Thuyet minh may khoan k135

Đồ án môn học : Máy công cụ
Phần 1:

THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC MÁY

Khoan là phương pháp gia công cắt gọt kim loại tạo lỗ trên phôi đặc có đường kính
từ 0.1 đến 80 (mm).
Máy thiết kế với đường kính khoan lớn nhất là 35 (mm)
1.1. Phân tích các chuyển động tạo hình để thiết lập sơ đồ kết cấu động học máy:
1.1.1. Khả năng công nghệ của máy khoan:
Máy khoan có các khả năng công nghệ chủ yếu:
−
−
−
−

Gia công các lỗ thông hay không thông, lỗ côn hay trụ…
Gia công mở rộng lỗ bằng dao khoét
Gia công tạo độ bóng cao cho lỗ bằng dao doa
Gia công ren bằng mũi tarô

Trang 1


Đồ án môn học : Máy công cụ
−

Q

Q

T

a)

T

Q

T

b)

c)

T

Q

T

Q

d)

f)

Ngoài ra còn gia công các bề mặt có tiết diện nhỏ, thẳng góc hay cùng chiều trục
với mũi khoan.
1.1.2. Phân tích các chuyển động tạo hình:
Để tạo nên các bề mặt gia công cần có các chuyển động tạo hình:

− Chuyển động chính là chuyển động quay tròn của dao.
− Chuyển động chạy dao là chuyển động tịnh tiến do dao thực hiện.

Trang 2


Đồ án môn học : Máy công cụ
Ngoài ra còn có chuyển động phụ là chuyển động tịnh tiến của bàn máy nhờ cơ cấu trục
vitme.
Như vậy để thiết kế máy khoan ta cần tạo ra chuyển động quay tròn của trục chính (trục
gá dao) và chuyển động lên xuống của trục dao tạo ra chiều sâu cắt. Ngoài ra cần tạo ra
chuyển động tịnh tiến lên xuống của bàn gá phôi để tạo điều kiện cho dao thực hiện các khả
năng công nghệ đúng yêu cầu. Để thực hiện các chuyển động ấy ta phải thiết kế một xích
tốc độ để tạo ra nhiều cấp tốc độ khác nhau cho trục chính và cho xích chạy dao.
1.1.3. Sơ đồ kết cấu động học:
1

2

ĐC

2

1

ĐC

iv
iv

3
is

3

4

4
is

5
6

S

S

5

V

V

so do 1

so do 2
1

ĐC1

2
iv
3

ĐC2

4
is
5
6

S

V

so do 3
-

Phương trình xích động :

Sơ đồ 1:
Xích tốc độ:

ntc = nđc.i12.iv (v/ph)

Trang 3


Đồ án môn học : Máy công cụ
Xích chạy dao: s = 1vòng trục chính.i34.is.i56.k (mm)

Sơ đồ 2:
Xích tốc độ:

ntc = nđc.i12.iv (v/ph)

Xích chạy dao: s = 1vòng trục chính.i13.is.i45.k (mm)
Sơ đồ 3:
Xích tốc độ:

ntc = nđc1.i12.iv (v/ph)

Xích chạy dao: s = 1vòng trục chính.i34.is.i56.k (mm)
Trong đó k hệ số chuyễn đổi đơn vị
Dựa vào sơ đồ kết cấu và phương trình xích động để đơn giản hộp chạy dao ta chọn
phưong án 1.
1.2. Tính toán xác định các thông số kỹ thuật cơ bản của máy:
a) Máy khoan dùng để gia công các vật liệu sau:
- Các loại thép như: Thép kết cấu, thép không gỉ, thép chịu nhiệt, thép đúc...
- Các loại gang như: Gang dẻo, gang xám.
- Các loại hợp kim đồng, hợp kim nhôm......
b) Các loại dao dùng trên máy khoan:
- Vật liệu dùng làm mũi khoan và các loại dao gắn trên máy khoan chủ yếu là thép gio
(P18), ngoài ra còn dùng các loại hợp kim cứng.
c) Các phạm vi điều chỉnh:
- Để đảm bảo máy làm việc với năng suất cao nhất, đồng thời cũng đảm bảo chất
lượng của chi tiết gia công, máy thiết kế cần phải có khả năng để lựa chọn chế độ cắt
thích hợp nhất.
- Gia công những chi tiết có kích thước, vật liệu khác nhau, yêu cầu kỹ thuật khác
nhau, điều kiện chế tạo khác nhau dẫn đến đưa lý thuyết cắt gọt, lý thuyết năng suất
máy phải đảm bảo các trị số biến đổi kích thước trong phạm vi trên. Những kích

thước này qui thành số vòng quay trục chính.
- Phạm vi có thể thay đổi vận tốc trong hai giới hạn n max và nmin gọi là phạm vi điều
chỉnh Rn, được xác định như sau:

Rn =

n max
nmin

nmax =

nmin =
Trong đó:

1000.Vmax
π .Dmin
1000.Vmin
πDmax

là phạm vi điều chỉnh vận tốc
là phạm vi điều chỉnh đường kính chi tiết gia công

Trang 4


Đồ án môn học : Máy công cụ
Dmax
Dmin

Thông thường Rd =

=4÷8
d) Tính chế độ cắt trong máy thiết kế:

Chọn: Phạm vi điều chỉnh chi tiết gia công. Rd=
Dmax =35 (mm) ⇒Dmin = 7 (mm)

Dmax
=5
Dmin

− Chiều sâu cắt t (mm): theo sổ tay CNCTM 2 ta có:
Ta có: tmax = C x
C : là hệ số tính toán. Đối với thép C = 0.7
 tmax= 0.7 x= 2.047 (mm)
 tmin = ( ÷ ) x tmax
Ta chọn tmin = x tmax
 tmin= x 2.047 = 1.0235 (mm)

D

s
t

− Lượng chạy dao s (mm/vg):
Lượng chạy dao s tra trong bảng (5-25) trang 21 Sổ tay CNCTM tập 2.
Với cách tra dựa vào đường kính lỗ gia công .
Vật liệu gia công là thép thì : smax=0,78 mm, smin=0,09 mm.
Vật liệu gia công là gang xám, gang rèn, hợp kim đồng , hợp kim nhôm:
smax=1,19 mm, smin=0,12 mm.
− Tốc độ cắt v (m/ph) :

Theo công thức tính tốc độ cắt khi khoan (Trang 20 Sổ tay CNCTM tập 2):
V=

Cv × Dq
× kv
T m × Sy

(m/ph)
Ta lập bang tính toán với các số liệu tính toán được xác định theo các bảng trong sổ
tay CNCTM tập 2 như sau:
Trang 5


Đồ án môn học : Máy công cụ
Hệ số Cv và các số mũ dùng cho khoan cho ở bảng (5-28),
Chu kỳ bền T tra ở bảng (5-30),
Hệ số điều chỉnh chung cho tốc độ cắt tính đến các điều kiện cắt gọt thực tế:
kv=kMV. kuv . klv.
Trong đó:
kMV - hệ số phụ thuộc vào vật liệu gia công bảng(5-1÷5-4),
kuv - hệ số phụ thuộc vào vật liệu dung cụ cắt(bảng 5-6),
klv - hệ số phụ thuộc vào chiều sâu khoan (bảng 5-31),
Bảng thông số tốc độ cắt đươc thiết lập như sau đây:
Vật liệu
Thép
HB<240
Thép
HB>240

D(mm)

35
7
35
7

T(phút)
70
25
70
25

35

105

7

35

35

105

7

35

35

105

7

35

Gang xám

HK nhôm

HK đồng

Cv
9.8
7
9.8
7
17.
1
14.
7
32.
6
28.
1
40.
7
36.
3

q

0.4
0.4
0.4
0.4
0.2
5
0.2
5
0.2
5
0.2
5
0.2
5
0.2
5

y
0.7
0.5
0.5
0.7

m
0.2
0.2
0.2
0.2

s

0.78
0.11
0.48
0.08

kv
0.6
0.8
0.8
0.8

v(m/ph)
12.4
14.48
16.09
4.79

0.4

0.125

0.12

0.8

24.24

0.55

0.125

0.71

0.8

12.8

0.4

0.125

1.1

0.7

30.66

0.55

0.125

0.2

0.7

25.09

0.4

0.125

1.1

0.6

45.1

0.55

0.125

0.2

0.6

27.78

Từ bảng thông số về tốc độ cắt ta xác định được tốc độ cắt lớn nhất và tốc độ cắt bé
nhất như sau :
vmin = 4,79 (m/ph)
vmax = 45,1 (m/ph)
Ta suy ra dược số vòng quay lớn nhất và số vòng quay nhỏ nhất của động cơ .
= = 2050,83 (v/ph)
= =43,56 (v/ph)
Phạm vi điều chỉnh tốc độ Rn:
Rn = = = 47,08
Máy khoan sản phẩm không đa dạng, mức độ chuyên môn hoá thấp, chỉ dùng để sản
xuất đơn chiếc nên ta chọn công bội của máy theo tiêu chuẩn là ϕ = 1,41.
Số cấp tốc độ của máy:
Zv = + 1 = =12,2

Chọn Z = 12.
Các số vòng quay theo số vòng quay tiêu chuẩn thì chọn:
Trang 6


Đồ án môn học : Máy công cụ
Chọn n1 = 45(vg/ph)
n2 = n1 . ϕ = 45.1,41 = 63.45
n3 = n2 . ϕ = 63.1,41 = 88,83
n4 = n3 . ϕ = 90.1,41 = 126,9
n5 = n4 . ϕ = 125.1,41 = 176.25
n6 = n5 . ϕ = 180.1,41 = 253.8
n7 = n6 . ϕ = 250.1,41 = 352,5
n8 = n7 . ϕ = 355.1,41 = 500,55
n9 = n8 . ϕ = 500.1,41 = 705
n10 = n9 . ϕ = 710.1,41 = 1001,1
n11 = n10 . ϕ = 1000.1,41 = 1410
n12 = n11 . ϕ = 1410.1,41 = 1988,1

