Thuyết minh đã xong (1) (1) (1)

Giá trị góc trước phụ thuộc vào dạng mặt trước phụ thuộc vào vật liệu gia công Góc sau α : Có ảnh hưởng lớn đến ma sát của dao và chi tiết, biến dạng của bề mặt gia công, sự mài mòn và

Giảng viên hướng dẫn: NGUYỄN VĂN QUẢNG

Hà Nội, 07/08/2021

LỜI NÓI ĐẦU

Trong nghành cơ khí chế tạo máy để tạo hình chi tiết thì ngoài chuẩn bị thiết

kế chi tiết, chuẩn bị trang thiết bị thì việc thiết kế, chế tạo dụng cụ cắt không thểkhông coi trọng Dụng cụ cắt cùng với những trang thiết bị công nghệ khác đảmbảo tính chỉnh xác, năng xuất và tính kinh tế cho chi tiết gia công Vì vậy việc tỉnhtoán thiết kể dụng cụ cắt kim loại luôn là nhiệm vụ quan trọng của người kỹ sư cơkhí

Trong đồ án môn học này nhóm em được giao nhiệm vụ thiết kế những dụng

cụ cắt điển hình đó là dao tiện định hình và dao chuốt lỗ trụ Ngoài việc vận dụngnhững kiến thức đã được học, các tài liệu về thiết kế nhóm em được sự hướng

dẫn tận tình, chu đáo của các thầy cô trong bộ môn, đặc biệt là thầy Nguyễn Văn

Quảng đã giúp nhóm em hoàn thành bài tập lớn này

Với thời gian và trình độ còn hạn chế, nhóm em mong được sự quan tâm chỉbảo tận tình của các thầy để em thực sự vững vàng khi ra trường nhận công tác

Nhóm em xin chân thành cảm ơn!

Phần I: THIẾT KẾ DAO TIỆN ĐỊNH HÌNH

Thiết kế dao tiện định hình có:

- Kích thước như hình vẽ

- Trên máy tiện tự động với vật liệu chế tạo có b = 750 N/mm2

1 Phân tích chi tiết gia công.

- Chi tiết dạng mặt ngoài trụ tròn xoay bao gồm các mặt trụ, mặt côn Chọn dao định hinh cần thiết kế là dao lăng trụ gá thẳng ưu điểm là dễ chế tạo và gia công chi tiết có độ chính xác cao hơn

cắt, tuổi bền của dao, chất lượng bề mặt gia công Giá trị góc trước phụ thuộc vào dạng mặt trước (phụ thuộc vào vật liệu gia công)

 Góc sau α : Có ảnh hưởng lớn đến ma sát của dao và chi tiết, biến dạng của

bề mặt gia công, sự mài mòn và tuổi bền của dao, độ nhẵn của bề mặt gia công, khi cắt dao bị mòn theo mặt sau là chủ yếu nên chọn α lớn

Với vật liệu có σb =750 N/mm2 theo bảng 3.1 (sách Hướng dẫn TKDCC) chọn góc trước γ = 25º, góc sau α = 12º

4 Tính toán chiều cao profile dao.

Xét điểm i bất kỳ trên profile chi tiết ta có điểm i’ tương ứng trên profile dao Gọi chiều cao của profile dao tại điểm i’ là hdi theo hình vẽ ta có:

hdi = τi cos(α+ γ)Trong đó: τi = Ci – B

Với Ci = Ri.cos(γi)

B = R1.cosγ1 = 10.cos25º = 9,06 (mm)

A =R1sin γ1 = Risin γi

 γi = arcsin (R 1sin γ 1 Ri )

 τi = (Ri cos[arcsin(R 1 sin γ 1 Ri ) ]−R 1.cos γ)

 hdi = (Ri cos[arcsin(R 1 sin γ 1 Ri ) ]−R 1.cos γ) cos ⁡¿ α+ γ)

- Tính toán tại điểm 1 :

R1=10 (mm)γ1 = 25º

B = 9,06 (mm)C1 = R1.cos(γ1) = 10.cos(25º) = 9,06 (mm)τ1 = C1 – B = 9,06 – 9,06 = 0 (mm)

hdi1 = τ1 cos(α+ γ) = 0 (mm)

- Tính toán tại điểm 2 và 3

R2 = R3 = 16 (mm)

γ2 = arcsin (R 1sin γ 1 R 2 ) = arcsin (10 sin 25°16 ) = 15,3º

B = 9,06 (mm)C2 = R2.cos(γ2) = 16.cos(15,3º) = 15,43 (mm)τ2 = C2 – B = 15,43 – 9,06 = 6,37 (mm)hdi2 = τ2 cos(α+ γ) = 6,37.cos(12º + 25°) = 5,08 (mm)

- Tính toán tại điểm 4 và 5

R4 = R5 = 22,5 (mm)γ4 = arcsin (R 1sin γ 1 R 4 ) = arcsin (10 sin 25°22,5 ) = 10.8°

B = 9,06 (mm)C4 = R4.cos(γ4) = 22,5.cos(10,8º) = 22,1 (mm)τ4 = C4 – B = 22,1– 9,06 = 13,04 (mm)

hdi4 = τ4 cos(α+ γ) = 13,04.cos(12º + 25°) = 10,41 (mm)

- Tính toán tại điểm 6

R6 = 16 (mm)γ6 = arcsin (R 1sin γ 1 R 6 ) = arcsin (10 sin 25°16 ) = 15,3°

B = 9,06 (mm)C6 = R6.cos(γ6) = 16.cos(15,4º) = 15,43 (mm)τ6 = C6 – B = 15,43– 9,06 = 6,37 (mm)

hdi6 = τ6 cos(α+ γ) = 6,37.cos(12º + 25°) = 5,08 (mm)Lập bảng tính toán :

Điểm Ri(mm) γi Ci(mm) B(mm) A(mm) τi(mm) hdi(mm)

- Profile của dao trong tiết diện trùng với mặt trước:

- Profile của dao trong tiết diện vuông góc với mặt sau:

5 Kết cấu phần phụ của dao :

- Chi tiết không yêu cầu vát mép nên chọn chiều rộng phần phụ để tăng độ cứng vững cho dao và chuẩn bị cho nguyên công cắt đứt.

 Kích thước chiều cao t = 2 (mm)

 Kích thước phần phụ: a = b = 1 (mm)

 Chiều dài chi tiết: Lc = 15 + 5 + 5 +12 = 37 (mm)

=> Chiều dài của dao là : L = Lc + a + b = 37 + 3 + 3 = 43 (mm)

6 Toán kích thước kết cấu của dao tiện định hình.

- Kích thước kết cấu của dao tiện định hình được chọn theo chiều cao lớn nhất của profile chi tiết : Tmax=12,5(mm)

- Theo bảng 1.2 (Giáo trình TKDCC tr18): giá trị Tmax=12,5 (mm) nằm trong khoảng từ (10 – 14) (mm)

Vậy ta có bảng kết cấu của dao tiện định hình.

7 Yêu cầu kỹ thuật.

- Vật liệu phần cắt: thép gió P18

- Vật liệu thân dao: thép C45

- Độ cứng sau khi nhiệt luyện:

- Chọn độ chính xác của chi tiết cần gia công là 8 thì dao chế tạo đạt cấp chính xác là 7, miền sai lệch là h.

 Tính toán dung sai cho profile trùng với mặt trước

Bảng dung sai:

X1 = 3h7 = 3−0.010 Y1 = 2.295h7 = 2.295−0.010

X2 = 15h7 = 15−0.0180 Y2 = 8.655h7 = 8.665−0.0150

=> T1 = 12−0.018

+0.01 (mm)

=> T4 = 15−0.025+0.021 (mm)

 Tính toán dung sai cho profile trùng với mặt sau

Bảng dung sai :

Chiều dàiY1 = 2h7 = 2−0.01

- Chiều dày của cả hai dưỡng lấy 1 (mm).

- Yêu cầu kỹ thuật của dưỡng

 Vật liệu là thép 65Mn, cấp chính xác là 5, miền sai lệch h

 Độ cứng sau khi nhiệt luyện HRC = 55-58

 Khe hở của dao và dưỡng khi kiểm tra không vượt quá 0.02 mm

 Độ nhám các mặt tiếp xúc với dao khi làm việc là Ra = 0.63 μm

9 Phương pháp mài dao.

1 Chế độ mài

Sử dụng chế độ mài hợp lý phù hợp với vật liệu dụng cụ cắt sẽ nâng cao tuổibền lên rất nhiều Thực nghiệm cho thấy, dao thép gió có độ mòn nhỏ nhất khi màisắc ở vận tốc cắt 16 m/s Khi mài với vận tốc cắt 33,5 m/s, độ mòn đơn vị cũngtăng 30% và tuổi bền giảm 2 lần Tăng chiều sâu mài nghiền từ 0,02 đến 0,2 mm

đô mòn đơn vị cũng tăng 30% và tuổi bền giảm 2 lần Khi mài sắc có miết, độ bềnmòn của mảnh dao, tăng 20% và tuổi bền tăng 1,5 – 2 lần so với mài sắc khôngmiết Để nâng cao năng suất nên tiến hành mài sắc và mài nghiền dụng cụ cắt vớichiều sâu mài thay đổi Lúc đầu mài với lượng chạy dao hợp lý Sau khi đạt đếnlượng dư đủ để tách lớp bị cháy, nên giảm lượng chạy dao và tiến hành mài miếtlần cuối không chạy dao

Khi mài sắc dụng cụ cắt, vận tốc cắt của đá thường chọn từ 11 – 30 m/s, lượngchạy dao dọc: 3 – 7m/min, lượng chạy dao ngang: 0,03 – 0,25 mm/htk Dung dịchtrơn nguội thường dùng là nước có chứa 2 – 3% xút hoăc 3 – 5% eemunxi với lưulượng từ 5 – 9% l/min Chế độ mài sắc và mài nghiền dụng cụ được tra theo sổ tay

2 Chọn đá mài.

Để chọn đá mài cần dựa vào các yếu tố sau:

- Vật liệu dụng cụ cắt: thép gió P18 là vật liệu có độ bền uốn lớn, nên dùng đácorun điện Trong đó, đá corun điện thường, được sử dụng rộng rãi để mài phá,mài thô, cũng có thể mài tinh Còn đá mài điện trắng nên dùng để mài tinh vì có độchịu mài mòn cao hơn, độ giòn cao hơn nên tính tự mài sắc tốt hơn Do đó khi màisinh nhiệt ít hơn không hình thành vết nứt hoặc cháy lớp bề mặt

- Chất lượng lớp bề mặt mài: những yêu cầu về chất lượng bề mặt ảnh hưởngđến việc chọn độ hạt mài của đá Chọn độ hạt quá lớn sẽ làm tăng mức độ cháy lớp

bề mặt Khi mài thô nên chọn đá có độ hạt lớn và cấu trúc xốp Mài tinh dùng đá

có độ hạt nhỏ

- Lượng dư mài: nên chọn độ hạt lớn nhằm tăng năng suất đồng thời giảm nguy

cơ đá bị lì và xuất hiện vết cháy sém trên bề mặt gia công

- Diện tích tiếp xúc của đá mài với bề mặt gia công: khi tăng diện tích tiếp xúccủa đá với bề mặt nên chọn đá mềm hơn Hạt mài càng nhỏ chọn đá càng mềm.Mài bằng chu vi đá mài phẳng hoặc mặt côn của đá mài dạng cốc cũng làm giảmdiện tích và thời gian tiếp xúc giữa đá và bề mặt mài, do đó giảm lượng nhiệt sinh

ra Sử dụng đá mài ghép có bề mặt gián đoạn cũng giảm được diện tích tiếp xúccủa đá và bề mặt mài

3 Kiểm tra dụng cụ cắt sau khi mài

- Kiểm tra khuyết tật của dụng cụ cắt sau khi mài: phương phá kiểm tra vết nứtbằng ăn mòn hóa học được tiến hành trong dung dịch rượu của axit nitric (HNO3)

và axit clohydric (HCl) Trình tự tiến hành như sau: tẩy sạch dầu mỡ bằng xăng.Sấy trong không khí khoảng 2 phút Rửa sạch bằng rượu công nghệ: lần thứ nhấtngâm trong dd rượu 5% HNO3 khoảng 1 phút, lần thứ hai trong dd rượu 12% HClkhoảng 1 phút, sau đó ngâm trong dd 5% natri cacbonat nung để trung hòa axit.Cuối cùng rửa sạch trong dung dịch có 3,5% emunxi, 0.4% natri cacbonat nung,0,5% nước thủy tinh Lau khô bằng vải sạch và quan sát tất cả các mặt qua kínhhiển vi

- Kiểm tra thông số hình học của dụng cụ cắt sau khi mài

10 Gá kẹp dao tiện định hình.

Dao tiện định hình được định vị và kẹp chặt trong gá kẹp dao thích hợp Yêucầu của gá kẹp là phải đảm bảo định vị dao tốt đúng với sơ đồ tính toán, phải điềuchỉnh tốt, kẹp chặt chắc chắn, ổn định và có tính công nghệ tốt, chế tạo và lắp giáp

dễ dàng

Theo bảng kết cấu của dao tiện định hình, dựa vào chiều cao H = 80,6 (mm)của dao tiện định hình lăng trụ để chọn máy và kích thước gá kẹp đảm bảo H ≤ H1.Chọn dao tiện định hình lăng trụ được sử dụng trên máy tiện tự động 126

PHẦN II TÍNH TOÁN THIẾT KẾ DAO CHUỐT LỖ TRÒN.

lỗ sau khichuốtD

Chiềudài lỗchuốtL

Vậtliệu giacông

Nguyêncôngtrướcchuốt

Ghichú

C45

Tiện rộng

1 Phân tích chi tiết:

Vật liệu gia công thép C45

Đường kính lỗ gia công tương đương với 35H7

Đường kính lỗ trước khi chuốt do nguyên công phay nên ta coi 34

Chiều dài chi tiết 16mm, như vậy chi tiết có chiều dài nhỏ

4, Vật liệu làm dao chuốt:

Dao chuốt làm từ 2 loại vật liệu phần đầu dao (hay phần cán) làm bằng thép40X

Phần phía sau (từ phần định hướng phía trước trở về sau) làm bằng thép gióP18

5, Phần răng cắt và sử dụng:

Dao chuốt chia ra làm 7 phần lớn

- 1 Phần đầu dao

- 2 cổ dao

- 3 côn chuyển tiếp

- 4 Phần định hướng phía trước

- 5 phần răng cắt gồm phần răng cắt thô, răng cắt tinh, răng sửa đúng

- 6 Phần dẫn hướng phía sau

- 7 lỗ tâm

- 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

Lượng dư do cắt tinh

lấy Zthô = 16 răng.

Cộng 1 là răng thô đầu tiên có Sz = 0

Lượng dư còn lại q = 0,2833.0,03 = 0,0085 < 0,015, do đó ta cho vào răngcắt đầu tiên

Do vật liệu chi tiết cần gia công là thép 45 nên ta chọn profin của dao có dạng lưngcong

7 Kết cấu dạng dao:

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

- Profin dao chuốt:

Do vật liệu chi tiết có độ cứng trung bình nên tạo phoi dây Vì vậy dạng rãnhđược thiết kế có loại cung tròn nội tiếp để phoi dễ cuốn

Dạng răng và rãnh được đặc trưng bằng

Bước lưng răng 

Chiều sâu rãnh hay chiều cao rãnh h,

bước răng t được thiết kế sao cho đủ không gian chứa phoi

Tiết diện rãnh thoát phoi

Khi đó ta có bước răng t

t = (1,25  1,5).√L = (1,25  1,5).√16 = (5  6) mm

Chọn t = 6 (mm)

Buớc răng sửa đúng:

tsđ = (0,6  0,8).t = 3,6  4,8 (mm) ⇒ Chọn tsđ = 4 (mm) Chiều cao răng h

h  1,13 √K Lc.Sz = 1,13.√1.44 = 1.356 ⇒ Chọn h = 2 (mm) Bán kính cong của rãnh:

Góc trước của răng cắt và răng sửa đúng được tra theo bảng 3.9 ta có

Góc trước răng cắt thô  =160180 chọn  =180

Góc trước của răng cắt tinh, răng sửa đúng  =50

Góc sau :

Đối với răng cắt thô : =30

Đối với răng cắt tinh : =20

Đối với răng cắt sửa đúng: =10

Số lượng rãng tra bảng = 16 rãnh

Số răng đồng thời tham gia cắt:

Tổng số răng của dao chuốt:

Z = Zthô + Ztinh + Zsửa đúng = 16 + 3 + 5 = 24 răng

Đường kính của dao:

Khi đó ta tính được kích thước đường kính của răng dao chuốt như sau:

D3 = D0 = 34 mm.

L4 chiều dài phần định hướng bằng chiều dài lỗ chuốt

L4 = 16 (mm).

Đường kính định hướng trước D4 = 34

Xác định phần định hướng phía sau:

Chiều dài phần định hướng sau L6 = 20 mm

Đường kính phần định hướng phía sau bằng đường kính lỗ sau khi chuốt

D7 = 35,025 mm

Chiều dài phần định hướng phía sau, tra bảng 3.22

L7 = 20mm

L3 chiều dài phần côn chuyển tiếp; ta lấy L3 = 10 mm

Xác định khoảng cách từ đầu dao đến răng đầu tiên

L1: Là chiều dài phần kẹp của đầu dao trong mâm cặp chọn L1= 75 mm Lh: Khe hở giữa chiều mặt đầu mâm cặp với thành máy; lấy Lh = 10 mm Lm: Là chiều dầy thành máy Lm = 30 mm

Lb: Là chiều dày thành ngoài của bac tì Lb = 15 mm

- L2 chiều dài cổ dao:

L2 = L- (L1 + L3 + L4) = 196 – (125 + 10 + 16) = 45 mm

L3 chiều dài phần côn chuyển tiếp; ta lấy L3 = 10 mm

- Xác định chiều dài phần răng cắt

L5 = t*(ZC + ZC)= 6.(19+3) = 132 mm

- Xác định chiều dài phần răng sửa đúng

Lsửa đúng = L6 = tSửa đúng Zsửa đúng = 4.7 = 28 mm

- Chiều dài toàn bộ dao

Ld = L1 + L2 + L3 + L4 + L5 + L6

= 75 + 45 + 10 + 16 + 132 + 28 = 306 mm.

