thiết kế máy công cụ

MỤC LỤC
Chương 6: Các chỉ tiêu kinh tế-kỹ thuật của máy thiết kế........................................................6
1. Năng suất máy: ...................................................................................................................6
2. Độ chính xác máy: .............................................................................................................8
Chương 7: Lựa chọn đặc tính kỹ thuật máy thiết kế...............................................................15
1. Xác định rõ công dụng của máy thiết kế: .........................................................................15
2. Phạm vi tốc độ công tác: ..................................................................................................15
3. Đặc điểm của điều chỉnh phân cấp:..................................................................................17
4. Tốc độ chuyển động phụ:..................................................................................................20
5. Công suất truyền dẫn:.......................................................................................................21
6. Lực trong truyền dẫn Lực phát sinh trong máy do:..........................................................24
7. Chế độ tải tính toán đối với các máy vạn năng: ...............................................................25
Chương 8: Thiết kế động học truyền dẫn máy công cụ...........................................................27
1. Lựa chọn động cơ điện trong truyền dẫn:........................................................................27
2. Điều chỉnh tốc độ phân cấp:..............................................................................................28
3. Điều chỉnh tốc độ vô cấp:.................................................................................................32
4. Truyền dẫn chuyển động phụ trong máy công cụ:............................................................36
5. Truyền dẫn định vị chính xác:...........................................................................................38
Chương 9: Trục chính-Ổ trục chính.........................................................................................42
1. Các yêu cầu chung đối với cụm trục chính:.....................................................................42
2. Vật liệu và kết cấu trục chính...........................................................................................42
3. Tính toán trục chính:.........................................................................................................44
4. Ổ trục chính: Có thể sử dụng ổ lăn (bi, con lăn) hoặc ổ trượt.........................................48
5. Trình tự thiết kế cụm trục chính:......................................................................................57
Chương 10: Hệ thống điều khiển cơ khí và cơ cấu an toàn trên máy công cụ.......................60
1. Chức năng và yêu cầu của hệ thống điều khiển máy công cụ.........................................60
2. Tính toán thiết kế hệ thống điều khiển cơ khí (bằng tay) Cần tính chọn 3 loại cơ cấu....60
3. Lập bảng chu kỳ gạt và vẽ đường khai triển của cam (hoặc bảng tuần tự cho..........64
4. Thiết kế cam hoặc đĩa lỗ Ví dụ 1:.....................................................................................64

1

Mở đầu: CÁC VẤN ĐỀ CHUNG VỀ THIẾT KẾ MÁY
1.Các giai đoạn chính của quá trình thiết kế máy: Toàn bộ quá trình thiết kế máy

có

thể phân chia thành các giai đoạn sau (H6.1)

H6.1: Các giai đoạn thiết kế máy
 Đầu tiên, cần xác định rõ công dụng máy thiết kế và các tham số có liên
quan đến các chỉ tiêu kinh tế-kỹ thuật bằng cách dựa vào các số liệu ban đầu về yêu
cầu đối với các chi tiết gia công được trên máy, như
 kích thước, hình dáng, tập hợp các bề mặt gia công, vật liệu và chất
lượng bề mặt gia công
 tính đa dạng của các chi tiết gia công được trên máy
Các yêu cầu về chi tiết gia công là cơ sở lựa chọn phương pháp gia công và dụng cụ
cắt cần thiết. Ngoài ra, các số liệu đầy đủ của chúng giúp ta xác định được đặc tính kỹ
thuật máy thiết kế, gồm phạm vi tốc độ công tác, tốc độ chuyển động phụ của các cơ
cấu chấp hành máy, công suất truyền dẫn, phương pháp điều chỉnh cũng như mức độ
cung cấp cho máy các trang bị phụ cần thiết.
– Xác định đặc tính kỹ thuật máy thiết kế: Nhiệm vụ kỹ thuật ở giai đoạn nầy
2


