đồ án tn (autorecovered)

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay khoa học kỹ thuật nói chung cũng như nghành kỹ thuật cơ điện tử nói riêng đã
và đang phát triển và có đóng góp rất lớn vào đời sống, kinh tế. Trong xu hướng công nghiệp hóa,
hiện đại hóa đất nước thì những chiếc máy hay robot được hiện đại hóa, tự động hóa được chú
trọng nghiên cứu và phát triển. Giúp ích cho con người trong lao động, sản xuất, nâng cao hiệu
quả kinh tế. Nắm bắt được tầm quan trọng đó nhóm em đã làm đề tài: Thiết kế máy CNC cỡ nhỏ
nhằm gia công các chi tiết máy cỡ nhỏ cũng như khắc gỗ… được nhanh và chính xác hơn.
Được sự chỉ dạy tận tình của các thầy cũng như kiến thức mà em đã tích lũy được; chúng
em đã hoàn thành được một sản phẩm thực tế thành công trước khi ra trường.
Tuy chúng em đã cố gắng tìm hiểu, học hỏi rất nhiều để hoàn thành tốt nhất bài đồ án của
mình nhưng không tránh khỏi được nhiều thiết xót. Vậy em kính mong các thầy thông cảm và
cho chúng em những ý kiến quý giá để chúng em có thêm kinh nghiệm cho những sản phẩm sau.
Em xin chân thành cảm ơn!


MỤC LỤC


ĐẶT VẤN ĐÊ
1. Mục đích
- Lịch sử phát triển của NC bắt nguồn từ các mục đích về quân sự và hàng không vũ trụ khi mà yêu cầu các chỉ tiêu về
chất lượng của các máy bay, tên lửa, xe tăng...là cao nhất. Ngày nay, lịch sử phát triển NC đã trải qua các quá trình phát triển
không ngừng cùng với sự phát triển trong lĩnh vực vi xử lý từ 4 bit, 8bit... cho đến nay đã đạt đến 32 bit và cho phép thế hệ sau
cao hơn thế hệ trước và mạnh hơn về khả năng lưu trữ và xử lý
Hiện nay, lĩnh vực sản xuất tự động trong chế tạo cơ khí đã phát triển và đạt đến trình độ rất cao như các phân xưởng tự
động sản xuất linh hoạt và tổ hợp CIM(Computer Integrated Manufacturing) với việc trang bị thêm các Robot cấp phôi liệu và
vận chuyển, các hệ thống đo lường và quản lý chất lượng tiên tiến, các kiểu nhà kho hiện đại được đưa vào áp dụng đã mang
lại hiệu quả kinh tế rất đáng kể. Chính vì vậy, máy CNC với nhiều ưu điểm nổi bật là xu hướng mà các nhà kỹ sư thiết kế cần
sở hữu cho mình.
2. Ý nghĩa và phạm vi nghiên cứu

Là một kỹ sư cơ điện tử tương lai, khi nắm bắt được ý nghĩa cấp thiết cũng như nhu cầu về
máy CNC chúng em đã quyết định bắt tay vào nghiên cứu và chế tạo máy CNC. Đây là cơ
hội để chúng em trang bị và nâng cao kiến thức chuyên môn cho bản thân trước khi ra trường
như: kiến thức về tính toán, quy trình thiết kế máy CNC; kiến thức về điện – điều khiển. Tuy
nhiên, trong phạm vi kiến thức và thời gian cho phép chúng em sẽ chỉ nghiên cứu, chế tạo
máy CNC mini loại nhỏ với nhiều ưu điểm nổi bật. Trước tiên, máy CNC cỡ nhỏ với kích
thước nhỏ gọn; phù hợp cho các kỹ sư đặt ngay tại vị trí, văn phòng làm việc; phù hợp để gia
công nhiều chi tiết nhỏ trên những vật liệu mềm như: Nhôm, Thép, Nhựa…với độ chính xác
cao, nhanh, hiệu quả. Hơn nữa, giá thành của một chiếc máy lại không cao, thiết bị dễ tìm
kiếm trên thị trường. Trong thời gian học hỏi và nghiên cứu cũng như nhận được sự chỉ dạy
nhiệt tình của thầy Hà Huy Hưng và các thầy trên bộ môn Robot đặc biệt và Cơ Điện Tử
chúng em cũng đã hoàn thành được bài đồ án “Tính toán, thiết kế, chế tạo máy CNC loại nhỏ.
Nộ dung bản thuyết minh bao gồm bốn chương với nội dung là quy trình hoàn thiện được
một chiếc máy CNC mini hoàn chỉnh. Cụ thể như sau

CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VÊ MÁY CNC


1.1.

