng mở kẹp của trục chính: Nhờ động cơ điều khiển (bơm dầu 13) sẽ hút dầu ra từ bể chứa dầu, đưa dầu qua van giảm áp (10) và van điện từ (9), van điện từ ở đây là loại van 4 cửa 2 vị trí điều khiển bằng điện từ. Khi qua các van này thì áp suất của dầu và lưu lượng của nó luôn được đảm bảo giữ ở một giới hạn cho phép. Từ đó dầu được đưa đến điều khiển đầu trục chính thực hiện việc đóng kẹp, việc mở kẹp được thực hiện khi dầu hồi về bể chứa dầu. Cần chú ý ở đây là mức dầu trong bể phải nằm trong giới hạn low-high để đảm bảo cho máy hoạt động bình thường. Điều khiển kẹp dao: Bơm dầu sẽ bơm dầu từ bể dầu theo đường ống qua van một chiều (12), van một chiều này có tác dụng không cho dầu hồi về bể dầu theo đường ống lên, sau đó đi qua van điện từ (14), van điện từ này là loại van 4 cửa 2 vị trí điều khiển bằng điện từ, van an toàn (16), và ở đầu ra dầu sẽ được giữ ở một áp suất cho phép đảm bảo cho việc kẹp chặt dụng cụ để gia công. Quá trình nhả kẹp dụng cụ được thực hiện khi dầu theo đường ống dẫn dầu thứ 2 trở về bể dầu. Điều khiển ụ sau: Việc điều khiển ụ sau cũng được thực hiện bằng van điện từ 4 cửa 2 vị trí điều khiển bằng từ. Bơm dầu sẽ đưa dầu lên van điện từ, nhưng trước đó dầu được đưa qua van giảm áp (19) để giảm áp suất của dầu xuống mức cho phép và cơ cấu điều chỉnh lưu lượng (22). Từ đó dầu được đưa đến điều khiển ụ sau của máy. Các thành phần của ụ thủy lực: Động cơ bơm pít tông P8NMR-10-CB-10 Đầu lọc dầu MSY-04-105 (100 ) Bình đựng dầu 10L (2.6 gal) Cảm biến nhiệt RA-1-No1 (1013-201-138) Dụng cụ đo mức dầu OLG2-60-M8 Lỗ thông khí MSA-V30 Nam châm MG40 Đồng hồ đo áp suất WIKA213.53.63 7MpaPT1/4 Van điện từ 4SL-3-2N-P7-H-10 Van giảm áp TGM2-3-PP-BW-G50 Van an toàn BH40028525 Van an toàn HTIC-03-04-10 Động cơ điều khiển 0,75kW 4P Van điện từ SL-G01-H3X-GR-D2-5195A Van tiết lưu 2755002009 Van an toàn ACC-05-C1 Đường ống phân phối MBG-1 Van điện từ SL-G01-E3X-GR-D2-5195A Van giảm áp 0GB-G01-AC-20 Đường ống phân phối MBS-1-10 Đồng hồ đo áp suất WIKA213.53.63 5MpaPT1/4 Bộ điều chỉnh lưu lượng HT-720-03 II.6 Cấu trúc hệ bôi trơn của trung tâm tiện CNC - X10i Hệ thống này dùng để bôi trơn đường trượt và đai ốc bi. Nếu dầu bôi trơn tăng quá nhanh, thì đường ống và bộ phân phối có thể bị phá hủy. Dung lượng bình chứa dầu bôi trơn: 1,5l (0.39 gal). Các thành phần của hệ thống bôi trơn: Bơm bán chu kỳ SMD31501A 1 Bộ phân phối lưu lượng PSS0/2 2 Bộ phân phối lưu lượng PSS0 18 Bộ phân phối lưu lượng PSS0 9 ống nối PD4 7 ống khuỷu PHD4 20 Đai ốc phân phối lưu lượng PAN4 29 Khớp nối thủy lực JD2 1 ống khuỷu PH4MPT 5 Khớp nối thủy lực JD3 1 ống linh hoạt FHC412 1 ống ghép AL4 64 ống bọc ngoài PA4 70 Nút xiết chặt 41 ống mềm lắp lẫn FHC410 1 ống mềm lắp lẫn FHC405 1 II.7. Cấu trúc hệ thống