⇒ chọn n2 = 63 (vg/ph)
⇒ chọn n3 = 90 (vg/ph)
⇒ chọn n4 = 125 (vg/ph)
⇒ chọn n5 = 180(vg/ph)
⇒ chọn n6 = 250(vg/ph)
⇒ chọn n7 = 355 (vg/ph)
⇒ chọn n8 = 500 (vg/ph)
⇒ chọn n9 = 710 (vg/ph)
⇒ chọn n10 = 1000 (vg/ph)
⇒ chọn n11 = 1410 (vg/ph)
⇒ chọn n12 = 2000 (vg/ph)

nt = nmin .= =116,19 (v/ph)
Số cấp chạy dao của máy:
Rs = = =13,22

Chọn ϕs = 1,26

Chọn Z = 12
Các giá trị lượng tiến dao:
Chọn S1 = Smin= 0,1 (mm/vg)
S2 = S1 . ϕs = 0,1.1,26 = 0,126
S3 = S2 . ϕs = 0,125.1,26 = 0,1575
S4 = S3 . ϕs = 0,16.1,26 = 0,2016
S5 = S4 . ϕs = 0,2.1,26 = 0,252
S6 = S5 . ϕs = 0,25.1,26 = 0,315
S7 = S6 . ϕs = 0,32.1,26 = 0,4032
S8 = S7 . ϕs = 0,4.1,26 = 0,504
S9 = S8. ϕs =0,5.1,26 = 0,63
S10 = S9 .ϕs = 0,63.1,26 = 0,7938
S11 = S10 . ϕs = 0,8.1,26 = 1,008
S12 = S11 . ϕs = 1,01.1,26 = 1,2726

Trang 7

⇒ Chọn S2 = 0,125 (mm/vg)
⇒ Chọn S3 = 0,16 (mm/vg)
⇒ Chọn S4 = 0,2 (mm/vg)
⇒ Chọn S5 = 0,25 (mm/vg)
⇒ Chọn S6 = 0,32 (mm/vg)
⇒ Chọn S7 = 0,4 (mm/vg)

⇒ Chọn S8 = 0,5 (mm/vg)
⇒ Chọn S9 = 0,63 (mm/vg)
⇒ Chọn S10 = 0,8 (mm/vg)
⇒ Chọn S11 = 1,01 (mm/vg)
⇒ Chọn S12 = 1,28 (mm/vg)


Đồ án môn học : Máy công cụ
1.3. Thiết kế động học toàn máy:
1.3.1. Thiết kế động học hộp tốc độ:
a) Thiết kế phương án không gian ( PAKG) :
− Tính số nhóm truyền tối ưu:
x = 1,6log = 1,6.log =2,636
vậy ta chọn x = 3.
Với số cấp tốc độ z = 12 và số nhóm truyền tối thiểu x=3 ta có các PAKG là
Z = 12 = 3 x 2 x 2 = 2 x 3 x 2 = 2 x 2 x 3
Vậy ta có 3 phương án bố trí không gian vì các nhóm truyền dùng chung bánh răng
di trượt... nên ta chọn phương án nào là tối ưu nhất.
Ta so sánh các phương án không gian để xem
+ Phương án nào mà trong hộp có tổng số bánh răng là nhỏ nhất
+ So sánh tổng số trục của phương án không gian
− Tính chiều dài hộp:
l = ∑b + ∑f với
b = (6 ÷ 10)m ; m = (0,75 ÷ 0,3)A
m: Môđun
A: Khoảng cách trục
f: Các loại khe hở
+ Chú ý lượng bánh răng chịu mômen xoắn ở trục cuối cùng
+ Chú ý các cơ cấu đặc biệt dùng trong ly hợp ma sát, phanh sau khi tính toán
xong tất cả những yếu tố trên ta lập bảng so sánh sau.

Lập bảng so sánh phương án không gian:
PAKG

3x2x2

2x3x2

2x2x3

Tổng số bánh răng

14

14

14

Tổng số trục

4

4

4

Chịu mômen xoắn

2

2

2

Từ bảng ta có thể chọn phương án không gian là 3 x 2 x 2 hay 2 x 3 x 2
Vì phương án không gian 3 x 2 x 2 có 3 bánh răng chịu tốc độ cao dẫn đến mau mòn
nhanh, không kinh tế,và giảm tốc tốt hơn.
Vậy ta chọn phương án 2 x 3 x 2 là tốt nhất.
b) Phân tích và chọn phương án thứ tự ( PATT) :
Với phương án không gian ở trên ta có nhiều phương án thay đổi thứ tự khác nhau
Số phương án thứ tự đó được tính theo công thức:
Bn = K! = 3! = 6
(K: Số nhóm bánh răng truyền dẫn trong hộp tốc độ)
Trang 8


Đồ án môn học : Máy công cụ
Ta có các phương án thứ tự sau:
PAKG

2x3x2

2x3x2

2x3x2 2x3x2 2x3x2

2x3x2

PATT

I II III

I III II

II I III

III II I

Lượng mở

1 2 6

1 4 2

3 1 6 2

Lượng mở
max

6

8

6

8

6

6

4xmax ≤ 8

7,85

15,6

7,86

15,6

7,86

7,86

II III I

III I II

4 1 6 1 3

6

2 1

Vì số vòng quay trục chính là cấp số nhân nên các tỷ số truyền trong từng nhóm cũng
là cấp lượng cấp số nhân có công bội 4xi
+ xi gọi là đặc tính hay lượng mở của nhóm truyền động nó là một số nguyên, lượng
mở xi phụ thuộc vào thứ tự hoán vị các nhóm truyền.
+ Tỉ số truyền và lượng mở phải nằm trong giới hạn cho phép
ϕxmax ≤ 8 và ϕxmax = 4x(p-1)

