Đồ án máy công cụ t6m16

Lời nói đầu
Trong giai đoạn hiện nay, khi mà đất nước đang tiến hành cơng
cuộc hiện đại hố các ngành công nghiệp, đặc biệt là đối với ngành
công nghiệp chế tạo máy, thì máy cơng cụ đóng một vai trị, vị trí đặc
biệt quan trọng để sản xuất ra các chi tiết để tạo nên các máy khác
phục vụ trực tiếp cho các ngành công nghiệp khác. Cùng với sự phát
triển của khoa học kỹ thuật hiện đại trên thế giới đã cho ra đời nhiều
loại máy công cụ hện đại, ứng dụng thành tựu của công nghệ thông
tin tạo nên những máy tự động linh hoạt, những máy chuyên dùng thì
máy cơng cụ vẫn chiếm  một phần lớn đáng kể trong ngành công
nghiệp chế tạo, đặc biệt là đối với các nước đang phát triển như nước
ta thì việc sử dụng các máy công cụ kết hợp với các đồ gá chuyên
dùng vẫn đang được sử dụng rộng rải và phổ biến có hiệu quả.
Chính vì vậy mà việc thiết kế các máy công cụ đối với sinh
viên không những nhằm giúp cho sinh viên tìm hiểu và nắm vững
được đặc điểm , tính năng của máy và hệ thống hoá  các kiến thức
tổng hợp đã được học mà cịn góp phần đáng kể vào cơng cuộc
cơng nghiệp hố các ngành công nghiệp của đất nước.
Đồ án môn học máy công cụ là nội dung không thể thiếu trong nội
dung đào tạo đối với sinh viên ngành chế tạo máy nhằm thực hiện
tốt được các yêu cầu và nhiệm vụ nêu trên.
Với nhiệm vụ được giao là nghiên cứu thiết kế lại máy tiện với
các thông số cụ thể dưới sự hướng dẫn trực tiếp của thầy cùng với
sự tìm hiểu và tổng hợp các kiến thức đã được học em đã hồn
thành nhiệm vụ của mình đúng u cầu và thời hạn.
Tuy nhiên, do kiến thức còn hạn chế nên em khơng tránh khỏi
sai sót.Em rất mong tiếp tục được sự chỉ bảo, góp ý của thầy.
Em xin chân thành cảm ơn!


MỤC LỤC

PHẦN A: PHÂN TÍCH MÁY CHUẨN......................................5
I. Bảng thơng số kĩ thuật máy cùng cỡ....................................5
II. Phân tích động học..............................................................8
1. Sơ đồ động T6M16...............................................................
2. Đồ thị vòng quay.................................................................
PHẦN B: THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC TOÀN MÁY......................23
I. Thiết kế hộp tốc độ:............................................................23
1. Chọn phương án không gian (PAKG)..................................23
2. Phương án thứ tự...............................................................25
3. Lưới kết cấu và đồ thị vòng quay:......................................25
II. Thiết kế hộp xe dao...........................................................49
PHẦN C: TÍNH TỐN SỨC BỀN VÀ KẾT CẤU MÁY...........50
I. Chọn chế độ tải, xác định công suất để chọn động cơ cho
máy thiết kế:......................................................................... 51
1. Chọn chế độ tải:................................................................51
2. Xác định công suất để chọn động cơ:................................51
II. Lập bảng tính sơ bộ:..........................................................54
1. Tính cơng suất truyền dẫn của các trục:...........................54
2. Tính số vịng quay nhỏ nhất của các trục:.........................54
3. Tính số vịng quay lớn nhất của các trục:..........................54
4. Tốc độ tính tốn các trục:..................................................55
5. Mơmen xoắn trên các trục:................................................55
6. Tính đường kính sơ bộ của các trục:..................................55
III. Tính toán thiết kế bộ truyền bánh răng trục vào hộp tốc độ
.............................................................................................. 57
1. Chọn vật liệu:.................................................................... 57
2. Xác định ứng suất cho phép:.............................................58
3. Sơ bộ chọn hệ số tải trọng K..............................................60

