Thiết kế máy phay đứng vạn năng cỡ trung

LỜI NÓI ĐẦU Đảng và nhà nước ta đã nhấn mạnh: Muốn đưa đất nước ta phát triển cần đẩy nhanh quá trình công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước. Hiện đại hoá tức là có nền công nghiệp phát triển. Để có được như thế cần phải phát triển ngành cơ khí vững mạnh. Sản phẩm của ngành cơ khí rất đa dạng: cung cấp máy móc thiết bị phục vụ cho các ngành công nghiệp khác, chế tạo ra rất nhiều sản phẩm phụ vụ trực tiếp đáp ứng nhu cầu con người; cải thiện điều kiện lao động của con người. Ngành chế tạo máy là một trong những ngành công nghiệp chủ yếu sản xuất ra những công cụ lao động quan trọng, là cơ sở vật chất của tiến bộ kỹ thuật. Một trong những yêu cầu và nhiệm vụ quan trọng của ngành là sản xuất máy công cụ. Trong các phân xưởng hay các nhà máy cơ khí, thì máy phay là một trong những máy cắt chiếm phần lớn trong tổng số máy cắt trong đó, thường từ 20 đến 30%. Ưu điểm của máy phay là gia công được nhiều bề mặt có hình dạng bất kỳ, những bề mặt định hình, cùng với việc dễ dàng nâng cao năng suất máy, mở rộng phạm vi điều chỉnh tốc độ có thể tham gia vào quá trình tự động hoá và cơ khí hoá của các chuyển động phụ. Ðồ án tốt nghiệp là đồ án quan trọng nhất đối với sinh viên, với đồ án này sinh viên sẽ đi sâu vào thiết kế một bộ phận máy hay một máy hoàn chỉnh. Nên nó đòi hỏi phải vận dụng tất cả các kiến thức đã học về thiết kế máy cùng với các tài liệu về yêu cầu thiết kế, ngoài ra đây cũng là dịp giúp sinh viên nâng cao sự hiểu biết và tập làm quen dần với khả năng thiết kế và khả năng ứng dụng thực tế. Tuy nhiên, với thời gian ngắn ngủi và với lần đầu tiên đi vào thiết kế nên thiết kế cũng sẽ không tránh khỏi những sai sót. Tôi kính mong các thầy cô đóng góp ý kiến nhằm giúp tôi học hỏi thêm. Nhân dịp này tôi cũng xin chân thành cảm ơn thầy Trần Minh Chính cùng các thầy cô trong khoa đã giúp tôi hoàn thành đồ án tốt nghiệp này. Đà Nẵng, ngày 1 tháng 6 năm 2008 Sinh viên thæûc hiãûn:Hoàng Đình Ninh. phÇn I XAÏC ÂËNH CAÏC THÄNG SÄÚ KYÎ THUÁÛT CUÍA MAÏY I CAÏC VÁÚN ÂÃÖ CHUNG CUÍA MAÏY PHAY 1. Giới thiệu chung về công nghệ phay. Hiện nay phay là phương pháp gia công rất phổ biến, có khả năng công nghệ rất rộng rãi. Phay không những gia công được mặt phẳng mà còn gia công được các mặt định hình khác. Trong sản xuất loạt lớn, hàng khối phay gần như thay thế được cho bào và một phần lớn cho xọc. Nguyên nhân chủ yếu vì dao phay có nhiều lưỡi cắt cùng làm việc, tốc độ phay lại cao hơn bào, đồng thời có thể thực hiện nhiều biện pháp công nghệ để nâng cao năng suất. Phay được thực hiện trên các kiểu máy phay như máy phay vạn năng nằm ngang hoặc đứng .Trong sản suất loạt lớn còn thực hiện trên máy phay nhiều trục, máy phay có bàn quay, máy phay chuyên dụng… Khi gia công các chi tiết lớn như thân