thiết kế máy phay ngang vạn năng hạng trung trên cơ sở các máy phay tương tự đã có trong công nghiệp

LỜI NÓI ĐẦU
Góp phần cho sự phát triển của nghành công nghiệp nói chung và sự tiến
bộ của nền cơ khí nói riêng, máy công cụ không ngừng nâng cao chất lượng.
Đóng vai trò là máy cái – máy sản xuất ra những chi tiết để tạo ra máy mới hoặc
thay thế các thiết bị hư hỏng. Máy công cụ luôn đóng vai trò quan trọng trong
các phân xưởng cơ khí.
Ngày nay với sự phát triển không ngừng của khoa học kĩ thuật, máy công
cụ cũng được tự động hoá điều khiển, bảo đảm độ chính xác, độ ổn định và độ
tin cậy cao. Tuy vậy, máy công cụ vạn năng truyền thống vẫn là một kiến thức
cơ bản của sinh viên nghành cơ khí, là cơ sở để nghiên cứu và phát triển thành
các máy NC, CNC…
Nhiệm vụ của em là thiết kế máy phay ngang vạn năng hạng trung
trên cơ sở các máy phay tương tự đã có trong công nghiệp. Thực hiện tốt nội
dung đồ án cho phép em có được một kiến thức cơ bản, hoàn chỉnh về việc thiết
kế mới máy công cụ, nếu điều kiện kỹ thuật cho phép, có thể tham gia chế tạo ra
máy mình thiết kế. Ở phạm vi nhỏ hơn, trewen cơ sở những hiểu biết chắc chắn
về máy do mình thiết kế, giúp em có thể hướng dẫn sử dụng, lắp đặt, tìm lỗi và
sửa chữa các sai hỏng xuất hiện khi đưa máy vào hoạt động.
Một nội dung rất quan trọng nữa của đồ án này là xây dựng quá trình
công nghệ chế tạo bánh răng 2 bậc Z26, Z37. Không đạt với mức độ nghiên cứu
chuyên sâu như việc thiết kế một quy trình chế tạo bánh răng hoàn chỉnh nhưng
ở phần này của đồ án em đã xây dựng quy trình công nghệ chế tạo bánh răng trụ
răng thẳng 2 bậc Z26, Z37 với m=3 phù hợp với trang thiết bị hiện có, đồng thời
có đưa vào kỹ thuật gia công răng mà các xí nghiệp công nghiệp tiên tiến đang
áp dụng.
Để hoàn thành đồ án này, ngoài sự tìm tòi, học hỏi và làm việc nghiêm túc
của bản thân còn có sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo Trần Ngọc Hải và các
thầy cô Khoa Kỹ Thuật Công Nghiệp trường Đại Học Lương Thế Vinh. Qua đây
em xin chân thành cảm ơn các thầy, các cô đã nhiệt tình giúp đỡ em hoàn thành
đồ án tốt nghiệp này.
1

Do còn nhiều hạn chế về mặt kiến thức và kinh nghiệm thực tế nên khó
tránh khỏi có nhiều thiếu xót. Em mong được sự chỉ bảo của các thầy, các cô để
em có thể thực hiện tốt hơn công việc của bản thân trong quá trình công tác sau
này.
Em xin chân thành cảm ơn !
Nam Định, ngày 30 tháng 12 năm 2012
Sinh viên
Lê Văn Mạnh

PHẦN 1
2


THIẾT KẾ MÁY PHAY NGANG VẠN NĂNG HẠNG
TRUNG TRÊN CƠ SỞ MÁY PHAY NGANG 6H82
CHƯƠNG 1: CƠ SỞ XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN
CỦA MÁY
Khảo sát các loại máy phay nằm ngang truyền thống ta thấy dù kích cỡ ...
có khác nhau nhưng để thực hiện tốt chức năng công nghệ, chúng đều đảm bảo
các thông số cơ bản sau:
1.1. Các thông số cần thiết cho máy mới .
• Khoảng cách từ đường trục (mặt mút) trục chính tới bàn máy
• Khoảng cách từ sống trượt từ thân máy tới tâm bàn máy
• Khoảng cách từ đường trục chính tới sống trượt thẳng đứng thân máy
• Khoảng cách lớn nhất từ sống trượt thẳng đứng thân máy tới thanh giằng
• Khoảng cách từ đường tâm trục chính tới mặt dưới của xà ngang
• Khoảng cách lớn nhất từ mặt mút trục chính tới ổ đỡ trục dao
• Khoảng cách lớn nhất từ mặt sau của bàn tới sống trượt thân máy:

• Bước tiến bàn máy thẳng đứng
• Đường kính lỗ trục chính
• Đường kính trục gá dao
• Số cấp tốc độ trục chính
• Phạm vi tốc độ trục chính
• Công suất động cơ chạy dao
• Khối lượng máy
• Kích thước bề mặt làm việc bàn máy
• Góc quay lớn nhất của bàn
• Dịch chuyển lớn nhất của bàn máy;
• Dịch chuyển nhanh của bàn máy ngang
• Số cấp bước tiến bàn máy
3


• Bước tiến bàn máy
1.2. Các thông số kích thước cơ bản của máy thường gặp.
Các thông số kích thước cơ bản:
Dmax: Đường kính lớn nhất phôi.
Lmax: Chiều dài lớn nhất sản phẩm gia công được trên máy
Khi thiết kế, kỹ sư chọn các thông số này theo tài liệu thiết kế máy, hoặc
tham khảo máy chuẩn có tính năng công nghệ tương đương. Cần chú ý khi chọn
kích thước Dmax (hoặc chiều cao hõm H của máy phay), phải kiểm tra việc phôi
có thể chạm vào bàn dao hoặc trên băng máy, trên hõm máy
*Công bội ϕ của chuỗi vòng quay trục chính được xác định theo công
thức:
n

max
ϕ = z − 1 n , khi thiết kế có thể tham khảo theo máy chuẩn có ϕ = 1,26

min

* Số hiệu côn mooc No trục chính máy phay phải theo tiêu chuẩn, chọn
theo lý lịch máy và thường là côn mooc , No6.
* Chiều cao máy từ mặt sàn, vùng tay gạt, chân gạt, chân đạp…phải tuỳ
theo chiều cao của người đứng máy.
Nếu sản xuất máy hàng loạt, thông dụng dựa theo tầm vóc trung bình xã hội.
1.3. Cách xác định (tính và chọn) các thông số động học và kích cỡ khi thiết
kế máy.
1.3.1. Chuyển động trong máy.
Máy thuộc cấu trúc động học nhóm T. Chuyển động chính của máy phay
là chuyển động quay vòng của dao, còn các chuyển động chạy dao do bàn máy
thực hiện. Loại máy phay vạn năng thường bàn máy thường có 3 chuyển động :
chạy dao dọc(Sd) ,chạy dao ngang(Sn), chạy dao đứng(Sđ)
Ngoài chuyển động chạy dao đứng đã nói ở trên, bàn máy của máy phay
ngang vạn năng còn có thể quay xung quanh trục thẳng đứng một góc ± 45o.
Các đại lượng đặc trưng cho chuyển động chính của máy: Tốc độ cắt V,
lượng chạy dao S và thời gian máy T m .
1.3.2. Tính và chọn tốc độ vòng quay cho máy.
4


Chế độ làm việc của máy bao gồm chế độ cắt gọt, bôi trơn, làm lạnh an
toàn... Về chế độ cắt, hiện có nhiều phương pháp xác định chế độ cắt giới hạn
khác nhau: Chế độ cắt gọt cực đại; Chế độ cắt gọt tính toán; Chế độ cắt gọt để
thử máy.
+Chế độ cắt gọt cực đại
+Chế độ cắt gọt tính toán (thường chỉ sử dụng khi không xác định được máy
chuẩn có chế độ thử máy tương tự)
+Chế độ cắt gọt 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 có tải với các chế độ cắt nhanh, mạnh mục
đích là để kiểm tra các cơ cấu, chi tiết máy làm việc ổn định. Vì vậy người thiết
kế có thể chọn chế độ từ máy để tính toán sức bền các chi tiết máy mới tương tự
với máy đã sản xuất. Chế độ thử máy tra bảng.
Khi thiết kế máy mới phải dựa theo một máy chuẩn tương tự và chọn chế độ
cắt gọt thử máy tương tự để tính động lực học cho máy là hợp lý nhất. Chế độ
cắt gọt cực đại được dùng để tham khảo.Thông thường cả ba chế độ cắt đều có
chiều sâu cắt t như nhau, lượng chạy dao S khác nhau.
Tuỳ điều kiện gia công, người ta đã thực nghiệm và lập sổ tay chế độ cắt,
theo đó ta xác định được giới hạn tốc độ vòng quay trục chính n min , n max cho
từng máy như sau:
Trong các máy có chuyển động chính quay tròn, tốc độ cắt được tính theo công
thức sau:
V=

π .D.n
= α .D (m/ph).
1000

5


Trong đó:
D: là đường kính phôi gia công hoặc đường kính dụng cụ cắt (mm).
V: Là vận tốc cắt (m/ph)
π .n
n: Là số vòng quay trong 1 phút của trục chính (v/ph); α =

1000

Dao quay 1 góc ϕ ở tâm thì phôi chuyển động 1 lượng là S z. Sz được gọi
là lượng chạy dao cho 1răng dao (mm/răng). Nếu dao quay được 1 vòng thì
lượng chạy dao là Svg = Sz.Z (mm/vòng). Z la số răng dao.
Sphút = Svg.n (mm/phút)
Từ sổ tay công nghệ chế tạo máy, bằng chế độ cắt khi phay thép cacbon,
thép hợp kim bằng dao phay mặt đầu hợp kim cứng:
(Bảng 5.26, trang 114, tập 2 )
0,07

Lượng chạy dao răng Sz, mm/vòng
0,1
0,13
0,18
0,24
Tốc độ cắt V, m/ph

0,33

D
Z
80
5

t, mm
1,5
5,0

398

352

352
316

316
282

282
249

249
220

220
196

110
4

1,5
5,0

398
352

352
316

316

282

282
249

249
220

220
196

150
6

5
16

352
316

316
282

282
249

249
220

220

196

196
174

200
8

5
16

336
398

298
266

266
236

236
209

209
186

186
166

250

8

5
16

336
398

298
266

266
236

236
209

209
186

186
166

300

320
10

5
16

332
286

286
252

252
226

226
199

199
178

178
158

420

400
12

5
16

298
266

266
236

236
209

209
186

186
166

166
116

800÷890

900÷1
000

T,
ph
180

240

Thép σ
MPa
HB

Các hệ số điều chỉnh trong công thức tính tốc độ cắt
Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào cơ tính của thép
B,

≤ 520

560÷ 620

630 ÷700

6

710÷790


Hệ số điều
chỉnh

≤160

160-177

180-200

203-226

228-255

257285

1,42

1,26

1,12

1,0

0,89

0,79

Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào chu kỳ bền
Tỷ số giữa chu kỳ bền thực tế T φ và
0,5
1,0
1,5
chu kỳ bền danh nghĩa TH: T φ /TH
Hệ số điều chỉnh

