thuyết minh đồ án dao chuốt

thuyết minh đồ án dao chuốt cho sinh viên khoa cơ khí

phần II thiết kế dao chuốt lỗ vuông Dao chuốt là một trong những loại dụng cụ cắt có năng suất cao dùng

để gia công những bề mặt định hình trong và ngoài Sau khi chuốt bề mặt gia

công có thể đạt cấp chính xác 87 và độ nhẵn 68 (Ra=2,50,63  m)

cũng có thể đạt tới độ nhẵn cấp 9 (Ra=0,32 m)

Với yêu cầu chuốt lỗ vuông nh sau

+ Vật liệu Thép 20XH

+ Chiều dài lỗ chuốt Lct= 35(mm)

+ Lỗ ban đầu 43 mm gia công

bằng phơng pháp khoan

1 Chọn kiểu dao chuốt và máy chuốt.

Do bề mặt gia công là bề mặt định hình

trong nên ta dùng dao chuốt kéo và tiến hành trên máy chuốt ngang theo bảng

3.1 (TKĐAMHNL&DCC) chọn máy truốt kiểu 7510 với những tính năng kỹ

thuật sau:

Kiểu

máy

Lực kéo

danh nghĩa

(tấn)

Chiều dài Hành trình Con con trợt

(mm)

Tốc độ hành trình làm làm việc (mm) Tốc độ hành trình ngợc (m/

min)

Động cơ điện

Lớn nhất

Nhỏ nhấtLớn nhấtNhỏ nhất Côngsuất

(KW)

Số vòng quay(v/ ph)

2> Chọn vật liệu dao chuốt

Với vật liệu gia công là Thép 20XH ( thép 20 CrNi) có:

Giới hạn bền b =600 N/mm2 , độ cứng HB=197 Thép 20XH có

%Ni=2-4 %, %Cr=1% , hàm lợng cacbon thấp do đó có tính dẻo tốt kết hợp

với độ bền cao) chọn vật liệu dao chuốt là thép gió P18 vì:

Thành phần cấu tạo của P18 có :

Sự kết hợp các bon C (0,7 1%) với các nguyên tố tạo thành cácbít mạnh là

W và đặc biệt là V làm cho thép gió có khả năng chống màI mòn cao

Hàm lợng Crôm (3,8% …4,4%) có tác dụng làm tăng mạnh độ thấm tôi( có4,4%) có tác dụng làm tăng mạnh độ thấm tôi( có khả năng tự tôI và tôI thấu với tiết diện bất kỳ, có thể dùng tôI phân cấp)

Trong P18 có hàm lợng Vonfram cao nhất (%W=18%) là nguyên tố hợp kim quan trọng nhất cho phép thép P18 có tính cứng nóng cao, độ bền nhiệt khoảng (600…4,4%) có tác dụng làm tăng mạnh độ thấm tôi( có7000C) , tốc độ cắt cao (30-40 m/min)

Thép gió P18 khi tôI khó bị quá nhiệt, độ cứng sau tôI khoảng (62…4,4%) có tác dụng làm tăng mạnh độ thấm tôi( có

67HRC) cho phép mài sắc dễ dàng

3> Chọn sơ đồ chuốt

Để chuốt lỗ vuông chọn sơ đồ chuốt ăn dần là hợp lý vì sơ đồ chuốt ăn dần có u điểm là việc chế tạo răng dao đơn giản hơn nhiều so với sơ đồ chuốt theo lớp Tuy nhiên độ chính xác và độ nhẵn của bề mặt gia công đạt đợc thấp hơn

4> Xác định lợng d gia công

Lợng d khi chuốt phụ thuộc vào yêu cầu công

nghệ, chất lợng bề mặt, kích thớc bề mặt gia công và

dạng gia công bề mặt đó

Lợng d khi chuốt lỗ vuông đợc tính theo:

A=

2

min

D

 Trong đó: Dmax :Đờng kính vòng tròn ngoại tiếp

D0min :Đờng kính lỗ trớc khi chuốt

Dmax= a  a=a 2=44 2=62,22 (mm)

Domin=43(mm)

:Lợng co hẹp của bề mặt lỗ sau khi chuốt

Chọn: =0,007(mm)

Vậy A=(62,22- 43+0,007)/ 2=9,614 (mm)

5> Xác định lợng nâng của răng dao

Việc chọn lợng nâng của răng dao phụ thuộc chủ yếu vào vật liệu gia công kết cấu của dao chuốt và độ cứng vững của chi tiết Trị số lợng nâng Sz

ảnh hởng đến độ nhẵn bóng bề mặt gia công, lực chuốt và chiều dài dao chuốt

Nếu chọn Sz lớn chiều dài dao chuốt tính đợc sẽ ngắn, dễ chế tạo, năng suất cao nhng lực truốt sẽ lớn làm răng dao truốt sẽ mòn theo mặt trớc và mặt sau ảnh hởng đến độ chính xác và độ nhẵn bề mặt gia công Ngợc lại nếu chọ Sz nhỏ thì dao chuốt sẽ dài, răng dao khó cắt và kim loại gia công thờng bị trợt làm cùn nhanh lỡi cắt và giảm độ nhẵn bề mặt gia công Không nên chọn

Sz lớn hơn 0,15 mm và lợng nâng của răng cắt thô không nên chọn nhỏ hơn 0,02mm

Răng cắt thô đầu tiên bố trí lợng nâng bằng không để chỉ làm nhiệm vụ sửa đúng biên dạng lỗ phôi Các răng cắt thô còn lại có lợng nâng băng nhau tra theo bảng 3.5

Nh vậy với vật liệu gia công là thép 20XH có b=600( 2

mm

N

) Tra bảng

3.5<I> thấy lợng nâng của dao cắt thô là 0,030,12 (mm)

Dao chuốt làm bằng vật liệu thép gió P18 nên chọn Sz=0,12 (mm)

Răng cắt thô đầu tiên bố trí lợng nâng Sz=0 để chỉ làm nhiệm vụ sửa

đúng biên dạng lỗ phôI, các răng cắt thô còn lại có lợng nâng bằng nhau

Các răng sửa đúng có lợng nâng Sz=0 có nhiệm vụ sửa lại các sai số do răng cắt tinh để lại đồng thời tăng độ nhẵn bề mặt gia công để giảm lực cắt

đột ngột giữa răng căt thô và răng sửa đúng đợc bố trí 3 răng cắt tinh với lợng nâng giảm dần

Lợng nâng răng thứ 1

Szt1=0,8.Sz=0,8.0,12=0,096(mm) Lợng nâng răng thứ 2

Szt2=0,6.Sz=0,6.0,12=0,072(mm) Lợng nâng răng thứ 3

Szt3=0,4.Sz=0,4.0,12=0,048(mm)

6>Xác định số răng dao z

a>Răng cắt thô:

Răng cắt thô làm nhiệm vụ cắt đi phần lớn lợng d gia công số lợng răng cắt thô Zth đợc xác định phụ thuộc vào sơ đồ cắt

Với sơ đồ cắt ăn dần ta có: Zth=

t

t S

A

A 

+1 Trong đó A: lợng d tính theo một phía( theo bán kính) A=9,614 (mm)

At: lợng d của các răng cắt tinh(tính theo một phía)

At=S zt  0 , 096  0 , 072  0 , 048  0 , 216 (mm)

Szth: Lợng nâng của răng cắt thô Szth=0,12 (mm) Thay vào công thức ta có:

Zth=(9,614 – 0,216)/ 0,12 +1=79,32(răng) Vậy lấy Zth=80 (răng)

Vậy số răng cắt là 79 răng Xác định lại Atinh thực tế ( At.th )

 1 9 , 614 0 , 12 80 1 0 , 134 max

.th   z th     

t A S Z A

Trong đó:

3 zt 2 zt 1 zt th S S S

A   

Mặt khác:

4 : 6 : 8 S : S :

Szt1 zt2 zt3

Suy ra có lợng nâng thực tế cho các răng cắt tinh nh sau:

058 , 0 18

8 134 , 0 18

8

1  t th  

zt

A S

045 , 0 18

6 134 , 0 18

6

2  t th  

zt

A S

18

4 134 , 0 18

4

3  t th  

zt

A S

b>Răng cắt tinh

Làm nhiệm vụ cắt hết lợng d còn lại nâng cao độ chính xác gia công,

là phần dự trữ mài lại cho răng cắt thô và giảm rung động khi cắt Nh ở trên đã tính và chọn số răng cắt tinh là Zt=3 với lợng nâng của răng giảm dần

Sztt1 =0,058 (mm)

Sztt2 =0,045 (mm)

Sztt3=0,03(mm)

c>Răng sửa đúng

Làm nhiệm vụ tăng độ nhẵn và độ chính xác bề mặt gia công không

bố trí lợng nâng, số răng sửa đúng đợc chọn theo cấp chính xác của bề mặt gia công và kiểu dao chuốt

Theo bảng 3-7<I> có

Với dao chuốt lỗ vuông Zsđ=4 (răng)

7> Góc độ của răng dao chuốt

+ Góc sau : Góc sau  ảnh hởng lớn đến tuổi bền của dao chuốt Nếu chọn  lớn làm giảm ma sát, điều kiện cắt tốt nhng lại giảm chiều cao của răng khi mài lại Nếu  nhỏ sẽ làm tăng ma sát khi cắt Góc sau  chọn phụ thuộc vào kiểu dao chuốt và đợc tra theo bảng 3-8<I>

Răng cắt thô: =3 30’

Răng cắt tinh: =2 30’ Răng sửa đúng: =1

15’

Góc trớc : chọn phụ thuộc vào vật liệu gia công.Theo bảng 3.-9<I> có: Răng cắt thô =15  15 '

Răng cắt tinh =5  15 '

Răng sửa đúng =5  15 '

Trên mặt sau các răng sửa đúng đợc để lại dải cạnh viền có chiều rộng

f=0,1 (mm) đối với răng cắt thô



 f

8> Xác định hình dáng răng, kích thớc răng rãnh chứa phoi.

Với vật liệu gia công là thép 20XH có tính dẻo , độ cứng trung bình nên khi chuốt thì thờng tạo ra phoi dây Vậy để cuốn phoi đợc chặt chẽ,giảm nhỏ kích thớc rãnh chứa phoi nên chọn rãnh dạng lng cong

b =(0,3  0,35)t

h =(0,3  0,4)t

R =(0, 65  0,67)t

r =(0,15  0,2)t

Hình dáng kích thớc răng, rãnh

chứa phoi phụ thuộc vào vật liệu gia

công và tiết diện phoi do một răng dao

cắt ra, diện tích dãnh chứa phoi F đợc

xác định theo công thức F=f.k

Trong đó f- diện tích tiết diện phoi (mm2)

F=L.Sz=35.0,12=4,2 (mm2)

L- chiều dài bề mặt đợc chuốt L=35 (mm)

Sz- lợng nâng của răng cắt thô Szth=0,12 (mm)

k-hệ số điền đầy rãnh

Theo bảng tra 3-10<I> ta có k=2,5

Có F=2,5.4,2=10,5 (mm2)

Căn cứ vào diện tích tiết diện rãnh chứa phoi chọn hình dáng kích thớc răng và rãnh phoi tra theo bảng 3.12

Theo bảng tra 3-12<I> có kích thớc rãnh răng dao chuốt (mm)

Bớc răng t

Răng dạng lng cong

năng chứa phoi của rãnh theo diều kiện

LSz

h

4

2

 >k

12 , 0 35 4

4 4 14 , 3

=2,99 > 2,5 Vậy điều kiện thoả mãn

Để giảm chiều dàI chung của dao chuốt , nâng cao độ chính xác bề mặt gia công theo bảng 3.13 bớc răng của các răng cắt thô lấy =10, bớc răng cắt tinh và sửa đúng đều lấy bằng nhau =8

9> Xác định số răng đồng thời tham gia cắt

Khi chuốt số răng đồng thời tham gia cắt từ trị số nhỏ nhất Zmin đến trị

số lớn nhất Zmax

Trong đó Zmin=

t

L

Zmax=

t

L

+1 L- chiều dài bề mặt chuốt

t- bớc răng (mm)

Zmin=

10

35

=3,5 ta lấy Zmin=4 (răng)

Zmax=

10

35

+1=4,5 ta lấy Zmax=5 (răng) Để đảm bảo độ bền kéo và định hớng tốt cho dao chuốt bảo đảm năng suất và chất lợng bề mặt gia công, số răng đồng thời tham gia cắt lớn nhất phải thoả mãn điều kiện sau

3Zmax 6

10> Xác định kích thớc răng dao và thân dao

Đờng kính răng cắt thô đầu tiên lấy bằng đờng kính phần định hớng tr-ớc:

D1 = Dmax - 2A +

Trong đó:

DMãx đờng kính lớn nhất của lỗ sau khi chuốt

Dmax=62,22(mm)

A: lợng d tính theo một phía; A=9,614(mm)

: lợng co hẹp hoặc lay rộng lỗ ; =0,007(mm)

D1=62,22-2.9,61+0,007=42,985=43(mm)

Đờng kính các răng cắt thô

D2=D1+2Sz

D3=D2+2.2 Sz

…4,4%) có tác dụng làm tăng mạnh độ thấm tôi( có…4,4%) có tác dụng làm tăng mạnh độ thấm tôi( có…4,4%) có tác dụng làm tăng mạnh độ thấm tôi( có…4,4%) có tác dụng làm tăng mạnh độ thấm tôi( có

Dn=D1+(n-1).2 Sz

Đờng kính các răng cắt tinh:

Dt1=Dn+2Szt1

Dt12= Dt1+2Szt2

Dt3= Dt12+2Szt3

§êng kÝnh D (mm) §êng kÝnh D (mm) §êng kÝnh D (mm)

Dt2=62,08+2.0.045=62,17

Dt3=62,17+2.0,03=62,23

Nh vậy đờng kính của răng cắt tinh đúng bằng đờng kính của răng sửa

đúng

Dsd=Dmax+=62,22+0,007=62,23(mm)

Chiều dài phần cắt:

L5=Zth tth+Zt tt =80.10+3.8=824(mm)

Chiều dài phần sửa đúng:

L6=Zsd.tsd=4.8=32(mm)

11>Chọn kết cấu rãnh chia phoi

Khi chuốt thép cần bố trí rãnh chia phoi trên những răng cắt nhằm chia chiều rộng thành những đoạn nhỏ vơí chiều rộng mỗi đoạn không lớn hơn 6mm Do đó phoi dễ cuốn và dễ thoát , biên dạng phoi giảm

Đáy rãnh chia phoi nghiêng so với trục dao chuốt một góc từ 3 đến 5

độ

Với dao chuốt lỗ vuông rãnh chia phoi chỉ bố trí trên những đoạn lỡi cắt dạng cung tròn có chiều dàI lớn hơn 6mm

12> Xác định kích thớc đầu dao chuốt

Ta sử dụng đầu kẹp nhanh các kích thớc tra bảng 3-17 sách [I]

Danh

nghĩa

Sai

28

-0,025

13 Xác định các kích thớc cổ dao và côn chuyển tiếp:

Đờng kính của cổ dao thờng lấy nhỏ hơn đờng kính đầu dao D1 từ 0,5

đến 1 mm, ta chọn bằng 1 Vậy ta có:

D2 = D1 - 1 =28- 1 =27(mm) Chiều dài cổ dao đợc tính theo công thức:

l2 = L - (l1 + l3 + l4)

Trong đó: L là khoảng cách từ đầu dao đến đỉnh răng cắt thô thứ nhất

L = l1 + lh + lm + lb + lc

l1 là chiều dài đầu dao l1 = 115 (mm)

l2 là chiều dài cổ dao

l3 là chiều dài phần côn chuyển tiếp l3 = 30 (mm)

l4 là chiều dài phần định hớng trớc

l là khe hở giữa mặt đầu mâm cặp với thành máy

L

lh = 10 (mm)

lm là chiều dày thành máy chuốt Lấy lm = 25 (mm)

lb là chiều dày vành ngoài của bạc tỳ Lấy lb = 10 (mm)

lc là chiều dài chi tiết gia công lc = 35 (mm) Vậy ta có:

l2 = L - (l1 + l3 + l4)

= l1 + lh + lm + lb + lc - (l1 + l3 + l4)

= 115 + 10+ 25 + 10 + 35 - (115 + 30 + 40) = 10 (mm)

14 Xác định kích thớc phần định hớng trớc

Đờng kính phần định hớng lấy bằng đờng kính lỗ trớc khi truốt với dung sai kiểu lắp lỏng e8

D dh=29 0 , 040

073 , 0





Chiều dài phần định hớng trớc lấy bằng:

l4 = (0,75  1) lc, mm lc chiều dàI lỗ chuốt

 l4 = 1 lc = 1 35 =35 (mm)

để định hớng tốt cho chi tiết gia công chiều dàI phần định hớng trớc không nên lấy nhỏ hơn 40mm vậy lấy l4 = 40mm

15 Xác định kích thớc phần định hớng sau:

Đối với dao chuốt lỗ vuông phần hớng sau có dạng hình trụ với đờng kính bằng đờng kính nhỏ nhất của lỗ sau khi truốt và chế tạo với dung sai kiểu ghép lỏng f7

Với a=30 0 , 018(mm) thì adhs= 30 0 , 025

050 , 0





Chiều dài phần định hớng sau đợc xác định:

l7 =(0,6 0,7) lc

Ta thấy l7 = 30 (mm) > 0,7.adhs và

L720mmdo đó thoả mãn điều kiện

Chiều dài phần định hớng sau đợc lấy theo bảng 3.22 là:

l7 = 0,7.35=24,5(mm)

16 Xác định kích thớc phần cổ trục đỡ:

Đối với dao chuốt có đờng kính lớn, chiều dàI lớn để tránh bị võng khi

lám việc thờng phảI đỡ bằng Luynet(giá đỡ).Bạc giá đỡ thờng đợc lắp vào phần định hớng sau

Để giảm số bạc đỡ thờng chế tạo thêm phần cổ trục đỡ có đờng kính D8 bằng đờng kính của bạc đỡ tiêu chuẩn :

Theo bảng 3.17 ta có :

Chiều dàI phần cổ trục đỡ lấy bằng l8 =(0,5- 0,7) D8

D8=24(mm)

l8=20(mm)

17 Xác định chiều dài dao truốt:

Chiều dài dao truốt đợc tính theo công thức:

Ld = L + l5 + l6 + l7 +l8

Trong đó:

l5 là chiều dài phần cắt l5 = (Zth+Zt).t=79.10+3.8=814(mm)

l6 là chiều dài phần sửa đúng l6 =Zsd.t=4.8=32 (mm)

l7 là chiều dài phần định hớng sau l7 = 24,5 (mm)

l8 là chiều dài phần cổ trục đỡ l8=20 (mm)

L là chiều dài từ đầu dao đến đỉnh răng cắt thô thứ nhất

Vậy ta có:

Ld = L + l5 + l6 + l7 +l8= 195+544+32+24,5+20 = 815,5 (mm)

Ta thấy:

Ld = 815,5 (mm) < (30 40) D7 = (900  1200) (mm) Vậy thoả mãn điều kiện

18 Tính lực truốt

Lực truốt lớn nhất khi truốt lỗ vuông:

Pmax = Cp.Szx D Zmax K K Khs Kn

Trong đó:

Cp- hệ số phụ thuộc vật liệu gia công và hình dáng dao truốt

Theo bảng 3.26 ta có: Hệ số Cp = 3000; Số mũ x = 0,85

Sz- lợng nâng của răng cắt thô Sz=0,1(mm)

D- đờng kính lỗ truốtD=a=30(mm)

Zmax- số răng đồng thời tham gia cắt lớn nhất Zmax = 5 (răng)

K, K, Khs, Kn là các hệ số điều chỉnh kể đến ảnh hởng của góc trớc, góc sau, độ mòn của dao và dung dịch trơn nguội đến lực cắt Theo bảng 3.27 ta có:

K = 0,85 Khs = 1

K = 1 Kn = 0,9 (Đối với dầu thực vật) Vậy ta có:

Pmax = Cp Szx D Zmax K K Khs Kn

= 3000 0,10,85 30.5 0,85 1 1 0,9 = 34425(N)

19 Kiểm nghiệm lực truốt và độ bền của dao truốt

Muốn làm việc đợc, lực kéo Q của máy truốt phải lớn hơn lực truốt Pmax, tức là: Pmax < Q

Để đảm bảo độ bền kéo cho dao truốt, cần thoả mãn điều kiện:

 





 F

Pmax

Với: F là diện tích tiết diện nguy hiểm ở đầu kẹp hay ở ránh răng cắt thô thứ nhất

F=D2=3,14(23,6)2 =1748,854(mm2)

[] là ứng suất cho phép

Theo bảng 3.29 ta có [] = 350( N/mm2)

Vậy ta có:

684 , 19 854 , 1748

34425



F

P

Vậy thoả mãn điều kiện bền kéo

20 Chọn hình dáng kích thớc lỗ tâm

Trên hai mặt đầu của dao truốt đợc chế tạo hai lỗ tâm Chúng dùng để làm chuẩn định vị dao truốt khi mài lại răng của dao Lỗ tâm còn có thêm mặt côn bảo vệ 1200 để giữ cho mặt côn làm việc 600 không bị xây xát, biến dạng khi làm việc hoặc khi vận chuyển dao

Theo bảng 3.30 ta có:

21 Các điều kiện kỹ thuật của dao truốt lỗ vuông

a) Vật liệu: Vật liệu thép gió P18

b) Độ cứng sau nhiệt luyện phải đảm bảo:

- Phần răng và định hớng sau:HRC 62  65

l

- Phần định hớng trớc: HRC60  62

- Phần đầu dao (phần kẹp): HRC40  47

c) Độ nhẵn bề mặt đảm bảo:

- Cạnh viền của răng sửa đúng: Cấp 9 (Ra = 0,32)

- Mặt trớc, mặt sau của răng, mặt côn làm việc của lỗ tâm, các bề mặt

định hớng: Cấp 8 (Ra = 0,65)

- Mặt đáy răng, măt trụ ngoài của đầu dao, côn chuyển tiếp, các rãnh chia phoi: Cấp 7 (Ra = 1,25)

- Các bề mặt không mài: Cấp 6 (Ra = 2,5)

d) Sai lệch:

Sai lệch lớn nhất của đờng kính các răng cắt thô đợc xác định tuỳ thuộc vào lợng nâng của răng và không vợt quá trị số cho trong bảng 3.31

Sai lệch đờng kính răng cắt thô: - 0,015(mm)

e) Sai lệch cho phép của đờng kính các răng cắt tinh và sửa đúng:

Sai lệch cho phép của đờng kính các răng cắt tinh và răng sửa đúng không đợc vợt quá trị số cho trong bảng 3.32: -0,005(mm)

f) Độ đảo tâm:

Độ đảo tâm theo đờng kính ngoài của răng cắt tinh, sửa đúng và phần

định hớng không đợc vợt quá trị số tuyệt đối của dung sai cho đờng kính tơng ứng Độ đảo tâm phần còn lại của dao trên mỗi 100 mm chiều dài không đợc vợt quá: 0,006 (mm) (tra bảng 3.33)

g) Độ elíp:

Độ elíp trên phần làm việc phải nằm trong giới hạn dung sai của đờng kính tơng ứng

h) Chiều rộng cạnh viền trên răng sửa đúng f = 0,05  0,2mm:mm:

Chọn: f = 0,2(mm) Trên răng cắt chọn: f  0,05 (mm)

i) Sai lệch cho phép chiều sâu rãnh chứa phoi:

Sai lệch cho phép chiều sâu rãnh chứa phoi không đợc vợt quá + 0,3 (mm)

j) Sai lệch bớc răng:

Sai lệch bớc răng cho phép trong phạm vi  (0,02  0,05) mm

k) Sai lệch tổng cộng chiều dài của dao chuốt:

Sai lệch tổng cộng chiều dài của dao chuốt không đợc vợt quá 3 mm

l) Sai lệch cho phép của các góc không vợt quá:

- Góc trớc: 20

- Góc sau của răng cắt: 30’

- Góc sau của răng sửa đúng: 15’

- Góc nghiêng của đáy rãnh chứa phoi: 30’

n) Sai lệch cho phép không đợc vợt quá:

- Đờng kính phần định hớng trớc: e8