Đồ án môn học Thiết kế dao - SV Nguyễn Năng Quang

Phần II THIẾT KẾ DAO CHUỐT CÁC THÔNG SỐ CỦA ĐỀ BÀI Chiều dài lỗ chuốt, mm Vật liệu chi tiết Nguyên công trước chuốt Ghi chú I, PHÂN TÍCH CHI TIẾT, CHỌN SƠ ĐỒ CẮT Chọn dao với đường kín

GVHD : Bùi Ngọc Tuyên Sinh viên: Nguyễn Năng Quang Lớp : CTM2-K45

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

Phần I

THIẾT KẾ DAO TIỆN ĐỊNH HÌNH

I, PHÂN TÍCH CHI TIẾT

Chi tiết (hình vẽ trang 2) có độ chính xác không cao h11 gồm phần mặt trụ MN, DK

và phần mặt xuyến CM vì vậy nên chọn DAO TIỆN ĐỊNH HÌNH TRÒN TIỆN NGOÀI

GÁ THẲNG

II, CHỌN CỠ, KÍCH THƯỚC DAO TIỆN ĐỊNH HÌNH

- Chọn vật liệu làm dao: Vật liệu chi tiết gia công là thép C40, để nâng cao chất lượng và năng suất cắt chọn vật liệu làm dao là thép P18

Với sơ đồ hình vẽ như trên ta tính được:

R=25(mm)

) ( 648 , 46 ) 324 , 23 25 ( 2 50

) ( 324 , 23 9

25

1

2 2

mm

mm h

)(

20

)(

max

mm t

;

20     

    



Chọn điểm D là điểm cơ sở (sơ đồ thiết kế trang 4)

)

(

25

) (

40 648 , 46

) ( 7 , 14 5 10 20 2

40 50

) ( 20 2

3

0 1

Cos

R

R

mm Cos

Chiều rộng của dao tiện định hình (hình vẽ trang 5)

Chiều rộng của dao tiện định hình được xác định dọc theo trục của chi tiết gia công

1

b b c

c: chiều dài đoạn lưỡi cắt phụ để xén mặt đầu chi tiết, lấy bằng 13 (mm),

Nếu ở mặt đầu chi tiết có vát thì lấy lớn hơn phần vát 11,5 (mm), c=1+1=2(mm)

1

 góc của đoạn lưỡi xén mặt đầu, do có vát 0

1  45



t: chiều cao của lưỡi cắt phụ để chuẩn bị cắt đứt t = 4tmax  5 (mm)

b: chiều dài đoạn lưỡi cắt phụ để chuẩn bị cắt đứt b=310(mm), chọn b=5(mm)

b : đoạn vượt quá lấy bằng 1 (mm)

: góc nghiêng của đoạn lưỡi cắt đứt 0

15





) ( 50 1 5 2 4 38

b b c

a

L

L p  g          

III, TÍNH TOÁN CUNG TRÒN THAY THẾ

Trên cung cong của chi tiết lấy 3 điểm A,B,C

(

2

) (

)

(

)

(

2

) (

)

(

2 2 2

2

0

2 2 2

2

0

C B B C

C B B B C

C

C B B C

C B B B C

C

y x y x

x y x x y

x

y

y x y x

y y x y y

,

1

0

3 0

y

x

R  x02 y02  25 , 006 (mm)

IV, THIẾT KẾ DƯỠNG ĐO, DƯỠNG KIỂM TRA

- Dưỡng đo D dbiên dạng dưỡng đo được xem như là bao so với biên dạng lưỡi cắt của dao, do đó kích thước danh nghĩa tương ứng của dao Vì trường dung sai của các kích thước biên dạng dao đều phân bố về phía âm nên kích thước danh nghĩa của dưỡng đo bằng kích thước danh nghĩa tương ứng của dao Trường dung sai các kích thước biên dạng của dưỡng đo được phân bố về phía dương Trị số dung sai của dưỡng đo Kích thước chiều trục có dung sai 0,006mm toạ độ tâm bán kính cung tròn thay thế có dung sai 0,02mm

