Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong ngành cơ khí chế tạo, máy công cụ cắt gọt kim loại là thiết bị chủ chốt trong các nhà máy và phân xưởng nhằm tạo ra các chi tiết máy, công cụ, khí cụ và các tư liệu sản xuất phục vụ công cuộc cơ khí hóa và tự động hóa nền kinh tế quốc dân. Máy cắt gọt kim loại chiếm từ 40% đến 50% tổng số máy kim loại trong các phân xưởng cơ khí và khoảng 20% đến 30% trong toàn bộ nền kinh tế quốc dân. Trong chương trình đào tạo kỹ sư cơ khí chế tạo máy, môn học máy công cụ là môn học chính cốt lõi.

Trước yêu cầu phát triển công nghiệp hóa, việc thay thế các thế hệ máy công cụ cũ, vận hành lâu năm bằng các thiết bị có độ chính xác, công suất và năng suất cao là một đòi hỏi thực tế. Đề tài đồ án tốt nghiệp này tập trung vào việc thiết kế máy tiện ren vít vạn năng dựa trên cơ sở kế thừa và phân tích các dòng máy chuẩn thế hệ trước (điển hình là dòng máy T620 và 1K62), nhằm đưa ra quy trình thiết kế động học và kết cấu máy hoàn chỉnh thay vì dựa vào kinh nghiệm thuần túy.

Nhiệm vụ nghiên cứu của đồ án được xác lập cụ thể theo văn bản gồm hai phần chính:

  1. Nhiệm vụ kỹ thuật thiết kế máy tiện vạn năng 1K62:

    • Gia công cắt được 4 loại ren tiêu chuẩn: Ren hệ mét ($t_p = 0,5 \div 48\text{ mm}$), ren Pitch ($D_p = 48 \div 1$), ren Anh và ren Mô-đun.
    • Lượng chạy dao dọc tối thiểu: $S_{dmin} = 0,07\text{ mm/vòng}$.
    • Lượng chạy dao ngang tối thiểu: $S_{ngmin} = \frac{1}{2} S_{dmin} = 0,035\text{ mm/vòng}$.
    • Chế độ chạy dao nhanh: Trang bị động cơ phụ với tốc độ tùy chọn độc lập.

  2. Nội dung triển khai đồ án:

    • Chương I: Phân tích các máy tiện cỡ trung.
    • Chương II: Thiết kế động học toàn máy mới.
    • Chương III: Thiết kế động lực học toàn máy mới.
    • Chương IV: Thiết kế hệ thống điều khiển toàn máy mới.
    • Chương V: Phân tích theo bản vẽ.

Đối tượng nghiên cứu của đồ án là dòng máy tiện ren vít vạn năng cỡ trung (chiều cao tâm $200\text{ mm}$, đường kính gia công lớn nhất $400\text{ mm}$). Phạm vi nghiên cứu tập trung vào việc khảo sát các mẫu máy tiện thực tế do Liên Xô và Việt Nam chế tạo, từ đó thiết kế chi tiết xích truyền động chính, xích truyền động chạy dao tiện ren, xích tiện trơn và tính toán kết cấu hộp tốc độ cho máy tiện 1K62 mới.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Cơ sở lý thuyết của đồ án được xây dựng trên hệ thống giáo trình chuyên ngành máy cắt kim loại và chi tiết máy, bao gồm:

  • Giáo trình "Hướng dẫn thiết kế máy cắt kim loại" dùng cho việc phân tích động học, tính toán chuỗi số vòng quay, thiết lập phương án không gian, phương án thứ tự, vẽ đồ thị vòng quay và tính toán tỷ số truyền.
  • Giáo trình "Chi tiết máy" phục vụ công tác tính toán sức bền, kiểm nghiệm mô-men xoắn, ứng suất tiếp xúc, ứng suất uốn của các trục và bộ truyền bánh răng.
  • Hệ thống tiêu chuẩn ký hiệu máy công cụ của Việt Nam (TCVN) và tiêu chuẩn phân loại máy công cụ của Liên Xô cũ.

