Thiết kế và chế tạo dao phay lăn răng trục vít (TM+CAD)

Thiết kế và chế tạo dao phay lăn răng trục vít (TM+CAD)

Lời nói đầu

Trong công cuộc công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nớc, các ngànhkinh tế nói chung và ngành cơ khí nói riêng đòi hỏi các kỹ s và các cán bộ kỹthuật có kiến thức tơng đối rộng và biết vận dụng sáng tạo những kiến thức đãhọc để giải quyết những vấn đề thờng gặp trong thực tế

Trong ngành chế tạo máy, bánh răng là một chi tiết máy rất phức tạp vìyêu cầu thiết kế và chế tạo các loại bánh răng trụ, côn thẳng, côn xoắn đợcdùng nhiều trong truyền động ô tô , máy kéo, máy bay, máy công cụ, trongngành đo kỹ thuật và nhiều ngành khác

Dụng cụ cắt răng là một yếu tố quan trọng để gia công bánh răng và lànhân tố quan trọng có ảnh hởng quyết định đến độ chính xác của chi tiết.Thiết kế và chế tạo dụng cụ cắt răng có chất lợng tốt và giá thành hạ là yêucầu cần thiết của ngành chế tạo máy ở nớc ta Thiết kế dụng cụ cắt răng làkhâu quan trọng và đầu tiên cung cấp cho công nghệ chế tạo những dụng cụcắt răng có chất lợng tốt

Môn học Dụng cụ cắt vật liệu kỹ thuật là một trong những môn chínhcủa sinh viên chuyên ngành chế tạo máy Trong quá trình 5 năm học tập và rènluyện tại trờng, thời gian làm đồ án tốt nghiệp giúp cho sinh viên hiểu rõ hơn vềmôn học, trang bị cho sinh viên những kiến thức cơ bản và khả năng vận dụngsáng tạo những kiến thức để làm đồ án cũng nh trong công tác sau này Là mộtsinh viên chuyên ngành cơ khí , trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp, em đợc

giao nhận "Thiết kế và chế tạo dao phay lăn răng trục vít" do cô giáo Thạc sỹ Hà Thị Mai hớng dẫn

Đây là một đề tài khá phức tạp nhng đợc sự chỉ bảo tận tình của cô hớngdẫn và các thầy cô giáo trong bộ môn cùng với sự nỗ lực của bản thân, đếnnay em đã hoàn thành đồ án của mình Mặc dù vậy bản đồ án của em vẫnkhông tránh khỏi những vấp váp và thiếu sót Em rất mong đợc sự chỉ bảothêm của cô giáo hớng dẫn và các thầy cô trong bộ môn, giúp em hiểu sâu hơn

về môn học cũng nh các phơng pháp khác để thiết kế và chế tạo dụng cụ cắtmột cách hợp lý hơn

Thiết kế đồ án Công nghệ chế tạo máy

Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật – Hà Nội, 2002

2 Trịnh Khắc Nghiêm

Đại học Kỹ thuật Công nghiệp – Thái Nguyên, 1990

3 PGS.TS Trần Hữu Đà, TS Nguyễn Văn Hùng, ThS Cao Thanh Long

1

Cơ sở chất lợng của quá trình cắt

Đại học Kỹ thuật Công nghiệp – Thái Nguyên, 1998

4 PGS.TS Trần Văn Địch

Công nghệ chế tạo dụng cụ cắt

Đại học Kỹ thuật Công nghiệp – Thái Nguyên, 1995

5 GS.TS Nguyễn Đắc Lộc, PGS.TS Lê Văn Tiến, Ninh Đức Tốn, TrầnXuân Việt

Sổ tay công nghệ chế tạo máy T1,2,3

Nhà xuất bản Khoa học Kỹ thuật – Hà Nội, 2005

Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật – Hà Nội, 2003

8 PGS.TS Trần Văn Địch, PGS.TS Lê Văn Tiến, PGS.TS Trần Xuân Việt

- Tỉ số truyền động không thay đổi

- Hiệu suất cao có thể đạt (0,97 - 0,99)

- Tuổi thọ cao làm việc tin cậy

Tuy nhiên truyền động bánh răng cũng có các nhợc điểm sau:

- Chế tạo tơng đối phức tạp

- Đòi hỏi độ chính xác cao

- Có nhiều tiến ồn khi vận tốc lớn.

Truyền động bánh răng đợc dùng nhiều trong các máy móc từ những đồng hồkhí cụ cho đến các máy hạng nặng.Truyền động bánh răng có thể truyền đợccông xuất từ nhỏ đến lớn (300MW) vận tốc có thể từ thấp đến rất cao

(200m/s) Chất lợng truyền động phụ thuộc vào độ chính xác chế tạo bánhrăng, và độ chính xác của bánh răng gia công phụ thuộc vào độ chính xác củadụng cụ cắt răng

1 Dao phay vấu cắt răng:

có năng xuất và độ chính xác thấp, nó đợc sử dụng để cắt bánh răngchữ V và bánh răng với mô đun lớn hơn 50mm

2 Dao phay đĩa (môđun) :

đợc chế tạo với các răng hớt lng có kết cấu liền răng (với thân) hoặcghép răng Các răng của dao có prôfin thân khai hay hình thang Dao dùng đểgia công thô hoặc tinh bánh răng thẳng Nó đợc chế tạo thành bộ gồm 8 hoặc

15 số hiệu, độ chính xác không cao, năng xuất thấp chỉ dùng trong sản xuất

đơn chiếc

3 Dao chuốt để gia công bánh răng

Phơng pháp chuốt đợc sử dụng để gia công bánh răng thẳng và nghiêng

ở đây prôfin của bánh răng đợc gia công đợc hình thành bởi đờng bao của các

vị trí liên tiếp các lỡi cắt của dao trong quá trình cắt răng

1 Dao xọc răng.

dùng để cắt bánh răng hình trụ có thể cắt tất cả các răng cùng một lúc,cắt răng trên bánh răng có bậc hoặc vai nhô lên , cắt bánh răng ăn khớp trong,cắt bánh răng chữ V với răng liên tục không có rãnh thoát dao, cắt thanh răngv.v .năng xuất gia công cao