Khái niệm:
CNC (computer numberical control) là một dạng máy NC điều khiển tự động có sự trợ giúp
của máy tính, mà trong đó các bộ phận tự động được lập trình (nhận trực tiếp dữ liệu số) để hoạt
động theo các sự kiện tiếp nối nhau được mã hóa với tốc độ được xác định trước để có thể tạo ra
được mẫu vật với hình dạng và kích thước theo yêu cầu.

1.2.

Phân loại
•

Máy CNC có thể phân chia theo nhiều loại và theo hệ thống điều khiển:
Theo loại máy

-

Máy tiện cnc

-

Máy khoan cnc

-

Máy doa cnc

-

Máy phay cnc

•

Theo phương pháp cắt gọt:

-

Máy CNC Router
Máy CNC router là máy cắt CNC điều khiển bằng máy tính được sử dụng để cắt gỗ, nhựa và vật
liệu tổng hợp. Nó cũng thường được sử dụng để cắt nhôm và kim loại mềm khác. Độ cứng vững
của máy cnc router kém hơn so với loại máy CNC được sử dụng để cắt kim loại cứng hoặc làm

các bộ phận đòi hỏi độ chính xác lắp ghép cao. Máy cnc router được thiết kế để tối đa hóa hành
trình làm việc và chi phí.

-

Máy cắt plasma CNC và máy khắc gỗ (cắt) laser CNC
Máy cắt laser dùng nguồn laser công suất cao, qua hệ thống quang học tập trung chùm tia laser
đầu ra để cắt vật liệu…

-

Máy in 3D
In 3D là một quá trình tạo các vật thể rắn từ một file mẫu trên máy tính. Máy tính sẽ chia đối
tượng in ra làm rất nhiều lớp mỏng, quá trình in 3D chính là liên tục chồng các lớp vật liệu lên
nhau.

•
-

Theo trục máy:
Máy CNC 3 trục.
Máy CNC 4 trục.
Máy CNC 5 trục…

1.3. Cấu tạo và hoạt động của máy cnc
Một máy CNC hoàn chỉnh bao gồm:


1.3.1. Hệ thống cơ khí
1.3.1.1.

Hệ dẫn hướng cho các trục
Vít me bi được sử dụng để di chuyển bàn máy do chúng có ma sát thấp và độ rơ rất nhỏ nên hiệu
suất truyền động cao và đạt được độ chính xác vị trí cao. Ngoài ra bộ vitme-đai ốc bi có khả năng
biến đổi truyền dẫn (chuyển động quay sang chuyển động tịnh tiến) dễ dàng, ít ma sát và không
có khe hở khi truyền dẫn với tốc độ cao nên nó cũng là ưu điểm để lựa chọn vitme đai ốc bi.
a) Kết cấu chung:
Bộ truyền vitme – đai ốc thường được dùng trong chuyển động chạy dao của máy công cụ
NC, CNC và dùng trong các máy công cụ chính như máy mài, máy doa tốc độ và các loại máy
khác. Đôi khi còn dùng trong máy tiện, máy tổ hợp, dùng trong truyền dẫn di động xà, trụ và các
máy công cụ hạng nặng. Ngoài ra còn dùng trong bộ truyền chính của các loại máy có chuyển
động tịnh tiến khứ hồi như máy bào giường, máy chuốt.
Các ưu điểm:
- Khắc phục độ rơ khớp ren, chịu lực kéo với kết cấu đảm bảo độ cứng vững chiều trục cao.
- Tổn thất do ma sát bé, hiệu suất bộ truyền đạt tới 0,9 so với vít me đai ốc trượt là 0,2 ÷ 0,4.
- Gần như độc lập hoàn toàn với lực ma sát (biến đổi theo tốc độ), ma sát tĩnh rất bé nên chuyển
động êm

