đồ án thiết kế máy tiện ren vít vạn năng

Nhận xét của giáo viên hớng dẫn đồ án







Thái Nguyên, ngày . . . tháng . . . năm 2011
Giáo viên hớng dẫn
Nguyễn Thuận
Nhận xét của giáo viên chấm đồ án







Thái Nguyên, ngày . . . tháng . . . năm 2010
Giáo viên chấm đồ án
Mục lục
Lời nói đầu 4
Phần mở đầu: 5
I. Tổng quan về máy tiện ren vít vạn năng 5
II. Đặc điểm của máy tiện ren vít vạn năng 7
III. Phân tích, lựa chọn phơng án thiết kế 8
Chơng I: Thiết kế sơ đồ cấu trúc động học máy 10
- 1 -
I.1. Tổng quan về sản phẩm và các phơng pháp gia công trên máy 10
I.2. Các sơ đồ gia công điển hình trên máy 10

I.3. Tổng hợp cấu trúc động học máy 13
I.4. Kết luận 14
Chơng II: Thiết kế đặc tính kỹ thuật của máy 16
II.1. Thiết kế đặc tính công nghệ 16
II.2. Thiết kế đặc tính kích thớc 16
II.3. Thiết kế đặc tính động học 17
II.4. Thiết kế đặc tính động lực học 19
Chơng III: Thiết kế động học máy 22
III.1. Hộp tốc độ 22
III.2. Hộp chạy dao 41
III.3. Hộp xe dao 57
Chơng IV: Thiết kế động lực học máy 60
IV.1. Xác định chế độ làm việc của máy 60
IV.2. Xác định lực kéo chạy dao 62
IV.3. Tính công suất động cơ 62
IV.4. Động lực học máy trong thời kỳ ổn định 65
Chơng V: Thiết kế chi tiết máy 67
V.1. Thiết kế cụm trục chính 67
V.2. Tính toán bộ truyền bánh đai của hộp tốc độ 75
V.3. Tính ly hợp ma sát đĩa 77
V.4. Tính ly hợp vấu 79
V.5. Tính toán bộ truyền bánh răng - thanh răng 80
V.6. Thiết kế vít me đai ốc 81
Chơng VI: Thiết kế hệ thống bôi trơn làm nguội 85
VI.1. Thiết kế hệ thống bôi trơn 85
Chơng VII: Hớng dẫn sử dụng và điều chỉnh máy 91
VII.1. Hớng dẫn sử dụng 91
VII.2. Hớng dẫn điều chỉnh máy 93
Tài liệu tham khảo
[1]- Thiết kế máy cắt kim loại.

Tác giả: Mai Trọng Nhân. (Đại học Kỹ thuật Công nghiệp - Thái Nguyên).
[2]- Thiết kế máy công cụ.
Tác giả: Nguyễn Anh Tuấn - Phạm Đắp. (Nxb Khoa học Kỹ thuật).
[3]- Thiết kế máy công cụ.
Tác giả: Phạm Đắp. (Nxb Khoa học Kỹ thuật).
[4]- Hệ dẫn động cơ khí T
1
.
Tác giả: Trịnh Chất.
[5]- Hệ dẫn động cơ khí T
2
.
Tác giả: Lê Văn Uyển.
- 2 -
[6]- Giáo trình máy cắt kim loại T
1,
, T
2
. (Nxb khoa học kỹ thuật).
[7]- Giáo trình máy cắt kim loại T
1
, T
2
, T
3
, T4.
Tác giả: Bộ môn Máy & TĐH. (Đại học Kỹ thuật Công nghiệp - Thái Nguyên).
[8]- Giáo trình vật liệu học.
[9]- Chi tiết máy T
1

, T
2
. Trịnh Chất - Lê Văn Uyển
[10]- Sức bền vật liệu.
Tác giả: Lê Quang Minh - Nguyễn Văn Lơng.
Lời nói đầu
Một trong những nội dung đặc biệt quan trọng của cuộc cách mạng
khoa học kỹ thuật trên toàn cầu nói chung và với sự nghiệp công nghiệp hoá -
hiện đại hoá đất nớc ta nói riêng hiện nay đó là việc cơ khí hoá và tự động hoá
quá trình sản xuất. Nó nhằm tăng năng suất lao động và phát triển nhanh nền
kinh tế quốc dân. Trong đó công nghiệp chế tạo máy cắt kim loại và thiết bị
đóng vai trò then chốt. Để đáp ứng nh cầu này, đi đôi với công việc nghiên
cứu, thiết kế, nâng cấp máy cắt kim loại là việc trang bị đầy đủ những kiến
thức sâu rộng về máy cắt kim loại và trang thiết bị cơ khí hoá cũng nh khả
năng áp dụng lý luận khoa học vào thực tiễn sản xuất cho đội ngũ cán bộ khoa
học kỹ thuật là không thể thiếu đợc.
Sau thời gian học tập tại trờng Đại học Kỹ thuật Công nghiệp đến nay,
em đã hoàn thành chơng trình học của ngành cơ khí chế tạo máy. Để có sự
tổng hợp các kiến thức đã học trong các môn học của ngành và có đợc sự khái
quát chung về nhiệm vụ của một ngời thiết kế, em đợc nhận đề tài: "Thiết kế
máy tiện ren vít vạn năng".
Đợc sự chỉ bảo hớng dẫn tận tình của thầy giáo Nguyễn Thuận và các
thầy cô giáo trong bộ môn Chế tạo máy, cùng với sự nỗ lực cố gắng của bản
thân, đến nay em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình. Do trình độ còn
- 3 -
hạn chế nên đồ án chắc sẽ không tránh khỏi thiếu sót. Em rất mong đợc sự chỉ
bảo của các thầy cô để em có điều kiện học hỏi thêm.
Em xin chân thành cảm ơn!.
Thái Nguyên, ngày . . . tháng . . . năm 2011
Sinh viên thiết kế

