(Đồ án) đồ án máy công cụ tìm hiểu khả năng công nghệ và thiết lập sơ đồ kết cấu động học của máy

ĐỒ ÁN MÁY CƠNG CỤ

GVHD: NGUYỄN PHẠM THẾ NHÂN

LỜI NĨI ĐẦU
Trong giai đoạn hiện nay, khi mà đất nƣớc đang tiến hành cơng cuộc hiện đại
hố các ngành cơng 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 nƣớc đang phát triển
nhƣ nƣớc ta thì việc sử dụng các máy công cụ kết hợp với các đồ gá chuyên dùng vẫn
đang đƣợc 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 khơng những
nhằm giúp cho sinh viên tìm hiểu và nắm vững đƣợc đặc điểm , tính năng của máy và
hệ thống hoá các kiến thức tổng hợp đã đƣợc học mà cịn góp phần đáng kể vào cơng
cuộc cơng nghiệp hố các ngành cơng nghiệp của đất nƣớc.
Đồ án mơn 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 đƣợc các yêu cầu và nhiệm vụ
nêu trên.
Với nhiệm vụ đƣợc giao là nghiên cứu thiết kế lại máy tiện với các thông số cụ
thể dƣới sự hƣớng dẫn trực tiếp của thầy NGUYỄN PHẠM THẾ NHÂN cùng với sự
tìm hiểu và tổng hợp các kiến thức đã đƣợc học em đã hoàn thành nhiệm vụ của mình
đúng yêu cầu và thời hạn.
Tuy nhiên, do kiến thức cịn hạn chế nên em khơng tránh khỏi sai sót.Em rất mong
tiếp tục đƣợc sự chỉ bảo, góp ý của thầy.
Em xin chân thành cảm ơn!
Đà Nẵng, ngày 18 tháng 11 năm 2020
Sinh viên thực hiện

NGUYỄN TUẤN ĐIỆP

SVTH: NGUYỄN TUẤN ĐIỆP – 17C1B

h


ĐỒ ÁN MÁY CÔNG CỤ

GVHD: NGUYỄN PHẠM THẾ NHÂN

Mục lục
CHƢƠNG I: TÌM HIỂU KHẢ NĂNG CƠNG NGHỆ VÀ THIẾT LẬP .................3
1.1 Tìm hiểu khả năng cơng nghệ của phương pháp tiện: ...............................3
1.2 Chuyển động tạo hình và sơ đồ kết cấu động học: .....................................3
1.2.1 Các chuyển động tạo hình : ....................................................................3
1.2.2 Phân tích các chuyển động -Thiết kế sơ đồ kết cấu động học : ..........8
CHƢƠNG II: THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC MÁY ........................................................11
2.1 Tính tốn xác định các thơng số kĩ thuật của máy. ..................................11
2.1.1 Thông số động học: ...............................................................................11
2.1.2 Xác định lực cắt và công suất động cơ điện: ......................................13
2.2 Thiết kế động học hộp tốc độ: .....................................................................16
2.2.1 Chọn phương án không gian (PAKG) ................................................16
2.2.2 Phương án thứ tự (PATT): ..................................................................18
2.2.3 Lưới kết cấu và đồ thị vòng quay: .......................................................18
2.3 Thiết kế hộp chạy dao (HCD) .....................................................................31
2.3.1 Đặc điểm và yêu cầu .............................................................................31
2.3.1.2 Yêu cầu: ..............................................................................................31
2.3.2 Thiết kế hộp chạy dao chính xác .........................................................31
CHƢƠNG 3: THIẾT KẾ KẾT CẤU MÁY.............................................................41

3.1 Xác định công suất của hộp tốc độ và hộp chạy dao ...............................41
3.1.1 Công suất cắt và công suất chạy dao ...................................................41
3.1.2 Tính sơ bộ các trục: ..............................................................................41
3.2 Tính 01 bộ truyền bánh răng trong hộp chạy dao ....................................43
3.2.1 Chọn vật liệu bánh răng và cách nhiệt luyện:....................................43
3.2.2 Định ứng suất mỏi tiếp xúc và ứng suất mỏi uốn cho phép ..............43
3.3 Thiết kế 01 trục trong hộp chạy dao và chọn ổ .........................................46
3.3.1 Thiết kế trục ..........................................................................................46
3.3.2 Chọn ổ ....................................................................................................50
3.4 Phân tích, lựa chọn cơ cấu đặc biệt trong xích chạy dao .........................50
3.5 Thiết kế hệ thống điều khiển hộp chạy dao ...............................................52
3.5.1 Thiết kế hệ thống điều khiển nhóm cơ sở: ..........................................52
SVTH: NGUYỄN TUẤN ĐIỆP – 17C1B

