Đồ án Thiết kế dụng cụ cắt pot

⇒ Từ những đặc điểm trên ta chọn dao tiện định hình hình tròn để gia công chi tiết, vì nó đảm bảo năng suất, tính đồng nhất về sản phẩm, có thể gia côngtrên máy chuyên dùng và máy vạn nă

Phần I : Thiết Kế Dao Tiện Định Hình:

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 địnhhình có profin phức tạp Chúng là tập hợp những mặt như mặt trụ, mặt côn, mặtcong, mặt cầu Để gia công những chi tiết phức tạp như vậy, và để đảm bảo năngsuất và hiệu quả cao, ta nên dùng dao tiện định hình Đây là loại dao mà profin củadao 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 dáng phức tạp

+ Đạt được năng suất cao

- Nhược điểm của dao tiện định hình:

- Chi tiết dạng tròn xoay, profin là tập hợp những mặt trụ mặt cong trên một đường trục.

- Có 3 mặt trụ tròn xoay có bán kính lần lượt là: R12,5 , R14,5 , R18,5 có chiều dài lần lượt là 4 mm, 4 mm, 3 mm

- Một mặt côn tròn xoay chuyển tiếp giữa hai mặt trụ tròn xoay R18,5 và R12,5 chiều dài là 6 mm Chiều dài tổng cộng của chi tiết là: Lc = 17 mm

⇒ Từ những đặc điểm trên ta chọn dao tiện định hình hình tròn để gia công chi tiết, vì nó đảm bảo năng suất, tính đồng nhất về sản phẩm, có thể gia côngtrên máy chuyên dùng và máy vạn năng

3 Phân tích và lựa chọn điểm cơ sở.

- Mục đích chọn điểm cơ sở: Để đạt được góc sau tối thiểu tại profin của dao.Khi đó, các điểm có góc sau lớn hơn sẽ tạo điều kiện cắt tốt hơn( giảm ma sát, giảm cào xướt trên bề mặt gia công…)

- Nguyên tắc chọn điểm cơ sở: Điểm cơ sở thường được chọn là điểm đi qua tâm và xa chuẩn kẹp nhất

- Chọn điểm cơ sở: Điểm cơ sở nằm trêm bề trụ cách tâm chi tiết 1 khoảng (Điểm 1): r = 11,5 mm Góc trước và góc sau tại điểm cơ sở là: ỏ = ỏ1 = 110 , ó =

ó1 = 150

4 Tính toán profin của dao

a) Sơ đồ tính toán:

2 3

4 5 6

- Thông số hình học của dao: o ; o

- Chọn dao dựa vào chiều sâu cắt lớn nhất:

tmax = rmax - rmin= 18,5 – 11,5 = 7 mm

Tra bảng ta chọn dao có các thông số sau

- Bán kính cơ sở của dao:

R =D/2 = 25 (mm )

- Chiều cao gá dao: k = R.sin = 25.sin110 = 4,770 mm

- Chiều cao mài: H = R.sin( + ) = 25.sin(110 +150) = 10,959 mm

- Khoảng cách từ tâm chi tiết đến mặt trước:

A = r.sin( ) = rx sin x = 11,5.sin150 = 2,976 mm

�2 = �3 = r2.cos ó2 - r1.cos ó = 18,5.cos( 9o15o30’ ) -11,5.cos( 15o ) = 7,151 mm C2 = C3 = �2+ B = 7,151 + 11,108 = 18,259 mm

ó4 = arcsin( sin ó) = arcsin( sin15o) = 11,845 = 11o50o43’

�4 = r4.cos ó4 - r1.cos ó = 14,5.cos(11o50o43’) - 11,5.cos(15o) = 3,083 mm

.C4 = �4 + B = 3,083 + 11,108 = 14,191 mm

.ỉ4 = arctg( ) = arctg( ) = 29,478 = 29o28o42’ ỏ4 = ỉ4 - ó4 = = 29o28o42’ - 11o50o43’ = 17o37o59’

.R4 = = = 22,270 mm

.h4 = R – R4 = 25 - 22,270 = 2,730 mm

*Điểm 5,6:

ó5 = ó6 = arcsin( sin ó) = arcsin( sin15o) = 13,775 = 13o46o30’.