Dng Minh Sỏng
Phần mở đầu
I. Tổng quan về máy tiện ren vít vạn năng
1. Khả năng công nghệ:
Trong nhà máy cơ khí, máy tiện chiếm một tỉ lệ khá lớn so với các máy
móc trang thiết bị khác. Máy tiện đợc sử dụng để gia công các chi tiết có bề
mặt trụ tròn xoay (bao gồm cả bề mặt trụ trong và trụ ngoài), bề mặt ren; bề
mặt định hình tròn xoay; bề mặt cam đĩa; xén mặt đầu; cắt rãnh; Khi có
thêm đồ gá và các cơ cấu phụ trợ đặc biệt, máy tiện có khả năng hớt lng, tiện
trục khuỷu, tiện các mặt đa diện và có thể khoan, khoét, doa, đánh bóng khi
có yêu cầu.
2. Phân loại máy tiện:
Để thuận tiện cho việc nghiên cứu khảo sát, trong nhóm máy tiện ngời
ta cũng chia ra các nhóm sau:
* Phân loại theo trọng lợng máy:
- Máy tiện loại nhẹ (< 1 tấn).
- Máy tiện loại trung (< 10 tấn).
- Máy loại nặng (> 10 tấn).
* Phân loại theo mức độ chính xác máy:
- Máy chính xác thông thờng (cấp E).
- Máy chính xác nâng cao (cấp D).
- Máy chính xác cao (cấp C).
- Máy chính xác đặc biệt cao (cấp B).
- Máy chính xác siêu cao (cấp A).
* Phân loại theo mức độ chuyên môn hoá:
- Máy tiện vạn năng.
- Máy tiện chuyên môn hoá.
- Máy tiện chuyên dùng.
- 4 -
* Phân loại theo mức độ tự động:

- Máy tiện thông thờng.
- Máy tiện bán tự động.
- Máy tiện tự động.
- Máy tiện tổ hợp.
3. Các bộ phận chính của máy tiện:
1. Tay đặt trị số bớc tiến hoặc bớc ren; 2. Tay đặt bớc tiến hoặc bớc ren; 3, 20. Tay điều
khiển khớp ly hợp ma sát truyền động chính; 4, 7. Tay đặt tần số quay của trục chính; 5.
Tay đặt ren tiêu chuẩn hoặc ren bớc tăng; 6. Tay đặt ren trái hoặc ren phải; 8. Tay ngắt
bánh răng ra khỏi thanh răng khi cắt ren; 9. Tay dịch chuyển bàn trợt ngang; 10. Tay quay
và kẹp chặt ổ dao; 11. Tay dịch chuyển bàn trợt dọc; 13. Tay gạt bớc tiến dọc và ngang; 14.
Tay hãm nòng ụ sau; 15. Tay hãm ụ sau trên băng máy; 21. Tay điều khiển đai ốc 2 mởng
của vít me; 12. Công tắc cho chạy nhanh xe dao; 22. Nút bấm đóng mở động cơ truyền
động chính; 16. Vô lăng nòng ụ sau; 23. Vô lăng dịch chuyển bàn xe dao; 17. Công tắc của
đèn chiếu sáng cục bộ; 18. Công tắc chung; 19. Công tắc của máy bơm dung dịch làm
nguội.
4. Các hệ thống điều khiển của máy tiện:
* Hệ thống điều khiển của máy tiện rất đa dạng và phức tạp, tuy nhiên
về cơ bản nó bao gồm ba bộ phận chính sau:
- Bộ phận điều khiển.
- Bộ phận chấp hành để thực hiện các chuyển động theo tín hiệu điều khiển.
- Bộ phận trung gian truyền tín hiệu điều khiển từ bộ phận điều khiển
đến bộ phận chấp hành.
- 5 -
* Một số cơ cấu điều khiển chính của máy.
- Cơ cấu tác động vào hệ thống điều khiển.
- Cơ cấu dịch chuyển bánh răng.
- Cơ cấu xác định vị trí tay gạt.
- Cơ cấu điều khiển kẹp chặt.
- Cơ cấu điều khiển tập trung một tay gạt.
- Cơ cấu điều khiển chọn tốc độ,

II. Đặc điểm của máy tiện ren vít vạn năng
Máy tiện ren vít vạn năng là loại máy đợc sử dụng rất phổ biến trong
thực tế. Với khả năng công nghệ của máy rất rộng rãi, gia công đạt độ chính
xác cao. Chính vì vậy máy tiện đóng vai trò rất quan trọng trong quá trình sản
xuất ra sản phẩm của nhà máy cơ khí.
* Đặc trng kỹ thuật của máy tiện.
Kích thớc giới hạn của phôi và dao trong quá trình công nghệ đợc xác
định theo kích thớc cơ bản của máy. Máy tiện ren vít vạn năng thiết kế có đ-
ờng kính gia công lớn nhất trên băng máy là:
D
max
= 2H
+ Chiều cao tâm máy H = 200(mm)
D
max
= 400(mm)
+ Khoảng cách giữa hai mũi tâm:
L = (3,5 ữ 7)H
Chọn L = 5H = 5 . 200 = 1000(mm)
+ Đờng kính lớn nhất của phôi gia công trên bàn dao là đờng kính gia
công có hiệu quả nhất mà ta dùng để tính các đặc trng kỹ thuật. Theo 3-2[1]
D
1max
= (1,2 ữ 1,4)H
Lấy D
1max
= 1,2 H = 1,2 . 200 = 240(mm)
+ Đờng kính phôi thanh lớn nhất có thể luồn qua lỗ trục chính.
Theo 3-4[1]:d
max

= (0,15 ữ 0,2)D
1max
Lấy d
max
= 0,2 D
1max
= 0,2 . 240 = 48(mm)
+ Đờng kính bé nhất của phôi, theo 3-3[1]:
D
min
=
d
R
1
D
max
Trong đó: R
d
- là phạm vi thay đổi đờng kính: R
d
= 8 ữ 10
- 6 -
Chọn R
d
= 10 D
min
=
10
1
D

