Đồ án môn học giao cắt

Trong thêi ®¹i hiÖn nay nghµnh c¬ khÝ cã vai trß to lín trong sù nghiÖp c«ng nghiÖp ho¸ vµ hiÖn ®¹i ho¸ ®Êt n­íc. Trong c¬ khÝ gia c«ng, th× gia c«ng b»ng c¾t gät chiÕm tû träng lín khi chÕ t¹o c¸c chi tiÕt m¸y nãi riªng vµ c¸c m¸y mãc thiÕt bÞ nãi chung. Nh÷ng hiÓu biÕt vÒ gia c«ng b»ng c¾t gät lµ c¬ së ®Ó n©ng cao n¨ng suÊt, chÊt l­îng vµ hiÖu qu¶ kinh tÕ trong chÕ t¹o c¬ khÝ. Trong qu¸ tr×nh ®µo t¹o cña tr­êng, häc sinh, sinh viªn ®­îc häc chuyªn m«n vÒ gia c«ng b»ng c¾t gät, vµ ®­îc nhËn ®å ¸n m«n häc. Th«ng qua viÖc lµm ®å ¸n m«n häc, häc sinh, sinh viªn n©ng cao ®­îc tr×nh ®é hiÓu biÕt cña m×nh biÕt tr×nh tù thiÕt kÕ dao, ph­¬ng ph¸p vµ qu¸ tr×nh c¾t gät t¹o ®iÒu kiÖn ®Ó n©ng cao n¨ng suÊt c¾t vµ chÊt l­îng cña qu¸ tr×nh gia c«ng v× chÊt l­îng cña bÒ mÆt gia c«ng sau c¾t gät lµ yÕu tè quan träng quyÕt ®Þnh hiÖu qu¶ cuèi cïng cña qu¸ tr×nh gia c«ng. Qua thêi gian lµm ®å ¸n m«n häc sinh viªn thiÕt kÕ kh«ng tr¸nh khái nh÷ng sai sãt trong qu¸ tÝnh to¸n. Mong sù gióp ®ì cña ThÇy (C«) ®Ó bµi lµm cña em hoµn thµnh mét c¸ch suÊt s¾c. Em xin c¶m ¬n

Lời nói đầu

rong thời đại hiện nay nghành cơ khí có vai trò to lớn trong sự nghiệp công nghiệp hoá và hiện đại hoá đất nớc

T

Trong cơ khí gia công, thì gia công bằng cắt gọt chiếm tỷ trọng lớnkhi chế tạo các chi tiết máy nói riêng và các máy móc thiết bị nói chung Những hiểu biết về gia công bằng cắt gọt là cơ sở để

nâng cao năng suất, chất lợng và hiệu quả kinh tế trong chế tạo cơ khí

Trong quá trình đào tạo của trờng, học sinh, sinh viên đợc học

chuyên môn về gia công bằng cắt gọt, và đợc nhận đồ án môn học Thông qua việc làm đồ án môn học, học sinh, sinh viên nâng cao đ-

ợc trình độ hiểu biết của mình biết trình tự thiết kế dao, phơng pháp và quá trình cắt gọt tạo điều kiện để nâng cao năng suất cắt và chất lợng của quá trình gia công vì chất lợng của bề mặt giacông sau cắt gọt là yếu tố quan trọng quyết định hiệu quả cuối cùng của quá trình gia công

Qua thời gian làm đồ án môn học sinh viên thiết kế không

tránh khỏi những sai sót trong quá tính toán Mong sự giúp đỡ của Thầy (Cô) để bài làm của em hoàn thành một cách suất sắc Em xin cảm ơn

Sinh viên thiết kế

Trịnh văn Vĩnh

Mục lục

Trang

 Lời nói đầu 1

 Mục lục 2

 Nội dung 3

1 Phần I thiết kế dao tiện định hình 3

2 Phần II thiết kế dao chuốt rãnh then 15

3 Phần III Chuyên đề vật liệu dụng cụ cắt thép

 Phụ lục 34

 Tài liệu tham khảo 35

Phần I :Thiết kế dao tiện định hình gia công chi tiết sau-

Dao tiện định hình dùng để gia công những chi tiết định hình ởdạng sản xuất hàng loạt lớn hoặc hàng khối, trên các máy tiện tự

động hoặc bán tự động, máy rêonve

-So với dao tiện thờng thì dao tiện định hình có các u điểm sau+> Năng suất cắt cao do tổng chiều dài lỡi cắt tham gia lớn

