Nguyễn văn Tài
LỜI NÓI ĐẦU
Máy cắt kim loại chiếm một vị trí rất đặc biệt trong ngành chế tạo
máy để sản xuất ra các chi tiết của các máy khác, nghĩa là chế tạo ra các tư
liệu sản xuất (chế tạo ra các máy móc khác nhau để cơ khí hoá và tự dộng
hoá nền kinh tế quốc dân).
Hiện nay ở nước ta đang tiến hành công cuộc công nghiệp hoá. Vì
vậy việc cơ khí hoá và tự động hoá các quá trình sản xuất là nội dung đặc
biệt quan trọng của cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật hiện nay và sau
này, nhằm tăng năng suất lao động và phát triển nhanh nền kinh tế quốc
dân, trong đó công nghiệp chế tạo máy đóng vai trò then chốt. Điều kiện
quan trọng để tăng năng suất lao động là tiến bộ kỹ thuật. Chính vì vậy,
yêu cầu phải thiết kế chế tạo ra các máy cắt kim loại vạn năng, chyên dùng
tự trang tự chế có năng suất cao, bảo đảm độ chính xác, độ ổn định và độ
tin cậy. Nguyên lý làm việc của máy hiện đại. Kết cấu máy đơn giản tới
mức có thể, có tính kinh tế cao và phù hợp với điều kiện chế tạo, sử dụng
của từng cơ sở sản suất.
Để thiết kế ra một máy công cụ, trước hết phải xác định được tính
năng kỹ thuật hợp lý của máy phù hợp với yêu cầu sản xuất. Từ đó phải so
sánh các phương án để tổng hợp thành máy và thiết kế ra sơ đồ động toàn
máy, xác định các loại lực tác dụng lên máy trong những điều kiện làm
việc khác nhau để tính toán sức bền chi tiết máy, chọn giải pháp kết cấu
cho từng chi tiết, bộ phận máy và hoàn chỉnh một quá trình thiết kế qua
các bản vẽ để đưa vào chế tạo.
Trong các máy cắt kim loại thì các máy vạn năng chiếm một vị trí
quan trọng vì nó có khả năng công nghệ rộng rãi, có thể gia công được các
loại chi tiết với các kích thước khác nhau. Trong sơ đồ máy phay ngang
vạn năng là một trong các loại máy được dùng rất phổ biến. Khi sử dụng
Nguyễn văn Tài
máy này không những gia công được các mặt phẳng, mặt tròn xoay, mặt
định hình mà khi sử dụng đầu phân độ có thể gia công được các bánh răng

răng nghêng và các rãnh xoán.
Đặc biệt máy phay còn có thể gia công được các mặt phưc tạp,mặt
phẳng định hình,gia công rãnh lỗ ren ngoài,bánh răng. nếu có đồ gá thích
hợp có thể tiện trong các chi tiết có độ chính xác cao.
Những máy vạn năng thông thường gồm các máy
sau:6p80,6p81,6p82,6p83, 6m83
Máy phay so với máy bào máy xọc thì có nhiều ưu điểm hơn cho năng
suất cao,giá thành hạ vừa nâng cao khả năng công nghệ và chất lượng sản
phảm.
II-Trình độ phát triển của máy
Nguyễn văn Tài
Trong tương lai cùng với sự phát triển vượt bậc của khoa học kỹ thuật.các
ngành điện,điện tử ,tin học sự bùng nổ thông tin khiến cho máy công
nghệ cao trở thành cuộc cách mạng thời đại điều khiển theo chương
trìnhtay máy,người máy.với sự công nghệ thiêt kế tự động ch o sự hỗi chọ
của máy tính điều khiển theo chương trình số
III-Tổng quan về thiêt kế máy công cụ và các công cụ thiết kế hiện đại
1-phân tích yêu cầu thiết kế
Yêu cầu thiết kế bao gồm hai nội dung
-Nội dung 1:giới thiệu về máy mà mình thiết kế trong đó phả nêu ra công
nghệ gia công,ứng dụng , phạm vi sử dụng ,tính năng kỹ thuật, trình độ
phát triển của máy.
-Nội dung 2:tổng quan về các bước thiết kế máy phảI phân tích được yêu
cầu kỹ thuật mà đề bài ra.hình thành được sơ bộ nội dung càn thiết kế.
2-Tổng hợp thiết kế
+thiết kế sơ đồ cấu trúc động học máy
Trên máy của chúng ta có thể gia công được như thế nào phân tích và
điều chỉnh động học máy.bươc này ta phảI phân tích công nghệ gia công
trên máy bằng các sơ đồ gia công.phân tích sơ đồ gia công theo hai hướng:
-Gá đặt và chuyển động.trong đó có chuyển động cắt gọt tạo hình,phân