h


ĐỒ ÁN MÁY CÔNG CỤ

GVHD: NGUYỄN PHẠM THẾ NHÂN

CHƯƠNG I: TÌM HIỂU KHẢ NĂNG CƠNG NGHỆ VÀ THIẾT
LẬP SƠ ĐỒ KẾT CẤU ĐỘNG HỌC CỦA MÁY
1.1 Tìm hiểu khả năng công nghệ của phương pháp tiện:
Máy tiện là máy cắt kim loại đƣợc sử dụng rộng rãi trong ngành cơ khí. Máy tiện
thƣờng đƣợc phân thành máy tiện vạn năng và máy tiện chuyên dùng. Máy tiện vạn năng
đƣợc phân ra gồm máy tiện phổ thông và máy tiện ren. Cịn máy tiện chun dùng thì tùy
theo cơng dụng của từng loại máy mà có tên gọi khác nhau. Ví dụ: máy tiện hớt lƣng,
máy tiện trục khuỷu, máy tiện ren chính xác…
Máy tiện vạn năng đƣợc sử dụng để thực hiện nhiều công việc khác nhau. Để gia công

nhiều loại chi tiết khác nhau nhƣ: tiện trong, tiện ngoài, tiện cơn, thực hiện gia cơng các
mặt trịn xoay, tiện cắt đứt khoan khoét lỗ, ta rô làm ren… Hiện nay máy tiện có thể gia
cơng đƣợc các chi tiết có đƣờng kính từ 95 – 5000 mm, chiều dài từ 125 – 24000 mm.
Đối với máy tiện ren vít vạn năng đƣợc sử dụng rộng rãi nhƣ máy 1K62, 16K20,
T6M16,… Khi gia cơng ren thì máy có thể gia công đƣợc các bƣớc ren nhƣ sau:
- Ren Quốc tế từ 1 đến 192 mm;
- Ren Anh

- Ren picth từ 96 đến 1 mô đun/ 1 tấc Anh:

(

)

-Ren mô đun( từ 0.5 đến 4.8 mm) : tp =π
( Đối với máy 1K62)
Ngồi ra có thể gia cơng ren khuếch đại, ren măt đầu, ren chính xác… Cịn khi tiện
trơn thì ngƣời ta có thể tiện mặt trụ, tiện mặt đầu, tiện rãnh, tiện cắt đứt… Vì vậy có
chuyển động tiện trơn chạy dao dọc và tiện trơn chạy dao ngang.

1.2 Chuyển động tạo hình và sơ đồ kết cấu động học:
1 .2.1 Các chuyển động tạo hình :
Trong máy tiện chuyển động chính là chuyển động quay trịn của phơi tức là trục
chính, đây là chuyển động tạo ra tốc độ cắt gọt còn chuyển động của dao theo phƣơng
dọc và phƣơng ngang đảm bảo cho dao ăn liên tục vào lớp kim loại, tạo ra năng suất gia
công và độ nhẵn bề mặt gia cơng. Chuyển động chính và chuyển động chạy dao gọi là
chuyển động cơ bản trong máy bên cạnh đó cịn có những chuyển động khác khơng trực
tiếp cắt gọt nhƣng cần phải có nhƣ tiến dao nhanh, lùi dao gọi là các chuyển động phụ.
SVTH: NGUYỄN TUẤN ĐIỆP – 17C1B

Page 3

h


ĐỒ ÁN MÁY CÔNG CỤ

GVHD: NGUYỄN PHẠM THẾ NHÂN

Sau đây là các chuyển động cụ thể về công nghệ tiện:
1.2.1.1 Tiện bằng dao phá thẳng :
- Chuyển động quay Q1 của phơi, với tốc độ cắt V;

Q1 n

S T2
Hình 1.1
- Chuyển động tịnh tiến T2 dọc trục phôi với lƣợng chạy dao S.
1.2.1.2 Tiện bằng dao phá đầu cong :
- Chuyển động quay Q1 của phôi, với tốc độ cắt V;
- Chuyển động tịnh tiến T2 dọc trục phôi với lƣợng chạy dao S.

Q1 n

S T2

Hình 1.2

SVTH: NGUYỄN TUẤN ĐIỆP – 17C1B

Page 4

h


ĐỒ ÁN MÁY CÔNG CỤ

GVHD: NGUYỄN PHẠM THẾ NHÂN

1.2.1.3 Tiện bằng dao vai
- Chuyển động quay Q1 của phôi, với tốc độ cắt V;
- Chuyển động tịnh tiến T2 dọc trục phơi với lƣợng chạy dao S.