+> Đảm bảo sự đồng nhất về hình dáng và độ chính xác kích thớccủa chi tiết gia công vì không phụ thuộc vào tay nghề ngời công nhân mà chủ yếu phụ thuộc vào kích thớc biên dạng dao

+> Tuổi thọ của dao tiện định hình lớn vì số lần mài lại cho phép lớn

+> Việc mài sắc dao đơn giản

* Nhợc điểm của dao tiện định hình

+> Dao tiện định hình giá thành đắt nên không dùng sản suất ở loạt nhỏ hoặc đơn chiếc

1> Chọn vật liệu dao tiện định hình

Dao tiện định hình thờng có biên dạng phức tạp làm việc trong

điều kiện cắt nặng nề, lực cắt lớn, áp lực lên lỡi cắt lớn sinh ra

nhiệt cắt lớn vì vậy ta nên chọn loại vật liệu làm dao có độ cứng lớn,

độ bền nhiệt lớn, có độ bền cơ học và khả năng chịu mài mòn tốt Tra bảng 2-4 (I ) ta đợc

Vơí vật liệu gia công chi tiết lá thép 40X có b=800 ( N/mm2) và

Hàm lợng V làm tăng tính chống mài mòn và giữ cho hạt nhỏ khi tôi.Sau khi tôi thép gió P18 có tổ chức :

Máctenxit +Ôtenít d (30%)+Cac bit d(15%)

Với độ cứng HRC 62 - 65

2>-Chọn kích th ớc kết cấu dao tiện định hình

Kích thớc kết cấu dao tiện định hình đợc chọn theo chiều cao hính dáng lớn nhất của chi tiết, đợc xác định theo công thức sau

dmin:đờng kính nhỏ nhất của chi tiết gia công

-Ưu điểm nổi bật của dao tiện định hình là:

+> Dao tiện định hình cho sai số gia công nhỏ,đảm bảo độ cứng vững tốt khi kẹp chặt

+> Dao tiện định hình lăng trụ chỉ có sai số gá đặt  1 mà không

Chọn thông số hình học cho dao tiện định hình

3>-1.Góc sau : Dao tiện định hình thờng cắt với lớp phoi mỏng nên góc sau  đợc chọn lớn hơn so với dao tiện thờng

- với dao tiện định hình lăng trụ góc sau đợc hình thành bằng cáchgá ngiêng dao trên đồ gá kẹp thờng chọn =10 15 ta lấy 0=12

2.Góc trớc : Góc trớc của dao tiện định hình phụ thuộc vào cơ tính của vật liệu gia công

-Trị số góc trớc đợc tra theo bảng 2-4 (I) theo bảng tra ta đợc Với vật liệu gia công là thép 40X có b = 800(N/ mm2) nằm trong khoảng t 300 800 (N/mm2) và có dộ cứng HB = 220 nằm trong khoảng từ

150235 HB ta tra đợc góc trớc năm trong khoảng = 200 250

Chọn 0 = 200

- Các góc trớc sau ỏ trên là ứng với điểm mủi dao ( điểm cơ sơ ngang tâm ) xét trong tiét diện vuông góc với trục chi tiết gia công

4>-Chiều rộng của dao tiện định hình.

Ngoài đoạn lỡi cắt chính Lg để tạo ra biên dạng định hình cho chi tiết gia công cấn thiết kế các đoạn lỡi căt phụ để vát mép xén mặt

đầu va chẩn bị cắt đứt chi tiét ra khỏi phôi thanh

Chiều rộng của dao tiện định hình đợc tính theo công thức sau

b: chiều dài đoạn lỡi cắt phụ để chuẩn bị cắt đứt

lấy lớn hơn một it hoặc bằng chiều dài lỡi cắt đứt (310) mm

a>Xác định kích thớc chiều trục các điểm trên biên dạng dao

Tính hinh dáng dao tiện dịnh hình tức là xác định biên dạng lỡi căt của dao muốn vậy phải xác định tọa độ các điểm biên dạng trên lỡi cắt tơng ng với các điểm của chi tiết gia công

Biên dạng lỡi cắt xác định trên hệ trục toạ độ 0xy gốc toạ độ

là điẻm cơ sở ngang tâm.Điểm cơ sở ngang tâm trên lỡi cắt của dao là điểm co bán kính nhỏ nhất trên chi tiết gia công điểm 0 Hoành độ biẻu thị kích thớc chiều trục của các điểm biên dạng trên lỡi cắt của dao so với điẻm cơ sở ngang tâm

