ĐỀ CƯƠNG ôn tập môn DỤNG CỤ CẮT

Trình tự thiết kế dụng cụ cắt 1. Nghiên cứu đặc điểm và yêu cầu của chi tiết gia công, bao gồm: • Đặc điểm các bề mặt của chi tiết • Độ chính xác của chi tiết: sai lệch kích thước, sai lệch vị trí tương quan, sai lệch hình dáng hình học • Chất lượng bề mặt gia công • Vật liệu chi tiết gia công 2 Nghiên cứu động học cắt và sơ đồ cắt 3. Nghiên cứu thiết bị 4. Chọn kết cấu và tính biên dạng của dụng cụ cắt Tính toán và thiết kế dưỡng kiểm tra sản phẩm 5. Qui định các yêu cầu kỹ thuật của dụng cụ cắt, thông thường gồm các yêu cầu sau: • Vật liệu dụng cụ cắt, vật liệu thân dao • Độ cứng sau nhiệt luyện • Độ chính xác của biên dạng phần cắt, mặt chuẩn, chuẩn kiểm tra, sai số tương quan giữa các bề mặt • Qui định độ nhẵn bề mặt cho các bề mặt của dụng cụ 6. Vẽ bản vẽ chế tạo • Bản vẽ chế tạo phải thể hiện đầy đủ kết cấu, kích thước của dụng cụ cắt, các sai lệch, các yếu tố chất lượng bề mặt gia công, vật liệu gia công, độ cứng và chất lượng vật liệu sau nhiệt luyện, các chỉ dẫn cho quá trình chế tạo dụng cụ và các yêu cầu khác... Chương 1. Thiết kế dao tiện

Trình tự thiết kế dụng cụ cắt

1 Nghiên cứu đặc điểm và yêu cầu của chi tiết gia công, bao gồm:

• Đặc điểm các bề mặt của chi tiết

• Độ chính xác của chi tiết: sai lệch kích thước, sai lệch vị trí tương quan, sai lệch hình dáng hình học

• Chất lượng bề mặt gia công

• Vật liệu chi tiết gia công

2 Nghiên cứu động học cắt và sơ đồ cắt

3 Nghiên cứu thiết bị

4 Chọn kết cấu và tính biên dạng của dụng cụ cắt

Tính toán và thiết kế dưỡng kiểm tra sản phẩm

5 Qui định các yêu cầu kỹ thuật của dụng cụ cắt, thông thường gồm các yêu cầu sau:

• Vật liệu dụng cụ cắt, vật liệu thân dao

• Độ cứng sau nhiệt luyện

• Độ chính xác của biên dạng phần cắt, mặt chuẩn, chuẩn kiểm tra, sai số tương quan giữa các bề mặt

• Qui định độ nhẵn bề mặt cho các bề mặt của dụng cụ

6 Vẽ bản vẽ chế tạo

• Bản vẽ chế tạo phải thể hiện đầy đủ kết cấu, kích thước của dụng cụ cắt, các sai lệch, các yếu tố chất lượng bề mặt gia công, vật liệu gia công, độ cứng và chất lượng vật liệu sau nhiệt luyện, các chỉ dẫn cho quá trình chế tạo dụng cụ và các yêu cầu khác

Chương 1 Thiết kế dao tiện

*Trình tự thiết kế dao tiện định hình.

11.chọn vật liệu dao tiện định hình

_dao thường có biên dạng phức tạp, làm việc trong điều kiện cắt năng nề, lực cắt lớn, độ bền cơ học vá khả năng chống mòn tốt thường hay chọn thép gió P18

_để nâng cao năng suất dùng dao hợp kim:BK8,BK6,T5K10,T30K4

22.chọn kích thước kết câú dao tiện

chọn theo chiều cao hình dáng lớn nhất của chi tiết gia công

tmax = dma d mm

2

min

−

1.dao tiện định hình lăng trụ: cho sai số gia công nhỏ, đảm bảo độ cứng vững tốt khi kẹp chặt,do