là tính ra các chế độ cắt gọt,chế độ bôI trơn làm nguội
+tính toán và thiết kế để gia công được các chi tiết,lượng tính toán thiết kế
các cơ cấu điêu khiển hộp tốc độ hộp chạy dao,tính toán để bảo vệ độ cứng
vững cho trục,tính toán để chọn ổ lăn tính toán để tối ưu hoá kết cấu máy
+thiết kế hệ thống bôi trơn làm nguội để giảm tổn thất năng lượng,giảm
ma sát,giảm nhiệt,giảm mài mòn để tăng độ bền của chi tiết máy.
Nguyễn văn Tài
PHẦN II
THIẾT KẾ CẤU TRÚC ĐỘNG HỌC MÁY
I-Tạo hình bề mặt phay:
Bề mặt hình học của chi tiết gia công rất đa dạng nhưng nó được hình
thành từ những bề mặt cơ bản khác nhau, có giao tuyến với nhau.các bề cơ
bản bao gồm:
các mặt tròn xoay: mặt trụ, mặt côn, các mặt định hình tròn xoay khác.
các mặt phẳng :
các mặt kẻ : cam đĩa, mặt răng của bánh răng trụ.
Mặt xoắn vít: mắt ren, mặt răng nghiêng.
Mặt không gian phức tạp : các mặt khuôn dập .
Để tạo ra các bề mặt đó người ta coi như quỹ tích các đường sinh chuyển
động tựa trên các đường khác mà nó được gọi là đường chuẩn . có thể chia
ra 3 nhóm theo tính chất biến đổi hay cố định của đường sinh là :
+ bề mặt có một đường sinh là cố định .
+ bề mặt có hai đường sinh là cố định .
+ bề mặt có hai đường sinh thay đổi .
Để tạo được các bề mặt trên ta có nhiều cách tạo hình :
Đối với các bề mặtcó đường sinh là các đường parabol, hypebol, đường
xoắn ốc, thì trên máy phảI có chuyển động quay tròn đều, thẳng đều và
không đều. Các bề mặt này khó thực hiện trên máy phay.
Như vậy muốn tạo hình bề mặt ta phảI tạo ra các chuyển động cơ bản và
phối hợp các chuyển động đó để tạo ra đường sinh và đường chuẩn.

của mũi dao (2).mũi dao (2) có hình dạng độc lập với dạng đường sinh
công nghệ
-phương pháp này việc chế tạo dao đơn giản
-Để gia công mặt phẳng bằng dao phay phặt đầu quá trình thực hiện.
quỹ đạo của dao trượt trên phương tịnh tiến của phôI hay chi tiết gia
công.chuyển đông quay của dao là chuyển động tạo đường sinh.chuyển
động tịnh tiến của phôi là chuyển động tạo đường chuẩn.
Nhận xét:phương pháp này dễ gia công mặt phẳng bằng dao phay mặyt
đầu,năng suất cao
b- sơ đồ phay rãnh.
Nguyễn văn Tài
Q
Phương pháp này có lực cắt lớn,lưỡi cắt hạn chế,tuy vậy phương pháp này
cho năng suất cao,các chuyển động đơn giản
c-phương pháp tiếp xúc(phay mặt phẳng bằng dao phay trụ răng
nghiêng)
-đây là phương pháp gia công đặc trưng của máy phay ngang phương
pháp này cho phép gia công với năng suất cao
-kết cấu máy đơn giản
3- Các chuyển động cần thiết
Để thực hiện quá trình tạo hình trên máy vạn năng nằm ngang, máy cần
các chuyển động sau .
a- chuyển động chính :
là chuyển động quay của trục chính mang dao, đây là chuyển cắt chính.
Trục nhận chuyển động từ động cơ chính thông qua hộp tốc độ lầm dao
quay tròn đều chuyển động naỳ rễ tạo ra đường sinh của bề mặt ra công .
b- chuyển động chạy dao :
đây là chuyển động tạo lên đường chuẩn trên bề mặt gia công nó là
chuyển động cơ bản nhằm duy trì quá trình cắt gọt. Bao gồm 3 chuyển
động : tịnh tiến: S