1,15

1,0

0,92

2

3

4

0,87

0,
8

0,76

Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào mác hợp kim cứng
Mác hợp kim cứng
T15K6
T5K10
Hệ số điều chỉnh
1,0
0,66
Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào trạng thái của bề mặt gia công
Trạng thái bề mặt Không vỏ cứng và cán
Có vỏ cứng
gia công
Rèn hoặc dập
Đúc
Hệ số điều chỉnh
1,0
0,9
0,8
Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào chiều rộng phay
Tỷ số giữa chiều rộng phay B và
≤ 0,45
0,45 – 0,8

> 0,8
đường kính dao phay D: B/D
Hệ số điều chỉnh
1,13
1,0
0,89
Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào góc nghiêng chính
Góc nghiêng chính ϕ o
60 - 90
30 - 45
15
Hệ số điều chỉnh
1,0
1,1
1,05

Bảng tốc độ cắt khi phay thép bằng dao phay mặt đầu liền khối thép gió có
dung dịch trơn nguội.( Bảng 5.121 STCN [2])
Dung lượng chạy dao răng SZ, mm/ răng
0.05
0.10
0.13
0.18
0.24
Tốc độ cắt V, m/phút
55
49
43,5
38,5
34

T,ph

D
Z

t,mm

120

40
12

3

61

180

60
10

10
3

55
60

49
53

44
47,5

38,5
42

34
37,5

30,5
33

27
29,5

180

60
16

10
3

53
58

47
51

42
45,5

37,5
40,5

33,5
36

30
32

26,5
28,5

180

75
18

10
3

51
58

46
52

40,5

45,5

36
40,5

32
36

28,5
32

25,5
28,5

10

52

45,5

40,5

36,5

32,5

28,5

25,5

0.03

Theo bảng chế độ cắt trên ta có:
V = 25,5(m/ph)
V max = 61 (m/ph)
Thay V min , V max vào công thức trên ta có:
7

0.33
30,5


V min = 25,5(m/ph) - Vật liệu phôi khó cắt nhất, dao chất lượng kém nhất.
V max = 61(m/ph) – Vật liệu phôi dễ cắt nhất, dao chất lượng tốt.
Kích thước bàn máy số 2: 320 x 1250 mm
Thông số động học: nmax , n min , Smax , S min .
Ta có số vòng quay n max , n min của nhóm máy chuyển động chính ( quay
tròn)
là:

100.Vmax

1000.Vmin

n max = π .D
= 970 (v/ph); n min = π .D
= 20(v/ph).
min
max
Tốc độ n min không được quá lớn vì nó còn phụ thuộc vào thao tác của

người công nhân đứng máy. Nếu ta chọn n min quá lớn thì người công nhân đứng
máy sẽ không kịp thao tác với máy khi phay ren vít với chế độ cắt có bước tiến
dao t r lớn. Vậy để thoả mãn các yêu cầu trên ta chọn n min = 20(vg/ph).
Đối với n max ta không nên chọn quá lớn vì nếu chọn quá lớn sẽ không đảm bảo
được độ cứng vững công nghệ của máy, yêu cầu kỹ thuật đối với các chi tiết như
trục chính, các bánh răng truyền chuyển động phải tăng , công suất động cơ phải
tăng dẫn đến giá thành máy tăng, điều kiện chế tạo và cân bằng máy khó khăn,
khả năng chịu đựng tốc độ cao của công nhân Việt Nam có giới hạn nên để đảm
bảo máy vẫn đáp ứng được các nhu cầu của người sử dụng, đáp ứng được các
chỉ tiêu về giá thành đồng thời phù hợp với sức khoẻ của công nhân Việt Nam ta
chỉ chọn tốc độ cắt tối đa n max = 1000(vg/ph).
1.3.3. Tính và chọn lượng chạy dao cho máy.
Lượng chạy dao của nhóm máy chuyển động chính (quay tròn ) là:
S=

Ls
(mm/v)
n * Tm

Trong đó:
Ls: chiều dài của hành trình chạy dao (mm).
n: Số v/ph của trục chính.
Tm: Thời gian gia công chi tiết (Chi tiết có chiều dài L s ).
Ta có thể tính được lượng chạy dao S max, Smin của nhóm máy chuyển động
chính (quay tròn ) là:
8


S max = L s /n min .T m (mm/ph).

Bảng tra lượng chạy dao dọc, ngang, đứng theo sổ tay công nghệ chế tạo
máy:
Lượng chạy dao S khi phay thô bằng dao phay mặt đầu , dao phay trụ và
dao phay đĩa có gắn mảnh hợp kim cứng, mm/vòng( Bảng 5.33 STCN [2])

Công suất
máy, KW
5 – 10

Thép
Gang và hợp kim cứng
Lượng chạy dao răng SZ, mm cho hợp kim cứng
T15K6
T5k10
BK6
BK8
0,09 – 0,18
0,12 – 0,18
0,14 – 0,24
0,2 – 0,29

>10
0,12 – 0,18
0,16 – 0,24
0,18 – 0,28
0,25 – 0,38
- Giá trị lượng chạy dao S cho trong bảng phù hợp với phay bằng dao
phay trụ khi chiều rộng phay B ≤ 30mm; khi B > 30mm giá trị lượng
chạy dao S cho trong bảng cần giảm đi 30%
- Giá trị lượng chạy dao S cho trong bảng phù hợp với dao phay đĩa khi

phay mặt phẳng và các vấu lồi, còn khi phay rãnh thì S giảm đi 2 lần.
- Khi phay theo các giá trị lượng chạy dao cho trong bảng thì độ nhám
bề mặt đạt được Ra = 0,8 – 1,6 µ m.