Kết cấu bộ truyền vít me - đai ốc bi hình trên bao gồm trục vít me, đai ốc, dòng bi chuyển
động trong vít me - đai ốc và ống hồi bi đảm bảo dòng bi tuần hoàn liên tục.
Dẫn hướng được dùng là thanh trượt hay còn gọi là ray trượt tuyến tính (LM) là được sử dụng để tăng độ
chính xác và độ mượt của chuyển động tuyến tính.


1.3.1.2.

Khớp nối mềm
Khi trục vít me bi và động cơ servo được nối với nhau cần đảm bảo tâm trục của chúng phải
trùng nhau. Tuy nhiên, trong thực tế, điều này là rất khó khăn, do đó khớp nối mềm được sử dụng
để bù trừ độ sai lệch giữa đường tâm của trục vít me bi và trục động cơ, cho phép hệ thống vận

hành trơn tru, nhẹ nhàng.

1.3.1.3.
1.3.1.4.

Trục trơn để di chuyển trục X, Y, Z
Động cơ bước: Tạo ra momen làm quay trục chính các trục


a. Khái niệm:
Động cơ bước là một loại động cơ điện có nguyên lý và ứng dụng khác biệt với đa số động cơ điện thông
thường. Chúng thực chất là một động cơ đồng bộ dùng để biến đổi các tính hiệu điều khiển dưới dạng các
xung điện rời rạc kế tiếp nhau thành các chuyển động góc quay hoặc các chuyển động của roto có khả năng
cố định roto vào các vị trí cần thiết.
b. Cấu tạo:
Về cấu tạo, động cơ bước có thể được coi là tổng hợp của hai động cơ: Động cơ một chiều không tiếp xúc
và động cơ đồng bộ giảm sóc công suất nhỏ.
c. Hoạt động:
Động cơ bước không quay theo cơ chế thông thường, chúng quay theo từng bước nên có độ chính xác rất
cao về mặt điều khiển học. Chúng làm việc nhờ các bộ chuyển mạch điện từ đưa các tín hiệu điều khiển vào
stato theo thứ tự và một tần số nhất định.
Tổng số góc quay của roto tương ứng với tầng số chuyển mạch, cũng như chiều quay và tốc độ quay của
roto phụ thuộc vào thứ tự chuyển đổi và tần số chuyển đổi.
d. Ứng dụng:
Trong điều khiển chuyển động kỹ thuật số, động cơ bước là một cơ cấu chấp hành hữu hiệu bởi nó có thể
thực hiện trung thành các lệnh đưa ra dưới dạng số.
Động cơ bước được ứng dụng nhiều trong các ngành Tự động hóa, chúng được ứng dụng trong các thiết bị
cần điều khiển chính xác. Ví dụ: Điều khiển robot, điều khiển các trục của máy CNC, điều khiển tiêu cự
trong các hệ quang học, điều khiển các cơ cấu lái phương và chiều trong máy bay…
Trong công nghệ máy tính, động cơ bước được sử dụng cho các loại ở đĩa cứng, ở đĩa mềm, máy in…

e. Ưu điểm:
•

Khi dùng động cơ bước không cần mạch phản hồi cho cả vi điều khiển vị trí và vận tốc.

•

Thích hợp với các thiết bị điều khiển số. Với khả năng điều khiển số trực tiếp, động cơ bước trở thành
thông dụng trong các thiết bị cơ điện tử hiện đại.

•

Thường được sử dụng trong các hệ thống máy CNC.
f. Nhược điểm:

•

Phạm vi ứng dụng là ở vùng công suất nhỏ và trung bình. Việc nghiên cứu nâng công suất động cơ bước
đang là vấn đề rất được quan tâm hiện nay.

