Thiết kế dụng cụ cắt kim loại

Tài liệu tham khảo kỹ thuật công nghệ cơ khí Thiết kế dụng cụ cắt kim loại

Phần I

Dao tiện định hình

Yêu cầu:Thiết kế dao tiện định hình với số liệu sau:

Vật liệu gia công : thép 45 có σb = 750 N / mm2

I Chi tiết gia công :

Chi tiết gia công làm từ thép 45, σb = 750 N/ mm2, bao gồm nhiều loại bề mặt tròn xoay, mặt trụ, mặt côn Đây là một chi tiết tơng đối điển hình Kết cấu chi tiết cân đối Độ chênh lệch đờng kính không quá lớn Trên chi tiết không có đoạn nào có góc profin quá nhỏ hoặc bằng 0

II Chọn loại dao :

ở chi tiết này, có thể dung dao lăng trụ hay tròn đều đợc cả Song để đơn giản trong việc thiết kế, chế tạo cũng nh gá và gia công Ta chọn dao tiện định hình hình tròn

Căn cứ vào chiều sâu max của chi tiết :

Dựa vào vật liệu gia công ta chọn góc trớc của dao γ = 22°

* Chọn góc sau α Góc sau α của dao chọn α = 11°

V Tính toán dao tiện định hình hình tròn gá thẳng :

• Sơ đồ tính toán

α: góc sau của dao tại điểm cơ sở, α =110

• Thiết kế profin dao

Profin dao đợc xác định trong hai tiết diện là: tiết diện trùng mặt trớc và tiết diện chiều trục

 Tiết diện trùng mặt trớc

Với tiết này ta cần xác định hai giá trị:

lK : toạ độ dài chi tiết tại điểm K

τK : chiều cao profin dao tại điểm K theo mặt trớc

.cos( ).cos( )arcsin( ) .sin( )

τ

γγγ

r1 : bán kính chi tiết ở điểm cơ sở, r1 = 6mm

rK : bán kính chi tiết ở điểm tính toán K

γ1: góc trớc ở điểm cơ sở, γ1 = γ = 220

γK : góc trớc ở điểm tính toán K

 Tiết diện chiều trục

Với tiết này ta cũng cần xác định hai giá trị:

lK : toạ độ dài dao tại điểm K

RK : bán kính dao tại điểm K

R : bán kính dao tại điểm cơ sở, R = 20mm

Q : bán kính đờng tròn tiếp xúc với mặt trớc dao

.cos( ) 7,678arcsin( ) 16,3172 .sin( ) 2,248

τ τ

γγ

Cũng với cách tính nh vậy, ta xác định đợc những điểm còn lại.

Sau đây là bảng kết quả tính toán tại các điểm

Phần phụ của profin dụng cụ dùng để vát mép và chuổn bị cho nguyên công cắt đứt kích thớc của phần phụ gồm:

a = b = 1 ( mm)

g : Chiều rộng lỡi dao cắt đứt chọn g = 2 ( mm )

f : Chiều rộng vát của chi tiết chọn f = 1 ( mm )

4 Sai lệch góc khi mài không quá 15’ – 30’

VIII Hình vẽ dao tiện đình hình hình tròn tiện ngoài gá thẳng

PhÇn II

Dao truốt

Yêu cầu:Thiết kế dao truốt với số liệu sau:

- Vật liệu gia công : thép 20 X có HB = 170 => σb = 800 N/ mm2

- Đờng kích lỗ sau khi khoan Do = 15,2 mm

- Đờng kích lỗ sau khi truốt D = 16H8 mm

II Vật liệu làm dao truốt :

Dao truốt kéo thờng đợc chế tạo từ 2 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

III Cấu tạo dao truốt

Trong đó :

l1 : Chiều dài đầu kẹp

l2 : Chiều dài cổ dao

l3 : Chiều dài côn chuyển tiếp

l4 : Chiều dài phần định hớng phía trớc

l5 : Chiều dài phần cắt và sửa đúng

l6 : Chiều dài phần dẫn hớng phía sau

IV L ợng nâng của răng ( S z ) :

ở dao truốt ,răng cao hơn răng trớc một lợng Sz – gọi là lợng nâng của răng Lợng nâng thay cho bớc tiến dao

Trên phần răng cắt thô , các răng có lợng nâng bằng nhau Trị số lợng nâng của răng cắt thô Sz phụ thuộc vào vật liệu gia công Vật liệu gia công là thép 20 X có σb = 800 N/mm2 => Chọn lợng nâng bằng nhau Sz = 0,03 ( mm ) (Bảng 4.3.1)

Phần răng cắt tinh : chọn 3 răng cắt tinh , với lợng nâng các răng giảm dần

A= sd −Trong đó :

Kết cấu răng và rãng là phần quan trọng nhất của dao truốt Rănh và rãnh

đợc thiết kế sao cho dao đủ bền , dủ không gian chứa phoi , tuổi bền và tuổi thọ của dao lớn và dẽ chế tạo

A Profin dao truốt –

Khi truốt thép có độ cứng trung bình thờng tạo ra phoi dây Vì vậy dạng rănh đợc thiết kế có 2 cung tròn nối tiếp để phoi dễ cuốn

2 = >

h

S L F

- ở răng cắt thô α = 3°.