1max
=
10
1
. 240 = 24(mm)
Sử dụng đài gá dao, 4 chỗ gá bốn dao.
* Cấu trúc truyền dẫn động học máy gồm:
+ Xích tốc độ.
+ Xích tiện trơn.
+ Xích chạy dao tiện ren.
+ Xích chạy dao tiện ren chính xác.
+ Xích chạy dao nhanh.
III. Phân tích, lựa chọn phơng án thiết kế
Thiết kế máy là một quá trình phân tích tổng hợp bao gồm các giai đoạn sau:
1- Thiết kế cấu trúc động học máy:
Nội dung công việc tổng hợp cấu trúc động học máy xuất phát từ đối t-
ợng gia công, phơng pháp gia công, dụng cụ gia công để xây dựng sơ đồ cấu
trúc động học máy.
2- Các đặc trng cơ bản của máy bao gồm:
Các đặc trng công nghệ, kích thớc, động học và động lực học.
3- Thiết kế động học máy:
Xuất phát từ sơ đồ cấu trúc động học và các đặc trng động học cơ bản
để xác định các thông số động học cơ bản của cơ cấu máy và lập sơ đồ động.
4- Tính toán động lực học máy:
Nhiệm vụ của bớc thiết kế này là giải quyết bài toán thuận của động lực
học, xuất phát từ chế độ chuyển động, tính toán lực tác dụng trên các chi tiết,
tính toán chi phí năng lợng cung cấp và điều hoà năng lợng trong máy.
5- Tính chi tiết máy:
Xác định kích thớc, hình dạng chi tiết đảm bảo chịu đợc tải trọng yêu
cầu.

6- Kết Cấu máy:
Trên cơ sở các giai đoạn trên và cùng với những hiểu biết về kết cấu,
ngời thiết kế tiến hành xây dựng kết cấu các bộ phận và toàn máy trên các
bản vẽ lắp.
7- Đề xuất những nguyên tắc cơ bản về chạy thử và sử dụng máy:
Kết luận
- 7 -
Quá trình thiết kế máy là một quá trình tổng hợp phức tạp. Công việc
hoàn chỉnh bản thiết kế máy không phải dễ dàng đạt đợc ngay, mà đòi hỏi ng-
ời cán bộ thiết kế phải có đợc kiến thức chuyên môn nhất định, phải luôn trau
rồi tích lũy kinh nghiệm phong phú về nhiều mặt mới có thể hoàn thành bản
thiết kế theo mong muốn.

- 8 -
Chơng I
Thiết kế sơ đồ cấu trúc động học máy
I.1. Tổng quát về sản phẩm và các phơng pháp gia công trên máy:
Một sản phẩm nào đó có thể thực hiện bằng những quy trình công nghệ
khác nhau và tơng ứng là những máy khác nhau.Vì vậy yếu tố ảnh hởng tới sơ
đồ nguyên tắc máy là quy trình công nghệ mà máy đó thực hiện. Cho nên
phân tích lựa chọn phơng pháp tạo hình tốt là nhiệm vụ đầu tiên của tổng hợp
cấu trúc động học máy. Máy máy tiện ren vít vạn năng là loại máy công cụ đ-
ợc sử dụng rất rộng rãi, để gia công các bề mặt định hình tròn xoay, các loại
ren nh ren quốc tế, ren môđun, ren anh, ren pít. Có khả năng tiện trơn, tiện cắt
đứt, tiện ngoài, tiện trong, ngoài ra còn có thể tiện đợc các bề mặt là elíp nhng
phải chế tạo và thiết kế đồ gá. Máy còn có khả năng thực hiện các nguyên
công khoan, khoét, doa. Với loại máy này phù hợp với các loại hình sản xuất.
I.2. Các sơ đồ gia công điển hình trên máy:
Bề mặt hình học các chi tiết máy rất đa dạng, nó thờng đợc hợp thành từ
các bề mặt cơ bản khác nhau. Việc tạo hình các bề mặt cơ bản thực chất là tạo

hình đờng sinh và đờng sinh và đờng chuẩn hay có thể tạo hình bằng cách tạo
ra đờng sinh và thực hiện trợt đờng sinh theo đờng chuẩn. Trong chế tạo máy
có các phơng pháp tạo hình nh:
- Phơng pháp chép hình.
- Phơng pháp bao hình.
- Phơng pháp quỹ tích (vết).
- Phơng pháp tiếp xúc.
ở máy tiện ren vít vạn năng thì công việc gia công ren trên máy đợc coi
là điển hình vì sơ đồ gia công ren có số lợng chuyển động tạo hình là nhiều
nhất và phức tạp nhất. Nó có ý nghĩa quyết định nhất đối với sơ đồ cấu trúc
động học toàn máy. Ngoài ra trên máy còn làm đợc những công việc nh gia
công các bề mặt tròn xoay ngoài và trong. Các bề mặt này đợc hình thành theo
nguyên tắc sau:
+ Tiện trục trơn:
Bề mặt trụ trơn đợc hình thành bởi các đờng tạo hình. Số lợng thành
phần chuyển động tạo hình đợc xác định theo công thức 2-1[1]/(37)
N

= N

S
+ N

C
-
2
1
N

T

Trong đó: N

S
- là số lợng thành phần chuyển động tạo hình đờng sinh.
- 9 -
N

C
- là số lợng thành phần chuyển động tạo hình đờng chuẩn.
N

T
- là số lợng thành phần chuyển động tạo hình trùng.
Với máy tiện ren vít vạn năng, số lợng thành phần chuyển động tạo
hình là:
N

= 1+1- 0 = 2

- Sơ đồ:


+ Chuyển động cắt gọt:
Là chuyển động cần thiết để thực hiện và duy trì quá trình cắt. Thông
thờng chuyển động cắt trùng với chuyển động tạo hình, điều này làm cho cấu
tạo của máy đơn giản, song nó làm giảm năng xuất của máy.
+ Chuyyển động phân độ:
Là chuyển động cần thiết để dịch chuyển tơng đối giữa dao và phôi
sang vị trí mới khi trên chi tiết có nhiều bề mặt cơ bản giống nhau. Với máy
thiết kế thì chuyển động phân độ đợc sử dụng khi ta cắt ren nhiều đầu mối

hoặc dịch bàn dao.
+ Chuyển động phụ:
Là chuyển động thực hiện dịch chuyển dao hay phôi với tốc độ lớn khi
không tham gia cắt gọt. Với máy tiện ren vít vạn năng gồm có các chuyển
động: chuyển động chạy dao nhanh, đóng mở các cơ cấu dẫn động, đảo
chiều, Để tạo hình bề mặt trụ trơn cần có hai chuyển động chính là chuyển
động quay tròn của trục chính mang phôi (Q) và chuyển động tịnh tiến của
dao (T).
- Đờng tạo hình động (đờng sinh (1)).
- Đờng tạo hình tĩnh (đờng chuẩn (2)).
- Phơng pháp gia công trụ trơn là phơng pháp quỹ tích - sở dĩ nh vậy là
vì khi tiện ngoài đờng sinh (1) nhận đợc do vết của điểm A (điểm đỉnh của
mũi dao). Do phôi quay nên điểm đỉnh mũi dao luôn tiếp xúc với đờng sinh
(1), đờng chuẩn đợc tạo thành do phôi quay.
- 10 -
Q
(2)
(1)
T
+ Tiện ren:
- Sơ đồ:

Bề mặt ren đợc hình thành nh sau:
- Đờng sinh là prôfin của ren đợc tạo ra bằng phơng pháp chép hình, khi
đó N
s
= 0.
- Đờng chuẩn là đờng xoắn vít trụ đợc tạo thành bằng phơng pháp quỹ
tích. N
c

= 2 hay N
c
(Q, T) để tạo ra bề mặt ren thì hai chuyển động thành phần
là Q và T phải đảm bảo mối quan hệ động học khi trục chính mang phôi quay
đợc một vòng thì bàn xe dao dịch chuyển đợc một lợng bằng bớc ren. Tiện ren
chính là phơng pháp chép hình quỹ tích với các chuyển động thành phần,
chuyển động tạo hình N

là chuyển động cần thiết để tạo ra đờng sinh công
nghệ và dịch chuyển nó theo đờng chuẩn.
I.3. Tổng hợp cấu trúc động học máy:
Tổng các liên kết trong và các liên kết ngoài tạo thành nhóm động học,
thực hiện một chuyển động chấp hành xác định.
Liên kết trong là xích liên kết giữa 2 khâu chấp hành, theo đờng:
+ Phôi - 4 - 5 - i
s
- 6 - 7 - dao.
- 11 -
Q
Liên kết ngoài là liên kết nối từ nguồn chuyển động đến khâu chấp
hành nhằm xác định tốc độ của khâu chấp hành.
* Điều chỉnh động học máy trên sơ đồ cấu trúc động học:
+ Xích tốc độ: Động cơ (M) - 1 - 2 - i
v
- 3 - 4 - trục chính.
- Ta có phơng trình điều chỉnh:
n
đc
(vg/ph) ì i
12

ì i
v
ì i
34
= n
tc
(vg/ph)
- Công thức điều chỉnh: i
v
=
dc
tc
n
n
. C
v
+ Xích chạy dao: Trục chính - 4 - 5 - i
s
- 6 - 7 - t
1vm

- Phơng trình điều chỉnh:
1 vòng trục chính ì i
4-5
ì i
s
ìi
6-7
ì t
1vm

= t
p
= k.t
Trong đó: k- là số đầu mối.
t- là bớc ren.
- Công thức điều chỉnh: i
s
=
vm1
p
t
t
ì C
s
+ Xích chạy dao để tiện trơn:
Trục chính - 4 - 5 - i
s
- 6 - 7 - 8 - thanh răng.
- Phơng trình điều chỉnh:
1 vòng trục chính ì i
4-5
ì i
s
ì i
6-7
ì i
7-8
ì mz = S
d
(mm/vg)

- Công thức điều chỉnh: i
s
=
mz
s
d

.C
s
+ Xích chạy dao ngang:
- 12 -
Trục chính - 4 - 5 - i
s
- 6 - 7 - 9 - t
2vm
- Phơng trình điều chỉnh:
1 vòng trục chính ì i
4-5
ìi
s
ì i
6-7
ì i
7-9
ì i
2 vm
= S
n
(mm/vg)
- Công thức điều chỉnh:

i
s
= S
n
. C
s
I.4. Kết luận:
Sơ đồ cấu trúc động học máy đợc thiết lập trên đây, chính là sơ đồ
nguyên tắc hoạt động của máy tiện ren vít vạn năng kiểu 1k62 cần thiết kế. Sự
phối trí theo sơ đồ cấu trúc, là sự kết hợp của các chuyển động chấp hành
thành phần, nhằm tạo ra các chuyển động chấp hành cần thiết giúp cho việc
hoàn thành một số quá trình công nghệ nhất định thực hiện đợc trên máy.
- Khâu điều chỉnh i
V
đợc bố trí trên xích tốc độ từ động cơ (nguồn
chuyển động) tới trục chính, về bản chất nó chính là hộp tốc độ. Nhiệm vụ
chính của i
V
là nhằm tạo ra chuỗi vòng quay của trục chính, đáp ứng yêu cầu
thay đổi và điều chỉnh tốc độ vòng quay trục chính máy.
- Khâu điều chỉnh i
S
đợc bố trí theo xích chạy dao, về bản chất nó chính
là hộp chạy dao. Nhiệm vụ chính của i
S
là tạo ra đợc lợng chạy dao thích hợp,
đáp ứng cho các quá trình công nghệ cụ thể.
ở đây việc sử dụng các khâu chấp hành là các truyền động vít me - đai
ốc, thanh răng - bánh răng bên cạnh những nhợc điểm nh tổn hao công xuất
lớn, bớc tiến dao chịu ảnh hởng của bớc vít me, thì nó cũng có những u điểm