máy, các chi tiết dạng hộp có kích lớn… còn dùng máy phay giường. Dao phay có nhiều loại: dao phay mặt đầu, dao phay trụ, dao phay đĩa (một, hai hoặc ba mặt), dao phay ngón, dao phay định hình… Tuỳ theo kết cấu của dao phay, kiểu máy phay sử dụng, người công nghệ có thể gia công được nhiều dạng bề mặt khác nhau bằng các phương pháp khác nhau. 2. Các phương pháp công nghệ phay: 2.1. Phay mặt phẳng: Phay mặt phẳng có thể dùng: dao phay trụ, dao phay mặt đầu, dao phay ngón hoặc dao phay đĩa. Hình I-1: Phay mặt phẳng bằng dao phay mặt đầu Hình I-2:Phay mặt phẳng bằng dao phay trụ Khi gia công mặt phẳng bằng dao phay trụ tuỳ theo chiều quay của dao, hướng tiến dao người ta phân thành hai loại phay: phay thuận và phay nghịch. - Phay thuận là quá trình phay mà chiều chuyển động của dao và chi tiết trùng nhau. - Phay nghịch là quá trình phay mà chiều chuyển động của dao và chi tiết ngược chiều nhau. Hình I-3: Phay mặt phẳng theo phương pháp phay nghịch và phay thuận Phương pháp phay nghịch hiện nay được dùng phổ biến hơn phay thuận vì quá trình cắt ít bị va đập nên việc bảo quản máy và dao dể dàng. Tuy nhiên phay thuận chi tiết đạt độ bóng cao hơn và dể nâng cao năng suất hơn. Do đó khi gia công thô thực hiện theo phương pháp phay nghịch, gia công tinh thực hiện theo phương pháp phay thuận. Tuy vậy khi phay thuận trên máy sẽ xuất hiện va đập lớn nên cần có các cơ cấu đặc biệt để giảm va đập. Để nâng cao năng suất có nhiều phương pháp khác nhau: Phay đồng thời nhiều bề mặt, phay nhiều chi tiết trên một lần gá, phay liên tục bằng cách dùng bàn quay. Phay đồng thời nhiều bề mặt chi tiết Phay nhiều chi tiết trên một lần gá Phay liên tục bằng cách dùng bàn quay: ta phải sử dụng đồ gá chuyên dụng. 2.2. Phay rãnh then và then hoa: Phay rãnh then và then hoa có thể dùng: dao phay đĩa ba mặt, dao phay ngón, dao phay rãnh then chuyên dụng, dao phay định hình, dao phay lăn răng… Phay bằng dao phay đĩa ba mặt: thường được thực hiện trên máy phay nằm ngang. Phay rãnh then bán nguyệt: chỉ có chuyển động chạy dao hướng kính. Phay rãnh then bằng dao phay ngón, dao phay rãnh then chuyên dụng. Phay then hoa: bằng dao phay đĩa ba mặt và dao phay định hình hoặc bằng dao phay lăn răng trong sản xuất loạt lớn. 2.3. Phay ren: Phay ren có thể thực hiện bằng dao phay đĩa hoặc dao phay răng lược. Gia công phay ren đạt độ chính xác không cao nên chỉ thực hiện gia công thô. 2.4. Phay các bề mặt định hình: Có hai phương pháp phay: Phay chép hình theo mẫu. Phay mặt định hình bằng dao phay định hình. II. XAÏC ÂËNH CAÏC THÄNG SÄÚ KYÎ THUÁÛT CUÍA MAÏY PHAY CÁÖN THIÃÚT KÃÚ Tæì caïc säú liãûu âaî cho ban âáöu: - Kêch thæåïc baìn maïy 1250x320 mm. - Säú voìng quay giåïi haûn truûc chênh v/ph: 30 ¸1500. - Læåüng chaûy dao giåïi haûn mm/ph 19,5 ¸ 950. - Säú cáúp truûc chênh: 18. - Säú cáúp chaûy dao:18. Þ Choün máy chuáøn laì maïy 6H12. 