9


Lượng chạy dao S khi phay mặt phẳng và vấu lồi trên các phôi thép bằng
các dao phay ngón hợp kim cứng; mm/vòng( Bảng 5.36 STCN [2] )
Hình dạng

Đường

mảnh hợp

kính

Phay thô
Lượng chạy dao S, mm khi chiều sâu phay t,mm
1-3

5

8

12

2

30

40

10 - 12

0,01- 0,03

-

-

-

-

-

-

Lưỡi

14 - 16

0,02- 0,06

0,02- 0,04

-

-

-

-

-

khoan

18 - 22

0,04- 0,07

0,03- 0,05

0,02- 0,04

-

-

-

-

20

0,06- 0,1

0,05- 0,08

0,03- 0,05

25

0,08- 0,12

0,06- 0,1

0,05- 0,1

Mảnh

30

0,1- 0,15

0,08- 0,12

0,06- 0,1

xoắn vít

40

0,1- 0,18

0,08- 0,13

0,06- 0,11

50

0,1- 0,2

0,1- 0,15

0,08- 0,12

60

0,12- 0,2

0,1- 0,16

0,1 - 0,12

Phay tinh
Đường
kính dao

10 - 16

20 - 22

25 - 35

40 - 60

0,02 – 0,06

0,06 – 0,12

0,12 – 0,24

0,3 – 0,6

D, mm
S
mm/vòng

- Khi phay thô gang ta lấy lượng chạy dao SZ dùng cho phay thép thô
tăng lên 30÷40%; còn khi phay tinh gang thi giữ nguyên giá trị lượng
chạy dao SZ dùng để phay tinh thép
- Giới hạn trên của lượng chạy dao SZ khi phay thô được dùng khi chiều
rộng phay nhỏ trên máy có độ cứng vững cao; còn giới hạn dưới được
dùng cho trường hợp ngược lại.
- Khi làm việc với lượng chạy dao SZ tinh thì độ nhám bề mặt đạt được Ra
= 0,8 – 1,6 µ m

10


Lượng chạy dao tinh So khi phay mặt phẳng bằng dao phay mặt đầu hợp
kim cứng ( Bảng 5.125 trang113 STCN[2])
Vật liệu gia công

Thép σ B ,
MPa

≤ 700
> 700

Góc

Độ nhám bề mặt

nghiêng

Rz20
Rz10
Rz6,3
Rz3,2
Lượng chạy dao vòng So,mm/vòng

phụ ϕ 1
5

0,8-0,5

0,55-0,4

0,25-0,20

0,15

2

1,6-1,0

1,1-0,8

0,50-0,40

0,30

5

1,0-0,7

0,6-0,45

0,30-0,20

0,20-0,15

2
2,0-1,4
1,2-0,90
0,60-0,40 0,40-0,30
- Giai đoạn làm việc đầu tiên của dao, khi độ mòn h = 0,2÷0,3 mm thì độ
nhám bề mặt khi phay tinh giảm đi khoảng 1 cấp.

Tính toán lượng chạy dao dọc : S z min , S z max .
Dựa vào bảng tra lượng chạy dao dọc S z (mm/vg) khi phay tinh ta chọn
lượng chạy dao dọc nhỏ nhất S d min cho máy mới, S d min = 0,02(mm/vg).
Lượng chạy dao dọc lớn nhất S d max phụ thuộc vào công suất máy, độ cứng
vững của hệ thống công nghệ. Nếu ta chọn lượng dao quá lớn thì sinh ra lực cắt
lớn làm máy bị rung động mạnh dẫn đến làm giảm độ chính xác ban đầu của
máy khi cần gia công theo chế độ cắt tinh. Vậy nên mặc dù dao có khả năng cắt

gọt cao hơn nhưng ta chỉ chọn lượng dao lớn nhất của máy S max = 4(mm/vg).
Tính lượng chạy dao ngang: S n min , S n max .
Ở đây để thuận lợi cho quá trình tính toán ta chọn lượng chạy dao ngang S
n

= 0,5.S d tức là:
S n min = 0,5.S d min =0,5.0,02 = 0,01(mm/vg); S n max =0,5.S d max = 0,5.4=2(mm/vg)
Tính lượng chạy dao đứng : S đmin, Sđmax. Dưa vào bảng 5.125 ta có thể tra

được Sđmin = 0,15 (mm/vòng) ; Sđmax = 2 (mm/vòng)

11


1.3.4. Chuỗi số vòng quay tuân theo quy luật cấp số nhân:
Có hai cách điều chỉnh tốc độ của máy: Điều chỉnh phân cấp và vô cấp.
Ta chọn cách điều chỉnh phân cấp vì chế tạo đơn giản, kết cấu chặt chẽ, hiệu
suất cao và được dùng phổ biến. Như trên ta đã phân tích và giới hạn số vòng
quay của trục chính (hay trục cuối cùng của hộp tốc độ ) từ n min đến n max . Trong
đó có Z cấp tốc độ n 1 = n min ; n 2 ; n 3 ; ……n k ; n max (số cấp tốc độ hiện nay trong
các máy đã có thường từ 12 ÷ 24). Các vị trí số vòng quay này phải phân bố như
thế nào có lợi nhất.
Ta xét một số vấn đề sau:
Từ công thức tính tốc độ cắt:
V=

π .D.n
= α .D (m/ph)
1000

Trong đó:
D: Là đường kính chi tiết gia công (mm).
α=

π .n
1000

n: Là số vòng quay trục chính (vg/ph).
Nếu coi kích thước “D” của chi tiết thay đổi (coi như biến số), số vòng
quay “n” (coi như thông số ) ứng với kích thước “D” thì vận tốc “V” như là một
hàm số. Ta vẽ được đồ thị biểu diễn quan hệ giữa “ V, D, n “ như sau:

12


Giả sử cần gia công chi tiết có đường kính D 0 . Dựa vào vật liệu của chi
tiết gia công ta xác định được tốc độ cắt hợp lí “V 0 ”. Dùng đồ thị này ta xác
định được số vòng quay hợp lý “n 0 ” Nhưng vì trong máy có hữu hạn cấp tốc độ
nên thường thì trị số “n 0 ” không có trong máy: n k Để dao đỡ mòn ta chọn tốc độ gia công thực tế là n k ứng với V k . Như vậy có sự
tổn thất về tốc độ (cũng như về năng suất).
Độ tổn thất tương đối đó là: ∆ V =

 V
V0 − V k
.100% = 1 − k
V0
 V0



.100%


Cùng một đường kính “D 0 ” gia công nhưng vật liệu, điều kiện kỹ thuật
khác nhau, gia công trong những điều kiện khác nhau, có thể chọn V 0 khác nhau
nên tổn thất tương đối lớn nhất sẽ xảy ra khi V 0 tiến dần đến V k +1 và bằng:


1 −
( ∆ V) max = VLim
V
0 → k +1



Vk
V0



V 
.100% = 1 − k .100% .

 Vk +1 

Nếu sự phân bố số vòng quay bất kỳ thì ( ∆ V) max sẽ thay đổi bất kỳ. Ta
mong muốn khi gia công các đường kính khác nhau, tổn thất ∆ V max luôn luôn
không đổi tương ứng với AB = C (hằng), → ∆ η = hằng và chØ nằm trong giới hạn
nào đó (thường không vượt quá 50%)
V


Vk 
.100% = C = hằng số hay k = C = hằng số (ct2)
∆ V max = 1 −
Vk +1
 Vk +1 
π .D.nk
π .D.nk +1
Thay: V k =
và V k +1 =
1000
1000

Vào (ct2) ta có:
Vk
n
= k = C = hằng số.
Vk +1 nk +1

Vậy trong chuỗi số vòng quay có tỷ số giữa hai số vòng quay bất kì kề
nhau n k và n k +1 là một số không đổi thì chuỗi số đó phải phân bổ theo cấp số
n

k +1
nhân có công bội là: ϕ = n (1 < ϕ ≤ 2)
k
1.3.5. Tính số hạng chuỗi số và công bội.
n 1 = ……………………..= n min
n 2 = ……………………..=n 1 . ϕ
n3 = n2. ϕ …………………….= n 1. .ϕ 2

………………………………..
n z = n z −1 .ϕ =…=n 1 .ϕ z −1 = n max

13


n

z −1
z
Phạm vi điều chỉnh: R n = n = ϕ
1

Công bội:
Số cấp tốc độ:

ϕ = z −1 Rn
l g Rn
Z = l ϕ +1
g

Các trị số ϕ , Z, R n là ba thông số cơ bản của mỗi chuỗi số, biết hai thông
số sẽ suy ra thông số thứ ba (biểu diễn trên đồ thị sau):
V
(mm/ph)

ϕ=

15

1. 1

2

20
ϕ

1
ϕ=

10
Sè cÊp tèc ®é Z

=

6
1.2

5

2 3 4 5 6 7 8 910

. 45

1.58
ϕ=
ϕ = 2.0

20 30 40 60 90 100

D(mm)

Ph¹m vi ®iÒu chØnh R

Trị số ϕ đã được tiêu chuẩn hoá. Tuỳ theo tính chất sử dụng hộp tốc độ
với mỗi loại máy mà chọn trị số ϕ khác nhau. Trị số ϕ tiêu chuẩn thành lập dựa
vào các nguyên tắc sau:
Nguyên tắc cách quãng: Có thể thành lập các chuỗi số khác nhau, rút từ
chuỗi số cơ sở có công bội ϕ min bằng cách bỏ qua các trị số thừa (thường bỏ cách
một trị số). Biểu diễn nguyên tắc này theo toạ độ logarit ta có:
Nguyên tắc này xuất phát từ thực tế sử dụng. Trên một máy, chuỗi số
vòng quay của trục chính có thể dùng nhiều công bội khác nhau có mục đích mở
rộng phạm vi điều chỉnh máy và tránh những tốc độ thừa vô ích (tốc độ thấp quá
hay cao quá).
Nguyên tắc gấp 10: Trong chuỗi số vòng quay có những số hạng bất kì
mà trị số của nó gấp mười lần trị số của những số hạng khác, cách nó x số hạng.
Nghĩa là:
14


Có chuỗi số: n 1 , n 2 , n 3 ,……..n x , n x +1 , ………n z
Thì

n x +1 = 10.n 1

Mặt khác:

n x +1 = n 1 .ϕ x

x: số nguyên

ϕ x = 10 hay ϕ = x 10

Suy ra:

Nguyên tắc này là do thói quen gấp 10 các kích thước của chi tiết gia
công mà lập ra chuỗi số vòng quay gấp 10, 100,…lần, dựa vào bảng chuỗi số tối
ưu trong chế tạo máy.
Nguyên tắc gấp 2: Trong chuỗi số vòng quay sẽ có những số hạng bất kì
mà trị số của nó gấp hai lần trị số hạng khác cách nó y số hạng. Nghĩa là có
chuỗi số:
n 1 , n 2 , n 3 ,………..n y , n y +1 ,…..n z
sẽ có: n y +1 = 2.n 1

y: là số nguyên

mặt khác: n y +1 = n 1 .ϕ y
suy ra:

ϕ y =2 hay ϕ = y 2

(II-1)

Nguyên tắc này đặt ra cho những hộp tốc độ dùng động cơ có nhiều tốc
độ.
Nguyên tắc gấp 10 và gấp 2 phải phù hợp với nhau nên:
ϕ = x 10 = 2
y

Suy ra:

y = x.lg2 = 0,30103.x ≈ 0,3.x

Muốn xác định trị số ϕ , trước hết phải xác định giới hạn của ϕ :
Giới hạn dưới: Vì chuỗi số vòng quay ta xét là cấp số nhân tiến nên:
ϕ=

nk +1
>1
nk

(1)