- Dưỡng kiểm D Kkích thước danh nghĩa của dưỡng kiểm lấy bằng kích thước của dưỡng đo Trường dung sai các kích thước biên dạng của dường kiểm được phân

bố về 2 phía Trị số dung sai chế tạo các kích thước Các kích thước chiều cao hình

dáng, kích thước chiều trục có sai lệch  0 , 002 (mm)toạ độ tâm và bán kính cung tròn thay thế có sai lệch  0 , 005 (mm)

- Vật liệu làm dưỡng là thép lò so tấm, mác 60r, 65r (ký hiệu của thép Liên Xô) Thép này có tính chống mài mòn cao, độ cứng sau nhiệt luyện 5865HRC Độ nhám phần prôfin dưỡng cần đạt Ra=0,630,62m(cấp 6), các phần khác

0 5  0 , 008 0 1 , 676  0 , 006

Phần II

THIẾT KẾ DAO CHUỐT

CÁC THÔNG SỐ CỦA ĐỀ BÀI

Chiều dài

lỗ chuốt,

mm

Vật liệu chi tiết

Nguyên công trước chuốt

Ghi chú

I, PHÂN TÍCH CHI TIẾT, CHỌN SƠ ĐỒ CẮT

Chọn dao với đường kính danh nghĩa lỗ sau chuốt: 64(mm)

Cấp chính xác của lỗ sau chuốt: H7

Chiều dài lỗ chuốt: 44(mm)

Vật liệu chi tiết: thép 50

Do đó chọn sơ đồ cắt theo sơ đồ chuốt lớp

II, VẬT LIỆU LÀM DAO CHUỐT

Dao chuốt làm 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, PHẦN RĂNG CẮT VÀ SỬ DỤNG

Dao chuốt chia ra làm 5 phần lớn

- Phần đầu dao (I) gồm đầu kẹp, cổ dao, côn chuyển tiếp, phần răng (III) gồm phần răng cắt thô, răng cắt tinh, răng sửa đúng

- Phần dẫn hướng phía trước (II)

- Phần dẫn hướng phía sau (IV)

- Phần đo (V) (thường có đối với dao chuốt dài)

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

sở cho các phần khác, kích thước răng, số lượng mỗi răng, đường kính các răng

IV, LƯỢNG NÂNG CỦA RĂNG SZ

Ở dao chuốt, răng sau cao hơn răng trước 1 lượng Sz gọi là lượng nâng của răng, lượng nâng thay đổi theo bước tiến dao

Trên phần răng cắt thô, các răng có lượng nâng bằng nhau (trừ 1 vài răng đầu tiên) trên phần răng cắt tinh, lượng nâng của răng giảm dần Trên phần răng sửa đúng lượng nâng của răng bằng 0

Tra bảng 4.3.1 ta được lượng nâng của răng cắt thô Sz

Với dao chuôt lỗ trụ

Thép các bon b 500700 (N/mm2)

Sz=0,025  0,03(mm)

Sau các răng cắt thô là các răng cắt tinh Số răng cắt tinh thường chọn từ 2 5 răng Thông thường chọn 3 răng cắt tinh, với lượng nâng lần lượt là 0,8Sz, 0,6Sz, 0,4Szvới răng cắt tinh cuối cùng không uốn nhỏ thua 0,015 (mm) để tránh hiện tượng miết kim loại

Sau răng cắt tinh cuối cùng là răng sửa đúng bằng đường kính răng cắt tinh cuối cùng

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 chuốt, dạng gia công trước khi chuốt

Tra bảng 3.4.2 ta xác định được kích thước lỗ trước khi cuốn (dmin)

Với chiều dài lỗ: 44(mm)

Đường kính lỗ sau khi chuốt: 64(mm)

Lượng dư theo bán kính để chuốt lỗ trụ: 0,5(mm)

Tính lượng dư:

) ( 03 , 64 03

A D

Vậy đường kính của lỗ trước khi chuốt: 63,03(mm)

Lượng dư cho các răng cắt thô và răng cắt tinh

) (

045

,

0

045 , 0 025 , 0 ) 4 , 0 6 ,

455

,

0

455 , 0 045 , 0 5 , 0

VI, KẾT CẤU RĂNG VÀ RÃNH

Răng và rãnh được thiết kế sao cho đủ độ bền, phoi đủ bền, đủ không gian chứa phoi, tuổi bền và tuổi thọ của dao lớn và dễ chế tạo

; bước lưng răng 

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 tiết diện rãnh sẽ là:

) (

) ( 31 , 3 053

13

,

1

2 2

mm F

.

