BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐAI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP
o0o
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Thiết kế máy tiên ren vít vạn năng trên cơ sở dựa theo máy
chuẩn 16K20
Giáo viên hướng dẫn: TRẦN VỆ QUỐC
Sinh viên thiết kế : NGUYỄN VĂN VIỆN
Lớp: K33MB
MỤC LỤC
Phần Trang
Phân I: Tổng hợp cấu trúc động học máy. 1-8
Phần II: Đặc trưng kỹ thuật của máy. 9-15
Phần III: Thiết kế động học máy. 16-56
Phần IV: Thiết kế động lực học máy. 57-69
Phần V: Tính toán chi tiết máy. 70-80
Phần VI: Tính toán hệ thống bôi trơn và làm mát. 81-85
PHẦN I : TỔNG HỢP CẤU TRÚC ĐỘNG HỌC MÁY
I. CÔNG DỤNG CỦA MÁY TIỆN REN VÍT VẠN NĂNG.
Máy tiện ren vít vạn năng là máy công cụ được dùng phổ biến nhất trong các
nhà máy, phân xưởng cơ khí của các xí nghiệp. Nó được dùng để gia công các bề
mặt tròn xoay, bề mặt ren. Phù hợp với loại hình sản xuất đơn chiếc loạt nhỏ, thính
hợp với sửa chữa,chế tạo các chi tiết thay thế.
Ngày nay do tiến bộ không ngừng của khoa học kỹ thuật, máy tiện ren vít vạn
năng được cải tiến nhiều cho phù hợp với nhu xu hướng phát triển của thời đại. Đặc
biệt là các máy được điều khiển theo chương trình số (CNC), ứng dụng công nghệ
mới CAD/CAM/CNC.
Ngoài việc gia công các bề mặt tròn xoay, bề mặt ren. Nếu sử dụng thêm các
đồ gá chuyên dùng thì có thể mở rộng thêm khả năng công nghệ của máy để thực
hiện các nguyên công khác như khoan, khoét, doa, tiện các bề mặt định hình, mặt

S
(Q
1
): Chuyển động tạo hình đường sinh 1.
+ φ
c
(T
2
): Chuyển động tạo hình đường chuẩn 2.
phương pháp tạo hình bề mặt là vết ( quỹ tích)
b. Nguyên công tiện ren.
Đường
sinh (1) là
prôfin ren được
hình thành từ
phương pháp
chép hình. Đường chuẩn (2) là đường xoắn vít trụ được hình thành từ phương pháp
vết.
Để tạo ra bề mặt ren thì 2 chuyển động thành phần Q
1
, T
2
phải có mối quan hệ
chặt chẽ với nhau đảm bảo khi trục chính mang phôi quay được 1 vòng thì bàn maý
mang dao phải dịch chuyển một lượng bằng bước ren t hay bước xoắn H (đối với ren
nhiều đầu mối). Vậy có hai chuyển động tạo hình là :
φ
S
(Q
1

φ
s
+ N
φ
c
- 1/2 N
φ
T
Trong đó:
N
φ
s
: Số lượng thành phần chuyển động tạo hình đường sinh.
N
φ
c
: Số lượng thành phần chuyển động tạo hình đường chuẩn.
N
φ
T
: Số chuyển động trùng.
Trong đó : N
φ
s
=0 ; N
φ
c
=2 ; N
φ
T