dung dịch trơn nguội của trung tâm tiện CNC - X10i Hệ thống này dùng để làm mát, rửa sạch phôivà dụng cụ cắt một cách tốt nhất, đẩy phoi ra khỏi dụng cụ cắt. ở đây không dùng bơm mồi mà dùng loại bơm ngập trong dung dịch làm mát. Thể tích bình chứa: 95 lit (24.7 gal) Tốc độ: 30-40 lit/phút (7.8-10.4 gal/phút) Bể chứa phải luôn để khoảng 80% dung lượng bình chứa (76 lit: 19.6 gal) và nó luôn cung cấp dung dịch làm mát trong quá trình gia công. Sơ đồ hệ thống dung dịch trơn nguội: II.8. Cấu trúc hệ thống kẹp và cấp phôi của trung tâm tiện CNC - X10i Hệ thống kẹp phôi được dùng ở đây là chấu kẹp đàn hồi hoặc mâm cặp 3 chấu. Khi tiến hành gia công các chi tiết tròn xoay có đường kính nhỏ (không quá lớn) thì thường dùng chấu kẹp đàn hồi làm đồ gá gia công, còn trường hợp các chi tiết tròn xoay có bán kính lớn thì dùng mâm cặp ba chấu để làm đồ gá gia công. Quá trình kẹp phôi hoặc nhả kẹp được thực hiện bằng hệ thống piston-xylanh kẹp trên hộp trục chính. Trong hệ thống piston-xylanh này thì piston được gắn cứng với một ống kẹp và ống kẹp này được lắp lỏng với trục chính, đồng thời nó cũng được nối với với chấu kẹp đàn hồi bằng lắp ghép ren. Do đó khi piston dịch chuyển dọc trục chính theo chiều kẹp phôi thì nó làm cho chấu kẹp đàn hồi di chuyển theo tạo thành lực kẹp để kẹp chặt chi tiết. Khi piston dịch chuyển theo chiều ngược lại thì khi đó chấu kẹp đàn hồi sẽ nhả kẹp và chi tiết được tháo ra. Hệ thống cấp phôi: Để cấp phôi tự động trong máy điều khiển số này ta có hai khả năng cấp phôi tự động. Khi phôi có đường kính nhỏ (< 42mm) thì thường ta sử dụng phôi thanh và được cấp tự động bởi một cơ cấu đẩy từ phía sau trục chính, khi ống kẹp đàn hồi mở thì phôi thanh được đẩy từ phía sau qua ống ở giữa trục chính và được định vị trước khi kẹp chặt lại. Còn khi phôi có đường kính lớn thì ta phải dùng mâm kẹp để kẹp phôi và quá trình cung cấp phôi tự động bây giờ được thực hiện bởi một tay máy gắn với máy tiện. Tại các nhà máy có quy mô nhỏ thì quá trình cấp phôI được thực hiện bởi công nhân đứng máy. Thông thường một công nhân có thể đứng từ hai đến ba máy, mỗi máy gia công xong một chi tiết thì người công nhân lại thay một phôi mới vào. Chương II :TíNH TOáN THIếT Kế TRụC CHíNH CủA MáY Sơ đồ hoá việc tính toán I. Thiết kế bộ truyền đai: Các thông số cần thiết: - Công suất động cơ: N1 = 5,5 (kw) - Số vòng quay : n1 = 4000 (vg/ph) (trục dẫn) : n2 = 3500 (vg/ph) (trục bị dẫn) I.1. Chọn loại đai: - Mômen trên trục bị dẫn: T1= 9,55.106.