Tính toán thiết kế hệ thống truyền động và lựa chọn hệ thống dẫn hướng dùng cho máy phay CNC

TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA HÀ NỘI
Đồ án môn học : Thiết kế hệ thống cơ khí
Đề tài : Tính toán thiết kế hệ thống truyền động và lựa chọn hệ thống dẫn hướng
dùng cho máy phay CNC
GVHD : TS. Nguyễn Tiến Đông

1


NGUYỄN VĂN THUẬN
MSSV : 20110841
MC LC

MC LC 1
Li m u 2
NG QUAN V KT CU VÀ H THNG DNG CA MÁY CNC 3
A. KHÁI NIM V MÁY CNC 3
B. KT CU MÁY CNC: 4
I. PHN CHP HÀNH 4
II. KT CU PHU KHIN 8
N THIT B DNG H BÀN MÁY CNC 11
 KT CU B TRUYC BI 11
I. TÍNH TOÁN LA CHN CM TRC VIT ME BI TRC Y 13
1. Các thông số đầu vào 13
2. Bước vít me(l) 13
3. Lực cắt chính của máy() 13
4. Tính toán la chn trc vít ,  n theo trc Y 14
II. TÍNH TOÁN LA CHN CM VÍT ME BI TRC Z 27
1. Các thông s u vào 27
2. c vít me (l) 28
3. Lc ct chính ca máy 28

4. Tính toán la chn trc vít ,  n theo trc Z 29
III. TÍNH TOÁN RAY DNG 42
1.  tính toán 43
2. Tính toán ray dng bàn Y 53
3. Tính toán ray dẫn hướng bàn Z 59
Kt lun 65
Tài liu tham kho 66


TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA HÀ NỘI
Đồ án môn học : Thiết kế hệ thống cơ khí
Đề tài : Tính toán thiết kế hệ thống truyền động và lựa chọn hệ thống dẫn hướng
dùng cho máy phay CNC
GVHD : TS. Nguyễn Tiến Đông

2


NGUYỄN VĂN THUẬN
MSSV : 20110841
Li m u
n phát tring hii hóa, công nghip hóa sn xut ct
c ta hin nay, thì vic s dng các loi máy móc hii thay th sng ci là
ng tt y ng, tc nhiu sn phm chng cao phc v cuc
sng, gii phóng si.
Tro


Máy CN











 


ác
 án này trình bày v quá trình tính toán thit k h thng di s di
chuyn ca 3 trc chính.
Nhim v chính:
Tính chn : Vít me bi ,cm   ng.

TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA HÀ NỘI
Đồ án môn học : Thiết kế hệ thống cơ khí
Đề tài : Tính toán thiết kế hệ thống truyền động và lựa chọn hệ thống dẫn hướng
dùng cho máy phay CNC
GVHD : TS. Nguyễn Tiến Đông

3


NGUYỄN VĂN THUẬN
MSSV : 20110841
NG QUAN V KT CU VÀ H THNG DNG

CA MÁY CNC
A. KHÁI NIM V MÁY CNC
CNC vit tt cho
Computer(ized) Numerical(ly) Control(led)
u khin bng máy tính)  
cn viu khin bng máy tính các máy móc khác vi mn xut( có tính lp li) các
b phn kim khí( hay các vt liu khác) phc tp, bng cách s dt bng ký
hiu chuyên bit theo tiêu chun EIA-274-ng gc phát trin cui thp niên
u thp niên 1950  trong phòng thí nghim Servomechanism cng MIT.
S xut hin ca cái vic sn xut công nghing
c thc hin d ng thng, các cu trúc phc tp 3 chi dàng thc
hin, và mng li thc hic gim thiu. Vi ng
hóa trong quá trình sn xut vi máy CNC to nên s phát tri v chính xác và chng.
t t ng ca CNC gim thii thao tác có thi gian cho các công vic
khác. Ngoài ra còn cho phép linh hot trong thao tác các sn phm và thi gian cn thit cho thay
 sn xut các linh king sn xut, mt lot các máy CNC kt
hp thành mt t hp, gi là
cell
 có th làm nhiu thao tác trên mt b phn. Máy CNC ngày nay
u khin trc tip t các bn v do phn mm CAM, vì th mt b phn hay lp ráp có th
trc tip t thit k sang sn xut mà không cn các bn v in ca tng chi tit. Có th nói CNC là các
n ca các h thng robot công nghip, tc thit k  thc hin nhiu thao
các sn xut (trong tm gii hn).
Các loi máy tin CNC ph bin hin nay gm có:
 Máy tin CNC
 Máy phay CNC
 Máy khoan tia ln CNC
 Máy cn dp CNC
m ca máy CNC:
So vi các máy công c ng dùng, máy CNC có nhi hin  m sau:

 c nhiu chi tit phc t
 Quy hoch thi gian sn xut t
 Thm thi gian
ph.
 Tính linh ho
  ln lot t 
TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA HÀ NỘI
Đồ án môn học : Thiết kế hệ thống cơ khí
Đề tài : Tính toán thiết kế hệ thống truyền động và lựa chọn hệ thống dẫn hướng
dùng cho máy phay CNC
GVHD : TS. Nguyễn Tiến Đông

4


NGUYỄN VĂN THUẬN
MSSV : 20110841
Bàn phím
điều khiển
 Chi phí kim tra gim.
 Chi phí do ph phm gim.
 Hong liên tc nhiu ca sn xut.
 Gim s nhân công.
 Hiu sut cao.
 c sn xut.
B. KT CU MÁY CNC:
Gm 2 ph
+ Phn ch máy, thân máy, bàn máy, bàn xoay, trc vít me bi,  tích dng c, cm trc
ng.
+ Phu khin: các lo thu khin và máy tính trung tâm.

Mô hình khái quát ca mt máy CNC:








I. PHN CHP HÀNH
PHẦN ĐIỀU KHIỂN
PHẦN CHẤP HÀNH
Chương trình điều khiển
Phôi
Các cơ cấu điều khiển
Gia công kim loại
Tín hiệu
Màn hình
Chi tiết gia công
-Chuyển động
-Vận tốc
-Vị trí
-Báo lỗi
-DK tay
-DK tự động
TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA HÀ NỘI
Đồ án môn học : Thiết kế hệ thống cơ khí
Đề tài : Tính toán thiết kế hệ thống truyền động và lựa chọn hệ thống dẫn hướng
dùng cho máy phay CNC
GVHD : TS. Nguyễn Tiến Đông

5


NGUYỄN VĂN THUẬN
MSSV : 20110841

1.  máy
c ch to bng các chi ti bn nén cao gp 10 ln so vi thép và
c ki m bo không có khuyt t
Bên trong thân máy cha h thu khia trc chính và rt nhiu h thng
khác.
Yêu cu:
- Phi  cng vng cao.
- Phi có các thit b chng.
- Ph nh nhit.
M
- Phm b chính xác gia công.
-    toàn b máy to s nh và cân bng cho máy.
2. Bàn máy:
 t chi ti gá. Nh có s chuyng linh hot và chính
xác ca bàn máy mà kh t cao, có kh 
c nhng chi tit có biên dng phc tp.
 trên các máy CNC hay trung tâm gia công hiu là dng bàn máy xoay
c th 4, th 5 c
Yêu cu ca bàn máy:
Ph nh, cng vu khin chuyng mt cách chính xác.
TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA HÀ NỘI
Đồ án môn học : Thiết kế hệ thống cơ khí
Đề tài : Tính toán thiết kế hệ thống truyền động và lựa chọn hệ thống dẫn hướng

dùng cho máy phay CNC
GVHD : TS. Nguyễn Tiến Đông

6


NGUYỄN VĂN THUẬN
MSSV : 20110841
3. Cm trc chính:
p dng c, chuyng quay ca trc chính s sinh ra lc c ct gt phôi trong
quá trình gia công.



- Ngung lu khin trc chính: Tru khin bng
s d  vòng lp kín, bng công ngh s  to ra t u khin
chính xác và hiu qu i ch  ti nng.
H thu khin chính xác góc gia phn quay và ph 
momen xon và gia tc nhanh. H thu khii s dng có th 
ca trc chính lên rt nhanh.
- Các du khin trc chính.

TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA HÀ NỘI
Đồ án môn học : Thiết kế hệ thống cơ khí
Đề tài : Tính toán thiết kế hệ thống truyền động và lựa chọn hệ thống dẫn hướng
dùng cho máy phay CNC
GVHD : TS. Nguyễn Tiến Đông

7

NGUYỄN VĂN THUẬN
MSSV : 20110841

4. ng
H tht dng có nhim v dn
ng cho các chuyng ca ban theo X,Y và chuyn
ng theo trc Z ca trc chính.
Yêu cu ca h tht phi thng,
có kh  cng vng tt, không có hin
t.
5. Trc
Trong máy công c u khin s ng
s dng hai dc
c bi:

 ng: là loc có dng tip xúc mt
 c bi: là loc có dng ti
6.  tích dng c
 tích cha nhiu dao phc v cho quá trình gia công. Nh có  tích dao mà máy CNC có
th thc hic nhiu nguyên công ct gt khác nhau liên tip vi nhiu loi dao ct khác nhau.
 ng hoá cao.
TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA HÀ NỘI
Đồ án môn học : Thiết kế hệ thống cơ khí
Đề tài : Tính toán thiết kế hệ thống truyền động và lựa chọn hệ thống dẫn hướng
dùng cho máy phay CNC
GVHD : TS. Nguyễn Tiến Đông

8

NGUYỄN VĂN THUẬN
MSSV : 20110841
Có 3 dng chính:

7. ng ca máy
Tt c ng chuyn tu chp hành ca máy công c u khin s u
dùng nhng ngung lc riêng bit, bi vng hc ch còn 2 lon sau:
- ng hc t ct gt
- ng hc ca chuyng chy dao
Vic tính toán thit k, ch tc thc hin theo modun hoá.
ng các xích ct gt bt u t m i vô cp, dng trc
chính thông qua mt hp t có t n 3 c, nhm khui các momen ct tr s cn
thi t u c
II. KT CU PHU KHIN
1. Các cu khin chính trên máy CNC
- Cu khin máy MCU(
Machine Control Unit
)
Cu khi thit b u khin t, thit b vào ra và các
thit b sc coi là trái tim ca máy công c u khin s CNC.
Lnh CNC thc hin bên trong b u khin s 
vòng cn thi ng thng
ca bàn máy và dao.
Thit b phn hi  u kia ca vit me bi cho phép kim soát kt thúc l vòng
quay cn thic thc hin.
- Cm dng(Driving Unit)
Cm dng là tp hp nhn hi, phn t u khin, khui và các
h dn hi là thành ph
u khin s CNC:

TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA HÀ NỘI
Đồ án môn học : Thiết kế hệ thống cơ khí
Đề tài : Tính toán thiết kế hệ thống truyền động và lựa chọn hệ thống dẫn hướng
dùng cho máy phay CNC
GVHD : TS. Nguyễn Tiến Đông

9


NGUYỄN VĂN THUẬN
MSSV : 20110841
Cu khin có nhim v liên kt các ch thc hiu khin máy, các ch
bao gm:
+ S liu vào (Data input)
+X lý s liu (Data procesing)
+ S liu ra (Data output)
+Ghép ni vào (Machine I/O interface)
+Phn cu khin: gm 6 thành phn
 Máy tính CPU
 B nh RAM, ROM
 H thng BUS
 u khin trình t PMC
 u khin SERVO
 B phn ghép ni
2. Các lo
a.

t chiu:
- m: + Momen khng ln, d u khiên t và chiu, giá thành r.
- m: + Di t u khin hp.