•

Hiệu suất động cơ bước thấp hơn các loại động cơ khác.

1.3.1.5.

Gối đỡ: Đỡ trục vítme


1.3.1.6.

1.3.1.7.

Ổ bi: Lắp đầu trục vitme nhằm giảm masat khi Vitme làm việc
Các linh kiện khác: Ốc vít, khung máy, đế máy, bàn máy…

1.7. Một số loại máy cnc thông dụng trên thị trường


Máy phay CNC

Máy tiện CNC


Máy cắt plasma CNC

Máy khắc gỗ CNC


Máy khắc đá CNC

CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN CHỌN THIẾT BỊ DẪN ĐỘNG CHO BÀN MÁY CNC


Các thiết bị dẫn động có một vai trò quan trọng trong máy CNC, là nhân tố chính đảm bảo sự
vận hành và gia công chính xác của máy. Việc tính toán lựa chọn các thiết bị dẫn động là một
công việc bắt buộc và phức tạp với nhiều công thức cần thiết lập. Vì vậy, để thuận tiện cho công
việc lựa chọ thiết bị dẫn động, trong chương này chúng ta đi xây dựng công thức tính toán và
chương trình tính chọn các thiết bị dẫn động.
Nội dung chương này gồm có:
•

•

Tính chọn cụm vít me đai ốc bi của trục X, Y
Tính chọn cụm ổ lăn tương ứng X, Y
Có rất nhiều các hãng để chúng ta có thể sử dụng cho công việc tính toán và lựa chọn các sản
phẩm phục vụ vào thiết kế. Cụ thể trong việc tính chọn thiết bị dẫn động thì PMI và HIWIN là
hai hãng lớn hay được sử dụng nhất. Trong các catalog từ hai hãng đều đưa ra sự trợ giúp cho
người sử dụng cách để chọn lựa các sản phẩm, và khi đó chúng ta chỉ cần thực hiện các bước để
chọn cho mình sản phẩm ưng ý nhất. Về cơ bản là họ cùng có chung cách thức để lựa chọn để từ
đó lựa sản phẩm từ hãng một cách hợp lý. Tuy nhiên về các bước của PMI giúp chúng ta có cách
nhìn tổng quan hơn còn HIWIN có vẻ thiên về tính toán hơn. Chúng ta có thể kết hợp hai bảng
để dễ dàng tính chọn cho sản phẩm của mình.
Quy trình tính toán trọn vitme đai ốc


-

2.1. TÍNH TOÁN LỰA CHỌN CỤM TRỤC VIT ME BI TRỤC X
2.1.1. Các thông số đầu vào
Loại máy CNC: Khắc
Chế độ cắt thử nghiệm tối đa SVT (Đó chính là các thông số về lượng chạy sao (S), Vận tốc cắt
(V), và chiều sâu cắt (T)):

-

Dao khắc CNC V3 đuợc làm từ thép hợp kim. Thíc hợp sử dụng trên gỗ, nhựa PVC, Acrylic và
các vật liệu mềm khác.
-Góc cắt: 30 Độ
Đường kính trục: 3.175mm
Chiều dài tổng thể: 28mm

Nhãn hiệu: Weitol, Jeirui, huhao
Vận tốc: v= 100m/ph
Chiều sâu cắt: t= 1,2mm
Lượng chạy dao phút: F=900mm/ph
Khối lượng lớn nhất của chi tiết: M=10KG
Trọng lượng bàn gá trục Y: Wx =2KG
Vận tốc chạy lớn nhất khi không gia công: V1=18000mm/ph
Vận tốc chạy lớn nhất khi gia công: V2 = 700mm/ph
Gia tốc hoạt động lớn nhất của hệ thống: a=0,5g=5m/s2
Thời gian hoạt động: Lt = 7000h (khoảng 2 năm)


-

Tốc độ vòng động cơ: Nmax = 2000 vòng/phút
Độ chính xác vị trí không tải: ±0,03/1000mm
Độ chính xác lặp: ±0,05mm
Độ lệch truyền động: ±0,02mm
Hệ số ma sát trơn bề mặt: � =0,005
Vùng hoạt động lớn nhât Lxmax = 350mm
2.1.2. Bước vít me(l)
l≥

