BÀI TẬP LỚN THIẾT KẾ DỤNG CỤ CẮT

BÀI TẬP LỚN THIẾT KẾ DỤNG CỤ CẮT Bài 1: thiết kế dao tiện định hình để tiện cho chi tiết có hình dạng sau: chi tiết phức tạp để đảm bảo suất hiệu cao, ta nên dùng dao tiện định hình Đây loại dao mà profin dao có hình dạng gần giống với hình dạng profin chi tiết cần gia cơng -Ưu điểm dao tiện định hình: + Đảm bảo chất lượng bề mặt gia cơng + Có thể gia cơng chi tiết có hình dạng phức tạp + Đạt suất cao -Nhược điểm dao tiện định hình: + Lực cắt lớn + Thốt nhiệt phơi khó khăn + Khó chế tạo dao Phân tích yêu cầu kỹ thuật chi tiết: − Phân tích đặc điểm hình dạng hình học: Hình - Chi tiết gia cơng gồm bề mặt cần gia công mặt trụ, mặt côn mặt đầu - Vật liệu chi tiết gia công là: thép 45 có b=600 N/mm2 - Sai lệch kích thước ± 0.1 - Phơi dạng phơi trịn có đường kính ɸ=60 mm − Các u cầu kỹ thuật chi tiết: Tuy chi tiết có đoạn côn, mặt phẳng nghiêng, lý thuyết ta dùng dao trụ trịn, để có độ xác cao hơn, thực tế dung dao tiện có bề rộng lớn chi tiết khơng u cầu độ xác q cao, lại dung dao trụ trịn khơng đảm bảo độ cứng vững, nên trường hợp ta dung dao tiện lăng trụ hợp lý nhất, có độ cứng vững cao đảm bảo gia công chi tiết đạt yêu cầu Vậy ta dùng dao lăng trụ gá thẳng Phân tích lựa chọn điểm sở: − Mục đích nguyên tắc lựa chọn Góc trước góc sau dao tiện định hình điểm khác thường khơng nhau, dao tiện định hình lăng trụ ta phải chọn điểm sở − Lựa chọn điểm sở phù hợp với chi tiết gia công Để thuận tiện cho việc tính tốn ta chọn điểm sở theo nguyên tắc: điểm sở điểm xa chuẩn kẹp dao ta chọn điểm sở điểm hình vẽ Hình Chọn góc trước γ góc sau α Theo đề vạt liệu thép C45, b=600 N/mm2 Theo bảng 2.5 ta chọn : − Chọn góc trước ứng với điểm sở dao (điểm gần tâm chi tiết nhất) − Góc sau  Góc sắc dao : Tính toán chiều cao profin dao tiết diện N-N vng góc với mặt sau:  Sơ đồ tính tốn Xét điểm I profin chi tiết ta có điểm i’ tương ứng profin dao Gọi chiều cao profin dao điểm i’ h i, theo hình vẽ ta có: ==25; =0; =0;  Tính toán điểm lưỡi cắt: Xét điểm i profin chi tiết ta có điểm i’tương ứng profin dao Gọi chiều cao profin dao điểm i’ h i ,theo hình vẽ ta có: hi=τi.cos(α + γ) τi=Ci –B Ci=ri.cosγi B=r1cosγ1 Ta có : A=r1sinγ1=risinγi sinγi=(r1/ri) sinγ1 γi=arcsin (r1/ri) sinγ1  i = ri.cos(r/ri.sin) – r.cos hi = [ri.cos(r/ri.sin) – r.cos].cos( + )=τi.cos(α +γ) Tính điểm 1,5: r=r1=8 mm; γ=γ1=250 → A=rsinγ=8.sin250=3.3809 mm B=rcosγ=8.cos250=7.2504 mm C1=B=7.2504 mm τ1=h1=0 Tính điểm 2,3: r2=10 mm; sinγ2=(r1/r2).sinγ1=(8/10).sin250=0.338 → γ2=19.7608 B=7.2504 