rất lớn mà các truyền động khác không đáp ứng đợc nh: thực hiện biến đổi
chuyển động quay - tịnh tiến thuận lợi, chuyển động êm; có khả năng khử đ-
ợc khe hở sau quá trình sử dụng bị mòn. Điều này làm tuổi thọ của máy đợc
nâng cao, từ đó góp phần nâng cao độ chính xác của máy.
- 13 -
- 14 -
Chơng II
thiết kế đặc tính kỹ thuật của máy
II.1. Thiết kế đặc tính công nghệ:
Máy tiện ren vít vạn năng có thể gia công đợc các bề mặt tròn xoay (trụ
trong và trụ ngoài), mặt đầu, các bề mặt ren. Đồng thời có thể thực hiện đợc
các công việc khoan, khoét, doa, tarô, Nếu có thêm các trang bị công nghệ
có thể mở rộng khả năng công nghệ của máy.
Vật liệu dụng cụ cắt đợc sử dụng trên máy là các loại thép các bon dụng
cụ, thép gió (P
9
, P
18
), thép hợp kim dụng cụ (T15K6, BK6, BK8, ), vật liệu
sứ. Việc sử dụng loại dao cụ thể phụ thuộc vào vật liệu gia công và tính công
nghệ cũng nh điều kiện kỹ thuật.
Vật liệu gia công trên máy là các loại thép, hợp kim mầu, nhng chủ
yếu là thép với thông số
b
= 750(KN/mm
2
). Phôi gia công có thể là phôi chiếc
đợc gá kẹp bằng mâm cặp hay chống tâm, nếu là phôi thanh đợc luồn qua trục
chính máy.
* Độ bóng, độ chính xác có thể đạt đợc trên máy:

+ Tiện thô: - Độ chính xác có thể đạt đợc cấp 7 ữ 8.
- Độ bóng đạt đợc từ R
a
= 50 ữ 12,5 àm.
+ Tiện bán tinh: - Độ chính xác có thể đạt đợc cấp 5 ữ 7.
- Độ bóng đạt đợc R
a
= 12,5 àm.
+ Tiện tinh: - Độ chính xác có thể đạt đợc cấp 2.
- Độ bóng đạt đợc R
a
= 2,5 ữ 0,63 àm.
+ Tiện ren thì có thể đạt đợc cấp chính xác là 3.
II.2. Thiết kế đặc tính kích thớc:
Kích thớc giới hạn của phôi và dao đợc xác định theo kích thớc cơ bản
của máy. Máy tiện ren vít vạn năng thiết kế có đờng kính gia công lớn nhất
trên băng máy là: D
max
= 2H
+ Chiều cao tâm máy H = 200(mm)
D
max
= 400(mm)
+ Khoảng cách giữa hai mũi tâm:
L = (3,5 ữ 7)H
Chọn L = 5 H = 5 . 200 = 1000(mm)
- 15 -
+ Đờng kính lớn nhất của phôi gia công trên bàn dao là đờng kính gia
công có hiệu quả nhất mà ta dùng để tính các đặc trng kỹ thuật:
D

1max
= (1,2 ữ1,4)H
Lấy D
1max
= 1,2 H = 1,2 . 200 = 240 (mm)
+ Đờng kính phôi thanh lớn nhất có thể luồn qua lỗ trục chính:
d
max
= (0,15 ữ 0,2)D
1max
Lấy d
max
= 0,2 D
1max
= 0,2 . 240 = 48 (mm)
+ Đờng kính bé nhất của phôi:
D
min
=
d
R
1
D
max
Trong đó: R
d
- là phạm vi thay đổi đờng kính: R
d
= 8 ữ 10
Chọn R

d
= 10 D
min
=
10
1
D
1max


=
10
1
. 240 = 24(mm)
Sử dụng đài gá dao, 4 chỗ gá bốn dao.
II.3. Thiết kế đặc tính động học:
1. Xích tốc độ:
a) Tốc độ cắt:
Việc tính toán tốc độ cắt lớn nhất và nhỏ 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 máy rất phức tạp.
Do đó chọn các trị số tốc độ cắt tới hạn tốt nhất căn cứ vào các tài liệu
thống kê trên các máy khác nhau có thể tăng trị số tốc độ cắt lên 25% khi kể
đến sự tiến bộ của kết cấu và vật liệu dụng cụ.
b) Tần số quay hay số hành trình kép giới hạn:
Với máy có chuyển động chính quay, tần số giới hạn tính theo công
thức 3.11[1] và 3.12[1]/(51):
n
max
=

min
max
D
V.1000


n
min
=
max
min
D
V.1000

- Với thông số ban đầu n
min
= 12,5(vòng/phút)
n
max
= 2000(vòng/phút)
- 16 -
- Vận tốc cắt lớn nhất và nhỏ nhất là:
V
max
=
.
1000
D.n
minmax
=

1000
24.14,3.2000
= 150,72(mm/ph)
V
min
=
.
1000
D.n
maxmin
=
1000
240.14,3.5,12
= 9,42(mm/ph)
- Phạm vi điều chỉnh tốc độ:
R
n
=
min
max
n
n
=
5,12
2000
= 160
- Số cấp tốc độ: Z
n
= 23
- Công bội đợc tính theo công thức:

=
1Z
min
max
n
n
n

=
123
5,12
2000

= 1,259
+ Theo bảng 4[1]/(197) các trị số công bội tiêu chuẩn, ta chọn = 1,26.
- Các trị số trong chuỗi số vòng quay đợc xác định theo công thức 1.14[1]
n
z
= n
1
.
z-1

- Hay ta có thể xác định các giá trị theo bảng 5(1), vì ta đã có n
min
, , Z.
Vậy chuỗi số vòng quay trục chính nh sau: 12,5 - 16 - 20 - 25 - 31,5 -
40 - 50 - 63 - 80 - 100 - 125 - 160 - 200 - 250 - 315 - 400 - 500 - 630 - 800 -
1000 - 1250 - 1600 - 2000.
2. Xích chạy dao:

Tốc độ chạy dao của máy tiện tuỳ thuộc chủ yếu vào chiều sâu cắt và
chất lợng bề mặt. Nếu chọn phôi rèn, phôi thép kết cấu thì chiều sâu cắt đợc
tính theo công thức 3.19[1].
t
max
= 0,7
3
max1
D
= 0,7 .
3
240
= 4,35(mm)
Lấy t
max
= 4,4(mm)
t
min
=