Vmax
V
18000
= 1 =
= 9mm
N max N max 2000

2.1.3. Lực cắt chính của máy (Pz)
+ Tốc độ quay của động cơ quay dao:398
+ Lượng chạy dao vòng
F
900
S= =
= 2,3(mm/ v)
n 397,89
+ Lượng chạy dao răng ( Theo công thức trong cuốn Sổ tay CN-CTM tập 2-trang 26 )
+ Lực cắt chính
10.C p .t x .S Zy .B u .Z
Pz =
.k MV
D q .n w
Trong đó: Z- số răng dao phay:
n- Số vòng quay dao, vòng/phút.
Cp- Các số mũ trong bảng 5.41 Sô tay CNCTM tập2
kMV – là hệ số điều chỉnh cho chất lượng của vật liệu gia công (bảng 5.9)
B:35mm(Bảng 5.39)
Tra bảng ta được:
Cp=47, x=0.86, y=0.72, q=0.86, w=0,
10.47.1, 20.86.3.380.72.350.1.6
Pz =
.1 = 1,15 N = 11,5kgf
800.86.3980

2.1.4. Tính toán lựa chọn trục vít, ổ lăn cho bàn máy di chuyển theo trục Y
a. Điều kiện làm việc và các thông số được tính chọn
Điều kiện làm việc
•

•
-

Lực chống trượt (Lực ma sát ổ lăn):
Các thông số được chọn:
Loại ổ bi
Cấp chính xác
Độ lệch vị trí nhiệt
Mômen động cơ

- Chọn trục vít đai ốc bi
•

Tính toán lực dọc trục

Fa = f = µt .(M + Wy ) = 0, 005.(100 + 20) = 6 N = 60kgf


Các thành phần trong công thức:
+ Lực cắt chính của máy:

Pm = 11,5kgf

+ Lực cắt theo phương z (phương thẳng đứng ):
+ Hệ số ma sát lăn của bi trên block:
+ Khối lượng tổng cộng:
+ Lực ma sát bi ổ lăn:
+ Gia tốc trọng trường:

µ = 0,1

m = M + Wy = 12kg

f = 60kgf
g = 10(m/ s)

Pmz = 0,5 Fm = 5, 75kgf


•

Tính các lực dọc trục

-

Tăng tốc (sang trái):
Chạy đều (sang trái):
Fa2 = µ (mg + Fmz ) + f = 0,1.(120.10 + 5, 75) + 60 = 18, 06 N

-

Fa1 = µ (mg + Fmz ) + ma + f = 0,1.(120.10 + 5, 75) + 120.5 + 60 = 78, 06 N

Fa3 = µ (mg + Fmz ) + Fm + f = 0,1.(120.10 + 5, 75) + 11,5 + 60 = 19, 21N

-

Gia công (sang phải):

-

Giảm tốc (sang phải):
Lực dọc trục trung bình:

∑ F .n .t
∑ n .t

Fa4 = µ (mg + Fmz ) − ma + f = 0,1.(120.10 + 5, 75) − 120.5 + 60 = −41,94 N

3

Fmx =

3

i

i i

=

3

i i

-

Trong đó:
F1max, F2max: Lực dọc trục lớn nhất khi gia công và không gia công.
N1max, N2max: Tốc độ quay lớn nhất của trục khi gia công và không gia công.

T1, T2: Thời gian máy hoạt động ở chế độ không tải và có tải.
Bảng lực dọc trục và phần trăm tương ứng:
Lực

Tốc độ

Thời gian

(N)

(rpm)

(sec or %)

F1max = 78,06

1800

30

F2max = 19,21

1200

70

∑ F .n .t
∑ n .t
3

Fmx =

3

i

i i

i i

•

F13max .N1max .T1 + F23max .N 2 max .T2
N1max .T1 + N 2 max .T2

78, 063.1800.0.3 + 19, 213.1200.0, 7
=
= 57,53 N
1800.0,3 + 1200.0, 7
3

b. Tính tải trọng
Tải trọng tĩnh

C0 = f s .Fa max
Các công thức tính tương ứng:
Trong đó:
C0: Tải trọng tĩnh
fs: hệ số bền tĩnh, với máy công cụ fs = 1,5 – 3 (chọn fs = 2)
Famax: lực dọc trục lớn nhất tác dụng lên vitme

