Bài giảng thiết kế dụng cụ cắt chương 2 pgs ts bùi ngọc tuyên

 Các chuyển động cơ bản quá trình phay: - Chuyển động căt chính  Chuyển động quay tròn với tốc độ vòng quay nv/p tạo ra tốc độ cắt chính: V= m/p với D mm : đường kính ngoài của dao - C

THIẾT KẾ DỤNG CỤ CẮT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

VIỆN CƠ KHÍ

Bộ môn Gia công vât liệu và dụng cụ công nghiệp

§1 Giới thiệu

1 Khái niệm, công dụng

 Dao phay là một dụng cụ cắt có dạng vật thể tròn xoay

với nhiều lưỡi căt phân bố trên bề mặt

 Các chuyển động cơ bản quá trình phay:

- Chuyển động căt chính  Chuyển động quay tròn với

tốc độ vòng quay n(v/p) tạo ra tốc độ cắt chính:

V= (m/p) với D (mm) : đường kính ngoài của dao

- Chuyển động chạy dao  chuyển động tịnh tiến tương đối

(dọc, ngang, đứng, theo quỹ đạo lập trình 3D/4D/5D) của

phôi so với dao theo tốc độ xác định bởi thông số lượng

chạy dao vòng sv (mm/vòng) hoặc sz (mm/răng) hoặc sph

(mm/phút)

 Dao phay sử dụng trên máy phay với rất nhiều công dụng: gia công mặt phẳng, rãnh, mặt định hình, bề mặt không gian, răng, ren,.…

 Độ chính xác gia công trung bình, năng suất cao

2) Phân loại dao phay

 Theo công dụng: dao phay rãnh then, dao phay rãnh chữ T,…

 Theo hình dạng chung: dao phay trụ, dao phay đĩa, dao phay ngón,…

 Theo kết cấu: dao phay răng liền, dao phay răng ghép,…

 Theo vật liêu chế tạo dao: dao phay thép gió, dao phay HKC,

 Theo hướng răng: dao phay răng thẳng, dao phay răng nghiêng,

 Theo dạng răng:

- Dao phay răng nhọn  hầu hết các loại dao phay tiêu chuẩn, công dụng chung

- dao phay răng hớt lưng  dao phay định hình, dao phay đĩa mô dun, các loại dao phay lăn

 Một số loại dao phay thông dụng:

§2 Dao phay răng nhọn

I Khái niệm

Dao phay răng nhọn là dao phay nếu căt mặt sau của răng dao bằng mặt phẳng vuông góc với truc dao thì giao tuyến của mặt phẳng đó với mặt sau răng dao là đường

thẳng hoặc cung tròn

 Trong SX : mặt sau chế tạo dễ dàng

 Dao phay răng nhọn chủ yếu cho các loại dao phay công dụng chung

II Các thành phần kết cấu chung

1 Đường kính ngoài D

 Yếu tố quan trọng ảnh hưởng đên quá trình cắt Lựa chọn D phải đảm bảo chiều cao răng đủ lớn đảm bảo không gian thoát phoi, chiều dày thân dao đủ bền,

đường kính lỗ gá d đảm bảo sức bền trục gá

D= d+2m+2H

m: chiều dày than dao,

với t là chiều sâu phay

 Dao phay mặt đầu:

D =1,1B đối với dao phay mặt đầu thép gió

D =(1,2÷1,6)B đối với dao phay mặt đầu

 Đường kính ngoài của dao phay được tiêu chuẩn hóa

theo dãy kích thước tạo thành cấp số nhân với công bội

φ Thông thường φ = 1,26

 D =

3;4;5;6;8;10;12;16;20;25;32;40;50;62;80;100;125;160;

200;250;320;…

2 Số răng dao Z

 Ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình phay

 Zchọn đủ lớn đảm bảo có ít nhất 2 răng đồng thời tham gia cắt

z=k.D

Dao phay răng lớn: k=0,6 ÷ 1,2  thường dùng cho gia công thô, lượng dư lớn Dao phay răng nhỏ: k=1,75 ÷ 2,8  thường dùng cho gia công tinh, lượng dư nhỏ

3 Dạng răng và rãnh

Yêu cầu đủ không gian chứa và thoát phoi dễ, đảm bảo sức bền răng dao, cho phép

số lần mài lại lớn nhất, tránh bị nứt khi nhiệt luyện

 Một số dạng răng:

4 Thông số hình học

 Góc trước được chọn phụ thuộc vật liệu làm dao và vật liệu gia công

 Góc sau chọn phụ thuộc đặc tính gia công và loại dao phay

- Dao phay răng nhỏ: α =150 ÷ 160 ;