các nhóm động học để nhận được lượng chạy dao phút
+phương pháp nối nối tiếp
-Phương pháp nối nối tiếp thường được ding để nối các nhóm có khâu
chấp hành chung mà các thành phần chuyển động ở trên đó được thực hiện
tuần tự theo chu kỳ
-để nối nối tiếp giữa các khâu chấp hành chung phảI ding cơ cấu đảo chiều
và cơ cấu đóng mở chuyển động theo số vòng quay
Nguyễn văn Tài
(cả hai cơ cấu này phảI được điều khiển thống nhất)
+phương pháp nối hỗn họp
-phương pháp này thường được áp dụng cho các máy gia công theo chu kỳ
chó các thành phần chuyển động trên khâu chấp hành chung,vừa tồn tại
nối tiếp vừa tồn tại song song về măt thời gian.dấu hiệu của phương pháp
nối hỗn hợp là sử dụng cơ cấu đảo chiều theo chu ky chinh xác
II-thiết kế cấu trúc động học máy.
Trên máy phay chuyển động cắt chính của dao và chuyển động tịnh tiến
của bàn máy hoàn toàn tộc lập nhau. Đó là nguyên nhân ta có thể thiết kế
hộp tốc độ và hộp chạy dao riêng biệt, hơn nữa với máy phay vặn năng thì
chất lượng bề mặt gia công là một tiêu chuẩn quan trọng nhất.
Từ chuyển động đã phân tích ở trên và việc phân chuyển động chính và
chuyển động chạy dao độc lập nhau như đẫ chình bầy ở trên thì cấu trúc
động học của máy gồm hai bộ phận riêng biệt là hộp tốc độ và hộp chạy
dao hai bộ phận này có hai khâu chấp hành riêng là:
+- chuyển động quay của dao
+- chuyển động tịnh tiến của bàn máy mang phôi
1-xích tốc độ .
Nối từ động cơ tới trục chíng mang dao
Nguyễn văn Tài
M
1

cđ

2-xích chạy dao.
Để thực hiện quá trình tạo hình bề mặt thì phối hợp với chuyển động tạo
đường sinh của trục chính mang dao. Bàn máy phải thực hiện quá trình
chuyển động tạo đường chuẩn Sd,Sn,Sđ đó là các chuuyển động tịnh
tiến.các chuyển động đó được truyền từ động cơ chạy dao đến các trục vít
me chạy dao, đường truyền này được thực hiện như sau:
với chuyển động chạy dao dọc
Đc2- i
5-6
-i
s
- i
7-8
- i
10
- k
vmd
. t
vmd
=Sn (mm/p)
-chuển động chạy dao ngang
i
đc2-
i
5-6-
i
s
-i

t bước của vít me
3-xích chạy dao nhanh.
Từ động cơ chạy dao không qua i
s
mà qua cặp bánh răng đơn đến các trục
Vít dọc, ngang, đứng.
Nđ
2
. i
57
. i
78
đến các vít me.
4-sơ đồ cấu trúc động học toàn máy.
M
1
1
2
i
v
3
4
n
d
M
2
5
6
i
s

Có kích thước nhỏ gọn. Mặt khác để hạn chế sự rung động của trục chính
Trong quá trình cắt ta tách riêng hộp tốc độ và hộp chạy dao, khâu điều
chỉnh hộp tốc độ dùng đĩa kết cấu đĩa lỗ.
-Xích chạy dao.
để thay đổi tốc độ chạy dao ta cũng dùng kết cấu điều khiển bằng đĩa lỗ.
để
Nguyễn văn Tài
điều khiển 3 chuyển động chạy dao độc lập nhau ta dùng ly hợp vấu.
6- Điều chỉnh động học máy.
phương trình điều chỉnh:
Nđc
1
. i
cđ
.i
v
= N
trc
(v/f)trục chính qua tròn đều.
Suy ra: Ntc (v/f)
i
v
=
Nđc (v/f) . i
cđ

