BÀI TẬP LỚN THIẾT KẾ DỤNG CỤ CẮT

Giới thiệu đặc điểm và công dụng của dao tiện định hình.Trong thực tế sản xuất, nhiều khi gặp những chi tiết tròn xoay dạng định hình có profin phức tạp.. - Phôi ở dạng phôi thanh tròn c

BÀI TẬP LỚN THIẾT KẾ DỤNG CỤ CẮT

Bài 1: thiết kế dao tiện định hình để tiện cho chi tiết có hình dạng

1 Giới thiệu đặc điểm và công dụng của dao tiện định hình.

Trong thực tế sản xuất, nhiều khi gặp những chi tiết tròn xoay dạng định hình có profin phức tạp Chúng là tập hợp những mặt như mặt trụ, mặt côn, mặt cong, mặt cầu… Để gia công những chi tiết phức tạp như vậy và để đảm bảo năng suất và hiệu quả cao, ta nên dùng dao tiện định hình Đây là loại dao mà profin của dao có hình dạng gần giống với hình dạng profin của chi tiết cần gia công.

-Ưu điểm dao tiện định hình:

+ Đảm bảo chất lượng bề mặt gia công.

+ Có thể gia công được những chi tiết có hình dạng phức tạp + Đạt được năng suất cao.

-Nhược điểm của dao tiện định hình:

- Phôi ở dạng phôi thanh tròn có đường kính ɸ=60 mm

− Các yêu cầu kỹ thuật của chi tiết:

Tuy chi tiết này có đoạn côn, mặt phẳng nghiêng, về lý thuyết ta dùng dao trụ tròn, để có độ chính xác cao hơn, nhưng thực tế khi dung dao tiện có bề rộng lớn thì chi tiết không yêu cầu độ chính xác quá cao, và lại khi dung dao trụ tròn sẽ không đảm bảo về độ cứng vững, nên trong trường hợp này ta dung dao tiện lăng trụ là hợp lý nhất, vì có độ cứng vững khá cao đảm bảo gia công chi tiết đạt yêu cầu.

Vậy ta dùng dao lăng trụ gá thẳng.

3 Phân tích và lựa chọn điểm cơ sở:

− Mục đích và nguyên tắc lựa chọn

Góc trước và góc sau của dao tiện định hình ở những điểm khác nhau thường không bằng nhau, vì vậy ở dao tiện định hình lăng trụ ta phải chọn điểm cơ sở.

− Lựa chọn điểm cơ sở phù hợp với chi tiết gia công

Để thuận tiện cho việc tính toán ta chọn điểm cơ sở theo nguyên tắc: điểm cơ sở là điểm xa chuẩn kẹp dao nhất vậy ta chọn điểm

cơ sở là điểm 1 trên hình vẽ

4 Tính toán chiều cao profin của dao trong tiết diện N-N vuông góc với mặt sau:

 Sơ đồ tính toán

Xét điểm I bất kỳ trên profin chi tiết ta có điểm i’ tương ứng trên profin dao Gọi chiều cao profin của dao tại điểm i’ là hi, theo hình vẽ ta có:

γ1=γ=25°; t1=0; h1=0;

 Tính toán các điểm trên lưỡi cắt:

Xét điểm i bất kì trên profin chi tiết ta có điểm i’tương ứng trên profin dao Gọi chiều cao profin của dao tại điểm i’ là hi ,theo hình vẽ ta có:

hi=τi.cos(α + γ)

τi=Ci –B

 i = ri.cos(r/ri.sin) – r.cos

hi = [ri.cos(r/ri.sin) – r.cos].cos( + )=τi.cos(α +γ)

C2=r2cosγ2=10.cos(19.7608)=9.4111 mm

→ τ2=C2-B=9.4111-7.2504=2.1607 mm

h2 = τ2cos(α + γ)=8.5678.cos(120+250)=1.7256 mm Tính tại điểm 4:

r4=9.823 mm sinγ4=(r1/r4).sinγ1=(8/9.823).sin250=0,3441

→ γ4=20.132

B=7.2504 mm

C4=r4cosγ4=9.823.cos20.132=9.2228 mm

τ4=C4-B=9.2228-7.2504=1.9724 mm

h4=τ4.cos(α+γ)=1.9724.cos(120+250)=1.5752 mm Tính tại điểm 6,7:

5 Tính toán thiết kế dao:

Chiều cao hình dáng lớn nhất của chi tiết:

Tmax=Dmax−D min2 =30−162 =7(mm)

F A M

6 Thiết kế dưỡng kiểm tra dao:

Chiều dày dưỡng 2,5-3mm

Kích thước danh ngĩa của dưỡng phụ thuộc profin dao

 Dưỡng kiểm tra mặt trước:

Ta có hình dạng profin theo tiết diện trùng với mặt trước:

s

Hình 5

 Dưỡng kiểm tra mặt sau:

Ta có hình dạng profin theo tiết diện vuông góc với mặt sau như hình vẽ:

Hình 6

7 Dưỡng đo- Dưỡng Kiểm

Trong quá trình chế dao tiện định hình, profin của lưỡi cắt được kiểm tra bằng các loại dưỡng Dưỡng được dùng trong chế tạo gồm 2 loại: Dưỡng đo- Dưỡng kiểm Dưỡng đo dùng để kiểm tra profin chi tiết, dưỡng kiểm dũng để kiểm tra dưỡng đo.

-Dưỡng đo: Cấp chính xác 7, miền dung sai H, h(bao và bị bao)

-Dưỡng kiểm: Cấp chính xác 6, miền dung sai Js , js ( bao và bị bao)

8 Yêu cầu kỹ thuật:

 Yêu cầu Kỹ thuật của dao

a) Vật Liệu

− Vật liệu phần cắt thép P18

− Vật liệu thân dao thép 45

b) độ cứng sau khi nhiệt luyện

− phần cắt HRC 62-65

− phần cắt thân dao HRC 30-40 HRC c) Độ bóng:

− Góc 1: 45o1o

 Yêu cầu kĩ thuật của dưỡng

Dưỡng đo dùng để kiểm tra profin dụng cujsau khi chế tạo Kích thước danh nghĩa của ưỡng bằng kích thước danh nghĩa của dao Kích thước danh nghĩa của dưỡng được quy định theo luật bao

và bị bao giá trị các sai lệch có thể lấy theo cấp chính xác 7 với miền dung sai H,h (TCVN – 77).

Dưỡng kiểm dùng ddeeer kiểm tra dưỡng đo Kích thước danh nghĩa dưỡng kiểm cũng được quy định theo luật bao và bị bao, song dưỡng đo dễ chế tạo chính xác, bị mòn theo các phương, theo kinh nghiệm, người ta lấy kích thước dưỡng kiểm bằng kích thước danh nghĩa dưỡng đo Sai lệch lấy đối xứng, giá trị sai lệch có thể lấy theo cấp chính xác 6 với miền dung sai J, j (TCVN 2245 – 77).

Vật liệu dưỡng được chế tạo tuwf thép lò xo 65T là thép có tính chống mài mòn cao, độ cứng sau nhiệt luyện đạt được 58-65 HRC Độ nhám các mặt làm việc đạt khoảng Ra= 0,63 0,0.32 (độ bóng ∇=8 9 ) các mặt còn lại đạt Ra 1,25 (độ bóng ∇=7 )

PHẦN II

THIẾT KẾ DAO CHUỐT

 Dao truốt là một loại dụng cụ cắt có năng xuất cao thường dùng để gia côngnhững bề mặt định hình trong và ngoài Sau khi truốt, bề mặt gia công có thể đạt

độ chính xác cấp 8  7 và đạt độ nhẵn 6  8 ( Ra = 2,50  0,63) Cũng có thể đạttới độ nhẵn cấp 9 ( Ra = 0,32 ).

 Dao truốt là loại dao chuyên dùng Vì vậy chỉ cần thay đổi lượng dư, hoặc kích thước bề mặt gia công hoặc vật liệu chi tiết là phải tính toán thiết kế và chế tạo dao truốt mới

 Dao truốt cho năng xuất và độ nhẵn cao nhưng có nhược điểm là lực cắt lớn và dao chóng mòn Khi lượng chạy dao lớn và khi lượng chạy dao nhỏ thì sảy ra hiện tượng trượt do đó ảnh hưởng tới chất lượng gia công

A- THIẾT KẾ DAO TRUỐT

Yêu cầu:Thiết truốt với số liệu sau:

- Vật liệu gia công : Gang 32-52 có HB 210

- Đường kích lỗ sau khi khoan Do = 48.8 mm

- Đường kích lỗ sau khi truốt D = 50G7 mm

Hình 7

II Vật liệu làm dao truốt :

Dao truốt kéo thường được chế tạo từ 2 loại vật liệu

- Phần đầu dao ( hay phần cán ) làm bằng thép kết cấu ( thép 45 )

- Phần phía sau ( từ phần định hướng phía trước trở về sau ) làm bằng thép gió P18

III Cấu tạo dao truốt

Hình 8

Trong đó :

l1 : Chiều dài đầu kẹp

l2 : Chiều dài cổ dao

l3 : Chiều dài côn chuyển tiếp

50.004

48.8

l4 : Chiều dài phần định hướng phía trước

l5 : Chiều dài phần cắt và sửa đúng

l6 : Chiều dài phần dẫn hướng phía sau

IV Lượng nâng của răng ( S z ) :

Ở dao truốt ,răng sau cao hơn răng trước một lượng Sz – gọi là lượng nâng của răng Lượng nâng thay cho bước tiến dao

Trên phần răng cắt thô , các răng có lượng nâng bằng nhau Trị số lượng nâng của răng cắt thô Sz phụ thuộc vào vật liệu gia công Vật liệu gia công là gang 32-52 có HB 210 => Chọn lượng nâng bằng nhau Sz = 0,04 ( mm )

(Bảng 5.2, Thiết kế dụng cụ công nghiệp).

Phần răng cắt tinh : chọn 3 răng cắt tinh , với lượng nâng các răng giảm dần

Sz1 = 0,7 Sz = 0,028 ( mm )

Sz2 = 0,4 Sz = 0,016( mm )

Sz3 = 0,2 Sz = 0,008 ( mm )

Phần răng sửa đúng có lượng nâng Sz= 0 ( mm )

V Lượng dư gia công :

Lượng dư gia công được cho theo yêu cầu công nghệ ,trị số lượng dư phụ thuộc chiều dài lỗ truốt , dạng gia công trước khi truốt

Công thức tính lượng dư ( về mặt hình học ) :

A=1

2 ( Dsd−Dmin)Trong đó :

A –Profin dao truốt

Vật liệu gang 32-52 có độ cứng trung bình thường tạo ra phoi dây Vì vậy dạng rănh được thiết kế có 2 cung tròn nối tiếp để phoi dễ cuốn

h : chiều cao rãnh (chiều sâu rãnh).

Góc sau ở dao truốt phải chọn rất nhỏ để hạn chế hiện tượng giảm đường kích sau mỗi lần mài lại, làm tăng tuổi thọ của dao Góc sau được chọn như sau :

+ Số răng cắt thô: Zthô = 16 răng

+ Số răng cắt tinh: Ztinh = 3 răng

Vậy tổng số răng của dao truốt là :

Z = Zthô + Ztinh + Zsửa đúng = 16+3+5 = 24 ( răng )

- Đường kính các răng dao truốt :

Ta có bảng tính toán đường kính các răng như sau:

Bảng tính toán đường kính các răng

P max −lực kéolớn nhất tác dụng lêndao chuốt

Với dao chuốt lỗ trụ

P max =C μ S z x D Z max K γ K α K hs K n

C μ Hệ số phụ thuộc vào vật liệu gia công, hình dáng dao chuốt

S z Lượng nâng răng cắt thô

Z max số răng đồng thời tham gia cắt lớn nhất

Chiều dài cổ L2 được từ điều kiện gá đặt

+ Chiều dài phần cắt và sửa đúng L5

L5 = lc + lsđ= ( Zth + Zt ) t + Zsđ tsđ = ( 16+3 ) 8 + 5 5 = 177( mm )+ Chiều dài toàn bộ dao

1- Vật liệu dao truốt chế tạo bằng thép P18

2- Độ cứng của dao sau khi nhiệt luyện

Phần cắt và phần định hướng phía trước: HRC = 60  62

Phần đầu dao ( phần kẹp ) : HRC = 40  47

3- Độ nhẵn bề mặt :

+ Cạnh viền răng sửa đúng Ra = 0,32

+ Mặt trước , mặt sau răng , mặt côn làm việc của lỗ tâm , mặt đầu hướng

Độ sai lệch góc cho phép không vượt quá:

8- Sai lệch chiều sâu đáy rãnh răng không được vượt quá +0,3

9- Chiều rộng cạnh viền trên răng sửa đúng f = 0,05  0,2 mm Trên răng cắt , chiều rộng cạnh viền không được vượt quá 0,05

VIII Hình vẽ dao chuốt lỗ trụ

Hình 11

B- THIẾT KẾ DƯỠNG KIỂM TRA VÀ PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA

Dưỡng do dùng để kiểm tra profin dụng cụ sau khi chế tạo Kích thướcdanh nghĩa của dưỡng bằng kích thước danh nghĩa của dao Kích thước danh

nghĩa của dưỡng được quy định theo luật bao và bị bao giá trị các sai lệch có thểlấy theo cấp chính xác 7 với miền dung sai H, h (TCVN 2245 – 77).

Dưỡng kiểm dùng để kiểm tra dưỡng do Kích thước danh nghĩa dưỡngkiểm cũng dược quy định theo luật bao và bị bao, song dưỡng do dễ chế tạochính xác, khi đo bị mòn theo các phương, theo kinh nghiệm, người ta lấy kíchthước danh nghĩa dưỡng kiểm bằng kính thước danh nghĩa dưỡng đo Sai lệchlấy đối xứng, giá trị sai lệch có thể lấy theo cấp chính xác 6 với miền dung sai Js,

js ( TCVN 2245 – 77)

Vật liệu dưỡng được chế tạo từ thép lò xo 65 là thép có tích chống màimòn cao, độ cứng sau nhiệt luyện đạt được 58 –65 HRC Độ nhám các mặt làmviẹc đạt khoảng Ra = 0,63 …0,32 ( độ bóng  = 8 … 9 ) các mặt còn lại đạt Ra

Dao truốt được định vị và kẹp chặt trong gá kẹp dao thích hợp Yêu cầu của

gá kẹp là phải bảo đảm định vị dao tốt đúng với sơ đồ tính toán, phải điều chỉnh

tốt, kẹp chặt chắc chắn, ổn định và có tính công nghệ tốt, chế tạo và lắp ghép dễ dàng.

3 Chọn kiểu dao truốt và máy truốt.

Khi gia công các bề mặt định hình trong thường dùng dao truốt kéo và tiến hành trên máy truốt ngang vì truốt lỗ trụ là bề mặt dịnh hình trong nên ta dùng dao truốt kéo tiến hành trên máy ngang Tính năng kỹ thuật của các loại

máy truốt ngang được tra theo bảng 5.7 (Thiết kế dụng cụ công nghiệp)

Máy

Lựckéodanhnghĩa(tấn)

Chiều dàihành trìnhcon truợt(mm)

Tốc độ hànhtrình làmviệc(m/ph)

Tốc độhànhtrìnhngược(m/min)

Động cơ điện

(kw)

Số vòngquay(v/ph)

Bảng 5

4 Mài dao.

- Sau khoảng thời gian làm việc nhất định thì dao truốt sẽ bị mòn mặt trước

vì vậy ta cần phải mài lại dao

- Dao chuốt khi mài sắc lại có hai trường hợp: +) Chỉ mài lại mặt trước khi phần me cắt vẫn còn (phần me cắt hay còn gọi làmặt sau chính, chỉ rộng khoảng 0,5-0,8mm và nghiêng 3-5 độ so với mặt phẳng

đi qua lưỡi cắt chính và song song với đường tâm dao)

Hình 14

+) Mài sắc lại dao chuốt là phải mài mặt trước, không đc mài mặt sau vì khimài mặt sau sẽ làm giảm chiều cao răng cắt, và như vậy thì tuổi bền của dao sẽgiảm rất nhanh Dao chuốt là một dụng cụ gia công hàng loạt, chế tạo phức tạp

do vậy rất đắt tiền, nếu mà tuổi bền dao ngắn thì tính kinh tế sẽ không cao Đó là

lý do tại sao khi chọn góc sau đỉnh của dao chuốt phải chọn nhỏ tối thiểu là 1hoặc 2 độ là vì thế để khi mài lại mặt trước chiều cao dao giảm không đáng kể,vẫn đảm bảo gia công được chi tiết nằm trong miền dung sai cho phép

- Khi mài dao trước cần chú ý tới đường kính đá mài để tránh hiện tượng cắt lẹm

răng

- Còn chi tiết có yêu cầu độ chính xác cao mà lại phải sản xuất theo lô loạt lớnthì đúng là phải có nhiều dao chuốt để thay thế cho nhau (dao có tuổi bền nhấtđịnh)

- Khi mài sắc lại thì đã làm giảm cấp chính xác của dao