Giới hạn trên: ta mong muốn tổn thất tốc độ cũng như tổn thất năng suất
là không đổi và không vượt quá giới hạn 50%
Suy ra:



( ∆ V) max = 1 −


nk 
 .100% < 50%
n k +1 

Từ (1) và (2) ta có:
 1
1 −  .100% ≤ 50% Hay ϕ ≤ 2
 ϕ

15

(2)


Vậy giới hạn của ϕ là: 1 < ϕ ≤ 2

(II-2)

Dựa vào ( II-1) và (II-2) ta có:
ϕ min = 10 10 = 12 2 = 1,06

Chọn các giá trị x, y tương ứng, ta tìm được các trị số ϕ thích hợp và lập
ra bảng trị số ϕ tiêu chuẩn sau:
Trị số

ϕ = 1,06 E

ϕ = x 10

ϕ= 2

E=

x=

y=

1,06

1

40

12

5

1,12

2

20

6

10

1,26

4

10

3

20

1,41

6

20/3

2

30

1,58

8

5

3/2

40

1,78

10

4

-

45

2,00

12

20/6

1

50

tiêu chuẩn

y

Phạm vi ứng dụng của các trị số ϕ tiêu chuẩn:
ϕ = 1,06 ít dùng vì chuỗi số quá dày đặc – nó chỉ có ý nghĩa phụ
ϕ = 1,12 dùng trong các máy tự động vì yêu cầu chế độ cắt chính xác
ϕ = 1,26 và 1,41 dùng trong các máy vạn năng ( như máy tiện, phay, doa )
ϕ = 1,58 và 1,78 dùng trong các máy có thời gian công tác không lớn hơn so với

thời gian chạy không (không cần chế độ cắt chính xác ). ϕ = 2 ít dùng, nó có
ý nghĩa phụ để tính toán các nhóm khuyếch đại của hộp tốc độ hay nhóm gấp
bội của hộp chạy dao.
Từ ϕ tiêu chuẩn, trị số n được thế giới tiêu chuẩn, gồm 40 trị số. Lập
bảng tiêu chuẩn n cơ sở từ số đầu n = 1vg/ph, kết thúc 9,5 vg/ph (tính theo công
bội ϕ = 1,06 + làm tròn ):
1,00_1,06_1,12_1,18_1,25_1,32_1,41_1,50_1,60_1,70_1,80_1,90_2,00_2,12_2,
24_2,35_2,50_2,65_2,80_3,00_3,15_3,35_3,55_3,75_4,00_4,25_4,55_4,75_5,0
0_5,90_5,60_6,00_6,70_7,10_7,50_8,00_9,00_9,50.
16

n thực tế phải có ∆ n < [ ∆n] cho phép = ± 10(ϕ − 1)%
Trong chế tạo máy không những trị số ϕ được tiêu chuẩn mà số vòng
quay n cũng được tiêu chuẩn.
Công bội ϕ đặc trưng cho tính kinh tế kỹ thuật của máy, nó phản ánh tổn
thất tốc độ cũng như tổn thất năng suất của máy.
KÕt thóc quá tr×nh kh¶o s¸t, tÝnh to¸n c¸c th«ng sè c¬ b¶n m¸y c¾t gät, ta cã bé
th«ng sè m¸y sÏ thiÕt kÕ nh sau:
Các thông số cần thiết cho máy mới :
• Khoảng cách từ đường trục (mặt mút) trục chính tới bàn máy: 350(mm)
• Khoảng cách từ sống trượt từ thân máy tới tâm bàn máy : 480(mm)
• Khoảng cách từ đường trục chính tới sống trượt thẳng đứng thân
máy :480(mm)
• Khoảng cách lớn nhất từ sống trượt thẳng đứng thân máy tới thanh giằng :
775(mm)
• Khoảng cách từ đường tâm trục chính tới mặt dưới của xà ngang :
155(mm)
• Khoảng cách lớn nhất từ mặt mút trục chính tới ổ đỡ trục dao : 700(mm)
• Khoảng cách lớn nhất từ mặt sau của bàn tới sống trượt thân máy:
320(mm)
• Bước tiến bàn máy thẳng đứng : 8 - 390(mm)
• Đường kính lỗ trục chính : 29(mm)
• Đường kính trục gá dao : 32(mm)
• Số cấp tốc độ trục chính : 18(mm)
• Phạm vi tốc độ trục chính : 30 - 1500(v/ph)
• Công suất động cơ chạy dao : 1,7(Kw)
• Khối lượng máy : 2700(Kg)
• Kích thước bề mặt làm việc bàn máy : 320(mm)
• Góc quay lớn nhất của bàn : ± 45o

17


• Dịch chuyển lớn nhất của bàn máy: dọc: 700(mm); ngang: 260(mm)
;thẳng đứng: 320(mm)
• Dịch chuyển nhanh của bàn máy : dọc: 2300(mm/ph); ngang:
2300(mm/ph); thẳng đứng: 770(mm/ph)
• Số cấp bước tiến bàn máy: 18
• Bước tiến bàn máy : dọc: 23,5-1800(mm/ph); ngang: 23,5-1800(mm/ph)