Phương pháp nghiên cứu thực tế được tác giả áp dụng bao gồm:

  • Phương pháp phân tích - so sánh máy chuẩn: Khảo sát, đối chiếu các thông số kỹ thuật và kết cấu động học của các dòng máy tiện cỡ trung điển hình gồm T620, T616, 1A62, 1A616 và 16K20 để lựa chọn giải pháp tối ưu cho máy thiết kế mới.
  • Phương pháp thiết kế động học giải tích: Ứng dụng quy luật cấp số nhân để xác định chuỗi số vòng quay của trục chính với công bội tiêu chuẩn $\phi = 1,26$; phân tích tối ưu hóa phương án không gian (PAKG) và phương án thứ tự (PATT); xây dựng lưới kết cấu và đồ thị vòng quay nhằm triệt tiêu hiện tượng trùng tốc độ và khống chế lượng mở nhóm truyền theo giới hạn cho phép ($X \le 8$).
  • Phương pháp phân tích động lực học cắt gọt: Khảo sát sự phân rã của hợp lực cắt $R$ thành ba thành phần vuông góc ($P_y, P_x, P_r$) và đánh giá định lượng ảnh hưởng của các thông số hình học dao ($\gamma, \alpha, \varphi, r$) cũng như chế độ cắt ($t, S$) đến tải trọng tác dụng lên hệ thống truyền động.

Nguồn dữ liệu sử dụng trong đồ án là các thông số hình học, động học và kết cấu thực nghiệm được trích xuất từ tài liệu kỹ thuật của các dòng máy tiện cỡ trung đang vận hành trong sản xuất thực tế tại Việt Nam.

Nội dung chính theo từng chương

Chương I: Phân tích các máy tiện cỡ trung

Chương I tổng thuật lịch sử phát triển của máy công cụ từ các dạng máy khoan gỗ dùng dây kéo thời Ai Cập cổ đại (cách đây 3000–4000 năm), phát minh trục vít me và bàn dao của Leonardo da Vinci (thế kỷ 15–16), bàn dao tự động của Nartov (Nga), máy khoan vật liệu thép của John Wilkinson (1774), bàn dao giữ bản quyền của Henry Maudslay (Anh), đến các đóng góp của Mikhail Lomonosov và sự ra đời của máy bào (1814), máy phay (1815), máy tự động Senser (1873), cùng các dòng máy nhiều trục của Pittler, Ludwig Loewe, Worsley, Davenport, Gridley.

Tác giả hệ thống hóa công dụng, khả năng công nghệ và các tiêu chí phân loại máy tiện:

  • Gia công các mặt tròn xoay trong và ngoài, mặt đầu, ren, taro, cắt rãnh với cấp chính xác đạt từ cấp 6 đến cấp 7, độ nhẵn bề mặt đạt yêu cầu kỹ thuật.
  • Phân loại theo khối lượng: Loại nhẹ ($\le 1\text{ tấn}$, $D = 100 \div 200\text{ mm}$), loại trung ($\le 10\text{ tấn}$, $D = 200 \div 500\text{ mm}$), loại lớn ($10 \div 13\text{ tấn}$, $D = 630 \div 1200\text{ mm}$), loại nặng ($30 \div 100\text{ tấn}$, $D = 1600 \div 6000\text{ mm}$) và loại đặc biệt nặng ($> 100\text{ tấn}$).
  • Phân loại theo cấp chính xác: Chuẩn E(H), nâng cao D(П), cao C(B), đặc biệt cao B(A) và siêu cao A(C).
  • Phân loại theo mức độ tự động: Bán tự động, tự động và máy tổ hợp.

Chương này phân tích quy tắc ký hiệu máy theo chuẩn TCVN (chữ cái đầu chỉ nhóm máy như T: tiện, KD: khoan doa, M: mài, P: phay; chữ số chỉ kích thước tâm) và chuẩn Liên Xô (số 1 chỉ máy tiện, số 6 chỉ kiểu tiện ren vít). Bố cục chung của máy tiện cỡ trung được chia thành: bộ phận cố định (hộp tốc độ, ụ trước, hộp vi sai), bộ phận di động (hộp xe dao, bàn dao, ụ sau), bộ phận điều khiển (tủ điện, trục khởi động), thân máy, trục vít me và trục trơn.