đó dùng để gia công những chi tiết có độ chính xác cao về hình dáng kích thước

_kết cấu dao thường được tra theo quy chuẩn

2.dao tiện đ h tròn

_có sai số kết cấu lớn, độ cứng vững sau khi kẹp thấp,dùng để gia công những chi tiết có chiều cao biên dạng nhỏ,yêu cầu chính xác ko cao

_để chống xoay:trên mặt đầu dao làm thêm các lỗ cắm chốt, hoặc vành răng

_kích thước kết cấu tra theo bảng

33.chọn thông số hình học dao tiện định hình

1.góc sau α:dao lăng trụ:10-15o ,dao tròn :10 – 12o

Góc trước:γ tuỳ theo vật liện dao mà ta có các góc trước chon từng dao cho phù hợp

44 chiều rộng của dao tiện đ h

Ngoài đoạn lưỡi cắt chính để tạo hình biên dạng gia công, cần có thêm đoạn lưỡi cắt phụ đểt vát

2.dao tiện định hình tròn ngoài có điểm cơ sỏ ngang tâm

Dao tiện định hình tròn trong có điểm cơ sở ngang tâm

( ))cos

cossin

cossin

αγττ

ψψγ

r C

r A

r B

r A

x x

1 1

1 1

1 1

1 1

γαα

γα

4 chiều cao dao tiện định hình gá nghiêng

để tăng tuổi thọ dao,tăng độ cứng vững,tăng khả năng cắt ta dùng phương pháp gá nghiêng

55.tình chiều cao hình dáng dao tiện định hình có đoạn cơ sở ngang tâm

_để tăng độ chính xác gia công ta xoay mặt trước dao đi một góc λ sao cho một đoạn lưỡi cắt nào

đó trùng với đường sinh chi tiết (có nghĩa là đoạn lưỡi cắt này được nâng lên ngang tâm chi tiết )66.xác định cung tròn thay thế

Biên dạng chi tiết có thêt có chỗ cong hoặc cung tròn để gia công đạt độ chính xác cao nhất ta thay thế đoạn cung cong phức tạp bằng 1 hoặc nhiều cung tròn nối tiếp

77.xác định dung sai các kích thước dao tiện định hình

88 thiết kế dưỡng đo dưỡng kiểm

_dưỡng đo dùng để kiểm tra kích thước, hình dáng của dao tiện đ h

_dưỡng kiểm để kiểm tra độ chính xác hình dáng, kích thước dưỡng đo

_lựa chọn vật liệu chế tạo dưỡng

Xác định kích thước danh nghĩa của dưỡng

_quy định sai lệch, yêu cầu kĩ thuật, bản vẽ chế tạo

99 điều kiện kĩ thuật dao tiện đ h

ltg

A

B F tg

- Gia công các bề mặt định hình tròn xoay

- Tiện ren (trong, ngoài)

- Tiện răng của bánh răng bằng phương pháp bao hình

- Tiện ren trục vít bằng phương pháp bao hình

- …

Phân loại dao tiện

Có một số cách phân loại sau

- Phân loại theo công dụng (như trên)

- Phân loại theo kết cấu

- Phân loại theo phương pháp kẹp mảnh dao

- Phân loại theo phương pháp gia công: Dao tiện thông thường, dao tiện định hình và dao tiện bao hình

1.2 KẾT CẤU VÀ THÔNG SỐ HÌNH HỌC CỦA DAO TIỆN

1.2.1 Kết cấu dao tiện

Thông thường có hai loại:

Thân dao hình lăng trụ

Thân dao hình trụ tròn

2.PHẦN CẮT

Là bộ phận làm việc chính của dao

Yêu cầu của phần cắt:

- Đảm bảo được tính năng cắt trong điều kiện cắt gọt cụ thể

- Dẫn nhiệt và dẫn điện tốt

- Tuổi bền cao

• Bài tập

• Tính chiều cao hình dáng dao tiện định hình lăng trụ có điểm cơ sở ngang tâm

• Chiều cao hình dáng được tính theo công thức:

rx: bán kính các đường tròn biên dạng của chi tiết

t: ( tx ) :chiều cao hình dáng tinh theo tiết diện vuông góc với mặt sau

τ : chiều cao hình dáng tính từ điểm vuông góc mặt trước

Tính chiều cao hình dáng của dao tiện định hình tròn ngoài có điểm cơ sở ngang tâm

DAO PHAY

Công dụng

 Gia công mặt phẳng

 Gia công rãnh bậc thẳng góc, đuôi én

 Gia công then, then hoa

 Gia công các mặt định hình

 Gia công răng, ren

 Gia công vấu ly hợp

cos

cos sin

cos sin

α γ τ

τ

ψ ψ

r

C

r A

1 1

1 1

1 1

γαα

 …

Đặc điểm của dao phay và quá trình cắt gọt bằng dao phay:

 Dao phay là dụng cụ nhiều lưỡi cắt, năng suất cắt gọt cao

 Chuyển động chính đặt vào dao phay nên khả năng tăng tốc độ cắt cao

 Trong quá trình cắt gọt, dao phay ăn sâu vào vật liệu gia công sau đó thoát ra và quay ngoài không khí nên thoát nhiệt tốt

 Quá trình cắt gọt khi phay không liên tục nên không sinh ra lẹo dao

 Có thể gia công được các bề mặt định hình phức tạp mà không đòi hỏi tay nghề cao

 Quá trình cắt gọt có va đập, rung động lớn – là một nhược điểm chủ yếu , đòi hỏi kết cấu của hệ thống công nghệ phải cứng vững và ổn định

 Phân loại:

 theo kết cấu răng dao có: Dao phay răng nhọn và dao phay hớt lưng

 Theo cách phân bố răng dao: Dao phay trụ răng thẳng và dao phay trụ răng xoắn, dao phay mặt đầu, dao phay góc, dao phay định hình

 Theo phương pháp gia công: dao phay chép hình, dao phay bao hình

 Theo kết cấu dụng cụ: Dao phay răng liền, dao phay răng chắp, dao phay ghép

 Theo phương pháp gá lắp: dao phay gá bằng trục gá và dao phay có chuôi

 Theo profile: dao phay ren, dao phay răng



 THÔNG SỐ HÌNH HỌC DAO

Số răng dao

 Số răng dao cũng ảnh hưởng lớn đến quá trình cắt Nếu giữ nguyên thông số khác mà tăng

số răng dao thì công, nhiệt cắt tăng lên nên tuổi bền dao giảm Khi chọn số răng nên chú ý đến phương pháp gia công , vật liệu gia công và các yêu cầu khác của kết cấu dao (khi tăng số răng thì thân răng nhỏ đi, không gian chứa phoi giảm)

 Số răng dao phải đảm bảo quá trình khi cắt gọt được ổn định Như vậy, để số răng đồng thời tham gia cắt phải lớn hơn 2,

 Số răng dao

ε = góc răng

φ = góc tiếp xúc

Rãnh bẻ phoi: đối với dao phay trụ (hoặc dao phay ngón) khi cắt, cả chiều dài lưỡi cắt tham gia

cắt gọt nên ta phải tạo các rãnh chia phoi Kích thước rãnh chia phoi như hình vẽ Thông thường chọn rãnh chia phoi theo cung tròn để đảm bảo độ bền

Góc nghiêng của lưỡi cắt chính

 Khi cắt với hệ thống công nghệ có độ cứng vững cao, ta dùng các dao có góc ϕ nhỏ (chiều sâu cắt không lớn) có thể giảm ϕ xuống đến 20o Nếu tăng chiều sâu cắt thì nên làm 2 góc như hình vẽ: ϕ=45-60o; ϕo=200 để tăng độ bền cho dao Đối với dao phay rãnh bậc thẳng góc, chọn ϕ=90o nhưng nên để góc vát 45o với chiều dài 0,5-1,5mm

