Khoa : cơ khí chế tạo máy phần thứ nhất tổng hợp cấu trúc động học máy I - Xác định công dụng của máy - chọn các thông số chủ yếu I. Đặc điểm , công dụng của máy phay lăn răng và các thông số cơ bản . 1.Đặc điểm , công dụng của máy phay lăn răng . - Máy phay lăn răng là 1 loại máy chuyên dùng , thờng đợc sử dụng để gia công bánh răng trụ răng thẳng , răng nghiêng ăn khớp ngoài , bánh vít , trục then hoa . v . v . - Máy phay lăn răng có trục dao theo phơng ngang , mang dao và thực hiện chuyển động cắt chính - Máy có các bộ phận chính : Thân máy , bàn dao , hộp tốc độ có gắn trục chính , hộp chạy dao , hộp phân phối chuyển động , bàn máy , giá đỡ , các bộ phận điều khiển . v . v . - Khi gia công bánh răng có thể chạy dao bằng phơng pháp thông thờng hoặc chạy dao đờng chéo Thuyết minh đồ án tốt nghiệp bộ môn : máy & tự động hoá 1 Khoa : cơ khí chế tạo máy - Khi gia công bánh vít có thể chạy dao hớng kính hay chạy dao tiếp tuyến - Việc gia công trên máy dựa theo nguyên lý bao hình , biên dạng răng gia công hình thành từ vô số các vết cắt của dao và phôi do quá trình ăn Gkhớp cỡng bức tạo nên - Gia công bánh răng bằng phơng pháp này có u điểm nổi bật là có tính vạn năng cao , thể hiện ở chỗ nếu cùng mô đuyn thì 1 dao phay lăn răng ( Dao trục vít ) có thể gia công đợc các bánh răng với số răng bất kỳ , so với phơng pháp gia công răng bằng chép hình thì điều này không thể có vì dao đợc chế tạo theo bộ 8 , 16 , 32 . . . mỗi dao phay chép hình chỉ có thể gia công đợc một khoảng số răng nào đó mà thôi , mặt khác gia công bằng máy phay lăn răng cho độ chính xác biên dạng cao hơn nhiều so với phơng pháp chép hình . - Nhợc điểm cơ bản của phơng pháp này là dao có cấu tạo phức tạp và đắt tiền , phôi đòi hỏi phải có khoảng thoát dao lớn . 2. Các thông số cơ bản của máy - Đờng kính phôi lớn nhất D max = 500 ( mm). - Mô đuyn lớn nhất của bánh răng đợc cắt m max = 10 (mm). + Các thông số chuẩn của máy chuẩn 5K32 - Kích thớc bao L x B x H = 2650 x 1510 x 2000 - Trọng lợng máy 7200 (kg) - Chiều dài lớn nhất của bánh răng thẳng đợc cắt 350 (mm) - Răng nghiêng với góc nghiêng : 30 0 200 (mm) 45 0 350 (mm) 60 0 130 (mm) - Sự phụ thuộc của góc nghiêng vào đờng kính phôi : 30 0 500 (mm) 45 0 350 (mm) 60 0 250 (mm) II - Phơng pháp tạo hình bề mặt chi tiết gia công Trong lĩnh vực gia công chế tạo bánh răng thì phơng pháp phay lăn răng đ- ợc sử dụng phổ biến hơn so với các phơng pháp gia công chế tạo bánh răng khác , thực tế thờng dùng 2 phơng pháp là chép hình và bao hình . Máy phay lăn răng làm việc theo nguyên tắc bao hình các chuyển động tạo hình nhận đợc bằng cách xem xét quá trình gia công . * xét 1 răng nh hình vẽ : 1 : Đờng chuẩn 2 : Đờng sinh Thuyết minh đồ án tốt nghiệp bộ môn : máy & tự động hoá 2 1 2 Khoa : cơ khí chế tạo máy Bề mặt gia công trên bánh răng trụ răng thẳng nhận đợc khi đem (2) tịnh tiến theo phơng song song với trục phôi ( Tức là theo phơng đờng chuẩn (1) ) Nh vậy các chuyển động tạo hình cần thiết là : - Chuyển động tạo hình đờng sinh s - Chuyển động tạo hình đờng chuẩn c - Khi gia công bánh răng trụ răng thẳng , răng nghiêng thì chuyển động quay (Q 1 ) của dao phay trục vít nhằm mục đích tạo ra tốc độ cắt chính và phù hợp với chuyển động quay ( Q 2 ) của phôi , phải thoả mãn tỉ số truyền sau : i = K Z Q Q 2 1 = Nhóm động học tạo hình đờng sinh s ( Q 1 , Q 2 ) Ta có sơ đồ gia công nh sau : Nh ta biết rằng chuyển động phân độ F a sẽ trùng với chuyển động tạo đờng sinh s - Khi cắt bánh răng trụ răng thẳng , đờng chuẩn sẽ là đờng song song với trục phôi , để tạo ra đờng chuẩn này thì dao phay phải dịch chuyển dọc trục phôi với lợng chạy dao đứng S đ xác định trên 1 vòng quay của phôi c ( T d ) - Khi cắt bánh răng trụ răng nghiêng thì đờng chuẩn là đờng xoắn vít có góc nâng bằng góc nâng của bánh răng cần gia công . Để nhằm tạo ra độ nghiêng của răng (hay đờng chuẩn) thì khi đó phôi phải quay phụ đi 1 lợng là Q 3 và chuyển động quay phụ này phải phù hợp với chuyển động tịnh tiến của dao T d c ( Q 3 , T d ) Để cho rõ ràng hơn ta đi xét 1 phôi có các thông số D f T , m , và hình trải của phôi : Thuyết minh đồ án tốt nghiệp bộ môn : máy & tự động hoá 3 Phôi T d Dao TV Q 1 Q 2 T d Q 1 Q 2 Q 3 Đặt vấn đề Khoa : cơ khí chế tạo máy - Khi gia công bánh răng thẳng dao đi từ AB còn khi gia công răng nghiêng thì dao phải đi từ AB 1 , điều đó có nghĩa là cứ mỗi vòng quay thì dao phải quay thêm hoặc bớt 1 cung BB 1 ( Tùy thuộc vào chiều xoắn của răng cần gia công) - Trong đó lợng chạy dao đứng là S đ , phôi quay thêm 1 cung BB 1 tơng ứng với quay thêm f 1 D . BB hay 1 lợng T S d (vòng) Nh vậy phôi quay 1 vòng thì dao quay K Z (vòng) . Để tạo góc nghiêng của răng thì phôi phải quay thêm hoặc bớt 1 lợng T S d và dao phải quay thêm hoặc bớt T S d . K Z (vòng) Phôi quay 1 vòng Dao quay K Z ( 1 T S d ) (vòng dao ) III - Thành lập sơ đồ cấu trúc máy Từ việc phân tích phơng pháp tạo hình trên ta thấy máy phay lăn răng khi gia công mọi sản phẩm đều có các xích là : - Xích tốc độ - Xích bao hình - Xích vi sai Thuyết minh đồ án tốt nghiệp bộ môn : máy & tự động hoá 4 Dao TV D f .D f S đ A B B 1 B A B 1 Khoa : cơ khí chế tạo máy Để hình thành nên các chuyển động tạo hình trên ta thấy có nhiều phơng án thành lập sơ đồ cấu trúc động học tức là sơ đồ xác định các xích liên kết trong và vị trí đặt các khâu điều chỉnh Khi cắt bánh răng trụ răng thẳng cần có chuyển động quay chính của dao là Q 1 để tạo ra tốc độ cắt, chuyển động quay phôi Q 2 phù hợp với Q 