đồ án máy cắt thiết kế máy tiên ren vít vạn năng trên cơ sở dựa theo máy chuẩn 16k20

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐAI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP
o0o
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Thiết kế máy tiên ren vít vạn năng trên cơ sở dựa theo máy
chuẩn 16K20
Giáo viên hướng dẫn: TRẦN VỆ QUỐC
Sinh viên thiết kế : NGUYỄN VĂN VIỆN
Lớp: K33MB
MỤC LỤC
Phần Trang
Phân I: Tổng hợp cấu trúc động học máy. 1-8
Phần II: Đặc trưng kỹ thuật của máy. 9-15
Phần III: Thiết kế động học máy. 16-56
Phần IV: Thiết kế động lực học máy. 57-69
Phần V: Tính toán chi tiết máy. 70-80
Phần VI: Tính toán hệ thống bôi trơn và làm mát. 81-85
PHẦN I : TỔNG HỢP CẤU TRÚC ĐỘNG HỌC MÁY
I. CÔNG DỤNG CỦA MÁY TIỆN REN VÍT VẠN NĂNG.
Máy tiện ren vít vạn năng là máy công cụ được dùng phổ biến nhất trong các
nhà máy, phân xưởng cơ khí của các xí nghiệp. Nó được dùng để gia công các bề
mặt tròn xoay, bề mặt ren. Phù hợp với loại hình sản xuất đơn chiếc loạt nhỏ, thính
hợp với sửa chữa,chế tạo các chi tiết thay thế.
Ngày nay do tiến bộ không ngừng của khoa học kỹ thuật, máy tiện ren vít vạn
năng được cải tiến nhiều cho phù hợp với nhu xu hướng phát triển của thời đại. Đặc
biệt là các máy được điều khiển theo chương trình số (CNC), ứng dụng công nghệ
mới CAD/CAM/CNC.
Ngoài việc gia công các bề mặt tròn xoay, bề mặt ren. Nếu sử dụng thêm các
đồ gá chuyên dùng thì có thể mở rộng thêm khả năng công nghệ của máy để thực
hiện các nguyên công khác như khoan, khoét, doa, tiện các bề mặt định hình, mặt

phẳng, cắt đứt có độ chính xác cao.
Những công việc chủ yếu của máy tiện ren vít vạn năng là để tiện trơn và tiện
ren. Máy có thể tiện được các loại ren hệ mét, ren hệ Anh, ren nhiều đầu mối, ren
khuếch đại, ren tiêu chuẩn và phi tiêu chuẩn, ren trái và ren phải. . .
II. TẠO HÌNH BỀ MẶT CHI TIẾT GIA CÔNG.
1. Sơ đồ gia công.
Máy tiện ren vít vạn năng chủ yếu dùng để gia công các bề mặt tròn xoay (Trụ
trơn) và bề mặt ren. Chọn hai nguyên công đặc trưng này của máy để xác định sơ đồ
gia công.
Q
1
+
2
1
A
T
2
H
1
:sơ đồ nguyên công tiện trụ trơn
a. Nguyên công tiện trụ trơn.
Bề mặt này được hình thành nhờ hai chuyển động: chuyển động quay tròn của trục
chính mang phôi Q
1
và chuyển động tịnh tiến của bàn máy mang dao T
2
nhằm tạo ra
lượng chạy dao.
Vậy có hai chuyển động tạo hình là:
+ φ

S
(Q
1
): Chuyển động tạo hình đường sinh 1.
+ φ
c
(T
2
): Chuyển động tạo hình đường chuẩn 2.
phương pháp tạo hình bề mặt là vết ( quỹ tích)
b. Nguyên công tiện ren.
Đường
sinh (1) là
prôfin ren được
hình thành từ
phương pháp
chép hình. Đường chuẩn (2) là đường xoắn vít trụ được hình thành từ phương pháp
vết.
Để tạo ra bề mặt ren thì 2 chuyển động thành phần Q
1
, T
2
phải có mối quan hệ
chặt chẽ với nhau đảm bảo khi trục chính mang phôi quay được 1 vòng thì bàn maý
mang dao phải dịch chuyển một lượng bằng bước ren t hay bước xoắn H (đối với ren
nhiều đầu mối). Vậy có hai chuyển động tạo hình là :
φ
S
(Q
1

