Đồ án môn học Thiết kế dao - SV Đào Công Phúc

Câu 1: Tính toán thiết kế dao tiện định hình hình lăng trụ để gia công chi tiết như hình vẽ dao có phần chuẩn bị cắt đứt với các thông số sau: Vật liệu gia công: phôi thanh tròn thép C4

Câu 1: Tính toán thiết kế dao tiện định hình hình lăng trụ để gia công chi tiết như hình vẽ

(dao có phần chuẩn bị cắt đứt) với các thông số sau:

Vật liệu gia công: phôi thanh tròn thép C45 có 2

17

1, Phân tích chi tiết, chọn loại dao gia công:

- So với dao tiện đơn dao tiện định hình đảm bảo độ đồng nhất profin chi tiết trong quá trình gia công, năng suất cao, tuổi thọ dao lớn, số lượng phế phẩm ít, mài sắc lại đơn giản, được sử dụng chủ yếu trong sản xuất hàng loạt lớn và hàng khối

- Chi tiết cần gia công được hình thành bởi các bề mặt định hình tròn xoay trụ và côn, profin chi tiết không quá đặc biệt (góc sau trong tiết diện pháp tuyến với lưỡi cắt

- Dao tiện định hình hình lăng trụ được kẹp chặt bằng mang cá và vít giữ, độ cứng vững cao hơn dao hình tròn Góc sau của dao tiện định hình hình lăng trụ có thể chọn được lớn hơn, gia công chi tiết đạt độ chính xác cao hơn so với dao hình tròn nhưng dao tiện định hình hình tròn lại dễ chế tạo hơn (mặt tròn xoay dễ chế tạo hơn mặt lăng trụ)

- Vật liệu chế tạo chi tiết: thép C45 có 2

600 /

b N mm

  , phôi thanh thép tròn (có phần chuẩn bị cắt đứt)

2, Chọn điểm cơ sở:

Góc trước và góc sau tại các điểm khác nhau trên lưỡi cắt dao tiện định hình không bằng nhau, tại các điểm trên lưỡi cắt càng xa tâm chi tiết thì góc sau càng lớn, góc trước càng nhỏ Vì vậy để đảm bảo góc sau tại các điểm trên lưỡi cắt không quá nhỏ, điểm cơ sở khi thiết kế dao tiện định hình thường được chọn trùng với điểm của chi tiết có bán kính nhỏ nhất hay điểm gần tâm chi tiết nhất

3, Chọn thông số hình học của dao:

Với vật liệu gia công là thép C45,b 600N mm/ 2, dựa vào bảng 3.4 ta chọn góc trước, góc sau tại điểm cơ sở : 0 0

1, 2

h h Các điểm 1, 2, 3… trên lưỡi cắt ứng với các điểm 0 0 0

1 , 2 ,3 của profin chi tiết Tính toán cho điểm 2:

i

i

i i

r acr

r h

2

14sin sin sin sin 25 21, 01

3

14sin sin sin sin 25 19,19

4

14sin sin sin sin 25 18,14



4 3

A

B 2

C

2 1

Bảng kết quả tính toán profin dụng cụ:

5, Chọn sơ bộ kết cấu dao:

Chiều sâu lớn nhất của chi tiết gia công:

6, Kích thước phần phụ của profin dụng cụ:

Phần phụ của profin dụng cụ dùng để vát mép và chuẩn bị cho nguyên công cắt đứt Kích thước phần phụ của dụng cụ bao gồm:

Lc

b

a f

L



1

 c d

Chiều rộng phần lưỡi cắt không tham gia cắt b = 1,5

Điều kiện kĩ thuật:

1, Vật liệu làm dao: thép gió P18; vật liệu làm thân: thép C45

2, Độ cứng sau nhiệt luyện: 62 – 65 HRC

3, Sai lệch các góc không quá 15’ 30’

4, Trên phần cắt không có vết cháy, vết gợn, vết nứt

Câu 2: Tính toán thiết kế dao phay định hình có góc trước   để gia công chi tiết như 0hình vẽ Vật liệu chi tiết gia công 40X, có 2

1, Phân tích chi tiết, chọn loại dao gia công:

- Chi tiết cần gia công có dạng rãnh, profin phức tạp gồm các đoạn thẳng và cung tròn

- Dao phay hớt lưng đảm bảo được profin lưỡi cắt không đổi và đồng nhất trong quá trình

sử dụng khi mài sắc lại theo mặt trước, tính vạn năng cao, năng suất cao, không yêu cầu

gá đặt phức tạp, không đòi hỏi thợ bậc cao Do đó, dao phay hớt lưng chủ yếu được sử dụng để gia công các bề mặt định hình

- Chi tiết không yêu cầu độ chính xác cao, do đó chỉ cần hớt lưng một lần

- Để giảm nhẹ lực cắt, chọn góc trước  0o

- Chiều cao ở những điểm mút của profin khác nhau ít, hơn nữa, chế tao rãnh đáy thẳng (đáy rãnh làm song song với trục) dễ dàng hơn rãnh vát (đáy rãnh làm nghiêng với trục dao)

Từ đó, ta chọn dao phay định hình có góc trước 0o

3, Chọn thông số hình học của dao:

Với vật liệu gia công 40X, cób 650N mm/ 2, theo bảng 2-V chọn:

Chiều cao lớn nhất của profin chi tiết hmax 19mm, tra bảng 9-V được đường kính lớn nhất của dao phay D140mm100mm Do đó dao phay phải làm răng hàn (Vật liệu thân dao: thép 45X, vật liệu răng dao: P18) Tra bảng 11-V ta được:

+, Đường kính đỉnh dao D160mm

+, Lượng hớt lưng K 8, 5mm

+, Số răng Z = 10

4, Tính toán chiều cao profin dao trong tiết diện chứa trục dao phay

h

1 d

4 o 3 o

Trục dao phay

profin chi tiết

Đường cong hớt lưng tại điểm 1

Đường cong hớt lưng đỉnh

Profin chi tiết trong tiết diện trùng mặt trước

Profin chi tiết được biểu diễn bởi các điểm 1 , 2 ,3 , 4 trên hai hình chiếu theo phương 0 0 0 0vuông góc với trục dao và theo phương trùng với trục dao, chiều cao chi tiết ứng với điểm 1 là 0 h : c10 h c10 E10 R r 1

Trong đó R là bán kính đỉnh dao lớn nhất và r là bán kính ứng với điểm1 1 Khi0   , 0mặt trước của lưỡi cắt nằm trong mặt phẳng ET hợp với EO một góc Điểm 1’ trên lưỡi cắt khi gia công điểm1 trên profin chi tiết nằm trên vòng tròn bán kính 0 r và nằm trên 1

mặt trước.Vậy điểm 1’ trên lưỡi cắt là giao điểm của vòng tròn bán kính r và mặt trước 1

ET Từ điểm 1’ vẽ đường cong hớt lưng Acsimet song song với đường cong hớt lưng ở đỉnh Chiều cao profin răng dao trong tiết diện qua trục là 1' e 1, nằm trong mặt phẳng chiều trục e  1 1' 0 Để thiết kế dao phay định hình khi   cần phải tính chiều cao 0profin dao trong tất cả các điểm tương ứng với các điểm trên profin chi tiết.Từ sơ đồ tính

ta có:

1 1 '

r360

2

3 4

20

o c

h R

Chiều cao profin dao trong tiết diện chiều trục h d i

O

9 8 7 6 5

2

3 4

1

102224,319926,298527,888529,052229,7616

5, Tính toán chiều cao profin dao phay trong tiết diện trùng với mặt trước:

Chiều cao profin dao trong tiết diện trùng với mặt trước được dùng để kiểm tra dao sau khi chế tạo có đạt yêu cầu hay không Từ sơ đồ tính, với điểm i bất kì, công thức tính chiều cao profin dao trong tiết diện trùng với mặt trước:

.sin( ).sin arcsin.sin ( ).sin

R h r

8 9 2

29,7616 29,0522 27,8885 26,2985 24,3199 22 10

2,1118 47,3301 10,

13,4710 1

30

Bảng kết quả tính toán: chiều cao profin dao trong tiết diện chiều trục h d i trong tiết diện trùng với mặt trước i

Câu 3:

1, Phân tích chi tiết, chọn sơ đồ cắt, chọn dao gia công:

Sơ đồ cắt cần chọn sao cho dao dễ chế tạo, chi tiết sau khi chuốt phải đảm bảo được yêu cầu kĩ thuật

Gia công bằng dao chuốt cho năng suất cao, đạt được độ chính xác cấp 7-8, độ nhẵn bề mặt cao R a 1, 25mđôi khi đặt được R a 0, 63 0,32 m, tuổi bền giữa hai lần mài sắc

và tuổi thọ dao cao

Lỗ then hoa chữ nhật thường được cắt theo sơ đồ chuốt ăn dần (chế tạo dao dễ dàng, profin dao khác profin chi tiết, chất lượng bề mặt thấp hơn chuốt lớp nhưng cao hơn chuốt nhóm) Khi gia công lỗ then hoa thường dùng dao chuốt kéo

Vật liệu làm dao chuốt: Phần đầu dao (phần cán) làm bằng thép kết cấu, phần phía sau (từ phần định hướng phía trước trở về sau) làm bằng thép gió P18

2, Phần răng cắt và phần sửa đúng

Phần răng cắt là phần quan trọng nhất của dao chuốt, nó được thiết kế trước để làm cơ

sở tính toán cho các phần khác.Thiết kế phần răng cắt bao gồm: xác định dạng profin của răng, kích thước răng, số lượng mỗi dạng răng, đường kính các răng…

2.1, Lượng nâng răng S z

Ở dao chuốt, răng sau cao hơn răng trước một lượngS gọi là lượng nâng của răng z

Lượng nâng răng thay cho bước tiến dao

Trên phần răng cắt thô, các răng có lượng nâng bằng nhau (trừ một vài răng đầu tiên ) Trên phần răng cắt tinh lượng nâng các răng giảm dần, trên phần răng sửa đúng S  z 0 Trị số lượng nâng của răng cắt thôS phụ thuộc vào vật liệu gia công, dạng lỗ gia z

công Tra bảng 4.3.1 được lượng nâng của răng cắt thôS (tính về một phía) z S z 0, 05mm

Chọn 3 răng cắt tinh, với lượng nâng lần lượt là

2.2, Lượng dư gia công

+, Công thức tính lượng dư gia công:

 min

1

2 sd

Trong đó: A: Lượng dư theo bán kính

D : Đường kính răng sửa đúng Coi sau khi chuốt chi tiết không bị lay rộng sd

hoặc bị co, đường kính răng sửa đúng chính là đường kính lớn nhất của lỗ sau khi chuốt,

kể cả sai lệch giới hạn trên

Then hoa được lắp định tâm theo đường kính ngoài D, kiểu lắp ghép 32H8/e8 Vậy :

Chiều sâu rãnh hay chiều cao rãnh h, bước răng t được thiết kế sao cho đủ không gian chứa phoi Nếu xem gần đúng rãnh thoát phoi như hình tròn có đường kính h thì diện tích của rãnh sẽ là:

1( )4

Diện tích dải phoi cuối nằm trong rãnh:F f L S mm z( 2)

L: chiều dài chi tiết L0,92d 0,92 26 23,92mm

S : lượng nâng của răng z S z 0, 05mm

Khi cuốn vào trong rãnh, phoi không xếp được khít chặt Để phoi cuốn hết vào rãnh mà không bị kẹt, cần đảm bảo tỉ số:

K h

S L F

F

Z n

+, Góc trước  được chọn theo vật liệu gia công (bảng 4.3.3.b): 15o

+, Góc sau của dao chuốt được chọn rất nhỏ để hạn chế hiện tượng giảm đường kính sau mỗi lần mài lại Góc sau được chọn như sau:

b, Profin mặt đầu (trong tiết diện vuông góc với trục):

Do chiều rộng then hoa b = 6mm nên không cần chia lưỡi cắt dao chuốt trong tiết diện chiều trục thành những rãnh cuốn phoi Đường kính đáy trượtD không thay đổi trong t

suốt cả phần có răng, giá trị D lấy bằng đường kính phần định hướng phía trước với sai t

lệch e8 Để làm giảm ma sát giữa lưỡi cắt với thành lỗ then hoa người ta thiết kế cạnh viền f với góc nghiêng phụ 1 (trị số f = 0,8 ÷1 mm, 0

 ), bắt đầu từ răng thứ k trở về sau Trị số k được xác định từ biểu thức :

120

0, 05

z

f k S

A

Phần lẻ của phép chia tho 2, 9295 0, 05 58 0, 0295 0, 015

f, Kiểm ra sức bền dao chuốt:

Sơ đồ lực tác dụng: mỗi răng cắt của dao chịu 2 lực thành phần tác dụng.Thành phần hướng kính Py hướng vào tâm dao.Tổng hợp các lực Py của các răng sẽ triệt tiêu, thành phần dọc trục Pz song song với trục chi tiết Tổng hợp các lực chiều trục Pz sẽ là lực chiều trục P tác dụng lên tâm dao

Lực cắt Pz tác dụng lên mỗi răng có thể làm mẻ răng

.Song trường hợp này ít xảy ra.Lực tổng hợp

P dễ làm dao đứt ở tiết diện đáy răng đầu tiên

Điều kiện bền kéo xác định ở mặt cắt đáy răng

đầu tiên:

.4

2 1

b d

k

b

D

P F

P max: lực kéo lớn nhất tác dụng lên dao chuốt P max q B Z K o

q: lực cắt trên 1 đơn vị chiều dài (N/mm) phụ thuộc vào vật liệu gia công

350 N mm

k

b  



P max q B Z K o 209 36 4,34 0,93   30368,3688N

2 2

4 30368,3688

87, 68 /.21

300 N mm

k

b  

Vậy dao thỏa mãn điều kiện bền

.4

2 ' 1

b k

b, Phần cổ dao và phần côn chuyển tiếp:

Phần cổ dao dùng để nối dài dao cho thuận lợi khi chuốt Đường kính cổ:

Đường kính D 4 lấy bằng đường kính lỗ trước khi chuốt, D 4 = 26mm Độ chính xác e8

2.6, Phần dẫn hướng phía sau:

- Đường kính phần dẫn hướng phía sau D 7 lấy bằng đường kính răng sửa đúng với sai

Lỗ tâm dùng trong khi chế tạo dao,dùng khi mài sắc lại, lỗ tâm có thêm mặt côn bảo vệ

1200 để giữ cho mặt côn làm việc 600 không bị xây xát Tra bảng 4.9 ta có kích thước lỗ tâm

2.9, Yêu cầu kĩ thuật của dao chuốt lỗ then hoa chữ nhật:

+, Vật liệu dao chuốt:

Phần cắt chế tạo bằng thép P18

Phần đầu dao làm bằng thép 40X

+, Độ cứng của dao sau khi nhiệt luyện:

Phần cắt và định hướng phía sau: HRC = 62  65

Phần định hướng phía sau: HRC = 58  62

Phần đầu dao (phần kẹp): HRC = 45  47

+, Độ nhẵn bề mặt:

Cạnh viền răng sửa đúng: Rz = 0,32

Mặt trước, mặt sau răng, mặt côn làm việc của lỗ tâm, mặt dẫn hướng: Rz = 0,63

Phần trụ ngoài của đầu dao, rãnh chia phoi: Rz = 1,25

Các mặt không mài Rz = 2,5

+, Sai lệch về bước không vượt quá 2 lần dung sai theo cấp chính xác Js5

+, Dung sai đường kính các răng cắt (trừ 2 răng cắt tinh):

+, Dung sai đường kính các răng sửa đúng và răng cắt tinh cuối cùng (lấy theo cấp chính xác h5):

+, Sai lệch chiều dày răng không vượt quá:

+, Sai lệch góc cho phép không vượt quá:

Góc trước:  2 0

Góc sau răng cắt:  30 

Góc sau răng sửa đúng:  15 

+, Sai lệch giới hạn cạnh viền răng sửa đúng f = 0,2mm Trên răng cắt, chiều rộng cạnh viền không được vượt quá 0,05mm