BÀI GIẢNG Chương 8 Thiết Kế Máy Cắt Kim Loại ( Đồ Án Tốt Nghiệp)

TRƯỜNG
TRƯỜNG ĐẠI
ĐẠI HỌC
HỌC SƯ
SƯ PHẠM
PHẠM KỸ
KỸ THUẬT
THUẬT THÀNH
THÀNH PHỐ
PHỐ HỒ
HỒ CHÍ
CHÍ MINH
MINH
Số
Số 1
1 Võ
Võ Văn
Văn Ngân,
Ngân, Quận
Quận Thủ
Thủ Đức,
Đức, Thành
Thành phố
phố Hồ
Hồ Chí
Chí Minh
Minh
Tel:
Tel: +84
+84 8
8 7221223,

7221223, Fax:
Fax: +84
+84 8
8 8960640
8960640

MÁY
MÁY VÀ
VÀ HỆ
HỆ THỐNG
THỐNG ĐIỀU
ĐIỀU KHIỂN
KHIỂN SỐ
SỐ


TRƯỜNG
TRƯỜNG ĐẠI
ĐẠI HỌC
HỌC SƯ
SƯ PHẠM
PHẠM KỸ
KỸ THUẬT
THUẬT THÀNH
THÀNH PHỐ
PHỐ HỒ
HỒ CHÍ
CHÍ MINH
MINH
KHOA

KHOA CƠ
CƠ KHÍ
KHÍ CHẾ
CHẾ TẠO
TẠO MÁY
MÁY
BỘ
BỘ MÔN
MÔN CÔNG
CÔNG NGHỆ
NGHỆ CHẾ
CHẾ TẠO
TẠO MÁY
MÁY

MÁY
MÁY VÀ
VÀ HỆ
HỆ THỐNG
THỐNG ĐIỀU
ĐIỀU KHIỂN
KHIỂN SỐ
SỐ


BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH

MÁY VÀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN SỐ

CHƯƠNG 8: THIẾT KẾ MÁY CẮT KIM LOẠI

Tp. Hồ Chí Minh, 4 - 2014


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
Số 1 Võ Văn Ngân, Quận Thủ Đức, Thành phố Hồ Chí Minh
Tel: +84 8 7221223, Fax: +84 8 8960640
Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy

NỘI DUNG
8.1. CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY CẮT KIM LOẠI
8.2. THIẾT KẾ HỘP TỐC ĐỘ
8.3. THIẾT KẾ HỘP CHẠY DAO

2014

Tr. 4


8.1. CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY CẮT KIM LOẠI

Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy



Quá trình thiết kế máy cắt kim loại gồm có hai phần chính:



Thiết kế phần động học của máy:



Xác định tính năng kỹ thuật của máy: hình dáng một tập hợp các chi tiết được gia công trên máy, kích thước
giới hạn lớn nhất và nhỏ nhất có thể gia công được trên máy …







2014

Xác định các chuyển động của máy, chủ yếu là các chuyển động tạo hình;
Lựa chọn phương án thiết kế, từ đó lập sơ đồ kết cấu động học;
Lựa chọn các cơ cấu truyền động cụ thể;
Xác định các thông số động học cơ bản;
Lập sơ đồ động của máy.

Tr. 5


8.1. CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY CẮT KIM LOẠI

Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy

 Quá trình thiết kế máy cắt kim loại gồm có hai phần chính:
 Thiết kế phần động lực học của máy:





Xác định lực và mômen tác dụng;
Tính công suất động cơ;
Thiết kế động lực học của các chi tiết và bộ phận máy bao gồm xác định kết cấu, lựa chọn vật liệu,
tính toán kích thước …

2014

Tr. 6


8.1. CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY CẮT KIM LOẠI

Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy

8.1.1. Phạm vi điều chỉnh số vòng quay và lượng chạy dao






Khi gia công chi tiết, vận tốc cắt và lượng chạy dao của máy thay đổi tùy thuộc vào những yếu tố chủ yếu sau:
Tính chất cơ lý của vật liệu gia công (độ bền, độ cứng …);
Vật liệu làm dao cũng như các thông số hình học của dao cắt;
Yêu cầu và chất lượng của bề mặt chi tiết sau khi gia công (độ nhám bề mặt, độ chính xác về kích thước, hình

dáng hình học và vị trí tương quan);



Phương pháp gia công và điều kiện gia công.



Tùy theo từng trường hợp gia công cụ thể để tính toán xác định vận tốc cắt và lượng chạy dao thích hợp sao cho
đảm bảo chất lượng của chi tiết gia công trong điều kiện kinh tế nhất.