C2=r2cosγ2=10.cos(19.7608)=9.4111 mm → τ2=C2-B=9.4111-7.2504=2.1607 mm h2 = τ2cos(α + γ)=8.5678.cos(120+250)=1.7256 mm Tính điểm 4: r4=9.823 mm sinγ4=(r1/r4).sinγ1=(8/9.823).sin250=0,3441 → γ4=20.132 B=7.2504 mm C4=r4cosγ4=9.823.cos20.132=9.2228 mm τ4=C4-B=9.2228-7.2504=1.9724 mm h4=τ4.cos(α+γ)=1.9724.cos(120+250)=1.5752 mm Tính điểm 6,7: r6 =12 mm sinγ6=(r1/r6).sinγ1=(8/12).sin250=0,3169 → γ6=18.4790 B=7.2504 mm C6=r6.cosγ6=12.cos18.479=11.3812 mm τ6=C6-B=11.3812-7.2504=4.1308 mm h6=4.1308.cos(120+250)=3.299 mm Tính điểm 8,9: R8 =11 mm Sinγ8=(r1/r7).sinγ1=(8/11).sin250=0.3073 → γ8=17.9 B=7.2504 mm C8=r7.cosγ8=11.cos17.90=10.4675mm Τ8=C8-B=10.4675-7.2504=3.2171 mm H8=3.2171.cos(120+250)=2.5692 mm Tính điểm 10: R10 =15 mm sinγ9=(r1/r9).sinγ1=(8/15).sin250=0.2253 → γ9=13.02610 B=7.2504 mm C10=r10.cosγ10=15.cos13.0261 0=14.614 mm Τ10=C10-B=14.614-7.2504=7.3636 mm H10=9,6148.cos(120+250)=5.8808 mm Điểm ri (mm) A (mm) Sinγi γi Ci (mm) τi (mm) hi (mm) 1-5 2-3 10 9.82 12 11 15 6,7 8,9 10 3.3809 0.4226 0.338 25 19.7608 7.2504 9.4111 2.1607 1.7256 0.3441 20.132 9.2228 1.9724 1.5752 0.3169 0.3073 0.2253 18.479 17.9 13.0261 11.3812 10.4675 14.614 4.1308 3.2171 7.3636 3.299 2.5692 5.8808 Bảng Tính tốn thiết kế dao: Chiều cao hình dáng lớn chi tiết: B Tmax= = =7(mm) 60° r E d ° 60 F A M Hình Theo bảng tra B 14 H 75 E A 20 F 10 Bảng  Phần phụ profin dao tiện định hình r 0,5 d M 29.46 Hình Chiều rộng dao tiện định hình tính theo cơng thức sau lp=lq+a+b+c+b1 Trong : Lq: chiều dài đoạn lưỡi cắt (lấy chiều dài chi tiết định hình gá dao thẳng) lq= 40 (mm) c: chiều dài đoạn lưỡi cắt phụ để xén mặt đầu chi tiết lấy lớn phần vát mép 11,5 mm nÊn lấy c=2 (mm) a: chiều dài đoạn lưỡi cắt phụ nhằm tăng bền cho lưỡi cắt ta lấy a=25(mm) lấy a=2 (mm) b1: đoạn vượt ta lấy 0.51 (mm) nÊn lấy b1=1 (mm) Vậy Lp=40+2+2+1=45 (mm) Thiết kế dưỡng kiểm tra dao: Chiều dày dưỡng 2,5-3mm Kích thước danh ngĩa dưỡng phụ thuộc profin dao 50.004 48.8  Hình II Vật liệu làm dao truốt : Dao truốt kéo thường chế tạo từ loại vật liệu - Phần đầu dao ( hay phần cán ) làm thép kết cấu ( thép 45 ) - Phần phía sau ( từ phần định hướng phía trước trở sau ) làm thép gió P18 III Cấu tạo dao truốt Hình Trong : l1 : Chiều dài đầu kẹp l2 : Chiều dài cổ dao l3 : Chiều dài côn chuyển tiếp l4 : Chiều dài phần định hướng phía trước l5 : Chiều dài phần cắt sửa l6 : Chiều dài phần dẫn hướng phía sau IV Lượng nâng ( Sz) : Ở dao truốt ,răng sau cao trước lượng Sz – gọi lượng nâng Lượng nâng thay cho bước tiến dao Trên phần cắt thơ , có lượng nâng Trị số lượng nâng