Chuyển động định vị là chuyển động nhằm khống chế kích thước gia công của
chi tiết gia công, nó có nhiệm vụ xác định hướng của tọa độ phôi và dao với nhau,
tức là xác định vị trí tương đối của đường sinh và đường chuẩn với nhau trong các
trục toạ độ của máy. Chuyển động định vị có thể là chuyển động ăn dao nếu trong
lúc thực hiện có tiến hành cắt gọt và có thể là chuyển động điều chỉnh nếu trong lúc
thực hiện không có quá trình cắt gọt.
e. Chuyển động điều khiển.
Là chuyển động nhằm đảm bảo máy hoạt động theo một tiến trình công nghệ
xác định, chuyển động này của máy là chuyển động cần thiết để cho máy trở thành
máy tự động hay bán tự động. Ví dụ các chuyển động thực hiện đóng mở lý hợp hay
khống chế hành trình.
g. Các chuyển động phụ khác.
Là chuyển động thực hiện dịch chuyển dao hay phôi với tốc độ lớn mà không tham
gia cắt gọt, các chuyển động này cần thiết khi kết thúc một lượt gia công để chuyển
sang lượt gia công khác.
3. Liên kết đông học và nhóm động học.
a. Liên kết động học.
Để thiết lập một chuyển động chấp hành hoàn toàn xác định cần phải thực
hiện một liên kết về chuyển động giữa các khâu chấp hành với nhau và với nguồn
chuyển động, liên kết đó gọi là liên kết động học. Có hai loại liên kết động học là:
+ Liên kết trong: Có nhiệm vụ nối giữa các khâu chấp hành với nhau đảm bảm
chuyên động chấp hành đi theo quỹ đaọ đã cho và bản thân nó nếu không có nguồn
chuyển động thì không thể chuyển động được.
+ Liên kết ngoài: Là liên kết nối các khâu chấp hành với nguồn chuyển động đảm
bảo thực hiện các thông số gốc, hướng tốc độ và hành trình của chuyển động chấp
hành đã cho.
- Các thành phần tạo nên một liên kết là: khâu cố định đưa vào có tỷ số truyền
cố định vì lý do kết cấu và để cân bằng động học, ký hiệu trên sơ đồ bằng nét
((- - - - - - -))
khâu điều chỉnh có tỷ số truyền điều chỉnh được tuỳ theo các thông chuyển động

3
4
5
6
T
3

T
2
t
vmn
t
vmd
1
Q
1
2
t
H
3
: Sơ đồ cấu trúc động học máy.
cơ cấu bánh răng thanh răng đảm nhận khi cắt ren sử dụng vít me dọc để chạy dạo
dọc.
Theo yêu cầu máy chế tạo ra phải gia công được các loại phôi có kích thức
khác nhau nằm trong phạm vi cho phép, nhằm thoả mãn tính công nghệ khi chọn chế
độ cắt hợp lý. Vì vậy trục chính phải có nhiều tốc độ tương ứng với chế độ cắt. Để
bảo đảm điều đó ta phải thiết kế hộp tốc độ(i
v
) và cơ cấu điều chỉnh tốc độ cho trục
chính. Để tạo ra các lượng chạy dao khác nhau (dọc, ngang) trong máy cần bố trí


4
7
8
9
H
4
: Tổng hợp cấu trúc động học toàn máy
M
1
i
s
5
6
M
2
i
v
3
21
t
vmn
10
π,m,z
T
3
T
2
t
Q

. n
t/c
*. Xích chạy dao tiện trơn.
- Từ trục chính mang phôi đến bộ truyền bánh răng thanh răng.
Trục chính – 4 – 5 – i
s
– 6 – 8 – BR – TR
- Lượng di động tính toán.
1 vòng trục chính tạo ra S
d
(mm) bàn dao dọc
- Phương trình điều chỉnh.
1× i
45
×i
s
×i
68
×π.m
n
.Z =S
d
(mn)
- Công thức động học.
i
s
=C
s1
.S
d

Trục chính – 4 – 5 – i
s
– 6 – 9 – t
vmn
- Lượng di động tính toán.
1 vòng trục chính tạo ra S
ng
(mm) bàn dao ngang.
- Phương trình điều chỉnh
1×i
45
×i
s
×i
69
×t
vmn
= S
ng
(mm)
- Công thức động học.
i
s
= C
S3
.S
ng
*. xích chạy dao nhanh.
+. chạy dao dọc.
- Từ động cơ chạy dao nhanh M

2
) ×i
109
×t
vmn
= S
ng
(mm)
PHẦN II : ĐẶC TRƯNG KỸ THUẬT CỦA MÁY
I. ĐẶC TRƯNG CÔNG NGHỆ.
- Máy tiện ren vít vạn năng có thể gia công được các bể mặt trụ tròn xoay
(trong, ngoài); mặt đầu và các bề mặt ren, tiện cắt đứt.
- Các nguyên công thực hiện trên máy tiện là : Tiện trụ trơn, tiện ren,
khoan, doa, tarô. . . Ngoài ra nếu bố trí thêm đồ gá thì có thể mở rộng thêm
phạm vi công nghệ của máy.
- Các dụng cụ cắt được sử dụng trên máy tiện thường là : Thép cacbon
dụng cụ, thép gió, thép hợp kim dụng cụ, hợp kim cứng . . .
- Phôi có thể gia công được trên máy là phôi thanh, phôi rèn hoặc đúc.
Vật liệu phôi chủ yế là thép cacbon, thép hợp kim , gang. . . Ngoài ra còn có
hợp kim mầu và vật liệu phi kim loại.
- Tuy theo phương pháp đạt độ chính xác khi gia công mà chi tiết gia
công có thể đạt được độ chính xác và độ bóng bề mặt khác nhau.
Cấp chính xác Độ bóng Rz(µm) phương pháp gia công
811 80 (µm) khi tiện thô
57 40 (µm) khi tiện bán tinh
24 10 (µm) khi tiện tinh
2 3,2 (µm) khi tiện mảnh
- Máy này phù hợp với sản xuất loạt vừa và phục vụ sửa chữa thay thế.
II. ĐẶC TRƯNG KÍCH THƯỚC MÁY.
Đặc trưng kích thước là khả năng thích ứng của máy đối với việc gia công các

1min
=
220
10
1
⋅
=22(mm)
- Đường kích phôi lớn nhất có thể luồn qua trục chính.
d
max
= ( 0,150,2 ) D
1max
Chọn d
max
=0,2. D
1max
= 0,2.220 = 44 (mm)
Chọn theo máy có trước kiểu 16K20 lấy d
max
=50 (mm)
- Khoảng cách xa nhất giữa hai mũi tâm : Lấy theo kiểu máy có trước
L= 710(mm) ; 1000(mm) ; 1400 (mm) ; 2000 (mm)
L= (3,57).200 =7001400 (mm)
Chọn L= 1000(mm)
- Số tốc độ quay của trục chính : 24 (22 cấp khác nhau).
- Giới hạn tốc độ quay của trục chính:
n
min
=12,5 (vòng/phút) ; n
max

= 22
+ Phạm vi điều chỉnh tốc độ
128
5,12
1600
min
max
===
n
n
R
n
+ Chọn công bội ϕ
Phạm vi điều chỉnh R
n
=
min
max
n
n
= ϕ
z-1
⇒ ϕ =
1
min
max
−
z
n
n

= 20 (v/ph) n
11
= 125 (v/ph) n
18
=630 (v/ph)
n
4
= 25 (v/ph) n
12
= 160 (v/ph) n
19
=800 (v/ph)
n
5
= 31,5 (v/ph) n
13
= 200 (v/ph) n
20
=1000 (v/ph)
n
6
= 40 (v/ph) n
14
= 250 (v/ph) n
21
=1250 (v/ph)
n
7
= 50 (v/ph) n
15

2
1
tt
⋅






÷=
Chọn t
min
=
)(75,1
4
1
mm
==
4
7
t
max
- Lượng chạy dao Smax tra theo t
max

khi tiện thô ngoài.
- Lượng chạy dao S
min
tra theo chất lượng bề mặt gia công cụ thể.

≈×=
t
(mm)
- Lượng chạy dao tính toán: Được xác định theo biểu thức:
3,0.4,0
**
−=
tS
(mm/v)
⇒
39,13,0226,4.4,0
*
=−=
S
(mm/v)
- Tốc độ cắt tính toán: Được xác định theo biểu thức sau:
yvxv
vv
St
KC
V
**
*
.
.
=
(m/ph)
Tra bảng: 4-58 [3] với dao là thép gió và vật liệu gia công có
σ
b

= C
px
.t
*xpx
.S
*ypx
P
y
*
=C
py
.t
*xpy
.S
*ypy
P
*
z
=C
pz
.t
*xpz
.S
*ypz
Với t
*
= 4,226 (mm) ; S
*
= 1,39 (mm/v)
C

.(1,39)
0,75
=10820(N)
3. Mô men xoắn lớn nhất.
1190200
2
22010820
2
max1
max
*
=
×
=
×
=
DP
M
z
x
(N.mm)
4. Công suất cắt.
249,5
10.60
093,2910820
10.60
33
*
*
=