1. Âàûc tênh kyî thuáût maïy - Kêch thæåïc baìn maïy 1250 x 320 mm - Dëch chuyãøn låïn nháút cuía baìn maïy mm: + Doüc: 700 + Ngang: 260 + Thàóng âæïng: 370 - Khoaíng caïch tæì truûc chênh âãún baìn maïy 30 ¸450 mm. - Khoaíng caïch tæì soïng træåüt thán maïy tåïi baìn maïy 220¸ 480 mm. - Læûc keïo låïn nháút cuía häüp chaûy dao (kg): + Doüc: 1500 + Ngang: 1250 + Thàóng âæïng: 500 - Säú cáúp täúc âäüü truûc chênh: 18 - Phaûm vi âiãöu chènh täúc âäü truûc chênh: 30 ¸1500 v/ph. - Cäng suáút âäüng cå truûc chênh: 7 KW. - Cäng suáút âäüng cå chaûy dao: 1,7 KW. - Khäúi læåüng maïy 2900 kg - Kêch thæåïc phuí bç maïy: 2100 x 2440 x1875 mm3. - Goïc quay cuía âáöu truûc chênh + - Säú raînh chæî T:3. - Bãö räüng raînh chæí T: 18 mm. - Khoaíng caïch giæîa 2 raînh chæî T: 70 mm. - Dëch chuyãøn nhanh cuía baìn maïy mm/ph: + Doüc: 2300 + Ngang: 2300 + Thàóng âæïng: 770 - Phaûm vi chay dao nhanh: 770¸2800 mm/ph. - Säú bæåïc tiãún cuía baìn maïy: 18 cáúp: + Doüc: 19,5 ¸ 950 + Ngang: 19,5 ¸ 950 + Thàóng âæïng: 8 ¸ 89 2. Sơ đồ kết cấu động học của maïy phay: Theo các sơ đồ gia công để tạo lực cắt Q1 cần tạo ra tốc độ cắt V(hoặc n) thông qua xích chuyển động chính truyền chuyển động cho trục chính từ động cơ. Chọn động cơ có tốc độ ndc v/p qua cơ cấu truyền động nào đó truyền đến trục động cơ thông qua xích tốc độ iv làm trục chính mang dao phay quay với tốc độ từ nmin¸nmax Phương trình xích truyền động trục chính: ndc1.i12.iv = ntc Þiv = Mặt khác để thực hiện quá trình cắt gọt cần có chuyển động tịnh tiến T2 của bàn máy mang chi tiết. Chuyển động này được thực hiện từ động cơ thông qua xích chuyển động tịnh tiến: xích chạy dao is và cơ cấu nào đó làm bàn máy dịch chuyển với tốc độ từ smin¸smax. Phương trình cân bằng xích chạy dao: ndc2.itx = sbm Þ is Thông thường trên bàn máy còn có gắn thêm đầu phân độ để mở rộng công nghệ phay của máy.Nó không phải thực hiện chuyển đọng tạo hình, nhưng cần thiết đế tạo ra các bề mặt giống nhau. Ví dụ: khi công xong một răng của bánh răng, chi tiết gia công cần quay một góc là bao nhiêu để gia công bánh kế tiếp Sơ đồ động học của máy: 3. Caïc xêch truyãön âäüng cuía maïy 3.1. Giåïi thiãûu vãö truyãön âäüng trong maïy. Trong maïy càõt kim loaûi coï thãø phán ra thaình hai loaûi: truyãön âäüng vä cáúp vaì truyãön âäüng phán cáúp. Truyãön âäüng vä cáúp: coï thãø choün báút cæï säú voìng quay naìo trong phaûm vi (nmin - nmax) tæì âoï coï thãø choün âæåüc säú voìng quay håüp lyï âãø gia cäng êt gáy täøn tháút vãö täúc âäü. Truyãön âäüng phán cáúp: chè choün âæåüc mäüt säú täúc âäü trong phaûm vi (nmin - nmax) nãn khäng thãø choün âuïng täúc âäü càõt håüp lyï tæì âoï chëu täøn tháút vãö täúc âäü. Hiãûn nay, khäng thãø chãú taûo mäüt caïch coï kinh tãú táút caí caïc træåìng