Mục lục 1
Lời nói đầu
2
Chơng 1: Khái niệm chung về máy cắt kim loại
3
1.1. ứng dụng và phân loại máy cắt kim loại. 3
1.2. Các chuyển động và các dạng gia công điển hình trên máy cắt kim
loại.
4
1.3. Lực cắt, tốc độ cắt, công suất cắt. 5
1.4. Phụ tải của động cơ truyền động các cơ cấu điển hình. 7
1.5. Phơng pháp chung chọn công suất động cơ cho MCKL. 14
1.6. Điều chỉnh tốc độ máy cắt kim loại. 16
Chơng 2: Trang bị điện - điện tử nhóm máy tiện 20
2.1. Đặc điểm công nghệ máy tiện. 20
2.2. Phụ tải của cơ cấu truyền động chính và ăn dao. 20
2.3. Phơng pháp chọn công suất động cơ truyền động chính máy tiện. 24
2.4. Những yêu cầu và đặc điểm đối với truyền động điện và trang bị điện
máy tiện
26
Chơng 3: Trang bị điện - điện tử máy mài 38
3.1. Đặc điểm công nghệ. 38
3.2. Các đặc điểm về truyền động điện và trang bị điện của máy mài. 39
3.3. Sơ đồ điều khiển máy mài 3A161 40
Chơng 4: Trang bị điện, điện tử máy DOA 45
4.1. Đặc điểm làm việc, yêu cầu về TĐĐ và trang bị điện máy doa. 45
4.2. Sơ đồ điều khiển máy doa ngang 2620. 46
Chơng 5: Trang bị điện - điện tử máy bào giờng 53
5.1. Đặc điểm công nghệ: 53
5.2. Phụ tải và phơng pháp xác định công suất động cơ truyền động
chính.

55
5.3. Các yêu cầu đối với hệ thống truyền động điện và trang bị điện
máy bào giờng.
60
5.4. Một số sơ đồ điều khiển máy bào giờng điển hình. 60
Chơng 6: Trang bị điện máy gia công áp lực 68
6.1. Biến dạng kim loại. 68
6.2. Máy cán nóng quay thuận nghịch và trang bị điện của máy. 70
6.3. Máy rèn dập và trang bị điện máy rèn, dập. 102
Lời nói đầu
1
Ngày nay trong các lĩnh vực sản xuất của nền kinh tế quốc dân, cơ khí hoá có
liên quan chắt chẽ đến điện khí hoá và tự động hoá. Hai yếu tố cho phép đơn giản kết
cấu cơ khí của máy sản xuất, tăng năng suất lao , nâng cao chất lợng kỹ thuật của quá
trình sản xuất và giảm nhẹ cờng độ lao động.
Việc tăng năng suất máy và giảm giá thành thiết bị điện của máy là hai yêu cầu
chủ yếu đối với hệ thống truyền động điện và tự động hoá nhng chúng mâu thuẫn
nhau. Một bên đòi hỏi các hệ thống phức tạp, một bên lại yêu cầu hạn chế thiết bị
chung trên máy và số thiết bị cap cấp. Việc lựa chọn hệ thống truyền động điện và tự
động hoá thích hợp cho máy là một bài toán khó.
Sách Trang bị điện - điện tử máy gia công kim loại đề cập đến phần điện -
điện tử của các máy gia công kim loại là những loại may chủ yếu và quan trọng trong
công nghiệp nặng của nền kinh tế quốc dân với 2 loại máy: máy cắt kim loại và máy
gia công kim loại bằng áp lực.
Sách đợc chia ra làm 2 phần:
Phần I: Trang bị điện - điện tử máy cắt gọt kim loại gồm các nhóm máy: Tiện,
bào giờng, doa, mài và máy cắt gọt kim loại với điều khiển chơng trình số.
Phần II: Trang bị điện - điện tử các máy gia công kim loại bằng áp lực, gồm các
máy cán và đột dập.
ở mỗi loại máy, máy trình bày có hệ thống các đặc điểm làm việc, phơng pháp

xác định phụ tải, công suất động cơ truyền động cho máy, các đặc điểm và yêu cầu
đối với hệ thống trang bị điện - điện tử của máy, các khâu điều khiển điển hình và một
số sơ đồ điều khiển các máy cụ thể trong thực tế.
Sách đợc dùng làm tài liệu học tập chính cho sinh viên chuyên ngành tự động
hoá, đồng thời có thể làm tài liệu tham khảo cho cán bộ công tác trong lĩnh vực Tự
động hoá, Trang bị điện các máy sản xuất.
Các tác giả rất vui lòng nhận đợc các ý kiến phê bình và đóng góp ý kiến nhận
xét cho cuốn sách để tiếp tục chỉnh lý và tái bản lần sau.
Các tác giả
Chơng 1: Khái niệm chung về máy cắt kim loại
2
1.1. ứng dụng và phân loại máy cắt kim loại:
1.1.1. ứng dụng:
Máy cắt kim loại đợc dùng để gia công các chi tiết kim loại bằng cách cắt
hớt các lớp kim loại thừa, để sau khi gia công chi tiết có hình dáng gần đúng yêu
cầu (gia công thô) hoặc thoả mãn hoàn toàn yêu cầu đặt hàng với độ chính xác
nhất định về kích thớc và độ bóng cần thiết của bề mặt gia công (gia công tinh).
1.1.2. Phân loại các máy cắt kim loại: (Theo sơ đồ H1.1)
- Phân loại dựa vào đặc điểm của quá trình công nghệ; các máy cắt kim
loại chia thành các máy cơ bản: máy tiện, phay, bào, khoan, doa, mài và các
nhóm máy khác nh máy gia công răng, ren vít v.v
- Theo đặc điểm của quá trình sản xuất có thể chia thành các máy vạn năng,
chuyên dùng đặc biệt. Máy vạn năng là máy có thể thực hiện đợc các phơng
pháp gia công khác nhau nh tiện, khoan, gia công răng v.v , để gia công các chi
tiết khác nhau về hình dạng và kích thớc. Các máy chuyên dùng là các máy để
gia công các chi tiết có cùng hình dáng nhng có kích thớc khác nhau. Máy đặc
biệt là máy chỉ thực hiện gia công các chi tiết có cùng hình dáng và kích thớc.
- Theo kích thớc trọng lợng chi tiết gia công trên máy có thể chia máy cắt
kim loại thành các máy bình thờng (trọng lợng chi tiết 100 ữ 10.10
3