Thông số kỹ thuật Máy 1K62 Máy T616 Máy T620 Máy 16K20
Chiều cao tâm máy ($mm$) 200 160 200 200
Khoảng cách lớn nhất giữa 2 mũi tâm ($mm$) 1400 750 1500 1000
Số cấp tốc độ trục chính 23 12 21 (23) 21
Số vòng quay nhỏ nhất $n_{min}$ ($vg/ph$) 12,5 44 11,5 11,2
Số vòng quay lớn nhất $n_{max}$ ($vg/ph$) 2000 1980 1200 2240
Lượng chạy dao dọc $S_{dmin} \div S_{dmax}$ ($mm/vg$) $0,070 \div 4,16$ $0,060 \div 1,07$ $0,082 \div 1,59$ $0,080 \div 1,36$
Lượng chạy dao ngang $S_{nmin} \div S_{nmax}$ ($mm/vg$) $0,035 \div 2,08$ $0,040 \div 0,78$ $0,027 \div 0,52$ $0,080 \div 1,36$
Khả năng cắt các loại ren Quốc tế, Anh, Modun, Pitch Quốc tế, Anh, Modun, Pitch Quốc tế, Anh, Modun, Pitch Quốc tế, Anh, Modun, Pitch

Về động lực học cắt gọt, tác giả phân tích các chuyển động cơ bản (chuyển động chính sinh vận tốc cắt $v$, chuyển động chạy dao $S$). Hợp lực cắt $R$ được phân tích thành:

  • Lực cắt chính $P_y$ (lực tiếp tuyến): Có phương thẳng đứng, gây uốn dao, quyết định công suất máy.
  • Lực hướng kính $P_r$: Nằm trong mặt phẳng ngang vuông góc với tâm phôi, đẩy chi tiết gây cong và sai số hình học.
  • Lực hướng trục $P_x$: Song song với phương chạy dao, dùng tính toán sức bền xích truyền động chạy dao.
  • Đánh giá ảnh hưởng của chiều sâu cắt $t$, lượng chạy dao $S$, góc trước $\gamma$, góc sau $\alpha$, góc nghiêng chính $\varphi$, góc nghiêng phụ $\varphi_1$ và bán kính mũi dao $r$ tới độ lớn các thành phần lực.

Phân tích động học máy chuẩn T620 cho thấy:

  • Động cơ chính có công suất $N = 10\text{ kW}$, số vòng quay $n = 1450\text{ vg/ph}$.
  • Xích tốc độ có 2 đường truyền: Đường tốc độ thấp (đường vòng) qua 7 trục cho 18 cấp tốc độ thực tế; đường tốc độ cao (đường tắt) cho 6 cấp tốc độ. Máy có 1 cấp bị trùng do điểm giao thoa giữa hai đường truyền, tạo ra 23 cấp tốc độ thực tế. Chiều quay nghịch được điều khiển qua ly hợp ma sát trên trục II với 12 cấp tốc độ.
  • Xích cắt ren gồm cơ cấu bánh răng thay thế ($42/50$ cho ren Quốc tế và ren Anh; $64/97$ cho ren Modun và ren Pitch), bộ bánh răng Noóc-tông (Norton) chủ động/bị động, tháp bánh răng 7 bậc và 2 khối bánh răng di trượt. Xích tiện trơn sử dụng trục trơn, ly hợp siêu việt, cơ cấu đai ốc mở đôi và cơ cấu an toàn chống quá tải.

Chương II: Thiết kế động học máy mới

Chương II thực hiện tính toán thiết kế động học hoàn chỉnh cho máy mới 1K62 dựa trên bộ thông số:

  • Số cấp tốc độ: $Z = 23$.
  • Công bội cấp số nhân: $\phi = 1,26$.
  • Dải tốc độ trục chính: $n_{min} = 12,5\text{ vg/ph}$, $n_{max} = 2000\text{ vg/ph}$.
  • Phạm vi điều chỉnh tốc độ: $R_n = \frac{n_{max}}{n_{min}} = \frac{2000}{12,5} = 160$.

Dãy số vòng quay tiêu chuẩn tính toán gồm 23 giá trị: $12,5; 16; 20; 25; 31,5; 40; 50; 63; 80; 100; 125; 160; 200; 250; 315; 400; 500; 630; 800; 1000; 1250; 1600; 2000\text{ vg/ph}$.