4
1
ữ



2
1

t
max
= 1,1 ữ 2,2
Lấy t
min
= 1,5 (mm)
- Lợng chạy dao tính toán S đợc xác định theo công thức 3.20[1]
S = 0,4 . t - 0,3 (mm/vg)
S
max
= 0,4 . t
max
- 0,3 = 0,4 . 4,4 - 0,3 = 1,46(mm/vg)
- 17 -
S
min
= 0,4 . t
min
- 0,3 = 0,4 . 1,5 - 0,3 = 0,3(mm/vg)
3. Xích chạy dao nhanh:
Để đảm bảo thời gian phụ, ở một số máy có hành trình của cơ cấu công
tác lớn, ngời ta bố trí xích chạy dao nhanh cơ cấu công tác và nối với xích
chạy chậm gần trục kéo qua cơ cấu nối tuần tự. Theo bảng 8[1]/(200) chọn tốc
độ và thời gian chạy dao nhanh:
- Bàn dao chạy dọc nhanh:
V
dn
= 2,2 ữ 4(m/ph) chọn V
dn
= 3 (m/ph)

- Bàn dao chạy ngang nhanh:
V
ngn
= 0,75 ữ 1,25 (m/ph) chọn V
ngn
= 1,25 (m/ph)
II.4. Thiết kế đặc tính động lực học:
Đặc trng động lực máy đợc 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 t* đợc xác định theo công thức 3.19[1]
t* = 0,7 .
3
max1
D
= 0,7 .
3
240
= 4,35(mm)
Lấy t* = 4,4(mm)
- Lợng chạy dao tính toán S* đợc xác định theo công thức 3.20[1]
S* = 0,4 . t* - 0,3 = 0,4 . 4,4 - 0,3 = 1,46(mm/vg)
- Tốc độ cắt tính toán V* đợc xác định theo công thức:
V* =
vv
yx
v
s.t
C
. K

v
Tra bảng 4.58(2-TK.DCC), ta chọn vật liệu làm dao là thép P
18
, vật liệu
gia công là thép các bon có
b
= 700N/mm
2
.
Trong đó:
x
v
= 0.25 - là số mũ xét tới ảnh hởng của t đến v.
C
v
- để đặc trng cho chế độ cắt nặng nhọc, khó khăn hơn chế độ cắt gọt
hợp lý trên đây.
Chọn C
v
= 31,6 ; K
v
= 1,09.
V* =
66,025,0
46,1.4,4
6,31
1,09 = 18,52(m/ph)
2. Tính lực cắt:
- 18 -
Lực cắt khi tiện đợc tính theo công thức, theo bảng 9[1]/(201).

+ Lực tiếp tuyến:
p
z
= C
pz
. t
xpz
. S
ypz
C
pz
= 2000 ; X
pz
= 1 ; Y
pz
= 0,75
P
z
= 2000 .4,4
1
. 1,46
0.75
=11688,19 (N)
+ Lực hớng kính:
P
y
=C
py
. t
xpy

.S
ypy
C
py
= 1250 ; X
py
= 0,9 ; Y
py
= 0,75
P
y
= 1250 . 4,4
0.9
. 1,46
0,75
= 6299,15(N)
+ Lực chiều trục:
P
x
= C
px
. t
xpx
. S
ypx
C
px
= 65 0 ; X
px
= 1,2 ; Y

py
= 0,65
P
x
= 650 . 4,4
1,2
. 1,46
0,65
= 4912,10(N)
3. Công suất cắt:
+ Công suất cắt có hiệu quả đợc tính theo công thức:
N
*
c
=
4
**
z
10.6
V.P
=
4
10.6
52,18.11688
= 3,6 (KW)
4. Chọn sơ bộ động cơ điện:
Một máy công cụ muốn làm việc đợc thì nhất thiết phải có một hay
nhiều động cơ điện để truyền dẫn chuyển động chính, chuyển động chạy
dao,
Để có cơ sở lựa chọn truyền dẫn cho máy ta xác định sơ bộ và chọn sơ

bộ động cơ điện cho máy.
Công suất động cơ truyền dẫn chung cho cả xích tốc độ và xích chạy
dao là:
N
e
=

*
cs
N.K
Trong đó:
K
s
= 1,02 ữ 1,2- là hệ số kể đến công suất chạy dao; Lấy K
s
= 1,2.
= 0,75 ữ 0,85- là hiệu suất chung của cả truyền dẫn. Lấy = 0,75.
N
e
=
75,0
6,3.2,1
= 5,76 (KW)
Ta chọn sơ bộ động cơ điện không đồng bộ 3 pha kiểu: AO2 - 52 - 4
- 19 -
+ Với các thông số:
N
đc
= 10 (KW)
n = 1460 (vg/ph)

Chơng III
thiết kế động học máy
III.1. Hộp tốc độ:
III.1.1. Phân tích các lựa chọn chung:
1. Chọn kiểu truyền dẫn:
Chọn kiểu truyền dẫn có ý nghĩa rất lớn đến chất lợng bề mặt gia công,
giá thành của máy, phạm vi sử dụng, kết cấu không gian của máy.
Khi chọn kiểu truyền dẫn cần căn cứ vào phạm vi điều chỉnh, công suất
truyền, trị số trợt thuận tiện cho điều khiển, thay đổi tốc độ nhanh và tính
công nghệ phải tốt.
Từ những vấn đề trên cùng kinh nghiệm của ENIMS với máy có chuyển
động chính quay, có công suất nhỏ thua 100 KW ta chọn phơng án truyền dẫn
điều chỉnh tốc độ bằng cơ khí gồm:
+ 1 động cơ không đồng bộ 3 pha.
+ 1 hộp tốc độ - bộ truyền bánh răng.
2. Bố trí cơ cấu truyền dẫn:
Trong thực tế có hai phơng án bố trí cơ cấu truyền động nh sau:
+ Hộp tốc độ và hộp trục chính chung 1 vỏ.
+ Hộp tốc độ tách rời hộp trục chính.
Trong hai phơng án trên thì phơng án đầu thờng áp dụng với các máy cỡ
lớn, cỡ vừa và trung. Do máy thiết kế là máy cỡ vừa nhng không yêu cầu độ
chính xác đặc biệt cao nên ta chọn phơng án đầu. Với phơng án chọn có u nh-
ợc điểm nh sau:
* Ưu điểm:
- Kết cấu gọn nhẹ, giá thành hạ, vì chỉ chung một vỏ hộp nên dễ tập
trung các cơ cấu điều khiển.
- 20 -
* Nhợc điểm:
- Có thể truyền nhiệt trong hộp tốc độ sang hộp trục chính.
- Có thể ảnh hởng rung động trong hộp tốc độ sang hộp trục chính.

- Khó dùng truyền động đai cho trục chính.
3. Bố trí kích thớc vỏ hộp:
Máy đợc thiết kế là máy hạng vừa nên ta chọn quan hệ kích thớc bình
thờng.
4. Lựa chọn bộ truyền cuối cùng:
Bộ truyền cuối cùng ảnh hởng rất lớn đến chế độ cắt gọt lớn nhất và độ
điều hoà chuyển động, đến độ bóng bề mặt gia công.
Máy có trục chính quay với tốc độ trung bình nên ta chọn bộ truyền
cuối cùng là bánh răng. Để đảm bảo trục chính quay êm cần đảm bảo tốc độ
vòng của bánh răng không đợc lớn quá, đờng kính bánh răng lắp trên trục
chính không đợc bé quá đờng kính phôi lớn nhất.
- Đờng kính bánh răng lớn nhất cho phép là:
D
max
=
max
n.
]V[

Trong đó: [V] - là tốc độ vòng cho phép của bánh răng, ta dùng bộ truyền cuối
cùng là bộ truyền bánh răng thẳng lúc đó tốc độ vòng cho phép.
[V] = 9 (m/s) = 9000(mm/s)
n
max
= 2000 (vg/ph) = 33(vg/s)
D
max
=
33.14,3
9000

= 86(mm)
Ta thấy đờng kính bánh răng lớn nhất lắp trên trục nhỏ hơn đờng đờng
kính lớn nhất của phôi D
1max
= 240(mm), nên để thoả mãn điều kiện D
max
>
D
1max
ta phải dùng hai bánh răng dẫn cho trục chính bằng hai đờng truyền:
+ Đờng truyền tốc độ thấp.
+ Đờng truyền tốc độ cao.
III.1.2. Chọn phơng án kết cấu:
1. Chọn dạng kết cấu:
Chọn dạng kết cấu đơn giản hay phức tạp cần căn cứ vào phạm vi điều
chỉnh yêu cầu, công dụng của máy. Để lựa chọn một phơng án thích hợp ta
- 21 -
tiến hành tính và so sánh phạm vi điều chỉnh tốc độ R
n
và phạm vi điều chỉnh
tới hạn
*
n
R
; trong đó R
n
= 160.
*
n
R

=

2
i
]R[
với

= 1,26
[R
i
] =
]i[
]i[
min
max
=
4/1
2
= 8

*
n
R
=
26,1
8
2
= 50
So sánh ta thấy R
n

>
*
n
R
; nghĩa là phạm vi điều chỉnh yêu cầu lớn hơn
trị số điều chỉnh tới hạn nên phải dùng kết cấu phức tạp.
* Ưu điểm của kết cấu truyền dẫn phức tạp là cho phép mở rộng phạm
vi điều chỉnh, đáp ứng yêu cầu điều chỉnh R
n
, rút ngắn đờng truyền trên các
xích có tốc độ cao, do đó giảm đợc công suất mất mát, giảm tải trọng và kích
thớc bộ truyền tiết kiệm nguyên vật liệu. Khi dùng kết cấu truyền đơn này ta
chỉ cần dùng một kết cấu phụ là đủ.
Từ công thức 4.1[1]: Z = Z
0
. (1 +
'
1
Z
)
Trong đó:
'
1
Z
- Kết cấu phụ.
Z
0
- Kết cấu cơ sở.
Z
0

= Z -
lg
]Rlg[2
i
= 24 -
26,1lg
8lg2
= 5,004
Mặt khác ta có: Z =

=
m
1k
k
P
Với: k- là trật tự kết cấu của nhóm dọc theo xích truyền động.
P
k
- số bộ truyền trong nhóm thứ k.
m- số nhóm truyền.
Nh vậy Z ít nhất phải là tích của hai số. Do đó, ta lấy giá trị gần nhất
của số cấp tốc độ là Z = 24.
Kết cấu phụ là:
'
1
Z
=
0
Z
Z

- 1 =
6
24
- 1 = 3
Dạng kết cấu nh sau: Z = 24 = 6 . (1 + 3) = Z
1
+ Z
2
2. Lựa chọn phơng án kết cấu:
- 22 -
Phơng án kết cấu đợc biểu diễn qua công thức kết cấu: Z =
m
1k=

P
k
Phơng án kết cấu quyết định số lợng bánh răng, số trục, số ổ bi, số lỗ
trong vỏ hộp và tổng chi phí chế tạo vỏ hộp. Vì vậy cần chọn phơng án tốt
nhất khi so sánh một số chỉ tiêu sau đây:
+ Tổng số bộ truyền bé nhất:
S
p
=

=
m
1k
k
P
= S

pmin
Z = P
1
ì P
2
ì ì P
m
S
p
= S
pmin
khi P
1
= P
2
= = P
m
= p =
m
Z
Ta lấy P là số nguyên gần e (hay P
e
), nghĩa là P = 2 hoặc 3, thì sẽ đợc
phơng án có tổng số bộ truyền là bé nhất.
+ Số lợng nhóm truyền bé nhất: m = m
min
Z = P
1
ì P
2

ì ì P
m
Ta có: n
min
= n
đc
ì i
1min
ì i
2min
ì ì i
mmin
Trong đó: n
min
- tốc độ nhỏ nhất của chuỗi ra.
n
đc
- tốc độ của động cơ: n
đc
= 1460(vg/ph)
i
min
- tỷ số truyền nhỏ nhất của nhóm thứ i.
Theo kinh nghiệm để giảm kích thớc hớng kính của các bộ truyền nên
lấy:
i
mmin
= 1/4
n
min