Q1 n

S T2
Hình 1.3
1.2.1.4 Tiện bằng dao xén mặt đầu
- Chuyển động quay Q1 của phôi, với tốc độ cắt V;
- Chuyển động tịnh tiến T3 vng góc với trục phơi với lƣợng chạy dao S
Q1 n

S T3

Hình 1.4
1.2.1.5 Tiện cắt đứt
- Chuyển động quay Q1 của phôi, với tốc độ cắt V;
- Chuyển động tịnh tiến T2 vng góc với trục phơi với lƣợng chạy dao S.
1Q

n

S T2

Hình 1.5
SVTH: NGUYỄN TUẤN ĐIỆP – 17C1B

Page 5

h


ĐỒ ÁN MÁY CÔNG CỤ

GVHD: NGUYỄN PHẠM THẾ NHÂN

1.2.1.6 Tiện định hình :
- Chuyển động quay Q1 của phơi, với tốc độ cắt V;
- Chuyển động tịnh tiến T2 vuông góc với trục phơi với lƣợng chạy dao S.

Q1 n

S T2
Hình 1.6
1.2.1.7 Tiện định hình
- Chuyển động quay Q1 của phôi, với tốc độ cắt V;
- Chuyển động tịnh tiến T2 vng góc với trục phơi với lƣợng chạy dao S.

Q1 n

S T2
Hình1.7

SVTH: NGUYỄN TUẤN ĐIỆP – 17C1B

Page 6

h


ĐỒ ÁN MÁY CƠNG CỤ

GVHD: NGUYỄN PHẠM THẾ NHÂN

Ngồi ra máy tiện ren vít vạn năng cịn thực đƣợc các khả năng cơng nghệ sau:

Hình 1.8
Kết luận: từ trên ta thấy chuyển động tạo hình trên máy gồm mọi chuyển động tƣơng đối
giữa phôi và dao trực tiếp tạo ra bề mặt gia cơng. Các chuyển động tạo hình đơn giản khi
các chuyển động độclập với nhau, chuyển động phức tạp khi các chuyển động phụ thuộc
nhau trong quá trình tạo hình.
SVTH: NGUYỄN TUẤN ĐIỆP – 17C1B

Page 7

h


ĐỒ ÁN MÁY CƠNG CỤ

GVHD: NGUYỄN PHẠM THẾ NHÂN

Ngồi ra ta cần quan tâm đến một số phƣơng pháp tạo hình bề mặt nhƣ phƣơng pháp
chép hình, là phƣơng pháp mà trong đó biên dạng lƣỡi cắt giống bề mặt cần gia cơng.
Phƣơng pháp bao hình là lƣỡi cắt khi chuyển động sẽ tạo ra các bề mặt, đƣờng hoặc điểm
luôn luôn tiếp xúc bề mặt gia công, tập hợp tất cả những điểm tiếp xúc này chính là
đƣờng sinh bề mặt gia cơng và bề mặt tạo hình khơng phụ thuộc vào biên dạng lƣỡi cắt
và phƣơng pháp cắt theo vết dùng trong máy công cụ điều khiển số.
1.2.2 Phân tích các chuyển động -Thiết kế sơ đồ kết cấu động học :
Để mô tả chuyển động của các loại chuyển động từ nguồn động cơ đến cơ cấu
chấp hành khác ta sử dụng sơ đồ kết cấu động học.
Để tạo hình bề mặt các chi tiết máy khi gia công chúng bằng phƣơng pháp cắt
gọt, máy phải tạo cho phôi và dao các chuyển động tƣơng đối với nhau.
Đối với máy tiện khi tạo hình bề mặt cho một chi tiết máy thì máy cũng phải tạo
cho phơi chuyển động quay và cho dao chuyển động tịnh tiến. Tùy vào chi tiết mà quy
định phƣơng chuyển động của dao, nếu là mặt trụ trịn thì dao chỉ chuyển động tịnh tiến
theo phƣơng dọc trục. Còn đối với bề mặt trịn xoay thì chuyển động của dao là tổng hợp
của hai phƣơng chuyển động theo hƣớng trục và hƣớng tâm. Trong đó mâm cặp và bàn
dao là hai cơ cấu chấp hành để thự hiện chuyển động của máy. Mâm cặp đƣợc gắn với
trục chính để điều chỉnh chuyển động của trục chính thì ta có hộp tốc độ, còn hộp chạy
dao để điều chỉnh bàn dao.
Để tạo ra chuyển động tƣơng đối giữa dao và phơi thì giữa chúng với nhau hoặc
vói nguồn chuyển động phải có mối liên hệ về chuyển động nhất định. Tất cả các khâu
liên hệ theo một quy luật nhất định, tạo nên một xích truyền động gọi là xích động.
Máy tiện ren vít vạn năng gồm có hai xích động: xích tốc độ và xích
chạy dao
- Xích tốc độ:
Xích tốc độ từ động cơ qua tỷ số truyền cố định qua hộp tốc độ truyền chuyển động quay
cho phơi.
- Xích chạy dao:

Xích chạy dao truyền từ phôi đến hộp tốc độ dến vít me, bàn dao. Xích này truyền
chuyển động tịnh tiến cho dao và phối hợp giữa chuyển động quay của phơi và chuyển
động tịnh tiến của dao.
Ta có các sơ đồ kết cấu động học của máy tiện ren vít vạn năng:
SVTH: NGUYỄN TUẤN ĐIỆP – 17C1B

Page 8

h


ĐỒ ÁN MÁY CÔNG CỤ

GVHD: NGUYỄN PHẠM THẾ NHÂN

1

AC

3

2

5

4

iv

is

6

tx

8
7
Sơ đồ 1

AC

1

3

2
4

iv

is
5

tx

7
6
Sơ đồ 2

AC

AC

1

2

4

5

3

tx

6

Sơ đồ 3
* Phương án 1: Khơng có mối liên hệ trực tiếp giữa số vòng quay trục chính và lƣợng
chạy dao nên khó điều chỉnh máy để gia cơng, cần tìm mối quan hệ của V,S cũng khó
khăn.
SVTH: NGUYỄN TUẤN ĐIỆP – 17C1B

Page 9

h


ĐỒ ÁN MÁY CÔNG CỤ

GVHD: NGUYỄN PHẠM THẾ NHÂN

* Phương án 2: có mối quan hệ mật thiết giữa tốc độ quay trục chính và lƣợng chạy
dao S nên dễ điều chỉnh chế độ cắt khi gia công các chi tiết khác nhau
* Phương án 3: sử dụng 2 động cơ nên gây tốn kém, việc bố trí nhiều động cơ làm
máy thêm cồng kềnh. Hơn nửa nó cũng khơng có mối quan hệ trực tiếp giữa tốc độ cắt và
lƣợng chạy dao
 Chọn phƣơng án 2 là tối ƣu hơn cả
Từ đó ta có phƣơng trình xích động:
Xích tốc độ:

nđc ×i1−2 ×iv ×i3−4 = ntc

Xích cắt ren:

1vịngtc×i4−5 ×is ×i6−7 ×tx = tp

Với: nđc; ntc : là số vòng quay của động cơ và trục chính;

nđc; i3−4; i4−5; i6−7 : là tỷ số truyền cố định;
is, iv là tỉ số truyền hộp tốc độ và hộp chạy dao
tp là bƣớc ren cần gia cơng.
Từ đó suy ra:

iv =

is =

SVTH: NGUYỄN TUẤN ĐIỆP – 17C1B

Page 10

h


ĐỒ ÁN MÁY CÔNG CỤ

GVHD: NGUYỄN PHẠM THẾ NHÂN

CHƯƠNG II: THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC MÁY
2.1 Tính tốn xác định các thông số kĩ thuật của máy.
2.1.1 Thông số động học:
2.1.1.1 Xác định vận tốc cắt Vc:
- Đƣờng kính lớn nhất gia cơng đƣợc trên máy: Dmax = 320mm Ta có phạm vi điều chỉnh
đƣờng kính chi tiết gia cơng:
(II-4 tài liệu [1])
- Chọn đƣờng kính nhỏ nhất:

mm

- Chiều sâu cắt lớn nhất và nhỏ nhất:
√

√

(II-25 tài liệu [1])

Với C = 0.7 trong trƣờng hợp đối với thép.
(

)

(

chọn
- Lƣợng chạy dao lớn nhất và nhỏ nhất :
Smax = (
Chọn Smax=
Smin =(

) tmax

)

(II-27 tài liệu [1])

tmax = 0.7 (mm/vòng)

) S max; Chọn Smin=

Smax =0.07 (mm/vòng)

- Xác định vận tốc cắt lớn nhất và nhỏ nhất :
(II-29, II-30 tài liệu [1])
Trong đó: T: là tuổi bền dao, đối với dao tiện T = (30÷60) phút , chọn T = 45 phút.
m, x, y, Cv là các số mũ tra bảng (5-17) STCNCTM tập 2.
Có:

Cvmax = 328 ; m = 0.28 ; x = 0.12 ; y= 0.25
Cvmin = 47 ; m = 0.2 ; x = 0.2, y = 0.8
Vmax=

(

)
(

Vmin =

SVTH: NGUYỄN TUẤN ĐIỆP – 17C1B

)

Page 11

h


ĐỒ ÁN MÁY CÔNG CỤ

GVHD: NGUYỄN PHẠM THẾ NHÂN

2.1.1.2 Xác định số vòng quay tới hạn :
(vg/ph)
(vg/ph)
(vg/ph)
Sơ bộ ta thấy n =21.26÷1010.6(vg / ph). Ta có thể chọn tốc độ cho máy thiết kế là:

nmin =22.4 (vg / ph)
nmax = 1000 (vg / ph)

2.1.1.3 Phạm vi điều chỉnh số vòng quay :

2.1.1.4 Xác định cơng bội :
Do chuỗi số vịng quay đƣợc phân bố theo quy luật cấp số nhân nên ta có
1≤≤ 2
Theo bảng cơng bội ta có: ϕ=1.06;1.12;1.26;1.41;1.58;1.78;2
- Trị số =1.06 và 2 rất ít dùng. Nó chỉ có ý nghĩa phụ để tính tốn các cơ cấu truyền
động của nhóm gấp bội, nhóm khuếch đại hoặc hộp tốc độ của những máy lớn.
- Trị số =1.12;1.26 đƣợc dùng ở những máy cần điều chỉnh chính xác chế độ cắt để
gia công hàng khối hoặc hàng loạt lớn nhƣ ở máy tự động và bán tự động.
- Trị số =1.58;1.78 đƣợc dùng ở những máy có thời gian gia công không lớn hơn
nhiều so với thời gian chạy khơng, và nhƣ thế cũng khơng địi hỏi phải điều chỉnh
chính xác vận tốc cắt.
- Đối với máy tiện ren vít vạn năng ta cần phải lựa chọn trị số công bội  và số cấp tốc
độ Z nhƣ thế nào để vừa có thể đảm bảo giảm tổn thất vận tốc vừa có thể đảm bảo kết
cấu máy khơng quá phức tạp cồng kềnh (Z càng lớn sụ phân bố các cấp tốc độ càng
dày, tổn thất vận tốc nhỏ, nhƣng kết cấu máy sẽ lớn, phức tạp hơn).
- Do vậy ở máy vạn năng và tuyệt đại bộ phận máy cơng cụ dùng thích hợp nhất là
=1.41 vì nó thõa mãn điều kiện sử dụng cần thiết.
2.1.1.5 Xác định số cấp tốc độ :
Số cấp tốc độ:

(II-17 tài liệu [1])

SVTH: NGUYỄN TUẤN ĐIỆP – 17C1B

Page 12

h

ĐỒ ÁN MÁY CÔNG CỤ

GVHD: NGUYỄN PHẠM THẾ NHÂN

Do Z là số nguyên và cần lấy bằng bội số của 2 và 3, vì truyền động trong hộp tốc độ
thƣờng do những khối bánh răng có 2, 3 hoặc 4 = 2×2 bánh răng thực hiện, nên chọn
Z=12.
Tốc độ của hộp tốc độ lần lƣợt có các vịng quay cần thiết kế theo tiêu chuẩn nhƣ sau:
nz =×nz−1 = n1 ×z−1
Dựa vào bảng II-2 tài liệu [1] trang 27:
nmin = n1

n2

n3

n4

n5

n6

n7

n8

n9

n10

n11

n12

22,4

31,5

45

63

90

125

180

250

355

500

710

1000

Vậy ta phải thiết kế hộp tốc độ có đủ 12 cấp tốc độ trên.
2.1.1.6 Xác định bảng ren cho hộp chạy dao:

Máy tiện ren vít vạn năng dùng để tiện ren theo yêu cầu phải tiện đƣợc cả Ren hệ
quốc tế, hệ Anh, Ren mođun, Ren hệ Pid.
Dựa vào đƣờng kính chi tiết có thể gia cơng từ dmax ÷ dmin tra theo bảng bƣớc ren
tiêu chuẩn, hoặc ta có thể lấy trị số bƣớc ren của máy thiết kế tƣơng đƣơng là máy 1K62
ta có bƣớc ren mà hộp chạy dao máy cần kế phải gia công đƣợc là:
- Ren Quốc tế: t = 1; 1.25; 1.5; 1.75; 2; 2.25; 2.5; 3; 3.5; 4; 4.5 ; 5; 5.5; 6; 7; 8; 9 ;
10; 11 ; 12 mm.
- Ren Anh: có số vịng ren trên 1 tấc Anh là : n=

= 24; 20 ; 19; 18; 16 ; 14 ; 12;

11; 10; 9 ; 8 ;7 ; 6; 5; 4 ;4; 3 ; 3 ; 3;2.
- Ren mođun : m = = 0.5; 1; 1.25; 1.5; 1.75; 2; 2.25; 2.5; 3.
- Ren Pids

Dp==

= 96; 88 ; 80 ; 72; 64 ; 56; 48; 44; 40 ; 36 ; 32 ; 28; 24 ; 22

; 20 ; 18; 16; 14 ; 12 ; 11 ;10 ; 9 ; 8 ; 7.
2.1.2 Xác định lực cắt và công suất động cơ điện:
2.1.2.1 Chọn chế độ cắt thử:
Theo máy tương đương T616 ta có các chế độ thử có tải:
Ta chọn chế độ thử cơng suất với chi tiết có
, dao tiện thƣờng P15, chế độ cắt:
(

,
(

),

, bằng thép 45,
(

),

).