=15007 (Nmm) 15 (Nm) —> Chọn loại đai hình thang kiểu A, có các thông số sau: c e t s 3,5 9 15 10 Các thông số hình học chính: I.2. Đường kính bánh đai: - Đường kính bánh đai nhỏ: d1 = 1,2.d1min d1min : Đường kính tối thiểu của bánh đai nhỏ. Theo bảng (13.5) sách chi tiết máy tập hai ta có: d1min = 90 (mm) Ta có: d1 = 1,2.d1min = 1,2.90 = 108 (mm) Theo TC chọn d1 = 112 (mm) Tỉ số truyền của đai: u = = = 1,14 Vậy đường kính bánh đai lớn là: d2 = u.d1 = 1,14.112 = 127,68 (mm) Theo TC chọn d2 = 160 (mm) - Vận tốc đai: V = = = 20,51 (m/s) I.3. Khoảng cách trục: a (1,5 ... 2 ).(d1+ d2) Với bộ truyền quay nhanh ta chọn hệ số 1,5. —> a 1,5.(112 + 160) = 408 (mm) Chọn khoảng cách trục a = 420 (mm) I.4. Chiều dài đai: L = 2.a + L = 2.420 + = 1269 (mm) I.5. Góc ôm 1 trên bánh đai nhỏ: Góc ôm 1 được xđ theo CT: 1 = 180 - = 180 - 57. 1730 I.6. Số đai cần thiết: Số đai cần thiết được xác định theo CT: x - Trong đó: - [N] : Công xuất cho phép, xác định theo công thức: [N] = (N0.C.CL+ ) (KW) Với d1 =112 mm ; V = 20,51 m/s; theo hình (13.14a) sách chi tiết máy tập 2, ta có: N0 =2,7 (KW) : Số gia mômen xoắn, là phần tải trọng có thể truyền thêm đối với các Bộ truyền có tỷ số truyền u > 1. Do ứng suất uốn được giảm bớt khi đai vòng qua vành lớn nên: = 0,6 (Theo bảng :13.13) - C: Hệ số xét đến ảnh hưởng của góc ôm, theo bảng (13.11) (CTM tập 2) C = 1 - CL: Hệ số xét đến ảnh hưởng của chiều dài đai đến tuổi thọ đai, theo bảng (13.12): CL = 1 - Kđ: Hệ số tải trọng động. Do đây là máy cắt gọt liên tục (máy tiện Rơvolve) nên: Kđ =1,1 —> [N] =2,7.1,1 + 3,1 (KW) Vậy: x = = 1,95, Ta lấy x = 3 I.7. Chiều rộng bánh đai: B = (x-1).t + 2.S = (3-1).15 + 2.10 = 50 (mm) I.8. Tính lực tác dụng lên trục chính Fr (N): Fr = 2.F0.sin() Trong đó: F0: Lực căng ban đầu của đai: F0= .A1 : ứng xuất căng ban đầu, = 1,2 Mpa A1: Diện tích tiết diện của 1 đai, (tra bảng 13.3) A1 = 81 (mm2) F0: 1,2.(3.81) = 291,6 (N) Vậy Fr = 2.291,6.sin() = 582,64 (N) Lấy Fr = 583 (N) II. Tính toán trục chính: Đây là trục chính của máy tiện CNC nên ta sẽ chọn vật liệu cho nó là thép cacbon C45 có: Fy = 393 N/mm2 , Fu = 518 N/mm2 (theo ANSI) - Mô hình hoá trục chính: Trục chính được mô hình hoá thành dầm siêu tĩnh có 2 gối tựa, và mâm cặp. ở đây ta coi mâm cặp như một ngàm, từ đó ta xác định các thành phần phản lực và mômen tại ngàm: ở đây các lực tác dụng lên dầm là các lực cắt của dao tác dụng lên chi tiết gia công: - Xác định lực cắt: Theo công thức tính lực cắt P = C.tx.Sy (theo sách: Nguyên lý gia công vật liệu). Để đảm bảo khi tính toán được kích thước của trục chính là tối ưu nhất, đảm bảo đủ điều kiện bền khi làm việc, và các kích thước là tối ưu thì ở dây ta phải tính toán ở chế độ cắt khắc nghiệt nhất, tức là: t = tmax (chiều sâu cắt lớn nhất) S = Smax (lượng chạy dao lớn nhất) n = nmin (số vòng quay nhỏ nhất) Ta có: tmax = C. dmax: Đường kính phôi lớn nhất có thể cắt được: dmax =180 mm. C: hệ số, C = 0,7 —> tmax = 0,7.