Tài liệu Đồ án tốt nghiệp - Máy cắt gọt kim loại ppt

4

b. Lực cắt
F
x
2
4
z
F
y
F
1
3

Trong quá trình gia công, tại điểm tiếp xúc giữa dao và chi tiết xuất hiện lực tác
dụng F gồm 3 thành phần :
+ F
x
: là lực dọc trục, lực mà cơ cấu ăn dao phải khắc phục, là thành phần
chính của lực ăn dao .
+ F
y
: là lực hướng kính, tạo áp lực lên các cơ cấu bàn dao gây ra lực ma sát
giữa dao và chi tiết .
+ F
z
: là lực tiếp tuyến, lực mà cơ cấu chuyển động chính phải khắc phục, hay
còn gọi là lực cắt .

F
=
x
F +
y
F
+
z
F
F
z
= 9,81.C
F
.t
F
x
.s
F
y
.V
n
z

F
z
: F
y
: F
x
= 1 : 0,4 : 0,25
Trong đó : C
F
, x
F
, y
F
, n là hệ số và số mũ phụ thuộc vào vật liệu chi tiết gia
công, vật liệu làm dao và phương pháp gia công.
c. Công suất cắt
Công suất cắt ( công suất yêu cầu của cơ cấu chuyển động chính ) được xác
định theo công thức :

)(
10.60
.
3
kW
VF
P
zz
z
=





5


Trong đó :
F
z
– lực cắt ( N )
V – tốc độ cắt ( m/ph )
2. Chuyển động ăn dao

a. Tốc độ ăn dao
Là tốc độ dịch chuyển của cơ cấu bàn dao
V
ad
= s.n
ct
.10
3
( m/ph )
Trong đó :
n
ct
– tốc độ vòng quay chi tiết
S – lượng ăn dao

60
.2
ct
ct
n
w
π
=

Vậy :
3
10.
2
.60
−
=
π
ct
ad
w
V
( m/s )
b. Lực ăn dao
F
ad
= k.F
x
+ F
ms
Với : F
ms
=
μ
[ G
bd
+ F
y
] + F
d
Trong đó :
-
μ
là hệ số ma sát
+ lúc khởi động :
μ
=
μ
0
= 0,2
÷
0,3
+ lúc làm việc :
μ
= 0,05
÷
0,15
- G
bd
là trọng lượng cơ cấu bàn dao
G
bd
= m
bd
.g
c. Công suất ăn dao

)(
10.60
.
3
kW
VadFad
P
ad
=

3. Thời gian máy

Là thời gian dùng để gia công chi tiết . Nó còn được gọi là thời gian
công nghệ, thời gian cơ bản hoặc thời gian hữu ích . Để tính toán thời gian




6
máy, ta căn cứ vào các tham số đặc trưng cho chế độ cắt gọt, gọi là phương
pháp gia công trên máy.


Ví dụ đối với máy tiện :
t
m
)(
.
ph
s
n
L
=

Trong đó :
L : chiều dài của hành trình làm việc (mm)
n : tốc độ quay chi tiết ( tốc độ quay của mâm cặp ) (vòng/ph)
s : Lượng ăn dao (mm/vòng)
Với :
d
v
n
.
.10.60
3
π
=

Ta có : t
m

s
v
Ld
10.60

3
π
=


V.
Phụ tải của động cơ truyền động các cơ cấu điển hình
trong các máy cắt gọt kim loại
1. Truyền động chính
Trong cơ cấu truyền động chính các máy cắt gọt kim loại, lực cắt là lực hữu
ích, nó phụ thuộc vào chế độ cắt ( t, s, v ) vật liệu chi tiết gia công và vật
liệu làm dao.
a. Cơ cấu chuyển động quay
- Momen trên trục chính của máy được xác định theo công thức :

2
.dF
M
z
z
=

Với :
F
z
: là lực cắt (N)
d : đường kính chi tiết (m)
- Momen hữu ích trên trục động cơ
M
hi
=
)(
2
.
Nm
i
dF
i
M
zz
=

Với i là tỉ số truyền từ trục động cơ đến trục chính của máy




7
- Momen cản trên trục động cơ
M
c
=
ηη
.2
.
i
dF
M
z
hi
=



b. Cơ cấu chuyển động tịnh tiến
- Momen tịnh tiến hữu ích
M
hi
= F
z
.
ρ

Với :