2.1.2.2 Xác định lực cắt và công suất động cơ dẫn động trục chính:
Lực tác dụng vào phơi trong q trình cắt gọt là ⃗⃗⃗
SVTH: NGUYỄN TUẤN ĐIỆP – 17C1B

Page 13

h


ĐỒ ÁN MÁY CÔNG CỤ
⃗⃗⃗

⃗⃗⃗

⃗⃗⃗

GVHD: NGUYỄN PHẠM THẾ NHÂN

⃗⃗⃗

Với: Pz: lực tiếp tuyến trùng với phƣơng chuyển động cắt chính.

Py: lực hƣớng kính dọc theo trục dao.
Px: Lực chạy dao theo chiều trục của chi tiết.
Trong đó lực cắt Pz: xác định tải trọng động của cơ cấu hộp tốc độ và tạo nên cơng suất
chủ yếu.

R
Pz

Py

Px

Hình1.10 Sơ đồ lực cắt
Với máy tiện gia công chi tiết đƣợc xác định dựa vào bảng (II-3)
(TK Máy Cắt KimLoại – Nguyễn Ngọc Cẩn)
c

x

y

Đơn vị

Px

650

1.2

0.65

P(N)

Py

1250

0.9

0.75

S(mm/vịng)

Pz

2000

1.0

0.75

t(mm)

}
(

Cơng suất cắt:

)

Pz lực cắt(N).

V tốc độ cắt (m/ph).
Chế độ cắt thử có tải:
Với C = 2000, t = 6.5, s = 1.2 , x = 1 , y = 0.75
Pz = 2000×6.51×1.20.75 = 14904.9 [N]
V=

(

)

SVTH: NGUYỄN TUẤN ĐIỆP – 17C1B

Page 14

h


ĐỒ ÁN MÁY CÔNG CỤ

GVHD: NGUYỄN PHẠM THẾ NHÂN
(

)

2.1.2.3 Xác định lực cắt và công suất động cơ dẫn động hộp chạy dao:
Lực chạy dao tính theo cơng thức:
Với:

Q = k×Px + f×(Pz + G) ( II-38 tài liệu [1])
- k: hệ số tăng lực ma sát do Px tạo nên mô mem lật: k =1.15
- G: trọng lƣợng phần dịch chuyển G = 200kg ≈ 2000 N

- f = 0.15÷0.18 chọn f = 0.16
Cơng suất chạy dao tính theo công thức:
(
Với:

)

- Vs : vận tốc chạy dao (m/ph); Vs= s.n
- ηs : Hiệu suất chung của cơ cấu chạy dao, thƣờng rất thấp
- ηs ≤ 0.15 ÷0.2 , chọn ηs = 0.175.

Xét từng chế độ cắt thử:
a. Chế độ cắt thử có tải:
(
1.2

0.65

Với Px = 650×6.5 ×1.2

)

( )

= 6916.35 [N]
(

)

Công suất cần thiết để thiết kế của động cơ điện trên máy là:
Nđc =Nc +Nđs = 4.04+0.079 = 4.119 (kw)
Để đảm bảo công suất ta chọn động cơ điện trên máy có cơng suất lớn hơn cơng
suất tính tốn một ít.
Theo tiêu chuẩn ta chọn động cơ có cơng suất Nđc = 4.5(kw). Có n = 1440 (v/ph)
BẢNG CÁC THƠNG SỐ KỸ THUẬT CẦN THIẾT KẾ :

Số vịng quay trục chính

nmin ÷ nmax

11.2÷2240

Phạm vi điều chỉnh số vịng quay

Rn

200

Chiều sâu cắt

tmin ÷ tmax

1.28÷5.158

mm/vịng

Lƣợng chạy dao

smin ÷ smax

0.07÷0.7

m/phút

Cơng bội



1.26

Số cấp tốc độ

Z

24

SVTH: NGUYỄN TUẤN ĐIỆP – 17C1B

Vòng/phút

cấp
Page 15

h

ĐỒ ÁN MÁY CÔNG CỤ

GVHD: NGUYỄN PHẠM THẾ NHÂN

Tốc độ cắt

vmin ÷ vmax

6.8÷315

Kw

Cơng suất cắt

Nc

4.119

Kw

Cơng suất chạy dao

Ncd

0.079

Kw

Cơng suất tổng cộng

Nđc

4.5

Kw

2.2 Thiết kế động học hộp tốc độ:
Thiết kế động học máy tiện ren vít vạn năng cỡ trung:
- Số cấp tốc độ: Z = 12
- Phạm vi tốc độ trục chính 23.5÷1060[vg/ph]
Rn 