Trong đó: x: Lượng mở
p: Số tỷ số truyền trong nhóm
Từ đây ta loại 2 PATT là I-III-II và II-III-I
Ta có lưới kết cấu của PATT khác nhau như sau:
PAKG 2 x 3 x 2
PATT I II III
(x)

(1) (2) (6)

I
II
III

n1 n2 n3 n4 n5 n6 n7 n8 n9 n10 n11n12
PAKG 2 x 3 x 2
PATT II I III
Trang 9

IV


Đồ án môn học : Máy công cụ
(x)

(3) (1) (6)

I
II
III

n1 n2 n3 n4 n5 n6 n7 n8 n9 n10 n11n12

IV

PAKG 2 x 3 x 2
PATT III II I
(x)

(6) (2) (1)

I
II
III

n1 n2 n3 n4 n5 n6 n7 n8 n9 n10 n11n12
PAKG 2 x 3 x 2
PATT III I II
(x)

(6) (1) (3)
Trang 10

IV


Đồ án môn học : Máy công cụ

I
II

III

n1 n2 n3 n4 n5 n6 n7 n8 n9 n10 n11n12

IV

Từ bảng so sánh và lưới kết cấu ta chọn PATT II – I – III là PATT thiết kế vì lưới kết cấu
có hình rẽ quạt, các cấp thay đổi từ từ, không đột ngột.
c) Chọn tỷ số truyền và vẽ lưới đồ thị vòng quay:
Chọn n = 1000 (vòng/phút) ; ϕ = 1,41
Số vòng quay trục chính là: 45, 63, 90, 125, 180, 250, 355, 500, 710, 1000, 1410,
2000 (vòng/phút).
Dựa vào cơ sở lưới kết cấu ta vẽ lưới đồ thị vòng quay với các đường nằm ngang
biểu diễn các trục các điểm biểu diễn số vòng quay, các tia biểu diễn tỷ số truyền, ở đây
không phân bố đối xứng mà phân bố thích ứng với giá trị tỷ số truyền của nó với quy
ước như sau:
+ Các tia nghiêng sang phải biểu diễn tỉ số truyền i > 1
+ Các tia nghiêng sang trái biểu diễn tỷ số truyền i < 1
+ Các tia thẳng đứng biểu diễn tỷ số truyền i = 1
+ Các tia song song có giá trị như nhau
Tỉ số truyền i phải thoả mãn điều kiện:
1/4 ≤ i ≤ 2
1
ϕ2

i1 =

; i2 = ϕ; i3 =

1

ϕ3

1
ϕ2

; i4 =

; i5 =

1
ϕ

1
ϕ4

; i6 =

Trang 11

; i7 = ϕ2 .


Đồ án môn học : Máy công cụ

d) Tính toán bánh răng:
− Xác định tỷ số bánh răng trong nhóm 1:
i1 = = = =
f1 + g1 = 1+2 =3
1,41 =
f2 + g2 = 7+5 =12

Vậy bội số chung nhỏ nhất của các tổng trên: k = 12 có tia i1 nghiêng nhất nên bánh
răng nhỏ nhất là bánh răng chủ động của bộ truyền này:
Emin = Zmin= 17. = 4,25
Chọn Emin = 5
Lúc đó từng số bánh răng là : ∑Z = k.E =12.5=60
Z1 = ∑Z = .60 = 20
Z1’ = ∑Z =.60 = 40
Z2 = ∑Z = . 60 =35
Z2’ = ∑Z =.60 = 25
− Nhóm 2:
i3 = = = = f3 + g3 = 11+31 =42
i4= = = = f4 + g4 = 1+2 = 3
i5= = = =
f5+ g5 = 5 + 7 = 12

Trang 12


Đồ án môn học : Máy công cụ
Vậy bội số chung nhỏ nhất của các tổng trên: k = 84 có tia i3 nghiêng nhất nên bánh
rang nhỏ nhất là bánh rang chủ động cảu bộ truyền này:
Emin = Zmin= 17. = 0,77
Chọn E = 1
∑Z = k.E =1.84=84
Z3 = ∑Z = .84 = 22
Z3’ = ∑Z =.84 = 62
Z4 = ∑Z = .84 = 28
Z4’ = ∑Z =.84 = 56
Z5 = ∑Z = .84 = 35
Z5’ = ∑Z =.84 = 49

− Nhóm 3:
I6 = = = =
f6 + g6 = 5
I 7= = =
f7+ g7 = 3
Vậy bội số chung nhỏ nhất của các tổng trên: k = 15 có tia i6 nghiêng nhất nên bánh
rang nhỏ nhất là bánh rang chủ động cảu bộ truyền này:
Emin = Zmin= 5,67
Chọn E = 6
∑Z = k.E =15.6=90
Z6 = ∑Z =
Z6’ = ∑Z =
Z4 = ∑Z =
Z4’ = ∑Z =
e) Kiểm tra số vòng quay:
ntc − nth
% ≤ [∆ n ]
ntc