 Góc nghiêng phụ ϕ: khi gia công thô, lấy ϕ1=2-3o ; Khi gia công tinh, ϕ1=0o hoặc ϕ3o

1=2- Với các dao phay mặt đầu, ngón, đĩa 2 mặt hoặc 3 mặt cắt, ϕ1=1-3o ; đối với dao phay rãnh T, ϕ1=1030’-2o ; đối với dao cắt đứt: ϕ1=2030’-3o

Góc nghiêng phụ ϕ: khi gia công thô, lấy ϕ1=2-3o ; Khi gia công tinh, ϕ1=0o hoặc ϕ1=2-3o.Với các dao phay mặt đầu, ngón, đĩa 2 mặt hoặc 3 mặt cắt, ϕ1=1-3o ; đối với dao phay rãnh T,

ϕ1=1030’-2o ; đối với dao cắt đứt: ϕ1=2030’-3o

mà quay thuận chiều kim đồng hồ thì khi phoi thoát ra sẽ có xu hướng ép phoi xuống bề mặt gia công nên phoi khó thoát hơn và dễ dẫn đến kẹt phoi Nếu dao xoắn phải mà quay thuận thì lực dọc po có xu hướng nhổ dao ra khỏi máy

Có thể chọn ω như sau:

 Dao phay trụ: 45-600

 Dao phay ngón: 30-600

 Dao phay đĩa 2 mặt; 3 mặt: 15-200

 Dao phay trụ răng nhỏ: 25-300

 Dao phay mặt đầu răng nhỏ: 25-300

Dao phay mặt đầu

 Là loại dao phay được sử dụng phổ biến nhất Trong

quá trình căt, cung tiếp xúc lớn hơn so với dao phay

trụ, số răng đồng thời tham gia cắt sẽ lớn hơn nên năng

suất cắt gọt và hiệu suất cao hơn Thêm nữa,phạm vi

N

N

γω

γωω

tantan

1

tancossin

sin

++

+

=

đường kính dao phay có thể mở rộng hơn rất nhiều so với dao phay trụ Nhờ những đặc điểm đó ma dao phay mặt đầu được sử dụng rộng rãi Khả năng sử dụng các mảnh hợp kim lắp ghép và hàn đối với dao phay mặt đầu lớn nên hiện nay dao phay mặt đầu hầu như sử dụng mảnh hợp kim cứng.



 Các yếu tố về kết cấu dao phay mặt đầu là: số răng, đường kính dao, khoảng nhô ra của

các răng khỏi thân dao, tiết diện ngang và thông số hình học của phần cắt của dao

 Đường kính dao: Để đảm bảo điều kiện số răng đồng thời tham gia cắt không nhỏ hơn 2 răng thì:

Góc trước: phụ thuộc vào vật liệu gia công Khi gia công vật liệu dẻo thì γ=5-10o khi gia công vật liệu có độ bền cao thì γ=-10-20o bảng: 2.2 Trị số góc trước và góc nâng đối với dao phay mặt đầu gắn HKC

Dao phay hớt lưng

 Dao phay hớt lưng có đặc điểm là profile không đổi của chi tiết gia công trong suốt quá trình sử dụng Khi mài sắc thì không gian chứa phoi tăng lên đây là điểm khác biệt đối với dao phay răng nhọn

 Nhược điểm chủ yếu của dao phay hớt lưng là: số răng dao không lớn do bị hạn chế của phương pháp gia công hớt lưng răng Độ đảo hướng kính của dao lớn và tăng lên trong quá trình mài sửa nên trong một số trường hợp, người ta thay thế dao phay hớt lưng bằng dao phay răng nhọn

 Dao phay hớt lưng có đặc điểm là profile không đổi của chi tiết gia công trong suốt quá trình sử dụng Khi mài sắc thì không gian chứa phoi tăng lên đây là điểm khác biệt đối với dao phay răng nhọn