là lập luận có cơ sở tính chất hợp lý của việc chế tạo máy mới đồng thời cho các số
liệu ban đầu để thiết kế máy. Máy mới phải có các ưu điểm nỗi bật so với các máy
hiện có, nói chung phải nâng cao được các chỉ tiêu về chất lượng trong điều kiện đảm
bảo hiệu quả kinh tế. Khi xác định đặc tính kỹ thuật cho máy thiết kế, nên tiến hành
lập bảng đặc tính kỹ thuật của các máy cùng kiểu. Việc phân tích bảng giúp ta nhận

xét, vạch ra được các ưu nhược điểm của chúng một cách dễ dàng.
 Đặc tính kỹ thuật máy thiết kế cung cấp các số liệu ban đầu để nghiên cứu,
phân tích, lựa chọn sơ đồ nguyên lý toàn máy: sơ đồ động, sơ đồ điện, sơ đồ thủy lực
hay khí nén…
Các giai đoạn thiết kế nêu trên là nội dung của bản kiến nghị kỹ thuật, cũng chính là
luận chứng kinh tế-kỹ thuật cho máy thiết kế. Sau khi đã được sự thoả thuận của phía
đặt hàng, bản kiến nghị nầy dùng làm cơ sở thực hiện các công việc thiết kế tiếp theo.
Bản kiến nghị kỹ thuật cùng với giai đoạn thiết kế cụm máy gọi chung là quá trình
thiết kế kỹ thuật. Cuối quá trình nầy, toàn bộ kết cấu máy bao gồm bản vẽ lắp tất cả
các cụm kể cả thuyết minh chỉ rõ đặc tính kỹ thuật, các chi tiết tiêu chuẩn, các phân
tích tính toán cụm và chi tiết máy đã được hoàn tất, bố cục máy và lắp ráp chung đã
được kiểm tra.
Quá trình thiết kế chế tạo được tiến hành ngay khi hồ sơ thiết kế kỹ thuật được cấp
trên duyệt y và hiệu chỉnh. Công việc chính của quá trình nầy là nghiên cứu thiết kế
chế tạo các cụm và các chi tiết chủ yếu, các điều kiện kỹ thuật cần thiết. Đây chính là
các văn kiện kỹ thuật để chế tạo, lắp ráp và điều chỉnh máy.
Sau quá trình thiết kế chế tạo, thường thực hiện chế tạo 1 hay 2 mẫu thử nhằm kiểm
tra, thử nghiệm và đưa vào những hiệu chỉnh thích hợp cho các bản vẽ chế tạo chi tiết,
các cụm máy. Mẫu thử nghiệm cần kiểm tra về độ chính xác, độ cứng vững, tính chịu
rung..., tiếng ồn, sự toả nhiệt cũng như các tham số đặc trưng cho hệ thống chỉ tiêu
kinh tế-kỹ thuật khác.
H6.2 giới thiệu các bước thiết kế cụm máy. Khi đã xác định được các đặc tính kỹ
thuật chính của máy thiết kế, bước tiếp theo là lựa chọn các phương án khác nhau về
kết cấu có kèm theo tính toán, thiết kế sơ bộ để so sánh, phân tích theo điều kiện cụ thể
và là cơ sở chọn phương án kết cấu tối ưu. Kiểm tra lại lần cuối phương án đã chọn so
với nhiệm vụ thiết kế đặt ra trước khi tiến hành xây dựng bản vẽ lắp ráp cụm máy.
H6.3 là 1 ví dụ trình bày các bước thực hiện khi thiết kế cụm trục chính máy mài.
3