= n
đc
.
minm
4
1


minm
4
1
=
dc
min
n
n
m
min
. lg4 = lg
min
dc
n
n
m
min
=
4lg
1
. lg
min

dc
n
n
=
4lg
1
lg
5,12
1460


3,4
Ta chọn lấy: m = 3 và m = 4
+ Trọng lợng truyền dẫn là nhỏ nhất:
Ta biết rằng mô men xoắn tăng khi tần số quay giảm và làm tăng kích
thớc của truyền dẫn. Thực tế cho thấy M
x
tăng dần từ trục động cơ tới trục
- 23 -
chính, cho nên để nhận đợc truyền dẫn là nhẹ nhất, làm giảm trọng lợng của
truyền dẫn cần lấy P
k
giảm dần về phía trục chính.
Nghĩa là nếu: Z

=
m
1k
k
P

thì P
1
P
2
P
m
Gần trục chính nên lấy P
m
= 1 hoặc P
m
= 2
Qua đó ta thấy từ dạng kết cấu:
Z = 24 = 6 . (1 + 3) = Z
1
+ Z
2
- Với Z
1
= 6 ì 1 = 6 có các phơng án sau:
Z
1
= 2 ì 3 = 3 ì 2 = 2 ì 3 ì 1 = 3 ì 2 ì 1 = 6 ì 1 ì 1 = 1 ì 6 ì 1
Xét thấy có phơng án: Z
1
= 3 ì 2 ì 1 đảm bảo điều kiện trọng lợng
truyền dẫn nhỏ nhất (P
1
P
2
P

3
), nhng do phải kết hợp với đờng truyền nhóm
2 (Z
2
) nên ta chọn dùng phơng án: Z
1
= 2 ì 3 ì 1
- Với Z
2
= 6 ì 3 = 18 vì đờng truyền này ta còn có thể dùng để tạo tỉ số
truyền khuếch đại để tiện ren, với công bội khuếch đại

= 2 ; Z = 24. Nh vậy
số cấp tốc độ tăng lên là: 24 - 18 = 6 cấp.
Vì thiết kế có tạo tốc độ trùng với Z
1
nên phơng án không gian là:
Z
2
= 24 = 12 ì 2 = 8 ì 3 = 6 ì 4 = 2 ì 4 ì 3 = 4 ì2 ì 3 = 3 ì 4 ì 2 = 3 ì 2 ì 4
= 2 ì 2 ì 3 ì 2 = 2 ì 3 ì 2 ì 2 = 3 ì 2 ì 2 ì 2 = 2 ì 2 ì 2 ì 3.
Xét các phơng án trên có phơng án: Z
2
= 3 ì 2 ì 2 ì 2 là thoả mãn:
đảm bảo điều kiện trọng lợng truyền dẫn nhỏ nhất P
1
> P
2
> > P
m

,số lợng
nhóm truyền với P = 2; 3 là ít nhất, tổng số bộ truyền là ít nhất,
Tham khảo máy chuẩn 1K62 ta thấy trên trục đầu tiên trong hộp tốc
độ có bố trí li hợp ma sát để đảo chiều quay của trục chính. Vì vậy, để đảm
bảo kích thớc chiều trục để tránh yếu trục đầu tiên ta bố trí sao cho P
1
< P
2
tức
là P
1
= 2, P
2
= 3 và khi đó phơng án chọn sẽ là: Z
2
= 2 ì 3 ì 2 ì 2
Nh vậy: Z
1
= 2 ì 3 ì 1 - đờng truyền tốc độ cao.
Z
2
= 2 ì 3 ì 2 ì 2 - đờng truyền tốc độ thấp.
3. Chọn phơng án động học:
Phơng án động học là phơng án về trật tự thay đổi các bộ truyền trong
các nhóm để nhận đợc dãy tốc độ đã cho. Với mỗi phơng án kết cấu đã chọn
sẽ có một phơng án động học. Vì vậy cần chọn một phơng án tối u theo các
chỉ dẫn sau: + Phơng án tối u là phơng án có:
- 24 -
x
1

< x
2
< < x
m
nếu P
1
P
2
P
m
* Ưu điểm của phơng án này là với số vòng quay bé nhất nh nhau, trục
trung gian có số vòng quay cực đại là bé nhất nên giảm thấp yêu cầu về độ
chính xác chế tạo các chi tiết của bộ truyền, giảm tải trọng động, giảm rung
động, giảm mòn, giảm tổn thất ma sát, tăng hiệu suất khi số vòng quay trục
chính cao.
Nh đã phân tích trong phần chọn phơng án kết cấu, ở trục I có thể bố trí
li hợp ma sát để đảo chiều, hơn nữa cần phải kết hợp hai đờng truyền Z
1
và Z
2
,
để tạo trùng tốc độ nên không áp dụng đợc phơng án tối u đã nói mà ta dùng
phơng án sau: Z
1
= 2
1
ì 3
2
ì 1
6

; Z
2
= 2
1
ì 3
2
ì 2
6
ì 2
12
- Phạm vi điều chỉnh của nhóm khuếch đại sau cùng không đợc vợt quá
phạm vi điều chỉnh cho phép:
R
m
=
1p
im
m


=
)1p(x
mm




[R
i
]

Do đó lợng mở cho phép lớn nhất của hai tia biên của nhóm là:
X
max
= x
m
(p
m
- 1) =
lg
]Rlg[
i
=
26,1lg
8lg
= 9
Vậy lợng mở cho phép là: X
max
= 9.
- Khi dùng nhóm cuối cùng của hộp tốc độ làm khâu tăng bớc của xích
cắt ren thì nhóm này phải công bội chuỗi tỉ số truyền theo:
im

=
s

. R
s

Trong đó:
s

- là công bội tỉ số truyền của nhóm khuếch đại sơ cấp trong hộp
chạy dao tiện ren.
n - là số cột ren (n = 4)
R
s
- Phạm vi điều chỉnh của nhóm khuếch đại sơ cấp (R
s
=
1n
s


)
im

=
s

.
1n
s


=
n
s

=
4

= 2
4
= 16
Do đặc tính của nhóm cuối cùng khi dùng nó làm khâu tăng bớc là:
x
m
=
n
lg
2lg.n

=
26,1lg
2lg.4
= 12
4. Vẽ lới cấu trúc:
Từ phơng án kết cấu ta có:
Z
2
= 2
1
ì 3
2
ì 2
6
ì 2
12
với

= 1,26
Phơng án
2 ì 3 ì 2 ì 2
Đặc tính 1 2 6 12
- 25 -