đồ án môn học thiết kế dao

Phần răng là phần quan trọng nhất của dao chuốt, nó đợc thiết kế tr-ớc để làm cơ sở cho các phần khác.. Thiết kế phần răng bao gồm: xác định dạng profin của răng, kích thớc răng, số lợng

Trang 1

Phần I: Thiết kế dao tiện định hình.

I.1 Chi tiết cần gia công:

Vật liệu chi tiết 45 có b= 750 Mpa ( 75 KG/mm2)

Hình dạng chi tiết gia công:

I.1.1 Phân tích chi tiết :

Chi tiết gia công có mặt cầu,mặt côn và mặt trụ Kết cấu chi tiết cân đối Độ chênh lệch đờng kính không quá lớn

Vật liệu làm chi tiết là thép 45

Độ chính xác gia công không cao(sai lệch kích thớc 0,1)±0,1)

I.1.2 Chọn loại dao:

ở chi tiết này, có thể dùng dao lăng trụ hay dao tròn đều đợc cả Song ta chọn dao tiện định hình hình lăng trụ vì:

 Dao tiện định hình lăng trụ đợc kẹp chặt bằng máng cá và vít giữ nên có độ cứng vững cao hơn

 Góc sau của dao tiện định hình lăng trụ có thể chọn đợc lớn hơn để tăng tuổi bền của dao

 Dao tiện định hình lăng trụ chỉ gây sai số 1

Căn cứ vào chiều sâu max của chi tiết:

tmax = Rmax - Rmin = 14– 8,14 = 5,86 (mm), tra bảng 3.2.b, ta có cỡ dao 2

Kích thớc cơ bản của dao nh sau:

I.1.3 Chọn cách gá dao:

Dao đợc chọn theo cách gá thẳng là hợp lý vì:

 Nếu chọn gá nâng hoặc nghiêng thì tại cung tròn ta chi có thể làm chính xác đợc một phía, phía còn lại vẫn gây sai số

 Nếu chọn dao co mặt trớc nâng sẽ làm cho phần dao gia công cung tròn phức tạp, hơn nữa do độ chính xác gia công không cao

I.1.4 Chọn thông số hình học dụng cụ:

Theo bảng 3.4 sách” hớng dẫn thiết kế dụng cụ cắt kim loại “ với b = 75 KG/mm2 :

Trang 2

1 Chọn góc trớc:  = 22o

2 Chọn góc sau:  = 10o

“góc trớc và sau là tại các điểm cơ sở.”

I.2 Tính toán dao tiện định hình lăng trụ gá thẳng:

I.2.1 Chọn điểm cơ sở:

Chi tiết này không có gì đặc biệt, nên điểm cơ sở đợc chọn là điểm 1- điểm gần tâm chi tiết nhất, hay xa chuẩn kẹp nhất Chọn tại điểm gần tâm chi tiết để không phải chọn lại góc sau 

I.2.2.Tính toán thiết kế profin của dao:

Profin của dao đợc tính trong hai tiết diện:

 Trong tiết diện pháp tuyến có chiều cao hi

 Trong tiết diện mặt trớc có chiều cao ζi

Sơ đồ tính toán:

Phơng trình đờng cong là:

x2 + y2 = R2

Để tính toán profin dao đợc chính xác ta chia cung tròn thành các phần bằng nhau, mỗi phần cách nhau 1 (mm) tính từ tâm cung tròn

Những giá trị cố định:

1 A = r1.Sin  = 8,14.sin22o = 3,049 (mm)

2 B = r1.Cos = 8,14.Cos22o = 7,547 (mm)

Các công thức chung:

 Ci = ri Cosi

 Sini =

ri

r1

Sin

 ri = y

 ζi = Ci – B

 hi = ζi Cos(+)

Vậy ta có bảng giá trị profin của dao tại tiết diện pháp tuyến và tiết diện mặt trớc là:

Trang 3

5 9,56 18,60 1,51 1,28

I.3.Phần phụ của profin dụng cụ:

1 Chiều rộng lỡi phụ: a = 2 (mm)

2 Góc 1= 25o, = 15o

3 Chiều cao của lỡi cắt phần cắt đứt: t = 4,5 (mm)

4 Chiều rộng lỡi dao cắt đứt: b = 3 (mm)

5 Chiều rộng phụ: b1 = 1 (mm)

Chiều dài của dao:

Lc= Ld + a + b + b1 = 35 + 2+3 + 1 = 41 (mm) )