) : Chuyển động tạo hình đường sinh 1.
φ
c
(Q
1
, T
2
) : Chuyển động tạo hình của đường chuẩn 2.
2. Các chuyển động cần thiết của máy.
a. Chuyển động tạo hình (ký hiệu
φ
) .
+
H
2
sơ đồ nguyên công tiện ren
+
2
T
2
Q
1
1
t
Chuyển động tạo hình là chuyển động cần thiết để tạo ra đường sinh và đường
chuẩn. Số lượng các chuyển động tạo hình được xác định qua biểu thức:
N
φ

= N

φ
s
+ N
φ
c
- 1/2 N
φ
T
Trong đó:
N
φ
s
: Số lượng thành phần chuyển động tạo hình đường sinh.
N
φ
c
: Số lượng thành phần chuyển động tạo hình đường chuẩn.
N
φ
T
: Số chuyển động trùng.
Trong đó : N
φ
s
=0 ; N
φ
c
=2 ; N
φ
T

=0 (Tiện ren)
N
φ
s
=1 ; N
φ
c
=1 ; N
φ
T
=0 (Tiện trơn)
Như vậy trong cả hai trường hợp tiện thì N
φ
=2 nghĩa là chuyển động tạo hình
gồm có 2 thành phần φ(Q
1
,T
2
).
b. Chuyển động cắt gọt.
Chuyển động căt gọt là chuyển động cần thiết để thực hiện và duy trì quá trình
bóc phoi, ở đây chuyển động cắt gọt trùng với chuyển động tạo hình do đó cấu trúc
động học máy đơn giản nhưng nó lại hạn chế công suất cắt gọt. Ngoài các chuyển
động chạy dao dọc của bàn máy, chuyển động phụ còn có chuyển động chạy dao
ngang để thực hiện một số nguyên công khác như : Xén mặt đầu, tiện cắt đứt.
c. Chuyển động phân độ.
Chuyển động phân độ là chuyển động cần thiết để dịch chuyển tương đối giữa
dao và phôi sang vị trí mới, khi trên chi tiết gia công có nhiều bề mặt gia công căn
bản giống nhau. Ví dụ như : Tiện ren nhiều đầu mối.
d. Chuyển động định vị.

Chuyển động định vị là chuyển động nhằm khống chế kích thước gia công của
chi tiết gia công, nó có nhiệm vụ xác định hướng của tọa độ phôi và dao với nhau,
tức là xác định vị trí tương đối của đường sinh và đường chuẩn với nhau trong các
trục toạ độ của máy. Chuyển động định vị có thể là chuyển động ăn dao nếu trong
lúc thực hiện có tiến hành cắt gọt và có thể là chuyển động điều chỉnh nếu trong lúc
thực hiện không có quá trình cắt gọt.
e. Chuyển động điều khiển.
Là chuyển động nhằm đảm bảo máy hoạt động theo một tiến trình công nghệ
xác định, chuyển động này của máy là chuyển động cần thiết để cho máy trở thành
máy tự động hay bán tự động. Ví dụ các chuyển động thực hiện đóng mở lý hợp hay
khống chế hành trình.
g. Các chuyển động phụ khác.
Là chuyển động thực hiện dịch chuyển dao hay phôi với tốc độ lớn mà không tham
gia cắt gọt, các chuyển động này cần thiết khi kết thúc một lượt gia công để chuyển
sang lượt gia công khác.
3. Liên kết đông học và nhóm động học.
a. Liên kết động học.
Để thiết lập một chuyển động chấp hành hoàn toàn xác định cần phải thực
hiện một liên kết về chuyển động giữa các khâu chấp hành với nhau và với nguồn
chuyển động, liên kết đó gọi là liên kết động học. Có hai loại liên kết động học là:
+ Liên kết trong: Có nhiệm vụ nối giữa các khâu chấp hành với nhau đảm bảm
chuyên động chấp hành đi theo quỹ đaọ đã cho và bản thân nó nếu không có nguồn
chuyển động thì không thể chuyển động được.
+ Liên kết ngoài: Là liên kết nối các khâu chấp hành với nguồn chuyển động đảm
bảo thực hiện các thông số gốc, hướng tốc độ và hành trình của chuyển động chấp
hành đã cho.
- Các thành phần tạo nên một liên kết là: khâu cố định đưa vào có tỷ số truyền
cố định vì lý do kết cấu và để cân bằng động học, ký hiệu trên sơ đồ bằng nét
((- - - - - - -))
khâu điều chỉnh có tỷ số truyền điều chỉnh được tuỳ theo các thông chuyển động