C0x = 2.78, 06 = 156,12


•

Tải trọng động:
Với l=10mm => Vận tốc quay danh nghĩa là:

Nm =

V1 18000
=
= 1800(v/ p)
l
10
1

1

Ca = (60. N m .Lt ) 3 .Fma . f w .10 −2 = (60.1800.7000) 3 .57, 53.2.10 −2 = 1048, 2kgf
c. Chọn kiểu bi
Nếu độ cứng cần đuọc ưu tiên nhiều nhất, độ hao phí chuyển động không quá quan trọng, theo đó
các thông số kích thước được chọn là:
+ Ổ bị loại lưu chuyển: Bị bên ngoài
+ Kiểu: FSV-G
d. Chọn bán kính trục vít
L= tổng chiều dài di chuyển max + chiều dài đai ốc ổ bi/2 + chiều dài cùng thoát =350+ 200
=550mm
Kiểu lắp ghép ổ đõ là lắp chặt ở cẩ 2 đầu => f=21,9
Chọn tốc độ quay cho động cơ khoảng 80% so với tốc độ giới hạn nên ta có:

n= 80%. Nmax = 80%.2000=1600(v/p)
Bán kính trục vít:
n.L2 −7 1600.5502 −7
dr =
.10 =
.10 = 4,12mm
f
21,9
Từ các kết quả tính toán trên:
Bước vít: 10mm
Đường kính trục: d ≥8,33
Tải trọng động:
Tải trọng tĩnh:

C0x = 1048, 2 N

Ca = 156,12 N

Ta chọn series:
Loại trục vit me: 16-10B1-FSV-G
Đường kính trục: 16mm
Bước vít: 10mm


e.

Chọn chiều dài trục vít me
Chiều dài trục vít me sau khi chọn trục:
L= tổng chiều dài dịch chuyển + chiều dài đai ốc = 350 + 243 = 593mm =>
600mm

•

Kiểm tra sơ bộ
+ Tuổi thọ làm việc:

Lt = (

Ca 3 6 1
1048, 2 3 6
1
) .10 .
=(
) .10 .
= 32410, 2h > 7000h
Fmy .f w
60.N m
57,53.1, 2
60.1800


+ Tốc độ quay cho phép:
n= f.

•

dr
16
.107 = 21,9.
.107 = 9738(v/ p)
2

2
L
600

Chọn độ chính xác dài
Độ chính xác vị trí yêu cầu là: ±0,03/600mm
Chọn cấp chính xác với độ lệch & độ biến dạng tích luỹ là:
Cấp chính xác: C4
E = 0,05mm

•

Độ dịch do thay đổi nhiệt độ (mức điều chỉnh 3 độ C)
+ Độ dịch do nhiệt:

∆Lθ = ρ .θ .L = 12.10−6.3.600 = 0, 02 mm
+ Bán kính lõi ren của trục vít me:

d r = 13,324
+ Lực gây ra:
Fθ = ∆Lθ .K s =
•

∆Lθ .E.π .d r2 0, 02.0, 05.π .10 4.13,324 2
=
= 23, 24kgf
4L
4.600

Tính tải trọng tới hạn của trục vít

P = α.

d r4
π 2 .NEI
13,3244
3
=
m
.10
=
120.
.103 = 10505,5kgf >> Fmax = 57,53kgf
2
2
2
L
L
600

Do vậy trục vít me đảm bảo an toàn
2.1.5. Tính chọn cụm ổ lăn, khớp nối
a.