= 3,9 mm n: Số vòng quay giới hạn của đầu trục chính: n = (50 - 3500) vg/ph - Tính lực cắt: Py = Cy.tmaxx.Smaxy Trong đó: Cy: hệ số, Cy = 2000 x, y các số mũ, lấy theo bảng 5.17 (Nguyên lý gia công vật liệu) Ta lấy: Smax = 0,55 mm Ta tính được: Px = Cx.tmaxx.Smaxy = 1250.3,90,9.1,30,75 = 5180 (N) Py = Cy.tmaxx.Smaxy = 2000.3,91 .1,30,75 = 9496 (N) Pz = Cz.tmaxx.Smaxy = 650.3,91,2.1,30,65 = 3946 (N) - Mômen xoắn do lực cắt gây ra: Mxpy = Py. (N.mm) - Tính mômen xoắn tại ngàm: Tại ngàm ta đặt các lực cắt và mômen, để tính toán thì các lực đặt vào đầu ngàm là Px, Py, Pz. Px = 5180 (N) Py = 9496 (N) Pz = 3946 (N) Mxoắnpy = 1519408 (Nmm) Lực Px gây ra mômen uốn, còn lực Py gây ra mômen xoắn Mxpy. Sau khi đặt các lực vào ta sẽ vẽ được biểu đồ mômen uốn và mômen xoắn tại ngàm. - Tính các phản lực tại các ổ đỡ và biểu đồ mômen trên dầm đã mô hình hoá: - Xác định phản lực theo phương trục X: Ta có các phương trình cân bằng sau: Fx1+ Fx2 + Px’ = 0 Fx1.250 - Mux’ -Px’.175= 0 Fx1 = (N) Fx2 = - Fx1 - Px’ = - 6941 - 5180 = - 12121 (N) Do đó Fx2 có chiều ngược hình vẽ. Xác định phản lực theo phương Y: Fy1+ Fy2 - Fr - Py’ = 0 Fr.330 - Fy1..250 + Muy - Py’.175 = 0 (Muy = Py.160) Fy1 = Fy2 = Fr + Py - Fy1 = 583 + 4982 - 200 = 9879,5 (N) Với: Mt = 34662 (Nmm) Fx1 = 6941 (N) Fx2 = 12121 (N) Fy1 = 200 (N) Fy2 = 9897,5 (N) Từ biểu đồ mômen ta thấy điểm nguy hiểm nhất trên trục chính là tại gối 2, tại đó mômen uốn và mômen xoắn là tập trung nhiều nhất so với các điểm trên dầm. Ta có: Mx = 1735250 (Nmm) My = 1519408 (Nmm) Mt = 854640 (Nmm) Vì trục chính của máy tiện là trục rỗng nên đường kính trục tại tiết diện nguy hiểm xác định bởi: dj = Trong đó: dj : Đường kính ngoài của trục. Mtđj : Mômen tương đương tại tiết diện j : hệ số dj0: Đường kính trong của trục rỗng tại tiết diện j, = 0,613. []: ứng xuất cho phép của vật liệu chế tạo trục, [] = 50 (Mpa). Mtđj = = Mtđj = 2568639 (Nmm) Vậy ta tính được đường kính trục tại tiết diện j (gối thứ hai) dj = = 82,62 (mm) Để đảm bảo trục đủ bền trong quá trình làm việc ta phải lấy đường kính trục lớn lên và qui tròn: Do đó ta chọn theo máy chuẩn: d2 = dngoài = 85 (mm) d1 = dtrong = 85.0,613 = 50 (mm) II.1. Kiểm nghiệm động cơ cho trục chính: Mômen xoắn của động cơ phải thắng được mômen ma sát và mômen xoắn do lực cắt gây ra: Mxđ/c = i0.Mxđ/c + Hay: Mxđ/c = Trong đó: i0: Tỷ số truyền của bộ truyền đai, i0 = : Hiệu suất bộ truyền đai, với đai thang: = 0,92...0,97 Ta chọn = 0,95 Mxpy: Mômen xoắn do lực cắt gây ra (lực cắt lớn nhất) Mxpy = (Nmm) Mxđ/c = (Nmm) Biết : Mxđ/c = 9,55.106. Muốn Mxđ/c max thì n phải min. Ta lấy n = 50 (vg/ph) Nđ/c = (Kw) Chọn động cơ cho trục chính như sau: Công suât: N = 5,5 (kw), Số vòng quay: n = 4000 (vg/ph) II.2. Tính mối ghép then trên trục chính: Mối ghép then trên trục chính là mối ghép để truyền chuyển động