Số nhóm truyền tối thiểu được xác định qua điều kiện tỷ số truyền giới hạn $i_{min} \ge \frac{1}{4}$: $$x = \frac{\log(n_{dc} / n_{min})}{\log(4)} = \frac{\log(1450 / 12,5)}{\log(4)} = 3,5 \rightarrow \text{chọn } x = 4 \text{ nhóm truyền}.$$

Tác giả thiết lập số cấp tốc độ ảo $Z_{ảo} = 24$ và so sánh 4 phương án không gian (PAKG):

Chỉ tiêu so sánh PAKG $3 \times 2 \times 2 \times 2$ PAKG $2 \times 2 \times 3 \times 2$ PAKG $2 \times 3 \times 2 \times 2$ PAKG $2 \times 2 \times 2 \times 3$
Tổng số bánh răng $S_z$ 18 18 18 18
Tổng số trục $S_{tr}$ 5 5 5 5
Số bánh răng trục cuối $M_{max}$ 2 2 2 3
Bố trí ly hợp ma sát Có Có Có Có
Đánh giá kết cấu Bánh răng phân bố lệch Bánh răng phân bố lệch Tỷ số truyền giảm đều, tối ưu Bánh răng trục cuối lớn

Phương án không gian $2 \times 3 \times 2 \times 2$ được lựa chọn vì đảm bảo tỷ số truyền giảm dần đều, kích thước kết cấu hộp gọn và số bánh răng trên trục cuối chịu mô-men xoắn lớn là ít nhất ($M_{max} = 2$).

Khảo sát 24 phương án thứ tự ($q = 4! = 24$), phương án cơ sở $2[1] \times 3[2] \times 2[6] \times 2[12]$ có lượng mở nhóm cuối $X_{max} = 12 > 8$. Tác giả xử lý bằng giải pháp thu hẹp lượng mở nhóm cuối xuống $2[6]$, làm giảm số cấp đường vòng xuống $Z_1 = 18$ cấp. Để bù lại, máy thiết kế thêm đường truyền tốc độ cao (đường tắt) $Z_2 = 2 \times 3 \times 1 = 6$ cấp. Kết hợp hai đường truyền cho $18 + 6 = 24$ cấp, trừ 1 cấp trùng lặp tại vị trí $n = 667,58 \approx 611,83\text{ vg/ph}$, đạt đúng $Z = 23$ cấp tốc độ thực tế.

Tác giả xác định tốc độ trục II đầu vào hộp tốc độ là $n_0 = 800\text{ vg/ph}$ (thuộc dải cho phép $125 \le n_0 \le 3200\text{ vg/ph}$), tỷ số truyền bộ truyền đai $i_đ = \frac{n_0}{n_{dc}} = \frac{800}{1450} \approx 0,56$ với hiệu suất $\eta = 0,985$.

Kết quả tính toán số răng cho các nhóm truyền bánh răng ăn khớp:

  • Nhóm I (trục II - III): Có 2 tỷ số truyền ($i_1 \approx 1,26^2 = 5/4$, $i_2 \approx 1,26^1 = 11/7$), bội số chung $K = 18$, chọn $E_{min} = 5 \rightarrow \sum Z = 90$ răng; tính được các bánh răng $Z_1 = 40$, $Z_2 = 35$.
  • Nhóm II (trục III - IV): Có 3 tỷ số truyền ($i_3 \approx 1,26^{-2} = 31/77$, $i_5 = 1/1$), bội số chung $K = 108$, chọn $E_{min} = 1 \rightarrow \sum Z = 108$ răng; tính được $Z_3 = 31$, $Z_5 = 54$.
  • Nhóm III (trục IV - V): Có 2 tỷ số truyền ($i_6 = 1/4 = 22/88$, $i_7 = 1/1 = 45/45$), bội số chung $K = 110$, $\sum Z = 110$ răng; tính được $Z_6 = 22$, $Z_7 = 88$.