H6.2: Các bước thiết kế cụm máy

H6.3: Ví dụ thiết kế cụm trục chính máy mài
4


Dựa trên các số liệu ban đầu như độ chính xác và số vòng quay của trục, có thể có
nhiều phương án lựa chọn kết cấu ổ trục khác nhau. Tính toán phân tích sơ bộ cho
phép loại trừ những phương án không thích hợp và chọn được 1 hay 2 phương án tốt
nhất. Quyết định phương án cuối cùng phải căn cứ vào các chỉ tiêu kinh tế-kỹ thuật,
sau đó lập các văn kiện kỹ thuật và toàn bộ bản vẽ thiết kế.
Mẫu thử cũng phải được thử nghiệm gia công các loại chi tiết thông thường, và theo
chế độ gia công nâng cao. Một lần nữa, có thể cần hiệu chỉnh các bản vẽ chế tạo do
thay đổi điều kiện kỹ thuật, vật liệu hay kết cấu...
Chỉ sau khi hoàn tất thử nghiệm, máy thiết kế mới được tiến hành sản xuất hàng loạt.
Tuy nhiên công việc của người thiết kế vẫn chưa kết thúc vì phải theo dõi thường
xuyên máy làm việc trong điều kiện sản xuất thực tế, thường xuất hiện những khả
năng mới yêu cầu cải tiến kết cấu sau nầy.
Rõ ràng là quá trình thiết kế và chế tạo máy mới đòi hỏi nhiều thời gian và công sức.
Để đẩy mạnh và ứng dụng nhanh chóng những kiểu máy hoàn thiện hơn, phải có các
phương pháp thiết kế tiên tiến. Triển vọng mới hiện nay là khả năng tự động hoá thiết
kế nhờ các phương tiện kỹ thuật tính, qua đó có thể cải thiện năng suất lao động cho
người thiết kế
Những phần việc thiết kế đã được tự động hoá:
 Thu thập và xử lý các thông tin ban đầu về số lượng, chủng loại chi tiết gia
công, số liệu thống kê về miền sử dụng máy...
 Tính toán phân tích thiết kế kỹ thuật, mô phỏng cơ cấu, chế tạo mẫu thử...
 Xử lý các văn kiện kỹ thuật.

5

Chương 6: CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ KỸ THUẬT CỦA MÁY THIẾT KẾ
1.Năng suất máy:
1.1 Năng suất cắt gọt: tính bằng lượng kim loại lấy đi trong 1 đơn vị thời gian đối
với 1 hay nhiều chi tiết gia công đồng thời trên máy. Các giá trị (trung bình) cho theo
bảng (6.1) giúp ta có thể hình dung về năng suất cắt gọt đối với các phương pháp gia

1500

Mài
Tia lửa điện

0,06

Điện hoá

15

10

800

0,6

Siêu âm

1

25

15

1,0

Laze

0,01

4000

đơn vị Côngsuất

Dạng gia công

Năngsuất
3
[cm /ph]

Tiện

đơn vị Côngsuất

Dạng gia công

Năngsuất
3
[cm /ph]

công khác nhau.

Bảng 6.1: Năng suất gia công
1.2 Năng suất tạo hình: tính bằng diện tích bề mặt hay tổng của k bề mặt gia công
đồng thời trên máy trong 1 đơn vị thời gian
k



6


Vdci
n0 t
L  

Qth 

(6.1)

cg

T

1

trong đó:

i

Vdci : tốc độ chuyển động tương đối của dụng cụ cắt dọc theo chiều dài đường

sinh của bề mặt thứ i
Li : chiều dài hành trình
n0 : số lượng chi tiết gia công đồng thời trên 1 vị trí công tác
tcg : thời gian cắt gọt
T : khoảng thời gian của toàn bộ chu kỳ
Cả 2 loại năng suất trên được gọi là năng suất công nghệ, chỉ dùng khi so sánh năng
suất giữa các phương pháp gia công bề mặt khác nhau, nhưng không xác định được
năng suất thực tế của máy. Năng suất máy phải kể đến chi phí thời gian dành cho các
nguyên công phụ bên cạnh thời gian cắt gọt cần thiết cho gia công.

7


1.3 Năng suất từng chiếc: đo bằng đại lượng tỉ lệ nghịch với thời gian tiêu tốn khi
gia công 1 chi tiết


Q

1
T



1
QT
t cg  t  1  t ph
ph
QT

(6.2)

tph : thời gian dành cho các nguyên công phụ, không trùng với thời gian gia
công
Q 
T