Dao đợc thiết kế trong điều kiện gá thẳng nên trị số kích thớc chiều trục của các điểm biên dạng trên lỡi cắt đúng bằng kích thớc chiều trục của các điểm tơng ứng trên chi tiết gia công

Trên hình vẽ điểm O là điểm cơ sở ngang tâm

Ta có kích thớc chiều trục

L1=10 (mm) L2= 8( mm) L3 = 15 (mm) L4 = 25 ( mm) L5 = 30 ( mm)

t2= t3 t 4 = t5

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

Tung độ biểu thị chiều cao hình dáng của các điểm biên dạng trên lỡi cắt so với điểm cơ sở ngang tâm chiều cao hinh dáng

có thể tình theo măt trớc của dao hoặc tính theo tiết diện vuông góc với măt sau của dao

Để thuận tiện cho việc chế tạo dao nên tính chiều cao biên dạng theo tiết diện vuông góc với mặt sau của dao

Với dao tiện đinh hình năng trụ gá thẳng có điểmm cơ sơ

+ 0 góc trớc tại điểm cơ sở ngang tâm độ

+ 0 góc sau tại điểm cơ sở ngang tâm độ

+ r, r1 ,r2 … rn bán kính các đờng tròn của chi tiết mm

+  , 1 ,2 … n chiều cao các điểm biên dạng tình theo mặt trớc

+ t , t1 ,t2 … tn chiếu cao hình dáng các điểm biên dạng tính theo tiết diện vuông góc vơi mặt sau

Dựa vào trên ta tính cho các điểm cụ thể sau

d>Tính chiều cao hình dáng cho điểm 2,3

XÐt OBOct ta cã A=r.sin 0=10.sin200=3,420(mm)

B=r.cos 0=10.cos200=9.363(mm)

Sin2,3=

3 , 2

o c t

o  1 4 5

6> Xác định dung sai các kích th ớc biên dạng của dao tiện

định hình

Độ chính xác hình dáng kích thớc của chi tiết gia công phụ

thuộc vào độ chính xác hình dáng kích thớc biên dạng của dao Vì vậy ta phải xác định dung sai kích thớc biên dạng dao chặt chẽ

Trong quá trình gia công chi tiết định hình có thể coi dao nh chi tiết trục (bị bao) vì vậy ta bố trí trờng dung sai kích thớc biên dạng dao nh đối với trục cơ sở Nghĩa là sai lệch trên bằng 0, sai lệch dới

âm việc bố trí nh vậy sai số biên dạng dao sẽ tạo ra sai số có thể

sửa đợc trên biên dạng chi tiết

Ta xác định dung sai các kích thớc biên dạng của dao theo cấp chính xác của chi tiết gia công Với chi tiết theo yêu cầu cần giacông đạt cấp chính xác IT11

Vậy, ta chọn cấp chính xác chế tạo dao cao hơn cấp chính xác của chi tiết là 3 cấp,cấp chính xác của biên dạng dao cần đạt là IT8.Sai lệch các kích thớc góc là : -15’

Tra bảng 2-8-1:dung sai các kích thớc biên dạng dao là

23.22 9,84

0

0 0

10

15 8

0 0

19.7 19.7

30 25

10.34 10.34

14.13 14.13

17.86 17.86

5 4

đúng với sơ đồ tính toán, phải điều chỉnh tốt, kẹp chắc chắn ổn

định và có tính công nghệ tốt chế tạo dao và lắp giáp dễ dàng Dựa vào chiều cao H của dao tiện định hình lăng trụ để chọn máy và kích thớc gá kẹp , bảo đảm điều kiện

Dao lăng trụ đợc lồng vào dãnh mang cá cho tới khi chạm vào vít

điều chỉnh 2 Vít 2 đợc bắt trong tấm đỡ 3 và dùng điều chỉnh mũi dao ngang tâm máy.Tấm đỡ 3 đợc kẹp chặt vào thân dỡ 1 nhờ hai vít kẹp 4 Sau khi điều chỉnh dao xong, dao đợc kẹp chặt nhờ má kẹp 5 và hai bu lông kẹp 6 Góc nghiêng của dãnh mang cá gá kẹp tạo ra góc sau  của dao lăng trụ