ρ
=
ω
c
V
là bán kính quy đổi lực cắt của trục động cơ.
V
c
là tốc độ truyền cơ cấu
- Momen cản tỉnh trên trục động cơ
M
c
=
η
hi
M
=
η
ρ
.
z
F

2. Truyền động ăn dao

Lực ăn dao khi bàn dao hoặc bàn cặp chi tiết khởi hành được tính theo
biểu thức sau :
F
ad
0
= (G
bd
+ G
ct
)f
o
+
μ
.s (N)
Trong đó :
G
bd
: khối lượng bàn
G
ct
: khối lượng chi tiết
f
o
: hệ số ma sát
f
o
= 0,2
÷
0,3 khi bàn dao khởi hành
f = 0,08
÷
0,1 khi cắt gọt

μ
: áp suất dính (
μ
= 0,5 N/cm
2
)
Lực ăn dao khi cắt gọt :
F
ad
= (G
bd
+ G
ct
).f +
α
.s (N)
Momen trên trục vít :
- Khi khởi hành :
M
ad
0
=
2
1
F
ad
0
.d
tb
.tg(
α
+
θ
) ( N.m )




8
- Khi cắt gọt :
M
ad
=
2
1
F
ad
.d
tb
.tg(
θ
α
+
) ( N.m )


Với:

α
: góc lệch đường ren trục vít

θ
: góc ma sát của trục vít
d
tb
: đường kính trung bình của trục vít

VI.
Tổn hao trong máy cắt gọt kim loại
Tổn hao trong máy cắt gọt kim loại phu thuộc vào :
- Dạng và số lượng của khâu động học (tính từ trục động cơ đến trục cơ
cấu)
- Dạng và nhiệt độ của dầu bôi trơn
- Sự thay đổi phụ tải làm thay đổi áp lực trong các cơ cấu truyền của máy
- Sự thay đổi tốc độ của cơ cấu làm việc
1.
Phụ tải định mức /
ω
cdm
( const )

η
dmHT
=
η
dm1
.
η
dm2
…
η
dmn

⇒

η
dmHT =
∏
=
n
i 1
η
dmi
2. Phụ tải thay đổi /
ω
cdm


η
HT
=
mshi
hi
MM
M
+

M
ms
= aM
hiđm
+ bM
hi
Với :
a : là hệ số tổn hao không biến đổi theo phụ tải
b : là hệ số tổn hao biến đổi theo phụ tải
M
ms
= M
hi
[a.
hi
hidm
M
M
+ b]
= M
hi
[
t
k
a
+ b ]




9
Với : k
t
=
hidm
hi
M
M
=
zdm
z
P
P
là hệ số phụ tải
Khi đó :

η
HT
=
][ b
k
a
MM
M
t
hihi
hi
++
=
b
k
a
t
++1
1


η
đmHT
=
dmdm
ba ++1
1

⇒
a
đm
+ b
đm
=
dmHT
dmHT
η
η
−
1


⇒
a = 0,6 ( a
đm
+ b
đm
)
b = 0,4 ( a
đm
+ b
đm
)

3. Phụ tải thay đổi,
c
ω
thay đổi
a
1
= a.
cdm
c
ω
ω

Với:
a
1
: hệ số tổn hao không biến đổi theo phụ tải khi
ω
thay đổi
a : hệ số tổn hao không biến đổi theo phụ tải khi
dm
ω


⇒

HT
η
=
b
k
a
cdm
c
t
++
ω
ω
.1
1


VII.
Tính chọn công suất động cơ
1. Để tính chọn được công suất động cơ, cần phải có các số liệu
ban đầu sau :
- Chế độ làm việc : dài hạn, ngắn hạn hay ngắn hạn lặp lại
- Các thông số đặc trưng cho chế độ cắt gọt
- Khối lượng của chi tiết gia công
- Thời gian làm việc, thời gian nghỉ và môi trường làm việc
- Công suất, điện áp, dòng điện làm việc của máy
- Khối l
ượng của các bộ phận chuyển động