1

: Năng suất công nghệ

(6.3)

t cg

Nếu tph = 0 hay quá trình gia công được thực hiện một cách liên tục và tất cả các
nguyên công phụ đều trùng với thời gian gia công liên tục, thì năng suất máy chính
bằng năng suất công nghệ, Q = Q T, cũng đồng nghĩa với 1 chiếc máy lý tưởng tự động
cắt gọt liên tục không có hành trình chạy không.
Năng suất thực tế của máy khác với các giá trị xác định bởi các biểu thức trên, do
nhiều nguyên nhân khác nhau: thời gian dành cho phục vụ bảo quản, những trục trặc
ngẫu nhiên khi làm việc, thay thế hoặc hiệu chỉnh các dụng cụ đã mòn...Để tính đến tất
cả các khoảng chi phí thời gian nầy, thường dùng hệ số sử dụng kỹ thuật  xác định
như sau:

=

1

(6.4)

t ngck
1
T

trong đó tngck : tổn thất thời gian ngoài chu kỳ khi gia công 1 chi tiết và không có liên
quan đến đặc tính của quá trình công nghệ thực hiện trên máy. Khi đó, năng suất từng
chiếc được tính:
1

Q t t t
cg
ph
ngck



1
t cg  t ph



(6.5)


Những phương pháp cơ bản để nâng cao năng suất:


Tăng năng suất công nghệ



Làm trùng thời gian của các nguyên công khác nhau



Giảm bớt thời gian chạy không



Giảm bớt tất cả các dạng tổn thất ngoài chu kỳ

2.Độ chính xác máy:
2.1 Sai số hình học: là sai số vị trí tương quan bố trí các cụm, cơ cấu máy, phụ
thuộc vào độ chính xác gia công các chi tiết và lắp ráp máy. Do vị trí tương quan giữa
các cụm và chi tiết máy không được bảo đảm chính xác, chẳng hạn các chi tiết dẫn
hướng- sóng trượt, bàn trượt... chế tạo không chính xác dẫn đến quỹ đạo chuyển động
của cơ cấu máy bị sai lệch, hoặc khe hở của ổ trục chính hay độ ô van của cổ trục gây
ra độ đảo hướng kính của đầu mút trục chính làm sai lệch hình dạng chi tiết theo
phương ngang...
Để đảm bảo sai số hình học nằm trong giới hạn cho phép, người thiết kế quy định các
yêu cầu về độ chính xác chế tạo chi tiết máy xuất phát từ dung sai cho phép của chi tiết
gia công trên máy có tính đến khả năng sản xuất thực tế.
2.2 Sai số động học: là sai số gây ra do chế tạo không chính xác các bộ truyền như
bánh răng, bánh vít-trục vít, vít me-đai ốc trong xích động làm ảnh hưởng đến tốc độ
chuyển động của cơ cấu chấp hành, đặc biệt quan trọng trong những trường hợp khi
cần có sự phối hợp chuyển động giữa dụng cụ và phôi để tạo hình, ví dụ gia công răng,
cắt ren...Sai số chế tạo các khâu cuối của xích động, như các bộ truyền bánh vít-trục
vít, bộ truyền vít me-đai ốc có ảnh hưởng lớn đến độ chính xác động học máy.
2.3 Sai số đàn hồi: là sai số gây ra do biến dạng cơ cấu, cụm máy dưới tác dụng

của lực cắt dẫn đến thay đổi vị trí tương quan ban đầu giữa dụng cụ cắt và chi tiết gia
công. Như đã biết, lực cắt tổng thay đổi trong quá trình gia công theo giá trị, phương
và điểm đặt. Khối lượng các cụm máy khi chuyển động gây ảnh hưởng khác nhau đến
các bộ phận chịu tải và làm thay đổi giá trị chuyển vị đàn hồi. Khả năng của máy
chống lại sự phát sinh chuyển vị đàn hồi gọi là độ cứng vững, hay độ cứng. Độ cứng J
của cụm máy được xác định bằng tỉ số lực P đặt vào cụm theo phương gây biến dạng


cụm :

J

P


[N/mm]

(6.6)

Độ cứng J của máy ảnh hưởng quan trọng đến độ chính xác gia công, do vậy dùng
làm tiêu chuẩn chính để chọn lựa vật liệu. Các số liệu về độ cứng thường được lấy
theo các tài liệu thực nghiệm, tuy nhiên có thể tính toán phân tích độ cứng qua biến
dạng cụm máy xuất phát từ những nguyên nhân sau


Biến dạng bản thân vật thể chi tiết



Biến dạng tiếp xúc



Biến dạng do khe hở của mối ghép



Biến dạng bề mặt



Biến dạng của thành mỏng (tấm, nêm...)