Dao thiết kế có E=6(mm) A=25 (mm) nên ta tính đợc

8> Các yêu cầu kỹ thuật chế tạo dao

a>Vật liệu làm dao thép gió P18

b> Độ cứng sau khi nhiệt luyện đạt (6265) HRC

c> Độ nhẵn mặt trớc và mặt sau đạt cấp 6 (Ra=0,32m)

Các mặt chuẩn định vị và gá kẹp đạt cấp 8 ( Ra = (0,63m) Độ nhẵn các mặt còn lại đạt cấp 6 (Ra=2,5m)

d> Sai lệch góc mài sắc ( không quá( 15   30’)

phần II :thiết kế dao chuốt Rãnh then

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)

Dao chuốt la loại dao chuyên dùng ví vậy chi cần thay đổi ợng d , hoặc kích thớc bề mặt gia công , vật liệu là phải tính toán thết kế lại dao chuốt mới

l-Với yêu cầu dãnh then nh sau

+0.040

24

8

2>Chọn vật liệu dao chuốt

Dao chuốt là loại dụng cụ cắt có năng suất cao , có

nhiều lỡi cắt tham gia cắt do vậy lực cắt tơng đối lớn áp lực trên lỡi cắt lớn nhiệt cắt tơng đối lớn vì vậy cần chọn vật liệu lám dao chuốt có độ cứng lớn có độ bền nhiệt

Vật liẹu chế tạo dao chuốt thờng là thép gió P18 hoặc P9 Với vật liệu gia công là GX 15- 32 Tra bảng 2-14 (I) Có

b= 150 (N/mm2) và HB = 163  229

Ta chọn vật liệu dao chuốt là thép gió P18

Loại thép gió này đáp ứng đợc những yêu cầu trê

3> Chọn sơ đồ chuốt

Tuỳ theo đặc diểm và yêu cầu kỹ thuật của bề mặt gia công , khẳ năng công nghệ của dao chuốt có thể lựa chọnnhững sơ đò chuốt khác nhau

Với vật liệu gia công là GX 15- 32

Cấp chính xác IT8

Độ nhám cấp 7

Để chuốt dãnh then ta 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 truốt theo lớp Tuy nhiên độ chính xác và độ nhẵn của bề mặt gia công đạt đợc thấp hơn Vì trên bề mặt ở chỗ chuyển tiếp từ lớp cắt nọ sang lớp kia đôi

r¾ng riªng biÖt tao ra

Amax =tmax-Dmin+ 0,5(Dmin- 2

Trị số lợng nâng Sz ảnh hởng đến độ nhẵn bóng bề mặt gia công, lực truốt và chiều dài dao truốt

Nếu chọn Sz lớn chiều dài dao truốt 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 truốt sẽ dài, răng dao khó cắt và kim loại gia công thờng bị trợt làm cùn nhanh lỡi cắt

Tra bảng 3.5<I> ta thấy lợng nâng của dao cắt thô là 0.060.2 (mm)

Chọn Sz=0,1 (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 sửa đúng có lợng nâng Sz=0 có nhiệm vụ sửa lại cácsai 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

- Tỉ số lợng nâng răng cắt tinh với răng cắt thô có thể thay

đổi tuỳ ý tuỳ thuộc vào điều kiện gia công cụ thể

Chú ý điều chỉnh lợng nâng sao cho chiều cao của răng cắt tinh cuối cùng bằng chiều cao của răng sửa đúng

6>Xác định số răng dao z

a>Răng cắt thô: Răng cắt thô làm nhiệm vụ cắt đi phần lớn

l-ợng d gia công số ll-ợng răng cắt thô Zth đợc xác định phụ thuộc vào sơ đồ cắt

Trong đó Amax: lợng d lớn nhất A= 3.669 (mm)

Zzt1=0,042(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 truốt

Theo bảng 3-7<I> ta có

Với dao truốt dãnh then Zsđ=4 (răng)

Vậy tổng số răng dao chuốt: Z = 36 + 3 + 4 = 43 (răng)

7> Góc độ của răng dao chuốt

+ Góc sau : Góc sau ảnh hởng lớn đến tuổi bền của dao truốt 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 truốt và đợc tra theobảng 3-8<I>

Chọn f = 0.8 (mm)

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

+ Với vật liệu gia công là gang GX 15-32 có tính dòn khi

chuốt thì thờng tạo ra phoi vụn, phoi xếp để tăng độ bển cho răng dao và rễ chế tạo ta chọn rãnh dạng lng thẳng