håüp truyãön âäüng vä cáúp. Do âoï ta choün truyãön cho maïy thiãút kãú laì truyãön âäüng phán cáúp trong âoï täøn tháút vãö täúc nàòm trong giåïi haûn cho pheïp. Thç chuäùi säú voìng quay phaíi phán bäú thec CSN våïi cäng bäüi laì φ. Nhæ váûy, ta choün truyãön âäüng cho maïy thiãút kãú laì truyãön âäüng phán cáúp. Truyãön âäüng naìy âæåüc thæûc hiãûn nhåì caïc khäúi baïnh ràng di træåüt. Chuäùi säú voìng quay laì CSN xaïc âënh båíi nmin, nmax,φ,Z. Cäng bäüi cuía chuäùi säú voìng quay cuía xêch truyãön âäüng φ âæåüc tiãu chuáøn hoaï våïi caïc giaï trë sau: 1,06;1,12;1,26;1,41;1,58;1,78;2 Ta choün maïy thiãút kãú coï φ=1,26 vç: + Khi choün nhæ váûy thç sæû phán bäú cáúp täúc âäü khäng quaï daìy giuïp ta dãù daìng choün âæåüc nhiãöu váûn täúc càõt khaïc nhau tæång æïng våïi tæìng loaûi váût liãûu khaïc nhau tæïc laì sæû phán bäú cáúp váûn täúc âæåüc traíi âãöu + Kãút cáúu khäng phæïc taûp. 3.2. Xêch täúc âäü. Træåïc tiãn ta âi xaïc âënh caïc váûn täúc cuaí maïy æïng våïi tæìng loaûi dao coï âæåìng kênh, váût liãûu cuía chi tiãút gia cäng. ÅÍ maïy phay âæïng thç ta thæåìng duìng dao phay màût âáöu vaì dao phay ngoïn. Våïi theïp thç: σb =610N/mm2 σch=360N/mm2 + Xeït cho dao phay màût âáöu: Täúc âäü càõt V khi phay theïp bàòng dao phay màût âáöu làõp caïc ràng dao theïp gioï Dmin = 75mm ð Vmax = 54m/p ; Sz = 0.05mm ; Vmaxâc = 54 x 1,15 = 62,1m/p Dmax = 225mm ð Vmin = 26m/p ; Sz = 0.33mm ; Vminâc = 26 x 1,15 = 29,9m/p Täúc âäü càõt V khi phay theïp bàòng dao phay màût âáöu liãön khäúi theïp gioï coï dung dëch trån nguäüi Dmin = 40mm ð Vmax = 61m/p ; Sz = 0.03mm ; Vmaxâc = 61,15 x 1,15 = 70,15m/p Dmax = 75mm ð Vmin = 25,5m/p ; Sz = 0.33mm ; Vminâc = 25,5 x 1,15 = 29,3m/p Täúc âäü càõt V khi phay håüp kim âäöng bàòng dap phay màût âáöu làõp caïc ràng dao theïp gioï Dmin = 75mm ð Vmax = 113m/p ; Sz = 0.05mm ; Vmaxâc = 113 x 1 = 113m/p Dmax = 225mm ð Vmin = 49,5m/p ; Sz = 0.44mm ; Vminâc = 49,5 x 1 =49,5 m/p Täúc âäü càõt V khi phay theïp bàòng dao phay màût âáöu håüp kim cæïng Dmin = 80mm ð Vmax = 398m/p ; Sz = 0.07mm ; Vmaxâc = 398x1,26 = 501,48m/p Dmax = 400mm ð Vmin =116m/p ; Sz = 0.33mm ; Vminâc = 116 x 1,26=146,16 Täúc âäü càõt V khi phay gang xaïm bàòng dao phay màût âáöu gàõn maính håüp kim cæïng Dmin = 75mm ð Vmax = 266m/p ; Sz = 0.07mm ; Vmaxâc = 266 x 1,26 = 322,6m/p Dmax = 400mm ð Vmin = 60m/p ; Sz = 0,7mm ; Vminâc = 60 x 1,26 = 75,6m/p + Xeït cho dao phay ngoïn: Täúc âäü càõt V khi phay theïp bàòng dao phay ngoïn theïp gioï Dmin = 16mm ð Vmax = 69m/p ; Sz = 0,06mm ; Vmaxâc = 69 x 1,26 = 89,94m/p Dmax = 50mm ð Vmin = 41,5m/p ; Sz = 0,24mm ; Vminâc = 41,5 x 1,26 = 52,29m/p Täúc âäü càõt V khi phay gang xaïmbàòng dao phay ngoïn theïp gioï Dmin = 16mm ð Vmax = 48,5m/p ; Sz = 0.05mm ; Vmaxâc = 48,5 x 1,12 = 54,32m/p Dmax = 50mm ð Vmin =57 m/p ; Sz = 0.3mm ; Vminâc = 57 x 1,12 = 63,84m/p Täúc âäü càõt V khi phay håüp kim âäöng bàòng dao phay ngoïn theïp gioï Dmin = 16mm ð Vmax = 79m/p ; Sz = 0,05mm ; Vmaxâc = 79 x 1 = 79m/p Dmax = 50mm ð Vmin = 69m/p ; Sz = 0.3mm ; Vminâc = 69 x 1 = 69m/p Täúc âäü càõt V khi phay raînh theïp bàòng dao ngoïn theïp gêo coï dung dëch trån nguäüi Dmin = 16mm ð Vmax = 35m/p ; Sz = 0.045mm ; Vmaxâc = 35 x 1,26 = 44m/p Dmax = 32mm ð Vmin = 19,5m/p ; Sz = 0.09mm ; Vminâc = 19,5 x 1,26 =24,57m/p Täúc âäü càõt V khi phay raînh gang xaïm bàòng dao phay ngoïn theïp gioï Dmin = 16mm ð Vmax = 25,5m/p ; Sz = 0.04mm ; Vmaxâc = 25,5 x 1,12 =28,56m/p Dmax = 32mm ð Vmin = 19m/p ; Sz = 0,1mm ; Vminâc = 19 x 1,12 = 21,28m/p Täúc âäü càõt V khi phay raînh håüp kim âäöng bàòng dao phay ngoïn theïp gioï Dmin = 16mm ð Vmax = 52m/p ; Sz = 0.04mm ; Vmaxâc = 52 x 1= 52m/p Dmax = 32mm ð Vmin = 40m/p ; Sz = 0,1mm ; Vminâc = 40 x 1 = 40m/p Theo kãút quaí tênh toaïn åí trãn thç ta coï nmin=42,3v/p,nmax=1996,3v/p. Âáy laì kãút quaí tênh så bäü. Âãø xaïc âënh phaûm vi âiãöu chènh thêch håüp nháút trong âiãöu kiãûn sæí duûng thæûc tãú ta tham khaío phaûm vi âiãöu chènh cuía maïy 6H12 våïinmin=30v/p,nmax=1500v/p Phaûm vi âiãöu chènh säú voìng quay giåïi haûn ð Säú cáúp täúc âäü cuía truûc chênh âæåüc tênh nhæ sau: ð Phæång trçnh xêch âäüng: Säú voìng quay tiãu chuáøn cuía maïy nhæ sau(v/p): n1 = 30 n10 = 236 n2 = 37.5 n11 = 300 n3 = 47.5 n12 = 375 n4 = 60 n13 = 475 n5 = 75 n14 = 600 n6 = 90 n15 = 750 n7 = 118 n16 = 900 n8 = 130 n17 = 1180 n9 = 190 n18 = 1500 a) Læåïi kãút cáúu: PAKG 3 x 3 x 2 PATT (1) (3) (9) 3[1] 3[3] 2[9] b) Læåïi âäö thë voìng quay: Trãn cå såí læåïi kãút cáúu vaì caïc tè säú truyãön âaî biãút trong så âäö âäüng ta veî âæåüc læåïi voìng quay häüp täúc âäü maïy phay 6H12. 3[1] 3[3] 2[9] * Våïi quy æåïc: Caïc âiãøm nàòm trãn truûc ngang chè säú voìng quay cuû thãø. Caïc tia näúi caïc âiãøm tæång æïng giæîa caïc truûc biãøu diãøn trë säú truyãön cuía tæìng càûp baïnh ràng. + Tia nghiãng phaíi : i > 1 (tàng täúc) + Tia nghiãng traïi : i < 1 (giaím täúc) + Tia thàóng âæïng : i = 1 3.3. Xêch chaûy dao. Trong häüp chaûy dao coï cå cáúu phaín häöi giaím säú truûc cuía häüp. Trong häüp chaûy dao coï ly håüp ma saït âãø taïch âæåìng truyãön cäng taïc khi chaûy dao nhanh. a) Phæång trçnh xêch âäüng: MP MT Mmåí Mâoïng Säú læåüng chaûy dao (mm/ph): s1 = 19.5 s10 = 150 s2 = 23.5 s11 = 190 s3 = 30 s12 = 235 s4 = 37.5 s13 = 300 s5 = 47.5 s14 = 375 s6 = 60 s15 = 475 s7 = 75 s16 = 600 s8 = 95 s17 = 750 s9 = 118 s18 = 950 Læåïi kãút cáúu: PAKG 3 x 3 x 2 3[3] 3[1] 2[9] PATT (3) (1) (9) Læåïi âä thë voìng quay: Trãn cå såí læåïi kãút cáúu vaì caïc tè säú truyãön âaî biãút trong så âäö âäüng ta veî âæåüc læåïi voìng quay häüp chaûy dao maïy phay 6H12. i8 i1 i2 i3 i4 i5 i6 i7