− Sai số vòng quay trục ra ∆n =
− Sai số vòng quay cho phép [∆n]
[∆n] = ± 10 (ϕ - 1)% = ± 10 (1,41 - 1 ) = 4,1%
ntc

− Số vòng quay tiêu chuẩn :
Tra bảng số vòng quay tiêu chuẩn , ta có chuỗi số vòng quay:
45 , 63, 90 , 125 , 180 , 250 , 355 , 500 , 710 , 1000 , 1410 , 2000 (vòng/phút).
− Số vòng quay thực tế nth
n Z 
Π i' 

i =1 Z
 i

Với :
STT
n th
n

tc

1
44,3
55
45

nth = nđc.ηđai.iđai.
nđc = 1440 (vòng/phút).
ηđai = 0,985 (ηđai : hiệu suất bộ truyền đai).
iđai = 0,7 (iđai :tỷ số truyền của bộ truyền đai).
2
3
4
5
6
7
8
9
89,28 124,19
25 354,8 50 714,26
62,5

175
6
4
0
4
0
8
25
50
63
90
125
180
355
710
0
0
Trang 13

10
993,5
48
1000

11
12
141
2000
0
141

2000
0


Đồ án môn học : Máy công cụ
∆n

1,43
3

0,79
4

0,793

0,654

277
8

0

0,045

0

-0,604

0,645

0,7
09

0

1.3.2. Thiết kế hộp chạy dao:
a) Thiết kế phương án không gian (PAKG):
Giới hạn lượng chạy dao: Smax = 1,19(mm/vg); Smin = 0,09 (mm/vg)
Zs = 12; ϕ = 1,26
Yêu cầu:
−

Hộp chạy dao trong máy khoan đảm bảo cho máy khoan có một tốc độ cần thiết

trong quá trình cắt, lượng di động không đòi hỏi chính xác lắm.
−
Để đảm bảo chiều cao theo chiều trục người ta dùng cơ cấu then kéo. Tùy theo vị
trí của then kéo mà một trong những bánh răng lồng không sẽ được cố định với trục, và
thực hiện truyền chuyển động giữa 2 trục.
−
Cơ cấu này có ưu điểm: kích thước nhỏ gọn vì chỉ có 2 trục, không có bánh răng
di trượt và ly hợp, các bánh răng đặt kề nhau với độ hở nhỏ. Ngoài ra còn có thể sử dụng
bánh răng nghiêng.
−
Tuy nhiên hộp chạy dao dùng cơ cấu then kéo cũng có nhược điểm:
+ Độ bền và độ cứng vững kém nên không thể truyền được momen lớn (do phay
rãnh then trên trục)
+ Độ mòn của bánh răng lớn, hiệu suất truyền động thấp vì các bánh răng không
làm việc vẫn ăn khớp vào nhau.
+ Không thể dùng các bánh răng có đường kính lớn, vì để hạn chế lượng di động

của then kéo thì bánh răng mỏng; bánh răng mỏng không thể dùng đường kính
lớn.
Ta có bảng:

Z = 12

=3x4

=4x3

=3x2x2

=2x3x
2

=2x2x
3

= 2x
6

= 6x2

I

II

III

IV

V

VI

VII

Ta lập bảng so sánh các phương án không gian

Pimax

2x6

6x2

3x4

4x3

3x2x2

4

6

4

4

3

Trang 14

2x3x2 2x2x3
3

3


Đồ án môn học : Máy công cụ
S= 2∑Pi

16

16

14

14

14

14

14

Smin

3

3

3

3

4

4

4

Từ bảng trên ta rút ra nhận xét sau:
- Các loại (III, IV, V) sẽ làm kích thước chiều rộng hộp tăng lên.
- Các loại (VI, VII) có số bánh răng trên trục nhiều dẫn đến trục yếu ⇒ kích thước
chiều dài hộp tăng.
- Các loại (I, II) là hợp lý nhưng PAKG 4 x 3 có số bánh răng ở trục cao do đó dễ
mòn và độ cứng vững thấp.
Vậy ta chọn phương án không gian Z = 3 x 4
b) Thiết kế phương án thứ tự ( PATT):
Ta có 2 phương án thứ tự

3x4

3 x 4

I II

(II) (I)

(1) (3)

(4) (1)

Ta so sánh lưới kết cấu của hai phương án.
PAKG
PATT

i2

i1

i4

3x4
I II

i3

i5
i7
i6

1

2

3

4

5

6

Trang 15

7

8

9

10

11

12


Đồ án môn học : Máy công cụ
PAKG
PATT
i1

i4

1

i3

i2

i5

2

3x4
II
I

i7

i6

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

So sánh hai lưới kết cấu nay ta nhận thấy phương án đầu tiên là phương án tối ưu hơn
vì: có lượng mở nhỏ hơn , dễ điều khiển hơn.
c) Đồ thị vòng quay:
Để rút ngắn khoảng cách chiều trục, giảm chiều cao của hộp chạy dao ta dùng hộp
chạy dao có cơ cấu bánh răng dùng chung.
Ưu điểm:
+ Giảm số bánh răng cần thiết.
+ Giảm kích thước trục.
Nhược điểm:
+ Bánh răng dùng chung mau hỏng.
Biện pháp khắc phục: Các bánh răng dùng chung làm bằng vật liệu tốt và gắn cố định
trên trục.
- Để thoả mãn điều kiện dùng chung ta tính các tỉ số truyền.