chấp hành, ký hiệu trên sơ đồ bằng hình thoi ((
φ
)) hay dấu ((- x -)).
b. Nhóm động học.
Liên kết trong và liên kết ngoài hợp lại tạo thành nhóm động học và thực hiện
một chuyển động chấp hành xác định. Liên kết ngoài và liên kết trong không nhất
thiết phải tại khâu chấp hành mà có thể nối vào bất kỳ một khâu cố định nào
( gọi là khâu bị động) của liên kết trong.Tên của nhóm sẽ mang tên của chuyển động
chấp hành mà nó thực hiên như :
+ Nhóm tạo hình.
+ Nhóm phân độ.
II. THÀNH LẬP SƠ ĐỒ CẦU TRÚC ĐỘNG HỌC MÁY.
Tập hợp một hay vài nhóm động học nối kết cấu hay nối động học với nhau,
tạo thành cấu trúc động học toàn máy. Vì vậy muốn xây dựng cấu trúc động học
máy cần nắm vững nguyên tắc nối động và nguyên tắc bố trí các khâu điểu chỉnh.
Biết rằng ngoài chuyển động chạy dao dọc T
2
máy còn có chuyển động chạy dao
ngang T
3
để tiện mặt phẳng, tiện mặt đầu và tiện căt đứt. . . Do đó liên kết của máy
phải có vít me ngang.
Khi thực hiện tiện trơn
chuyển động tịnh tiến
của bàn xe dao T
2
sẽ do
+ +
p
,m,z

3
4
5
6
T
3

T
2
t
vmn
t
vmd
1
Q
1
2
t
H
3
: Sơ đồ cấu trúc động học máy.
cơ cấu bánh răng thanh răng đảm nhận khi cắt ren sử dụng vít me dọc để chạy dạo
dọc.
Theo yêu cầu máy chế tạo ra phải gia công được các loại phôi có kích thức
khác nhau nằm trong phạm vi cho phép, nhằm thoả mãn tính công nghệ khi chọn chế
độ cắt hợp lý. Vì vậy trục chính phải có nhiều tốc độ tương ứng với chế độ cắt. Để
bảo đảm điều đó ta phải thiết kế hộp tốc độ(i
v
) và cơ cấu điều chỉnh tốc độ cho trục
chính. Để tạo ra các lượng chạy dao khác nhau (dọc, ngang) trong máy cần bố trí

hộp chạy dao (i
s
) khi này sơ đồ cấu trúc động học máy và điều chỉnh động học máy
được thể hiện như hình vẽ.


Trục vít me ngang- T
3
Trục vít me dọc T
2
- Liên kết trong: Trục chính Q
1
→i
s
Trục trơn (B
r
- T
r
)- T
2
- Liên kết ngoài: i
đ/c
→i
v
→Trục chính.
*. Xích tốc độ:
- Từ động cơ M
1
đến trục chính mang phôi
+ +

4
7
8
9
H
4
: Tổng hợp cấu trúc động học toàn máy
M
1
i
s
5
6
M
2
i
v
3
21
t
vmn
10
π,m,z
T
3
T
2
t
Q

1
t
vmd
M
1
– 1 – 2 – i
v
– 3 – 4 – Trục chính.
- Lượng di động tính toán
n
đ/c
= n
T/c
(Vòng/phút)
- Phương trình điều chỉnh.
n
đ/c
× i
12
× i
v
×i
34
= n
t/c
- Công thức động học.
i
v
= C
v

. n
t/c
*. Xích chạy dao tiện trơn.
- Từ trục chính mang phôi đến bộ truyền bánh răng thanh răng.
Trục chính – 4 – 5 – i
s
– 6 – 8 – BR – TR
- Lượng di động tính toán.
1 vòng trục chính tạo ra S
d
(mm) bàn dao dọc
- Phương trình điều chỉnh.
1× i
45
×i
s
×i
68
×π.m
n
.Z =S
d
(mn)
- Công thức động học.
i
s
=C
s1
.S
d