Kg), các
máy cỡ lớn (trọng lợng chi tiết 10.10
3
ữ 30.10
3
Kg), các máy cỡ nặng (trọng l-
ợng chi tiết 30.10
3
ữ 100.10
3
Kg) và các máy rất nặng (trọng lợng chi tiết lớn hơn
100.10
3
Kg).
- Theo độ chính xác gia công có thể chia làm máy có độ chính xác bình th-
ờng, độ chính xác cao và rất cao.
3
1.2. Các chuyển động và các dạng gia công điển hình trên máy cắt kim loại:
Trên máy cắt kim loại có 2 loại chuyển động chủ yếu: chuyển động cơ bản
và chuyển động phụ.
Chuyển động cơ bản là sự di chuyển tơng đối của dao cắt so với phôi để
đảm bảo quá trình cắt gọt. Chuyển động này đợc chia ra: chuyển động chính và
chuyển động ăn dao.
- Chuyển động chính (chuyển động làm việc) là chuyển động đa dao cắt ăn
vào chi tiết.
- Chuyển động ăn dao: là chuyển động xê dịch của lỡi dao hoặc phôi để tạo
ra 1 lớp phôi mới.
Chuyển động phụ: là những chuyển động không liên quan trực tiếp đến quá
trình cắt gọt, chúng cần thiết khi chuẩn bị gia công, hiệu chỉnh máy v.v
VD: Di chuyển thanh dao hoặc phôi, nâng hạ xà của máy bào giờng, kẹp

đầu trục máy khoan.
Các chuyển động chính, ăn dao có thể là chuyển động quay hoặc tịnh tiến
của dao hoặc phôi.
4
Hình 1-1. Sơ đồ phân loại các máy cắt kim loại
Trên H 1.2 là các dạng gia công điển hình đợc thực hiện trên MCKL (máy
cắt kim loại): máy tiện (H1.2a), máy bào giờng (H1.2b) máy phay (H1.2c),
máy khoan (H1.2d), máy mài (H1.2e).
1.3. Lực cắt, tốc độ cắt, công suất cắt:
Trên H.1-3 giới thiệu
các phần tử và đại lợng đặc
trng cho công nghệ tiện.
1.3.1. Tốc độ cắt: tốc độ cắt
là tốc độ chuyển động dài t-
ơng đối của chi tiết so với
dao cắt tại điểm tiếp xúc giữa
chi tiết và dao. Đợc xác định
theo công thức kinh nghiệm:
V= C
v
(m/ph) (1-1)
5
Hình 1-2: Các dạng gia công điển hình trên MCKL
Hình 1-3: Các phần tử và đại lợng đặc trng cho gia
công tiện
T
m
.t
xv
.S

yv
Trong đó:
t: chiều sâu cắt, mm.
S: lợng ăn dao, là độ dịch chuyển của dao khi chi tiết quay đợc 1 vòng
mm/vòng.
T: độ bền dao, là độ dịch chuyển của dao giữa hai lần mài dao kế tiếp, ph.
C
v
, x
v
, y
v
, m là hệ số và số mũ phụ thuộc vào vật liệu chi tiết, vật liệu dao và
phơng pháp gia công.
1.3.2. Lực cắt.
Trong qúa trình gia công, tại điểm tiếp xúc giữa chi tiết và dao có 1 lực tác
dụng F, lực này đợc phân ra làm 3 thành phần (H.1-3): lực tiếp tuyến (lực cắt) F
z
là lực mà trục chính (truyền động chính) phải khắc phục, lực hớng kích F
y
tạo
áp lực lên bàn dao là lực dọc trục, (lực ăn dao) F
x
mà cơ cấu ăn dao phải khắc
phục.
F = F
z
+ F
y
+ F

x
, (N) (1-2)
Để tính lực cắt ta dùng công thức kinh nghiệm sau:
F
z
= 9,81. C
F
.t
xF

.S
yF
.V
z
n
(N) (1-3)
Trong đó: C
F,
x
F
, y
F
, n là các hệ số và các số mũ phụ thuộc vào vật liệu chi
tiết, vật liệu dao và phơng pháp gia công.
Các lực F
x
, F
y
cũng xác định theo các công thức tơng tự (1-3). Khi tính toán
sơ bộ, có thể lấy F

x
, F
y
theo tỷ lệ sau:
F
z
: F
y
: F
x
= 1: 0,4: 0,25 (1- 4)
1.3.3. Công suất cắt:
Công suất cắt (công suất yêu cầu của cơ cấu chuyển động chính) đợc xác
định theo công thức:
P
z
=
F
Z
.V
z
(KW) (1-5)
60.1000
1.3.4. Thời gian máy:
6
Thời gian máy là thời gian dùng để gia công chi tiết. Nó đợc gọi là thời
gian công nghệ, thời gian cơ bản hoặc thời gian hữu ích. Để tính toán thời gian
máy, ta phải căn cứ vào các yếu tố của chế độ cắt gọt và phơng pháp gia công.
Ví dụ với máy tiện:
t

m
=
L
(phút) (1-6)
n.s
Trong đó:
L: chiều dài hành trình làm việc, mm.
n: tốc độ quay của chi tiết vg/ph
Nếu thay vào (1-6) giá trị
n =
60.10
3
V
z
d
Ta có:
t
m
=
d.L
(1-7)
60.10
3
.V
z
.S
Trong đó: d đờng kính chi tiết gia công, mm từ (1-7) ta thấy muốn tăng
năng suất máy ta phải tăng tốc độ cắt và lợng ăn dao. Do đó ngời ta áp dụng ph-
ơng pháp cắt cao tốc.
1.4. Phụ tải của động cơ truyền động các cơ cấu điển hình.