z

z
Z

i1 =

1
'
1

Z

; i3 =

3
'
3

z
Z

;

i5 =

z

5
'
5

Z

;

z

z

z

Z

Z

Z

2
'
2

4
'
4

i7 =

6
'
6

7
'
7

i2 = ; i4 = ;
i6 =
Để kích thước nhỏ thì tích của 2 tỉ số truyền do bánh răng dùng chung ở 2 nhóm
truyền động nên gần bằng 1.
 Trường hợp dùng 2 bánh răng dùng chung:

Bánh răng dùng chung phải nằm tốt nhất trong 2 tia i1i7; i3i6 do đó:
= Z7; = Z 6
Suy ra:
Z1 + = Z3 +
+ = Z 3 + Z6
⇒
(1 + i1) = Z3 (1 + i3)
Trang 16


Đồ án môn học : Máy công cụ
(1 + 1/i7) = (1 + 1/i6)

⇒

1 + i1
1
1+
i7

i7 =

=

1 + i3
1
1+
i6

(1 + i 3 ) × i 6

(1 + i 1 ) × (1 + i 6 ) − i 6 −i 6 ×i 3

Vì chuổi n của trục III phân bố theo qui luật cấp só nhân, nên ta có:
n1:n2:n3: ... :n12 = 1:ϕ:ϕ2:ϕ3: ... :ϕ11.
Dựa vào hệ thống 12 phương trình số vòng quay ở trên, ta tính các tỷ số truyền trong
từng nhóm. Với hệ số công bội ϕs = 1,26.
Đồ thị vòng quay như sau:
PAKG
PATT

3x4
I II

i1

i3

i2

i4
i6

i7

i5
1

2

3

4

5

6

7

i1:i2:i3 = n1:n2:n3
n1:n2:n3 = 1:ϕ:ϕ2

i1:i2:i3 =1:ϕ:ϕ2
Chọn i3 = 1/ϕ
⇒ i2 = 1/ϕ2 ⇒ i1 = 1/ϕ3
n1:n7 = i4:i6
n1:n7 = 1:ϕ6

i4:i6 =1:ϕ6
Chọn i6 = ϕ ⇒ i4 = 1/ϕ5
Vơi i3 = 1/ϕ, i1 = 1/ϕ3 và i6 = ϕ ⇒ i7 = ϕ4
n1:n4 = i4:i5
n1:n4 = 1:ϕ3

i4:i5 =1:ϕ3
⇒ i5 = 1/ϕ2
Kiểm nghiệm điều kiện động học
Ta có: imax = i7 = ϕ4 = 2
imin =i4 = 1/ϕ5 = 0,31488.
Trang 17

8

9


Đồ án môn học : Máy công cụ
Các giá trị trên điều thoã mãn điều kiện tỷ số truyền: 1/5 ≤ is ≤ 2,8.
Phạm vi điêu chỉnh tỉ số truyền giới hạn trong từng nhóm truyền là:
Rn =

imax
imin

= ϕ8 = 6,35 < 14
Vậy các tỉ số truyền trên diều thoã mãn phạm vi diều chỉnh tỷ số truyền cho phép.
d) Tính toán bánh răng:
− Tính số răng của các bánh răng trong nhóm I:
Ta có:
1
1
1 f1
=
= =
3
3
2 g1
ϕ
1,26

i1 =

⇒ f1 + g1 = 1+2 = 3

1
1
31 f 2
=
=
=
2
2
50 g 2
ϕ
1,26

i2 =

⇒ f2 + g2 = 31+50 = 81= 34

1
1
4 f3
=
= =
1,26 5 g 3
ϕ

i3 =
⇒ f3 + g3 = 4+5 = 9 = 32

Vậy bội số chung nhỏ nhất là k = 81 ta chọn tia i1 nghiêng nhất giảm tốc bánh răng
nhỏ chủ động.
f 1 + g1

Vậy Eminc =

k. f 1

×Zmin ; Zmin = 17

3
81

Eminc =
x 17 < 1
Chọn Emin = 1
Lúc đó tỷ số bánh răng là ∑.Z = k . E = 81 x 1 = 81
f1

g1 + f 1

⇒ Z1 =
x ∑Z =
⇒ Z'1 = ∑Z - Z1 = 81
f2
g2 + f 2

1
3

. 81 = 27
- 27 = 54

31
81

⇒ Z2 =
x ∑Z =
. 81 = 31
⇒ Z'2 = ∑Z - Z2 = 81 - 31 = 50

Trang 18


Đồ án môn học : Máy công cụ
f3

g3+ f 3

4
9

⇒ Z3 =
x ∑Z =
. 81 = 36
⇒ Z'3 = ∑Z - Z3 = 81 - 36 = 45
− Xác định số răng của các bánh trong nhóm II:
Ta có: Z’1 = Z7; Z’3 = Z6.