2 2

mm F

Với L, Sz là chiều dài của chi tiết và lượng nâng của răng

Các thông số khácđược tính theo công thức kinh nghiệm:

)

(

4

4 , 4 575 , 3 5 , 5 ).

8 , 0 65 , 0 ( ).

8 , 0

4 , 0 3 , 0 ( ).

55 , 0 5 , 0 ( ).

8 , 2 5 , 2 ( ).

mm

b

t b

mm

r

h r

mm

t

h t

ở đáy rãnh chia phoi: =30  50

Góc lưng răng  thường lấy 70  750

- Profin mặt đầu (trong tiết diện vuông góc với trục)

Trong tiết diện này, dao chuốt lỗ trụ có lưỡi cắt là những vòng tròn đồng tâm lớn dần theo lượng nâng Để phoi dễ cuốn vào rãnh, lưỡi cắt chia thành những đoạn nhỏ, sao cho chiều rộng mỗi đoạn không lớn hơn 6(mm)

Vậy số răng cắt thô Zth=19 răng

Số răng cắt tinh Ztinh=3

Do chi tiết quá dài Z0=8

- Đường kính các răng dao chuốt

- Kiểm tra sức bền dao chuốt

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

sẽ là lực chiều trục P tác dụng lên tâm dao

Lực cắt thành phần Pz tác dụng lên mỗi răng có thể làm mẻ răng Song trường hợp này ít xảy ra lực cắt tổng hợp P dễ làm dao đứt ở tiết diện đáy răng đầu tiên Điều kiện bền xác định ở mặt cắt A-A

] [

.

4

2 1

k b i

.

4 92 , 7945

Với vật liệu làm dao là thép gió: [kb]=350  400(N/mm2)

VII, PHẦN ĐẦU DAO

Phần đầu dao gồm đầu kẹp l1, cổ dao l2, côn chuyển tiếp l3

422 , 17 200

.

52 , 47675 4

'

] [

4 '

1

1

1

mm D

Tra bảng 4.4.1 ta được các thông số sau:

- Phần cổ dao và côn chuyển tiếp:

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

VIII, PHẦN ĐỊNH HƯỚNG PHÍA TRƯỚC L4

Phần máy dẫn hướng dao lúc bắt đầu chuốt, chiều dài l4 thường lấy (0,8  1).l

l4 = (0,8  1).l = (0,8  1).50 = 40  50

vì l4  40(mm) chọn l4 = 60(mm)

IX, PHẦN DẪN HƯỚNG PHÍA SAU:

Đường kính phần dẫn hướng phía sau D6 = Dsd=56,03(mm)

Chiều dài phần dẫn hướng (0,5  0,7)l= 22  30,8(mm)

Lấy chiều dài phần dẫn hướng 30  20(mm)

X, CHIỀU DÀI DAO

Chiều dài dao cần nhỏ thua hành trình của máy và nhỏ thua 30.D =30.56 =1,68(m)

XI, LỖ LÂM

Dùng trong khi chế tạo dao, dùng khi mài sắc lại, lỗ lâm có thêm mặt côn bảo

vệ 1200 để giữ cho mặt côn làm việc 600 không bị xây sát

Tra bảng 4.9 ta được các thông số sau:

Kích thước lỗ lâm

XII, YÊU CẦU KỸ THUẬT

- Vật liệu làm dao là thep P18, do dao có đường kính lớn hơn 10 (mm) nên đầu dao làm bằng thép 45

- Độ cứng phần răng, phần dẫn hướng phía sau HRC 62  65

- Độ cứng phần dẫn hướng phía trước HRC 58  62

- Độ cứng phần đầu dao HRC 45  47

- Độ nhẵn bề mặt

Cạnh viền của răng sửa đúng Ra = 0,32

Mặt trước, mặt sau của răng, mặt côn làm việc của lỗ lâm, mặt dẫn hướng có Ra=0,65