1 . Do vậy giữa dao và phôi phải có liên kết nội với chạc điều chỉnh i x , đó là nhóm tạo hình đờng sinh s (Q 1 ,Q 2 ) . Khi cắt bánh răng trụ răng nghiêng để tạo thành đờng chuẩn thì máy phải có thêm chuyển động tạo thành đờng xoắn ốc đó là chuyển động quay phụ thêm Q 3 phù hợp với chuyển động thẳng đứng của bàn máy T, lúc này bàn máy mang phôi nhận đồng thời 2 chuyển động độc lập nhau (Q 2 ,Q 3 ) vì vậy trong cấu tạo của máy cần bố trí thêm cơ cấu cộng (cơ cấu vi sai) để gộp 2 chuyển động này đó là nhóm tạo hình đờng chuẩn c (Q 3 ,T d ). Để tạo thành các chuyển động trên ta thấy có rất nhiều phơng án thành lập sơ đồ cấu trúc. Cơ sở cho việc thành lập sơ đồ cấu trúc: Trớc hết phải viết đợc liên kết nội và chuyển động của các nhóm hình thành. Từ đó ta có 4 phơng án thành lập sơ đồ cấu trúc động học nh sau : a , b , c , d (Các hình vẽ trang sau) Thuyết minh đồ án tốt nghiệp bộ môn : máy & tự động hoá 5 ì Q 1 Q 2 Q 3 Phôi Dao TV Vít me 1 i x 2 3 4 5 6 i y T d Ph ơng án : a ì T d Q 1 Q 2 i x i y 1 2 3 4 5 6 Q 3 Ph ơng án : b  Khoa : c¬ khÝ chÕ t¹o m¸y  ThuyÕt minh ®å ¸n tèt nghiÖp bé m«n : m¸y & tù ®éng ho¸  6  Σ × 1 2 Q 1 Q 2 Q 3 T d 3 4 5 6 i x i y Ph ¬ng ¸n : c Σ × T d 1 2 3 4 5 6 Q 1 Q 2 Q 3 i x i y Ph ¬ng ¸n : d Khoa : cơ khí chế tạo máy * Xét Ha và Hb có cơ cấu cộng nằm sau khâu điều chỉnh i x . +, Xét trờng hợp Ha: - Khi điều chỉnh xích bao hình : LDĐTT là : 1 vòng dao K/Z vòng phôi Phơng trình điều chỉnh: 1.i x . i .i 34 = K/Z vòng phôi ( ) 1 Z K . i.i 1 i 34 = x - Khi điều chỉnh xích vi sai : LDĐTT là : T (mm) bàn dao phôi quay phụ thêm 1 (vòng) vm t T ( vòng ) vít me phôi quay phụ thêm 1 (vòng) vm t T .i y .i .i 34 = 1 (vòng) Hay : .Z.m Sin . .ii t T 1 . .ii t .iT.i t i n34 vm 34 vm 34 vm y === ( * ) Trong đó : +) t vm : Bớc của trục vít me đứng. +) i : Tỷ số truyền của cơ cấu cộng chuyển động +) m n : Modul pháp của bánh răng cần gia công +) Z : Số răng của bánh răng cần gia công +) : Góc nghiêng của bánh răng cần gia công +, Hoàn toàn tơng tự ta cũng thấy ngay biểu thức của i y cho Hb cũng chính là công thức ( * ) * Xét Hc và Hd có cơ cấu cộng nằm trong i x +, Xét trờng hợp Hc : - Ta có phơng trình điều chỉnh xích bao hình : z 1 .i.i.i k 1 12 = i x = 12 .ii 1 . z k (1) Thuyết minh đồ án tốt nghiệp bộ môn : máy & tự động hoá 7 Khoa : cơ khí chế tạo máy Phơng trình điều chỉnh xích vi sai là : 1.i.i.i.i t T 65y vm = .Z.m Sin . .i.ii t T 1 . .i.ii t .i.iT.i t i n65 vm 65 vm 65 vm y === (2) Thay (1) vào (2) ta có : .K.m Sin .C .K.m Sin . i .it i n y n65 12vm y == +, Xét trờng hợp Hd : Ta có phơng trình điều chỉnh xích bao hình : z 1 .i.i.i.i k 1 y12 = i x = y12 .i.ii 1 . z k Ta có phơng trình điều chỉnh xích vi sai là : 1.i.i.i.i t T y65 vm = i y = 65 vm .i.ii 1 . T t Đem so sánh các phơng án trên với nhau ta thấy rằng : - phơng án c, d có việc điều chỉnh vi sai không phụ thuộc vào số răng của bánh răng bị cắt, do đó khi cắt các bánh răng với số răng khác nhau ta chỉ cần điều chỉnh chạc i x , Do đó sẽ rút ngắn đợc thời gian điều chỉnh máy đảm bảo cặp bánh răng làm việc tốt vì chúng có cùng góc nghiêng. Còn phơng án a, b thì không có u điểm nào. - Phơng án d, có nhợc điểm là khi cắt bánh răng nghiêng lợng chạy dao thẳng đứng phụ thuộc vào tốc độ quay của dao. Do đó năng xuất không cao vì không thể tăng tốc độ quay của dao lên liên tục đợc. Mặt khác giả sử ta muốn điều chỉnh trớc một khâu nào đó là diều không thể thực hiện đợc vì chúng có những giá trị cha xác định. - Để khắc phục nhợc điểm này ta sử dụng sơ đồ cấu trúc máy theo phơng án (c) có thêm khâu điều chỉnh lợng chạy dao i S . - Do lợng chạy dao phụ thuộc rất nhiều vào độ cứng của phôi , chế độ cắt , vật liệu dao . . . cho nên để phù hợp với tất cả các loại phôi gia công khác nhau thì ta phải bố trí khâu điều chỉnh chạy dao i s . - Mặt khác khi cắt bánh vít trên máy phay lăn răng ta còn sử dụng chạy dao hớng kính và chạy dao tiếp tuyến - Khi cắt bánh vít bằng phơng pháp chạy dao tiếp tuyến thì chuyển động quay của dao và phôi là chuyển động nhắc lại sự ăn khớp của trục vít bánh vít. - Chuyển động chạy dao của vít me mang bàn dao ( S t ) nhắc lại sự ăn khớp của bánh răng thanh răng do đó phôi phải quay thêm 1 lợng là Q 3 do xích vi sai đảm nhiệm. Thuyết minh đồ án tốt nghiệp bộ môn : máy & tự động hoá 8 Khoa : cơ khí chế tạo máy - Để mở rộng và thay đổi lợng chạy dao tiếp tuyến trên sơ đồ cấu trúc động học ta bố trí thêm khâu điều chỉnh i 0 Ta có sơ đồ cấu trúc máy khi cắt bánh vít bằng hớng kính và chạy dao tiếp tuyến nh ở Ha và Hb. - ở Hb có chuyển động tạo hình đờng sinh( s )là nhắc lại sự ăn khớp giữa trục vít và bánh vít s (Q 1 ; Q 2 ) .Chuyển động chạy dao tiếp tuyến nhắc lại sự ăn khớp bánh răng thanh răng ( Dao tịnh tiến T đẩy phôi quay phụ thêm Q 3 ). Do đó phát sinh xích vi sai , cơ cấu này nhằm bù trừ lại lợng quay phụ Q 3 của phôi bánh vít , việc thêm vào hay trừ đi là phụ thuộc vào chiều nghiêng cần thiết của bánh vít gia công so với chiều nghiêng của dao trục vít . - Ta sẽ để khâu điều chỉnh i s điều chỉnh đồng thời cả chạy dao đứng và chạy dao hớng kính vì một lý do không có trờng hợp gia công nào đồng thời chạy dao đứng và chạy dao hớng kính . Nhng khi gia công chạy dao đờng chéo ta phải sử dụng đồng thời chạy dao đứng và chạy dao tiếp tuyến nên chúng phải đợc điều chỉnh riêng biệt theo từng trờng hợp . Do vậy ta bố trí 1 khâu điều chỉnh i o cho chạy dao tiếp tuyến vừa sử dụng khi phay đờng chéo vừa mở rộng phạm vi điều chỉnh cho chạy dao tiếp tuyến Thuyết minh đồ án tốt nghiệp bộ môn : máy & tự động hoá 9 ì 1 Q 1 Q 2 T t 2 Q 3 3 4 i x 56 7 8 i y 9 10 11 i s Hình: b ì Q 2 Q 1 T k 1 2 3 i x 4 5 6 7 Hình: a i y Khoa : cơ khí chế tạo máy Nh vậy ta thành lập đợc sơ đồ cấu trúc động học hoàn chỉnh xích liên kết nh sau : Theo sơ đồ cấu trúc trên ta có các thành phần lợng di động tính toán và công thức điều chỉnh của từng xích nh sau: 1- Xích tốc độ +)Lợng di động tính toán : n đc ( vg/ph ) n d ( vg/ph ). +)Phơng trình cân bằng : n đc . i cđ . i v = n d +)Công thức điều chỉnh : i v = n d .1 / n đc . i cđ = C v . n d / n đc 2- Xích phân độ ( bao hình ) +) Lợng di động tính toán : 1 (vg) dao K/ Z (vg) Phôi Thuyết minh đồ án tốt nghiệp bộ môn : máy & tự động hoá 10 M S đ S k S t Q 1 Q 2 Q 3 Ph ơng án cấu trúc động học toàn máy i s i x i y i 0 i v [...]... dạng răng y = 0,49 Z : Số răng của bánh răngZ = 29 m : Chiều dài tơng đối của bánh răng lấy m = 10 (mm) 3 Thuyết minh đồ án tốt nghiệp bộ môn : máy & tự động hoá 34 Khoa : cơ khí chế tạo máy : Hệ số khả năng tải Với bộ truyền bánh răng nón, răng thẳng lấy = 1 Với bộ truyền bánh răng nón răng nghiêng ta chọn = 1,5 mtb: Modul trung bình trên tiết diện trung bình Với cặp bánh răng này : Z = 29 , N =... hộp tốc độ dùng bánh răng thay thế về mặt lý thuyết thì số cấp tốc độ không bị hạn chế , tức là với các cặp bánh răng khác nhau sẽ tạo ra các cấp tốc độ yêu cầu tơng ứng Để Thuyết minh đồ án tốt nghiệp bộ môn : máy & tự động hoá 18 Khoa : cơ khí chế tạo máy hạn chế kích thớc hớng kính và việc lắp bánh răng thay thế phải lắp công xôn ngời ta thờng lấy giới hạn tỷ số truyền của bánh răng thay thế nh... bánh răng có Z 160 Đối với số răng Z 160 ta cố thể dùng bánh răng thay thế đã dùng với số răng Z 160, và để mở rộng phạm vi điều chỉnh trong xích bố trí thêm cặp bánh răng thay thế có tỷ số truyền : e/f = 1/4 Ta không dùng bánh răng di trợt mà dùng bánh răng thay thế với mục đích là làm cho kế cấu máy đơn giản Ta có công thức điều chỉnh xích phân độ : +) Khi cắt bánh răng có Z < 160 Thuyết minh đồ. .. nghệ Máy phay lăn răng là loại máy chuyên dùng để gia công bánh vít, bánh răng trụ răng thẳng, răng nghiêng Phôi gia công là phôi trụ có đờng kính lớn nhất : Dmax = 500 (mm ) Mô đuyn lớn nhất của bánh răng đợc cắt là : mmax = 10 (mm) Vật liệu gia công trên máy : Thép, gang, đồng và chất dẻo Dao đợc sử dụng là dao phay trục vít, dao bay II - Đặc trng về kỹ thuật +) Đờng kính lớn nhất của bánh răng. .. đồ án tốt nghiệp bộ môn : máy & tự động hoá 27 Khoa : cơ khí chế tạo máy ix = a x c x 24 K = bx d x Z +) Khi cắt bánh răng có Z > 160 a c 48 K ix = x x = bx d x Z IV - Thiết kế xích vi sai Từ công thức đã tính ở phần trớc (phần cấu trúc động học máy) ta có : iy = Cy.Sin/ .K.mn Đây là