Nên Z7 = 54 ⇒Z’7 =

Z7
54
=
= 27
i7 1, 264

Trong một nhóm truyền tổng số răng bằng nhau:
⇒ Z6 + Z’6 = 54 + 27 =81
Z6 = 45⇒ Z’6 = 36
Z5
1
=
Z '5 1,26 2

⇒Z5 = 31; Z’5 = 50
Z4 + Z’4 = 81
Z4
1
=
Z ' 4 1,26 5

⇒Z4 = 19; Z’4 = 62
Vậy số răng của các bánh răng trong hộp như sau:
Z1 = 27;

Z’1 = 54

Z2 = 31;

Z’2 = 50

Z3 = 36;

Z’3 = 45

Z4 = 19;

Z’4 = 62

Z5 = 31;

Z’5 = 50

Z6 = 45;

Z’6 = 36
Trang 19


Đồ án môn học : Máy công cụ
Z7 = 54;

Z’7 = 27

e) Thiết kế bộ truyền khác của hộp chạy dao:
Để chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến và giảm tốc độ ta nối đầu ra hộp
chạy dao với bộ truyền Trục vít_Bánh vít và Bánh răng_Thanh răng. Các số liệu của bộ ta
lấy theo máy chuẩn.
Bộ truyền Trục vít - Bánh vít: itr_bv =

1
47

.

Bộ truyền Bánh răng - Thanh răng:
Môđum: m = 3,5.
Số răng của bánh răng: Z = 14.
Ngoài ra, từ trục chính đến hộp chạy dao ta lắp thêm bộ giảm tốc có tỉ số truyên tổng
cộng i thỏa mãn điều kiện:

i×i1×i4×
⇒i=

1
47

×π×m×Z =Smin

47 × S min
47 × 0,1
=
= 0,194
i1 × i4 × π × m × Z 0,5 × 0,315 × 3,14 × 3,5 × 14

− Chọn giảm tốc theo hai cấp với các bánh răng có số răng là: a, b, c, d.
a c
. = 0,194
b d

ta chọn a=17,b=50, c=17 ,d=30 thoả mãn điều kiện.

− Tính sai số vòng quay trục ra:
Sai số vòng quay trục ra:
ntc − nth
ntc

∆n =
% ≤ [∆n]%
Sai số [∆n] = ± 10(ϕ - 1)% = ± 2,6%
Số vòng quay nhỏ nhất đầu ra hộp giảm tốc:
nmin = n1 =

S min
1
3,14 × 3,5 × 14 ×
47

= 0,03(v / p )

Từ đó suy ra chuổi số vòng quay tiêu chuẩn của hộp như sau:
0,03; 0,0378; 0,0476; 0,06; 0,0756; 0,0953; 0,12; 0,15; 0,19; 0,24; 0,3; (v/p).
Trang 20


Đồ án môn học : Máy công cụ
Số vòng quay thực tế:
p

Zi

∏ Z 'i
n1 = 1vòng trục chính×i×
n2 = 1×0,194×
n3 = 1×0,194×
n4 = 1×0,194×
n5 = 1×0,194×
n6 = 1×0,194×
n7 = 1×0,194×
n8 = 1×0,194×
n9 = 1×0,194×

31 19
×
=
50 62
36 19
×
=
45 62
27 31
×
=
54 50
31 31
×
=
50 50
36 31

×
=
45 50
27 45
×
=
54 36
31 45
×
=
50 36
36 45
×
=
45 36

n10 = 1×0,194×
n11 = 1×0,194×
STT
ntc(v/p)
nth(v/p)
[∆]%

1
0,0
3
0,0
3
0

2
0,03
2
0,03
7
-0,16

0,0297

0,0476
0,06
0,0746
0,0962
0,1213
0,1504
0,194

36 54
×
=
45 27

4
0,0
6
0,0
6
0

= 1×0,194×

0,0369

31 54
×
=
50 27

3
0,04
8
0,04
8
0

i =1

27 19
×
=
54 62

0,2406
0,3104
5
0,07
6
0,07
5
0,01

6
0,09

7
0,12

0,09
6
-0,07

0,12
1
0,01

Trang 21

8
0,1
5
0,1
5
0

9
0,19

10
0,24

11
0,3

0,19
4
-0,02

0,24

0,3
1
0,0
3

0


Đồ án môn học : Máy công cụ
Ta có công thức sau: ∆n = ±10( ϕ -1 )% = ± 10.(1,26 - 1)%= ± 2,6%.
Ta nhận thấy ∆n = ± 2,6%.lớn hơn nhiều so với [∆i]% trên bảng nên thoả mãn điều
kiện sai số giới hạn cho phép.

Trang 22


Đồ án môn học : Máy công cụ
Phần 2 :

2.1.