 Nhược điểm chủ yếu của dao phay hớt lưng là: số răng dao không lớn do bị hạn chế của phương pháp gia công hớt lưng răng Độ đảo hướng kính của dao lớn và tăng lên trong quá trình mài sửa nên trong một số trường hợp, người ta thay thế dao phay hớt lưng bằng dao phay răng nhọn

Các công thức tính toán profile dao phay định hình hớt lưng

z D B

0360sin

≥

Các yếu tố kết cấu của dao phay

 Dao phay lăn răng dùng để gia công bánh răng ăn khớp ngoài( và một phần cho bánh răng

ăn khớp trong), răng thẳng, răng nghiêng ( răng xoắn), bánh răng chữ V và còn để gia công bánh vít nữa

 Dạng profin răng dao phay phụ thuộc vào dạng profin của bánh răng gia công- có thể là thân khai, xicloit…

 Để hai bánh răng ăn khớp đúng thì răng của chúng phải ăn khớp đúng và đồng thời với một thanh răng không gian (thanh răng khởi thủy) Muốn vậy, hai bánh răng này phải có cùng bước răng và góc profile đo trong tiết diện N-N vuông góc với hướng răng trên mặt trụ chia Dao phay có bước răng tu và góc profile αu ứng với bước răng t1 và góc profile

α1 của bánh răng gia công

 Các kích thước theo tiết diện chiều trục của dao phay được tính

 Suy ra

• Khi lựa chọn đường kính dao phay cần chú ý đến chiều sâu rãnh chứa phoi H, đường kính

lỗ d, kích thước phần vật liệu trên thân dao p, cần phải làm sao để:

hoặc

• Có thể chọn đường kính lỗ gá dao theo công thức:

• Đường kính lỗ phải chọn theo kích thước quy chuẩn

• Chiều dài tối thiều của dao phay lăn răng:

• Nếu đường kính phôi tăng thì chiều dài dao cũng phải tăng theo Và chiều dài dao phay là:

• Chiều dày răng dao theo đường lăn bằng bề rộng rãnh răng theo vòng lăn hoặc

• Đầu răng của dao sẽ là chân răng của bánh răng, do đó chiều cao đầu răng h=h” Chân răng của dao cũng tương tự

tb

u

d t

t t

πτ

τ

0

0tan

;cos

=

=

tb tb u tb u

d

m d t d t

=

=

=τ

τπ

τ

sin

costan

d P HK

≈ + +

α α

N

1 1

sin2

h 2 2 tan 4 cot

L1 =2 2Re1− 1 1 +

1 1

1 t S

S

S= = −

• Chiều sâu răng đối với dao phay lăn răng mài hớt lưng 2 lần là:

• với k và k1 là trị số mài hớt lưng lần 1 và lần 2

• r – bán kính lượn đáy rãnh

dao chuốt

Công dụng, đặc điểm

• Dao chuốt là dụng cụ cắt có nhiều răng

• Nguyên lý: chuyển động chính là chuyển động tịnh tiến

• (trong một số trường hợp là chuyển động quay tròn)

• Máy chuốt không có chuyển động chạy dao mà chuyển động chạy dao thực hiện thông qua lượng nâng của răng dao

• Sau khi thực hiện xong một hành trình (hoặc một vòng quay-đối với dao có chuyển động chính là chuyển động quay tròn) thì gia công hoàn chỉnh một bề mặt gia công

• Như vậy toàn bộ lượng dư sẽ bị bóc đi sau một hành trình chuyển đông của dao

của phương pháp chuốt

• Dao chuốt là dụng cụ cắt cho năng suất cắt gọt cao nhất

• Độ chính xác và độ bong bề mặt gia công cao, không phụ thuộc vào tay nghề người thợ

• Tuổi bền dụng cụ cắt cao

• Giá thành cho một sản phẩm thấp

• Có một số bề mặt chỉ có thể gia công bằng phương pháp chuốt

Phân loại dao chuốt

a Theo dạng bề mặt gia công:

• Chuốt trong

• Chuốt ngoài

b Theo phương pháp tác dụng lực

C h C h h h

H K = + + +

• Cổ dao là phần nối giữa đầu dao và các bộ phần phía sau của dao chuốt.