2.4 Sai số do nhiệt độ: là sai số gây ra do sự tăng nhiệt không đồng đều ở các vị trí
khác nhau của máy trong quá trình làm việc và làm thay đổi độ chính xác hình học ban
đầu. Sự thay đổi của biến dạng nhiệt theo thời gian tuân theo quy luật hàm mũ, có
t


dạng:

l t  l0 (1  e

)

(6.7)

trong đó  : tham số phụ thuộc vào hệ số toả nhiệt, nhiệt dung riêng của cụm máy, vào
khối lượng và các kích thước chính

2.5 Sai số động lực học: gây ra do dao động tương đối của dụng cụ cắt so với chi
tiết gia công, đặc biệt có ý nghĩa ở các quá trình chuyển tiếp như khởi động, phanh
hãm, đảo chiều, tiến dao...Ngoài tác động có hại đến độ chính xác gia công, dao động
trong máy còn ảnh hưởng đến tuổi thọ dụng cụ, tuổi thọ cơ cấu và chi tiết máy.
Các ảnh hưởng của dao động đến sai số gia công thường được đánh giá qua các
đường đặc tính tần số-biên độ và pha-biên độ
2.6 Sai số dụng cụ cắt: loại sai số nầy gây ra do mòn dụng cụ và đây là 1 trong
những nguyên nhân chính của sai số gia công. Bên cạnh đó còn do sai số chế tạo của
bản thân dụng cụ cắt và sai số gá đặt dụng cụ lên máy.
Lượng mòn của dụng cụ theo bề mặt sau thay đổi theo thời gian cũng giống với quy
luật đặc trưng ở phần lớn các dạng hao mòn, sau thời kỳ chạy rà, tốc độ mòn có giá trị
gần như không đổi.
Ảnh hưởng chung của các loại sai số khác nhau trên máy đến độ chính xác vị trí
tương quan giữa dụng cụ cắt và chi tiết gia công được khảo sát một cách hợp lý trên cơ
sở thiết lập chuỗi kích thước. Cọng tất cả các sai số nầy theo thời gian có thể nhận
được sai số tổng khác biệt nhiều so với đặc điểm thay đổi ở từng thành phần.
Ví dụ thiết lập chuỗi kích thước phẳng với các khâu song song để phân tích sai số bố
trí các cụm máy mài tròn ngoài, ta có thể tìm được sai số trung bình của đường kính
chi tiết gia công (H6.4):
d  2(L  l  R)

(6.8)

trong đó L : sai số tổng của trục vít dẫn (trên đoạn l1) và đoạn l2 do biến dạng nhiệt
và biến dạng đàn hồi


l : sai số tổng do nhiệt và biến dạng đàn hồi của ụ mài
R : sai số dụng cụ (do mòn và sai số hiệu chỉnh)

H6.4: Xác định sai số tổng bằng phương pháp lập chuỗi kích thước
Để nâng cao độ chính xác máy, cần tìm cách nâng cao độ cứng vững máy, ví dụ thiết
kế các hệ thống chịu được tải lớn, có biến dạng đàn hồi bé, hoặc nâng cao chất lượng
bề mặt mối ghép và chất lượng lắp ráp, giảm số lượng mối ghép và chiều dài xích
động, nâng cao độ cứng vững cho các khâu yếu, làm giảm bớt các ảnh hưởng có hại
của biến dạng nhiệt bằng cách bố trí dòng nhiệt hợp lý trong máy hoặc tạo ra kết cấu
hợp lý để cân bằng các sai số do bù trừ lẫn nhau. Ở các máy hiện đại, luôn có các hệ
thống điều khiển tự động, hệ thống hiệu chỉnh và tự động bù trừ sai số, các cơ cấu tự
động kiểm tra tích cực...
2.7 Độ tin cậy của Máy : xác định bởi tính chất sản xuất liên tục không bị đứt
quãng, cho ra những sản phẩm đúng quy cách với một số lượng nhất định trong một kỳ
hạn phục vụ xác định. Sự mất mát khả năng làm việc của máy được gọi là sự hỏng
hóc. Khi hỏng hóc, hoặc toàn bộ sản phẩm bị ngừng cung cấp, hoặc gây phế phẩm.
Xác suất hỏng hóc tính theo kết quả thử nghiệm No khả năng, và loại ra các khả năng
hoàn hảo: NoT = No - Nhh ; Nhh biểu thị các khả năng hoàn hảo, ta có:


QT 

NoT
No

(6.9)

Cường độ hỏng hóc là mật độ xác suất phát sinh hỏng hóc trong 1 đơn vị thời gian
(t) 

1 dNoT
N dt

(6.10)

hh

Xác suất làm việc không hỏng của máy là 1 hệ phức tạp gồm n thành phần ghép liên


tục, được biểu thị dưới dạng:


n

PM (t)   Pi (t)

(6.11)

1

trong đó

Pi(t) : xác suất làm việc không hỏng của yếu tố thứ i

Để nâng cao độ tin cậy, phải tối ưu hoá kỳ hạn phục vụ của cơ cấu và chi tiết máy
quan trọng cũng như phải áp dụng nguyên tắc dự trữ khi xử dụng các hệ thống thiết bị
phức tạp, chẳng hạn có các cơ cấu dự phòng phát hiện và phòng ngừa những hỏng hóc
có thể xảy ra …
2.8 Tính vạn năng của máy: được đặc trưng bởi thể loại chi tiết gia công được và
phạm vi điều chỉnh. Đây là 1 chỉ tiêu quan trọng đối với máy có công dụng chung,
phục vụ trong sản xuất loạt nhỏ
Xác định phạm vi điều chỉnh máy thường bằng cách tính chi phí cần thiết khi điều

chỉnh từ chi tiết nầy chuyển sang chi tiết khác gia công được trên máy. Phạm vi điều
chỉnh cũng có thể xác định bằng quy mô tối ưu của loạt chi tiết. Quy mô tối ưu càng
nhỏ thì phạm vi điều chỉnh càng cao và tính vạn năng của máy càng rộng
2.9 Mức độ tự động hoá: xác định theo mức độ gia công chi tiết trên máy một
cách tự động không có sự tham gia của người. Đánh giá mức độ tự động hoá dựa trên
tỉ số giữa thời gian làm việc tự động và tổng thời gian gia công chi tiết trên máy
n t
a   tđi
i
T

(6.12)

trong đó ttđi : thời gian của 1 trong số n nguyên công thực hiện tự động
T : tổng thời gian gia công chi tiết
Khi đánh giá mức độ tự động hoá, cần chú ý rằng phần thời gian gia công trên máy
so với tổng thời gian sản xuất chi tiết thường rất bé. Theo các số liệu thống kê, thời
gian trung bình đặt chi tiết trên máy chỉ chiếm khoảng 5% tổng thời gian sản xuất,
95% thời gian còn lại tiêu tốn vào việc chuyển chi tiết từ vị trí nầy sang vị trí khác,
cũng như cất giữ giữa các nguyên công. Do vậy, để đánh giá đúng mức độ tự động hoá
chế tạo chi tiết, trong công thức (6.12), T là tổng thời gian cần thiết cho sản xuất chi
tiết, còn tử số là tổng thời gian của tất cả các nguyên công thực hiện tự động, kể cả
kiểm tra
2.10 Hiệu quả kinh tế của máy: là tiêu chuẩn chủ yếu để đánh giá tính hợp lý khi
chế tạo máy mới. Hiệu quả kinh tế máy có thể được tính toán theo chi phí quy đổi


tổng, là tổng chi phí hiện tại tính cho giá thành sản phẩm và khoảng tiết kiệm hàng
năm (hiệu quả vốn đầu tư)
 = C + kH

trong đó

(6.13)

C : giá thành sản phẩm cả năm
kH : hệ số hiệu quả vốn đầu tư (0,15 0,2)
 : Vốn đầu tư