- ở răng cắt tinh α = 2°

- ở răng sửa đúng α = 1°

- ở đáy răng chia phoi α = 4°

B Profin mặt đầu – ( trong tiết diện vuông góc với trục )

Trong tiết diện này , dao truốt lỗ trụ có lỡi cắt là những vòng tròn đồng tâm lớn dần theo lợng nâng Để phoi dễ cuốn vào rãnh , lỡi cắt chia thành

những đoạn nhỏ sao cho chiều rộng mỗi đoạn không lớn hơn 6 ( mm )

Góc sau rãnh chứa phoi ta lấy 4° , số lợng rãnh là 8 (Bảng 4.3.3c), chiều rộng rãnh m = 1 ( mm ), bán kính rãnh r = 0,4 ( mm ) (Bảng 4.3.3d)

L : chiều dài chi tiết gia công L = 30 ( mm )

=

o

Z

Zo = 4 răng, đảm bảo điều kiện định hớng tốt đồng thời không quá tải

E - Đờng kích các răng dao truốt :

Răng Đờng kính Răng Đờng kính Răng Đờng kính

F Kiểm tra sức bền dao truốt :–

Sơ đồ chịu lực : mỗi răng cắt của dao chịu 2 lực thành phần tác dụng Thành phần hớng kính Py hớng vào tâm dao Tổng hợp các lực Py của các răng

sẽ triệt tiêu 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 Song trờng hợp này ít xảy ra Lực tổng hợp P dễ làm dao đứt ở tiết diện đáy răng

2 01

D

P F

01

max

2,9

26645,7

4

.4

mm N D

=

ππ

σVậy dao đủ bền

G Phần đầu dao –

Phần đầu dao gồm đầu kẹp L1 , cổ dao L2 , con chuyển tiếp L3

• Phần đầu kẹp L1

Để chọn đợc kích thớc hợp lý ( đủ bền ) , phần đầu kẹp xác đinh theo

điều kiện bền kéo của eo thắt D’1:

Vì đờng kính của dao nhỏ, mà số răng không lớn nên ta chọn giải pháp làm dao liền khối

4

.4

πσ

• Phần cổ dao L2 và côn chuyển tiếp L3

Phần cổ dao dùng để nối dài dao cho thuận lợi khi truốt

Lh : chiều dài khe hở Lh = 5 ữ 10( mm ) => Lh = 10( mm )

Lm : chiều dầy thành máy Lm = 20 ữ 30( mm ) => Lm= 30( mm )

Lb : chiều dài bạc gá Lb = 10 ữ 15( mm ) => Lb = 15( mm )

L3 : chiều dài phần côn chuyển tiếp

L3 = 0,5.D1 = 0,5.14 =7 ( mm )

=> L2 = ( 10 + 30 + 15 ) – 7 = 48 ( mm )

• Chiềudài của dao

+ Chiều dài phần cắt và sửa đúng L5

L5 = lc + lsđ= ( Zth + Zt ) t + Zsđ tsđ = ( 13 +3 ) 8 + 7 8 = 170 ( mm )+ Chiều dài toàn bộ dao

Dao truốt lỗ trụ

1- Vật liệu dao truốt chế tạo bằng thép P18

2- Độ cứng của dao sau khi nhiệt luyện

quá - 0,008 6- Sai lệch cho phép đờng kính các răng sửa đúng và răng cắt

tinh không đợc vợt quá - 0,0087- Độ đảo tâm theo đơng kính ngoài của răng sửa đúng ,răng cắt

tinh , phần định hớng sau không đợc vợt quá trị số dung sai của đờng kích tơng ứng 0,006

8- Độ elip trên phần công tác phải nằm trong dung sai của đờng

kích tơng ứng 0 ữ 0,0219- Độ sai lệch góc cho phép không vợt quá:

Góc sau của răng cắt 30 ′

Góc sau của răng sửa đúng 15 ′

Góc sau của răng chia phoi 30 ′

10- Sai lệch chiều sâu đáy rãnh răng không đợc vợt quá +0,311- Chiều rộng cạnh viền trên răng sửa đúng f = 0,1 ữ 0,2 mm

.Trên răng cắt , chiều rộng cạnh viền không đợc vợt quá 0,05

VIII Hình vẽ dao chuốt lỗ trụ

I TÝnh to¸n thiÕt kÕ dao :

§Ó gia c«ng b¸nh r¨ng h×nh trô trªn ta dïng dao phay l¨n r¨ng tinh 1 ®Çu mèi, nguyªn, cÊp chÝnh x¸c A, trôc vÝt c¬ së Acsimet

= n n

t

3 – ChiÒu cao ®Çu r¨ng h1=1,25.m.f

f : hÖ sè chiÒu cao ®Çu r¨ng , chän f = 1

Cos ϕ = 1 - 4,5

e

D

f m.