+ Phi có mch ngun riêng.
b.

u:
- m: + Cp ngun trc tip t i xoay chiu.
ng và phong phú v chng loi, giá thành r.
- m: + Phi có mch cách ly gia phu khin và phn ch m bo
an toàn, momen khng nh.
+ Mu khin t phc tp.
c.

c:
- u khin v trí, t chính xác, không
cn mch phn hi.
c s dng trong các h thng máy CNC.
- m: + Giá thành cao, momen xon nh, momen
máy nh.
TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA HÀ NỘI
Đồ án môn học : Thiết kế hệ thống cơ khí
Đề tài : Tính toán thiết kế hệ thống truyền động và lựa chọn hệ thống dẫn hướng
dùng cho máy phay CNC
GVHD : TS. Nguyễn Tiến Đông

10


NGUYỄN VĂN THUẬN
MSSV : 20110841

d.


c thit k cho nhng h thng hi tip
vòng kín. Tín hiu ra cc ni vi mt mu
khin tc và v trí s c hi tip v
mu khin này. Nu có bt k n chuyn
ng quay cu hi tip s nhn thy tín hiu ra
c v trí mong mun. Mu khin tip tc chnh
sai lm chính xác.
Lo này có mt s 
- Momen quán tính nh.
- ng hc tt.
- c tích hp sn cm bi hay góc quay.
- Có di tn s công tác rng 0÷400 Hz.

H thc


TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA HÀ NỘI
Đồ án môn học : Thiết kế hệ thống cơ khí
Đề tài : Tính toán thiết kế hệ thống truyền động và lựa chọn hệ thống dẫn hướng
dùng cho máy phay CNC
GVHD : TS. Nguyễn Tiến Đông

11


NGUYỄN VĂN THUẬN
MSSV : 20110841
N THIT B DNG H BÀN MÁY

CNC

Các thit b dng có mt vai trò quan trng trong máy CNC, là nhân t m bo s vn
hành và gia công chính xác ca máy. Vic tính toán la chn các thit b dng là mt công vic
bt buc và phc tp vi nhiu công thc cn thit lp. Vì v thun tin cho công vic la ch
thit b dng công th
chn các thit b dng.
Nm có:
 Tính chn vít me.
 Tính chn block, thanh ray dng.
c thc hin theo catalog ca hãng PMI.

 KT CU B TRUYC BI
a)

Kt cu chung:
B truyn vitme  c dùng trong chuyng chy dao ca máy công c NC,
CNC và dùng trong các máy công c chính  và các lo
khi còn dùng trong máy tin, máy t hp, dùng trong truyn dng xà, tr và các máy công c
hng nng. Ngoài ra còn dùng trong b truyn chính ca các loi máy có chuyng tnh tin kh
hi nhng, máy chut.
m:
- Khc ph p ren, chu lc kéo vi kt cm b cng vng chiu trc cao.
- Tn tht do ma sát bé, hiu sut b truyt ti 0,9 so vt là 0,2 ÷ 0,4.
TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA HÀ NỘI
Đồ án môn học : Thiết kế hệ thống cơ khí
Đề tài : Tính toán thiết kế hệ thống truyền động và lựa chọn hệ thống dẫn hướng
dùng cho máy phay CNC
GVHD : TS. Nguyễn Tiến Đông

12


NGUYỄN VĂN THUẬN
MSSV : 20110841
- Gc lp hoàn toàn vi lc ma sát (bii theo tt bé nên chuyn
ng êm.

Hình 2.2. Kt c cc bi
Kt cu b truyn vít me - c bi hình trên bao gm trc, dòng bi
chuyng trong vít me - c và ng hi m bo dòng bi tun hoàn liên tc.
b)

Các dng profil ren cc:
Dng ch nht (hình b), dng hình thang (hình c), dng na cung tròn và dng
rãnh (dng cung nhn). Dng ch nht và dng prôfin ren hình thang có kh i
thp, ch dùng khi máy có kh u ti trng chiu tr cng vng không
cao.
Dng nc s dng ph bin nht, bán kính rãnh r2 gn
bng bán kính viên bi R1 s gim tng sut tip xúc, có th chn r2/r1=0,95÷0,97,
giá tr r2/r1 s làm tn tht do ma sát 1 cách rõ rt. Ti góc tip xúc bé thì b truy
cng vng bé và kh i bé, lng kính s lp xúc thì kh
 cng vng truy thp tn tht do ma sát vì vy khe h
ng i ch góc ti

Hình 2.3. Các dng profin ren vít me và  bi
Dng rãnh cung nhn (a) có nhii cung tròn, nó còn cho phép
truyc ch dôi cng kính viên bi. Còn  dng na
tròn mun kh   c th  u chnh .

TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA HÀ NỘI
Đồ án môn học : Thiết kế hệ thống cơ khí
Đề tài : Tính toán thiết kế hệ thống truyền động và lựa chọn hệ thống dẫn hướng
dùng cho máy phay CNC
GVHD : TS. Nguyễn Tiến Đông

13


NGUYỄN VĂN THUẬN
MSSV : 20110841
I. TÍNH TOÁN LA CHN CM TRC VIT ME BI TRC Y
1. Các thông số đầu vào
- Loi máy CNC : Phay
- Ch  ct th nghim t
 Phay mu
 i (zng kính D= 80mm
 Tiêu chun quc gia : JIS
 Vt liu SUS440C
 Grade 4040
 Vn tc : v= 100m/ph
 Chiu sâu ct : t= 0,8mm
 ng chy dao phút : F=900mm/ph
- Khng ln nht ca chi tit : M=400KG
=> W=400kgf=4000N
- Trng bàn gá trc Y : 

=2300N
- Vn tc chy ln nht khi không gia công : V1=18m/ph
- Vn tc chy ln nht khi gia công : V2 = 12m/ph

- Gia tc hong ln nht ca h thng : a=0,5g=5m/


- Thi gian hong : 

= 25000h ( kho
- T 

= 2000rpm
-  chính xác v trí không ti : 0,03/1000mm
-  chính xác lp : 0,005mm
-  lch truyng : 0,02mm
- H s  mt : =0,1
2. Bước vít me(l)
l 




=



=


= 9mm
 Chn l = 10mm
3. Lực cắt chính của máy(


)
 tìm lc ct chính ca máy ta s dng công c trên website
www.coroguide.com
.
 Tính toán và chn thông s  n vào công c :
- Feed per cutting edge (

)- ng ch
+ T quay cay dao :
n=


=


=397,89 ( vòng/ph)
ng chy dao vòng :

S=


=


=2,3 (mm/vòng )
ng ch



( Theo công thc trong cun S tay CN-CTM tp 2-trang 26 )

- Working engagement (ae) & working engagement start (aei)
TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA HÀ NỘI
Đồ án môn học : Thiết kế hệ thống cơ khí
Đề tài : Tính toán thiết kế hệ thống truyền động và lựa chọn hệ thống dẫn hướng
dùng cho máy phay CNC
GVHD : TS. Nguyễn Tiến Đông

14


NGUYỄN VĂN THUẬN
MSSV : 20110841
Chn ae & aei sao cho : ae + aei = 

= 80mm
Ta chn : ae = 80mm , aei =0
- Mayjor cutting adge angle (

ng chn 

= 60
Sau khi tính toán ,la chn kt hp vi các thông s  n vào bng ca công c ta
c kt qu 



= 71Nm . => 

= 2.


/

= 2.71/0,08 = 1775N = 177,5 kgf
4. Tính toán la chn trc vít ,  n theo trc Y
4.1.

u kin làm vic và các thông s c tính chn
 u kin làm vic
- Lc cht : 

=  .( M + 

) = 0,1. ( 4000+2300) = 630N = 63 kgf
 Các thông s c tính chn :
 Loi  bi
 Cp chính xác
  lch v trí vì nhit
 
TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA HÀ NỘI
Đồ án môn học : Thiết kế hệ thống cơ khí
Đề tài : Tính toán thiết kế hệ thống truyền động và lựa chọn hệ thống dẫn hướng
dùng cho máy phay CNC
GVHD : TS. Nguyễn Tiến Đông

15


NGUYỄN VĂN THUẬN
MSSV : 20110841
4.2.