Đánh giá hiệu quả kinh tế cả năm bằng hiệu của chi phí quy đổi tổng đối với máy
mới (chỉ số 2) và máy được thay thế (chỉ số 1):
E = (C1 + kH1)-(C2 + kH2)
Đạt hiệu quả kinh tế khi C2 + kH2 < C1 + kH1

(6.14)


hay

 2  1



1

T

C1  C2 k H

với

H

(6.15)

TH : thời gian hoàn vốn , là thời gian cần thiết để hạ giá thành sản phẩm từ C1

xuống C2 . Thường đối với sản xuất cơ khí, TH = (3 5) năm ứng với kH = (0,15 0,2).
Vốn đầu tư bao gồm giá thành trang thiết bị và đồ gá, cũng như giá thành thiết bị
chiếm chỗ và giá thành có liên quan đến các đối tượng sinh hoạt phục vụ
 Giá thành trang thiết bị:
Ktb = Gtb
trong đó

(6.16)

Gtb : giá bán của trang thiết bị cùng với toàn bộ các cơ cấu phụ kèm theo

 : hệ số tính đến chi phí bổ sung cho chuyển vận và lắp đặt
 Giá thành diện tích mà thiết bị chiếm chỗ
Kdt = Gdt S
trong đó

(6.17)

2

Gdt : giá thành trung bình 1m diện tích nhà xưởng.
S : diện tích thiết bị chiếm chỗ.
 = (1,5 5) : hệ số tính toán bổ sung phụ thuộc vào mặt bằng tổng thể.

 Giá thành của các vấn đề có liên quan đến việc sử dụng nhà xưởng, thường
được tính toán bổ sung cho diện tích mà trang thiết bị chiếm chỗ.
Giá thành chế tạo các chi tiết trên máy trong 1 năm tính bằng tổng chi phí:
n

C =  Ci

(6.18)

i1

với Ci : chi phí tiền lương công nhân, bảo quản, sữa chữa trang thiết bị, chi phí cho
dụng cụ hao mòn, khấu hao đồ gá, chuẩn bị sản xuất, chi phí cho năng lượng điện. Chi


phí cho năng lượng điện tỉ lệ với công suất danh nghĩa động cơ :
CE = NHE

(6.19)

trong đó N : công suất danh nghĩa của động cơ [kW]
 : hệ số có tải của máy.
HE : chi phí định mức hằng năm cho 1 kW công suất.
Tính toán hiệu quả kinh tế cần được thực hiện ngay ở giai đoạn thiết kế sơ bộ. Chi
phí quy đổi nhỏ nhất là tiêu chuẩn khách quan để lựa chọn phương án thiết kế tối ưu.
Chỉ tiêu hiệu quả kinh tế trong hệ thống các chỉ tiêu kinh tế-kỹ thuật là tổng quát nhất
để đánh giá chất lượng máy mới.


Chương 7: LỰA CHỌN ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT MÁY THIẾT KẾ

1.Xác định rõ công dụng của máy thiết kế:
Các chi tiết gia công trên máy được đặc trưng bởi các thông số cơ bản như hình
dạng, kích thước, vật liệu và độ chính xác gia công. Tập hợp các số liệu ban đầu của
chúng, phân tích dựa trên tính chất liên tục gia công và số lượng hành trình chuyển
tiếp, dạng và số lượng dụng cụ cắt, chế độ cắt để xây dựng quy trình công nghệ gia
công điển hình theo tiêu chuẩn chi phí quy đổi nhỏ nhất là cơ sở để xác định và giới
hạn miền sử dụng hợp lý cho máy thiết kế, hay nói một cách khác, tối ưu hóa chức
năng và công dụng của máy.
2.Phạm vi tốc độ công tác:
Tốc độ chuyển động công tác (tốc độ cắt và lượng chạy dao) của cụm máy, bàn
dao hay bàn máy mang chi tiết phụ thuộc vào chế độ cắt yêu cầu khi gia công 1 số
lượng lớn chi tiết cụ thể (hoặc chi tiết điển hình) và dụng cụ cắt sử dụng. Tốc độ cắt
có khuynh hướng tăng lên theo mức độ cải thiện dụng cụ cắt cũng như việc áp dụng
các loại vật liệu dụng cụ mới. Trong điều kiện sản xuất thực tế,

người ta phải lập

đường cong phân bố xác suất áp dụng tốc độ cắt khác nhau cho toàn bộ phạm vi chức
năng và công dụng của máy để lựa chọn các giá trị giới hạn của tốc

