Đồ án thiết kế dụng cụ cắt tính và thiết kế dao tiện định hình để gia công chi tiết cho theo hình vẽ (dao có phần chuẩn bị cắt đứt)

Trong đồ án môn học này em được làm quen với quy trình tính toán, thiết kếmột số dụng cụ cắt điển hình, đó là dao tiện định hình lăng trụ, dao phay lăn răng và dao phay định hình hớt lưn

LỜI MỞ ĐẦU 2

PHẦN I: THIẾT KẾ DAO TIỆN ĐỊNH HÌNH 3

I Phân tích chi tiết gia công 3

II Chọn loại dao tiện định hình 3

III Xác định điểm cơ sở, góc trước, góc sau 4

IV Tính toán chiều cao profin dao 4

V Tính toán kích thước kết cấu dao 10

VI Tính toán chiều rộng lưỡi cắt 11

VII Điều kiện kỹ thuật 11

PHẦN II: THIẾT KẾ DAO PHAY LĂN RĂNG 13

I Chọn dao phay lăn răng 13

II Tính toán thông số kết cấu dao phay lăn răng 13

III Điều kiện kỹ thuật 16

PHẦN III: THIẾT KẾ DAO PHAY ĐỊNH HÌNH HỚT LƯNG 18

I Phân tích chi tiết gia công 18

II Thiết lập sơ đồ tính, tính toán profin dao trong các tiết diện 18

III Kích thước kết cấu của dao 23

IV Yêu cầu kỹ thuật của dao 23

TÀI LIỆU THAM KHẢO 24

LỜI MỞ ĐẦU

Trong nền cơ khí hiện đại nói chung, cũng như ngành cơ khí chế tạo máy nóiriêng, việc thiết kế, chế tạo dụng cụ cắt đóng một vai trò rất quan trọng Dụng cụcắt trực tiếp tham gia vào quá trình gia công cắt gọt, tạo nên chất lượng của sảnphẩm Vì vậy, việc tính toán thiết kế dụng cụ cắt phải tuân theo những quy trìnhcũng như yêu cầu nhất định, và luôn là một nhiệm vụ không dễ dàng đặt ra vớingười kỹ sư

Trong đồ án môn học này em được làm quen với quy trình tính toán, thiết kếmột số dụng cụ cắt điển hình, đó là dao tiện định hình lăng trụ, dao phay lăn răng

và dao phay định hình hớt lưng Với sự giúp đỡ của bộ môn Gia công vật liệu vàDụng cụ công nghiệp, đặc biệt là dưới sự hướng dẫn của thầy Hoàng Vĩnh Sinh,

em đã hoàn thành việc thiết kế các dụng cụ cắt kể trên

Vì khả năng và trình độ còn hạn chế nên em rất mong nhận được sự chỉ bảocủa thầy cô về những sai sót mắc phải trong quá trình thực hiện tính toán và thiếtkế

Em xin chân thành cảm ơn thầy cô!

Sinh viên

PHẦN 1: THIẾT KẾ DAO TIỆN ĐỊNH HÌNH

Yêu cầu: Tính và thiết kế dao tiện định hình để gia công chi tiết cho theo hình vẽ

(Dao có phần chuẩn bị cắt đứt)

Vật liệu gia công: Phôi thanh ∅60 bằng thép 45

I Phân tích chi tiết gia công

- Chi tiết gia công được làm từ thép 45, bao gồm các bề mặt tròn xoay, mặt trụ,mặt côn

- Đây là một chi tiết có kết cấu chi tiết cân đối, độ chênh lệch đường kính khôngquá lớn Trên chi tiết không có đoạn nào có góc profile quá nhỏ hoặc bằng 0

- Profile chi tiết có đoạn côn ,khi gia công chi tiết quay quanh trục của nó và lưỡicắt sẽ cắt ra bề mặt chi tiết Trong chuyển động tương đối, bề mặt côn 4-5 của chitiết được coi như do lưỡi cắt là đoạn nằm ngang trong mặt T-T quay quanh trục tạothành Vì có góc trướcγ nên mặt trước T-T không đi qua trục chi tiết 9 trục quay)

Do đó biên dạng củ chi tiết tạo thành có dạng mặt hyperboloid tròn xoay và do đógây ra sai số Δ1 so với bề mặt côn yêu cầu 4-5