2014

Tr. 7


8.1. CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY CẮT KIM LOẠI

Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy

8.1.1. Phạm vi điều chỉnh số vòng quay và lượng chạy dao
8.1.1.1. Phạm vi điều chỉnh số vòng quay

Bảng 8. 1 – Phạm vi điều chỉnh số vòng quay theo từng loại máy

2014

Tr. 8

8.1. CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY CẮT KIM LOẠI

Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy

8.1.1. Phạm vi điều chỉnh số vòng quay và lượng chạy dao
8.1.1.1. Phạm vi điều chỉnh lượng chạy dao

2014

Tr. 9


8.1. CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY CẮT KIM LOẠI

Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy

8.1.2. Chuỗi số vòng quay
8.1.2.1. Chuỗi số vòng quay cấp số nhân

Hình 8. 1 – Biểu đồ chuỗi số vòng quay bất kỳ

2014

Tr. 10


8.1. CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY CẮT KIM LOẠI

Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy

8.1.2. Chuỗi số vòng quay
8.1.2.1. Chuỗi số vòng quay cấp số nhân

Hình 8. 2 – Biểu đồ chuỗi số vòng quay cấp số nhân

2014

Tr. 11


8.1. CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY CẮT KIM LOẠI

Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy

8.1.2. Chuỗi số vòng quay
8.1.2.1. Chuỗi số vòng quay cấp số nhân

Hình 8. 3 – Biểu đồ chuỗi số vòng quay cấp số nhân trong hệ trục
logait

2014

Tr. 12


8.1. CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY CẮT KIM LOẠI

Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy

8.1.2. Chuỗi số vòng quay

8.1.2.1. Chuỗi số vòng quay cấp số cộng

Hình 8. 4 – Biểu đồ chuỗi vòng quay cấp số cộng trong hệ trục
logarit

2014

Tr. 13


8.1. CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY CẮT KIM LOẠI

Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy

8.1.2. Chuỗi số vòng quay
8.1.2.1. Chuỗi số vòng quay cấp số cộng

Hình 8. 5 – Biểu đồ chuỗi số vòng quay hỗn hợp có hai hệ số cấp
vận tốc

2014

Tr. 14


8.1. CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY CẮT KIM LOẠI

Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy

8.1.3. Xác định các thông số động học cơ bản

8.1.3.1. Xác định trị số φ tiêu chuẩn



Để tạo ra chuỗi số vòng quay cấp số nhân với công bội ϕ thì hệ số ϕ không chọn một cách bất kỳ mà
được tiêu chuẩn hóa dựa trên những nguyên tắc sau đây:




Nguyên tắc gấp 10
Nguyên tắc gấp 2

2014

Tr. 15


8.1. CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY CẮT KIM LOẠI

Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy

8.1.3. Xác định các thông số động học cơ bản
8.1.3.1. Xác định trị số φ tiêu chuẩn

Bảng 8. 2 – Trị số φ tiêu chuẩn

2014

Tr. 16

8.1. CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY CẮT KIM LOẠI

Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy

8.1.3. Xác định các thông số động học cơ bản
8.1.3.1. Xác định các giá trị số vòng quay



Từ giá trị ϕ tiêu chuẩn, người ta xác định chuỗi số vòng quay tiêu chuẩn. Chuỗi số vòng quay cơ sở được lấy với số vòng
Z–1
quay đầu tiên là 1, tức là n1 = 1 v/ph với trị số ϕ = 1,06. Số vòng quay tiêu chuẩn bất kỳ nào cũng sẽ bằng n Z = n1. ϕ
Z–1
=ϕ
.

 Chuỗi số vòng quay cơ sở sẽ có các giá trị sau:
 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 – 2,36 – 2,5 –

2,65 – 2,8 – 3 – 3,15 – 3,35 – 3,55 – 3,75 4 – 4,25 – 4,5 – 4,75 – 5 – 5,3 – 5,6 – 6 – 6,3 – 6,7 – 7,1 –
7,5 – 8 – 8,5 – 9 – 9,5.



Trên cơ sở chuỗi số vòng quay đó, hình thành các giá trị số vòng quay tiêu chuẩn cho trong bảng 7-3. Các trị số vòng
quay tiêu chuẩn khác, tùy theo yêu cầu lớn hay bé mà nhân hoặc chia các trị số trên với 10, 100, 1000 …

2014

Tr. 17


8.2. THIẾT KẾ HỘP TỐC ĐỘ DÙNG CƠ CẤU BÁNH RĂNG DI TRƯỢT
Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy

Hình 8. 6 – Cơ cấu bánh răng di trượt





Với pa, pb, pc,…, pw là số tỉ số truyền trong các nhóm bánh răng di trượt a, b, c, …, w.
Để tạo điều kiện cho từng cặp bánh răng ăn khớp trong quá trình di trượt dọc trục mà không vướng lẫn nhau, pi
 3.