• Cổ dao có đường kính nhỏ hơn đường kính phần kẹp từ 0,3-1mm;

• trên cổ dao, ghi các thông số của dao chuốt

Chiều dài cổ dao và côn chuyển tiếp tính theo công thức:

lcm - chiều dày bàn máy chuốt

lk - chiều dài gờ bạc đỡ

l∂ - chiều dài chi tiết

lnk - chiều dài phần côn chuyển tiếp

lnh - chiều dài phần định hướng phía trước

Các răng cắt thô

• Các răng cắt thô đảm nhiệm việc cắt đi phần lớn lượng dư gia công Đối với dao chuốt đơn, số răng được tính bằng công thức:

•

• A - Lượng dư tổng cộng cho một bên

• z1- số răng đầu tiên nhằm loại bỏ phần kim loại do các sai lệch của phôi để lại, giảm tải trọng cho các răng cắt thô đầu tiên thường chọn bằng 1- 2

Khi chuốt nhóm, số răng cắt thô được tính bằng công thức

• Vì phân đoạn thứ nhất của dao chuốt này thường bị tải trọng và làm việc với lượng nâng 0,5ar Hình dáng các răng cắt thô của dao chuốt được xác định theo các yêu cầu sau

rãnh răng

• Răng dao phải đủ bền để không bị gãy dưới tác dụng của tải trọng trong khi cắt

• Góc trước và hình dáng bề mặt trước và rãnh răng dao có ảnh hưởng lớn đến việc tạo phoi, hệ số co rút phoi

• Tăng góc trước dao chuốt thì quá trình tạo phoi dễ dàng hơn, giảm biến dạng đàn hồi của

bề mặt gia công nên giảm được tải trọng cắt cho các răng cắt tinh

• Tuy nhiên, nếu tăng góc trước thì khó mài sắc lại mặt trước của dao, đặc biệt là các dao chuốt có đường kính nhỏ

• Góc sau của dao chuốt có ảnh hưởng đến ma sát giữa dao với bề mặt gia công và biến dạng của kim loại trên bề mặt gia công

• ảnh hưởng đến kích thước của dao khi mòn hoặc khi mài sửa

• Bước răng: Là một yếu tố rất quan trọng, ảnh hưởng đến chất lượng của dao chuốt, độ bền

và giá thành của dao Nếu bước răng lớn thì dao chuốt dài, khó gia công và độ bền giảm, giá thành tăng Nhưng nếu bước răng quá nhỏ thì không đủ không gian chứa phoi Vì việc chọn bước răng dao phụ thuộc vào nhiều yếu tố nên khi thiết kế ta phải qua bước chọn sơ bộ

• Để đảm bảo dao chuốt làm việc êm, không rung động, chất lượng bề mặt chuốt cao thì trong quá trình cắt, phải có từ 4 đến 5 răng đồng thời tham gia cắt

• Với các chi tiết ngắn thì số răng đồng thời tham gia cắt không ít hơn 2 răng, với chi tiết dài thì không ít hơn 8 răng

• Có thể tính sơ bộ số răng đồng thời tham gia cắt:

• Đối với dao cắt đơn:

Đối với dao chuốt nhóm

• Số răng đồng thời tham gia cắt

có tác dụng tạo ra các răng cắt và chứa phoi

Yêu cầu của rãnh thoát:

• Đảm bảo chiều dài dao chuốt

• Đảm bảo không gian chứa phoi

• Không làm yếu kết cấu dao chuốt

• Không phát sinh ứng suất khi nhiệt luyện

Hình dáng, kích thước rãnh dao chuốt phụ thuộc vào các yếu tố sau:

• Vật liệu gia công

• chiều dài bề mặt gia công

• Lượng nâng của răng dao chuốt

• Đường kính dao

Các thông số của rãnh dao:

• t - bước răng dao chuốt

z=