4. Chọn hệ số chiều rộng bánh răng......................................60
5. Tính khoảng cách trục.......................................................60
6. Tính modun....................................................................... 60
7. Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng..................................60
8. Kiểm nghiệm sức bền bánh răng khi chịu q tải đột
ngột:...................................................................................... 61
9. Các thơng số hình học chủ yếu của bộ truyền...................62
10. Tính lực tác dụng.............................................................63
PHẦN D: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN HỘP TỐC ĐỘ64
I. Chọn hệ thống điều khiển...................................................64
1. Chức năng và yêu cầu của hệ thống điều khiển Hộp tốc
độ.......................................................................................... 64
2. Chọn hệ thống điều khiển..................................................64
II. Tính tốn thiết kế hệ thống điều khiển cơ khí ( bằng tay ) 65
1. Cơ cấu trung gian..............................................................65
2. Cơ cấu điều khiển..............................................................67
3. Cơ cấu chấp hành..............................................................68
KẾT LUẬN.............................................................................69
TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................70


PHẦN A: PHÂN TÍCH MÁY CHUẨN
I. Bảng thơng số kĩ thuật máy cùng cỡ
Trên cơ sở máy cùng cỡ, tra sổ tay công nghệ chế tạo máy 3, ta lập
bảng thông số kỹ thuật và chọn máy chuẩn.( Tài liệu tham khảo [1]
trang 17 [Bảng 9-4])
Các thông số

T6M16

1A616

Đơn vị

320

320

mm

710

710

mm

175

180

mm

700

700

vg/phút

-Số cấp độ trục chính

12

21

mooc

-Phạm vi tốc độ trục

22.4-

chính

1000

9-1800

mm

-Độ cơn trục chính

N05

N 05

mooc

30

35

mm

4

4

-Đường kính lớn nhất
của chi tiết gia cơng
được trên máy
-Khoảng cách 2 đầu
tâm
-Đường kính lớn nhât
của chi tiết trên bàn
dao
-Chiều dài lớn nhất tiện
được

-Đường kính lỗ trục
chính
-Số dao lắp được trên
giải giao


-Kích thước dao (rộng x

20 x 20

20 x 25

mm

20

20

mm

185

185

mm

+Dọc

750

670

mm

+Ngang

190

195

mm

± 45

± 45

Độ

105

120

mm

mm/vg

cao)
-Khoảng cách từ mặt
tựa của dao tới tâm
máy
-Khoảng cách lớn nhất
của máy tới mép dài
dao
-Dịch chuyển lớn nhất:

-Góc quay của bàn dao
trên
-Dịch chuyển lớn nhất
của bàn dao trên

-Phạm vi bước tiến

0,06-

+Dọc

3,34

0,065-0,91

+Ngang

0,041-

0,027-0,52

2,47
-Phạm vi bước ren cắt
được:
+ Hệ mét
+ Hệ Anh
+ Hệ mơ đun

0,5-9

0,5-24

mm

38-2

56-1

Số vịng

0,5-9

0,25-22

ren
Theo mơ


đun
-Độ cơn nịng ụ động
-Dịch chuyển dọc lớn
nhất của nịng ụ động
-Đường kính tốc kẹp
-Đường kính định tâm
của mâm cặp
-Đường kính của phơi
lắp trên luynet động
-Đường kính của phơi
lắp trên luynet cố định
-Cơng suất động cơ của
truyền động chính
-Khối lượng máy

N04

N 04

mooc

100

120

mm

220

220

mm

250

250

mm

15-75

15-75

mm

15-75

15-75

mm

4,5

4

kw

1440

1500

kg

2255

2135

852

1225

1152

1220

-Kích thước phủ bì của
máy:
+ Dài
+ Rộng

+ Cao

mm

Do u cầu của đề bài nên ta chọn máy T6M16 làm máy chuẩn


II. Phân tích động học
1. Sơ đồ động T6M16

Hình 1.1 Sơ đồ động máy chuẩn
Máy T6M16 có hộp tốc độ và hộp trục chính rời nhau như vậy việc
chế tạo đơn giản, truyền động êm, trục chính ít rung động... Vì thế
gia cơng đạt độ chính xác cao.
2. Đồ thị vịng quay
Máy T6M16 có trị số giới hạn tốc độ quay của trục chính 22,4 ÷ 1000
[V/p]
nmin =22,4 [v/p], nmax =1000 [v/p]
Phạm vi điều khiển tốc độ:  Rn=

nmax
1000
=
= 44,6
22,4
nmin


Kết cấu hộp tốc độ: số cấp tốc độ: z= 12
Cơng bội :