* Xích chạy dao tiện ren.
- Từ trục chính đến bộ truyền vít me đai ốc dọc (t
vmd
)
- Trục chính – 4 –5 – i
s
– 6 – 7 – t
vmd
- Lượng di động tính toán.
1 vòng trục chính tạo ra t(mm) bàn dao.
- Phương điều chỉnh.
1×i
45
×i
s
×i
67
×t
vmd
= t(mn)
- Công thức động học
i
s
= C
s2
. t
*. Xích chạy dao ngang.
- Từ trục chính đến bộ truyền vít me đai ốc ngang (t
vmn
)

Trục chính – 4 – 5 – i
s
– 6 – 9 – t
vmn
- Lượng di động tính toán.
1 vòng trục chính tạo ra S
ng
(mm) bàn dao ngang.
- Phương trình điều chỉnh
1×i
45
×i
s
×i
69
×t
vmn
= S
ng
(mm)
- Công thức động học.
i
s
= C
S3
.S
ng
*. xích chạy dao nhanh.
+. chạy dao dọc.
- Từ động cơ chạy dao nhanh M

2
đến bộ truyền BR/TR
M
2
– 10 – 8 – BR/TR
- Phương trình điều chỉnh
n
đ/c
(M
2
) ×i
108
×π.m
n
.z = S
d
(mm)
+. chạy dao ngang.
- Từ động cơ dao nhanh M
2

đến bộ truyền vít me ngang.
M
2
– 10 – 9 – t
vmn
- Phương trình điều chỉnh.
n
đ/c
(M

2
) ×i
109
×t
vmn
= S
ng
(mm)
PHẦN II : ĐẶC TRƯNG KỸ THUẬT CỦA MÁY
I. ĐẶC TRƯNG CÔNG NGHỆ.
- Máy tiện ren vít vạn năng có thể gia công được các bể mặt trụ tròn xoay
(trong, ngoài); mặt đầu và các bề mặt ren, tiện cắt đứt.
- Các nguyên công thực hiện trên máy tiện là : Tiện trụ trơn, tiện ren,
khoan, doa, tarô. . . Ngoài ra nếu bố trí thêm đồ gá thì có thể mở rộng thêm
phạm vi công nghệ của máy.
- Các dụng cụ cắt được sử dụng trên máy tiện thường là : Thép cacbon
dụng cụ, thép gió, thép hợp kim dụng cụ, hợp kim cứng . . .
- Phôi có thể gia công được trên máy là phôi thanh, phôi rèn hoặc đúc.
Vật liệu phôi chủ yế là thép cacbon, thép hợp kim , gang. . . Ngoài ra còn có
hợp kim mầu và vật liệu phi kim loại.
- Tuy theo phương pháp đạt độ chính xác khi gia công mà chi tiết gia
công có thể đạt được độ chính xác và độ bóng bề mặt khác nhau.
Cấp chính xác Độ bóng Rz(µm) phương pháp gia công
811 80 (µm) khi tiện thô
57 40 (µm) khi tiện bán tinh
24 10 (µm) khi tiện tinh
2 3,2 (µm) khi tiện mảnh
- Máy này phù hợp với sản xuất loạt vừa và phục vụ sửa chữa thay thế.
II. ĐẶC TRƯNG KÍCH THƯỚC MÁY.
Đặc trưng kích thước là khả năng thích ứng của máy đối với việc gia công các

chi tiết về mặt kích thước.
- Chiều cao tâm máy: H=200 (mm)
- Đường kính chi tiết lớn nhất có thể gia công được trên băng máy:
D
max
= 2H =2.200 = 400 (mm)
- Đường kính chi tiết lớn nhất có thể gia công trên bàn dao, là đường
kính gia công hiệu quả nhất mà ta dùng để tính toán các đặc trưng kỹ thuật là:
D1
max
= (1,21.4) H
Chọn D1
max
= 1,3H = 1,3.200 = 260 (mm)
Chọn theo máy có trước 16K20 lấy D1max = 220 (mm)
- Đường kính bé nhất của phôi có thể gia công được trên máy
max1min1
1
D
R
D
d
=
Trong đó Rd là phạm vi thay đổi đường kính R
d
=810
Chọn R
d
= 10 vậy được:
D