Chương III: Thiết kế động lực học toàn máy mới

Nội dung nhiệm vụ xác lập trong đồ án bao gồm:

  • Tính toán động lực học toàn bộ hệ thống dẫn động, xác định mô-men xoắn danh nghĩa và mô-men xoắn tính toán tác dụng lên từng trục truyền động từ trục I đến trục chính VII.
  • Kiểm nghiệm công suất động cơ chính ($N = 10\text{ kW}$) nhằm đảm bảo điều kiện cắt gọt phôi thép và gang ở các chế độ tải trọng lớn nhất.
  • Tính toán sức bền cơ học cho các chi tiết máy: Kiểm tra độ bền uốn, độ bền tiếp xúc của các cặp bánh răng ăn khớp trong hộp tốc độ; tính toán kiểm nghiệm then hoa, then bằng và độ cứng vững uốn - xoắn của các trục truyền dẫn theo tiêu chuẩn môn học Chi tiết máy.

Chương IV: Thiết kế hệ thống điều khiển toàn máy mới

Nội dung nhiệm vụ chương IV tập trung vào:

  • Thiết kế cơ cấu điều khiển gạt bánh răng di trượt trong hộp tốc độ và hộp chạy dao bằng các tay gạt tập trung, đảm bảo thao tác chuyển đổi cấp tốc độ và lượng chạy dao thuận tiện, chính xác.
  • Thiết kế hệ thống điều khiển điện gồm mạch khởi động động cơ chính, đóng/ngắt động cơ phụ chạy dao nhanh và đảo chiều quay thông qua cụm ly hợp ma sát nhiều đĩa.
  • Thiết kế cơ cấu an toàn và liên động: Khống chế hành trình, cơ cấu chống mở đồng thời hai đường truyền và cơ cấu an toàn tự động ngắt tải bảo vệ xích chạy dao.

Chương V: Phân tích theo bản vẽ

Nội dung nhiệm vụ chương V bao gồm:

  • Triển khai bản vẽ tổng thể và bản vẽ khai triển kết cấu chi tiết của hộp tốc độ, hộp chạy dao, cụm trục chính và hộp xe dao.
  • Phân tích khả năng gia công công nghệ, dung sai lắp ghép và điều kiện bôi trơn, bảo dưỡng các cụm chi tiết máy trên bản vẽ kỹ thuật.

Thiết kế và triển khai

Cấu trúc truyền động kỹ thuật của máy tiện 1K62 thiết kế mới được tổ chức theo hệ thống truyền động cơ khí phân nhánh với các thông số kết cấu cụ thể:

[Động cơ chính N=10kW, n=1450 v/p]

  1. Kiến trúc hộp tốc độ:

    • Sử dụng 5 trục truyền động với 18 bánh răng, phân bổ theo phương án không gian $2 \times 3 \times 2 \times 2$.
    • Bố trí bộ ly hợp ma sát nhiều đĩa trên trục đầu vào (trục II) để thực hiện đảo chiều quay trục chính mà không cần đổi chiều quay động cơ điện, cung cấp 12 cấp tốc độ quay nghịch.
    • Tách chuỗi truyền động thành 2 nhánh: Đường truyền tốc độ thấp (đường vòng qua các trục I-II-III-IV-V-VI-VII) và đường truyền tốc độ cao (đường tắt truyền thẳng từ trục IV xuống trục VII qua cặp bánh răng $65/43$).

  2. Kiến trúc xích chạy dao và tiện ren:

    • Xích tiện ren kết nối từ trục chính VII qua cụm bánh răng thay thế vào hộp Noóc-tông, tháp bánh răng 7 bậc và 2 khối bánh răng di trượt truyền chuyển động đến trục vít me để cắt 4 hệ ren tiêu chuẩn.
    • Xích tiện trơn dẫn động trục trơn qua cơ cấu bánh vít - trục vít ($14/60$), bánh răng - thanh răng ($m = 3\text{ mm}$, $t = 10\text{ mm}$) để chạy dao dọc tự động và trục vít me ngang ($t_x = 5\text{ mm}$) để chạy dao ngang.
    • Trang bị động cơ điện phụ ($N = 1\text{ kW}$, $n = 1410\text{ vg/ph}$) truyền động trực tiếp đến trục trơn XVI qua cơ cấu ly hợp siêu việt để chạy dao nhanh.

Kết quả và đóng góp

Đồ án đạt được các kết quả kỹ thuật cụ thể có số liệu trong văn bản:

  • Xác lập thành công chuỗi 23 cấp tốc độ vòng quay trục chính tuân theo cấp số nhân với công bội chuẩn $\phi = 1,26$, trải dài từ $n_{min} = 12,5\text{ vg/ph}$ đến $n_{max} = 2000\text{ vg/ph}$, đáp ứng dải điều chỉnh $R_n = 160$.
  • Tối ưu hóa thành công phương án không gian $2 \times 3 \times 2 \times 2$ (5 trục, 18 bánh răng, $M_{max} = 2$) và phương án thứ tự $2[1] \times 3[2] \times 2[6] \times 2[6]$ kết hợp đường tắt $2 \times 3 \times 1$, giải quyết triệt để bài toán khống chế lượng mở nhóm truyền ($X_{max} = 6 \le 8$).
  • Tính toán chính xác số răng cho các cặp bánh răng ăn khớp trong 3 nhóm truyền dẫn đầu tiên ($\sum Z = 90, 108, 110$), đảm bảo tỷ số truyền nằm trong giới hạn cho phép $\frac{1}{4} \le i \le 2$.
  • Thiết lập đầy đủ phương trình xích truyền động cắt 4 hệ ren (Quốc tế, Modun, Anh, Pitch) với bộ bánh răng thay thế $42/50$ và $64/97$.

Giải pháp kỹ thuật của tác giả là kế thừa ưu điểm kết cấu từ máy chuẩn T620: Tích hợp hộp tốc độ với ụ trước thành một khối để giảm kích thước và số đai truyền, bố trí ly hợp ma sát trên trục II chịu mô-men xoắn nhỏ và sử dụng ly hợp siêu việt để bảo vệ hệ thống truyền động khi chạy dao nhanh.

Đóng góp của đồ án là xây dựng một quy trình tính toán động học hoàn chỉnh, có cơ sở giải tích và phương pháp luận rõ ràng cho việc thiết kế mới hoặc cải tạo máy tiện ren vít cỡ trung 1K62.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Theo tự nhận xét của tác giả trong văn bản, đồ án có các hạn chế:

  • Đây là lần đầu tiên tác giả thực hiện thiết kế một máy cắt kim loại hoàn chỉnh, cùng với sự hạn chế về mặt thời gian nên trong quá trình tính toán không thể tránh khỏi các thiếu sót và sai số kỹ thuật nhất định.
  • Phần nội dung chi tiết trong thuyết minh văn bản mới tập trung sâu vào phần phân tích máy chuẩn và tính toán động học hộp tốc độ (Chương I và Chương II).

Hướng phát triển và nghiên cứu tiếp theo bao gồm:

  • Hoàn thiện toàn bộ các bước tính toán kiểm nghiệm động lực học chi tiết cho các trục, then và ổ lăn trong Chương III.
  • Cụ thể hóa kết cấu cơ khí hệ thống tay gạt điều khiển và mạch điện an toàn liên động trong Chương IV.
  • Hoàn thiện bản vẽ khai triển toàn bộ hộp chạy dao và bản vẽ lắp ráp toàn máy trong Chương V.

Giá trị tham khảo

Tài liệu đồ án này có giá trị tham khảo thiết thực cho:

  • Sinh viên ngành Kỹ thuật Cơ khí, Chế tạo máy, Công nghệ Kỹ thuật Cơ khí: Tham khảo phương pháp luận thiết kế động học máy công cụ, quy trình lập phương án không gian, phương án thứ tự, xây dựng lưới kết cấu và vẽ đồ thị vòng quay cho hộp tốc độ phân nhánh.
  • Người làm đồ án môn học Máy cắt kim loại hoặc Chi tiết máy: Sử dụng các công thức tính toán tỷ số truyền, phương pháp xác định số răng bánh răng ăn khớp ($\sum Z, E_{min}$) và cấu trúc xích truyền động tiện ren 4 hệ tiêu chuẩn.

Câu hỏi thường gặp

1. Máy tiện thiết kế 1K62 có thể gia công được những loại ren nào và thông số cụ thể ra sao?
Máy có khả năng gia công 4 loại ren tiêu chuẩn:

  • Ren Quốc tế (hệ mét): $t_p = 0,5 \div 48\text{ mm}$ (hoặc $1 \div 192\text{ mm}$).
  • Ren Mô-đun: $m = 0,5 \div 4,8$ (hoặc $0,5 \div 48$).
  • Ren Anh: $n = 24 \div 2\text{ ren/inch}$.
  • Ren Pitch: $D_p = 48 \div 1$ (hoặc $92 \div 1$).