* u điểm của phơng pháp bao hình:

có độ chính xác gia công và năng xuất cắt cao vì quá trình bao hình làmột quá trình liên tục và điều hoà , không có chuyển động phân độ, không cókhoảng chạy không của bàn máy Đồng thời có thể dùng một dao để cắt cácbánh răng có cùng mô đuyn nhng có số răng khác nhau Vì trong quá trìnhbao hình, hình dáng răng dao không phụ thuộc vào số răng của bánh răng giacông

Dao phay lăn răng là một trong những dao cắt theo phơng pháp baohình

3 Công dụng phạm vi sử dụng và phân loại dao phay lăn răng

a) Công dụng và phạm vi sử dụng

Dao phay lăn răng là dụng cụ gia công răng đợc dùng phổ biến nó dùng

để gia công bánh răng ăn khớp ngoài (và một phần cho bánh răng ăn khớptrong), răng thẳng, răng nghiêng , răng xoắn, bánh răng chữ V và bánh vít.Dạng prôfin răng dao phay phụ thuộc vào dạng prôfin răng của bánh răng giacông vì vậy dạng prôfin của răng dao phay có thể là thân khai , nôvicốp b) Phân loại

Dựa vào số đầu mối phân thành dao phay một đầu mối và dao phaynhiều đầu mối Dựa vào dạng prôfin của trục vít, ngời ta phân biệt dao phaylăn ácsimét, côvôliut, thân khai Về mặt kết cấu phân thành dao phaynguyên khối chuôi dời hoặc chuôi liền ở loại này dao phay đợc chế tạo từ mộtphôi hoàn chỉnh và dao phay ghép ở đây chỉ có răng dao đợc chế tạo bằng vậtliệu phần cắt các răng đợc lắp vào thân nhờ các cơ cấu kẹp chặt Dao phayghép đợc chế tạo để cắt các bánh răng có môđun lớn ( m > 10 mm)

c) Nguyên lý làm việc của dao phay lăn

Quá trình hình thành prôfin của răng bánh răng bằng dao phay lăn răngtơng tự nh quá trình ăn khớp của bánh răng gia công với trục vít (trục vít cóthể coi nh bánh răng nghiêng với số răng bằng số đầu mối của trục vít) Để tạo

ra mặt trớc của răng và lỡi cắt ta làm các rãnh xoắn, để tạo ra góc sau ta hớtlng mặt sau của răng

Muốn cho cặp bánh răng nghiêng ăn khớp chính xác thì răng của chúngphải ăn khớp chính xác với một thanh răng không gian Nh vậy hai bánh răngnày phải có bớc răng và góc prôfin bằng nhau đo trong tiết diện NN thẳng gócvới hớng răng của thanh răng Trong tiết diện thẳng góc với hớng xoắn trênmặt trụ chia trung bình dao phay phải có bớc răng tu và góc prôfin u tơng ứngbằng bớc t1 và góc prôfin 1 của tiết diện pháp tuyến theo mặt trụ chia củabánh răng gia công tức là t1=tu , 1=u , mu=m1 Theo sơ đồ gia công dao phay

và bánh răng gia công quay liên tục quanh trục của chúng Giả sử có k đầumối gia công bánh răng có z răng ta có : 1vòng daok/z vòng phôi

Khi quay trục vít một đầu mối sẽ lần lợt ăn khớp với tất cả các răng củabánh răng Do đó mỗi răng của bánh răng đợc gia công bởi với tất cả các răngcủa dao phay một đầu mối Khi dùng dao phay nhiều đầu mối mỗi đờng rencũng gia công một rãnh răng nhng sau đó đờng ren này không cắt rãnh tiếptheo mà cắt rãnh nằm cách rãnh đó một số rãnh bằng số đầu mối của dao

5

phay Những rãnh ở giữa sẽ đợc gia công bởi các ren khác của dao phay nhiều

đầu mối Nh vậy sau một vòng quay của dao phay bánh răng sẽ quay một sốbớc răng và số rãnh răng đợc gia công bằng số đầu mối của dao phay Vì cácrăng dao đợc sắp xếp theo đờng xoắn vít nên quỹ tích của mỗi răng sẽ di độngdọc theo trục dao phay

Phần ii Thiết kế kết cấu dao phay lăn răng

Độ bền nhiệt phụ thuộc chủ yếu vào hàm lợng các nguyên tố hợp kim nh:vonfram, crom, vanadi, coban, molipđen

c) Độ bền cơ học : trong quá trình cắt do ảnh hởng của máy, dao, đồ gá, chitiết dẫn đến tình trạng lỡi cắt bị phá huỷ sớm do mẻ , gẫy, vỡ, mòn vì vậy đểnâng cao tính năng cắt và tuổi bền của dao, vật liệu dụng cụ cắt cần phải có

độ bền cơ học cao

d) Độ bền mòn : độ bền mòn vật liệu dụng cụ cắt đợc đặc trng bởi khả năng

Để tăng độ bền mòn cần thêm vào thành phần của thép một số nguyên tố hợpkim nh vonfram, vanađi

e) Độ dẫn nhiệt : độ dẫn nhiệt của vật liệu dụng cụ cắt càng cao thì nhiệt lợng

đợc truyền khỏi vùng cắt càng nhanh Do đó giảm sự tập trung nhiệt trên vùngcắt, nâng cao tốc độ cắt

2 Tính công nghệ

Dụng cụ cắt thờng có hình dáng hình học phức tạp đòi hỏi những yêucầu kỹ thuật khá cao về độ chính xác hình dáng, kích thớc, độ nhẵn bề mặt Vìvậy vật liệu dụng cụ cắt cần phải có tính công nghệ tốt

3 Tính kinh tế.

Vật liệu dụng cụ cắt thờng đắt tiền do đó cần phải chọn vật liệu dụng cụcắt phù hợp với yêu cầu của dao và chi tiết gia công nhằm giảm chi phí chếtạo dao cho một đơn vị chi tiết gia công

B- Các loại vật liệu dụng cụ cắt

1 Thép cacbon dụng cụ.

Độ cứng bề mặt đạt đợc sau khi nhiệt luyện HRC 60  65 trong lõi đạtHRC 40

Độ bền nhiệt thấp 200  2500C

Tốc độ cắt V= 4 10 m/p

* u điểm : dễ mài sắc, dễ đạt độ nhẵn bề mặt cao và giá thành rẻ.