cắt thô Sz phụ thuộc vào vật liệu gia công Vật liệu gia cơng gang 32-52 có HB 210 => Chọn lượng nâng Sz = 0,04 ( mm ) (Bảng 5.2, Thiết kế dụng cụ công nghiệp) Phần cắt tinh : chọn cắt tinh , với lượng nâng giảm dần Sz1 = 0,7 Sz = 0,028 ( mm ) Sz2 = 0,4 Sz = 0,016( mm ) Sz3 = 0,2 Sz = 0,008 ( mm ) Phần sửa có lượng nâng Sz= ( mm ) V Lượng dư gia công : Lượng dư gia công cho theo yêu cầu công nghệ ,trị số lượng dư phụ thuộc chiều dài lỗ truốt , dạng gia công trước truốt Cơng thức tính lượng dư ( mặt hình học ) : Trong : Dsđ = Dmax ±  với  =  : lượng bù trừ đường kính lỗ bị lay rộng hay co sau truốt Dsđ = Dmax = 50.004 ( mm ) Dmin = 48.8 ( mm ) => A==0.652 ( mm ) VI Kết cấu rãnh : Kết cấu rãng phần quan trọng dao truốt Rănh rãnh thiết kế cho dao đủ bền , dủ không gian chứa phoi , tuổi bền tuổi thọ dao lớn dễ chế tạo A –Profin dao truốt Vật liệu gang 32-52 có độ cứng trung bình thường tạo phoi dây Vì dạng rănh thiết kế có cung trịn nối tiếp để phoi dễ f t R Sz Hình Trong : h : chiều cao rãnh (chiều sâu rãnh) r h Cb t : bước f : cạnh viền C : chiều rộng lưng R, r : bán kính đáy  : Góc trước  : Góc sau Tiết diện rãnh phoi: FB=K.F=K Sz L=3.0,04.40=4,8(mm2) Ta có bước răng: t= (1,2÷1,5)=(7,589÷9.48) Chọn t=8 mm Bước sửa đúng: tsđ =(0,6÷0,8)t=4,8÷6,4 mm Chọn tsđ =5mm Chiều cao h: h=1,13=2,475 Chọn h=3mm Các kích thước khác dao (bảng 5.4) R=5mm r=1,5mm c=3mm Cạnh viền : + Răng cắt: f = 0,05 ( mm ) + Răng sửa đúng: f = 0,2 ( mm ) Ở dao truốt lỗ trụ mặt trước mặt sau mặt Góc  chọn theo vật liệu gia công =>  = 5 Góc sau dao truốt phải chọn nhỏ để hạn chế tượng giảm đường kích sau lần mài lại, làm tăng tuổi thọ dao Góc sau chọn sau : - Ở cắt thô  = 3 - Ở cắt tinh  = 2 - Ở sửa  = 1 Số đồng thời tham gia cắt: Zmax==6 (răng) Số cắt thơ phải có : Trong : Athô : lượng dư thô Athô = A – Atinh = 0,652 – ( 0,028 + 0,016 + 0,008 ) = 0,6 ( mm )  = 1+ =16( ) + Số cắt thô: Zthô = 16 + Số cắt tinh: Ztinh = Vậy tổng số dao truốt : Z = Zthô + Ztinh + Zsửa = 16+3+5 = 24 ( ) - Đường kính dao truốt : Ta có bảng tính tốn đường kính sau: Bảng tính tốn đường kính Răng Đường kính Răng Đường kính D1 = D2A D2 = D1 + 2.Sz D3 = D2 + 2.Sz 48,696 48.776 48.856 D13 = D12 + 2.Sz D14 = D13 + 2.Sz D15= D14 + 2.Sz 49.656 49.736 49.816 D4 = D3 + 2.Sz 48.936 D16= D15 + 2.Sz 49.896 D5 = D4 + 2.Sz 49.016 D17= D16 + 2.Sz 49.952 D6 = D5 + 2.Sz 49.096 D18= D17 + 2.Sz 49.984 D7 = D6 + 2.Sz 49.176 D19= D18 + 2.Sz 50 D8 = D7 + 2.Sz 49.256 D20= D19 50 D9 = D8 + 2.Sz 49.336 D21= D20 50 D10 = D9 + 2.Sz 49.416 D22= D21 50 D11 = D10 + 