quay cho trục chính thông qua puly lắp trên trục chính. Mối ghép then phải thoả điều kiện bền dập và điều kiện bền cắt. - Điều kiện bền dập: - Điều kiện bền cắt: Trong đó: d: Đường kính trục, d = 85 (mm) T: Mômen xoắn trên trục, T = 50322 (Nmm) lt: Chiều dài then, lt = 45 (mm) Tra bảng (9.1) sách: Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí, ta có: b = 20 (mm) h = 12 (mm) t1 = 7,5 (mm) t2 = 4,9 (mm) Từ đó ta tính được: 1,49 (Mpa) Vậy: < [] = 30 (Mpa) Như vậy mối ghép then ở vị trí puli với trục chính thoả mãn điều kiện bền. II.3. Tính chọn ổ lăn cho trục chính: - Yêu cầu của ổ trục chính máy cắt kim loại: + Đảm bảo độ chính xác theo hướng trục và hướng kính của trục khi tải trọng thay đổi. + Đảm bảo tuổi thọ cao đến mức có thể khoảng 8000...10000 giờ đối với ổ trượt và khoảng 5000 giờ đối với ổ lăn. + Việc điều chỉnh ổ phải dễ dàng, tháo lắp đơn giản. Có những ổ trục đặc biệt khoảng 3, 4 tháng cần phải thay đổi, nên yêu cầu này phải chú ý khi thiết kế. + Chế tạo và sử dụng được dễ dàng, tuỳ theo điều kiện làm việc và yêu cầu kỹ thuật mà ta có thể dùng ổ trượt hoặc ổ lăn làm ổ trục cho trục chính. + Khi thiết kế và lựa chọn ổ trục cần chú ý những nguyên tắc sau: - ổ lăn dùng rất tốt cho những ổ trục chính cho những máy không cần phải gia công chính xác như máy cưa, máy định tâm hoặc những máy có lực tác dụng lên trục chính nhỏ như máy mài, máy tiện nhỏ, tổ hợp ổ lăn còn dùng ở những ổ trục có lắp ráp hẹp. - ổ trượt dùng làm trục chính cho máy gia công chính xác, trục chính của những máy có lực tác dụng lớn, đặc biệt là trục chính của các loại máy tiện. - Tính toán chọn ổ Số vòng quay của trục chính: n = 3500 (vg/ph) Đường kính trục: d =85 mm Lực dọc trục: Pz = 3946 (N) - Mô hình hoá trục chính: ở đây trục chính được lắp với ổ lăn. Do là trục chính của máy tiện, nên trong quá trình gia công trục chính đóng vai trò là lực kẹp phôi, do đó nó chịu đồng thời chịu tác dụng của lực dọc trục và tải trọng hướng tâm, nên tại đầu trục được lắp bằng 3 ổ trong đó có 2 ổ bi đỡ chặn chủ yếu chịu tải trọng dọc trục và một phần tải trọng hướng tâm, và một ổ bi đũa đỡ 2 dãy chịu chủ yếu là tải trọng hướng tâm. Còn phía sau dùng ổ đũa đỡ 2 dãy, chịu lực hướng tâm là chủ yếu. Tính toán và chọn ổ: + Tuổi thọ của ổ: L = Lh.60. Trong đó: Lh: Thời gian phục vụ của ổ, Lh = 20000 (h) n: Số vòng quay của ổ, n = 3500 (vòng/ph) —> L = 20000.60. = 4200 (triệu vòng) - Kiểm nghiệm khả năng tải động: Q =( X.V.Fr + Y.Fa).Kđ.Kt Trong đó: Q: Tải trọng quy ước Fr: Tải trọng hướng tâm Fa: Tải trọng dọc trục V: Hệ số kể đến vòng nào quay, ở đây vòng trong quay = 1 Kt: Hệ số ảnh hưởng của nhiệt độ, do t0 < 100c nên Kt = 1 Kđ: Hệ số đặc tính tải trọng, ở đây là tảI va đập nhỏ: Kđ = 1 - Đối với ổ 1: ổ đũa đỡ hai dã