= 1 - 4,5

50

1.1 = 0,91

→ϕ = 24o30’

 Z =

'3024

14 – Gãc nghiªng lý thuyÕt cña r·nh xo¾n ( Gãc xo¾n cña r·nh vÝt )

sin ω =

t

D

n m.

0,0215

5,46

1.1sinω = = => ω = 1o13’

15 – Bíc r·nh xo¾n lý thuyÕt ( Bíc xo¾n cña r·nh vÝt )

T = π Dt cotg ω = π 46,5 cotg 1o 13’ = 6878 (mm)

16 - Bíc cña r¨ng vÝt theo chiÒu trôc

t =

ωcos

n

t

= 3,142

)'131cos(

1416,3

2 + + + = (mm)

18 - Gãc cña r·nh tho¸t phoi

Chän phô thuéc vµo sè r¨ng Z cña dao phay Z = 15 r¨ng

).2.( −π

15.10

)6.250

Ta lÊy theo tiªu chuÈn d = 22 ( ΓOCTY 4020 – 48 )

21 – §êng kÝnh cña ®o¹n r·nh then kh«ng tiÖn

d1 = 1,05 d = 1,05 22 = 23 (mm)

22 - §êng kÝnh cña gê

D1 = De - 2 H - (1 ÷ 2 ) = 50 - 2 6 - (1 ÷ 2) = 37 (mm)

Ta lÊy theo tiªu chuÈn D1 = 35 ( ΓOCTY 4020 – 48 )

23 - ChiÒu dµi cña gê :

II Điều kiện kỹ thuật của dao

4 Sai lệch giới hạn của bớc rãnh thoát phoi 90±

5 Sai lệch ghới hạn của bớc rãnh vít theo mặt trớc răng +190àm

6 Độ đảo mặt đầu của gờ +0,01 mm

7 Sai lệch của góc cắt 40 '

' 20

+

−

8 Sai lệch chiều dài răng ± 0,03 mm

9 Sai lệch chiều dày răng ± 0,020 mm

10 Sai số tích luỹ lớn nhất của bớc vòng của rãnh xoắn 0,035 mm

11 Hiệu số khoảng cách từ đỉnh răng phân bố dọc rãnh phoi đến trục dao phay + 0,015 mm

12 Độ đảo hớng kính của vòng gờ 0,02 mm

13 Giới hạn sai lệch góc profile ( trong giới hạn của phần có hiệu lực của profile và đờng thẳng của nó trong tiết diện pháp tuyến ) 0,015 mm

14 Giới hạn sai lệch hớng tâm của mặt trớc ở điểm bất kỳ trên chiều cao của profile 0,05 mm

15 Sai lệch giới hạn bớc 0,015 mm±

16 Sai số tích luỹ giới hạn trên độ dai ba bớc răng ± 0,015 mm

17 Độ đảo hớng kính theo đờng kính ngoài trong giới hạn một đờng vít 0,03 mm

18 Nhãn hiệu

- Nơi sản xuất : ĐHBKHN

- Kiểu dao phay liền m = 1

- Dung sai của dao cấp chính xác A

III H×nh vÏ dao phay l¨n r¨ng

Mục lục

phần I : dao tiện định hình

I Chi tiết gia công

II Chọn loại dao

III Chọn cách gá dao

IV Chọn thông số hình học dụng cụ

V Tính toán dao tiện định hình hình tròn gá thẳng

VI Phần phụ của profin dụng cụ

VII Điều kiện kỹ thuật

VIII Hình vẽ dao tiện đình hình hình tròn tiện ngoài gá thẳng

Phần II : Dao tRuốt

I Sơ đồ cắt truốt

II Vật liệu làm dao truốt

III Cấu tạo dao truốt

IV Lợng nâng của răng ( Sz)

V Lợng d gia công

VI Kết cấu răng và rãnh

VII Yêu cầu kỹ thuật

VIII Hình vẽ dao chuốt lỗ trụ

Phần III : Dao Phay lăn răng

I Tính toán thiết kế dao

II Điều kiện kỹ thuật của dao

III Hình vẽ dao phay lăn răng

Tài liệu tham khảo

1 Hớng dẫn thiết kế dụng cụ cắt

2 Bài giảng thiết kế dụng cụ công nghiệp

3 Nguyên lý gia công vật liệu