I.4 Gá kẹp dao:

Gá kẹp dao dùng để kẹp chặt dao khi gia công Gá kẹp dao cần thoả mãn các yêu cầu sau:

 Đảm bảo định vị dao tốt

 Điều chỉnh tốt, kẹp chặt chắc chắn, ổn định

 Có tính công nghệ tốt

Trang 4

Phần II: Thiết kế dao chuốt lỗ then hoa:

 Chiều dài lỗ chuốt: L= 40 (mm)

 Kích thớc lắp ghép: D-62530 H f77 7 F f 78

 Trong đó:

1 Khi định tâm thì theo bề mặt ngoài D

2 Số răng then hoa là: z= 6

3 Đờng kính d = 25 (mm)

4 Mặt D có kích thớc danh nghĩa là 30 (mm), miền dung sai kích thớc D của lỗ là H7, của trục là f7

5 Lắp ghép theo kích thớc b là: 7 F f78

II.1.Phân tích chi tiết - Chọn sơ đồ cắt - Chọn dao:

II.1.1.Phân tích chi tiết:

Đặc trng hình học gồm: Chi tiết gia công là lỗ then hoa định tâm theo đờng kính ngoài D =30+0,02; b = 0 , 023

012 , 0

6 

Đặc trng vật lý gồm: Vật liệu chi tiết gia công là thép CT45 có b=

II.1.2 Chọn sơ đồ cắt- Chọn dao:

Do yêu cầu độ chính xác không quá cao nên ta chọn theo sơ đồ chuốt ăn dần

Ta dùng dao chuốt kéo

II.2 Vật liệu dao chuốt:

Dao chuốt kéo đợc chế tạo từ hai loại vật liệu:

 Phần đầu dao ( hay phần cán) làm bằng thép kết cấu ( thép 45)

 Phần phía sau ( từ phần định hớng phía trớc trở về sau) làm bằng thép gió P18

II.3 Phần răng cắt và răng sửa đúng:

Dao chuốt có thể chia làm 5 phần lớn:

1 Phần đầu dao gồm: Đầu kẹp, cổ dao, côn chuyển tiếp

2 Phần dẫn hợng phía trớc

3 Phần răng gồm: Răng cắt thô, răng cắt tinh, răng sửa

đúng

4 Phần dẫn hớng phía sau

5 Phần đỡ( thờng có đối với dao chuốt dài)

Trang 5

Phần răng là phần quan trọng nhất của dao chuốt, nó đợc thiết kế

tr-ớc để làm cơ sở cho các phần khác Thiết kế phần răng bao gồm: xác định dạng profin của răng, kích thớc răng, số lợng mỗi dạng răng, đờng kính răng…

Phần răng đợc thiết kế theo các bớc sau:

II.3.1.Lợng nâng của răng:

ở dao chuốt, răng sau cao hơn răng trớc một lợng Sz- gọi là lợng nâng của răng, lợng nâng này thay cho bớc tiến của dao Lợng nâng có

ảnh hởng lớn đến độ bề bề mặt gia công, lực chuốt và chiều dài dao.Chọn

Sz nhỏ sẽ tăng độ bóng bề mặt gia công, lực chuốt nhỏ, nhng dao chuốt sẽ dài, đồng thời lỡi cắt khó cắt vào kim loại và có thể gây ra hiện tợng cùn lỡi cắt Nếu chọn Sz lớn thì tuy dao chuốt ngắn nhng lức chuốt sẽ lớn Vì vậy răng dao sẽ mòn mạnh theo mặt trớc và sau, làm cho độ bóng bề mặt gia công giảm Theo bảng 4.3.1 (trang 43- Hớng dẫn thiết kế dụng cụ cắt kim loại), ta chọn lợng nâng của răng cắt thô ( tính về một phía):Sz = 0,05

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

Chọn số răng cắt tinh là 3 răng:

+Răng cắt tinh thứ nhất có: Sz1= 0,7.Sz = 0,7.0,05 = 0,035 +Răng cắt tinh thứ hai có: Sz2 = 0,4.Sz = 0,4.0, 05 = 0,020 +Răng cắt tinh thứ ba có : Sz3 = 0,25.Sz =0,25.0,05=0,012

Sau răng cắt tinh cuối cùng là răng sửa đúng Đờng kính các răng sửa đúng bằng đờng kính răng cắt tinh cuối cùng