CHƯƠNG 2: KHẢO SÁT MÁY CÙNG LOẠI
2.1.Tổng quan về máy phay.
Máy phay là một trong các loại máy chiếm tỷ trọng lớn trong nhà máy cơ
khí. Thường cứ 100 máy công cụ thì có chừng 10 máy phay.Việc phát triển máy
18


phay chuyên dùng và các trung tâm gia công máy phay có tầm quan trọng đặc
biệt.
Máy phay có thể gia công được các bề mặt hình học: mặt phẳng, mặt định
hình (cam, khuôn, mẫu…), mặt lỗ, rãnh, mặt ren ngoài, ,mặt răng vv…
Để có thể thiết kế máy mới cần học được ở các máy tiền bối các giải pháp
và thiết kế thông minh, tránh lặp lại sai sót, việc đầu tiên nên làm là khảo sát các
kiểu máy phay đang sử dụng trên thị trường.
Trên thị trường theo chức năng công nghệ có các loại máy phay công
dụng chung, máy phay chép hình, máy phay tác dụng liên tục…
Theo tính năng có các nhóm máy phay vạn năng nằm ngang, máy phay đứng,
máy phay giường và nhóm máy phay chuyên môn hoá như máy phay rãnh then,
phay ren vít…
Máy phay nằm ngang P623 là loại máy gồm thân máy trụ đứng chứa hộp

tốc độ, giá để chứa trục gá dao nó có thể trượt trên thân máy theo hướng trục
chính, một đầu của gá được đỡ bằng thanh chống đầu trục chính có lắp trục dao
phay đỡ bằng gá, cụm bàn máy gồm bàn máy phía trên để gá đặt chi tiết thực
hiện chạy dao dọc, bàn trượt phía dưới trượt trên sống trượt nằm ngang của hộp
chạy dao công xôn.
∗Chuyển động chính: trục chính quay. xích nối từ động cơ điện N = 7
kw, n = 1440v/p → (

26
16 22 19
18 28 39
82 19
) → ( ; ; ) → ( ; ; ) → ( ; ) trục
54
39 33 36
47 37 26
38 71

dao có 18 tốc độ khác nhau 30 ÷ 1500 v/p.
∗Chuyển động chạy dao máy thực hiện chạy dao tịnh tiến theo 3 trục
XYZ
chạy dao dọc, chạy dao ngang và chạy dao đứng. Xích nối từ động cơ điện
chạy dao N = 1,7kw, n = 1400v/p qua hộp chạy dao công tác (

20
21 18
)→( ; ;
68
37 40

24
) gạt ly hợp M1 ( sang trái đường truyền chạy dao chậm) hoặc (sang phải, có
34

đường truyền chạy dao trung bình) gạt ly hợp M 2 sang trái truyền tới bánh răng(
19


28
18
) → ( ) tới các trục vít me dọc, ngang và đứng thực hiện chạy dao dọc,
35
33

ngang và đứng.
∗ Chuyển động chạy dao nhanh: động cơ chạy dao → (

25
44
)→( )→(
44
57

57
) đóng ly hợp ma sát M2 sang phải truyền vào trục bên trong của ly hợp qua
43

bánh răng (

28

18
) → ( ) tới các trục vít me dọc, ngang, đứng. (không đi qua hộp
35
33

chạy dao)
* Máy phay đứng có loại vạn năng và loại thường: loại vạn năng thì ụ
trục chính có thể xoay xung quanh trục nằm ngang để gia công mặt nghiêng.
Các loại máy phay nằm ngang đều có thể lắp thêm ụ phay đứng và trở thành
máy phay vạn năng rộng. Ngoài ra các máy phay đứng còn được trang bị thêm
bàn máy tròn trên đó lắp gá, có tác dụng nhanh để phay liên tục.
Máy phay giường để gia công các chi tiết lớn bằng dao phay mặt đầu lắp
trên nhiều ụ trục chính nằm ngang và đứng là do các ụ trục chính di động trên
các trụ và xà máy.
Máy phay thùng tác dụng liên tục chi tiết gia công được lắp trên thùng
quay, các ụ dao được ở hai bên cùng đồng thời gai công. Trong thời gian gia
công động cơ điện sẽ truyền dẫn cho thùng quay để gia công liên tục. Bản thân
dao sẽ vừa quay để gia công và có chuyển động ăn sâu dọc trục để chạy dao đến
chiều sâu phay. Máy này dùng nhiều trong công nghệ ôtô gia công tự động blôc
xylanh.
Máy phay nặng có bàn phay để phay liên tục các chi tiết. Trong lúc gia
công, công nhân có thể tháo lắp chi tiết. Máy này cho ta năng suất cao. Chu trình
làm việc có thể điều chỉnh tương ứng với một vòng quay của bàn máy. Máy này
dùng gia công các chi tiết loại nhỏ…
2.2. Tính năng kĩ thuật của máy 6H82(P623)

20


Máy Phay 6H82(P623)

2.2.1. Khảo sát hộp tốc độ.
Số cấp tốc độ Z = 18
Công bội chuỗi vòng quay ϕ = 1,26
Tốc độ trục chính nmin = 30 vòng/phút
nmax = 1500 vòng/phút
Bề mặt làm việc của bàn máy N = 320 . 1250
Công suất động cơ N = 7 (kW)
N = 1440 vòng/phút
Trục chính có chuỗi vòng quay sắp xếp
30

37,5

47,5

60

75

95

118

150

190

300

375

475

600

750 950 1180 1500 1900

2.2.1.1. Phương án không gian của hộp tốc độ.

21

235


Có phương trình tốc độ như sau :
Nđc – 1440(I) →

26
19 22 16
39 28 47
82 19
(II) → ( ; ; ) (III) →( ; ; )(IV) → ( ; ) (V)
54
36 33 39
26 37 18
38 71

Qua sơ đồ động và xích động ta có phương án không gian của hộp tốc độ
như sau :
1x3x3x2

Từ phương án không gian như trên ta thấy ban đầu do có yêu cầu giảm tốc
độ rồi sau đó ta mới tăng tốc độ lên, nên ta cho qua cặp bánh răng (