nmax 1060

 45.1
nmin 23.5

- Cơng bội θ:
  Z 1 Rn  11 45.1  1.41

Chọn theo dãy số tiêu chuẩn: θ = 1.41
2.2.1 Chọn phương án không gian (PAKG)
- Cấu trúc của hệ thống truyền động:
Z = 2E1.3E2 Trong đó: E1, E2 là các số nguyên
Z = 22.3 = 12
- Số nhóm truyền tối thiểu:
x  1.6log

n dc
1440

 1.6log
 2.86
n min
23.5

Lấy số nhóm truyền tối thiểu x = 3
- Các phƣơng án không gian:
Phân bố phƣơng án khơng gian trên cơ sở các nhóm truyền bánh răng di trƣợt 2,3 bậc:
SVTH: NGUYỄN TUẤN ĐIỆP – 17C1B

Page 16

h


ĐỒ ÁN MÁY CÔNG CỤ
PAKG: z =12:

GVHD: NGUYỄN PHẠM THẾ NHÂN

3x2x2; 2x3x2 ; 2x2x3

+ Số trục của PAKG: Str= x+1 = 3+1 = 4 (trục).
+ Tổng số bánh răng:
s br  2 Pi  2.(3  2  2)  14(bánh rãng)

Trong đó: Pi- số tỉ số truyền của nhóm truyền thứ i
+ Chiều dài sơ bộ của hộp tốc độ:
L  b  f

Trong đó: b- Chiều rộng bánh răng. Chọn b = 15(mm).
f- Bề rộng các khe hở: f = (10÷15) (mm). Chọn f = 12(mm).
L = 14.15 + 16.12 = 402(mm)
+ Số lƣợng bánh răng trên trục cuối: dựa trên nhóm tốc độ cuối.
Bảng so sánh PAKG:
PAKG

3x2x2

2x3x2

2x2x3

4

4

Các yếu tố
Bảng

Str

4

So

2.1:
sánh

Sbr

14

14

14

L

402

402

402

Số lƣợng bánh răng

2

2

3

trên trục cuối
phương án không gian.
SVTH: NGUYỄN TUẤN ĐIỆP – 17C1B

Page 17

h

ĐỒ ÁN MÁY CÔNG CỤ

GVHD: NGUYỄN PHẠM THẾ NHÂN

Từ những điều kiện trên ta chọn PAKG: 3x2x2
2.2.2 Phương án thứ tự (PATT):
Số PATT: n! = 3! = 6
PAKG

a. 3x2x2

PATT

b. 3x2x2

I II III

I III II

(1) (3) (6)

(1) (6) (3)

c. 3x2x2
II

I III

(2) (1) (6)

d. 3x2x2

e. 3x2x2

f. 3x2x2

II III I

III II I

III I II

(2) (6) (1)

(4) (2) (1)

(4) (1) (2)

Bảng 2.2: Phương án thứ tự.
2.2.3 Lưới kết cấu và đồ thị vòng quay:
2.2.3.1. Lưới kết cấu:
* Phƣơng án a.
PAKG: 3 x 2 x 2
PATT: I

II III

(1) (3) (6)

Hình 2.1: Lưới kết cấu phương án a
* Phƣơng án b.

PAKG: 3 x 2 x 2
PATT: I III
(1) (6)

II
(3)

SVTH: NGUYỄN TUẤN ĐIỆP – 17C1B

Page 18

h


ĐỒ ÁN MÁY CƠNG CỤ

GVHD: NGUYỄN PHẠM THẾ NHÂN

Hình 2.2: Lưới kết cấu phương án b
* Phƣơng án c.

PAKG: 3 x 2 x 2
PATT: II

I

III

(2) (1) (6)

Hình 2.3: Lưới kết cấu phương án c

* Phƣơng án d.

PAKG: 3 x 2 x 2
PATT: II III

I

SVTH: NGUYỄN TUẤN ĐIỆP – 17C1B

Page 19

h


ĐỒ ÁN MÁY CÔNG CỤ

GVHD: NGUYỄN PHẠM THẾ NHÂN
(2) (6) (1)

HÌnh 2.4: Lưới kết cấu phương án d
* Phƣơng án e.

PAKG: 3 x 2 x 2
PATT: III II

I

(4) (2) (1)

HÌnh 2.5: Lưới kết cấu phương án e

* Phƣơng án f.