II.3.2 Lợng d gia công

áp dụng công thức tính lợng d( về mặt hình học):

2

1

(Đsđ - dmin)

Đsđ: đờng kính răng sửa đúng.Đsđ= Dmax=30+0,02

dmin: đờng kính trong nhỏ nhất trớc khi chuốt, do then hoa định tâm theo đờng kính ngoài nên không cần chuốt lỗ trụ để đạt dmin

chính xác

2

1

(30,02-25) = 2,510 (mm) Lợng d cho các răng cắt tinh:

Atinh = 0,035 + 0,020+ 0,012= 0,067 (mm) Lợng d cho các răng cắt thô:

Athô = A – Atinh = 2,510-0,067= 2,443 (mm) II.3.3 Kết cấu răng và rãnh chứa phoi:

Kết cấu răng và rãnh là phần quan trọng nhất của dao chuốt Răng

và rãnh đợc thiết kế sao cho:

Răng dao đủ bền

Không gian rãnh đủ chứa phoi và dạng rãnh cuốn phoi tốt Tuổi bền và tuổi thọ của dao lớn, dao dễ chế tạo

II.3.3.1 Profin dọc trục:

Kết cấu răng và rãnh thể hiện rõ trong tiết diện dọc trục Vì vật liệu gia công có độ cứng trung bình thờng tạo ra phoi dây, nên dạng rãnh đợc thiết kế có hai cung tròn nối tiếp nhau để phoi dễ cuốn

Sơ đồ dạng răng và rãnh trong tiết diện chiều trục:

Trang 6



Dạng răng và rãnh đợc đặc trng bởi các thông số : Chiều sâu rãnh h; bớc răng t ; cạnh viền f ; chiều rộng lng răng b ; bán kính rãnh R, r ; góc trớc  ; góc sau 

Chiều sâu rãnh h, bớc răng t đợc thiết kế sao cho đủ không gian chứa phoi Nếu ta xem gần đúng rãnh thoát phoi nh hình tròn có đờng kính h thì diện tích của rãnh sẽ là:

4

1

h





Diên tích của dải phoi cuốn nằm trong rãnh sẽ là:

Ff = L.Sz (mm2) Trong đó: L: là chiều dài chi tiết

Sz: là lợng nâng của răng Khi cuốn vào trong rãnh, phoi không xếp đợc khít chặt Để phoi cuốn hết vào rãnh và không bị kẹt thì cần đảm bảo tỉ số:

2

.

4

h

S L F

r

f



Trong đó: K: là hệ số điền đầy rãnh Theo bảng 4.3.3a( trang 47-H-ớng dẫn thiết kế dụng cụ cắt kim loại), ta đớc: K = 3,5

Vậy: h  1,13 40 0 , 05 3 , 5 = 2,989 (mm)

 Chọn h = 4 (mm) Các công thức khác đợc tính theo kinh nghiệm nh sau:

Chiều rộng cắt răng: b = (0,3 0,4).t = 3  4  Chọn b = 3

Bán kính đáy răng: r = ( 0,5  0,55).h = 22,2  Chọn r = 2

Bán kính lng răng: R = (0,680,8).t = 6,88  Chọn R = 7

Để tăng tuổi bền của dao mặt sau đợc mài thêm cạnh viền f ở các răng cắt, f = 0,05 (mm); ở các răng sửa đúng f=0,2 (mm)

Dao chuốt lỗ then hoa, mặt trớc và mặt sau đều là mặt côn Góc tr-ớc:  = 15o ( tra theo bảng 4-3-3b trang 48- sách hớng dẫn thiết kế dụng

cụ cắt kim loại)

Góc sau ở dao chuốt phải trọn rất nhỏ để hạn chế hiện tợng giảm đ-ờng kính sau mỗi lần mài lại, làm tăng tuổi thọ của dao Góc sau đợc chọn

nh sau:

ở răng cắt thô:  = 3o

ở răng cắt tinh:  = 2o

Trang 7

ở răng sửa đúng:  = 30’

ở đáy rãnh chia phoi:  =5o

II.3.3.2 Profin mặt đầu ( trong tiết diện vuông góc với trục):

Trong dao chuốt lỗ then hoa, đờng kính đáy trợt Dt không thay đổi trong suốt cả phần có răng và có giá trị bằng, hoặc nhỏ hơn đờng kính phần định hớng phía trớc:

Để giảm ma sát giữa lỡi cắt phụ với thành lỗ then ngời ta thiết kế cạnh viền f ( chọn f = 0,8 ), với góc nghiêng phụ 1 ( Chọn 1 = 2o ), bắt

đầu từ răng thứ k trở về sau Trị số k đợc xác định từ biểu thức:

k.Sz = f  k =

z

S

f

=00,05,8 =16

Để thoát đá khi mài cạnh viền f của lỡi cắt phụ của dao chuốt lỗ then hoa thì chân răng có rãnh thoát đá, với bán kính góc lợn r = 0,5 (mm)

II.3.3.3 Số răng dao chuốt và đờng kính của chúng:

Số răng cắt thô:

Zth =  1

z

th

S

A

05 , 0

443 , 2

Trong công thức trên có cộng thêm 1 vì: răng đầu tiên có lợng nâng bằng 0 để sửa ba via, không tham gia cắt lợng d

Theo bảng 4.3.3e ( trang 52- sách hớng dẫn thiết kế dụng cụ kim loại), ta có số răng sửa đúng của dao chuốt: Zsđ = 5 (răng)

Số răng cắt tinh: Ztinh = 3 (răng)

Vậy tổng số răng cắt của dao chuốt:

Zc= Zthô + Ztinh = 50 + 3 = 53 (răng)

 Số răng cùng cắt lớn nhất:

Zomax =  1

t

L

10

40

 = 5 ( răng)

 Đờng kính các răng dao chuốt:

D1= Dmin = 25

D2 = D1 + 2.Sz

Dn-1 = Dn + 2.Sz

Vì Đờng kính răng sửa đứng bằng đờng kính răng cắt tinh cuối cùng và bằng đờng kính lớn nhất của lỗ then hoa:

Dsđ = Dct3 = Dmax

Nên ta sẽ tính ngợc từ đờng kính răng sửa đúng trở về răng cắt thô

đầu tiên Vậy đờng kính các răng dao chuốt sẽ là:

thô

tinh

đúng

Trang 8

12 26,10 37 28,60

II.3.3.4 Kiểm tra sức bền dao chuốt

Mỗi răng cắt của dao chuốt chịu hai lực thành phần tác động:

các lực Py của các răng sẽ triệt tiêu nhau

2 Thành phần 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 xong trờng hợp này it xảy ra Lực cắt tổng hợp P sẽ làm dao đứt ở tiết diện

đáy răng đầu tiên Điều kiện bền ở mặt cắt A-A đợc xác định nh sau:

 k b o

k b

D

P F

P





1

.

4

Trong đó:

D1: đờng kính răng đầu tiên D1= 25 P: lực tổng hợp khi chuốt: P = q.B.Zo.K (N)

 k b

 : giới hạn bền kéo cho phép:  k

b

Trong đó:

q: lực cắt trên một đơn vị chiều dài Theo bảng 4.3.3.g ( sách hớng dẫn thiết kế dụng cụ cắt kim loại ), ta có: q= 212 (N/mm2)

K: trị số điều chỉnh lực cắt: K= K.Km.Kd Theo bảng 4.3.3.h ta có: K ( góc trớc) = 0,93

Km( mài mòn) = 1

Kd (dung dịch tới) = 1

 K= 0,93.1.1= 0,93

Zo: số răng cùng cắt: Zo = 5 (răng)

B : tổng chiều dài lỡi cắt của một vòng cắt:

B = b.Zo = 3.5= 15 Vậy lực cắt: P = 212.15.5.0,93 = 14787 (N)

1

4

D

P

b







b



II.4 Phần đầu dao:

II.4.1 Phần đầu kẹp:

Đợc xác định theo điều kiện bền kéo của eo thắt và đợc tiêu chuẩn hoá:

b

k b

D

P





' 1

.

4

Trong đó:

Trang 9

 k

b

 : giới hạn bền kéo cho phép của dao:  k

b

(N/mm2)

P: lực kéo: P = 14787 (N)



 k b

P D





4

'

Theo tiêu chuẩn bảng 4.4.1.( sách hớng dẫn thiết kế dụng cụ cắt kim loại) Ta có bảng số liệu phần đầu kẹp và cổ đỡ phía sau:

Phần đầu kẹp:

Phần cổ đỡ phía sau:

II.4.2 Phần cổ dao và phần côn chuyển tiếp:

Trang 10

Phần cổ dao dùng để nối dài dao cho thuận lợi khi chuốt Đờng kính cổ: D2 = D1 – (12) mm Chon D2 = 53, độ chính xác h11