10
2. Các bước tính chọn công suất động cơ

Bước 1 : Chọn sơ bộ công suất động cơ truyền động được tiến hành theo
trình tự sau:
- Xác định công suất hoặc momen tác dụng lên trục làm việc của hộp tốc độ
( P
z
hoặc M
z
)
- Xác định công suất hoặc momen trên trục động cơ và xây dựng đồ thị phụ
tải tĩnh ( P
c
= f(t) hoặc M
c
= f(t) )
- Dựa trên đồ thị phụ tải tĩnh, tiến hành tính chọn sơ bộ công suất động cơ.
Ví dụ :

P3
P2
P1
t
P


⇒
Ta chọn theo P = P(c
2
) là P
max





11

t
P
6
5
4
3
2
1


⇒
Ta chọn theo công suất trung bình P
tb

7
6
5
4
3
2
1
t
P


⇒
Ta chọn theo công suất đẳng trị :
P
đtrị
=
∑
∑
Mi
MiCi
t
tP .
2

Bước 2
: Tiến hành kiểm nghiệm động cơ đã chọn theo các điều kiện sau :
- Theo điều kiện phát nóng
- Theo điều kiện quá tải
- Theo điều kiện mở máy





12
3. Một số ví dụ tính chọn công suất động cơ
a. Máy bào
Công suất truyền động cơ cấu chính :
P =
η
1000
vqF
z
(kW)
Với :
F
z
: lực cản khi bào ( N/m
2
)
q : tiết diện của phoi ( m
2
)
v : vận tốc cắt ( m/s )

η
: hiệu suất của máy ( thường lấy là 0,65
÷
0,7 )
F
z
phụ thuộc vào vật liệu chi tiết gia công :
F
z
= ( 294
÷
1180 ).10
6
N/m
2
- vật liệu là thép
F
z
= ( 118
÷
236 ). 10
6
N/m
2
- vật liệu là gang
F
z
= ( 147
÷
197 ). 10
6
N/m
2
- vật liệu là đồng
b. Máy tiện
Công suất động cơ truyền động chính :
P =
η
102.60
vqF
z
(kW)
Với:
F
z
: lực cản cắt khi tiện ( kG/mm
2
)
q : tiết diện phoi ( mm
2
)
v : vận tốc cắt ( m/ph )

η
: hiệu suất của máy
c. Máy khoan
Momen quay :
M = F
z
.(
8
2
d
) .s ( kG.mm )
Công suất động cơ :
P =
n
nM
.1000.975
.
=
η
.8.1000.975

2
nsdF
z
( kW )
Trong đó:




13
F
z
: lực cản khi khoan ( kG/mm
2
)
d : đường kính mũi khoan ( mm )
s : lượng ăn dao trên một vòng quay của mũi khoan ( mm )
n : tốc độ của mũi khoan ( vòng/phút )

η
: hiệu suất của máy
d. Máy phay
Công suất động cơ :
P =
n
sntbF
z
.1000.102.60

( kW )
Trong đó :
F
z
: lực cản cắt khi phay ( kG/mm
2
)
b : chiều rộng lớp phay ( mm )
t : chiều sâu cắt ( mm )
n : tốc độ quay của dao phay ( vòng/phút )
s : lượng ăn dao ( mm/vòng )
e. Các cơ cấu phụ
Công suất động cơ truyền động các cơ cấu phụ thượng làm việc ở chế độ ngắn
hạn lặp lại.
P =
max
102.60

λη
μ
vG
(KW)
Với :
G : trọng lượng của phần di chuyển ( kG )

μ
: hệ số ma sát ( thường bằng 0,1 )
v : tốc độ di chuyển ( m/phút )

η
: hiệu suất phụ của cơ cấu

dm
M
M
max
max
=
μ
: hệ số quá tải
Đối với cơ cấu phụ, momen cản tĩnh khi khởi hành rất lớn ( M
c
0
) cho nên
phải kiểm tra công suất động cơ đã chọn theo điều kiện mở máy ( M
mm
> M
c
0
)
Momen cản tĩnh khi khởi hành :
M
c
0
= 0,16.
).1.(.

max0 dm
Sn
vG
λη
μ
−
( KW )

Xem chi tiết: Tài liệu Đồ án tốt nghiệp - Máy cắt gọt kim loại ppt