* nhợc điểm : vì độ thấm tôi thấp nên phải tôi trong nớc hoặc trong

hỗn hợp nớc và muối Do đó tốc độ nguội nhanh nên khi tôi thờng bị biếndạng, nứt, vỡ, nhạy cảm với sự quá nhiệt

2 Thép hợp kim dụng cụ

Thép hợp kim dụng cụ tôi ở nhiệt độ 820  8500C trong dầu Sau khinhiệt luyện đạt độ cứng HRC 62  66

Độ cứng ở trạng thái ủ cao (HB 217  235) do đó khó gia công

khi nhiệt luyện rễ sinh ra lớp thoát cacbon do đó ảnh hởng sấu đến độcứng tại những chỗ mỏng trên phần cắt của dao

3 Thép gió.

Là loại thép có hợp kim hàm lợng hợp kim cao, nhất là vonfra (6 19%) và crôm (3  4.6%) Sau khi nhiệt luyện độ cứng đạt HRC 62  65 Thépgió có độ thấm tôi lớn độ bền mòn và độ bền cơ học cao Độ bền nhiệt khoảng

7

6000C vì vậy dao thép gió có thể cắt tốc độ lớn gấp 3  4 lần dao thép cacbondụng cụ Tốc độ cắt lớn nhất Vmax = 50 m/ph.

Thép gió đợc chia làm hai loại :

+ Thép gió năng xuất thờng : P18, P9, P6M5

+ Thép gió năng xuất cao: P182, P95, P9K10

Thép gió P18 và P9 đợc dùng phổ biến chúng có độ bền nhiệt và tínhnăng cắt nh nhau Do đó tuổi bền khi cắt ở vùng tốc độ cao là nh nhau Cònkhi cắt ở vùng tốc độ thấp dao thép gió P18 có tuổi bền cao hơn dao thép gióP9 vì độ chịu mòn ở trạng thái nguội của thép gió P18 cao hơn P9

Thép gió P9 có hàm lợng vanadi cao hơn nên cứng hơn khó mài hơn khimài sắc dễ sinh hiện tợng cháy bề mặt làm độ cứng giảm Thép gió P9 có hàmlợng vonfram ít hơn nên rẻ tiền hơn Mặt khác do ít vonfram nên lợng cacbit

d ít và có sự phân bố cacbit đồng đều hơn nên có tính gia công tốt ở trạng tháinóng, dễ rèn, dễ cán

Nhợc điểm của thép gió là sự phân bố không đồng nhất của cacbit sinh

ra trong quá trình biến cứng của thép đúc Do đó làm giảm chất lợng và cơtính của thép gió dẫn đến lỡi cắt dễ bị mẻ, gãy, làm giảm tuổi bền của dao Vìvậy trớc khi gia công cơ phôi thép gió cần đợc rèn đi rèn lại nhiều lần để phân

bố lại cacbit cho đồng đều

Thép gió năng xuất cao đợc chế tạo theo hai hớng :

Thêm côban và thêm vanađi

Ngoài ra để giảm hàm lợng vonfram có thể tăng môlipđen theo địnhmức 1% môlipđen thay thế cho 2% vonfram và nhận đợc loai thép giómôlipđen Nói chung thép gió môlipđen có tính năng cắt nh thép gió vonfram,thép gió môlipđen có độ không đồng nhất cacbit nhỏ hơn thép gió vonfram.Song nhợc điểm cơ bản của thép gió môlipđen là làm giảm nhiệt độ tôi và tăng

sự thoát cacbon bề mặt khi tăng hàm lợng môlipđen Vì vậy để tránh làm hỏnglớp bề mặt của dao cần tiến hành tôi trong lò có môi trờng bảo vệ

4 Hợp kim cứng.

Hợp kim cứng đợc chế tạo bằng phơng pháp luyện kim bột thành phầnchủ yếu của hợp kim cứng là cacbit vonfram một số loại có cacbit titan, cacbittantan

Hợp kim cứng có độ cứng lớn HRA 87  92 (lớn hơn HRC 70)

Độ bền nhiệt 10000C

Tốc độ cắt cao : 100  500 m/ph

Năng xuất cắt cao hơn thép gió 2  3 lần

Nhợc điểm cơ bản của Hợp kim cứng là độ bền uốn kém độ dẻo thấp

Do đó dao hợp kim cứng cần làm việc trong điều kiện không có va đập, tránhtải trọng thay đổi và hệ thống công nghệ cần phải đảm bảo cứng vững

Qua việc phân tích tính chất,đặc điểmvà ứng dụng của một số vật liệuthờng đợc sử dụng để chế tạo dụng cụ cắt Thấy rằng dao phay lăn răng có kếtcấu tơng đối phức tạp, làm việc trong điều kiện trung bình, vận tốc cắt khôngcao Nên ta chọn vật liệu làm dao là thép gió P18, thoả mãn yêu cầu đối với

- Tốc độ cắt (2535) m/ph.