Chiều dài cổ l2 đợc tính từ điều kiện gá đặt theo sơ đồ sau:

l2 = lg – l3 = ( lh + lm + lb ) – l3

Trong đó:

lg: chiều dài gá

l3: Chiều dài phần côn chuyển tiếp Lấy l3=0,5.D1=12,5 (mm) Vậy chiều dài phần cổ dao: l2 = ( 8 + 25 + 12 ) – 12,5 = 32,5 (mm)

II.5 Phần định hớng phía trớc:

Phần định hớng phía trớc có tác dụng định vị chi tiết, làm cho chi tiết đồng tâm với dao chuốt, nhờ đó có thể cắt đợc lợng d đều Ngoài ra nó còn giúp khử độ nghiêng của chi tiết để tránh làm gãy các răng đầu cũng

nh toàn bộ dao chuốt

Chiều dài phần định hớng trớc đợc tính từ cuối phần côn chuyển tiếp đến răng đầu tiên của dao chuốt, kí hiệu: l4

Thờng lấy chiều dài l4 bằng chiều dài lỗ chuốt nhng không nhỏ hơn

40 (mm) Theo đầu bài chiều dài lỗ chuốt L = 40 (mm) do đó ta chọn chiều dài phần định hớng phía trớc l4 = 40 (mm)

Đờng kính D4 lấy đờng kính lỗ trớc khi chuốt: D4 = 25 (mm) theo kiểu lắp lỏng e8

II.6.Phần định hớng phía sau:

đúng, với sai lệch f7; chiều dài phần này lấy bằng 0,5  0,7 chiều dài chi tiết, và không nhỏ thua 20 mm

Vì vậy lấy l8= ( 0,5  0,7).40 = 20  28  l8 = 25 (mm)

II.7 Chiều dài dao:

Chiều dài dao cần nhỏ thua hành trình của máy và nhỏ thua 30.D

ldao = l1 + l2 + l3 + l4 + l5 + l6 + l7 +l8 + l9

Trong đó:

l1: Chiều dài phần đầu kẹp: l1 = 100 (mm)

Trang 11

l2: Chiều dài cổ dao: l2 = 20 (mm)

l3: Chiều dài phần côn chuyển tiếp: l3 = 25 (mm)

l4: Chiều dài phần định hớng phía trớc: l4 = 40 (mm)

l5: Chiều dài phần răng cắt thô: l5= t.Zthô = 10.75 = 750 (mm)

l6: Chiều dài phần răng cắt tinh: l6 = t.Ztinh= 10.3 = 30 (mm)

l7: Chiều dài phần răng sửa đúng: l7 = t.Zsđ = 10.5 = 50 (mm)

l8: Chiều dài phần định hớng phía sau: l8 = 25 (mm)

l9: Chiều dài phần cổ đỡ phía sau: l9= 45 (mm) Vậy chiều dài dao là:

ldao = 100 + 20 + 25 + 40 + 750 + 30 + 50 + 50 + 25 + 45 = 1085 (mm)

Ta nhận thấy ldao  30.D4 = 2160 (mm) Vậy dao đủ điều kiên cứng cững cho phép Hơn nữa phần cổ đỡ chỉ làm cho dao quá dài vì thế với chiều dài dao chuốt đã tính toán ở trên thì ta không cần làm phần cổ đỡ Nên chiều dài dao cần chế tạo là: ldao = 1040 (mm)

Dao này dùng cho máy chuốt ngang: kiểu 7A520, lực kéo danh nghĩa Pc = 20 (tấn), hành trình lớn nhất: 1600 (mm)

II.8 Lỗ định tâm:

Lỗ tâm dùng trong khi chế tạo dao, dùng khi mài sắc lại Lỗ tâm có thêm mặt côn bảo vệ 120o để giữ cho mặt côn làm việc 60o không bị xây xát

Sơ đồ hình vẽ lỗ tâm:



Theo bảng 4.9( hớng dẫn thiết kế dụng cụ cắt kim loại), ta có thông

số kích thớc lỗ tâm dao chuốt:

II.9 Yêu cầu kỹ thuật của dao chuốt lỗ then hoa:

Vật liệu dao chuốt:

Phần đầu dao( hay phần cán) làm bằng thép kết cấu( thép 45)

Phần phía sau ( từ phần định hớng phía trớc trở về sau) làm bắng thép gió P18

 Độ cứng: