Thiết kế máy công cụ

Bµi gi¶ng
thiÕt kÕ m¸y C«NG Cô
CHƯƠNG 1
Thiết kế động học máy cắt kim loại
1. Lý thuyết về chuỗi số vòng quay
và chạy dao trong máy
2. Thiết kế truyền dẫn hộp tốc độ
3. Thiết kế truyền dẫn hộp chạy dao
3
Phân loại truyền dẫn:
Truyền dẫn vô cấp: Cho trị số tốc độ bất kỳ trong
phạm vi biến đổi tốc độ (hay l-ợng chạy dao)
trong máy mài, máy CNC.
Truyền dẫn phân cấp: Máy có một số l-ợng hữu
hạn tốc độ cắt hay l-ợng chạy dao. Ví dụ trên máy
tiện T620 có 23 tốc độ: từ 12,5 2000 v/p.
Vận tốc:
D : đ-ờng kính chi tiết (mm)
n : Số vòng quay (v/ph)
( / )
1000
Dn
v m ph


1. Lý thuyết về chuỗi số vòng quay và chạy Dao
4
Coi V lµ hµm sè cña biÕn D, tham sè n vÏ ®-îc ®å
thÞ quan hÖ V, n, D:
5
Với mỗi D

0
chọn đ-ợc chế độ cắt hợp lý theo:
Vật liệu dao, vật liệu phôi
Độ chính xác gia công
Điều kiện gia công
Từ V
0
, D
0
n
0
n
hợp lý
= n
0
V
hợplý
= V
0
Vì truyền dẫn phân cấp V
k
<V
0
<V
k+1
Th-ờng chọn V
0
= V
k
có tổn thất tốc độ:

V=V
0
-V
k
(tuyệt đối)
6
 Tæn thÊt t-¬ng ®èi:
 Tæn thÊt ®ã thay ®æi tuy cã cïng D
0
 Tæn thÊt lín nhÊt khi: V
0
 V
k+1
:
 Mong muèn tæn thÊt cùc ®¹i V
max
= const:
%100.
0
0
V
VV
V
k


01
0
max
0

lim .100%
k
k
VV
VV
V
V




1
max
11
.100% 1
k k k
kk
V V V
V const
VV



    
7
8
11
kk
kk
Vn

const
Vn

  
 Chuçi sè vßng quay ph¶i lµ mét cÊp sè nh©n, cã
c«ng béi lµ  = n
k+1
/n
k
C«ng béi :
Chuçi sè vßng quay lµ cÊp sè nh©n tiÕn:  >1
V× V
max
 50%

2501001
1


%%).
V
V
(
k
k
12

  
9
XÐt tr-êng hîp tiÖn chi tiÕt chiÒu dµi L. Cho chÕ

®é c¾t: n(v/ph) vµ S(mm/v)
 Thêi gian tiÕn dao S: 1/n(ph)
 Thêi gian gia c«ng xong mét chi tiÕt: L/n.S(ph)
Ta l¹i cã: n¨ng suÊt Q = 1/t
ct
(ct/ph)
Q = n.S/L (ct/ph)
Q
0
= n
0
.S/L (ct/ph)
T-¬ng tù ta cã tæn hao n¨ng suÊt:
 Sè vßng quay theo cÊp sè nh©n th× tæn hao n¨ng
suÊt cùc ®¹i còng b»ng h»ng sè
const%).
n
n
(Q
k
k
max


1001
1
10
Trị số công bội đ-ợc tiêu chuẩn hóa. Tuỳ theo
tính chất sử dụng của mỗi loại máy mà ng-ời ta
chọn khác nhau.

Các nguyên tắc thành lập giá trị tiêu chuẩn:
Nguyên tắc gấp 10: cách quãng x số hạng thì
n
x+1
=10n
1
; vì n
x+1
=n
1
.
x

x
= 10
Nguyên tắc gấp 2: cách quãng y số hạng thì
n
y+1
=2n
1
; vì n
y+1
= n
1
.
y

y
=2
y

x
210
11
 TrÞ sè
 B¶ng trÞ sè  tiªu chuÈn:
12
40
210061  ,
min
x
10
y
2
TrÞ sè 
=1,06
E
V
max
(%)
E x y
1,06
1,12
1,26
1,41
1,58
1,78
2,00
1
2
4

6
8
10
12
40
20
10
20/3
5
4
20/6
12
6
3
2
3/2
-
1
5%
10%
20%
30%
40%
45%
50%
12
Phạm vi sử dụng các trị số tiêu chuẩn:
= 1,06 ít dùng vì chuỗi số dày đặc
= 1,12 dùng cho các máy tự động (cần
chế độ cắt chính xác, ít tổn thất n và Q)

= 1,26 và = 1,41 dùng cho các máy vạn
năng
= 1,58 và = 1,78 dùng cho các máy có
t
ct
<t
ck
= 2 ít dùng, có ý nghĩa trong tính toán
nhóm khuyếch đại trong HTĐ, hoặc nhóm gấp
bội trong HCD
13
 TrÞ sè vßng quay tiªu chuÈn c¬ së: (thµnh lËp tõ
= 1,06; n
1
= 1(vg/ph); n
z
= n
1
. 
z-1
)
1 – 1,06 – 1,12 – 1,18 – 1,25 – 1,32 – 1,41
–
1,5 – 1,6 – 1,7 – 1,8 – 1,9 – 2 – 2,12 – 2,24
–
2,35 – 2,5 – 2,65 – 2,8 – 3 – 3,15 – 3,25 –
3,5 –
3,75 – 4 – 4,25 – 4,5 – 4,75 – 5 –5,3 – 5,6
– 6 - 6,3 –
14