1min
=
220
10
1
⋅
=22(mm)
- Đường kích phôi lớn nhất có thể luồn qua trục chính.
d
max
= ( 0,150,2 ) D
1max
Chọn d
max
=0,2. D
1max
= 0,2.220 = 44 (mm)
Chọn theo máy có trước kiểu 16K20 lấy d
max
=50 (mm)
- Khoảng cách xa nhất giữa hai mũi tâm : Lấy theo kiểu máy có trước
L= 710(mm) ; 1000(mm) ; 1400 (mm) ; 2000 (mm)
L= (3,57).200 =7001400 (mm)
Chọn L= 1000(mm)
- Số tốc độ quay của trục chính : 24 (22 cấp khác nhau).
- Giới hạn tốc độ quay của trục chính:
n
min
=12,5 (vòng/phút) ; n
max

= 1600 (vòng/phút)
- Giới hạn bước tiến dao:
+ Dọc: S
d
= 0,052,8 (mm/vòng)
+ Ngang: S
ng
= 0,0251,4 (mm/vòng)
- Bước ren:
Hệ mét : t= 0,5112(mm)
Hệ Anh: n = 560,25 (số vòng ren trong 1’’)
Ren mô đun: m = 0,5112 (mm)
Ren pít: p = 560,25 (số vòng pít/1’’)
III. ĐẶC TRƯNG ĐỘNG HỌC.
1. Xích tốc độ.
+ Việc tính toán tốc độ cắt lớn nhất và bé nhất của máy, bằng cách phối hợp
những điều kiện thuận lợi hoặc khó khăn nhất với nhau, sẽ dẫn tới tăng rất lớn phạm
vi điều chỉnh của máy và làm cho kết cấu rất phức tạp.Do đó chọn các trị số tốc độ
cắt tới hạn tốt nhất là căn cứ vào các tài liệu thống kê về sử dụng tốc độ cắt trên các
máy khác nhau. Có thể tăng trị số tốc độ cắt lớn nhất lên 25% khi kể đến sự tiến bộ
về mặt kết cấu và vật liệu dụng cụ cắt.
+ Chuỗi số vòng quay tới hạn của trục chính
Theo đề tài thiết kế ta có:
n
min
= 12,5 (v/ph) ; n
max
= 1600 (v/ph)
+ Số cấp tốc độ là z
n

= 22
+ Phạm vi điều chỉnh tốc độ
128
5,12
1600
min
max
===
n
n
R
n
+ Chọn công bội ϕ
Phạm vi điều chỉnh R
n
=
min
max
n
n
= ϕ
z-1
⇒ ϕ =
1
min
max
−
z
n
n

=
259,1128
1
1
==
−
−
z
z
n
R
Tra bảng 4[1] chọn ϕ = 1,26
+Tính số vòng quay của trục chính:
Với ϕ = 1,26 ta được số vòng quay của trục chính như sau:
n
1
= 12,5 (v/ph) n
9
= 80 (v/ph) n
16
= 400 (v/ph)
n
2
= 16 (v/ph) n
10
= 100 (v/ph) n
17
=500 (v/ph)
n
3

= 20 (v/ph) n
11
= 125 (v/ph) n
18
=630 (v/ph)
n
4
= 25 (v/ph) n
12
= 160 (v/ph) n
19
=800 (v/ph)
n
5
= 31,5 (v/ph) n
13
= 200 (v/ph) n
20
=1000 (v/ph)
n
6
= 40 (v/ph) n
14
= 250 (v/ph) n
21
=1250 (v/ph)
n
7
= 50 (v/ph) n
15

= 315 (v/ph) n
22
=1600 (v/ph)
n
8
= 63 (v/ph)
2.Xích chạy dao.
- Tốc độ chạy dao của máy phụ thuộc vào chiều sâu cắt khi gia công và
chất lượng bề mặt, yêu cầu kỹ thuật của chi tiết cần gia công.
- Chiều sâu cắt t
max
được lấp bằng lượng dư hạ thấp, khi gia công cơ, theo
bảng 6[1], với kích thước phôi là: 200×1000 (mm) có lượng dư 2 phía là a=
14(mm)
⇒
)(7
2
14
2
max
mm
a
t
===
- Chiều sâu t
min
được tính gần đúng theo biểu thức sau:
maxmin
4
1

2
1
tt
⋅






÷=
Chọn t
min
=
)(75,1
4
1
mm
==
4
7
t
max
- Lượng chạy dao Smax tra theo t
max

khi tiện thô ngoài.
- Lượng chạy dao S
min
tra theo chất lượng bề mặt gia công cụ thể.