- Tính chống mài mòn và tuổi bền cao (gấp 810) lần so với thép hợpkim dụng cụ

- Độ thấm tôi cao (tôi thấm với tiết diện bất kỳ)

- Độ cứng sau khi tôi HRC 6264

- Cắt gọt đợc ở nhiệt độ đến 600°c

- Tính công nghệ tốt : gia công bằng cắt gọt đợc, tính mài mòn cao

1 Các mặt vít cơ sở.

Trong việc thiết kế dụng cụ cắt ngời ta u tiên áp dụng các mặt vít kẻ tức

là bề mặt tạo nên khi đờng thẳng ( gọi là đờng sinh thẳng ) có chuyển độngxoắn vít

a) Mặt vít acsimet kín :

Đợc tạo nên bởi chuyển động vít của đờng sinh thẳng cắt trục chuyển

động vít dới một góc , nếu  = 900 tức là đờng sinh thẳng làm với trục OOmột góc vuông thì mặt vít acsimet sẽ có dạng mặt helicoit thẳng Mặt vítacsimet không thể khai triển trên mặt phẳng đợc do đó không thể gia công nóbằng cách dùng mặt phẳng hay một mặt bất kỳ khác mà chỉ có thể dùng một

đờng ( lỡi cắt ) tạo nên

khi cắt mặt vít bằng mặt phẳng đi qua trục ta đợc đờng thẳng nghiêngvới trục một góc nhất định

ở tiết diện thẳng góc với đờng vít mặt vít acsimet sẽ có dạng đờngcong

b) Mặt vít hở (convoliut) :

Đợc tạo nên bởi chuyển động vít của đờng sinh thẳng không cắt trụcchuyển động vít nhng nghiêng với trục này một góc  Trong quá trìnhchuyển động đờng sinh thẳng luôn luôn tiếp tuyến với mặt trụ gọi là mặt địnhhớng

mặt vít convoliut không trải đợc trên mặt phẳng và do đó không thểdùng mặt phẳng để gia công đợc Tiết diện thẳng góc với đờng vít hoặc rãnh

A



A O

có dạng thẳng ở tiết diện hớng trục, mặt convoliut có dạng đờng cong ở tiếtdiện thẳng góc với trục là đờng cong, gọi là đờng thân khai kéo dài.

c) Mặt vít thân khai:

Trong trờng hợp đặc biệt khi đờng sinh thẳng nghiêng với trục này mộtgóc  bằng góc nghiêng của đờng vít trên trụ dẫn hớng thì ta có mặt convoliuttrải đợc trên mặt phẳng và có thể dùng mặt phẳng để gia công đợc, mặt vít nàygọi là mặt vít thân khai

Đờng sinh thẳng luôn luôn tiếp tuyến với đờng vít đó trên mặt trụ địnhhớng Mặt vít thân khai có thể trải trên mặt phẳng và do đó có thể dùng mặtphẳng để gia công

Trong tiết diện thẳng góc với trục, mặt vít cho ta đờng thân khai

* Qua việc phân tích trên ta thấy :

- Khi góc  = 0 ( góc  là góc đợc tạo nên bởi chuyển động vít của đờngsinh thẳng không cắt trục chuyển động vít nhng nghiêng với trục này một góc

0 mặt trớc của dao phay là mặt xoắn acsimet )

- việc kiểm tra prôfin dao phay trong tiết diện hớng trục sẽ dễ dàng hơntrong tiết diện pháp tuyến

Do hai u điểm sau nên ta chọn mặt vít acsimet

Đ ờng thân khai kéo dài



O

B O

A B B' A'

C-C

C C

Đ ờng thân khai

Mặt trụ dẫn h ớng B



1 Các kích thớc prôfin răng dao phay.

a) Bớc theo phơng pháp tuyến : Nếu góc prôfin của dao phay u bằng gócprôfin  của dạng sinh bánh răng thì khi cắt, vòng lăn gia công trùng vớivòng chia của bánh răng đợc chế tạo Do đó bớc răng của dao phay tu trongtiết diện pháp tuyến bằng bớc răng t1 trong tiết diện pháp tuyến của bánh răng

đợc chế tạo theo vòng chia

tu = * m* n = *3,5*1 = 10,995 (mm)

trong đó : n-là số đầu mối

m- mô đun của dao

b) Chiều dày răng ở tiết diện pháp tuyến :

chiều dày răng dao trong tiết diện pháp tuyến Sn bằng chiều rộng rãnhrăng bánh răng trong tiết diện pháp tuyến

c) Chiều cao đầu răng dao phay :

Đầu răng của dao sẽ gia công chân răng bánh răng Do đó chiều cao

đầu răng dao phay sẽ bằng chiều cao chân răng bánh răng

h1 = 1,25*m*f

trong đó : f- là hệ số chiều cao của răng khi ăn khớp tiêu chuẩn f = 1thay số: h1 = 1,25*3,5*1 = 4,375 ( mm )

d) Chiều cao chân răng dao phay :

chân răng dao phay sẽ gia công đầu răng của bánh răng Muốn cho đáyrãnh răng dao phay không cắt mặt ngoài của bánh răng gia công thì giữachúng phải có khe hở Cu1 = 0,25* m Do đó chiều cao chân răng dao phaybằng: h2 = m*f + Cu1

thay số : h2 = 3,5*1 + 0,25*3,5 = 4,375(mm)

e) Chiều cao toàn bộ prôfin răng dao phay :

h = h1 + h2

trong đó : h1- là chiều cao đầu răng dao

h2- là chiều cao chân răng dao

g) Bán kính vê đầu răng:

r1 = 0,25*m = 0,25*3,5 = 0,875 (mm)

h) Bán kính lợn chân răng :

r2 = 0,3*m = 0,3*3,5 = 1,05 (mm)

i) Đờng kính vòng tròn đỉnh răng của dao phay :

Để tăng độ chính xác prôfin răng của bánh răng gia công và tăng năngxuất cắt gọt, cần phải tận dụng dùng dao phay có đờng kính lớn Ngoài việctăng đờng kính dao ra Ta thấy góc vít của dao phay giảm xuống và nh vậy

* 2

5 , 3

*





làm giảm các sai số về kết cấu dao phay, giảm đợc chiều cao độ nhấp nhô sinh

ra khi gia công dọc theo răng, làm tăng số răng theo vòng tròn dao phay và

nh vậy cải thiện đợc điều kiện cắt và thoát phoi, tăng đờng kính lỗ gá do đótăng đờng kính trục gá đảm bảo độ cứng vững tốt hơn, chế độ cắt tăng , cảithiện điều kiện làm nguội lỡi cắt

Tra bảng 4-106(STCNCTM tập 1) với m=3,5 (mm), cấp chính xác Achọn De = 90 (mm)

j) Số răng :

Số lợng răng dao phay ảnh hởng đến số lợng lát cắt tạo nên prôfin răngbánh răng, ảnh hởng đến chiều cao nhấp nhô sinh ra trong quá trình cắt, ảnhhởng đến chiều dày phoi do mỗi răng dao cắt ra, ảnh hởng đến điều kiện làmviệc của dao phay (rung động,tính năng cắt) Nhng đối với dao phay hớt lng

điều này không phải bao giờ cũng đạt đợc

ta tiến hành hớt lng theo hai trị số hớt lng k và k1 trị số hớt lng k đợc xác địnhtheo công thức sau:

1

* 5 , 3 5 4 1

* 5 , 3 5 4 1

m) Đờng kính trung bình tính toán :

Dựa vào đờng kính trung bình để xác định các góc nghiêng của rãnhdọc, góc vít của dao phay và các trị số khác khi mài sắc lại nhiều lần, đờngkính dao phay giảm xuống và đờng kính trung bình thực tế của prôfin răngcũng giảm xuống, do đó góc vít  của dao phay và góc nghiêng của rãnh dao cũng thay đổi Để giảm sai số của các kích thớc thực tế  và  so với tính toán,

đờng kính trung bình của dao phay khi thiết kế phải chọn trong tiết diện cáchmặt trớc một khoảng bằng (0,10,25) bớc vòng (tức là bằng 0,25*D/z =7,065(mm)

dtbtính = De - 2h1 - 2 k

Trong đó :

h1=6,25 (mm): chiều cao đầu răng dao phay

 : hệ số,  =( 0,10,25) theo tiêu chuẩn OCT 9324–60 chọn  =0,15

k : hệ số hớt lng

thay số : dtbtính = 90 - 2*4,375 - 2*0,15*6 =79,5 (mm)

n) Góc nghiêng lý thuyết của rãnh xoắn :

Trong đó : n là số đầu mối ren

h : là chiều cao toàn bộ prôfin

r : bán kính đáy rãnh chứa phoi

1

* 5 , 3 sin   

r k k h

) ( 11 ' 31 2 cos

995 , 10



 cos t

Lỗ dùng để kẹp chặt và định vị dao phay trên trục gá Để tăng độ cứngvững kẹp chặt, đờng kính lỗ phải chọn càng lớn càng tốt

Tra bảng 4-106 (STCNCTM tập 1) với m = 3,5 ta chọn D1= 50 (mm).t) Chiều dài gờ :

L = (3  6) (mm) chọn L = 5 (mm)

x) Chiều dài phần làm việc của dao phay lăn :

Chiều dài dao phay phải đảm bảo tạo hình đúng các răng bánh răng và

đảm bảo cắt sơ bộ kim loại ra khỏi rãnh răng mà không xảy ra hiện tợng quátải ở các răng ngoài cùng Chiều dài tối thiểu của dao phay phải bằng chiềudài l của đoạn trên đó xảy ra quá trình ăn khớp

l = h*cotg 0

trong đó : h là chiều cao răng dao ( h = h1 + h2 )

0 là góc ăn khớp (0 = 200 )

h1 là chiều cao đầu răng dao

h2 là chiều cao chân răng daoThay số có : l = 8,75*cotg 200 = 24,03 (mm)

Để tránh hiện tợng quá tải ở các răng tạo hình đầu tiên, để tăng tuổi thọ

và tuổi bền cho dao cần phải tăng chiều dài thêm một lợng bằng hai lần bớcrăng tức là bằng 2m

Vậy chiều dài toàn bộ dao phay là

L = l + 2 L + 2m = 24,03 + 2*5 + 2**3,5 = 56,01 (mm)

Tra bảng 4-6 (STCNCTM tập 1) lấy L = 112 (mm)

với d = 32 tra bảng 7-23 (TKCTM) ta có :

- Bề rộng then ( với sai lệch giới hạn là H9 ): b = 10+0,015 (mm)

- Chiều dài kích thớc kín của then là: d +t2=35,6+0,2 (mm)

2 Các rãnh dọc của dao phay

Muốn có góc trớc bằng nhau ở hai bên răng thì rãnh dọc phải chế tạotheo đờng vít Mặt trớc của rãnh thẳng góc với đờng vít của hình trụ trungbình tính toán nghĩa là trên mặt trụ tính toán thì góc nghiêng của rãnh  bằnggóc vít 

Sk =  *dtbt*cotg  = *79,5*cotg2031’ = 6188,3 (mm).

15

3 Số lợng răng, dạng của răng và rãnh dao phay

Số răng z = 10(răng) và có số rãnh bằng 10 rãnh

Góc giữa hai răng liên tiếp  = 3600/z =3600/10 = 360

Để tránh nứt khi nhiệt luyện ta phải lợn đáy rãnh với r = 2(mm)

Góc của rãnh thoát phoi  = 250

Góc sau ở đỉnh và ở mặt bên đợc đảm bảo bằng cách hớt lng răng theo

đờng xoắn acsimet

Góc sau ở đỉnh răng phụ thuộc vào trị số hớt lng k Quan hệ giữa chúng

*

10

* 6

t tg

e tbt e e

0

e d

d e

D

z k tg

tg z

D k

5 ,

Thay vào (1) có :

tg ’

đ = tg 1109’*cos 2002’ = 0,20986Vậy ’

c : góc vít của dao phay trên mặt trụ có đờng kính Dc

Tại điểm C có đờng kính Dc = De - k = 90- 6 = 84(mm)

Thay số

Vậy c = 2002’

Thay vào công thức (2)

Vậy b = 4039’

5 Xác định prôfin răng dao phay

Bánh răng thân khai chỉ có thể ăn khớp đúng với trục vít thân khai mà mặt xoắn của trục vít này là mặt xoắn thân khai Do đó profin của răng dao phay cần phải đợc xác định theo các bớc sau :

ơng pháp gần đúng

Một số phơng pháp gần đúng để tạo hình dao phay lăn răng :

- Prôfin thẳng trong tiết diện hớng trục

17

0760 , 0 02 2 cos

* 20 sin '*

85 11

* 84

c

tb c

0353 , 0 ' 31 2 90

5 ,



tge

- Prôfin dao phay có dang thẳng trong tiết diện pháp tuyến của rãnhrăng

Do việc kiểm tra Prôfin răng dao phay trong tiết diện hớng trục dễ dànghơn trong tiết diện pháp tuyến Vì vậy ta chọn phơng pháp tạo hình dao phaylăn răng là : Prôfin thẳng trong tiết diện hớng trục

Trong phơng pháp này prôfin cong ở tiết diện hớng trục của dao phaylăn đợc thay bằng đờng thẳng trục vít thân khai đợc thay bằng trục vít thẳng ởtiết diện hớng trục_ trục vít acsimet

Ta khảo xát tiết diện của mặt xoắn thân khai khi cắt bởi mặt phẳng quatrục dao phay lăn Trong tiết diện chiều trục mặt xoắn thân khai có dạng đờngcong Muốn xác định nó, trong mặt cắt thiết lập hệ toạ độ vuông góc có trục

ox trùng với trục của trục vít , và trục oy đi qua giao điểm của đ ờng cong tiếtdiện prôfin với mặt trụ cơ bản bán kính r0 Trong hệ toạ độ đã chọn, đờng cắt

Dấu cộng tơng ứng với mặt bên phải

Dấu trừ tơng ứng với mặt bên trái

Trong đó :

Chọn yk = ru = 1 /2 *dtbt = 79,5/2 = 39,75

Trong đó :

k k

y

r

A A

n

n

N

XK

XB

K C

d0 : Đờng kính mặt trụ cơ bản của trục vít thân khai

cos0 = cos* cos

- t0 : bớc chiều trục của mặt vít dao phay

- m : mô đun của dao m = 3,5

-  =  : góc nghiêng của rãnh  = 2031’

 p = 3,5/2*cos2031’ =1.748

Vậy :

xk = 1.748*inv 83007’

Khi thay bằng trục vít acsimet, đờng sinh của nó đi qua hai điểm B và

C của profin răng dao phay hai điểm này sẽ gia công các điểm ngoài cùng B’

và C’ của đoạn thân khai trên profin của răng bánh răng Điểm B trên đầu răngdao phay đợc chọn trên tiết diện tính toán ( mặt trớc ) Điểm C thuộc chânrăng dao phay đợc quy định từ các kích thớc của răng đã đợc mài sắc lại một

đoạn bằng 0.5 bớc vòng tính từ tiết diện đầu tiên Khoảng cách từ đờng sinhcủa mặt trụ trung bình tính toán của dao phay đến điểm B bằng chiều cao của

đoạn làm việc theo chân răng của bánh răng hp” còn khoảng cách đến điểm Cthì bằng tổng chiều cao của đoạn làm việc ở đầu răng bánh răng hp’ và một l-ợng hớt lng tính đến một nửa bớc vòng 0.5k tức là bằng hp’ + 0.5k

Toạ độ của các điểm tính toán prôfin răng dao phay bằng :

h r

, 9 1 20 '*

31 2 cos

5

0 '

0 0

tg

yêu cầu kỹ thuật:

1- Vật liệu thép gió P18 Nhiệt luyện đạt độ cứng 62  65 HRC

2- Sai lệch bớc răng theo phơng pháp tuyến  0,01

3- Sai số tích luỹ giới hạn trên độ dài 3 bớc răng 0,015

4- Độ đảo hớng kính trong giới hạn một đờng vít 0,03

5- Sai lệch theo góc prôfin răng  0,015

6- Độ đảo hớng kính của vòng gờ  0,02

7- Độ đảo mạch đầu của gờ  0,04

8- Sai lệch chiều dầy răng  0,025

0 2

r

d

p u C



Răng dao đợc hình thành bằng cách tạo rãnh chứa phoi ( xoắn hoặcthẳng) và mặt sau Khi phay xong rãnh chứa phoi ta đợc mặt trớc và góc trớc.

Để tạo ra mặt sau và góc sau ta tiến hành việc cắt ren vít và tiện hớt l ngrăng dao theo đờng cong ácsimet

Để làm cho cấu trúc thép (P18) tốt hơn giảm độ không đồng nhất cácbít và nâng cao tuổi bền của dao phay thì phôi nên qua 3 lần rèn hoặc cánnóng

Để đảm bảo độ cứng của dung cụ cắt phải qua nguyên công nhiệt luyện.Vật liệu làm dao bằng thép gió do đó rất khó khăn trong quá trình nhiệt luyệnnên khi nhiệt luyện phải tránh hiện tợng cong vênh, nứt độ cứng sau nhiệtluyện phải đạt HRC 62-64

Để đảm bảo độ chính xác prôfin răng cắt thì phải mài hớt lng đỉnh răng

và hai mặt bên khi gia công để đảm bảo độ chính xác của dao phay ta dùngchuẩn công nghệ là lỗ và mặt đầu

Độ đảo mặt đầu không vợt quá 0.03mm

Độ chính xác của lỗ đạt cấp chính xác 7 độ nhẵn bề mặt Rz=0.01mmnên phơng pháp gia công lỗ là tiện trong, chuốt và mài

Sau khi nhiệt luyện nguyên công cuối cần phải mài các mặt làm chuẩncông nghệ, mặt trớc, mài hớt lng các mặt bên, mài lỗ

II Xác định dạng sản xuất

Xác định dạng sản xuất đóng vai trò rất quan trọng trong quá trình chếtạo sản phẩm ảnh hởng rất nhiều đến chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật Nó phản ánhmối qua hệ giữa tính chất và nhiệm vụ sản xuất cùng với các biện pháp tổchức quản lý sản xuất

2 Tính khối lợng chi tiết

Tính khối lợng chi tiết ta tính khối lợng gần đúng qua đờng kính trungbình tính toán

2

3326045 ,

0 5

, 332604

32 5 , 79 4

80

* 4

dm mm

V

d d

l V

ct

tbt ct

2 1 1

i

N

Khối lợng của chi tiết :

m = *Vct

Trong đó :  là khối lợng riêng của thép  = 8.75

m = 8.75*0,3226045 = 2,910 ( kg )

Căn cứ vào trị số Ni = 30750 ( ct/năm ) tra bảng 1_1 ( CNCTM) ta đợcdạng sản xuất là hàng loạt lớn

Trong sản xuất hàng khối và hàng loạt lớn cần phải xác định nhịp sảnxuất:

III Phơng pháp tạo phôi

1 Phôi rèn

phơng pháp rèn cho ta những chi tiết có hình thù đơn giản cùng với ợng d lớn Nhờ việc sử dụng các khuôn dập (cả hở và kín) ngời ta nhận đợccác chi tiết rèn có trọng lợng tới 150 kg có hình dạng tơng đối phức tạp không

Đối với dụng cụ cắt nhóm II : Dao phay hai, ba mặt; mũi khoét, doa,dao chuốt có đờng kính lớn hơn 30mm, răng dao của các dụng cụ chắp răngdùng thép gió có độ không đồng đều cácbit ứng với thang điểm 6

Trong tất cả các trờng hợp khi thép có độ không đồng đều cacbit khôngtơng ứng với các loại trên thì phôi nhất thiết phải qua rèn

2 Phôi dập

Trong điều kiện sản xuất hàng loạt và hàng khối để có dạng phôi gầnvới dạng dụng cụ ngời ta chế tạo phôi bằng phơng pháp dập Khi dập phôi sẽnâng cao đợc hệ số sử dụng kim loại lên 25  50 % giảm nhỏ sự không đồng

đều cacbit tăng cơ tính của dụng cụ cắt và giảm lợng d khi gia công cơ có thểtiến hành dập nóng hoặc dập nguội

Dập nóng thờng dùng để chế tạo phôi cho các loại : dao tiện, dụng cụ

có răng chắp, dao xọc răng, dao phay răng chắp

Dập nguội thờng dùng để chế tạo phôi cho các loại : lỡi ca điã, daotiện cắt đứt từ phôi tấm, dùng để uốn các thân dao tiện

Vật liệu của phôi dập thònglà phôi thép cán nóng

Chất lợng bề mặt phôi dập phụ thuộc và chất lợng bề mặt của dụng cụ,vật liệu, bôi trơn , mặt phân khuôn

3 Phôi đúc

Việc chế tạo phôi bằng phơng pháp đúc đợc sử dụng rộng rãi vì phôi

đúc có hình dạng kết cấu phức tạp và có thể đạt đợc kích thớc từ nhỏ đến lớn

mà các phơng pháp khác nh rèn, dập khó đạt đợc

Cơ tính và độ chính xác của phôi đúc tuỳ thuộc vào phơng pháp đúc và

kỹ thuật làm khuôn khi đúc phôi có thể tận dụng đợc các phế liệu, phế phẩm.Nhng dụng cụ cắt đợc chế tạo từ phôi đúc có sự mài mòn của các lỡi cắt vàtuổi bền của chúng không ổn định do đó tính năng cắt của chúng thay đổi Sựphân bố cacbit không đồng đều

4 Phôi cán nóng

Thép đợc qua nhiều lần cán làm cho cấu trúc kim loại sẽ nhỏ, sự không

đồng nhất cacbit sẽ giảm do vậy cơ tính đợc nâng cao có khả năng chịu uốnxoắn tốt

Nhợc điểm là trang thiết bị phức tạp giá thành đầu t lớn

23

Qua việc phân tích các phơng pháp tạo phôi trên do yêu cầu của tínhcông nghệ (lợng d gia công ít, nâng cao đợc hệ số sử dụng vật liệu và độkhông đồng đều các bít giảm ) ta chọn phơng pháp tạo phôi là rèn khuôn (dậpnóng)

IV Thiết kế quy trình công nghệ

1 Chuẩn và chọn chuẩn

Chuẩn : là tập hợp những bề mặt đờng hoặc điểm của một chi tiết màcăn cứ vào đó ngời ta xác định vị trí đờng hoặc điểm của bản thân chi tiết đóhoặc của chi tiết khác

Chọn chuẩn : chọn chuẩn có ý nghĩa rất quan trọng trong quá trình thiết

kế quy trình công nghệ chọn chuẩn hợp lý nhằm thoả mãn hai yêu cầu sau :

+ đảm bảo chất lợng chi tiết trong xuốt quá trình gia công

+ đảm bảo năng xuất cao và giá thành hạ

a) Chọn chuẩn thô

Theo lời khuyên 4 ta thấy bề mặt A là bằng phẳng trơn tru nhất

Theo lời khuyên 3 ta chọn bề mặt A vì trên mặt A có chế tạo các răngcắt do đó cơ tính của phôi phải đồng đều, lợng d gia công nhỏ

Khi chọn mặt A làm chuẩn thô thì đảm bảo độ đồng tâm giữa mặt trụngoài với mặt lỗ và mặt đầu

Nh vậy ta chọn mặt A kết hợp với mặt đầu B làm chuẩn thô khống chế 5bậc tự do( ox oy oy oz oz )