Xác định các giá trị vòng quay tiêu chuẩn khác
bằng cách nhân các trị số vòng quay tiêu chuẩn
cơ sở với 10
x
(x: số nguyên âm hay d-ơng)
Muốn xác định chuỗi số vòng quay tiêu chuẩn
cơ sở có công bội khác: =
E
min
lấy cách
quãng các trị số n cách nhau E số hạng trong
dãy trên
Ví dụ:
= 1,26= 1,06
4
E=4 chuỗi số vòng quay
tiêu chuẩn cơ sở là 1 1,25 1,6 2 2,5
3,35
15
2.1 Công dụng và yêu cầu của hộp tốc độ:
Hộp tốc độ truyền tốc độ cắt cho các chi tiết hoặc
gia công, thiết kế HTĐ phải đảm bảo các yêu cầu
sau:
Kết cấu có tính công nghệ cao: dễ gia công, lắp
ráp, thay thế, sửa chữa.
Sử dụng dễ dàng.
Kích th-ớc nhỏ gọn, hiệu suất cao, tiết kiệm vật
liệu.
Làm việc chính xác, an toàn.
2. Thiết kế truyền dẫn hộp tốc độ

16
 VÒ mÆt tèc ®é c¾t:
§¶m b¶o kho¶ng tèc ®é c¾t: V
min
 V
max
hay
n
min
 n
max
Ph¹m vi ®iÒu chØnh tèc ®é:
S
min
 S
max

VÝ dô:
M¸y phay 6H82 cã:
N
min
 n
max
= 30  1500 vg/ph
S
min
 S
max
= 19  1180 mm/ph
max

min
n
n
R
n

max
min
S
S
R
S

17
 VÒ lùc c¾t:
T¸c dông lªn trôc chÝnh cña m¸y, HT§ ph¶i
®¶m b¶o lùc c¾t nµy. Khi gia c«ng c¸c chi tiÕt
kh¸c nhau, yªu cÇu:
18
BR trung gian Z
1
cã vÞ trÝ bÊt kú khi ¨n khíp
víi BR Z
’
1
. Ta sÏ bè trÝ BR Z
1
ë vÞ trÝ sao cho
®é vâng y nhá nhÊt.
y = y

Fc
+ y
br
y = y
Fc
- y
br
19
Về việc sử dụng máy:
Điều khiển HTĐ thực hiện dễ dàng, an toàn
Tạo điều kiện cho HTĐ làm việc với hiệu suất
cao (giảm các cặp BR quay không, tránh dùng
các truyền dẫn có hiệu suất thấp)
Các chỉ tiêu đánh giá chất l-ợng HTĐ:
Công suất truyền dẫn
Giới hạn số vòng quay n
min
n
max
, công bội
( càng nhỏ thì các tốc độ càng gần nhau)
Mức độ phức tạp và hiệu suất của xích truyền
Mức độ điều khiển và độ tin cậy
Tính công nghệ chế tạo các chi tiết
20
2.2 Hộp tốc độ dùng bánh răng di tr-ợt:
2.2.1 Ph-ơng án không gian.
n
đc
n

1
n
Z
, có Z tốc độ
Giả sử có Z cấp tốc độ:
Z = p
1
.p
2
p
i
p
i
: số tỷ số truyền nhóm truyền thứ i.
Các cách thực hiện các trị số p
i
khác nhau và hoán
vị chúng cho các ph-ơng án không gian khác nhau.
HTĐ
Có nhiều nhóm truyền
21
P
i
là các số nguyên. Chọn p
i
= 2 hoặc 3 là ph-ơng
án tối -u nhất.
Đối với một tổng số cấp tốc độ có nhiều ph-ơng
án không gian.
Ví dụ:

Xét một HTĐ có Z = 12.
Lập các ph-ơng án không gian có thể:
Z = 3 x 2 x 2
= 2 x 3 x 2
= 2 x 2 x 3
22
•Ph-¬ng ¸n 3 x 2 x 2
Nhãm 1
p
1
= 3
Nhãm 2
p
2
= 2
Nhãm 3
p
3
= 2
n
1
– n
12
23
•Ph-¬ng ¸n 2 x 3 x 2 •Ph-¬ng ¸n 2 x 2 x 3
24
Với Z = 18 có các ph-ơng án không gian:
Z = 3 x 3 x 2 = 3 x 2 x 3 = 2 x 3 x 3
Với Z = 24 có các ph-ơng án:
Z = 3 x 2 x 2 x 2 = 2 x 3 x 2 x 2 = 2 x 2 x 3 x 2

= 2 x 2 x 2 x 3.
(Ph-ơng án Z= 2 x 3 x 2 x 2 dùng cho máy T620)
So sánh các ph-ơng án không gian: bằng các tính
toán sơ bộ:
Th-ờng những nhóm truyền có nhiều tst đ-ợc đặt
lên tr-ớc sẽ cho kích th-ớc nhỏ gọn hơn (vì trục I
có tốc độ quay lớn mômen xoắn nhỏ kích
th-ớc nhỏ)
25
Tổng số trục: S
tr
= i+1
Tổng số bánh răng: S
r
= 2(p
1
.p
2
p
i
)
Th-ờng chọn sơ bộ chiều rộng bánh răng bằng
nhau và bằng b
Chiều dài tối thiểu các khối BR:
L
2bậc
= 4b + 2f và L
3bậc
= 7b + 4f
Chú ý: ở đây không

kể đến khoảng cách
giữa các bánh răng