Nđc
2
. i
cđ

hơn.
- dụng cụ cắt dùng được tất cả các loại dao thông dụng. Dao phay trụ và
dao
phay mặt đầu tổn hao công xuất nhiều nhất, đặc biệt là dao phay trụ.
Các dao phay trụ răng nghiêng cò đường kính : D =40-100(mm).
máy phay vặng nặng rộng nó phù hợp với rất nhiều loại hình sản xuất.
Nguyễn văn Tài
theo bảng 2 ( TL:: thiết kế máy kắt kim loại ) thì trên máy phay thép có thể
đạt độ bóng ∇6ữ∇9, đạt cấp chính xác cấp 3ữ4.
II- Đặc tinh kích thước.
Theo công thực (3ữ4). TKMCKL.
1-bàn máy số 2
theo tiêu chuẩn : chiều rộng B
b
=320(mm).
chiều dái L
b
=1250 (mm).
2- Đường kính dao phay trụ

D
max
=(0,2ữ0,3).B
b
=100(mm).
D
min
=(0,1ữ0,2).B
b
=40(mm).

=0,05ữ0,1 (mm/răng) cho gang.
- hành trình chạy dao dọc: 600((mm).
hành trình chạy dao ngang: 200(mm).
Hành trình chạy dao đứng :350(nmm).
Khoảng cách nhỏ nhất và lớn nhất từ tâm trục chính đến bề mặt làm việc
của bàn máy là :30ữ450 (mm).
khoảng càch từ tâm trục chính đến cầu ngang là: H =155 (mm).
Nguyễn văn Tài
Trọng lượng vật gia công lớn nhất là :G =250 (kg).
II²- Đặc tinh động học .
1-xich chuyền dẫn chính.
-Tần số quay hay số hành trình kep giới hạn.
Ta co:n
max
=
min
max

.1000
D
v
π
=
40.14,3
150.1000
=1190 (v/f).
n
min
=
max

lg
lg
N
R
=17.6
Lấy
n
Z
=18
n
max
=1490 khi ta lấy tăng trị số căt len 25% kể tới sụ tiến bộ của kết cấu
và vật liệu dụng cụ
n
max
=1,25.1190=1490 (v/p)
-Theo bảng dãy số vòng quay trục chính theo tiêu vhuẩn :
N= 31,5 – 40 – 50 –63 – 80 – 100 – 125 – 160 – 200 – 250 – 315 – 400 –
500 – 630 – 800 – 1250 – 1600.
2-xich chuyền dẫn chạy dao.
Hộp chạy dao có truyền dẫn độc lập, sử dụng động cơ riêng biệt, lượng
chạy dao được xác định .
Nguyễn văn Tài
S
max
=1250(mm/ph).
S
min
=25 (mm/ph).
Phạm vi điều chỉnh :

tính
đảm bảo máy làm việc hết công xuất, với mô men xoắn tới hạn.
theo kinh nghiệm với máy phay người ta lấy R
t
là số vòng quay cuối cùng
của 1/3 phạm vi điều chỉnh.
lấy n
*
(n
tính
)=100(vg/ph).
đường kính dao cắt thử :D
*
=D
max
=100(mm).
Số răng cắt thử : Z*=12(răng).
Chiều sâu cắt : t*=10(mm).
Chiều rộng phay : B*=90(mm).
Lượng chạy dao: S
z
*=0,06(mm/răng).
50
25
1250
max
===
mih
s
S

(mm)
-trị số p : là trị số áp suất cắt (kg/mm
2
).
).¨/(,

.
ngrmm
nZ
PS
S
Z
0660
10012
80
===
)./(,
,*.*.
* phm
nD
V 531
1000
100100143
1000
==
∏
=
)(
.,
.,

z
=−=−=
)(2,7
75,0
4,5
KWN
dc
==
Nguyễn văn Tài
Tra theo a
max
( ở bảng 2) ta có : p = 515(kg/mm
2
).
Vậy lực cắt là :Pz=10.515.2 =10300(N).
3-công suất cắt:
vậy:
4-sơ bộ động cơ.
ỗ : Là hiệu suất của máy =0,75.
N
đc2
= (k
s
–1).N
đc1
=(1,2-1).7,2=1,44(KW).``
Vậy ta chọn động cơ :
Động cơ hộp chạy dao :N=1,7(kw); n=1430(vg/ph).
Động cơ hộp tốc độ: Nđc
1