2.Sz 49.496 D23= D22 50 D12= D11 + 2.Sz 49.576 D24= D23 50 Bảng Kiểm tra sức bền dao chuốt: - Đường kính đáy Với dao chuốt lỗ trụ Hệ số phụ thuộc vào vật liệu gia cơng, hình dáng dao chuốt Lượng nâng cắt thô số đồng thời tham gia cắt lớn D Đường kính lỗ chuốt hệ số điều chỉnh xét tới ảnh hưởng góc trước , góc sau, độ mịn dao dung dịch trơn nguội đến lực cắt Ta có =3540 ; x=0,73 ; ; ; ; Suy Xác định kích thước phần định hướng phía trước dao L= L1+ L3 + Lc + Ln+ L4 =140+40=180 L1 =80Chiều dài phần kẹp đầu dao chuốt mâm kẹp L4 =40 Chiều dài phần định hướng phía trước chiều dài lỗ chuốt Lc Chiều dày thành máy L3=15 Chiều dài côn chuyển tiếp Chiều dài cổ L2 từ điều kiện gá đặt L2 = L -( L1 + L3 + L4 ) =45 Phần định hướng dùng để dẫn hướng dao lúc bắt đầu truốt Chiều dài L4= ( 0,8  ) L L4 ≥ 40 ( mm ) L4 = ( 0,8  ) L = 32  40 => L4 = 40 ( mm )  Phần dẫn hướng phía sau L6 Chiều dài L6 = ( 0,5  0,7 ) L L6  20 ( mm ) L6 = ( 0,5  0,7 ) L = 20  28 => L6 = 25 ( mm )  Chiều dài dao + Chiều dài phần cắt sửa L5 L5 = lc + lsđ= ( Zth + Zt ) t + Zsđ tsđ = ( 16+3 ) + 5 = 177( mm ) + Chiều dài toàn dao L0 = L1 + L2 + L3 + L4 + L5 + L6 = 80+45+15+40+25+177 = 382( mm ) - Lỗ Tâm Chọn lỗ tâm có kích thước d D 7,5 L 7,5 l 3,6 Bảng Hình 10 VII Yêu cầu kỹ thuật : Dao truốt lỗ trụ 1- Vật liệu dao truốt chế tạo thép P18 2- Độ cứng dao sau nhiệt luyện Phần cắt phần định hướng phía sau: HRC = 62  65 Phần cắt phần định hướng phía trước: HRC = 60  62 Phần đầu dao ( phần kẹp ) : HRC = 40  47 a 3- Độ nhẵn bề mặt : + Cạnh viền sửa Ra = 0,32 + Mặt trước , mặt sau , mặt côn làm việc lỗ tâm , mặt đầu hướng Ra = 0,63 + Phần trụ đầu dao , rãnh chia phoi Ra = 1,25 + Các mặt không mài Ra = 2,5 4- Sai lệch bước không vượt lần dung sai theo cấp xác 5- Sai lệch lớn đường kính cắt thô không vượt 6- Sai lệch cho phép đường kính sửa cắt tinh - 0,01 không vượt - 0,005 7- Độ đảo tâm theo đương kính ngồi sửa ,răng cắt tinh , phần định hướng sau không vượt trị số dung sai đường kích tương ứng 0,006 Độ sai lệch góc cho phép khơng vượt quá: Góc trước 20 Góc sau cắt 30  Góc sau sửa 15  Góc sau chia phoi 30  8- Sai lệch chiều sâu đáy rãnh không vượt +0,3 9- Chiều rộng cạnh viền sửa f = 0,05  0,2 mm Trên cắt , chiều rộng cạnh viền không vượt 0,05 VIII Hình vẽ dao chuốt lỗ trụ Hình 11 B- THIẾT KẾ DƯỠNG KIỂM TRA VÀ PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA Dưỡng dùng để kiểm tra profin dụng cụ sau chế tạo Kích thước danh nghĩa dưỡng kích thước danh nghĩa dao Kích thước danh nghĩa dưỡng quy định theo luật bao bị bao giá trị