tỷ số truyền chạc bánh răng thay thế xích vi sai Để dễ dàng tính toán bánh răng thay thế, ta dùng hai cặp bánh răng. .. động cơ tính toán, tra bảng 3-P4 Theo [4] chọn động cơ kiểu A02 51-4 có: N = 7,5 (KW) ; n = 1460 (vg/ph) ; i = 0.23 ; Mbd/Mdm = 1,8 Thuyết minh đồ án tốt nghiệp bộ môn : máy & tự động hoá 17 Khoa : cơ khí chế tạo máy phần thứ ba tính toán động học máy I tính toán Hộp tốc độ Vì máy thiết kế là máy chuyên dùng, chi tiết đợc gia công hàng loạt Do đó ta sử dụng hộp tốc độ dùng bánh răng thay thế Thông... 68 III - Thiết kế xích bao hình (Xích phân độ) Gọi : Z là số răng của bánh răng cần cắt K là số đầu mối của dao phay trục vít Xích bao hình thiết kế phải đảm bảo lợng di động tính toán: Z/K (vòng dao) 1 (vòng phôi) Vì K và Z đều có thể thay đổi đợc, do đó trên xích bao hình cần phải bố trí cặp bánh răng thay thế Để dễ dàng tính toán bánh răng thay thế trong xích ta bố trí hai cặp bánh răng thay thế... bảo quản, chế i tạo bánh răng thay thế của10hai xích này dễ dàng hơn, tránh nhầm lẫn và lựa chọn i9 dễ khi sử dụng Từ trên ta có đồ thị vòng quay xích chạy dao đứng nh sau : (Hình vẽ) i8 i13 i1 1(vg)phô i io i7 0,50 i6 0,40 i5 0,32 i4 0,25 i3 0,20 i2 Thuyết minh đồ án tốt nghiệp 0,158 0,128 bộ môn : máy & tự động hoá 23 0,10 0,08 Đồ thị vòng quay xích chạy dao đứng Khoa : cơ khí chế tạo máy 2 -Xích... 0,1 (mm/vg) Thuyết minh đồ án tốt nghiệp 0,043 0,039 bộ môn : máy & tự động hoá 25 Đồ thị vòng quay xích chạy hớng kính 0,027 Khoa : cơ khí chế tạo máy Có thể bỏ qua không cần dùng Mặt khác phân tích lại tỷ số truyền ta có sự sai số quá lớn do đó ta có thể bỏ qua cặp bánh răng có tỷ số truyền i = 1,58 Khi đó : K =3.8.4 = 96 Chọn : Z = 18 Ta thấy bánh răng bé nhất là bánh răng chủ động.Ta có: a9... tốt nghiệp bộ môn : máy & tự động hoá 30 Khoa : cơ khí chế tạo máy phần thứ t tính toán động lực học máy I - Xác định thành phần lực nf nd R PZ PX PC Theo phần đặc trng về động lực học máy ta có PN Lực cắt Pz của dao đợc tính theo công thức: PZ = K(a + 0,4c).b = 18120 (N) Lực pháp tuyến Py: Thuyết minh đồ án tốt nghiệp bộ môn : máy & tự động hoá 31 Khoa : cơ khí chế tạo máy Py=PN= K(0,4a + . điểm , công dụng của máy phay lăn răng . - Máy phay lăn răng là 1 loại máy chuyên dùng , thờng đợc sử dụng để gia công bánh răng trụ răng thẳng , răng nghiêng ăn khớp ngoài , bánh vít , trục then. Phơng pháp tạo hình bề mặt chi tiết gia công Trong lĩnh vực gia công chế tạo bánh răng thì phơng pháp phay lăn răng đ- ợc sử dụng phổ biến hơn so với các phơng pháp gia công chế tạo bánh răng khác ,. khí chế tạo máy phần thứ ba tính toán động học máy I tính toán Hộp tốc độ Vì máy thiết kế là máy chuyên dùng, chi tiết đợc gia công hàng loạt. Do đó ta sử dụng hộp tốc độ dùng bánh răng