+ Hình dáng kích thớc răng, rãnh chứa phoi phụ thuộc vào vậtliệu 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)

7 2 14 ,

3 2 2

=5.13 > 2.5 Vậy điều kiện đợc thoả mãn

Để thuận lợi cho việc chế tạo dao, bớc răng của các răng cắt thô,

cắt tinh và sửa đúng đều lấy bằng nhau t=8 (mm)

9> Xác định số răng đồng thời tham gia cắt

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

Để đảm bảo độ bền kéo và định hớng tốt cho dao

truốt 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

+ Chiều rộng răng dao : b = Bmax – ( 0.05  0.01 )

ong đó Bmax là chiều rộng lớn nhất của rãnh then

Bmax=8.02mm

Vậy b = 8.02 – 0.01 =8.01 (mm)

+ Chiều cao phần cắt h1 ứng với răng đầu tiên

h1 =1,25h = 1,25 2,7 = 4.05 (mm)

Trong đó h là chièu sâu rãnh răng h =2,7 (mm)

+ Theo bảng tra 3-19 <I> ta có

Với b=8 (mm ) Là chiều rộng rãnh then

Ta tra đựoc H1=18(mm) là chiều cao đàu dao

- Chiều dày thân dao :

+ TÝnh chiÒu phÇn c¾t cña c¸c r¨ng dao chuèt

- ChiÒu cao phÇn c¾t r¨ng c¾t th« ®Çu tiªn h1 =4.05 (mm)

- ChiÒu cao phÇn c¾t c¸c r¨ng sau lín h¬n r¨ng tríc mét lîng2Sz

R¨ng dao Thø i

ChiÒu cao R¨ng Hi

R¨ng dao Thø i

ChiÒu cao R¨ng Hi

Để giảm ma sát giữa mặt sau phụ (mặt sau ứng với lỡi cắt bên) với

bề mặt gia công cần mài lỡi cắt bên nghiêng một góc 2và chừa lại cạnh viền ở đỉnh răng f=1 (mm)

11>Chọn kết cấu rãnh chia phoi

Với vật liệu gia công là GX 15-32 là loại gang xám Ferit – Peclit tổ chức tế vi là nền kim loại và Graphit tấm tổ chức tế vi này có tính dòn và không biến dạng dợc Vì vậy khi gia công vật liệu này nhận đợc phoi vụn nên không cần bố trí rãnh chia phoi

12> Xác định hình dáng kích thớc đầu dao chuốt

Hình dáng kích thớc đầu dao chuồt dẫ đợc tiêu chuẩn hoá Đầu dao chuót rãnh then dựơc tra trong bảng 3-19 và 3-20 <I> Với kích thớc rãnh then b = 8 (mm) ta sử dụng đầu kẹp nhanh các kich thớc tra theo bảng 3-19 <I>

Ta có các kích thớc sau l=70 (mm)

Chiều rộng răng dao b=8 (mm)

Chiều dày thân dao B = 12 (mm)

Chiều cao phần đầu dao H1=18 (mm)

Chiều cao thân dao H0=H1-h1=18-4,05 =13.95 (mm)

f=0.8 (mm) c=8 (mm) a=15(mm) e=6 (mm) l1=20 (mm)

Diện tích tiết diện nhỏ nhất: 144 (mm2)

13> Xác định các kích thớc phần định hớng

a> Phần định hớng trớc: Dùng để định vị chi tiết bảo đảm

độ đồng trục giữa chi tiết với dao Do vậy bảo vệ răng dao khỏi bị gẫy do quá tải

chiều dài định hớng trớc l4 đợc tính từ cuối phần côn chuyển tiếp

đến đỉnh răng cắt thô thứ 1

để định hớng tốt cho chi tiết gia công chiều dài phần định hớng trớc đợc lấy bằng chiều dài lỗ chuốt nhng không nhỏ hơn 40(mm)

do Lct=35(mm) do vậy ta lấy l4=40 (mm)

b> Phần định hớng sau: Dùng để định hớng chi tiết khi gia

công răng cuối cùng của dao chuốt cha ra khỏi bề mặt lỗ gia công Nhờ vậy mà tránh đợc va đập đột ngột gây sứt mẻ chi tiết

Dối với dao chuốt dãnh then không làm phần định hớng sau vì dao

đã đợc kẹp và dẫn hớng trên bàn dao của máy truốt Nhng sau phần răng sửa đúng ta kéo dài thêm một đoạn l7=t+(510) (mm)