Chn trc vít  bi
4.2.1. Tính toán lực dọc trục

 Các thành phn trong công thc :
+ Lc ct chính ca máy : 

= 1775N = 177,5 kgf
+ Lc cng ) : 

= 0
+ H s 
+ Khng tng cng : m= M + 

=630 kg
+ Lc chng không ti : f = 63kgf = 630 N
+ Gia tc trng : g= 10 m/


 Tính các lc dc trc
o c (v phía sau): F
a1

441 kgf
o Chu (v phía sau): F
a2


o Gia công (v c): F
a3

= F
m

mz
) + f = 1775 + 0,1.(630.10 + 0 ) +
630 = 3035 N = 303,5 kgf
o Gim tc (v c): F
a4
- ma + f = 0,1.630.10  630.5 + 630 = -1890N
= 189 kgf
 Lc dc trc ln nht khi không gia công : F
1max
= 4410 N = 441 kgf
 Lc dc trc ln nht khi gia công : F
2max
= 3035 N = 303,5 kgf
Lc dc trc trung bình :




























 










 






 F
1max
, F
2max
: Lc dc trc ln nht khi không gia công và gia công
 N
1max
, N
2max
: T quay ln nht ca trc khi không gia công và gia công
TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA HÀ NỘI
Đồ án môn học : Thiết kế hệ thống cơ khí
Đề tài : Tính toán thiết kế hệ thống truyền động và lựa chọn hệ thống dẫn hướng
dùng cho máy phay CNC
GVHD : TS. Nguyễn Tiến Đông

16


NGUYỄN VĂN THUẬN
MSSV : 20110841
 T
1
, T
2
: Thi gian máy hong  ch  không ti và có ti
Bng lc dc trc và phng:

Axial load
(kgf)
Rotation speed
(rpm)
Time Ratio
(sec or %)
F
1max = 4410 N
1800
30
F
2max = 3035 N
1200
70







     

  
     


( Trong phn tính lc dc trung bình này ta ly Fi  ng hp khi không gia công và khi gia
công . Vi các t l thi gian ln nh ca máy nên Ni là
i các thm .)

4.2.2. Tính toán tải trọng (



)

Ti tr
:
Các công thng:
C
0
=
f
s

. F
amax


C
0
: ti tr
f
s
: h s bi máy công c f
s
= 1,5  3 (chn f
s
= 2)

F
amax
: lc dc trc ln nht tác dng lên vitme
C
0x
= 2.4410 = 8820 N

Ti trng
:

Vi l = 10 mm => Vn t
N
m
= V1/l = 18000/10 = 1800 ( vòng/ph)
 C
a
=   

 


 

 F
ma
 


 10
-2

= (60 * 1800 * 25000)
1/3
* 369,8 * 1.2 * 10
-2
= 6179 kgf.

4.2.3. Chọn kiểu bi
N cng cu nh hao phí chuyng không quá
quan trc s c chn là :
+  bi lon : bi bên ngoài
+ Kiu : FDWC
TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA HÀ NỘI
Đồ án môn học : Thiết kế hệ thống cơ khí
Đề tài : Tính toán thiết kế hệ thống truyền động và lựa chọn hệ thống dẫn hướng
dùng cho máy phay CNC
GVHD : TS. Nguyễn Tiến Đông

17


NGUYỄN VĂN THUẬN
MSSV : 20110841
+ S n : B 
4.2.4. Chọn bán kính trục vit
L= tng chiu dài di chuyn max + chic, bi/2 + chiu dài vùng
thoát = 1000 + 100 + 200 = 1300mm
Kiu  bi là lp cht  c u -> f = 21,9
Chn t ng 80% so vi t quay gii hn nên ta có :
n=80%. Nmax = 80%. 2000 = 1600 vòng/ph.
 Bán kính trc vít :

dr =



.

=



.

= 12,35mm
4.2.5. Chọn series
T các tính toán trên ta chn series :
Loi trc vit me : 45-10B3-FDWC
ng kính trc : 45 mm
c vít : 10mm


TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA HÀ NỘI
Đồ án môn học : Thiết kế hệ thống cơ khí
Đề tài : Tính toán thiết kế hệ thống truyền động và lựa chọn hệ thống dẫn hướng
dùng cho máy phay CNC
GVHD : TS. Nguyễn Tiến Đông

18


NGUYỄN VĂN THUẬN

MSSV : 20110841
4.2.6. Chiều dài trục vitme
Chiu dài trc vít me sau khi chn trc :
L= tng chiu dài dch chuyn + chic + chiu dài vùng thoát =
1000 + 243 + 200 = 1443mm => 1450mm
4.2.7. Kiểm tra sơ bộ
+ Tui th làm vic :
L
t
=








. 10
6
.




=






.10
6
.