PAKG: 3 x 2 x 2
PATT: III I

II

SVTH: NGUYỄN TUẤN ĐIỆP – 17C1B

Page 20

h


ĐỒ ÁN MÁY CÔNG CỤ

GVHD: NGUYỄN PHẠM THẾ NHÂN
(4) (1) (2)

Hình 2.6: Lưới kết cấu phương án f
→ Qua lƣới kết cấu các PAKG, ta chọn phƣơng án a. có PATT: I-II-III, có kết cấu dạng
hình rẻ quạt, vì lƣới kết cấu dạng này có các tỉ số truyền thay đổi từ từ, đều đặn. Do vậy,
các bánh răng làm việc trong miền có tốc độ cao, có kết cấu cân đối, bảo đảm khả năng

làm việc tốt nhất của các bộ truyền.
 Kiểm tra lƣợng mở X: θxmax ≤ 8 (đạt)
θ6 = (1.41)6 = 7.86 ≤ 8 , thỏa mãn.
 Để nối liền truyền động HTĐ đến HTC dùng bộ truyền đai.
 Thêm trục để nối động cơ vào HTĐ.
*Máy tiện T616 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. Do đó phƣơng án khơng
gian biến hình lần thứ nhất với cơng thức kết cấu:
Z0 = 1[0].3[1].2[3].1[0].2[6]
 Các nhóm truyền động có đặc tính xi = 0 là đai truyền . Lƣới kết cấu của nó
đƣợc thể hiện ở hình sau :

SVTH: NGUYỄN TUẤN ĐIỆP – 17C1B

Page 21

h


ĐỒ ÁN MÁY CƠNG CỤ

GVHD: NGUYỄN PHẠM THẾ NHÂN

Hình 2.7a : Lưới kết cấu
*Vì hộp tốc độ máy T616 có hệ số cấp vận tốc θ = 1,41 , nên phạm vi điều chỉnh tỷ số
truyền trong nhóm truyền động cuối cùng :
Ri= = θ6 =1,416=8
Trong trƣờng hợp này, cả hai tỷ số truyền : imax =i7 , imin =i6 đều có giá trị giới hạn ,
tức là i7 = 2 và i6 =

. Đẻ giới hạn kích thƣớc chi tiết máy , ta lấy i 7=1 , đồng thời để

đảm bảo phạm vi điều chỉnh số vòng quay yêu cầu , cần phải có i6 = . Để đƣa trị số này
vào phạm vi cho phép , ta dùng thêm 1 trục trung gian để tách i6 thành 2 tỷ số truyền :
i6=i6a.i6b . Do đó , phƣơng án bố trí khơng gian biến hình lần thứ hai đƣợc thể hiện nhƣ
sau : Z = 3x2x1x(1+1x1)

SVTH: NGUYỄN TUẤN ĐIỆP – 17C1B

Page 22

h


ĐỒ ÁN MÁY CƠNG CỤ

GVHD: NGUYỄN PHẠM THẾ NHÂN

Hình 2.7b : Lưới kết cấu
→Có 2 đƣờng truyền:
+ 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) - (VI) - (VII) (trục chính), tạo nên 6
cấp tốc độ thấp và qua (V’)
2.2.3.2. Đồ thị vòng quay:
- Chọn tỉ số truyền:
+ Nhóm I có 3 tỉ số truyền: i1 : i2 : i3 = 1 : θ : θ2

Ta chọn:
{

SVTH: NGUYỄN TUẤN ĐIỆP – 17C1B

Page 23

h


ĐỒ ÁN MÁY CƠNG CỤ

GVHD: NGUYỄN PHẠM THẾ NHÂN

+ Nhóm II có 2 tỉ số truyền: i4 : i5 = 1 : θ3
Ta chọn: {

θ

ê

ơ

+ Nhóm III có 2 tỉ số truyền: i6 : i7 = 1 :θ6
Ta chọn: {

i6 =

θ

= 0.127 < không thỏa mãn

Suy ra i6 = i6a . i6b =

θ

- Đồ thị vòng quay:

SVTH: NGUYỄN TUẤN ĐIỆP – 17C1B

Page 24

h


ĐỒ ÁN MÁY CƠNG CỤ

GVHD: NGUYỄN PHẠM THẾ NHÂN

Hình 2.8: Đồ thị vòng quay
Qua đồ thị vòng quay ta thấy 12 cấp tốc độ của hộp tốc độ truyền đến trục chính theo 2
đƣờng truyền trực tiếp cho 6 cấp số vòng quay cao. Đƣờng truyền gián tiếp cho 6 cấp
số vòng quay.
Số vòng quay tốc độ đối với θ = 1.41 tra theo dãy số vòng quay tiêu chuẩn [vg/ph]:
n1 = 22.4;

n2 = 31.5;

n3 = 45;

n4 = 63;

n5 = 90;

n6 = 125;

n7 = 180;

n8 = 250;

n9 = 355;

n10= 500;

n11 = 710;

n12 = 1000

2.2.3.3 Số răng của các bánh răng:
- Trục động cơ đến trục II với tỉ số truyền i0:
i0 =
SVTH: NGUYỄN TUẤN ĐIỆP – 17C1B

Page 25

h