26
) vì nếu
54

để tốc độ như cũ thì khi bắt đầu khởi động máy sẽ có hiện tượng giật cục, mặt
khác phải giảm tốc độ như vậy để phù hợp với ly hợp ma sát. Ngoài ra cách bố
trí này còn làm tăng độ cứng vững của kết cấu và làm trục nhỏ gọn, số bánh răng
trên trục là ít nhất.
Từ đó để đánh giá được chất lượng động học của một máy một cách thật
kỹ lưỡng ta hãy đi vào khảo sát đồ thị vòng quay của máy.
Từ sơ đồ động của máy ta lập LKC và ĐTVQ của HTĐ theo các
bước sau:

22


- Tính công bội ϕ :
n max

1500

Rn = n =
= 50
30
min
ϕ=

17

Rn =

17

50 ≈ 1,26

- Xác định tỉ số truyền các nhóm truyền :
Tính tỉ số truyền của các nhóm trên đồ thị vòng quay.
lg i

i= ϕx ⇒ X= lg ϕ
X : Lượng mở giữa hai tia lân cận
X > 1 : Tia nghiêng sang phải
X < 1 : Tia nghiêng sang trái
Tỉ số truyền i được tính dưới dạng hàm mũ của công bội ϕ bởi vì nếu số
vòng quay của trục chính (hay trục cuối cùng) là cấp số nhân thì tỉ số truyền
trong từng nhóm cũng là cấp số nhân có công bội là ϕx i
2.2.1.2. Phương án thứ tự.
a. Nhóm truyền I :
-Từ trục I qua cặp bánh răng:

26

26
54

X
i1 = 54 = ϕ ⇒ X 1 =

1

lg 26 − lg 54
= −3,1
lg1,26

- Từ trục II- III qua 3 cặp bánh răng:

16 19 22
; ; .
39 36 33

Tỉ số truyền nhóm II
i2 =

lg 16 − lg 39
16
= ϕ X 2 ⇒ X2 = lg1,26 = -3,9
39

i3 =

lg 19 − lg 36
19
= ϕ X 3 ⇒ X3 = lg1,26 = -2,77
36

i4 =

lg 22 − lg 33

22
= ϕ X 4 ⇒ X4 = lg1,26 = -1,8
33

23


Lượng mở giữa hai tia cận của nhóm
ϕ

i4 ϕ x4
1,26 −1,8
⇒ |xII|= 1
= i = x3 =
ϕ
1,26 −,77
3

ϕ

i3 ϕ x3
1,26 −2,77
⇒ |XI|= 1
= i = x2 =
ϕ
1,26 −3,9
2

x II

xI

Vậy nhóm truyền I là nhóm cơ sở
b. Nhóm truyền II
18 28 39
; ;
.
47 37 26

Từ trục III – IV qua cặp bánh răng :
Tỉ số nhóm truyền III
i5=

lg 18 − lg 47
18
x
= ϕ 5 ⇒X5= lg1,26 = - 4,2
47

i6=

lg 28 − lg 37
28
x
= ϕ 6 ⇒ X6 = lg1,26 = - 1,25
37
39

i7 = 26 = ϕ

X7

⇒ X7 =

lg 39 − lg 26
= 1,75
lg1,26

Lượng mở giữa hai tia cận của nhóm
ϕ

i7 ϕ X 7 1,261,75
= i = X 6 = 1,26 −1, 25 ⇒ X m = 3
ϕ
6

ϕ

i6 ϕ X 6 1,26 −1, 25
= i = X 5 = 1,26 −4, 2 ⇒ X IV = 3
ϕ
5

Xm

Xn

Vậy nhóm truyền II là nhóm khuyếch đại thứ nhất
c. Nhóm truyền IV:
Từ trục IV- V qua 2 cặp bánh răng:

19 82
;
71 38

19

X8

⇒ X8 =

lg19 − lg 71
= 5,7
lg1,26

82

X9

⇒ X9 =

lg 82 − lg 38
= 3,33
lg1,6

i8 = 71 = ϕ
i9 = 38 = ϕ

- Lượng mở giữa hai tia lân cận của nhóm
ϕ

Xr

i9 ϕ X 9 1,26 3,33
= = X8 =
⇒ XV = 9
i8 ϕ
1,26 −5,7

Vậy nhóm truyền IV là nhóm khuyếch đại thứ hai.
24


Để vẽ được vòng quay được dễ dàng ta nên chọn trước n 0 trùng với một
tốc độ nào đó của trục cuối cùng. Vì vậy n 0 thường chọn trước, sau đó xác định
tỷ số truyền i0.
Nói chung n0 càng cao càng tốt, vì nếu n0 cao thì số vòng quay của các
trục ngang trung gian sẽ cao, mômen xoắn bé kích thước của các bánh răng, các
trục nhỏ gọn tiết kiệm được nguyên liệu. Mỗi nhóm tỉ số truyền chỉ cần chọn
một tỷ số truyền tuỳ ý nhưng phải bảo đảm

1
≤ i ≤ 2.
4

Từ đó ta có đồ thị vòng quay cụ thể của nó như sau:
ndc = 1440 v/ph
:54
26

I
39

:3
19

31
II

7

39

33

:26

28:37

4
18:

6

22
: 33

16:

III

82
:3

:71
19

30

47.5
37.5

75
60

118
95

190
150

300
235

475
375

750
600

8

29
IV vg/ph

1180
950
1500

Nhận xét :
Qua đồ thị vòng quay ta có thể đánh giá được một cách khá chính xác
được chất lượng động học của máy. Mặt khác từ đồ thị vòng quay còn có thể
biểu thị được tỉ số truyền cụ thể và tính được số vòng quay trung gian để từ đó
tính toán được răng và trục. Ngoài ra ta thấy đồ thị vòng quay của hộp tốc độ
được bố trí theo hình rẻ quạt, lượng mở tăng dần do đó có tính cân đối. Kết cấu
25