Bởi vì hộp chạy dao tiện ren dùng cả tiện trơn. Nên phạm vi điều chỉnh bước
ren và lượng chạy dao phải đảm bảo giống nhau R
t
= R
s
Chạy dao dọc: S
d
=0,052,8 (mm/v)
Chạy dao ngang: S
ng
= 0,0251,4 (mm/v)
IV.ĐẶC TRƯNG ĐỘNG LỰC HỌC MÁY.
- Để thiết kể truyền dẫn nhỏ gọn kích thước phù hợp mà máy vẫn đủ bền
khi làm việc ở mọi tốc độ vì vậy phải chọn chế độ cắt phù hợp. Đặc trưng
động lực học của máy được xác định theo chế độ cắt tính toán có tải trọng và
công suất lớn nhất.
1. Chế độ cắt tính toán.
Chiều sâu cắt tính toán: Được xác định theo biểu thức:
3
max1
*
7,0 Dt
×=
(mm)
Với D
1max
=220 (mm) thay số
226,42207,0
3
*

≈×=
t
(mm)
- Lượng chạy dao tính toán: Được xác định theo biểu thức:
3,0.4,0
**
−=
tS
(mm/v)
⇒
39,13,0226,4.4,0
*
=−=
S
(mm/v)
- Tốc độ cắt tính toán: Được xác định theo biểu thức sau:
yvxv
vv
St
KC
V
**
*
.
.
=
(m/ph)
Tra bảng: 4-58 [3] với dao là thép gió và vật liệu gia công có
σ
b

750
≤
(N/mm
2
)
Ta được:
C
v
=50,2 ; K
v
=1,09
x
v
=0,25 ; y
v
=0,66
Thay số vào ta được:
093,29
)39,1.()226,4(
09.1.2,50
66,025,0
*
==
V
(m/ph)
2. Lực cắt.
Lực cắt được tính toán theo công thức ở bảng 9[1]
P
x
*

= C
px
.t
*xpx
.S
*ypx
P
y
*
=C
py
.t
*xpy
.S
*ypy
P
*
z
=C
pz
.t
*xpz
.S
*ypz
Với t
*
= 4,226 (mm) ; S
*
= 1,39 (mm/v)
C

px
=650 xpx=1,2 ypx=0,65
C
py
=1250 xpy=0,9 ypy=0,75
C
pz
=2000 xpz=1 ypz=0,75
Thay số tìm được:
P
x
*
=650.(4,226)
1,2
.(1,39)
0,65
= 4539(N)
P
y
*
=1250.(4,226)
0,9
.(1,39)
0,75
=5855(N)
P
z
*
=2000.(4,226)
1

.(1,39)
0,75
=10820(N)
3. Mô men xoắn lớn nhất.
1190200
2
22010820
2
max1
max
*
=
×
=
×
=
DP
M
z
x
(N.mm)
4. Công suất cắt.
249,5
10.60
093,2910820
10.60
33
*
*
=

×
=
×
=
VP
N
z
c
(kw)
5. Chọn sơ bộ động cơ.
Để chọn lựa phương án truyền dẫn ta cần xác định sơ bộ công suất động cơ và
chọn động cơ cho máy. Công suất động cơ truyền dẫn chung cho cả xích tốc độ và
xích chạy dao là
η
*
/
.
c
scd
N
KN
=
trong đó: K
s
=(1,021,2) là hệ số kể đến công suất chạy dao chọn K
s
=1,2
)85,075,0(
÷=
η