- Dao phay răng lớn: α =120

- Dao phay đĩa, dao phay rãnh: α =200;

- Dao phay HKC: α =50 ÷ 60

Thép gió HKC

Thép b 2 150 -50 ÷ 50

Thép b 2 100 ÷ 120 -150 ÷ -100

Gang 50 ÷ 150 -50 ÷ 50

 Góc nghiêng chính: thường chọn φ =200 khi chi tiết cứng vững, t ≤ 3 mm

 Góc nâng có tác dụng nâng cao sức bền răng dao: thường chọn λ= 100 ÷ 150

 Góc xoắn răng dao ω chọn phụ thuộc đặc tính gia công, hướng thoát phoi

Dao phay trụ răng lớn 400 ÷ 450

Dao phay trụ răng nhỏ 300 ÷ 350

Dao phay trụ đĩa hai mặt 150

Dao phay trụ đĩa ba mặt 50 ÷ 150

Dao phay mặt đầu răng liền (thép gió) 100

Dao phay mặt đầu răng chắp (HKC) 150

§3 Dao phay định hình hớt lưng

1 Khái niệm, đặc điểm

 Dao phay răng hớt lưng là dao phay nếu cắt mặt sau của răng dao bằng mặt phẳng vuông góc với truc dao thì giao tuyến của mặt phẳng đó với mặt sau răng dao là đường cong hớt lưng

 Đặc điểm:

- Dao phay định hình thường được thiết kế có dạng răng hớt lưng

- Đường cong hớt lưng dùng cho tạo hình mặt sau răng dao hớt lưng bằng phương pháp tiện hớt lưng hoặc mài hớt lưng trên máy tiện hớt lưng

- Khi chế tạo dao phay hớt lưng thường không mài mặt sau sau khi nhiệt luyện nên chóng mòn mặt sau, tuổi thọ thấp, độ chính xác thấp

- Khi mòn phải mài lại theo mặt trước là mặt phẳng đảm bảo góc sau và profin dao không thay đổi

- Góc trước : γ =0  dao gia công tinh

γ >0  dao gia công thô

- Bề mặt gia công là mặt trụ định hình có profin trong mặt phẳng vuông góc với đường sinh là tập hợp các đoạn thẳng, cung tròn, đường cong ghép nối tiếp với nhau

b Phương trình đường cong hớt lưng ( )

tg = = const = m → = m.d

→ = m.d → ln = m +C = m +lnA

→ ln – lnA = m → = → = A (*)

(*) là phương trình đường xoắn vít logarit

- Thực tế người ta sử dụng đường xoắn vít Acsimet làm

đường cong hớt lưng: = b (**)

với b = ; a là bước xoắn của đường cong Acsimet

2 Đường cong hớt lưng

a KN

Mặt sau răng dao phay hớt lưng là tập hợp các

đường cong hớt lưng Nếu cắt mặt sau của răng

dao bằng mặt phẳng vuông góc với truc dao thì

giao tuyến của mặt phẳng đó với mặt sau răng

dao là đường cong hớt lưng

Đường cong hớt lưng là đường cong mà sau

mỗi lần mài lại mặt trước răng dao thì góc sau

và profin dao không thay đổi

αe = α e’

he =he’

3 Lượng hớt lưng, quan hệ góc sau và lượng hớt lưng

 Lượng hớt lưng K là lượng rơi (lượng giáng) của đườn cong hớt lưng sau một góc răng

ε = =

 Góc sau trong tiết diện mặt đầu tại các điểm khác nhau trên lưỡi cắt

- Góc sau đỉnh: αe

→ tg αe = 𝑲𝒁

𝝅𝑫𝒆 (*) ↔ K = 𝝅𝑫𝒆

𝒁 tgαe

- Góc sau tại một điểm x bất kỳ trên lưỡi cắt αx :

tg αx = (**)

Từ (*) và (**) → tg αx = 𝑫𝒆

𝑫𝒙 tg αe

 Nhận xét:

- Góc sau đỉnh nhỏ nhất, càng gần

tâm góc sau càng tăng Tuy nhiên sự

thay đổi góc sau không đáng kể

- Khi mài lại theo mặt trước → góc

sau đỉnh tăng lên

4 Góc sau trong tiết diện pháp tuyến

 Quan hệ giữa góc sau trong tiết

diện pháp tuyến và góc sau trong

tiết diện mặt đầu:

 Nhận xét:

- Nếu φx<< → << ; Nếu φx→0

thì →0

- Khi < αN] → Phải xoay trục dao

tiện hớt lưng đi một góc τ so với trục

profin → Phương pháp hớt lưng

nghiêng

Φx : Góc profin lưỡi cắt tại điểm x

: Góc sau trong tiết diện pháp tuyến tại điểm x

: Góc sau trong tiết diện mặt đầu tại điểm x

5 Các phương pháp hớt lưng DFĐH

a – Hớt lưng hướng kính

 KN: Phương chuyển động tịnh tiến khứ hồi của

DTĐH hớt lưng hướng tâm và vuông góc với

trục của DFĐH

 Áp dụng với profin lưỡi cắt có góc profin đủ lớn

để khi hớt lưng hướng kính αN >[αN ]=20 ÷30

 Lượng hớt lưng hướng kính: K = 𝝅𝑫𝒆

𝒁 tgαe

b - Hớt lưng nghiêng

 KN: Phương chuyển động tịnh tiến khứ hồi của

DTĐH hớt lưng hướng tâm và không vuông góc

với trục của DFĐH (hợp với phương vuông góc

với trục DFĐH một góc τ)

 Áp dụng với profin lưỡi cắt có góc profin nhỏ

 Lượng hớt lưng nghiêng : Kτ = K 𝒔𝒊𝒏

𝒔𝒊𝒏( )

c - Hớt lưng hai lần: Dao phay hớt lưng có yêu cầu cao về độ chính xác profin lưỡi cắt & profin không quá phức tạp → yêu cầu phải mài mặt sau → hớt lưng 2 lần:

- Lần 1- Tiện hớt lưng trước nhiệt luyện với lượng hớt lưng K1

- Lần 2- Mài hớt lưng với lượng hớt lưng K2

K1 >K2 để không mài lẹm vào răng kế tiếp và lưng răng không bị lõm yên ngựa

§4 Thiết kế dao phay định hình hớt lưng có góc trước γ > 0

 Khi γ =0 → profin dao trong tiết diện trùng mặt trước = profin dao trong tiết diện chiều trục

= profin chi tiết

 Khi γ >0 → profin dao trong tiết diện trùng mặt trước ≠ profin dao trong tiết diện chiều trục

≠ profin chi tiết

 γ >0 → lực cắt giảm → Thiết kế DFĐH có γ >0

Cho profin chi tiết 123X4 → X

Yêu cầu xác định profin trong tiết diện chiều

trục & trong tiết diện trùng mặt trước của

DFĐH có γ >0

Xd 𝑑

𝑑

Xmt 𝑚𝑡

𝑚𝑡

𝑑 : Chiều cao profin dao trong tiết diện chiều trục tại điểm xd

𝑚𝑡 : Chiều cao profin dao trong tiết diện trùng mặt trước tại điểm xmt

- Căn cứ VLGC → Tra số tay thiết kế DCC: góc trước γ

 Vẽ sơ đồ tính:

𝑑 (1)

= xx” : lượng giáng của đường cong hớt lưng ứng với góc βx K: Lượng giáng của đường cong hớt lưng ứng với góc ε =2π/Z

→ = βx (2)

Re sinγ = Rx sin (γ +βx) → βx = arcsin ( γ) – γ (3)

(1), (2), (3) → 𝑑 – [ arcsin ( γ) – γ ] (*)

1) Xác định chiều cao profin dao trong tiết diện chiều trục

2) Xác định chiều cao profin dao trong tiết diện trùng mặt trước

𝑚𝑡 .sinγ = Rx Sinβx

→ 𝑚𝑡 = Rx Sinβxsinγ

→ 𝑚𝑡 = Rx sinγ Sin[arcsin ( γ) – γ] (**)

Câu 1 Cho chi tiết như hình vẽ Hãy thiết lập sơ đồ tính và công thức tính chiều cao profin dao phay định hình hớt lưng  > 0 trong 2 tiết diện (tiết diện chiều trục và tiết diện trùng với mặt trước)

Câu 2 Cho biết góc trước bằng 150; Bánkính lớn nhất của dao Rmax=50, số răng dao z = 10, K= 6

a- Hãy tính chiều cao tại các điểm profin dao trong các tiết diện chiều trục và tiết diện trùng mặt trước

b- Hãy xác định góc sau trong tiết diện vuông góc với trục dao tại các điểm profin dao 1 và 4 c- Hãy xác định góc sau trong tiết diện pháp tuyến tại các điểm profin dao 1 và 4