1.4.1. Cơ cấu truyền động chính.
Trong truyền động chính của MCKL, lực cắt là lực hữu ích, nó phụ thuộc
vào chế độ cắt (t, s, v) vật liệu chi tiết và dao. Đối với chuyển động chính là
chuyển động quay nh ở máy tiện, doa, phay, khoan, mài, mô men trên trục chính
của máy đợc xác định theo công thức:
M
z
=
F
z
.d
(Nm) (1-8)
2
Trong đó:
F
z
: lực cắt, N.
d: đờng kính của chi tiết gia công, m.
Mô men hữu ích trên trục động cơ là:
7
M
h.i
=
M
z
=
F
z.
d
(Nm) (1-9)

i 2i
i: tỷ số truyền từ trục động cơ đến trục chính của máy.
Đối với chuyển động chính là chuyển động tịnh tiến (VD máy bào giờng),
mô men hữu ích trên trục động cơ là:
M
hi
= F
Z
. (Nm) (1-10)
Trong đó bán kính quy đổi lực cắt về trục động cơ đợc xác định bằng tỷ
số giữa tốc độ bán và tốc độ động cơ.
=
v
(m) (1-11)
60.
Mô men cản tĩnh trên trục động cơ đợc xác định nh sau:
M
c
=
M
hi
(Nm)
(1-12)

: hiệu suất bộ truyền từ trục động cơ đến trục chính.
ở những máy có mâm cặp đặt theo phơng nằm ngang, hoặc chuyển động
bàn ở máy tiện đứng, máy bào giờng v.v còn xuất hiện lực ma sát phụ ở gờ trợt
của mâm cặp hoặc bàn.
F
msp

= F
N
.à (1-13)
Trong đó F
N
: lực tổng tác dụng lên gờ trợt đợc xác định bằng khối lợng
mâm cặp hoặc đợc xác định bằng khối lợng mâm cặp hoặc bàn m
b
, khối lợng chi
tiết m
ct
đặt trên mâm cặp hoặc bàn và thành phần lực cắt F
y
.
F
N
= g (m
b
+ m
ct
) + F
y
(N) (1-14)
Hệ số ma sát à ở gờ trợt phụ thuộc vào tốc độ bàn hoặc mâm cặp, nó có giá
trị lớn khi khởi động máy. Vì vậy ở những máy này mô men cản tĩnh khi khởi
động đạt tới (60 ữ 80%). Mô men định mức.
8
M
đm
ở tốc độ định mức à = 0,05 ữ 0,08.

ở chế độ xác lập, lực kéo của các chuyển động mâm cặp ở máy tiện đứng,
và của bàn máy với máy bào giờng đợc xác định là tổng các lực cắt, và lực ma
sát.
F
K
= F
z
+ F
msp
= F
z
+ [g (m
b
+ m
ct
) + F
y
]. à (N) (1-15)
Mô men trên trục động cơ ứng với chuyển động quay là:
M
c
=
F
k.
d
(Nm) (1-16)
2 i
Đối với chuyển động tịnh tiến là:
M
c

=
F
z
.
(Nm) (1-17)

1.4.2. Cơ cấu truyền động ăn dao:
Trong hệ truyền động ăn dao, động cơ thực hiện di chuyển bàn dao hoặc
chi tiết để đảm bảo quá trình cắt. Hệ thống truyền động ăn dao đợc thực hiện
bằng nhiều phơng án khác nhau. Dạng sơ đồ động học điển hình là hệ truyền
động trục vít ê cu đợc trình bày trên H.1-4.
Chuyển động quay của động cơ điện 1 qua bộ điều tốc 2 làm quay trục vít
vô tận 3. Ê cu 4 đợc kẹp chặt trên bàn dao hoặc bàn máy sẽ làm bàn 5 chuyển
động tịnh tiến theo gờ trợt 6. Động cơ truyền động ăn dao sẽ đảm bảo 1 lực cần
thiết để di chuyển tịnh tiến bàn dao. Lực này đợc xác định bởi lực cản chuyển
động khi di chuyển bàn dao.
F
ad
= K.F
x
+ F
ms
+ F
d
(N) (1-18)
Trong đó:
F
x
: lực cắt theo hớng di chuyển của bàn dao.
K = 1,2 ữ 1,5 là hệ số dự trữ.

F
ms
: lực ma sát của bàn ở hớng gờ trợt.
F
d
: lực đính.
Lực F
ms
đợc xác định nh sau:
F
ms
= à (g.m
b
+ F
y
+ F
z
) (N) (1-19)
9
à : hệ số ma sát của bàn theo hớng gờ trợt.
Lực F
d
sinh ra khi khởi động bàn dao.
F
d
= . S (N) (1-20)
S: diện tích bề mặt tiếp xúc ở gờ trợt của bàn giao đơn vị cm
2
: áp suất dính, thờng bằng 0,5 N/cm
2

Hình 1- 4. Sơ đồ động học của truyền động ăn dao.
1- Động cơ điện; 2- Bộ điều tốc; 3- Trục vít vô tận;
4- Ê cu; 5- Bàn giao; 6- Gờ trợt
Các thành phần lực ở (1-18) không đồng thời xuất hiện trong quá trình làm
việc nên khi xác định phụ tải truyền động ăn dao ta phân ra 2 chế độ làm việc:
khởi động và ăn dao làm việc.
Khi khởi động, lực ăn dao xác định.
F
adkđ
= à
0
.g.m
b
+ F
d
(N) (1-21)
Với à
0
= 0,2 ữ 0,3 hệ số ma sát khi khởi động.
Khi ăn dao làm việc lực ăn dao đợc tính.
F
adlv
= K.F
x
+ à (g.m
b
+ F
y
+ F
x

) (N) (1-22)
Với à hệ số ma sát khi làm việc à = 0,05 ữ 0,15.
Mô men trên trục vít vô tận đợc xác định.
M
tv
= 0,5.F
ad
.d
tv
.tg ( + ) (Nm) (1-23)
Trong đó:
10
Hình 1-4: Sơ đồ động học của truyền động ăn dao
d
tv
: đờng kính trung bình của trục vít vô tận, mm.
: góc lệnh của đờng ren trục vít, độ.
: góc ma sát của đờng ren trục vít, độ.
Góc đợc xác định bởi đờng kính d
trv
và bớc ren t của trục vít.
= arctg
t
(1-24)
d
tv
Mô men cản tĩnh trên trục động cơ.
à
c
>

M
tv
(Nm) (1-25)
i.
Trong đó: i, là tỷ số truyền và hiệu suất bộ truyền.
Khi xác định công suất động cơ truyền động ăn dao cần lựa chọn từ điều
kiện mô men lớn nhất trong 2 trị số mô men tơng ứng với 2 lực ăn dao khi khởi
động và khi làm việc.
1.4.3. Cơ cấu truyền động phụ.
Lấy cơ cấu nới xiết trụ ở máy
khoan hớng kính làm ví dụ (sơ đồ
động học H.1-5). Khi động cơ 6
quay theo chiều thuận qua hệ bánh
răng trục vít 3, trục 3 quay làm nêm
1,2 xiết chặt trụ 4. Khi động cơ
quay ngợc lại thì nêm 1,2 sẽ nhả
lỏng trụ 4.
Để đảm bảo xiết trụ thì lực
sinh ra bởi cơ cấu xiết phải lớn hơn
lực làm di chuyển trụ sinh ra do lực
cắt và trọng lợng.
F
N
=
Q.l
(1-26)
R.à
F
N
: áp lực tác dụng lên trụ do cơ cấu xiết tạo ra, N.

Q: Lực đặt vào trọng tâm của xà máy, N.
R: Bán kính ngoài trụ, m.
11
Hình 1-5: Sơ đồ truyền động cơ cấu xiết nới trụ
ở máy khoan hớng kính
l: Khoảng cách từ tâm trụ đến trọng tâm xà máy, m.
à: Hệ số ma sát.
Mô men trên trục động cơ điện là:
M
c
=
F
N
.d
tv
.tg ( + ) tg (
1
2
1
)
(Nm) (1-27)
2i
d
tv
: đờng kính trung bình trục vít, m.
, i: hiệu suất và tỷ số truyền của cơ cấu.
,
1
: góc lệch đờng ren trục vít và chêm, độ.
,

1
: góc ma sát của trục vít và chêm, độ.
Dấu (+) ứng với trờng hợp xiết, dấu (-) ứng với trờng hợp nới.
1.4.4. Tổn hao trong máy cắt kim loại:
Khi tính toán tổn hao trong các cơ cấu máy, thờng sử dụng các giá trị định
mức của hiệu suất của các cơ cấu máy ứng với phụ tải toàn phần của cơ cấu. Các
giá trị hiệu suất định mức của 1 cơ cấu truyền động đợc cho ở bảng 1-1.
Bảng 1-1: Hiệu suất của cơ cấu truyền động:
Dạng khâu truyền động

Khâu truyền bằng dây đai phẳng
0,94 ữ 0,96
Khâu truyền bằng bánh răng thẳng 0,98
Khâu truyền bằng bánh răng côn 0,96
Khâu truyền bằng trục vít
0,6 ữ 0,7
ổ bi lăn 0,99
12
ổ trợt 0,98
Hiệu suất định mức của cơ cấu:
idm
n
1i
dm


=
=
(1-28)
Hiệu suất của cơ cấu đợc xác định theo:

=
M
hi
=
1
(1-29)
M
hi
+ M
ms
1 +
a
+ b
K
t
a, b: hệ số tổn hao không biến đổi và biến đổi.
K
t
: Hệ số phụ tải:
K
t
=
M
hi
=
P
z
(1-30)
M
hi


đm
P
zđm
M
ms
: mô men ma sát trong cơ cấu truyền lực.
M
ms
= a. M
hiđm
+ b.M
hi
= M
hi

)b
Kt
a
( +
(1-31)
Trong trờng hợp riêng M
hi
= M
hiđm
; K
t
= 1

đm

= =
1
(1-32)
1 + a
đm
+ b
đm
a
đm
+ b
đm
=
1 -
đm
(1-33)

đm
Khi tính toán ta lấy:
a = 0,6 (a
đm
+ b
đm
) (1-34)
b = 0,4 (a
đm
+ b
đm
)
Đối với hệ thống truyền động chính MCKL với phạm vi điều chỉnh tốc độ
rộng thì hệ số tổn hao không đổi. a phụ thuộc vào tốc độ và có thể coi a phụ

thuộc tuyến tính vào tốc độ.

(1-35)
13
a
1
= a

.

đm
Với a là hệ số tổn hao không đổi ứng với
đm
khi đó của cơ cấu đợc xác
định:
=
1
(1-36)
1 +

+ b
K
t
.
đm
1.5. Phơng pháp chung chọn công suất động cơ cho MCKL.
1.5.1. Các thông số của chế độ làm việc của máy.
Tốc độ cắt, lực cắt hoặc các thông số của chế độ cắt gọt nh chiều sâu cắt, l-
ợng ăn dao, vật liệu đợc gia công, vật liệu dao v.v (để từ số liệu này tính đợc
lực cắt, tốc độ cắt) trọng lợng chi tiết gia công, thời gian làm việc, thời gian

nghỉ.
1.5.2. Kết cấu cơ khí của máy.
Quá trình chọn công suất động cơ chia làm 2 bớc:
Bớc 1: chọn sơ bộ công suất động cơ theo trình tự:
a- Xác định công suất hoặc mô men tác dụng trên trục làm việc của hộp tốc
độ (P
z
, M
z
). Nếu trong 1 chu kỳ, phụ tải của truyền động thay đổi thì phải xác
định P
z
(hoặc M
z
) cho tất cả các giai đoạn trong chu kỳ. Mỗi loại máy có công
thức riêng để xác định, có thể cho trớc P
Z
, M
Z
.
b- Xác định công suất trên trục động cơ điện và thành lập đồ thị phụ tải
tĩnh.
Muốn vậy phải xác định công suất (hoặc mô men) trên trục động cơ và thời
gian làm việc ứng với từng giai đoạn.
- Công suất trên trục động cơ xác định theo biểu thức:
P
c
=
P
Z

(1-37)

Trong đó : hiệu suất của cơ cấu truyền động ứng với phụ tải P
Z
, và xác
định theo (1-29).
14
- Thời gian làm việc của từng giai đoạn xác định tuỳ thuộc vào điều kiện
làm việc của từng cơ cấu truyền động, nh khoảng đờng di chuyển của bộ phận
làm việc, tốc độ làm việc, thời gian làm việc hoặc điều khiển máy. Thời gian hữu
công đợc xác định theo công thức ứng với từng loại máy, thời gian vô công lấy
theo kinh nghiệm vận hành.
c- Dựa vào đồ thị phụ tải tĩnh tiến hành tính toán chọn động cơ (nh trong
giáo trình cơ sở truyền động điện):
- Khi chế độ làm việc là dài hạn, phụ tải biến đổi, động cơ đợc chọn theo
đại lợng trung bình hoặc đẳng trị.
- Khi chế độ làm việc ngắn hạn lặp lại, động cơ đợc chọn theo phụ tải làm
việc và hệ số đóng điện tơng đối.
- Khi chế độ làm việc là ngắn hạn động cơ đợc chọn theo phụ tải làm việc
và thời gian có tải trong chu kỳ.
Bớc 2: kiểm nghiệm động cơ theo những điều kiện cần thiết. Tuỳ thuộc vào
đặc điểm của cơ cấu truyền động mà động cơ đã chọn đợc kiểm nghiệm theo
điều kiện phát nóng, quá tải và mở máy.
Để kiểm nghiệm theo điều kiện phát nóng, ta xây dựng đồ thị phụ tải toàn
phần bao gồm phụ tải tĩnh,và phụ tải động. Phụ tải động của động cơ phát sinh
trong quá trình quá độ (QTQĐ) đợc xác định từ quan hệ:
M
động
= J



d
(1-38)
dt
J

: Mô men quán tính của toàn hệ thống truyền động quy đổi về trục động
cơ điện; d/dt gia tốc của hệ thống.
Kiểm nghiệm theo điều kiện quá tải, đối với động cơ không đồng bộ, cần
xét tới hiện tợng sụt áp của lới. Thông thờng cho phép sụt áp 10%, nên mô men
tới hạn của động cơ trong tính toán kiểm nghiệm chỉ còn.
M
t
= (90%)
2
. M
tđm
= 0,81 M
tđm
.
M
tđm
: mô men tới hạn định mức theo số liệu của động cơ.
1.6. Điều chỉnh tốc độ máy cắt kim loại:
1.6.1. Phạm vi điều chỉnh tốc độ.
15
- Đối với chuyển động quay phạm vi điều chỉnh tốc độ đợc xác định bằng
tỷ số giữa tốc độ góc lớn nhất
max
và tốc độ góc nhỏ nhất

min
.
D=

max

min
- Đối với chuyển động chính là chuyển động tịnh tiến, phạm vi điều chỉnh
tốc độ là tỷ số giữa tốc độ dài lớn nhất S
max
, và tốc độ dài nhỏ nhất S
min
.
D
v
=
V
max
V
min
- Đối với chuyển động ăn dao, phạm vi điều chỉnh tốc độ là tỷ số giữa lợng
ăn dao lớn nhất S
max
và lợng ăn dao nhỏ nhất S
min
.
D
S
=
S

max
S
min
Giá trị của phạm vi điều chỉnh tốc độ của truyền động chính và truyền động
ăn dao của MCKL cho ở bảng 1.2.
Bảng 1-2: Phạm vi điều chỉnh tốc độ của máy cắt kim loại:
Dạng máy
Phạm vi điều chỉnh tốc độ
Truyền động chính
Truyền động ăn
dao
Máy tiện (trung bình và lớn)
40 ữ 125 50 ữ 300
Máy tiện đứng
40 ữ 100 100 ữ 7000
Máy doa ngang
25 ữ 60 30 ữ 150
Máy bào giờng
4 ữ 30 50 ữ 200
Máy phay
20 ữ 40 100 ữ 600
Máy khoan hớng kính
20 ữ 100 5 ữ 40
1.6.2. Độ trơn điều chỉnh tốc độ:
16
Độ trơn điều chỉnh tốc độ là tỷ số giữa 2 giá trị kề nhau của tốc độ.
=

i


+ 1

i
Trong đó:
i
,
i

+ 1
là tốc độ thứ i và i + 1 đợc xác định bằng:

1Z
1z
min
max
D


=


=
(1-39)
Trong đó: z: số cấp tốc độ của máy.
Các giá trị độ trơn điều chỉnh thờng sử dụng 1,26; 1,41; 1,58.
1.6.3. Sự phù hợp giữa đặc tính của hệ thống và đặc tính của tải.
Đặc tính của cơ cấu sản xuất đợc khái quát bằng phơng trình:
M
c
= M

0
+ (M
đm
- M
0
). (

)
q
(1-40)

đm
Trong đó q là số mũ tuỳ thuộc vào loại máy.
(q: 0; 1; -1; 2)
Ta chỉ xét 2 trờng hợp q = 0 và q = -1 ứng với truyền động ăn dao và truyền
động chính MCKL.
q = 0 ta có M
c
= M
đm
= Const với truyền động ăn dao.
q = -1 có

=
1
M
c
(P
c
= Const) với truyền động chính.

17
Hình 1-6: Đồ thị đặc tính phụ tải của MCKL
Đối với truyền động chính MCKL, nói chung công suất không đổi khi tốc
độ thay đổi, còn mô men tỷ lệ nghịch với tốc độ. Nh vậy ở tốc độ thấp mô men
có thể lớn. Do đó kích thớc của các bộ phận có khi phải chọn lớn lên điều đó
không lợi. Mặt khác, thực tế sản xuất cho thấy rằng các tốc độ thấp chỉ dùng cho
các chế độ cắt nhẹ, nghĩa là F
z
, P
z
nhỏ. Vì vậy ở vùng tốc độ thấp ngời ta giữ mô
men không đổi còn công suất cắt thay đổi theo quan hệ bậc nhất với tốc độ.
Đối với truyền động ăn dao MCKL, nói chung mô men không đổi, khi điều
chỉnh tốc độ. Tuy nhiên vùng tốc độ thấp, lợng ăn dao S nhỏ lực cắt bị hạn chế
bởi chiều sâu cắt tới hạn t. Trong vùng này, khi tốc độ ăn dao giảm lực ăn dao và
mô men ăn dao cũng giảm theo. ở tốc độ cao tơng ứng với tốc độ V
Z
của truyền
động chính cũng phải lớn, nếu giữ F
ad
lớn nh cũ thì công suất truyền động sẽ qúa
lớn. Do đó cho phép giảm nhỏ lực ăn dao trong vùng này, mô men truyền động
ăn dao cũng giảm theo. (Hình 1-6).
Một hệ thống truyền động điện có điều chỉnh gọi là tốt nếu đặc tính điều
chỉnh của nó giống đặc tính cơ của máy. Khi đó, động cơ sẽ sử dụng hợp lý nhất
tức là có thể làm việc đầy tải ở mọi tốc độ. Nhờ vậy hệ thống đạt đợc các chỉ tiêu
năng lợng cao.
1.6.4. Độ ổn định tốc độ:
Đó là khả năng giữ tốc độ khi phụ tải
thay đổi. Đờng đặc tính cơ càng cứng thì độ ổn

định càng cao. Nói chung truyền động ăn dao
yêu cầu % 5 ữ 10%. Truyền động chính
yêu cầu % 5 ữ 15%.
1.6.5. Tính kinh tế:
Xét đến giá thành chi phí vận hành, tổn hao năng lợng trong qúa trình làm
việc ổn định và QTQĐ. Ngoài ra còn phải đánh giá mức độ tin cậy, thuận tiện
trong vận hành, dễ kiếm vật t thay thế.
18
Hình 1-7: Quan hệ M(

); P(

) của động cơ
một chiều kích từ độc lập thay đổi U và

M,P
Chơng 2: Trang bị điện - điện tử nhóm máy tiện
2.1. Đặc điểm công nghệ máy tiện.
Trên máy tiện có thể thực hiện đợc nhiều công nghệ tiện khác nhau: tiện
trụ ngoài, trụ trong, tiện mặt đầu, tiện côn, tiện định hình. Trên máy tiện cũng
có thể thực hiện dao, khoan và tiện ren, bằng các dao cắt, dao doa, ta rôren, v.v
kích thớc gia công trên máy tiện có thể từ cỡ vài milimét đến vài mét.
Dạng bên ngoài máy tiện H. 2-1a. Trên thân máy đặt ụ trớc 2 trong đó có
trục chính quay chi tiết. Trên gờ trợt đặt bàn dao 3 và ụ sau 4. Bàn dao thực hiện
sự di chuyển dao cắt dọc và ngang so với chi tiết. ở ụ sau đặt mũi chống tâm
dùng để giữ chặt chi tiết dài trong quá trình gia công, hoặc để gá mũi khoan,
mũi doa khi doa chi tiết. Sơ đồ gia công tiện H. 2-1b. ở máy tiện, chuyển động
quay chi tiết với tốc độ
ct
là chuyển động chính, chuyển động di chuyển của

dao 2 là chuyển động ăn dao. Chuyển động ăn dao có thể là ăn dao dọc, nếu ăn
dao di chuyển dọc theo chi tiết (tiện dọc) hoặc ăn dao ngang. Chuyển động phụ
là chuyển động di chuyển nhanh của dao, bơm nớc, hút phoi.
19
2.2. Phụ tải của cơ cấu truyền động chính và ăn dao.
2.2.1. Phụ tải của cơ cấu truyền động chính.
Qúa trình tiện của máy tiện thực hiện với các chế độ cắt khác nhau đặc trng
bởi các thông số: độ sâu cắt t, lợng ăn dao S, và tốc độ cắt v.
Tốc độ cắt phụ thuộc vào vật liệu gia công, vật liệu dao, kích thớc dao, dạng
gia công, điều kiện làm mát v.v theo công thức kinh nghiệm:
V
z
=
C
v
m/ph (2-1)
T
m
.t
xv
.S
yv
Khi gia công thép và gang vằng dao hợp kim C
v
= 40 ữ 260, dao cắt bằng
thép góc C
v
= 18 ữ 24; Đối với gia công thô t = 3 ữ 30mm; s = 0,4 ữ 2mm/vg;
gia công tinh t = 0,1 ữ 2mm, s = 0,1 ữ 0,4mm/vg; T = 60 ữ 180ph. Các số mũ x
v

,
y
v
, m thờng lấy các giá trị:
x
v
= 0,15 ữ 0,2; y
v
= 0,35 ữ 0,8; m = 0,1 ữ 0,2.
Khi tiện ngang chi tiết có đờng kính lớn, trong quá trình gia công đờng
kính chi tiết giảm dần, để duy trì tốc độ cắt (m/s) tối u là hằng số, phải tăng liên
tục tốc độ góc của trục chính theo quan hệ.
V
z
= 0,5d
ct
.
ct
.60.10
-3
(m/ph) (2-2)
d
ct
: đờng kính chi tiết, mm.
20
Hình 2-1: Dạng bên ngoài (a) và dạng gia công(b) trên máy tiện

ct
: tốc độ góc chi tiết Rad/s.
Trong qúa trình gia công, tại điểm tiếp xúc giữa dao và chi tiết xuất hiện

lực.
F
z
= 9,81.C
F
.t
xF
.S
YF
.V
n
(N) (2-3)
Khi gia công bằng dao hợp kim ứng C
F
= 300, dao
bằng thép gió C
F
= 208, gia công gang xám tơng
ứng C
F
= 92 và C
F
= 118, X
F
= 1, Y
F
= 0,75, n = 0
với dao bằng thép gió và n = - 0,15 với dao bằng
hợp kim cứng.
Qúa trình tiện xảy ra với công suất cắt

(KW) là hằng số.
P
Z
= F
z
. V
z
(KW) (2-4)
60.10
3
Và tơng ứng có:
F
max
. V
zmin
= F
min
. V
zmax
(2-5)
Sự phụ thuộc lực cắt và tốc độ cắt H. 2-2.
2.2.2. Phụ tải của cơ cấu truyền động chính máy tiện đứng.
Truyền động chính máy tiện đứng có đặc thù riêng, khác so với máy tiện
bình thờng về cấu trúc và kích thớc. Trên máy tiện đứng chi tiết gia công có đ-
ờng kính lớn và đợc đặt trên mâm cặp nằm ngang, hay nói cách khác trục mâm
cặp theo phơng thẳng đứng. Do trọng lợng mâm cặp và trọng lợng chi tiết lớn
nên lực ma sát ở gờ trợt và hộp tốc độ khá lớn. Vì vậy phụ tải trên trục động cơ
truyền động chính máy tiện đứng là tổng các thành phần lực cắt, lực ma sát ở gờ
trợt, lực ma sát ở hộp tốc độ. Trên hình 2-3a là đồ thị biểu diễn các thành phần
công suất của truyền động chính và sự phụ thuộc của chúng vào tốc độ mâm cặp.

P
1
: công suất khắc phục lực cắt, P
2
công suất khắc phục lực ma sát ở gờ trợt,
P
3
và P
4
công suất khắc phục lực ma sát trong hộp tốc độ tơng ứng do lực ma sát
và sự quay của mâm cặp, P
5
tổng công suất của truyền động chính.
Trên H. 2-3b: lực ma sát phụ thuộc vào tốc độ ảnh hởng lớn đến quá trình
quá độ của truyền động chính. Do khối lợng của mâm cặp và chi tiết lớn và sự
khác nhau của hệ số ma sát lúc đứng yên và chuyển động nên mô men cản tĩnh
khi khởi động của truyền động có thể đạt tới (60 ữ 80%) M
đm
. Bởi vì mô men
21

Hình 2-2. Đồ thị phụ tảI của
truyền động chính máy tiện
quán tính tổng quy đổi về trục động cơ có thể đạt 8 ữ 9 lần mô men quán tính
của động cơ nên qúa trình khởi động của hệ thống diễn ra chậm với mô men cản
tĩnh lớn.
Theo mức độ gia tốc của động cơ, mô men cản tĩnh sẽ giảm nhanh và khi
tốc độ tăng thì nó ít thay đổi.
2.2.3. Phụ tải của truyền động ăn dao:
Lực ăn dao của truyền động ăn dao đợc xác định theo công thức tổng quát

(1-18). Công suất ăn dao của máy tiện đợc xác định theo:
P
ad
= F
ad
. V
ad
. 10
-3
(KW).
F
ad
: lực ăn dao N.
V
ad
: tốc độ ăn dao m/s.
Công suất ăn dao thờng nhỏ hơn công suất cắt 100 lần vì tốc độ ăn dao xác
định bởi lợng ăn dao và tốc độ góc của chi tiết.
V
ad
= S.
ct
.10
-3
(m/s) (2-6)
Nhỏ hơn tốc độ cắt nhiều lần.
ở đây: S = S/2 (mm/rad).

ct
: tốc độ góc của chi tiết (rad/s).