sai lệch lấy theo cấp xác với miền dung sai H, h (TCVN 2245 – 77) Dưỡng kiểm dùng để kiểm tra dưỡng Kích thước danh nghĩa dưỡng kiểm dược quy định theo luật bao bị bao, song dưỡng dễ chế tạo xác, đo bị mịn theo phương, theo kinh nghiệm, người ta lấy kích thước danh nghĩa dưỡng kiểm kính thước danh nghĩa dưỡng đo Sai lệch lấy đối xứng, giá trị sai lệch lấy theo cấp xác với miền dung sai J s, js ( TCVN 2245 – 77) Vật liệu dưỡng chế tạo từ thép lò xo 65 thép có tích chống mài mịn cao, độ cứng sau nhiệt luyện đạt 58 –65 HRC Độ nhám mặt làm viẹc đạt khoảng Ra = 0,63 …0,32 ( độ bóng  = … ) mặt lại đạt Ra = 1,25 ( độ bóng  = ) C- LẬP QUY TRÌNH GIA CƠNG Sơ đồ gá đặt Hình 12 Định vị kẹp chặt Dao truốt định vị kẹp chặt gá kẹp dao thích hợp Yêu cầu gá kẹp phải bảo đảm định vị dao tốt với sơ đồ tính tốn, phải điều chỉnh tốt, kẹp chặt chắn, ổn định có tính công nghệ tốt, chế tạo lắp ghép dễ dàng Hình 13 Theo bảng 5.7 ta chọn gá kẹp dao truốt đầu kẹp nhanh máy truốt ngang7A510 Dùng mặt đầu chi tiết tì vào đệm cầu tự lựa khử bậc tự do, dùng mặt trụ khử bậc tự Chọn kiểu dao truốt máy truốt Khi gia cơng bề mặt định hình thường dùng dao truốt kéo tiến hành máy truốt ngang truốt lỗ trụ bề mặt dịnh hình nên ta dùng dao truốt kéo tiến hành máy ngang Tính kỹ thuật loại máy truốt ngang tra theo bảng 5.7 (Thiết kế dụng cụ công nghiệp) Kiểu Máy 7A510 Lực kéo danh nghĩa (tấn) 10 Chiều dài hành trình truợt (mm) Tốc độ hành trình làm việc (m/ph) max max 1250 100 13 1,5 Tốc độ hành trình ngược (m/min) 25 Động điện Công suất (kw) Số vòng quay(v/ ph) 14 970 Bảng Mài dao - Sau khoảng thời gian làm việc định dao truốt bị mịn mặt trước ta cần phải mài lại dao - Dao chuốt mài sắc lại có hai trường hợp: +) Chỉ mài lại mặt trước phần me cắt (phần me cắt hay cịn gọi mặt sau chính, rộng khoảng 0,5-0,8mm nghiêng 3-5 độ so với mặt phẳng qua lưỡi cắt song song với đường tâm dao) Hình 14 +) Mài sắc lại dao chuốt phải mài mặt trước, không đc mài mặt sau mài mặt sau làm giảm chiều cao cắt, tuổi bền dao giảm nhanh Dao chuốt dụng cụ gia công hàng loạt, chế tạo phức tạp đắt tiền, mà tuổi bền dao ngắn tính kinh tế khơng cao Đó lý chọn góc sau đỉnh dao chuốt phải chọn nhỏ tối thiểu độ để mài lại mặt trước chiều cao dao giảm không đáng kể, đảm bảo gia công chi tiết nằm miền dung sai cho phép - Khi mài dao trước cần ý tới đường kính đá mài để tránh tượng cắt lẹm - Cịn chi tiết có u cầu độ xác cao mà lại phải sản xuất theo lơ loạt lớn phải có nhiều dao chuốt để thay cho (dao có tuổi bền định) - Khi mài sắc lại làm giảm cấp xác dao