Để khử sai số Δ1 ta có thể sử dụng dao tiện định hình gá nâng để tiến hành gia

độ chính xác cảu loạt chi tiết không cần quá cao, ta chọn thiết kế dao tiện định hình

gá thẳng để gia công chi tiết này

Chọn gá dao hướng kính giúp đơn giản hóa việc tính toán so với gá nghiêng và gánâng Do trục profin của dụng cụ vuông góc với đường tâm chi tiết, để giảm ma sátgiữa hai cạnh của lưỡi cắt với các mặt đầu của chi tiết, ta làm lưỡi cắt rãnh có góc

φ1 = 45

II Chọn loại dao tiện định hình

- Chi tiết gia công có bề mặt gia công là bề mặt trụ ngoài nên có thể sử dụng dao

tiện định hình lăng trụ hoặc hình tròn

- Độ bền lưỡi dao cao, thoát nhiệt tốt

- Độ chính xác cao hơn vì chỉ có sai số

Δ1

- Việc mài lại dụng cụ đơn giản hơndao tiện định hình hình tròn

- Có thể tiện bề mặtngoài hoặc lỗ trong

- Chế tạo dao dễ hơn

vì có biên dạng trònxoay

Nhược

điểm

- Không tiện được lỗ trong - Khó kẹp chặt nên

độ cứng vững khitiện kém

Vậy để đơn giản trong thiết kế, chế tạo cũng như giảm giá thành Ta chọn dao tiệnđịnh hình lăng trụ sẽ hợp lý hơn

III Xác định điểm cơ sở, góc trước, góc sau

- Góc trước, góc sau của dao tiện định hình ở những điểm khác nhau thường không

bằng nhau Vì vậy, ở dao tiện định hình thường được chọn một điểm cơ sở nào đấy

để chọn góc trước, góc sau và để tính toán profin của dao Điểm cơ sở được chọn

là điểm nằm ngang tâm chi tiết và xa chuẩn kẹp của dao nhất Do đó, ta chọn điểm

cơ sở là điểm 1 (hình 1.1)

Hình 1.1 Profin chi tiết gia công

- Với vật liệu gia công là phôi thanh bằng thép 45 có sb = 600 (N/ mm2), tra bảng3.4 trg 16 (sách Hướng dẫn thiết kế dụng cụ cắt kim loại) thì góc trước γ=20°÷ 25°.Chọn γ = 20°

- Góc sau α được chọn phù hợp để giảm ma sát giữa mặt sau của dao và chi tiết giacông, đồng thời đảm bảo độ bền cho lưỡi cắt Đối với dao lăng trụ, α = 8°÷ 15°.Chọn α = 12°

IV Tính toán chiều cao profin dao

- Sơ đồ tính:

Xét điểm i bất kì trên profin chi tiết ta có điểm i’ tương ứng trên profin dao Gọi:

+ τ i:Chiều cao profin dao trong tiết diện trùng mặt trước

+ h i: Chiều cao profin dao trong tiết diện vuông góc với mặt sau

+ r1: Bán kính ở điểm cơ sở

+ r i: Bán kính chi tiết ở điểm tính toán

+ γ,α : Góc trước, góc sau ở điểm cơ sở

+ γ i: Góc trước tại điểm i

Từ sơ đồ tính, ta có:

A = r1.sinγ = 372 sin20° = 6,32 (mm)

B = r1.cosγ = 18,5.cos20° = 17,38 (mm)

τ i

(mm)

h i

(mm)

Hình 1.4

V Tính toán kích thước kết cấu dao tiện định hình

- Kích thước kết cấu của dao tiện định hình được chọn theo chiều cao lớn nhất của

prôfin chi tiết, ta có:

t max = d max – d min

11,5 25 90 10 30 20 1,0 10 45,77

VI Tính toán chiều rộng lưỡi cắt

- Phần phụ profin của dụng cụ dùng để vát mép và chuẩn bị cho nguyên công cắtđứt ra khỏi phôi có kích thước như hình sau:

Yêu cầu đề bài:

Tính toán thiết kế dao phay đĩa modul để gia công bánh răng trụ răng thẳng

theo thông số: Modul m = 5,0; Góc ăn khớp: 17030’ ;N01

1.Nguyên lí tạo hình khi gia công bánh răng

Truyền động bánh răng theo phương pháp ăn khớp được dùng rất rộng rãi trongnghành chế tạo máy Chất lượng chủ yếu là do độ chính xác chế tạo bánh răng.Quá trình cắt răng là quá trình cắt bỏ lớp kim loại rãnh 2 răng để tạo thành profincủa răng Đảm bảo độ chính xác của răng chủ yếu là đảm bảo độ chính xác củaprofin răng, độ chính xác bước răng (khi ăn khớp) độ đồng tâm cao của vòng chiavới tâm cao của bánh răng