Kiểm tra điều kiện cứng vững của chiều dài dao

[Ld] = 40.34 =1360 mm Vậy: Ld < [Ld]  dao chuốt đảm bảo đủ cứng

9 Lỗ tâm;

Dùng trong khi chế tạo dao,

dùng khi mài Sắc lại dao

Lỗ tâm có thêm mặt côn 1200 để

cho mặt côn làn việc 600 không

SZ: lượng nâng của răng: Sz = 0,03

K; Kn; Km: các hệ số do ảnh hưởng của góc trước; dung dịch nguội lạnh; mức

độ cùn của răng dao

Đối với dao chuốt lỗ trụ;

Fx: Tiết diện nguy hiểm đầu dao; Fx = .r2 = 907.5 mm2

Vật liệu phần đầu dao: Thép 40Cr.

Độ cứng sau khi nhiệt luyện:

Phần cắt và phần định hướng phía sau HRC 6265

Phần định hướng phía trước HRC 6065

Phần đầu dao HRC 4047

Độ nhám:

Trên cạnh viền của răng sửa đúng không lớn hơn 0,25

Mặt trước, mặt sau của răng, mặt côn làm việc trong lổ tâm, phần định hướngkhông thấp hơn 0,5

Mặt đáy răng, đầu dao, côn chuyển tiếp các rãnh chia phoi không lớn hơn.1 Các mặt không mài không lớn hơn 2

Sai lệch lớn nhất của đường kính, các răng cắt không vượt quá trị số -0,008 Sai lệch cho phép đường kính của các răng sửa đúng và các răng cắt tinh khôngvượt quá trị số+0,025

Độ đảo:

Độ đảo tâm theo đường kính ngoài của răng sửa đúng, răng cắt tinh, phần địnhhướng sau không vượt quá trị số dung sai của đường kính Độ đảo phần còn lại củadao trên mỗi 100mm chiều dài không vượt quá trị số 0,006

Độ sai lệch góc cho phép không vượt quá:

Góc trước 20

Góc sau của răng cắt 30’

Góc sau của rãnh 30’.

Góc sau của răng sửa đúng 15’

Quy trình gia công dao

Lập tiến trình công nghệ: Khi thiết kế quá trình công nghệ gia công chi tiết, phải chú ý xác định hợp lý trình tự gia công các bề mặt chi tiết Sao cho chu kỳ gia cônghoàn chỉnh một chi tiết là ngắn nhất và chất lượng sản phẩm tốt nhất nhằm góp phần tăng năng suất và giảm giá thành sản phẩm

Căn cứ vào yêu cầu kỹ thuật cụ thể của chi tiết ta có trình tự tiến hành gia công chi tiết như sau:

Nguyên công 1: cắt phôi theo chiều dài làm việc của dao

Nguyên công 2: cắt phôi theo chiều dài của đuôi dao

Nguyên công 3: làm sạch phôi trong tay quay

Nguyên công 4: tiện mặt đầu một phía, tiện mặt đầu để hàn

Nguyên công 5: hàn hai đoạn phối với nhau (phần làm việc và phần đuôi của dao).Nguyên công 6: ủ phôi sau khi hàn Nguyên công

7: làm sạch xỉ hàn

Nguyên công 8: tiện các mặt đầu và khoan lỗ tâm

Nguyên công 9: nắn thẳng phôi

Nguyên công 10: tiện đường kính ngoài và phần dẫn hướng phía sau, vát mép.Nguyên công 11: tiện phần kẹp chặt dao, vát mép

Nguyên công 12: tiện đường kính phần làm việc để tạo mặt côn cho các răng.Nguyên công 13: tiện mặt côn trung gian

Nguyên công 14: tiện phần dẫn hướng phía trước và đường kính phần hiệu chỉnh.Nguyên công 15: cắt prophin răng đạt chiều dài của bước t Nguyên công 16: cắt prophin răng đạu chiều dài của bước t

Nguyên công 17: tiện răng theo góc trước và lưng răng đạt chiều dài của bước t.Nguyên công 18: tiện răng theo góc trước và lưng răng đạt chiều dài của bước t