Thiêt kế truyền động quay cho máy mài

 §å ¸n tèt nghiÖp  Trang bÞ ®iÖn 
nhËn xÐt cña gi¸o viªn híng dÉn
Líp K35IA

1

Đồ án tốt nghiệp Trang bị điện
lời nói đầu
Trong điều kiện công cuộc kiến thiết nớc nhà đang bớc vào thời kỳ công
nghiệp hoá hiện đại hoá đất nớc với những cơ hội thuật lợi và những khó khăn
thách thức lớn. Điều này đặt ra cho thế hệ trẻ, những ngời chủ tơng lai của đất
nớc những nhiệm vụ nặng nề, đất nớc đang cần sức lực và trí tuệ cũng nh lòng
nhiệt huyết của những tri thức trẻ.
Sự phát triển nhanh chóng của cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật nói
chung và lĩnh vực Điện - Điện tử - Tin học nói riêng làm cho bộ mặt của xã hội
thay đổi từng ngày. Trong hoàn cảnh đó, để đáp ứng đợc những yêu cầu thực
tiễn của sản xuất đòi hỏi những ngời cán bộ kỹ thuật trong tơng lai phải đợc
trang bị những kiến thức chuyên ngành một cách sâu rộng.
Trong khuôn khổ chơng trình đào tạo các cán bộ ngành tự động hoá -
cung cấp điện, nhằm giúp cho sinh viên trớc khi ra trờng có điều kiện hệ thống
hoá lại những kiến thức đã đợc trang bị ở trờng cũng nh có điều kiện tiếp cận
với những mô hình kỹ thuật chuyên ngành của thực tiễn trong sản xuất, đồng
thời giúp cho sinh viên có cơ hội t duy độc lập nghiên cứu và thiết kế thì các
sinh viên trớc khi ra trờng đều đợc giao làm đồ án tốt nghiệp. Bản thân em sau
năm năm học tập tại trờng đến nay em đợc giao đề tài
"Thiết kế hệ thống truyền động quay cho chi tiết máy mài"
với thời gian làm đồ án là ba tháng.
Đất nớc ta trong thời kỳ hiện nay nền công nghiệp có hoàn cảnh là có cải
tạo, nâng cấp lại những thiết bị và dây truyền sản xuất cũ theo quan điểm là giữ
lại những phần thiết bị đã hoàn thiện sẽ còn phù hợp và thay thế những phần đã
lạc hậu hoặc có nhiều nhợc điểm để cho ra thị trờng những thiết bị có độ hoàn

thiện cao, khi đa vào sản xuất cho năng suất và chất lợng sản phẩm cao. Dựa
trên nền tảng đó bản đồ án này thiết kế hệ thống trang bị điện cho truyền động
quay chi tiết máy mài, tập chung vào giải quyết, cải tạo hệ thống trang bị điện
cho hệ thống.
Trong quá trình làm đề tài, với sự chỉ bảo tận tình của thầy giáo hớng dẫn
Trần Xuân Minh - Trởng bộ môn trang bị điện và, các thầy giáo trong các bộ
môn, sự góp ý xây dựng của các bạn đồng nghiệp cùng với sự lỗ lực của bản
Lớp K35IA

2

Đồ án tốt nghiệp Trang bị điện
thân đến nay nội dung bản đồ án đã đợc hoàn thành. Với nội dung "Thiết kế hệ
thống truyền động cho máy mài" và đợc xây dựng trên cơ sở tính toán lôgic,
khoa học có tính thuyết phục cao. Bản đồ án đợc trình bày một cách ngắn gọn,
dễ hiểu, các số liệu đợc tra cứu từ những tài liệu có uy tín. Tuy nhiên do thời
gian làm đồ án và khả năng về lợng kiến thức có hạn, cùng với sự hạn chế về
sách tra cứu nên bản đồ án này không thể tránh khỏi những khiếm khuyết, em
rất mong đợc sự chỉ bảo của các thầy giáo cũng nh bạn bè đồng nghiệp để bản
đồ án cũng nh sự hiểu biết của em ngày càng đợc hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn !
Ngày 15 tháng 08 năm 2004
Sinh viên thiết kế:
Nguyễn Văn Huệ
Lớp K35IA