THIẾT KẾ KẾT CẤU MÁY

Tính công suất máy và chọn động cơ:
− Theo phương pháp gần đúng theo hiệu suất tăng
− Theo phương pháp tính toán

Xác định công suất động cơ là vấn đề khó khăn, vì khó xác định đúng điều kiện làm
việc, hiệu suất máy, điều kiện chế tạo cũng như các ảnh hưởng khác.
a. Tính momen xoắn và lực dọc trục:
− Momen xoắn: Mxmax =10.CM.Dq.Sty.kP
Nếu xét đến vật liệu gia công la thép có σB=750MPa.
Cm = 0,0345; q =2 ; y = 0,8 ( Tra sổ tay công nghệ chế tạo máy, tập II )
D = 35; S=0,48 ; kP= 1 (Tra sổ tay công nghệ chế tạo máy, tập II)
⇒Mxmax =10 . 0,0345 . 352 . 0,480,8 . 1
= 234,93 (Nm) = 234930 (Nmm)
− Lực tác dụng dọc trục chính:
P0 =10.Cp.Dq.Sty.kP
Cp = 68; q = 1, y = 0,7; kP=1 (Tra sổ tay công nghệ chế tạo máy)
⇒P0max = 10 . 68 . 351. 0,480,7 = 14237 (N).
b. Tính chọn công suất động cơ:
− Công suất cắt:
M x max × nt 234930 × 184,06
=
= 4,527 (kw)
6
9,55 × 106
Nc = 9,55 × 10

Trong máy khoan công suất động cơ truyền dẫn chính gồm có 3 phần
Nđcv = Nc + N0 + Np

Trong đó:
N0: công suất chạy không.
Np: công suất tiêu hao phụ do hiệu suất và nguyên nhân ngẫu
nhiên ảnh hưởng đến sự làm việc của máy.
Thường Nc = (0,7÷0,8)Ndc cho nên ta có thể tính gần đúng, công
suất động cơ dẫn chính theo công suất cắt như sau:
Nc
(kw)
µ
Nđcv =

η = 0,75 hiệu suất tổng của truyền dẫn.
4,527
= 6,035 ( kw)
0,75
Nđcv =

− Công suất chạy dao được tính theo tỷ lệ phần trăm công suất truyền dẫn chính.
Ndcs = k.Nđcv
Máy khoan k = 0,04
Ndcs = 0,04.6,035 = 0,241 (KW)
Trong máy khoan dùng một động cơ cho truyền dẫn chính lẫn truyền dẫn chạy
dao nên:
Nđc = Nđcv + Nđcs = 6,035+ 0,241 =6,276 (KW)
Trang 23


Đồ án môn học : Máy công cụ
− Ta chọn động cơ điện loại AO2 che kín có quạt gió. Công suất 7,5 (KW) Với tốc
độ quay của động cơ là 1460(vg/ph).

2.2.

Tính công suất, số vòng quay tính toán, mô men xoắn, đường kính sơ bộ của các

trục trong xích chạy dao:
a. Trục V:
− Đây là trục đầu tiên của hộp chạy dao do đó công suất trên trục này chính bằng
công suất đầu của hộp chạy dao: NIV = 0,079 (KW)
− Số vòng quay tính toán:
n max V = nmax IV .ibr1 = 1484,1.

n min V = n min IV .ibr1 = 95.

ntính = nmin .4

23
= 679,42
50

23
= 43,47
50

(vg/ph)

(vg/ph)

nmax
679,42
= 43,47.4

= 86 ,43
n min
43,47

Do đó:

(vg/ph)

− Momen xoắn trên trục V:
M xV = 9,55.10 6.

NV
0,079
= 9,55.10 6.
= 8508
ntV
86 ,43

(N.mm)

− Đường kính sơ bộ của trục tính theo công thức:
d sb ≥ C.3

Trong đó:

N
n

d – đường kính trục;
N – công suất truyền (KW);

n – số vòng quay trong một phút của trục;
C – hệ số tính toán phụ thuộc vào [τ]x, chọn C = 130
d sbV = 130.3

0,079
= 14.5(mm)
86 ,43

Chọn dIV =25 (mm)

Trang 24


Đồ án môn học : Máy công cụ
b. Trục VI:
− Công suất trên trục VI:
NVI = NV. ηổ. ηbr = 0,079.0,97.0,99 = 0,074 (KW)
− Số vòng quay tính toán:
nmax VI = nmax V .ibr 2 = 679,42.

nmin VI = n min V .ibr 2 = 43,47.

ntính = nmin .4

20
= 271,768
50

20
= 17,388

50

(vg/ph)

(vg/ph)

nmax
271,768
= 17,388 .4
= 34,573
n min
17,388

(vg/ph)
− Momen xoắn trên trục V:
M xVI = 9,55.10 6.

NV
0,074
= 9,55.10 6.
= 20440,8
ntV
34,573

(N.mm)

− Đường kính sơ bộ của trục tính theo công thức:
d sbVI = 130.3

0,074

= 16,75(mm)
17,388

Chọn dVI = 25 (mm)
c. Trục VII:
− Công suất trên trục VII:
NVII = NVI. ηổ. ηbr = 0,074.0,97.0,99 = 0,071 (KW)
− Số vòng quay tính toán:
nmax VII = nmax VI .imax = 271,768.

nmin VII = nmin VI .i min = 17,388 .

ntính = nmin .4

36
= 217,41
45

27
= 8,694
54

(vg/ph)

(vg/ph)

n max
217,41
= 8,694.4
= 19,44

nmin
8,694

(vg/ph)
− Momen xoắn trên trục V:
Trang 25