�5 = �6 = r5.cos ó5 - r1.cos ó = 12,5.cos(13o46o30’) - 11,5.cos(15o) = 1,032 mm C5 = C6 = �5+ B = 1,032 + 11,108 = 12,140 mm

.ỉ5 = ỉ6 = arctg( ) = arctg( ) = 27,076 = 27o4o33’ ỏ5 = ỏ6 = ỉ5 – ó5 =27o4o33’ - 13o46o30’ = 13o18o3’

ó7 = arcsin( sin ó) = arcsin( sin15o) = 11,445 = 11o26o42’

�7 = r7.cos ó7 - r1.cos ó = 15.cos(11o26o42’) - 11,5.cos(15o) = 3,594 mm

.C7 = �7+ B = 3,594 + 11,108 = 14,702 mm

.ỉ7 = arctg( ) = arctg( ) = 30,139 = 30o8o20’

7 11o26o42’ 18o41o38’ 30o8o20’ 3,594 3,174 21,826 15

4 Tính toán thiết kế dao:

7

7 d 1

2 3 4 5 6

8 9

10

12 11

- Chiều dài của dao tiện định hình: Lp ,được xác định dọc trục của chi tiết gia công:

X1 X8

X8 = 19h5 = mm Y5 = Y6 = 64,655h5 = mm

X3 X2

X1 X8

X3 = 9H5 = mm Y8 = 61,032h8 = mm

X4 = X5 = 5H5 = mm Y1 = 63,732h5 = mm

X6 = 1h8 = mm Y2 = Y3 = 70,883h5 = mmX7 = 13,554h5 = mm Y4 = 66,815h5 = mm

X8 = 19h5 = mm Y5 = Y6 = 64,764h5 = mm

Y7 = 67,326h5 = mm

6 Yêu cầu kỹ thuật:

6.1 Yêu cầu kỹ thuật của dao:

+ Phần cắt là thép gió P18, phần thân là thép kết cấu

+ Độ cứng sau nhiệt luyện: phần cắt HRC = 62 – 65

+ Kiểm tra để loại bỏ các dao có hiện tượng nứt rỗ, cháy xém bề mặt sau nhiệtluyện

+ Độ nhám mặt trước và mặt sau: Ra =1,25m

+ Cấp chính xác chế tạo dao là cấp 7

6.2 Yêu cầu kỹ thuật của dưỡng kiểm tra:

+ Vật liệu là thép 65Mn

+ Độ cứng sau nhiệt luyện HRC = 55- 58

+ Kiểm tra để loại bỏ các dưỡng có hiện tượng nứt rỗ, cháy xém bề mặt sau nhiệt luyện

+ Khe hở giữa dưỡng và dao khi kiểm tra không vượt quá 0.02 mm

+Độ nhám các mặt tiếp xúc với dao khi làm việc: Ra = 0.63

+ Cấp chính xác chế tạo dưỡng là cấp 5

Phần II-Thiết Kế Dao Chuốt

1. Phân tích chi tiết

Chi tiết gia công là rãnh then hoa với yêu cầu về kích thước ,cấp chính xác

Để cắt hết được lượng dư, nâng cao độ chính xác và năng suất gia công thì ta

sử dụng phương pháp gia công là truốt lỗ then hoa theo sơ đô truốt ăn dần

Xác định lượng dư A:

A = = = 5,003 mm

Tính lượng dư gia công mà các răng cắt thô, cắt tinh phải cắt :

Xác định lượng nâng của răng Sz:

+ Trị số lượng nâng của răng cắt thô phục thuộc vào dạng lỗ gia công và vậtliệu gia công

Với vật liệu phôi là gang có độ cứng <150HB,bảng 3-3 ta chọn lượng nâng của 1 răng cắt thô về 1 phía của dao chuốt là:

+ Sau răng cắt tinh là răng sửa đúng

_ Số răng sửa đúng chọn là 5 răng với lượng nâng bằng 0

Lượng dư răng cắt tinh:

Zthô = răng Lấy Zthô= 63 răng.

+ Số răng cắt tinh: Ztinh = 3 răng

+ Số răng sửa đúng: Zsđ = 5 răng

 Tổng số răng cắt của dao chuốt là :

Zd = Zthô + Ztinh + Zsd = 63+ 3 + 5 = 71 răng

4 chọn kết cấu răng và rãnh chứa phoi và răng

4.1 Prôfin dọc trục :

Do vật liệu chi tiết là gang có độ cứng <150HB nên tạo phoi vụn, như vậy

chọn dang rãnh chứa phoi có dạng lưng thẳ ng.

Dạng rãnh đợc đặc trưng bởi các thông số :

5.Thông số hình học của dao chuốt

6 Chọn kết cấu phần định hướng phía trớc và phía sau.

a, Phần định hướng phía trước:

+ Nhiệm vụ dẫn hướng cho những răng đầu tiên vào cắt được thuận lợi.+ Công dụng của phần dẫn hướng phía trước :

-Đảm bảo lượng dư gia công đều nhau -Đảm bảo đúng đường tâm thiết kế + Đường kính phần dẫn hướng phía trước của dao D4 lấy bằng đường kính lỗphôi ban đầu với kiểu lắp lỏng, mối ghép trượt Do lỗ chi tiết là 42H8 vì vậy ta

chọn mối ghép

- Sai lệch của kiểu lắp ráp là f7:

⇒Dung sai kích thước dao phần dẫn hướng phiá trước là mm.

b,Phần định hư ớng phía sau:

+ Nhiệm vụ dẫn hướng cho những răng sửa đúng cuối ra khỏi chi tiết

+ Công dụng của phần dẫn hướng phía sau:

Bảo vệ bề mặt chi tiết đã gia công

+ Đường kính phần dẫn hướng phía sau của dao lấy bằng đường kính lỗ

đã truốt với kiểu lắp lỏng, mối ghép trượt Do lỗ chi tiết là 52H7 vì vậy ta chọn

mối ghép

- = 52 mm

- L6 = (0,5÷0,7).Lct=(23,5÷32,9) mm Lấy L6= 28 mm

- Sai lệch của kiểu lắp ráp là g6

⇒Dung sai kích thớc dao phần dẫn hớng phiá trớc là mm.

7 Kích thước đường kính các răng.

+ Đối với răng đầu tiên không tham gia cắt

Dtinh2 = Dtinh3 - 2 SZtinh3 = 50,02 - 2.0,024 = 51,972 mm

Dtinh1 = Dtinh2 - 2 SZtinh2 = 51,972 - 2.0,04 = 51,892 mm

⇒ Đờng kính của răng cắt thô cuối cùng là:

D63= Dtinh1-2 SZtinh1 = 59,892 - 2.0,056 = 51,78 mm

+ Chiều rộng rãnh then răng sửa đúng :

L4 L3

L2 L1

Chi tiÕt

B¹c tú Thµnh m¸y

b = 1,5 mm

Diện tích tiết diện ứng với : S = 907,9 mm2

=> L1 = 90 mm

Lh - Khe hở giữa mặt đầu mâm cặp và thành máy ; lấy Lh = 10 mm

Lm - Chiều dày thành máy truốt

Lb - Chiều dày thành ngoài của bạc tỳ

L4 - Chiều dài phần định hớng phía trớc , lấy L4 = 47 mm

Trong thiết kế thường lấy L1 + Lh + Lm + Lb = 160 - 200 (mm) Lấy =180 mm.Vậy ta có L = 180 + 47 = 227 (mm)

+ Chiều dài cổ dao L2

Chiều dài tổng của dao truốt.

Ld = L1 + L2+ L3+ L4+ L5 + L6 + L7 = L+ L5 + L6 + L7 = 227+ 842 + 26 + 25 => Ld = 1120 mm

9 Tính lực chuốt lớn nhất Pmax

Ta có , Pmax = CP SZX b Zmax Kγ Kn Km n (N)

Trong đó :

CP : Hằng số phụ thuộc vật liệu gia công , hình dáng dao truốt

SZ : Lượng nâng của răng ; SZ = 0,08 mm

b : chiều rộng lưỡi cắt ; b = 8 mm

Zmax : Số răng đồng thời tham gia cắt lớn nhất ; Zmax = 5 răng

Kγ , Kn, Km :Các hệ số kể đến ảnh hưởng của góc trước , dung dịch trơnnguội , mức độ cùn của dao

Theo bảng 3 -9 ta có CP = 1250 và x = 0,73 ( với gang HB < 150 )

Theo bảng 3-10 với vật liệu gia công là gang ta có :

Kγ = 1 ; Kn = 0,9 ( dung dịch mumxi 10oC ) ; Km = 1,15

Thay số ta có Pmax = 1250 0,080,73 8 5 1 0,9.1,15.8 = 65,502,222 (N)

10 Kiểm tra sức bền của dao truốt

Tính ứng suất ở tiết diện rãnh răng thứ nhất :

Với F0 : Tiết diện nguy hiểm ở rãnh răng thứ nhất

Ta có :

F0 = = 3,14 = 854,865 mm2

N/mm2.Tra bảng 3 - 12 => Với vật liệu làm dao là thép gió ta có

[ ] = 350 ( N/mm2 ) > => đảm bảo bền

11.Yêu cầu kĩ thuật của bản vẽ chế tạo dao truốt

+ Vật liệu : - Phần cắt : Thép gió P18

- Phần thân dao : Thép C45+ Độ cứng sau khi nhiệt luyện :

- Phần cắt từ 62÷65 HRC

- Phần dẫn hướng phía trước và dẫn hướng phía sau từ 58÷62 HRC

- Phần đầu dao từ 40÷47 HRC + Kiểm tra loại bỏ nhưng dao có hiện tượng nứt, khuyết tật sau khi nhiệt luyện.+ Độ nhám bề mặt :

+ Sai lệch giới hạn của cạnh viền răng sửa đúng 0,2 mm, chiều rộng cạnh viền răngcắt không đợc lớn hơn 0,05 mm.

+ Dung sai chiều dày răng sửa đúng không vượt quá 0,006 mm ( rãnh có cấp chính xác H8 )

+Sai lệch chiều dày răng không được vượt quá 0,018 mm

+ Sai lệch các góc vát còn lại :±30’

Thiết kế Dao phay đĩa Môđun

Trước hết ta chọn một con dao trong bộ dể thiết kế dao, dao số 6 ( No6 ) trong

bộ 8 dao có thể gia công được bánh răng có số răng Z = 35 …54 răng Dao cần thiết kế có số răng gia công là Z= 35 vì với con dao này thì độ cong đường thân khai sẽ lớn vì vậy với các bánh răng có số răng Z > 35 được gia công bằng dao có

Z = 35 sẽ có profin doãng hơn sẽ tạo điều kiện ra vào ăn khớp dễ dàng hơn ( rãnh lớn khi ăn khớp không bị kẹt )

Theo bài ra , ta cần thiết kế dao phay đĩa module để gia công bánh răng vớicác thông số như sau:

Profile bao gồm hai đoạn :

Đoạn làm việc : Là đoạn thân khai OE

Đoạn không làm việc : Là đoạn cong chuyển tiếp thuộc khe hở chân răng OI

b, Tính toán profin đoạn làm việc

αm: góc áp lực của đường than 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 phươngtrình đường thân khai trong khoảng bán kính Ri ≤ RM≤ Re

Việc xác định profile lưỡi cắt chính là việc xác định toạ độ của tập hợp tất cả cácđiểm M trong hệ toạ độ đề các Oxy

+Xác định toạ độ của điểm M

Theo sơ đồ tính toán trên ta có:

Vậy ta cho RM biến thiên từ Ro đến Re thì sẽ vẽ được profin của răng

Ta chia khoảng từ Ro đến Re ra làm 10 khoảng bằng nhau:

Thiết kế dao phay đĩa module để gia công bánh răng với các thông số :

3.2.Tính toán cho từng điểm :

Sơ đồ tính và các công thức tính như đã trình bày ở trên:

δ0 = δc - invα0 = π/2.Z - invα0 = π/2.Z - tgα0 + α0

= 180o/(2.40) – ( tg20o).180o/3,14 – 20o = 1o23’6”

Ta chia khoảng từ Ro đến Re ra làm 10 khoảng bằng nhau:

1 62,438 1,939 62,408 1 71,304 1,814 71,281

2 63,209 2,116 63,174 2 72,131 1,993 72,103

3 63,98 2,338 63,937 3 72,958 2,22 72,924

3 Chọn các kích thước kết cấu dao

Đường kính ngoài được tính theo công thức:

Mục đích của việc tính thêm điểm:

- Bề rộng 1 phía của prôfin thân khai của dao thiết kế theo Zmin trong bộ dao( Z=35) tại đỉnh của bánh răng gia công là 4,787 mm

( Z= 58) tại đỉnh răng của bánh răng gia công là 4,762 mm.

- Ta có bề rộng dao là 12 mm ,tức bề rộng 1 phía của profin thân khai của dao thiết kế bằng 6 mm

Vì vậy để biểu diễn đủ và chính xác profin của dao ta tính thêm một số điểmthuộc đường thân khai, các điểm này nằm trên bán kính R’>Re

∗ Với dao thiết kế theo bộ (Z = 35):

Từ hình dạng prôfin của dao từ điểm 0’ 13.

Ta thấy x13> 6mm (=B/2),trên hệ trục Oxy(như sơ đồ tính) dựng đường thẳng x=6, giao của đừơng thẳng đó với profin của dao tại F

1

13 F(xF,yF)

x =6

x y

O

đo đuợc giá trị yF như trên bản vẽ chế tạo dao.Với phương pháp này có tồn tại sai

số ,nhưng do đoạn profin dao từ điểm 10 tới điểm 13 không ảnh hưởng đến profin của bánh răng gia công, hơn nữa sai số kích thước của phép đo không đáng kể nên

ta có thể dùng cách này để xác định giá trị yi tại xi=6

∗ Với dao thiết kế theo số răng của bánh răng gia công ( Z = 40 )

+ Điểm 11:

R11 = Re = 78,75 + 0,827 = 79,577 mm

Từ hình dạng prôfin của dao từ điểm 0’ 13.

Ta thấy x13> 6mm (=B/2),trên hệ trục Oxy(như sơ đồ tính) dựng đường thẳng x=6, giao của đừơng thẳng đó với profin của dao tại F

13 F(xF,yF)

x =6

x y

O

đo đuợc giá trị yF như trên bản vẽ chế tạo dao.Với phương pháp này có tồn tại sai

số ,nhưng do đoạn profin dao từ điểm 10 tới điểm 13 không ảnh hưởng đến profin của bánh răng gia công, hơn nữa sai số kích thước của phép đo không đáng kể nên

ta có thể dùng cách này để xác định giá trị yi tại xi=6

5.Yêu cầu kĩ thuật của bản vẽ chế tạo dao

+ Vật liệu chế tạo dao : Thép P18

+ Độ cứng phần cắt đạt được sau nhiệt luyện : 62 65 HRC

+ Sai lệch độ trụ của mặt trụ không quá 0,1 mm

+ Độ đảo tâm theo đường kính ngoài của :

- Hai răng kề nhau : 0,04 mm

- Một vòng quay của dao : 0,08 mm

+ Độ đảo mặt đầu ở điểm xa tâm lỗ nhất không quá 0,03mm

+ Kiểm tra biên dạng răng bằng dưỡng kiểm tra hoặc trên máy chiếu trong đó sai lệch khe sáng được kiểm tra :

- Trên phần thân khai không quá 0,05mm

- Trên phầm đỉnh răng và góc lượn không quá 0,1 mm

+ Khắc nhãn : m = 3,75; N06 ; Z=35 54 ; P18 ; =20o

kho