Z−1

Ta có : Rn= 

suy ra  =

√ Rn = 11√ 44 ,6 =1,412

Z−1

Theo tiêu chuẩn chọn   = 1,41.
 Các dãy số vịng quay trục chính: [vg/ph]
22,4; 31,5; 45; 63; 90; 125; 180; 250; 355; 500; 710; 1000
 ĐTVQ máy T6M16
-Ta có : Hộp tốc độ có các nhóm truyền :
+ Nhóm 1: Từ trục I sang trục II:
i 0=

25
1
=0,694= 1.06
36
φ

 Tia i0 lệch sang trái 1 khoảng là: 1.06logφ
+ Nhóm 2: từ trục II sang trục III:
i 1=

28
1

=0,35= 3.05
80
φ

 Tia i1 lệch sang trái 1 khoảng là: 3,05logφ
i 2=

45
1
=0,714= 0.98
63
φ

 Tia i2 lệch sang trái 1 khoảng là: 0,98logφ
i 3=

36
1
=0,5= 2.02
72
φ

 Tia i3 lệch sang trái 1 khoảng là: 2,02logφ
+ Nhóm 3: Từ trục III sang trục IV:
i4 =

56
1
=1,4= −0.98
40

φ

 Tia i4 lệch sang phải 1 khoảng là: 0,98logφ


i 5=

32
1
=0,5= 2.02
64
φ

 Tia i5 lệch sang trái 1 khoảng là: 2,02logφ
+ Nhóm 4: Từ trục IV sang trục V
i a=1=

1
φ0

+ Nhóm gián tiếp:
27

Từ trục V sang trục VI: i 6 a= 75 =0,36=

1
φ

2.97

 Tia i6a lệch sang trái 1 khoảng là: 2,97logφ
27

Từ trục VI sang trục VII: i 6 b= 75 =0,36=

1
φ

2.97

 Tia i6b lệch sang trái 1 khoảng là: 2.97logφ
+ Nhóm trực tiếp: từ trục V sang trục VII:
i 7=

27
1
=1= 0
27
φ

 Tia i7 thẳng đứng



Hình 1.2 Đồ thị vịng quay
Nhận xét đồ thị vịng quay
Dựa vào sơ đồ động của máy ta thấy đường truyền động từ động cơ
đến trục chính phải qua hộp, đó là: hộp tốc độ (HTĐ) và hộp trục
chính (HTC). Hai hộp này nối với nhau bằng bộ truyền đai.
Từ trục cuối của đai đến thẳng trục chính sẽ chạy với tốc độ cao.

Từ trục cuối của đai qua trục trung gian VI nên sẽ chạy với tốc độ
thấp hơn.
Máy tiện T6M16 có hộp tốc độ với số cấp tốc độ z=12 , có hộp tốc
độ (HTĐ) và hộp trục chính (HTC). Hai hộp này nối với nhau bằng bộ
truyền đai để giảm chấn động và giảm rung cho trục chính. Do đó
phương án khơng gian biến hình lần thứ nhất với công thức kết cấu:
Zo = 1.3.2.1.(1+1x1)


Các nhóm truyền động có đặc tính xi = 0 là đai truyền
Vì hộp tốc độ máy T6M16 có hệ số cấp vận tốc φ=1,41 , nên
phạm vi điều chỉnh tỷ số truyền trong nhóm truyền động cuối cùng :
R i=

i7
= φ6 =1,416=8
i6

Trong trường hợp này, cả hai tỷ số truyền : imax =i7 , imin =i6 đều có
giá trị giới hạn , tức là i7 = 2 và i6 =

1
. Để giới hạn kích thước chi
4

tiết máy , ta lấy i7 = 1 , đồng thời để đảm bảo phạm vi điều chỉnh số
vòng quay yêu cầu , cần phải có i6 =

1
. Để đưa trị số này vào phạm

8

vi cho phép , ta dùng thêm 1 trục trung gian để tách i6 thành 2 tỷ số
truyền : i6 = i6a. i6b. Do đó, phương án bố trí khơng gian biến hình lần
thứ hai được thể hiện như sau :
Z= 3x2x1x(1+1x1)


Có 2 đường truyền của xích tốc độ:

+ Trực tiếp: Động cơ (I) - (II) - (III) - (IV) - (V) - (VII) (trục chính), tạo
nên 6 cấp tốc độ cao.
+ Gián tiếp: Động cơ (I) - (II) - (III) - (IV) - (V) - (VI) - (VII) (trục
chính), tạo nên 6 cấp tốc độ thấp.
=>HTĐ máy T6M16 có PAKG: 3x2x1x(1+1 x 1).