là hệ số hiệu suất truyền dẫn; chọn
77,0
=
η
thay số được:
)(18,8
77,0
249,5
.2,1
/
KwN
cd
==
Vậy ta chọn sơ bộ động cơ không đồng bộ 3 pha có
N= 10(Kw) ; n=1460(v/ph)
PHẦN IV: THIẾT KẾ ĐỘNG LỰC HỌC MÁY
I. XÁC ĐỊNH CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA MÁY.
Chế độ làm việc của máy bao gồm chế độ cắt gọt, chế độ bôi trơn làm lạnh, àn
toàn . . . Một máy mới đã thiết kế, chế tạo song phải quy định rõ ràng về chế độ làm
việc của máy trước khi đưa vào sản xuất.
Trong phạm vi máy được thiết kế ở đây xác định chế độ cắt gọt tới hạn của máy làm
cơ sở tính toán động lực học của máy. Chế độ cắt gọt bao gồm: Chế độ cắt gọt cực
đại, chế độ cắt gọt tính toán, chế độ cắt gọt thử máy.
1.Chế độ cắt gọt cực đại.
Theo kinh nhiệm tính toán S, v, t bằng các công thức sau:
)(226,4220.7,0.
3
3
max1max
mmDCt

≈==
trong đó: C= 0,7 ( chọn vật liệu gia công bằng thép)
maxmin
)
4
1
2
1
( tt
÷=
chọn:
)(0565,1226,4
4
1
4
1
maxmin
mmtt
=⋅==
)/()
7
1
3
1
(
maxmax
vmmtS
÷=
chọn
)/(409,1226,4

3
1
3
1
maxmax
vmmtS
=⋅==
maxmin
)
10
1
5
1
( SS
÷=
chọn
)/(1409,0409,1
10
1
10
1
maxmin
vmmSS
=⋅==
vv
yx
vv
St
KC
v

maxmax
min
min
.
.
=
(m/ph)
vv
yx
vv
St
KC
v
minmin
max
max
.
.
=
(m/ph)
với: K
v
= 1,09 ; C
v
= 31,6 ; x
v
= 0,25
y
v
= 0,66 ; t

max
=4,226 (mm)
t
min
= 1,0565 (mm) ; S
max
= 1,409 (mm/v) ; S
min
=0,1469 (mm/v)
thay số được :
)/(20
)409,1.()226,4(
09,1.6,31
66,025,0
min
phmmv
≈=
)/(125
)1409,0.()0565,1(
09,1.6,31
66,025,0
max
phmv ≈=
Sử dụng chế độ cắt gọt cực đại sẽ dẫn đến toàn bộ chi tiết máy làm việc với tải
trọng cực đại. Thực tiễn cho thấy không bao giờ máy làm việc hết tải trọng.
Độ bóng, độ chính xác, trình độ nghề nghiệp và những yếu tố khác là nguyên nhân
hạn chế khả năng sử dụng của máy. Để tính toán hợp lý hơn có thể sử dụng chế độ
cắt gọt tính toán.
2.Chế độ cắt gọt tính toán.
Chuỗi số vòng quay n của máy biến đổi từ n

min
đến n
max
với z cấp tốc độ khác
nhau. Chuyển lượng chạy dao S biến đổi từ S
min
đến S
max
, z cấp độ khác nhau. Tại
các trị số n
min
, S
min
máy làm việc với M
xmax
. Vì vậy phải xác định trị số n
tính
, S
tính
theo công thức
4
min
max
min
n
n
nn
t
×=
Ta có bảng sau:

Các chế độ cắt khác (s,t) và đường kính chi tiết gia công (d) chọn theo chế độ công
nghệ bảo đảm máy làm việc hết công suất.
3.Chế độ thử máy.
Chế độ thử máy là do người thiết kế hoặc nhà sản xuất quy định. Trước khi đưa
máy mới vào sản xuất, nhà máy chế tạo phải nghiệm thu máy theo một chế độ kiểm
nghiệm nhất định.
Thử máy theo chế độ cắt gọt với mục đích kiểm tra máy làm việc có ổn định và
đủ bền hay không.
Nếu cho máy làm việc ngoài phạm vi cho phép thì chi tiết sẽ nhanh hỏng do
đó ta chọn chế độ thử để tính sức bền.
Thử với chi tiết D = 115(mm). Độ cứng HB207, dao P18 , chế độ cắt chọn:
Trục I II III IV V VI
n
max
800 1250 1250 1250 215 1600
n
min
800 1000 400 100 25 12,5
n
tính
800 1057 532 188 50 42
n= 400 (v/ph) ; S =1,4(mm/v) ; t = 4(mm)
)/(5,144
1000
400.115.14,3
1000