= 28255 h > 25000h
+ T quay cho phép:
n = f .



.10
7
= 21.9 .



. 10
7
= 4687 vg/ph.
4.2.8. Chọn độ chính xác dài
 chính xác c trí yêu cu là :

0,03/1000mm
Chn cp chính xác v l bin dng tích lu là :
Cp chính xác : C4
E = 0,025/1250mm
E = 0,018mm

4.2.9. Độ dịch do thay đổi nhiệt độ ( mức điều chỉnh 3 )
+  dch do nhit:


=  = 12 .10
-6
. 3 .1450 = 0,05mm.
+ Bán kính lõi ren ca trc vít-me:
dr = 45 +1,4  6,35 = 38,05 mm ( tra trên catalog PMI )
+ Lc gây ra:


= 

. K
s
=





=






= 823kgf

4.3.

Chng c
- T vòng ln nht : 2000 vòng/phút
- Thi gian cn thi t t ln nht 0,9s (t chn d th dch
chuyn  hình v)
TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA HÀ NỘI
Đồ án môn học : Thiết kế hệ thống cơ khí
Đề tài : Tính toán thiết kế hệ thống truyền động và lựa chọn hệ thống dẫn hướng
dùng cho máy phay CNC
GVHD : TS. Nguyễn Tiến Đông

19


NGUYỄN VĂN THUẬN
MSSV : 20110841

4.3.1. Momen quán tính khối
 Trên trc vit-me:






 

 

   


 

 




 Trên phn dch chuyn



 




 









 Trên phn ghép ni





  

 



  

 










  

 













ng kính trc vít, 

là chiu dài ni trc
 Tng mô men quán tính






 


 


   



TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA HÀ NỘI
Đồ án môn học : Thiết kế hệ thống cơ khí

Đề tài : Tính toán thiết kế hệ thống truyền động và lựa chọn hệ thống dẫn hướng
dùng cho máy phay CNC
GVHD : TS. Nguyễn Tiến Đông

20


NGUYỄN VĂN THUẬN
MSSV : 20110841
4.3.2. Mô men phát động
Thi gian dành cho quá trình có gia tc là rt ng ta ch tính toán
n chu ( chim phn ln thi gian gia công )
 c :





 

 
 






 = 441/3 = 147kgf
 Mô men do lc ma sát






 
 

 
 

 ng cn thit bng tc và
momen cn thit khi gia công:




 

  

4.3.3. Chọn động cơ
Ch u khin qu o chuyng theo trc Oy
Các d liu cho tính ch
 Chn vit-c h = 10mm
 H s t gia thép và gang ta chn =0,12
 Gia tc trng g = 10 m/


 Khng ca phu dch chuyn là m = 630 kg

 Góc nghiêng ca tr
 T s truyn gim tc i = 1. (Do chi trc tip
vi vit-me không qua hp gim tc )
 Hiu sut ca máy chn  = 0,9.
 Lc ct ln nht 

= 1775N = 177,5 kgf
 T quay ln nht c
 Tính mô men ma sát :





=


= 1,3N.m

 Tính tính mô men chng trng lc ca kt cu





= 0
u nm ngang nên  = 0 hay 

= 0
 Tính vn tc dài

Vng kính trc c chn là 45mm,ta có :



 
  

  
 
 



 Tính mô men máy
TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA HÀ NỘI
Đồ án môn học : Thiết kế hệ thống cơ khí
Đề tài : Tính toán thiết kế hệ thống truyền động và lựa chọn hệ thống dẫn hướng
dùng cho máy phay CNC
GVHD : TS. Nguyễn Tiến Đông

21


NGUYỄN VĂN THUẬN
MSSV : 20110841



 


 


 
     


 




 

 

    
 Tính t quay ca motor :





 




 



 D ca motor, t chn loi
a hãng ANILAM  www.anilam.com có momen khi
ng là 13 N.m và t quay ln nhi :
u kin : n
motor
 n
noml

M
motor


M
stat




TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA HÀ NỘI
Đồ án môn học : Thiết kế hệ thống cơ khí
Đề tài : Tính toán thiết kế hệ thống truyền động và lựa chọn hệ thống dẫn hướng
dùng cho máy phay CNC
GVHD : TS. Nguyễn Tiến Đông