Đường truyền của hộp chạy dao: Từ trục chính -> cơ cấu đảo
chiều ->cơ cấu bánh răng thay thế -> cơ cấu bánh răng di trướt
-> cơ cấu Mean -> cơ cấu chạy dao.



Từ đồ thị vòng quay ta có LKC:

Phương án thứ tự (PATT)
PATT: 1 x 3 x 2 x 1 x (1 + 1 x 1)
(I) (II)

(III)

(0) (1) (3)

(0) (0) (0) (0)

Lưới kết cấu

Hình 1.3 Lưới kết cấu đường gián tiếp


Hình 1.4 Lưới kết cấu đường trực tiếp
Hình 1- 3 Lưới kết cấu
Mỗi một đường nằm ngang biểu diễn một trục của hệ thống truyền
động dẫn, các điểm trên đường nằm ngang biểu diễn tại trị số cụ thể
cấp vòng quay trên trục đó.
- Tia thẳng đứng biểu diễn i=1 (đồng tốc).
- Tia nghiêng trái biểu diễn i<1 (giảm tốc).
- Tia nghiêng phải biểu diễn i>1 (tăng tốc).
Qua đồ thị vòng quay thấy đa số các tia nghiêng phải, tức tăng tốc.
* Xích tốc độ: Đường truyền động xích tốc độ tổng hợp biểu thị mọi
khả năng thay đổi được biểu diễn như sau:


| || |

36
72 32
27 27
∙

25 45 64 140 75 75
n đc ∙ ∙
∙
∙
∙
=n tc
36 63 56 140
27
28 40
27
80

| |

HTC

x

x

ĐC

HTĐ

Hình 1.5 Sơ đồ tổng hợp thành máy riêng hộp tốc độ
* Xích chạy dao (hộp chạy dao ): Xích chạy dao tiện ren:
n

icđ

itt

1 vịng

ics

s

tp

igb

Hình 1.6 Sơ đồ kết cấu động học của xích cắt ren
- Phương trình cắt ren: 1vtc.icđ itt.ics.igb.tv = tp
- Máy T6M16 có thể cắt được các loại ren: ren hệ mét, ren hệ Anh và
ren modun.


+ Khi cắt ren hệ mét dùng các bánh răng thay thế:

a c
60 65
. = .
ta
b d
65 45

cắt được những ren hệ mét với bước tp có trị số nằm trong khoảng
0,5 9 mm phù hợp với bảng.
+ Khi cắt ren hệ Anh dung với các bánh răng thay thế

hoặc

a c
60 127
. = .
b d
45 95

60 127
60 127
60 127
60 127
.
hoặc .
hoặc .
hoặc .
, ta cắt được những
45 90
45 75
45 70
45 55

ren hệ Anh với n số vòng ren trong 1 inch có trị số nằm trong khoảng
38 2 phù hợp với bảng tp =

25,4
π

+ Khi cắt ren hệ modun dung các bánh răng thay thế

a c
87 65
. = . , ta
b d
30 45

cắt được những ren hệ modun m có trị số nằm trong khoảng 0,5 9
mm phù hợp với bảng.
+ Nhóm ics dùng bánh răng di trượt có 5 tỷ số truyền:

Hình 1.7 Nhóm ics
 i cs1=

27
24

 i cs2=

30
48

 i cs3=

26
52

 i cs4 =

24
21

 i cs5=

27
36


+ Nhóm igb dùng cơ cấu mean trực tiếp có 4 tỷ số truyền:

Hình 1.8 Nhóm igb
 i gb 1=

39 52
× =2
39 26

 i gb 2=

26 52 1
× =
52 26 1

 i gb 3=

26 39 26 52 1
× × × =
52 39 52 26 2

 i gb 4 =

26 39 26 39 26 52 1
× × × × × =
52 39 52 39 52 26 4

Ta thấy nhóm ics và nhóm igb cung cấp 20 tỷ số truyền khác nhau.
-Ưu điểm: Kích thước theo chiều trục nhỏ, phạm vi điều chỉnh lượng
chạy dao lớn, chế tạo đợn giản
-Nhược điểm : chỉ dùng một tỉ số truyền nhưng lại dùng đến 7 cặp
bánh răng để ăn khớp. Các bánh răng quay lồng khơng nên gây ồn
và mịn
+ Nhóm icđ: sử dụng 2 cặp bánh răng cố định
 icđ =