Cụm ổ lăn


Trong cơ cấu bàn Y tải trọng chủ yếu tác động lên 2 ray dẫn hướng, do đó mà lực tác dụng
theo phương vuông lên cơ cấu trục vit me là không đáng kể hay nói cách khác khi tính toán đến
ổ lăn trục vitme chỉ để ý đến lực dọc trục tác dụng lên trục vit me. Tuy nhiên trong quá trình hoạt
động xảy ra hiện tượng rung trong cơ cấu, do đó yếu tố định tâm cũng quan trọng, do vậy

=> chọn ổ đỡ chặn 1 dãy cho trường hợp này (và chọn 1 cụm trục là 4 cái ổ đỡ chặn)

Hình 15. Ổ bi đỡ chặn 1 dãy

1
m

•

Tính toán khả năng tải động:

C = Q.L

1

•

C0 = Q0 .Lm

Tính toán khả năng tải tĩnh:
Trong đó: m=3 đối với ổ bi
m=10/3 đối với ổ đũa.
L: tuổi thọ của ổ lăn được tính theo công thức:
L = 60.10−6.n.Lh = 60.10−6.1800.20000 = 2160(trieuvong)
Q: tải trọng động của ổ lăn, được tính:
Q = (X.V.Fr + Y.Fa ).K d .Kt
Q0: Tải trọng tĩnh của ổ lăn, được tính:
Q0 = (X 0 .V.Fr + Y0 .Fa ).K d .K t
Kđ = 1,1 (chịu va đập nhẹ, chịu tải ngắn hạn và tới 125% so với tải trọng tính toán: máy cắt kim
loại,

động cơ công suất nhỏ và trung bình)


Kt = 1 (nhiệt độ <1050C)
Ta có:
m = Wy + M = 120 (kgf)
Lực dọc trục trung bình: Fmx = 57,53N
Xét trường hợp bàn Y chạy về phía ổ bi C, D Lực tác dụng lên ổ A, B, C, D:
RA = RB = RC = RD =

m.g 120.10
=
= 300kgf
4
4

Khả năng tải động: Cr = 8,26kN Khả năng tải tĩnh: Cor = 9,16 kN
Ổ bi đỡ chặn: e=0,83
Nội lực dọc trục Fsi của 4 ổ là như nhau:
Fsi = e.Ri=0,83.200 = 166kgf
Lực dọc trục tác dụng lên các ổ bi:

-

-

-

uuur
uuu

r uuu
r F
4205
∑ FaA = FsA + 2ma = −2451 + 2 = −348,5 N
Với ổ A:uuu
r
FaA = −861N
suy ra
uuur
uuur uuu
r F
3180
∑ FaB = FsB + 2ma = 2451 + 2 = 4553,5 N
suyra : FaB = 4041N
Với ổ B:
uuur
uuur uuur F
3180
∑ FaC = FsC + 2ma = −2451 + 2 = −348,5 N
suyra : FaC = −861N
Với ổ C:


-

uuur
uuur uuur F
3180
∑ FaD = FsD + 2ma = 2451 + 2 = 4553,5 N
suyra : FaD = 4553,5 N

Với ổ D:
Fa = max(FaA , FaB , FaC , FaD ) = 455305 N
Kiểm tra:

Mặt khắc:
Từ bảng:

Famax 4553,5
=
= 2.12 > 1,14
V .RB
2150

Chọn X=0,35 và Y= 0,57
Tính tải trọng động:
Q = (0, 35.2150 + 0,57.4041).1,1.1 = 3361N

Khả năng tải động:
1

Cd = 3361.2160 3 = 43, 4kN < Cr = 46, 2kN
Tính tải trọng tĩnh:
Xác định các hệ số Xo, Yo:

Suy ra: Xo=0,5 ; Yo=0,26


Tính tải trọng tĩnh:

Q0 = 0,5.2150 + 0, 26.4041 = 2425, 7 N
1

Tính khả năng tải tĩnh:

C0 = 2125, 7.2160 3 = 27478 N < C0r = 30,5kN

Vậy lựa chọn ổ bi phù hợp với khả năng tải
Do yêu cầu của cơ cấu cùng với sự tham khảo các nguồn tài liệu về chọn gối đỡ em chọn 2
gối đỡ đều là loại gối cố định nhằm hạn chế sự di chuyển dọc trục theo tiêu chuẩn của hãng SKF.
Cở sở để lựa chọn dựa trên đường kính trục vitme và tải trọng động (tĩnh) là hai yếu tố quan
trọng cho việc lựa chọn gối đỡ đạt yêu cầu.
4.4.2. Chọn khớp nối
Có rất nhiều loại khớp nối để ta lựa chọn cho bài toán này nhưng trên cơ sở tham khảo tài
liệu và thực nghiệm từ các hãng sản xuất em xin chọn loại khớp nối là loại khớp nối trục loại trục
bù chữ thập có đệm
.

(tham khảo cuốn “Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí – Lê Văn Uyển tập2” – trang 55 ).
Có thể chọn thông số cho loại khớp nối trục chữ thập này căn cứ theo đường kính trục vitme
và theo giá trị mô men khởi động của động cơ. (xem thêm ở mục thông số của động cơ AM1400C).
Trên cơ sở đó em chọn thông số cho khớp nối như sau:

I. TÍNH TOÁN LỰA CHỌN CỤM TRỤC VIT ME BI TRỤC X


1. Các thông số đầu vào
-

Loại máy CNC: Khắc

Chế độ cắt thử nghiệm tối đa SVT:

-

Dao khắc CNC V3 đuợc làm từ thép hợp kim. Thíc hợp sử dụng trên gỗ, nhựa PVC, Acrylic và
các vật liệu mềm khác.
-Góc cắt: 30 Độ
Đường kính trục: 3.175mm
Chiều dài tổng thể: 28mm
Nhãn hiệu: Weitol, Jeirui, huhao
Grade 3535
Vận tốc: v= 100m/ph
Chiều sâu cắt: t= 1,2mm
Lượng chạy dao phút: F=900mm/ph
Khối lượng lớn nhất của chi tiết: M=700KG
Trọng lượng bàn gá trục Y: Wx =1600N
Vận tốc chạy lớn nhất khi không gia công: V1=18m/ph
Vận tốc chạy lớn nhất khi gia công: V2 = 12m/ph
Gia tốc hoạt động lớn nhất của hệ thống: a=0,5g=5m/s2
Thời gian hoạt động: Lt = 20000h (khoảng 6,8 năm)
Tốc độ vòng động cơ: Nmax = 2000rpm
Độ chính xác vị trí không tải: ±0,03/1000mm
Độ chính xác lặp: ±0,005mm
Độ lệch truyền động: ±0,02mm
Hệ số ma sát trơn bề mặt: � =0,005
Vùng hoạt động lớn nhât Lxmax = 550mm
2. Bước vít me(l)
l≥

Vmax

V
18000
= 1 =
= 9mm
N max N max
2000

3. Lực cắt chính của máy (Fm)
Để tìm lực cắt chính của máy ta sử dụng công cụ trên website www.coroguide.com .
+ Tốc độ quay của động cơ quay dao:
n=

1000v 1000.100
=
(v/ p)
π .D
π .80

+ Lượng chạy dao vòng
S=

F
900
=
= 2,3(mm/ vong)
n 397,98

+ Lượng chạy dao răng

Fz =

S
= 3.38(mm/ R)
6

(Theo công thức trong cuốn Sổ tay CN-CTM tập 2-trang 26)

- Working engagement (ae) & working engagement start (aei) Chọn ae & aei sao cho: ae + aei =
Dc = 80mm
Ta chọn: ae = 80mm, aei =0
-

Mayjor cutting adge angle

Kγ

: thường chọn

Kγ = 60°

Sau khi tính toán, lựa chọn kết hợp với các thông số đề cho ta điền vào bảng của công cụ ta được
kết quả như trong hình:

Hình 14. Bảng tính toán chế độ cắt của SANVK
M c = 93 Nm. => Fm =

2.83
= 2075 N = 207,5 Kgf
0, 08

4. Tính toán lựa chọn trục vít, ổ lăn cho bàn máy di chuyển theo trục Y
4.1. Điều kiện làm việc và các thông số được tính chọn