22


NGUYỄN VĂN THUẬN
MSSV : 20110841

4.3.4. Kiểm tra thời gian cần thiết để đạt được vận tốc cực đại
Thi gian cn thi c vn tc ci là :







 




 
ng mô men quán tính. (Momen tính toán + momen cho bng
 Rotor Inertia J )



= 2.








là mô men quay

f là h s an toàn ( chn theo kiu  lp )
Thay s vào c :













  = 0,5 < 0,9s => thoã mãn

4.3.5. Tính toán ứng suất tác dụng lên trục vít











  

 





  
















 









 


  





  












 


  







4.4.

Tính ti trng ti hn ca trc vit











 






 





=> Do vy , trc vit-m bo an toàn
4.5. Tính chn cm  p ni
4.5.1. Cụm ổ lăn
a.

Chn  
Tu bàn Y ti trng ch yng lên 2 ray dc tác dng theo
u trc  n  
trc vitme ch  n lc dc trc tác dng lên trc vit me. Tuy nhiên trong quá trình hong
xy ra hiu t ng, do vy
=> chn   chn ng hp này
TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA HÀ NỘI
Đồ án môn học : Thiết kế hệ thống cơ khí
Đề tài : Tính toán thiết kế hệ thống truyền động và lựa chọn hệ thống dẫn hướng
dùng cho máy phay CNC
GVHD : TS. Nguyễn Tiến Đông

23


NGUYỄN VĂN THUẬN
MSSV : 20110841

 Tính toán kh ng:




 Tính toán kh 









T
i vi  bi m=10/3 vi  
L: tui th ca  c tính theo công thc:







Q: ti trng ca  c tính:




 







Q
0
: ti tra  c tính:








 









K

= 1,1 (chp nh, chu ti ngn hn và ti 125% so vi ti trng tính toán: máy ct kim
lot nh và trung bình)
K
t
= 1 (nhi <105
0
C)

Ta có :
m = 

+ M = 230 + 400 = 630 (kgf)
Lc dc trc trung bình: Fm = 3698N
Xét trường hợp bàn Y chạy về phía ổ bi C,D
Lực tác dụng lên ổ A, B, C, D:
TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA HÀ NỘI
Đồ án môn học : Thiết kế hệ thống cơ khí
Đề tài : Tính toán thiết kế hệ thống truyền động và lựa chọn hệ thống dẫn hướng
dùng cho máy phay CNC
GVHD : TS. Nguyễn Tiến Đông

24


NGUYỄN VĂN THUẬN
MSSV : 20110841
R
A
= R
B
= R
C
= R
D
= m.g/4 = 630.10/4 = 1575 N
Dng kính trc vitme và t quay c ta ch thông s ca  
7308 BEP theo hãng SKF (www.skf.com 

Kh ng: C
r
= 46,2 kN
Kh 
or
= 30,5 kN
Nội lực dọc trục F
si
của 4 ổ là như nhau:
F
si
= e.R
i
=1.14.1575 = 1795,5 N
Lực dọc trục tác dụng lên các ổ bi:
- với ổ A:















 






  
suy ra: F
aA
= 1795,5 N
- với ổ B:














 







  
suy ra: F
aB
= 3644 N
với ổ C:














 






  

suy ra: F
aC
= 1795.5 N
- với ổ D:














 






  
suy ra: F
aD
= 
F

a
= max( F
aA
, F
aB
, F
aC
, F
aD
) = 3644 N
Kim tra :
TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA HÀ NỘI
Đồ án môn học : Thiết kế hệ thống cơ khí
Đề tài : Tính toán thiết kế hệ thống truyền động và lựa chọn hệ thống dẫn hướng
dùng cho máy phay CNC
GVHD : TS. Nguyễn Tiến Đông

25


NGUYỄN VĂN THUẬN
MSSV : 20110841
Mt khác :









T bng :

Chn : X = 0,35 và Y = 0,57
Tính ti trng:


  


Kh ng:


  





Tính ti tr
 s X
0
, Y
0
:

Suy ra: X
0
= 0,5 ; Y
0

= 0,26