* KWN 45
1060
14310300
3
==
η
N
N
dc
=
Nguyễn văn Tài
PHẦN IV
THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC MÁY
A-Thiết kế động học xích chuyền dẫn chính
I-Chọn phương án truyền dẫn.
1-chọn kiểu chuyền dãn
Theo ENIMS máy có công xuất nhỏ dưới 100kw ta chọn phương án điều
chỉnh cơ khí bao gồm :
-một động cơ xoay chiều không đồng bộ 3 pha .
-một hộp tốc độ bánh răng .
2-Bố trí cơ cấu truyền động.
Có hai phương án bố trí cơ cấu truyền dẫn :
-Dùng bộ truyền đai nối động gián tiếp.
-Dùng khớp nối mếm nối động trực tiếp.
Nguyễn văn Tài
Máy thiết kế để gọn gàng dễ tập trung cơ cấu điều khiển ta dùng khớp nối
mềm để nối động. Nó ưu điểm hơn bộ truyền đai là gọn gàng dễ tập trung
cơ cấu điều khiển.tuy nhiên nó có nhiều nhược điểm là rung động, nhiệt từ
đoọng cơ và hộp tốc độ truyền sang hộp trục chính gây ảnh hưởng đến độ
chính xác gia công. Nhưng do thân máy lớn dễ bôi trơn và làm mát nên ta

,.,
max
mD 1080
6626143
9
==
Nguyễn văn Tài
Để thay thế bánh răng trên trục chính ta chế tạo bánh răng sao cho nó có
thể làm đảm bảo đều tốc độ cắt trong quá trình cắt dẫn đến máy làm việc
êm .
II-chọn phương án cấu trúc truyền dẫn
1-Chọn phương án kết cấu
Phương án kết cấu có ánh hưởng đến số lượng bánh răng số lượng trục, số
lỗ và ổ trong vỏ hộp. Tức là ảnh hưởng đến giá thành của máy thiết kế,
một phương án tối ưu là đảm bảo các chỉ tiêu sau :
số bộ truyền Z là bé nhất .
số lượng nhóm truyền là bé nhất.
Trọng lượng, só lượng bánh răng truỳen dẫn là bé nhất .
Trật tự động học hợp lý .
Các chỉ số truyền i
max
,i
min
phải nằm trong phạm cho phép .
Giảm tổn thất do ma sát .
Ta dựa trên các điều kiện này để tìm ra phương án tốt nhất.
Hai chỉ tiêu đầu mâu thuẫn với nhau và người ta đưa ra cách sử lý. ở các
nhà máy lớn dùng tốc độ vòng thấp .thường xích giảm tốc dài thì thường
giảm số bánh răng là chính và dùng P=2,3; và người ta cũng chứng minh
được rằng P=2,3 thì tổng số bộ truyền là nhỏ nhất .

1
<x
2
<x
3
< <x
m
.
các tỷ số truyền i
max
,i
min
nằm trong phạm vi cho phép i
min
≥ 1/4 ;
i
max
≤ 2 (răng thẳng).
Giảm tổn thất ma sát .
Công suất động cơ sẽ được sử dụng hết ở tốc độ thấp của trục chính ,
nhưng ở tốc độ cao của trục chính thì các bộ truyền làm việc non tải. Số
vòng quay càng cao thì càng hụt tải lớn, tổn thất không tải càng nhiều và
khi đó nhiệt suất giảm. để giảm bớt tổn thất ma sát cần rút ngắn đường
truyền ở cấp tốc độ cao, cắt ra khỏi xích những khâu thường dùng ở cấp
tốc thấp làm cho truyền động dễ dàng .
máy với Z
n
=18 ta có các phương án :
Z
1

tới lưới cáu trúc hình rẻ quạt .
Nguyễn văn Tài
máy với Z
n
=18.
m! = 1 x 2 x 3 =6 phương án .
Z
1
=3
1
I
x 3
3
II
x 2
9
III
Z
4
= 3
2
II
x 3
6
III
x2
1
I
.
Z

x 2
3
II
Z
6
= 3
6
III
x 3
1
I
x 2
3
II
.
Phạm vi điều chỉnh mỗi nhóm.
Xét ở nhóm khuyếch đại thứ 2 (nhóm III) .
mayphương án 1 và 2 ta có .
các phương án còn lại:
như vậy ta cần lựa chọn 1 trong 2 phương án. dựa vào điều kiện chọn
phương án tối ưu như đã nêu ở trên, ta thấy phương án 1có x
1
<x
2
< x
3
khi
P
1
> P

min
max
21
====
ϕ
i
i
RsR
.16
12
min
max
===
ϕ
i
i
R
i