29 1
=
58 2

+ Nhóm itt mỗi loại ren ta sử dụng các bánh răng thay thế sau:


Hình 1.10: Nhóm bánh răng thanh thế
 Ren hệ mét: sử dụng i tt =¿

a c 60 65
=
b d 65 45

 Ren hệ Anh: sử dụng i tt =¿

a c 87 60
=
b d 30 45

 Ren hệ môđun: sử dụng i tt =¿

a c 60 127
=
b d 45 Z

với Z = 95, 75, 55, 70, 90.
Để cắt được các loại ren ta sử dụng nhiều bánh răng thay thế
gồm:
Loai m=1 có Z = 45, 55, 69, 70, 75, 90, 95 và 127 cho
ren hệ Anh.
Loại m=2 có Z = 30, 45, 60 và 87 dùng cho ren hệ mét
và môđun.
-Ưu điểm: Có thể thay đổi loại ren tùy thuộc vào bộ bánh răng sử
dụng
-Nhược điểm: Bánh răng nằm ngoài máy dễ tiếp xúc bới cát bụi làm
hư hại bánh răng
Phương trình xích cắt ren: 1vtc .i cđ .i tt . ics . i gb .t x =t p


||

|

27
39 52

24
.
30
39 26
55
48
26 52
.
29
a
c
39 39
26
52 26
1vtc . 55 . . . .
.
. . .6=t p
39 39
55 35 58 b d 52
26 39 26 52
.
. . .
21
35 55
52 39 52 26
24 26 39 26 39 26 52
. . . . .
27 52 39 52 39 52 26
36

| |

* Xích chạy dao tiện trơn:
- Khi tiện trơn người ta có thể tiện được mặt trụ, khỏa mặt đầu hay
cắt đứt…
- Khi tiện trơn dung các bánh răng thay thế :

a c
60 65
a c
. = . hoặc : . =
b d
65 45
b d

87 65
. và có trị số lượng chạy dao phù hợp với bảng.
30 45

Hộp xe dao

Hình 1.11 Hộp xe dao


Bàn xe dao sử dụng bộ truyền bánh răng thanh răng cho việc chạy
dao dọc, sử dụng bộ truyền vít me đai ốc cho việc chạy dao ngang.

||

|

27
39 52
24
.
30
39 26
55
48
26 52
24
25
.
29 a c 26
39 2 60 M 2 55 =s d
55
52
26
1vtc .
. . . .
.
. . .
39 45
55 35 58 b d 52
26 39 26 52
38 17
.
. . .
M 1 . =s n
21

35 55
52 39 52 26
17 13
24 26 39 26 39 26 52
. . . . .
27 52 39 52 39 52 26
36

| |

Phạm vi bước tiến:

⟨

Sd =0,06 ÷ 3,34 mm /vịng

Sn=0,041÷ 2,47 mm /vịngKiểm tra phạm vi bước tiến máy chuẩn:

-

Bước tiến dọc:
Sdmin =

55 29 60 65 26 26 39 26 39 26 52 39 2 24 25
. . . . . . . . . . . . .
. . π .2 .14
55 58 65 45 52 52 39 52 39 52 26 39 45 60 55
¿ 0,06 mm /vòng
Sdmax =

55 29 87 65 27 39 52 39 2 24 25
. . . . . . . . .
. . π .2 .14
55 58 30 45 24 39 26 39 45 60 55
¿ 3,34 mm /vòng

-

Bước tiến ngang:
Snmin =

55 29 60 65 26 26 39 26 39 26 52 39 2 38 17
. . . . . . . . . . . . . . .4
55 58 65 45 52 52 39 52 39 52 26 39 45 17 13
¿ 0,043 mm/ vòng

Snmax =

55 29 87 65 27 39 52 39 2 38 17
. . . . . . . . . . .4
55 58 30 45 24 39 26 39 45 17 13
¿ 2,44 mm / vịng

 Có 2x5x4x2 = 80 cấp tỷ số truyền.