P18  = 900

2

Rèn phôi Máy búa thuỷ

lực3

Phay đờng xoắn vít Máy phay ren P18 Trục gá, mũi

tâm, tốc kẹp10

độ11

Phay phần vít nhọn Máy phay

Trục gá, mũitâm

12

Tiện hớt lng Máy tiện hớt

Trục gá, mũitâm

Mài mặt đầu (B) Máy mài

phần IVTính và tra lợng d cho các bề mặt

Trong nghành chế tạo máy tuỳ theo dạng sản xuất mà chi phí về phôiliệu chiếm từ 30% đến 60% tổng chi phí chế tạo

Phôi đợc xác định hợp lý phần lớn phụ thuộc vào việc xác định lợng dgia công.Lợng d gia công đợc xác định hợp lý về trị số và dung sai sẽ gópphần bảo đảm hiệu quả kinh tế của quá trình công nghệ Lợng d gia công lớn

sẽ tốn nguyên vật liệu, dụng cụ cắt và những chi phí gia công khác, nếu lợng

d gia công quá nhỏ sẽ không đủ để hớt đi các sai lệch của phôi để biến phôithành chi tiết hoàn chỉnh nếu lợng d gia công nhỏ thì khi gia công có thể xảy

ra hiện tợng trợt giữa dao và chi tiết, dao sẽ bị mòn và bề mặt gia công sẽkhông bóng

* Phơng pháp tính toán phân tích do giáo s Kôvan đề xuất

Phơng pháp này dựa trên cơ sở phân tích các yếu tố tạo ra lớp kim loạicần phải hớt đi để đợc một chi tiết hoàn chỉnh

Phơng pháp này tính lợng d cho hai trờng hợp

- Dụng cụ cắt đợc điều chỉnh sẵn trên máy, phôi đợc xác định vị trí nhờ

đồ gá

- Phôi đợc rà gá sẵn trên máy

I Ta áp dụng phơng pháp tính toán phân tích để tính lợng

Các bớc để gia công mặt trụ ngoài :

Phôi dập  tiện thô  tiện tinh tiện hớt lng  nhiệt luyện  mài hớtlng

Ta áp dụng công thức tính lợng d tối thiểu đối xứng khi gia công các bềmặt tròn xoay

Trong đó:

RZa : chiều cao nhấp nhô tế vi do bớc công nghệ sát trớc để lại

Ta : chiều sâu lớp h hỏng bề mặt do bớc công nghệ sát trớc để lại

a : sai lệch về vị trí không gian do bớc công nghệ sát trớc để lại ( độcong vênh, độ lệch tâm, độ không song song v.v .)

b : sai số gá đặt chi tiết do bớc công nghệ đang thực hiện

30 2

2l t   min    



Thay vào công thức ta có

Sau khi tiện tinh tra bảng 3_84 (STCNCTM T1 _ 1999) ta có :

Rza =25(m) , Ta = 25 (m) ; cấp chính xác 11 tra bảng 3_91(STCNCTM T1 _ 1999) ta có :  = 220(m)

+ Nhiệt luyện :

Sau khi nhiệt luyện độ chính xác giảm đi một cấp, độ nhám bề mặt tăng

1 đến 2 cấp, bị cong vênh.Dựa vào bảng 3_84 (STCNCTM T1 _ 1999) ta có:

a    



) ( 300 300

l : chiều dài phôi

k : độ cong đơn vị sau khi gia công nhiệt ;tra bảngVII_17 (STCNCTMT1)

Chi tiết đợc định vị trên trục gá cứng kẹp chặt bằng ren (kiểu lắp

25 2

Dung sai

m

Kích thớcgiới hạn (mm)

Trị số lợng d

R za T a ρ a ε b Max Min Max Min Phôi dập 160 250 559 - - 102957,22 2000 104,957 102,957 -

Tiện thô 50 50 33,54 300 1988,82 100968,4 350 101,318 100,968 3639 1989 Tiện tinh 25 25 22,36 150 507,41 100332,3 220 100,552 100,332 766 636 Nhiệt luyện 50 50 78,4 - - 100460,99 -

Mài

thô

10 20 25,5 25 364,57 100096,42 54 100,150 100,096 402 236 Mài tinh 5 15 25,5 25 131,42 99965 35 100 99,965 150 131

25 2

25 2

II Xác định chiều dài phôi cán

Chọn phôi đa vào cắt là thép tròn cán nóng có D = 2

8 , 0

Gtt=Vtt*; Gch=0,03*Gtt(nung phôi trong lò có ngọn lửa)

Với: Gph-khối lợng thực tế của phôi trớc khi dập

Gtt-khối lợng tính toán của phôi sau khi dập

Gch-khối lợng cháy hao khi dập nóng

Vtt-thể tích tính toán của phôi sau khi dập

* 14 , 3

1062000 )

( 062 , 1 69

t (c)

720

850

- Bíc 1 : TiÖn th« mÆt ®Çu A - Bíc 5: TiÖn th« mÆt trô ngoµi

- Bíc 2 : Khoan lç 20 - Bíc 6 : TiÖn gê

S 2 S 1

1,25 1,25

Nguyên công xix : Kiểm tra trung gian

- Kiẻm tra đờng kính ngoài, đờngkính lỗ

- Kích thớc rãnh then

- Độ đảo đờng kính ngoài., độ vuông góc giữa mặt đầu và mặt lỗ, sai số giữacác răng

- Dụng cụ đo : Thớc cặp, dụng cụ đo góc

Nguyên công XV : Nhiệt luyện

- Bớc 1 : Tôi trong lò BaCl2, làm nguội trong KOH + NaOH, Sau đó làmnguội ngoài không khí

- Bớc 2 : Ram 3 lần và làm nguội ngoài không khí

Nguyên công XVI : Mài lỗ, mài mặt đầu a

- Bớc 1 : Mài thô đờng kính ngoài

- Bớc 2 : Mài tinh đờng kính ngoài

- Bớc 3 : Mài đờng kính gờ

- Dao : Đá mài chuyên dùng

Nguyên công XXI : Mài hớt lng mặt bên

- Máy : MB10

- Dao : Đá mài chuyên dùng

sắc mặt trớc

39