Bài giảng Cơ sở thiết kế máy công cụ

CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY CÔNG CỤTÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC MÁYTRUYỀN DẪN CHÍNHTrong các máy cắt kim loại chuyển động chính có thể là chuyển động quay hoặc chuyển động thẳng. Nó có thể thực hiện đối với phôi hoặc dụng cụ cắt. Vận tốc của chuyển động chính phụ thuộc điều kiện gia công cụ thể, nó có thể cố định hay thay đổiCẤU TRÚC NHÂN Hộp tốc độ của các máy hiện nay đặc biệt là của các máy vạn năng có số cấp tốc độ và phạm vi điều chỉnh lớn. Các hộp tốc độ lại đòi hỏi đơn giản, gọn nhẹ, số trục truyền dẫn ít, hiệu suất cao, ít tiếng ồn. Mặt khác hộp tốc độ cần có tính công nghệ cao, có độ tin cậy khi vận hành và thuận tiện khi sữa chữa bảo dưỡng.Số vòng quay trục chínhSố vòng quay của trục chính tuân theo quy luật của chuổi cấp số nhân nên cho phép chúng ta có thể thiết kế hộp tốc độ với các cấu truc nhân đơn giản nhất, cấu trúc nhân này gồm các cơ cấu thành phần có hai trục, được bố trí nối tiếp nhau trong một hoặc vài xích động học.Chúng ta hãy khảo sát một hộp tốc độ đơn giản, có 6 cấp tốc độ (hình 31 a)Để truyền chuyển động quay từ trục I đến trục II ta dung cấu trúc nhân là khối bánh răng ba bậc với các cặp bánh răng 1-2, 3-4, 5-6, còn từ trục II đến trục III là khối bánh răng hai bậc với các cặp bánh răng 7-8, 9-10. Do các cấu trúc nhân bố trí nối tiếp với nhau, nên với một tốc độ quay của trục chủ động I thì trục bị động III (hoặc trục chính) có thể có sáu tốc độ quay khác nhau Z=6=2.3Như vậy nếu có cùng số lượng nhóm truyền như nhau, nếu ta thay đổi thứ tự kết cấu của các nhóm truyền đó thì ta sẽ nhận đựoc các kiểu hộp tốc độ khác nhau có cùng một số cấp tốc độ.Từ ví dụ trên ta suy ra công thức kết cấu tổng quát để xác định số cấp tốc độ của hộp như sau:Z= p1 . p2 . p3  pm (46)Ở đây : p1.p2.p3  pm là số bộ truyền trong nhóm thứ nhất, thứ hai, thứ m. Khi thay đổi thứ tự kết cấu ta có K1 kiểu kết khác nhauPhương trình điều chỉnh truyền dẫn.Giả sử có một hộp truyền dẫn có Z cấp tốc độ, phạm vi điều chỉnh số vòng quay của trục chính là Rk ,có Z là tỷ số truyền nằm giữa trục I và trụcII, sau khi qua bộ truyền đơn i1 nằm giữa trục II và trục III cho ta trên trục III dãy tốc độ N1 tuân theo quy luật cấp số nhânĐể mở rộng phạm vi điều chỉnh ta kéo dài them chuỗi vòng quay bằng cách them vào sau chuỗi N1 các chuổi N2, N3  tiếp bằng cách đưa thêm vào giữa trục II và trục III bộ truyền i2, i3, . như hình 32.Như vậy chuỗi số vòng quay đã được mở rộng thành:n1,n2,,n3..,nk-1­,nk,nk+1,nk+2,.n2k -1, n­2k,n2k+1,n2k+2,, n3k+1 ,n3k, n3k+1,n3k+2,TÍNH TỶ SỐ TRUYỀN.Các tỷ số truyền cũng được tiêu chủân hoá để thuận tiện trong tính toán thiết kế, chúng phụ thuộc vào số bộ truyền p và đặc tính x của nhóm, công bội φ của chuỗi số vòng quay truyền dẫn và có dạng. φE (E nguyên, 0)Có 2 phương pháp tính tỷ số truyền.2. Phương pháp đồ giảiMuốn xác định tỷ số truyền phải vẽ đồ thị số vòng quay để biểu diễn các tỷ số truyền cụ thể và tần số vòng quay cụ thể. Trên đồ thị số vòng các tỷ số truyền cũng được biểu diện ở dạng i=φE.Ở đây: E là số khoảng lgφ mà tia truyền dẫn cắt quaE=0 thì i=1 và tia truyền dẫn nằm ngangE>0 thì i>1 và tia truyền dẫn nằm chếch lên trênE1) thì:Với các trị số Emin và Emax tính ra thường là số lẽ cần phải quy tròn lên phía trên.Nếu số răng của các bánh răng tính ra có Sz > Smax cần phải điều chỉnh lại, bằng cách giảm bớt trị số k và chịu sai số tỷ số truyền i (i ≤ 2%). Có hai phương pháp để giảm trị số k:1. Phân tích lại tỷ số truyền có aj+bj làm cho k lớn.Sau đólại tính k và Emin, chọn lại E, tính lại Zj và Zj' .2.Bỏ bớt thừa số của K rồi tính lại như trên song lúc này Zj và Zj'tính ra thường bị lẻ sau khi qui tròn thì khoảng cách trục A của các bộ truyền này sẽ bị thay đổi do đó phải dịch chỉnh các cặp bánh răng. TRUYỀN DẪN CỦA CƠ CẤU CHẠY DAO Đặc trưng của các cơ cấu chạy dao của các máy công cụ là độ chính xác xích động học. Các xích cắt ren, bao hình, phân độ và các xích tương tự của máy cắt kim loại đòi hỏi độ chính xác cao, ở một số cơ cấu chạy dao có cơ cấu điều chỉnh cac sai số đo độ không chính xác của các trục vít me gây ra.a. Dùng vít me-đai ốcb.Dùng bánh răng thanh răngc. Dùng cơ cấu camPhương pháp tính toán động học cơ cấu chạy dao về nguyên tắc không khác tính toán cơ cấu chuyển động chính.ĐỘNG HỌC TRUYỀN DẪN XÍCH CẮT REN Tính toán động học hộp chạy dao tiện ren Ở sơ đồ nguyên tắc xích cắt ren, muốn cắt một bước ren nào đó ta phải tính toán lựa chọn các bánh răng thay thế. Trên hình biểu diễn sơ đồ cơ cấu chạy dao để cắt ren không phải tính toán lựa chọn các bánh răng thay thế.)Trong xích động học ngoài chạc bánh răng thay thế a-b, c-d, đưa vào khâu điều chỉnh đảm bảo đầy đủ các tỉ số truyền (trên hình 55 là cơ cấu nóc tông, trong trường hợp khác là khối bánh răng di trượt và cơ cấu nhân thường là truyền dẫn gấp bộiTrên hình , khi bánh răng 11 ở vị trí như hình vẽ thì khối 1-6 đonga vai trò chủ động; ứng với trường hợp cắt ren hệ mét (ren quốc tế và ren mô đun. Nếu gạt bánh răng 11 sang phải ăn khớp trong với bánh răng 8 thì trịc II và bánh răng 7 đóng via trò chủ động, còn khối bánh răng 1-6 đóng vai trò bị động; ứng với trường hợp cắt ren hệ Anh (ren hệ Anh và ren pít).Bởi vậy số răng của bánh răng 1- 6 tỉ lệ với bước ren được cắtZi =C.tpGiá trị C nhận được sao cho số răng của bánh răng nhỏ nhất của khối bánh răng 1- 6không nhỏ hơn 2832.Ví dụ : Hãy tính toán xích động học của hình để cắt gọt được tất cả các loại ren.a.Ren quốc tế với bước tp=1; 1,25; 1,5; 1,75; 2; 2,5; 3; 3,5; 4; 4,5; 5,5; 6 mm.b. Ren Anh với số vòng ren trên : n =4;5 ;6;7;8;9;10;11;12;14;16;18;20;24;28.TRƯỜNG HỢP DÙNG CƠ CẤU NÓC TÔNG LÀM NHÓM CƠ SỞCác chuổi bước ren đã cho ở trên có thể sắp xếp thành các hàng và cột,sao cho các bước ren trong một cột tạo thành một cấp số cộng, còn trên cùng một hàng tạo thành cấp số nhân có công bội  = 2Nếu trong nhóm cơ sở không đổi đường truyền khi chuyển từ ren hệ mét sang ren hệ Anh thì các bước ren phải sắp xếp lớn dần từ trái sang phải và từ trên xuống dưới. Nghĩa là với ren hệ mét, trị số bước ren nhỏ nhất, tmin đặt ở vị trí cột 1 hàng 1 (1,1) của bảng; còn ren hệ Anh thì trị số vòng ren nhỏ nhất có trên 	(nmin),sẽ đặt ở vị trí hàng m, cột n (m,n). Khi sắp xếp chú ý số cột không lớn hơn 4, số hàng không quá 10. Để đảm bảo cắt hết các bước ren, các ột các hàng ren không đượ bỏ sót các bước ren đã cho.Khi tính toán ta lấy bằng ren quốc tế làm cơ sở để tính, các loại ren khác nhận được bàng cách tính toná điều chỉnh thêm. Khi chọn cột để tính cần chọn cột nào có đậy đủ bước ren. DÙNG BÁNH RĂNG DI TRƯỢT LÀM NHÓM CƠ SỞ Các bước tiến hành cũng tương tự như trên. Song khoảng cách trục trong nhóm cơ sở và nhóm gấp bội thường bố trí bằng nhau để có sự trùng tâm giữa hai nhóm. Do đó thường ta phải chọn khoảng cách trục A. Như vậy số răng của các bánh răng trong các cặp truyền động vừa phải đảm bảo tỉ số truyền chính xác để cắt ren lại phải đảm bảo khoảng cách trục A đồng nhất. Như vậy trong nhóm cơ sở phải dùng các mo đun khác nhau để ra các tổng số răng St.Sau đó căn cứ vào tỉ số truyền chọn những cặp bánh răng và mô đun thích hợp. Các cặp bánh răng đảm bảo tỉ số truyền chính xác nhưng S2 có sai khác be hơn hoặc bằng 3 răng ( 3 răng) đều dùng được song phải dịch chỉnh răng Ví dụ:Cần cắt bước ren chọn tp =1 như vị trí trên ta đã có itt =20/ 60. Vậy khi ta cắt