3

 §å ¸n tèt nghiÖp  Trang bÞ ®iÖn 
PhÇn I


t×m hiÓu
c«ng nghÖ m¸y mµi
Líp K35IA

4

Đồ án tốt nghiệp Trang bị điện
Chơng I
khái niệm chung về mài
Hầu hết các chi tiết sau khi gia công về đúc và rèn xong đều phải gia
công lại bằng máy móc (Tiện, phay, bào, khoan ) hoặc bằng tay. Nhng cho dù
gia công bằng phơng pháp náo đi nữa thì chi tiết đó cũng phải yêu cầu đợc gọt,
xén đi những phần kim loại thừa, làm cho chúng có hình dạng, kích thớc và độ
bóng cần thiết. Do đó ở công đoạn cuối của quá trình gia công chúng đợc đa
vào để gia công mài. Vậy:
- Mài là một phơng pháp gia công kim loại, nguyên công mài thờng là
nguyên công cuối cùng của quá trình gia công.
- Mài bao gồm: Mài thô, nửa thô, nửa tinh và tinh. Ngày nay phơng pháp
mài ngày càng đợc sử dụng rộng rãi, nó chiếm cỡ 30% trong tổng số các máy
công cụ. Riêng với ngành cơ khí chế tạo vòng bi máy mài chiếm khoảng 60%
tổng số máy.
- Mài không những là nguyên công cắt gọt mà còn là nguyên công tạo độ
bóng bề mặt cho chi tiết gia công, nó có thể tạo đợc độ bóng từ
7 ữ 13 với độ chính xác từ 1 ữ 2.
- Phơng pháp mài cho phép gia công những chi tiết có trọng lợng tới 125
tấn. Với lợng dịch 6 mm trên máy có công suất 250 KW mỗi giờ có thể cắt gọt
đợc 250 ữ 300 kg kim loại ở tốc độ đá 60 ữ 80 m/s và tốc độ quay chi tiết là 30
m/s
Lớp K35IA

5

Đồ án tốt nghiệp Trang bị điện
Đ1-1: công nghệ máy mài
I. Đặc điểm
Vì mài thờng là nguyên công cuối cùng của quá trình gia công và là
nguyên công tạo độ bóng cho chi tiết nên nó có những đặc điểm sau:
- Tốc độ cắt khi mài lớn nhng lợng phoi cắt ra lại nhỏ.
- Diện tích tiếp xúc khi mài lớn, áp lực gia công cao nên cần phải có dung
dịch làm mát để khỏi gây biến dạng chi tiết.
- Lỡi cắt là tập hợp của vô số hạt mài liên kết với nhau bằng chất kết dính
nên không điều chỉnh đực vị trí và hình dạng hạt mài, vì vậy điều chỉnh đá trong
quá trình mài là rất khó khăn.
Nguyên tắc chung của quá trình cắt gọt kim loại là chi tiết và dao cắt
quay ngợc chiều nhau để tạo nên khả năng cắt. Khi cắt gọt, lỡi cắt ăn vào chi
tiết theo các chuyển động:
- Chuyển động quay đá mài.
- Chuyển động ăn dao.
- Chuyển động quay chi tiết.
Với mỗi phơng pháp mài khác nhau (Mài tròn, mài côn, mài phẳng ) sẽ
cho ta một sản phẩm khác nhau.
II. Phân loại máy mài
Mài có nhiều cách thực hiện tuỳ thuộc vào yêu cầu công nghệ, tổng quát
ta có: Mài tròn và mài phẳng.
Trong mài tròn có:
- Máy mài tròn trong.
- Máy mài tròn ngoài.
- Máy mài hình côn.
- Máy mài hình trụ.