phm
nD
V

===
π

Khi thiết kế cho phép đưa P
max
, M
max
quá tải đến 25% trong thời gian cho
phép.
II. TÍNH LỰC CẮT.
Lực cắt gồm 3 thành phần P
x
, P
y
, P
z
đó là các thành phần lực theo phương
x,y,z và được xác định theo công thức ở bảng 9[1].
1.Theo phương Z ( 0Z ).
ypzxpz
pzz
StCP
=
với : C
pz
= 2000 ; xpy =1 ; ypz = 0,75 ;
t =4,226 (mm) ; S = 1,409 (mm/v)
thay số được P
z
=2000×4,226

1
×1,409
0,75
≈ 11082 (N)
2.Theo phương y ( 0y ).
ypyxpy
pyy
StCP
=
với : C
py
=1250 ; xpy =0,9 ; ypy = 0,75 ;
t =4,226 (mm) ; S = 1,409 (mm/v)
thay số được P
y
=1250×4,226
0,9
×1,409
0,75
≈ 5965 (N)
3.Theo phương y ( 0x ).
ypxxpx
pxx
StCP
=
với : C
px
= 650 ; xpx =1,2 ; ypx = 0,65 ;
t =4,226 (mm) ; S = 1,409 (mm/v)
thay số được P

x
=650×4,226
01,2
×1,409
0,65
≈ 4580 (N)
III. TÍNH CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ.
Hiện nay tính chính xác công suất động cơ điện là một vấn để khó khăn vì khó
xác định đúng điều kiện làm việc và hiệu suất của máy, điều kiện chế tạo cũng như
những ảnh hưởng khác. Có hai cách thường dùng để tính công suất động cơ điện.
Xác định công suất động cơ điện gần đúng theo hiệu suất tổng và tính chính xác
song khi chế tạo máy, bằng thực nghiệm có thể đo được công suất động cơ tại các số
vòng quay và chế độ cắt gọt khác nhau.
1.Xác định công suất truyền dẫn chính xác.
Công suất động cơ gồm có:
N
đc
= N
c
+ N
0
+ N
p
Trong đó :
N
c
: công suất cắt.
N
0
: công suất chạy không.

N
p
: công suất phụ tiêu hao do hiệu suất và do những nguyên nhân ảnh
hưởng tới sự làm việc của máy.
a.Xác định công suất cắt.
Công suất cắt được xác định theo biểu thức.
3
10.60
.vp
N
z
c
=
Theo phần II có N
c
= 5,249(kw)
b.Xác định công suất chạy không.
)(
10
6
0 tci
tb
m
nkn
d
kN
×+∑⋅=
Trong đó :
k
m

: hệ số phụ thuộc chất lượng chế tạo các chi tiết và điều kiện bôi trơn, thường
lấy k = 3 ÷ 6 , lấy k = 5
d
tb
: đường kính trung bình các ngõng trục của máy trừ trục chính.
∑n : tổng số vòng quay của các trục trừ trục chính.
k
i
: hệ số tổn thất công suất riêng tại trục chính ổ trục chính là ổ lăn k
i
= 1,5
n
tc
: số vòng quay của trục chính tại đó xác định nghiệm.
4
min
max
min
n
n
nn
t
×=
(vòng/phút)
N
trụci
= N
đ/c
.
η

i
(kw)
η
I
=
η
đai
.
η
ổ
= 0,985.0,995 = 0,98
η
II
=
η
ổ
.
η
br
= 0,995.0,97 = 0,965
η
III
=
η
ổ
.
η
br
= 0,995.0,97 = 0,965
η

IV
=
η
ổ
.
η
br
= 0,995.0,97 = 0,965
η
V
=
η
ổ
.
η
br
= 0,995.0,97 = 0,965
η
VI
=
η
ổ
.
η
br
= 0,995.0,97 = 0,965
Mômen xoắn lớn nhất trên trục :
n
N
M

i
x
.10.55,9
6
max
=
(N.mm)
)(.
3
mm
n
N
Cd
t
SB
=
C: hệ số : C = 110 ÷ 160