Phần trụ ngoài của đầu dao, chia rãnh phoi có Ra = 1,25

Các mặt không mài Ra = 2,5

Sai lệch bước chiều cao răng, bán kính rãnh theo cấp chính xác Js15

- Sai lệch đường kính các răng cắt (trừ 2 răng cắt tinh cuối cùng) như sau:

Với Sz =0,025 <0,04(mm) sai lệch theo hs

- Sai lệch đường kính 2 răng cắt tinh cuối cùng và các răng sửa đúng lấy theo h5

- Độ đảo của các răng, các phần định hướng, phần đầu dao không vượt quá trị số tuyệt đối của dung sai đường kính tương ứng

- Sai lệch góc cho phép không được vượt quá

Góc trước 20

Góc sau của răng cắt 30’

Góc sau của răng sửa đúng 15’

Góc sau của đáy rãnh chia phoi 30’

- Cạnh viền của răng sửa đúng có chiều rộng là f = 0,2(mm)

Phần III THIẾT KẾ DAO PHAY LĂN TRỤC THEN HOA

ĐỀ BÀI

TT Yếu tố

định tâm

Lắp ghép theo yếu tố định tâm

Lắp ghép theo b

Chiều dài lỗ chuốt L2(mm)

Không lớn hơn

I CÁC THÔNG SỐ TRỤC THEN HOA DÙNG CHO THIẾT KẾ DAO

Các kích thước trục then hoa dùng cho thiết kế dao

R Sin  0

Trong đó:

R0 bán kính vòng tròn nhận profin chi tiết làm tiếp tuyến

23154 , 0 01525

0305 ,

26

2

) ( 0135 , 3 027 , 6

,

14

) ( 831 , 14 2

662 ,

29

2

75

,

0

2 2

2 0 2

mm R

mm

D

R

R R

Đối với dao phay thô các trục then hoa lớn, Profin có thể được xác định theo

phương pháp vẽ, phương pháp này cho độ chính xác không cao do đó Profin của dao phay lăn trục then hoa được xác định theo phương pháp giải tích

Xác định profin dụng cụ theo cung tròn thay thế

+ Điều kiện thay thế

Bằng giải tích, profin dụng cụ tìm được chính xác, nó có dạng đường cong phức tạp, trong điều kiện có thể

Đối với trục then hoa thoả mãn điều kiện:

+ Kích thước profin thay thế

Profin dụng cụ được đặc trưng bằng các thông số thay thế

rb bán kính của vòng tròn thay thế (ứng với R=1) của profin dụng cụ

xb, yb toạ độ tâm của vòng tròn thay thế rb

b sai số do thay thế gây ra

Để tra được các thông số rb, xb, yb, b ở trong bảng dựa vào trị số góc profin  trên vòng tròn tâm tích

) ( 695 , 14 205065

2 Bước tp bằng bước vòng của chi tiết trên bán kính tâm tích R

c c

p

Z

R t

6 , 14

2

mm t

t p  c  

3 Chiều dày răng

R Z

R S

t

S

c c c

p    2..  

Trong đó:

 góc chắn tâm chi tiết, chắn cung chiều dày răng (tính Radian)

Sc chiều dài cung trên bán kính tâm tích chi tiết của then, được tính

Sc = .R = 2 .R

 =2.=2.0,279=0,4158

) ( 2186 , 9 6 , 14 4158 , 0 6

Chân răng có cạnh vát v  45 0 để các đỉnh then

Các kích thước chân răng bao gồm:

062 , 30 2

h1 chiều cao đầu dao h1 = 1,58475(mm)

h2 chiều cao chân răng h2 = hv + he = 0,6 + 0,431 =1,031(mm)

Trên chiều cao h ta tiến hành hớt lưng mặt sau để tạo góc sau

7 Chiều cao răng dao H

tp: Bước pháp tuyến của dao

: Góc nâng của đường vít trên đường kính trung bình tính toan Dtb Để đảm bảo

độ chính xác của chi tiết và đảm bảo tuổi thọ của dao cao đường kính trung bình được tính

Dtb= De – 2.h1 –2

Với De: đường kính ngoài của dao De = 30(mm)

h1 : chiều cao đầu dao: h1 = 1,58475(mm)

 Dtb = 30 – 2.1,58475 –2 =24,8305(mm)

: Hệ số   0,125

Ta tính góc nâng:

196 , 0 289 , 15

) ( 5914 , 15

b Chiều dài dao: L

Chiều dài chung của dao:

9 Profin mặt đầu của dao

+ Đường kính ngoài De cần xác định sao cho dao đủ bền, đủ độ cứng vững và đảm bảo độ chính xác yêu cầu, Thông thường đường kính ngoài De xác định theo độ lớn của bước pháp tuyến tp và chiều sâu của rãnh thoát phoi Hn

H

H    

2

1

Với H: chiều cao răng H=4,61575(mm)

K, K1: Lượng hớt lưng lần thứ nhất và thứ hai, được thiết kế đảm bảo đủ góc sau,

đủ chỗ thoát đá

r: Bán kính lượn ở đáy rãnh thoát phoi

r = (1  4)(mm)  r= 4(mm)

p: Chiều dày vành dao thường lấy p = 0,3 do dao mới đủ bền

d0 đường kính lỗ gá, được thiết kế sao cho dao gá cứng vững, trục gá dao không bị võng khi gia công

) ( 91575 , 11 4 2

3 6 , 3 61574

27 4

Góc sau  thường chọn = 90  100 Trên bản vẽ người ta không ghi góc sau 

Mà ghi độ đúng K của mặt sau Giữa chúng có liên hệ:

488 , 2 12

60

d e

K1 = (1,2  1,5)K = 1,2.3=3,6

13 Rãnh thoát phoi 

Góc  cần chọn đủ lớn để đủ không gian thoát phoi, đủ thời gian để lùi dao khi tiện

và mài hớt lưng, thông thường  chọn bằng 300

IV ĐIỀU KIỆN KỸ THUẬT DAO PHAY LĂN TRỤC THEN HOA

CÁC ĐIỀU KIỆN KỸ THUẬT

- Vật liệu làm dao thép gió P18 độ cứng sau khi nhiệt luyện HRC 62  65

Dao phay có 2 cấp chính xác

+ Cấp A để gia công tinh

+ Cấp Б để gia công thô, có chứa lượng dư mài trục then hoa

- Độ chính xác của dao được kiểm tra theo các yếu tố kết cấu của dao và theo mẫu (vành then hoa) được cắt bằng dao phay

- Độ không chính xác của các yếu tố kết cấu của dao cấp chính xác A không được vượt qúa các trị số cho trong bảng

Với tp = 4,867(mm)

Tra bảng ta được

TT Các thông số cần kiểm tra Sai lệch giới hạn, mm

khi bước răng đo trong tiết diện pháp tuyến

mm

 10

2 Sai lệch tích luỹ giới hạn của bước trên chiều dài hai

4 Sai lệch giới hạn của mặt trước (của rãnh thoát

phoi) theo phương hướng kính trên chiều cao profin

0,04

răng

5 Sai lệch giới hạn bước vít của bề mặt trước của răng

(của rãnh thoát phoi)

60

6 Sai lệch tích luỹ giới hạn của bước vòng 0,06

7 Hiệu số giới hạn của các bước vòng kề nhau 0,04

8 Hiệu số khoảng cách từ đỉnh răng đến trục dao phay

phân bố theo rãnh thoát phoi

0,015

- Độ nhám mặt trước, mặt sau, mặt đầu của gờ lấy theo

- Kích thước và dạng profin dao phay được kiểm tra bằng cách đo vành then hoa

do dao phay cắt ra Nếu kích thước vành then hoa nằm trong phạm vi dung sai coi như dao có độ chính xác đạt yêu cầu

Sự xê dịch mặt bên của then so với trục đối xứng của then (đi qua tâm chi tiết nhỏ thua

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Hướng dẫn làm bài tập dung sai - Ninh Đức Tốn - Đỗ Trọng Hùng

2 Hướng dẫn thiết kế dụng cụ cắt kim loại - Đậu Lê Xin – Lê Minh Ngọc –

Nguyễn Duy

3 Hướng dẫn thiết kế đồ án môn học Dao cắt – Trịnh Khắc Nghiêm

4 Thuyết minh đồ án môn học thiết kế dụng cụ công nghiệp - Đậu Lê Xin

MỤC LỤC

Phần III Thiết kế dao phay lăn trục then hoa 16