S: lợng ăn dao (mm/vg).
Đồ thị phụ tải của truyền động ăn dao đợc biểu diễn trên hình (2-4)
22
Hình 2.3: Đồ thị phụ tải của truyền động chính máy tiện đứng
Hình 2.4: Đồ thị phụ tải truyền động
ăn dao
ở dải tốc độ rộng V
1
< V < V
2
mô men phụ tải là hằng số, ở vùng tốc độ V < V
1
và
V > V
2
mô men phụ tải sẽ thay đổi tuyến tính theo tốc độ.
2.2.4. Thời gian máy.
Thời gian máy (là thời gian gia công) của máy tiện đợc xác định:
t
M
=
L.10
-3
(s) (2-7)
V
ad
Trong đó: L chiều dài gia công, mm
Kết hợp (2-6) và (2-7) ta có:
t
M

=
L
(s) (2-8)

ct
. s
Nh vậy để giảm thời gian gia công ta phải tăng tốc độ cắt, lợng ăn dao và
năng suất sẽ tăng.
2.3. Phơng pháp chọn công suất động cơ truyền động chính máy tiện.
Giả thiết trên máy tiện thực hiện gia công chi tiết nh (H. 2-5) các nguyên
công khi gia công gồm 4 giai đoạn: 1 và 3 tiện cắt hoặc tiện ngang; 2 và 4 tiện
phụ (tiện dọc) phụ tải trong từng nguyên công phụ thuộc vào thông số chế độ
cắt, vật liệu chi tiết dao v.v
Qúa trình tính toán nh sau:
a- Từ các yếu tố chế độ cắt
gọt: theo các công thức (2-1); (2-
3); (2-4) và (2-8) xác định tốc độ
cắt, lực cắt, công suất cắt và thời
gian cắt ứng với từng nguyên công.
Nếu tốc độ cắt tính đợc không phù
hợp với tốc độ của máy thì chọn
lấy trị số có sẵn trong máy gần
giống với tốc độ cắt tính toán.
Dùng trị số này tính lại P
z
, t
m
theo
(2-4) và (2-8). Trị số V, P
z

, t
m
đợc dùng chính thức trong toàn bộ bài toán.
23
Hình 2.5: Chi tiết đợc gia công trên máy
tiện
b- Chọn nguyên công nặng nề nhất và giả thiết ở nguyên công ấy máy làm
việc ở chế độ định mức theo (1-31) xác định hiệu suất của máy ứng với phụ tải
theo từng nguyên công.
Công suất trên trục động cơ ứng với từng nguyên công P
đi
= P
zi
/
i
.
Giả thiết trong thời gian gá lắp, tháo gỡ chi tiết, đo đạc kích thớc, chuyển
đổi từ nguyên công này sang nguyên công khác, động cơ quay không tải (mà
không cắt điện động cơ) thì công suất trên trục động cơ lúc này là công suất
không tải của máy.
P
0
= a.P
cđm
(2-9)
ứng với công suất này là các thời gian phụ của máy, chúng đợc xác định
theo tiêu chuẩn vận hành của máy t
0
. Các số liệu tính toán đợc ghi ở bảng (2-1)
hoặc đồ thị H. 2-6.

Bảng 2-1: Số liệu để chọn công suất động cơ:
Ngu
yên
công
Chiều
dài
gia
công l
(mm)
t
(m
m)
s
(mm
/vg)
v
(m/
ph)

ct
(1/
2)
F
Z
(N
)
P
z
(KW) K
t


Pc
(K
W)
t
M
(ph
)
1
l
1
=
0,5 (d
1
-

d
o
)
t
1
s
1
v
1

ct
1
F
z1

P
z1
K
t1

1
P
ct
t
m1
2 l
2
t
2
s
2
v
2

ct
2
F
z2
P
z2
= P
zđm
1

đm

P
cđm
t
m2
3
l
3
=
0,5 (d
2
-

d
1
)
t
3
s
3
v
3

ct
3
F
z3
P
z3
K
t3


3
P
c3
t
m3
4 l
4
t
4
s
4
v
4

ct
4
F
z4
P
z4
K
t4

4
P
c4
t
m4
24

Hình. 2-6: Đồ thị phụ tải của động cơ.
2.4. Những yêu cầu và đặc điểm đối với truyền động điện và trang bị
điện máy tiện.
2.4.1. Những yêu cầu và đặc điểm chung:
a- Truyền động chính: truyền động chính cần phải đảo ngợc chiều quay để
đảm bảo quay chi tiết theo cả 2 chiều. Phạm vi điều chỉnh tốc độ trục chính D <
(40 ữ 125)/1 với độ trơn điều chỉnh = 1,06 và 1,12 với công suất là hằng số (P
c
= Const).
ở chế độ xác lập, hệ thống TĐĐ cần đảm bảo độ cứng đặc tính cơ trong
phạm vi điều chỉnh tốc độ với sai số tĩnh nhỏ hơn 10% khi phụ tải thay đổi từ
không đến định mức. Quá trình khởi động, hãm yêu cầu phải trơn, tránh va đập
trong bộ truyền. Đối với máy tiện cỡ nặng và máy tiện đứng dùng gia công chi
tiết có đờng kính lớn, để đảm bảo tốc độ cắt tối u và không đổi (V = Const) khi
đờng kính chi tiết thay đổi, thì phạm vi điều chỉnh tốc độ đợc xác định bởi phạm
vi thay đổi tốc độ dài và phạm vi thay đổi đờng kính.
minct
maxct
min
max
maxct
min
minct
max
min
max
d
d
.
V

V
d
V
:
d
V
D ==


=
(2-10)
Khi V < V
gh
đảm bảo M = Const; khi V > V
gh
thì P = Const (H. 2-7)
25