Độ chính xác cuả bánh răng phụ thuộc vào độ chính xác của dụng cụ cắt răng,theo phương pháp gia công răng Theo cách hình thành profin răng ta có phươngpháp gia công răng

- Cắt răng theo phương pháp chép hình : là phương pháp cắt răng mà dụng cụcắt nó biên dạng lưỡi cắt là rãnh răng Quá trình cắt răng không liên tục, khicắt thì cắt từng rãnh răng một, sau đó phân độ để gia công tiếp rãnh răngkhác

- Cắt răng theo phương pháp bao hình : là phương pháp cắt răng mà dụng cụcắt không cần có biên dạng lưỡi cắt là rãnh răng Quá trình cắt răng diễn raliên tục , khi cắt dụng cụ cắt sẽ lăn tương đối trên vành của bánh răng giacông và khi đó quỹ tích các đường bao của dụng cụ cắt là profin thân khaicủa răng bánh răng gia công

Dao phay đĩa modun là dụng cụ gia công răng theo phương pháp chép hình trênmáy phay chuyên dùng hay vạn năng có đầu phân độ vạn năng hay đĩa phân độchuyên dùng, có thể ra công được bánh răng trụ, răng thẳng, răng nghiêng

2.Chọn dao:

Theo bảng 6.5[1]T116 ta chọn dao số 1(N 01) trong bô ̣ 8 dao có số răng gia công từ

12 -13 răng Dao cần thiết kế có số răng gia công là 12 vì với dao này đô ̣ congđường thân khai sẽ lớn vì vâ ̣y với các bánh răng Z > 12 được gia công bằng bánhrăng có Z = 12 sẽ có profile doãng hơn sẽ tạo điều kiê ̣n ra vào ăn khớp dễ dàng hơn(rãnh lớn khi ăn khớp không bị kẹt)

3.Tính toán hình dáng lưỡi cắt.

Thiết kế dao phay đĩa modun là tính toán chuyển profin bánh răng thân khai(đường thân khai) trong hệ tọa độ cực đã cho sang hệ tọa độ vuông góc đề các màgốc là tâm bánh răng và trục Oy là trục đối xứng của rãnh răng Với kết quả tínhtoán đó việc chế tạo profin dao phay đĩa modun sẽ chính xác và thuân lợi

Profile của dao phay đĩa modul trong tiết diê ̣n chiều trục cũng là profile theo

mă ̣t trước và trùng khít với profile trắc diê ̣n của bánh răng

Để vẽ profile dao ta lâ ̣p hê ̣ trục Oxy với góc tâm O của bánh răng Giả sử có điểm

M(x,y) bất kì nằm trên profile răng với bán kính Rx thì tọa đô ̣ x,y chính là phương trình profile răng

Sơ đồ tính

Nguyên lý tạo hình đường thân khai:

r0: bán kính vòng tròn cơ sở

rm: bán kính véc tơ ứng với điểm M

θ m θ m: Góc thân khai

α m α m: Góc áp lực của đường thân khai

Nguyên lý: Cho một đường thẳng lăn không trượt trên một đường tròn thì quỹ đạo của điểm M thuộc đường thẳng đó sẽ vẽ ra đường cong thân khai

Vậy để tạo hình lưỡi cắt thân khai ta cho điểm M chuyển động theo phương trình

đường thân khai trong khoảng bán kính r f ≤ r m ≤ r a Việc xác định profile lưỡi cắt

chính là việc xác định tọa độ của tập hợp các điểm M trong hệ tọa độ đề các Oxy

Đặt hệ XOY mà gốc O trùng với tâm bánh răng Tại một điểm M(x,y) bất kỳ nằm

trên profile với bán kính rM

s0 = sc - invs0 = s/2z - invs0 = s/2z - tgs0 + s0

= s/(2.12) – ( tg (7s/72) -7s/72) = 0,43= 0025’

Tacó: CossM = r0/rM:

) 1 arcsin( 2

2 0

M M

Chọn số điểm :

- Nếu chia ít điểm quá thì sẽ gây ra sai số profin đường cong

- Nếu chia nhiều điểm thì sai số profin đường cong sẽ nhỏ Trên cơ sổ của cấpchính xác bánh răng có cấp chính xác nhỏ nhỏ hơn cấp chính xác của daonên ta chọn chia làm 16 điểm để tính tọa độ các điểm trên đường cong thânkhai và tính toán theo công thức ta có bảng thông số các điểm như sau:

Bảng các giá trị tính được

1 28.6115 3.454502 28.40219

2 29.0374 3.554948 28.81897

3.5.Chọn các kích thước kết cấu dao phay đĩa modul

Kích thước kết cấu dao chọn theo bảng 6.6 và 6.7 được thể hiê ̣n cụ thể trên bản vẽ chi tiết

- Đường kính ngoài D = 90 mm

- Đường kính lỗ gá: d = 32+0,019

(mm)

- Chiều rô ̣ng dao: B = 18 (mm)

- Số răng của dao: Z = 11

- Lượng hớt lưng: K = 5.5

- Các thành phần khác: t1 = 18mm, t2 = 10mm, δ = 25o, r = 1,75 ; r1 = 0,8 ;

c = 0,8

3.6.Điều kiê ̣n kĩ thuâ ̣t :

- Vâ ̣t liê ̣u dao : thép P18

- Đô ̣ cứng phần cắt đạt HRC = 62 – 65

- Đô ̣ đảo đường kính ngoài < 0,03

- Đô ̣ đảo mă ̣t đầu ≤ 0,03

- Sai lê ̣ch chiều dày răng ± 0,025

- Đô ̣ bóng :

+ Mă ̣t trước, mă ̣t lỗ gá dao và các mă ̣t tựa không thấp hơn 0,32

+ Mă ̣t hớt lưng của hình dáng răng không thấp hơn 0,64

Nhãn hiệu :

- Modun :5

- α=1 7 o3 0'

- Số hiê ̣u dao : N01 P18 ĐHBKHN

3.7 Bản vẽ kĩ thuâ ̣t :

PHẦN III: THIẾT KẾ DAO PHAY ĐỊNH HÌNH HỚT LƯNG

Thiết kế dao phay định hình hớt lưng có γ > 0 để gia công vật liệu thép 45 có σb =

650 N/mm2 Với profin chi tiết như hình vẽ:

- Chiều cao lớn nhất của profin chi tiết h max= h3 = 28 mm, chiều rộng rãnh l = 40mm

II Thiết lập sơ đồ tính, tính toán profin dao trong các tiết diện

1 Xác định góc trước, góc sau

Theo bảng 4.2 trang 43[I], với vật liệu thép 45, σb = 650 N/mm2 Ta được:

2.2.2 Tính toán chiều cao profin dao trong tiết diện chiều trục:

a)Theo sơ đồ ta có:

h di= GT = ET – EG = h ci –EGVới EG là độ giáng của đường cong hớt lưng acsimet ứng với góc ở tâm β i

Hình dạng profin dao trong tiết diện trùng mặt trước như hình:

III Kích thước kết cấu của dao

Kích thước kết cấu dao tra theo bảng 4.11, ứng với chiều cao lớn nhất của profinchi tiết h cmax= 28 mm, ta có kích thước kết cấu của dao như sau:

- Đường kính lớn nhất của dao: D = 190 mm

- Hình dáng đáy rãnh thoát phoi H = 47 mm

- Bán kính góc lượn ở đáy rãnh thoát phoi R =3 mm

- Các kích thước khác C = 16; ε = 25°, d1=70 mm, d2= 90 mm,to = 53,5mm,

b = 12 mm, r = 1mm

IV Yêu cầu kĩ thuật của dao

- Vật liệu làm dao: Thép gió P18 tôi đạt độ cứng 65HRC

- Độ cứng sau nhiệt luyện HRC = 62 ÷ 65

- Độ bóng: Bề mặt làm việc Ra = 2,5

- Bề mặt còn lại Ra = 1,25

- Độ đảo hướng tâm của mặt trước ≤0,06 mm

- Độ đảo hướng kính của các lưỡi cắt ≤0,03 mm

Kí hiệu dao: DPĐHHL N°14; γ=¿15°;D = 190;B = 13 mm; d = 32mm;P18

ĐHBKHN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Hướng dẫn thiết kế dụng cụ cắt (2011) – TS Nguyễn Thị Phương Giang, PGS TS Trần Thế Lục, TS Lê Thanh Sơn – NXB Giáo dục Việt Nam

[2] Dung sai lắp ghép - PGS.TS Ninh Đức Tốn – NXB Khoa học và Kỹ thuật

[3] Thiết kế dụng cụ công nghiệp – GS TSKH Bành Tiến Long, PGS TS Trần

Thế Lục, PGS TS Trần Sĩ Túy – NXB Khoa học Kỹ thuật

[4] Sổ tay công nghệ chế tạo máy – GS TS Nguyễn Đắc Lộc, PGS TS Lế Văn

Tiến, PGS TS Ninh Đức Tốn, PGS TS Trần Xuân Việt – NXB Khoa học Kỹ

thuật