độ cắt có kể đến

tổn thất năng suất máy..
 Để xác định giá trị giới hạn của số vòng quay trục chính máy tiện, cần xác
định phạm vi tốc độ cắt và phạm vi kích thước đường kính gia công. Theo các số liệu


thống kê, phạm vi kích thước RD =

Dmax

4
Dmin

chiếm hơn 85%, còn RD = 6 chiếm 92%

toàn bộ các trường hợp gia công. Khi đó phạm vi số vòng quay trục chính :
Rn =

nmax
n
min

Vmax Dmax
R
 V
R
min Dmin v


(7.1)

D

 Đối với nhóm máy mài, phạm vi tốc độ công tác cần kể đến khả năng cho
phép thay đổi kích thước đá mài theo mức độ sữa đá nhiều lần cũng như sử dụng các
loại vật liệu đá mài khác nhau. Phạm vi tốc độ làm việc của máy mài thường nhỏ, có
thể dùng các phương pháp điều chỉnh đơn giản nhất.
 Đối với các máy có chuyển động tịnh tiến khứ hồi (bào, xọc), phạm vi điều
chỉnh số hành trình kép được xác định theo phạm vi tốc độ công tác và chiều dài gia
công:

nmax =

1
Lmin
Vmax  Vck max

trong đó



Vmax

1 ; n = Vmin 1
min
Lmax 1  
Lmin 1  

Vmax, Vmin: tốc độ công tác lớn nhất, nhỏ nhất

(7.2)


Vckmax: tốc độ chạy không
Lmax, Lmin: chiều dài hành trình lớn nhất và nhỏ nhất của bàn máy


Vmax
 V
: tỷ số tốc độ công tác và tốc độ chạy không

ck max

Phạm vi điều chỉnh số hành trình kép:
Rn =

Vmax Lmax
Vmin Lmin

–

Các

R R
v

(7.3)

L

giá trị giới hạn của tốc độ chạy dao cũng được xác định theo cách

tương tự khi khảo sát tất cả chi tiết gia công được và quy trình công nghệ điển hình có
kể đến tổn thất năng suất. Phạm vi điều chỉnh Rs được tính:
Rs=

Smax
Smin



n max so max
n

so min

 R n R

(7.4)
so

min

với

so : lượng chạy dao tính theo mm/vòng

3.Đặc điểm của điều chỉnh phân cấp:
Trên toàn bộ phạm vi của tốc độ chuyển động công tác (số vòng quay, số hành
trình kép, tốc độ chạy dao), truyền dẫn có thể dùng

H7.1: Giản đồ số vòng quay trục chính khi điều chỉnh phân cấp
phương pháp điều chỉnh phân cấp hoặc vô cấp. Khi điều chỉnh phân cấp trong 1 giới
hạn xác định, cần lựa chọn dãy các giá trị điều chỉnh một cách hợp lý. Phổ biến nhất là
sử dụng dãy số hình học có các trị số trong dãy tuân theo quy tắc cấp số nhân. Bản
chất của việc chứng minh các ưu điểm của dãy hình học được tóm tắt như sau.
Nếu khảo sát 2 trị số vòng quay bất kỳ kề nhau, n k và nk+1, thì trên giản đồ H7.1
chúng được biểu diễn dưới dạng 2 đường thẳng nghiêng đi qua gốc tọa độ. Giả sử cần
gia công chi tiết có đường kính D 0, có thể chọn ở 2 giá trị tốc độ cắt V k và Vk+1 bởi vì
tốc độ trung gian trên máy không có. Khi đó nếu tốc độ cắt cần thiết theo chế độ gia
công nằm ở khoảng giữa thì tổn thất tốc độ tuyệt đối được xác định:

v 

Vk1  Vk
2

(7.5)