2. Tại sao phương án không gian lý thuyết cho 30 cấp tốc độ nhưng máy thực tế chỉ có 23 cấp tốc độ?
Phương án không gian kết hợp đường vòng ($Z_1 = 24$ cấp) và đường tắt ($Z_2 = 6$ cấp) cho tổng số 30 cấp lý thuyết. Tuy nhiên, do nhóm truyền cuối có lượng mở $X = 12$ vượt quá giới hạn ($X \le 8$), tác giả phải thu hẹp lượng mở nhóm này xuống $X = 6$, làm giảm 6 cấp ở đường vòng (còn 18 cấp). Đồng thời, giữa tốc độ cao nhất của đường vòng và tốc độ thấp nhất của đường tắt bị trùng lặp 1 cấp tốc độ ($n = 667,58 \approx 611,83\text{ vg/ph}$), do đó số cấp tốc độ thực tế của máy là $18 + 6 - 1 = 23$ cấp.

3. Phương án không gian nào được lựa chọn cho hộp tốc độ máy mới và dựa trên những ưu điểm gì?
Phương án không gian được chọn là $2 \times 3 \times 2 \times 2$ (gồm 4 nhóm truyền, 5 trục, 18 bánh răng). Phương án này được chọn vì: tỷ số truyền giảm dần đều từ trục đầu tiên đến trục cuối; số bánh răng chịu mô-men xoắn lớn nhất trên trục cuối là ít nhất ($M_{max} = 2$); phân bố bánh răng trên các trục đều hơn các phương án khác và thuận lợi cho việc bố trí bộ ly hợp ma sát nhiều đĩa đảo chiều trên trục đầu vào.

4. Cơ cấu ly hợp siêu việt trong xích chạy dao nhanh của máy tiện có chức năng gì?
Chuyển động chạy dao nhanh (dẫn động bởi động cơ điện phụ $N = 1\text{ kW}$, $n = 1410\text{ vg/ph}$) và chuyển động chạy dao từ động cơ chính đều truyền tới cơ cấu chấp hành là trục trơn bằng hai đường truyền khác nhau. Cơ cấu ly hợp siêu việt có nhiệm vụ tự động ngắt truyền động khi chạy dao nhanh hoặc khi đảo chiều quay trục chính, ngăn ngừa hiện tượng xung đột tốc độ gây xoắn và gãy trục.

5. Lực cắt tác dụng lên dao tiện được phân tích thành những thành phần nào và ý nghĩa của chúng?
Hợp lực cắt $R$ được phân rã thành 3 thành phần vuông góc:

  • Lực cắt chính $P_y$ (lực tiếp tuyến): Có phương thẳng đứng theo hướng chuyển động chính, có xu hướng uốn gãy dao, dùng để tính toán độ bền dao và công suất động cơ máy.
  • Lực hướng kính $P_r$: Nằm trong mặt phẳng ngang vuông góc với đường tâm chi tiết gia công, đẩy chi tiết ra xa tâm máy gây biến dạng uốn, ảnh hưởng lớn đến độ chính xác hình học.
  • Lực hướng trục $P_x$: Có phương trùng với hướng chuyển động chạy dao $S$, dùng để tính toán độ bền của các chi tiết trong xích chạy dao (thanh răng - bánh răng, trục vít me - đai ốc).

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế máy tiện vạn năng 1K62" do sinh viên Đỗ Văn Phúc và Ngô Ngọc Hiếu thực hiện đã giải quyết bài toán thiết kế động học máy công cụ cỡ trung dựa trên cơ sở phân tích kế thừa máy chuẩn T620. Đề tài đã xác lập thành công chuỗi 23 cấp tốc độ trục chính chuẩn từ $12,5$ đến $2000\text{ vg/ph}$ với công bội $\phi = 1,26$, tối ưu hóa phương án không gian $2 \times 3 \times 2 \times 2$ và xử lý giới hạn lượng mở nhóm truyền thông qua kết cấu hai đường truyền phân nhánh. Đây là công trình thiết kế cơ khí có tính hệ thống cao, cung cấp tài liệu tham khảo giá trị cho việc học tập, nghiên cứu và thiết kế máy cắt gọt kim loại trong ngành cơ khí chế tạo.