2014

Số cấp tốc độ Z của hộp tốc độ:

Tr. 18


8.2. THIẾT KẾ HỘP TỐC ĐỘ DÙNG CƠ CẤU BÁNH RĂNG DI TRƯỢT
Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy

Hình 8. 7 – Các phương án tổ hợp xích tốc độ của máy tiện

2014

Tr. 19


8.2. THIẾT KẾ HỘP TỐC ĐỘ DÙNG CƠ CẤU BÁNH RĂNG DI TRƯỢT
Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy

8.2.1. Chọn phương án không gian (PAKG)
Bảng 8. 4 – Các phương án không gian của hộp tốc độ
dùng bánh răng di trượt




Chú thích:
Ứng với mỗi số cấp tốc độ Z cho trước tacó nhiều
PAKG khác nhau;



Các nhóm truyền động có nhiều tỉ số truyền nên bố
trí ở đầu xích truyền động, nhằm mục đích làm cho
kích thước của hộp tốc độ nhỏ gọn.

2014

Tr. 20

8.2. THIẾT KẾ HỘP TỐC ĐỘ DÙNG CƠ CẤU BÁNH RĂNG DI TRƯỢT
Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy

8.2.2. Chọn phương án thứ tự
8.2.1.1. Mối quan hệ giữa các tỉ số truyền trong một nhóm bánh răng di trượt

Hình 8. 8 – Sơ đồ động hộp tốc độ dùng bánh răng di trượt có Z =
12

2014

Tr. 21


8.2. THIẾT KẾ HỘP TỐC ĐỘ DÙNG CƠ CẤU BÁNH RĂNG DI TRƯỢT
Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy

8.2.2. Chọn phương án thứ tự
8.2.1.2. Phương án thay đổi thứ tự (PATT)



Phương án thứ tự là phương án thay đổi lần lượt vị trí ăn khớp của các bánh răng trong các nhóm truyền động
theo một thứ tự nào đó.

2014

Tr. 22

8.2. THIẾT KẾ HỘP TỐC ĐỘ DÙNG CƠ CẤU BÁNH RĂNG DI TRƯỢT
Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy

8.2.3. Vẽ lưới kết cấu
8.2.1.2. Phương án thay đổi thứ tự (PATT)

Hình 8. 9 – Lưới kết cấu của PATT I-II-III

2014

Tr. 23


8.2. THIẾT KẾ HỘP TỐC ĐỘ DÙNG CƠ CẤU BÁNH RĂNG DI TRƯỢT
Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy

8.2.3. Vẽ lưới kết cấu
8.2.1.2. Phương án thay đổi thứ tự (PATT)





Cách vẽ lưới kết cấu:
Vẽ các đường thẳng song song nằm ngang (có thể cách đều hay không cách đều): biểu thị cho các trục trong hộp tốc độ.
Vẽ các đường thẳng song song thẳng đứng cách đều: biểu thị cho các số vòng quay. Khoảng cách giữa các đường thẳng
này là những quãng bằng nhau, có giá trị bằng log ϕ (để đơn giản lấy những quãng cách đó bằng ϕ).



Vẽ các tia nối liền giữa các trục: tượng trưng cho các tỉ số truyền giữa các trục. Số lượng tia nối giữa các trục bằng số tỉ số
truyền của nhóm truyền động giữa hai trục đó. Khoảng cách mở ra giữa các tia bằng lượng mở xi của nhóm truyền động.



Do lưới kết cấu được qui ước vẽ đối xứng nên số vòng quay n0 của trục I được chọn ở vị trí giữa và các tia được vẽ đối
xứng.

2014

Tr. 24


8.2. THIẾT KẾ HỘP TỐC ĐỘ DÙNG CƠ CẤU BÁNH RĂNG DI TRƯỢT
Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy

8.2.4. Vẽ đồ thị số vòng quay








Cách vẽ đồ thị số vòng quay:
Vẽ các đường thẳng song song nằm ngang và các đường thẳng song song thẳng đứng (tương tự lưới kết cấu).
Vẽ các tia nối liền giữa các trục: biểu thị cho giá trị thực của các tỉ số truyền giữa các trục.
Tia thẳng đứng biểu diễn tỉ số truyền (đồng tốc)

Tia nghiêng trái biểu diễn tỉ số truyền (giảm tốc). Tia nghiêng trái một ô có tỉ số truyền , hai ô có tỉ số truyền , ba ô có tỉ số truyền .
Tia nghiêng phải biểu diễn tỉ số truyền (tăng tốc). Tia nghiêng phải một ô có tỉ số truyền ϕ, hai ô có tỉ số truyền , ba ô có tỉ số
truyền . .




Các tia song song có cùng một giá trị tỉ số truyền như nhau.
Từ một lưới kết cấu, có thể vẽ nhiều đồ thị số vòng quay khác nhau bằng cách thay đổi độ nghiêng của các tia, nghĩa là thay đổi các
giá trị của tỉ số truyền.

2014

Tr. 25