Trong mài phẳng có:
- Máy có bàn đá chữ nhật.
- Máy có bàn đá hình tròn.
Ngoài ra còn có những loại máy chuyên dùng nh máy mài cầu, máy mài
định hình, máy mài ren
Lớp K35IA

6

1
n
n
1i
i
=
+
Hình 1-1a,b: Sơ đồ nguyên lý máy mài kiểu dao chạy dọc và chạy ngang
(a) (b)
Đồ án tốt nghiệp Trang bị điện
1. Mài tròn ngoài
Mài tròn ngoài đợc thực hiện theo hai cách là: Mài có tâm và mài vô tâm.
a. Mài có tâm
Đây là phơng pháp mài có tính vạn năng cao, chi tiết mài đợc tỳ vào hai
lỗ tâm hoặc gá vào đầu cặp của mâm căp, còn đầu kia chống tâm (tâm là một
điểm đợc thống nhất từ nguyên công đầu tiên để đảm bảo lợng d gia công và độ
chính xác về hình dáng của chi tiết).
Mài có tâm có thể gia công đợc các trục trơn hoặc có bậc, có rãnh và góc
lợn mà vẫn đảm bảo đợc độ đồng tâm cao.
Máy mài có thể dùng kiểu dao chạy dọc (hình 1-1a). Khi này tốc độ của
đá là V

k
, của chi tiết là V
b
, đá và chi tiết quay ngợc chiều nhau, sau mỗi hành
trình dọc S
d
thì đá mới ăn sâu vào chi tiết một lợng là S
n
.
Khi gia công những trục ngắn có đờng kính lớn, lợng d còn nhiều thì ngời
ta dùng kiểu dao chạy ngang (hình 1-1b). Với kiểu chạy dao này yêu cầu chi
tiết phải có độ cứng vững cao để tránh bị cong vênh chi tiết.
b. Mài vô tâm
Đặc điểm của mài vô tâm là chẩn định chi tiết ở mặt ngoài của chi tiết.
Nó có thể đợc thực hiện theo hai cách là mài vô tâm dao chạy dọc và mài vô
tâm dao chạy ngang.
Mài vô tâm dao chạy dọc về nguyên tắc cũng giống nh mài có tâm, nhng
ở đây chi tiết đợc kẹp giữa hai đá. Một đá làm nhiệm vụ dẫn (truyền chuyển
động cho chi tiết), một đá làm nhiệm vụ cắt phôi. ở dới chi tiết có một thanh đỡ
đặt song song với trục mài làm nhiệm vụ nâng tâm chi tiết lên cao hơn tâm của
đá mài một khoảng (1 ữ 2)R nhng không quá 10 ữ 15 mm (hình 1-2).
Mài vô tâm dao chạy ngang tơng tự nh mài có tâm dao chạy ngang, nó
Lớp K35IA

7

1
n
n
1i

i
=
+
Hình 1 - 2: Nguyên lý mài vô tâm
Đồ án tốt nghiệp Trang bị điện
cho phép ta gia công những chi tiết có bề mặt cần gia công ngắn và yêu cầu chi
tiết có độ cứng vững cao.
Ưu điểm chính của mài vô tâm là giảm đợc thời gian gá lắp chi tiết, gia
công mặt chuẩn, dễ tự động hoá, độ cứng vững cao hơn mài có tâm.
Nhợc điểm là không có khả năng đảm bảo độ đồng tâm giữa các mặt nên
thờng dùng để gia công mặt tròn.
2. Mài tròn trong
Mài tròn trong hay còn gọi là mài lỗ trục có khả năng đạt yêu cầu chính
xác khá cao nhng lại đắt tiền. Về bản chất nó cũng giống nh mài tròn ngoài.
Điểm khác nhau cơ bản là khi mài bề mặt tiếp xúc giữa đá và chi tiết lớn hơn do
đó nhiệt lợng sinh ra khi gia công sẽ lớn hơn so với mài tròn ngoài. Mặt khác do
điều kiện làm mát của mài tròn trong (đặc biệt là với những lỗ gia công nhỏ)
kém hơn so với mài tròn ngoài nên đá chóng mòn hơn.
Vì là mài tròn trong nên kích thớc đá mài phụ thuộc vào đờng kính lỗ
mài, nên khi lỗ nhỏ thì đá mài cũng phải nhỏ suy ra trục mang đá nhỏ khiến độ
cứng vững của chi tiết kém làm ảnh hởng không ít đến chất lợng. Mặc dù vậy
mài lỗ vẫn phát huy đợc u điểm trong những trờng hợp sau:
- Mài những chi tiết đã qua tôi hay vật liệu mềm.
- Mài những chi tiết đợc đúc có độ cứng không bằng nhau.
- Mài các lỗ có kết cấu không thuận lợi cho các phơng pháp mài khác.
- Mài lại các lỗ cần sửa lại vị trí tơng quan của bề mặt do nguyên
công trớc để lại.
Mài tròn trong đợc thực hiện theo hai cách:
a. Cách thứ nhất
Chi tiết đợc kẹp trên mâm cặp và trục mang đá quay tròn, có thể cho dao

Lớp K35IA

8

1
n
n
1i
i
=
+
Hình 1-3: Nguyên lý chạy dao dọc, ngang
1
n
n
1i
i
=
+
Hình 1-5: Nguyên lý mài mặt côn
1
n
n
1i
i
=
+
Hình 1 4: Chuyển động xung quanh lỗ tâm
Đồ án tốt nghiệp Trang bị điện
chạy dọc hay chạy ngang (hình 1-3). Cách này thờng để gia công những chi tiết

nhỏ, dễ gá lắp trên mâm cặp và có thể thực hiện trên máy mài vạn năng.
b. Cách thứ hai
Chi tiết đợc gá cố định trên máy, trục mang đá thực hiện đồng thời các
chuyển động:
- Chuyển động quay đá.
- Chuyển động chạy dao.
- Chuyển động hành trình của đá xung quanh lỗ tâm (hình 1-4).
Phơng pháp mài này thích hợp để gia công những chi tiết có khối lợng lớn
nh: Vỏ, thân động cơ, máy nén khí
3. Mài mặt côn
Dùng cách quay bàn đá để mài hình côn, ta quay bàn đá đi một góc nào
đó cần thiết so với phơng chuẩn của máy. Góc độ đợc khắc ở bên trái hay bên
phải của bàn máy, góc lớn nhất tới 6
0
ữ 7
0
, đặc biệt góc ở đỉnh có thể đạt từ 12
0
ữ
14
0
.
Mặt ngoài của chi tiết mài song song với mặt làm việc của đá. Khi mài,
chi tiết mài tiến dọc, đá tiến ngang (hình 1-5).
Lớp K35IA

9

Đồ án tốt nghiệp Trang bị điện
Đ1-2: các chế độ trong quá trình cắt

Trong quá trình gia công chi tiết, để tạo đợc chi tiết có hình dáng, độ
bóng, kích thớc nh yêu cầu thì ta phải định trớc đợc các chế độ gia công sao cho
hợp lý nhằm mục đích tăng năng suất lao động và đảm bảo yêu cầu công nghệ.
1. Chọn đá mài
Mài có thể gia công đợc những vật liệu cứng nhng không thể gia công đ-
ợc những vật liệu quá mềm, vì khi đó phoi mài sẽ bám vào các khe hở giữa
những hạt mài và làm mất tác dụng cắt của đá. Nh vậy, việc chọn đá mài phụ
thuộc vào những vấn đề sau:
- Vật liệu chi tiết đem mài.
- Chất kết dính của đá.
- Mật độ hạt mài của đá mài.
Cấu trúc của đá có ảnh hởng rất lớn đến chất lợng gia công. Đá có số hạt
nhiều, hạt to cho năng suất cao, hạt càng bé cho độ bóng bề mặt càng cao. Loại
đá có nhiều hạt mài, hạt nhỏ có độ cứng thấp rất rễ bị bóc lớp ngay cả khi ở tốc
độ cắt thấp nên thích ứng với việc mài tinh. Khi cắt, do nhiệt cắt tăng lên dễ gây
mòn đá, vì vậy thờng khi vật liệu cứng ta chọn đá mềm, vật liệu mềm ta chọn đá
cứng, vật liệu mài có cạnh sắc nh then hoa, lỗ trục ta chọn đá có độ cứng cao.
2. Chọn chế độ gia công
Chọn chế độ gia công nghĩa là chọn tốc độ của đá và tốc độ của chi tiết, l-
ợng chạy dao và lợng ăn dao. Dới đây là một số ảnh hởng của chúng.
- Nếu tốc độ của đá bé sẽ ảnh hởng tới thời gian và chất lợng sản phẩm.
Mặt khác trong những điều kiện khác nhau sẽ làm lực cắt tăng giảm bất thờng
làm hạt mài dễ bị rời ra và đá chóng mòn.
- Nếu tốc độ đá quá lớn thì lực ly tâm lớn sẽ gây vỡ đá, gây nguy hiểm
đặc biệt với những đá có kích thớc lớn.
- Nếu lợng ăn dao quá lớn dễ làm hỏng đá và giảm chất lợng sản phẩm.
Do chế độ mài phụ thuộc vào yêu cầu công nghệ, đặc tính đá và vật liệu
gia công nên tốc độ đá thờng nằm vào khoảng 18 ữ 50 m/s. Tốc độ của chi tiết
phụ thuộc vào độ bóng nhẵn bề mặt mài và lợng ăn dao, thông thờng tốc độ chi
tiết vào khoảng 10 ữ 30% tốc độ đá mài.

Lớp K35IA

10

Đồ án tốt nghiệp Trang bị điện
Lợng ăn ngang dao phụ thuộc vào hình dạng, độ bóng bề mặt mài và độ
cứng của vật liệu đợc mài, thờng lợng ăn dao vào khoảng
0,06 ữ 0,15mm trên một hành trình kép.
Lợng ăn dao dọc đợc tính theo số vòng quay của chi tiết, đờng kính gia
công, độ bóng nhẵn bề mặt:
- Khi mài thô với thép S
d
= 0,3 ữ 0,7 mm/vòng.
- Khi mài tinh với thép S
d
= 0,05 ữ 0,095 mm/vòng.
3. Lợng d gia công
Khi gia công một chi tiết nào đó thì chất lợng sản phẩm và vấn đề thời
gian luôn đợc quan tâm số một. Do đó trớc khi gia công, thiết kế một chi tiết
nào đó ta phải định trớc lợng d gia công, tránh trờng hợp lợng d quá lớn gây
lãng phí nguyên vật liệu, trễ thời gian và làm tăng giá sản phẩm vô lý.
4. Làm mát khi gia công
Nh đã nêu trong phần đặc điểm máy mài, khi gia công do áp lực và diện
tích tiếp xúc lớn nên sinh nhiệt lợng lớn có thể làm hỏng dao và chi tiết. Để
tránh hiện tợng này cần phải có dung dịch để làm mát và duy trì liên tục, thờng
dung dịch làm mát là nớc sạch hoặc nớc có pha chút xà phòng.
5. Các chuyển động trong máy mài
Đối với máy mài tròn chuyển động chính là chuyển động quay đá.
Chuyển động ăn dao là chuyển động tịnh tiến của bàn trợt và chuyển động quay
chi tiết.

Với máy mài phẳng chuyển động quay đá là chuyển động chính, chuyển
động ăn dao của bàn máy là chuyển động tịnh tiến.
Ngoài ra trong máy mài còn có chuyển động phụ nh: chuyển động bơm
dầu bôi trơn, bơm nớc làm mát.
Chơng II
các chỉ tiêu kỹ thuật
I. Các chỉ tiêu kỹ thuật
Lớp K35IA

11

Đồ án tốt nghiệp Trang bị điện
Máy mài không có chế độ chạy không tải, mô men cản tĩnh trên trục
động cơ chiếm khoảng 15 ữ 20% trị số định mức.
Mô men trong quá trình cắt gọt là hằng số.
Độ trơn điều chỉnh:
1
n
n
1i
i
=
+
.
Phạm vi điều chỉnh tốc độ:
10
n
n
D
min

max
==
.
Độ sai lệch tĩnh:
%5%100.
n
nn
%100.S
0
10
0
0
t


=

=


.
Truyền động không yêu cầu đảo chiều quay.
Trong quá trình làm việc sai số tốc độ n% 5%.
Đặc tính cơ cứng.
Do trong quá trình làm việc động năng tích luỹ trên trục động cơ lớn nên
yêu cầu phải có hãm cỡng bức. ở đây ta sử dụng phơng pháp hãm động năng.
Đồ thị phụ tải của máy mài M
c
= const. trong suốt dải điều chỉnh công
suất tỷ lệ bậc nhất với tốc độ. P

c
= f
1
(n) = C.n ; M
c
= f
2
(n).
Khi làm việc ổn định M
c
= const.







Đoạn 1: n
1
ữ n
2
Mô men tỷ lệ với lợng ăn dao.
Đoạn 2: n
2
ữ n
3
Máy làm việc ổn định, đảm bảo chất lợng ch chi tiết
Đoạn 3: n
3

ữ n
4
Mô men giảm, kết thúc quá trình mài.
Chỉ tiêu về kinh tế: Khi thiết kế phải đảm bảo sao cho phơng án truyền
động có tính u việt, hiện đại, vốn đầu t thấp, hệ số cos cao.
II- Yêu cầu trang bị điện của truyền động quay chi tiết máy mài
Các chuyển động của máy mài bao gồm những chuyển động:
Lớp K35IA

12

0 n
1
n
2
n
3
n
4
n 0 n
1
n
2
n

M,P
P
2
M
đm

P
1
M

M
đm
M
Hình1-6: Đồ thị phụ tải của máy mài
Đồ án tốt nghiệp Trang bị điện
- Chuyển động chính là chuyển động quay đá mài.
- Chuyển động ăn dao vòng là chuyển động quay chi tiết.
- Chuyển động ăn dao dọc trục, ăn dao hớng tâm là chuyển động của ụ
đá.
1. Chuyển động chính
Đặc điểm của chuyển động chính là:
- Không đảo chiều quay.
- Không cần điều chỉnh tốc độ.
- Mở máy không tải, mômen mở máy vào khoảng (15 ữ 20)% M
đm
.
- Mô men quán tính, nên cần hãm cỡng bức.
-Do những yêu cầu trên chuyển động chính thờng dùng động cơ không
đồng bộ ba pha rôto lồng sóc.
2. Chuyển động quay chi tiết.
Chuyển động quay chi tiết của máy mài có những yêu cầu sau:
- Phạm vi điều chỉnh tốc độ D = 10.
- Độ trơn điều chỉnh = 1.
- Độ sụt tốc độ cho phép: n = 10%.
- Mở máy có tải.
- Mô men quán tính lớn có thể gấp (7 ữ 10) M

đm
.
- Do những yêu cầu trên chuyển động quay chi tiết thờng dùng động cơ
một chiều với các hệ thống: Máy phát - Động cơ, van từ - Động cơ, Thyristor -
Động cơ.
- Do mô men quán tính lớn nên hệ thống truyền động quay chi tiết đòi
hỏi phải hãm cỡng bức, thờng sử dụng hãm động năng.
3. Chuyển động ăn dao dọc và ăn dao hớng tâm.
Hai chuyển động này là chuyển động tịnh tiến và thực hiện bằng chuyển
động thuỷ lực.
4. Các chuyển động phụ.
Các chuyển động phụ trong máy mài nh chuyển động bôi trơn, chuyển
động làm mát vv đều sử dụng động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc
III- GIớI THIệU MáY MàI VặN NĂNG.
Lớp K35IA

13

Đồ án tốt nghiệp Trang bị điện
- Phạm vi đờng kính gia công lớn nhát vật mài: 8 ữ 30mm.
- Đờng kính lớn nhất vật mài: 450mm.
- Đờng kính đá lớn nhất: 300mm.
- Tốc độ đá mài: 2230v/ph.
- Dịch chuyển lớn nhất của bàn máy: 550mm.
- Góc quay lớn nhất của bàn máy: 6
0
ữ 7
0
.
- Phạm vi điều chỉnh tốc độ: D = 10.

- Phạm vi đờng kính lỗ gia công: 250 - 500mm.
- Công suất động cơ chính: 3kw.
- Khối lợng máy: 3600kg.
- Chiều dài: 2600mm
- Chiều rộng, chiều cao: 1700mm.
- Mô men cản lớn nhất M
cđc
: 1kw.
- Công suất động cơ quay chi tiết: 1,2kw.
Đây là loại máy mài vặn năng do Liên Xô cũ sản xuất đến nay đã dợc cải
tiến. Khởi động động cơ quay chi tiết là khởi động có tải, do vậy mô men mở
máy phải lớn:
M
mm
= 8M
đc
.
Lớp K35IA

14