là hệ số hiệu suất truyền dẫn; chọn
77,0
=
η
thay số được:
)(18,8
77,0
249,5
.2,1
/
KwN
cd
==
Vậy ta chọn sơ bộ động cơ không đồng bộ 3 pha có
N= 10(Kw) ; n=1460(v/ph)
PHẦN IV: THIẾT KẾ ĐỘNG LỰC HỌC MÁY
I. XÁC ĐỊNH CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA MÁY.
Chế độ làm việc của máy bao gồm chế độ cắt gọt, chế độ bôi trơn làm lạnh, àn
toàn . . . Một máy mới đã thiết kế, chế tạo song phải quy định rõ ràng về chế độ làm
việc của máy trước khi đưa vào sản xuất.
Trong phạm vi máy được thiết kế ở đây xác định chế độ cắt gọt tới hạn của máy làm
cơ sở tính toán động lực học của máy. Chế độ cắt gọt bao gồm: Chế độ cắt gọt cực
đại, chế độ cắt gọt tính toán, chế độ cắt gọt thử máy.
1.Chế độ cắt gọt cực đại.
Theo kinh nhiệm tính toán S, v, t bằng các công thức sau:
)(226,4220.7,0.
3
3
max1max
mmDCt

3
1
3
1
maxmax
vmmtS
=⋅==
maxmin
)
10
1
5
1
( SS
÷=
chọn
)/(1409,0409,1
10
1
10
1
maxmin
vmmSS
=⋅==
vv
yx
vv
St
KC
v

max
=4,226 (mm)
t
min
= 1,0565 (mm) ; S
max
= 1,409 (mm/v) ; S
min
=0,1469 (mm/v)
thay số được :
)/(20
)409,1.()226,4(
09,1.6,31
66,025,0
min
phmmv
≈=
)/(125
)1409,0.()0565,1(
09,1.6,31
66,025,0
max
phmv ≈=
Sử dụng chế độ cắt gọt cực đại sẽ dẫn đến toàn bộ chi tiết máy làm việc với tải
trọng cực đại. Thực tiễn cho thấy không bao giờ máy làm việc hết tải trọng.
Độ bóng, độ chính xác, trình độ nghề nghiệp và những yếu tố khác là nguyên nhân
hạn chế khả năng sử dụng của máy. Để tính toán hợp lý hơn có thể sử dụng chế độ
cắt gọt tính toán.
2.Chế độ cắt gọt tính toán.
Chuỗi số vòng quay n của máy biến đổi từ n

Các chế độ cắt khác (s,t) và đường kính chi tiết gia công (d) chọn theo chế độ công
nghệ bảo đảm máy làm việc hết công suất.
3.Chế độ 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 theo chế độ cắt gọt với mục đích kiểm tra máy làm việc có ổn định và
đủ bền hay không.
Nếu cho máy làm việc ngoài phạm vi cho phép thì chi tiết sẽ nhanh hỏng do
đó ta chọn chế độ thử để tính sức bền.
Thử với chi tiết D = 115(mm). Độ cứng HB207, dao P18 , chế độ cắt chọn:
Trục I II III IV V VI
n
max
800 1250 1250 1250 215 1600
n
min
800 1000 400 100 25 12,5
n
tính
800 1057 532 188 50 42
n= 400 (v/ph) ; S =1,4(mm/v) ; t = 4(mm)
)/(5,144
1000
400.115.14,3
1000

phm
nD
V

1
×1,409
0,75
≈ 11082 (N)
2.Theo phương y ( 0y ).
ypyxpy
pyy
StCP
=
với : C
py
=1250 ; xpy =0,9 ; ypy = 0,75 ;
t =4,226 (mm) ; S = 1,409 (mm/v)
thay số được P
y
=1250×4,226
0,9
×1,409
0,75
≈ 5965 (N)
3.Theo phương y ( 0x ).
ypxxpx
pxx
StCP
=
với : C
px
= 650 ; xpx =1,2 ; ypx = 0,65 ;
t =4,226 (mm) ; S = 1,409 (mm/v)
thay số được P

N
p
: công suất phụ tiêu hao do hiệu suất và do những nguyên nhân ảnh
hưởng tới sự làm việc của máy.
a.Xác định công suất cắt.
Công suất cắt được xác định theo biểu thức.
3
10.60
.vp
N
z
c
=
Theo phần II có N
c
= 5,249(kw)
b.Xác định công suất chạy không.
)(
10
6
0 tci
tb
m
nkn
d
kN
×+∑⋅=
Trong đó :
k
m

i
(kw)
η
I
=
η
đai
.
η
ổ
= 0,985.0,995 = 0,98
η
II
=
η
ổ
.
η
br
= 0,995.0,97 = 0,965
η
III
=
η
ổ
.
η
br
= 0,995.0,97 = 0,965
η

i
x
.10.55,9
6
max
=
(N.mm)
)(.
3
mm
n
N
Cd
t
SB
=
C: hệ số : C = 110 ÷ 160