Bài giảng Công nghệ tạo hình dụng cụ: Chương 3 - Các điều kiện tạo hình bề mặt khi gia công được biên soạn với các nội dung chính sau: Điều kiện cần khi tạo hình bề mặt bằng dụng cụ cắt; Điều kiện đủ khi tạo hình bề mặt bằng dụng cụ cắt; Hiện tượng cắt lẹm; Xác định các điểm đặc biệt;... Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết bài giảng tại đây!
CHƯƠNG CÁC ĐIỀU KIỆN TẠO HÌNH BỀ MẶT KHI GIA CÔNG Giới thiệu Với bề măt chi tiết cho trước chuyển động tạo hình chọn có trường hợp khơng thể tìm bề mặt khởi thủy dụng cụ nên khơng thể tạo hình Trong thực tế sản xuất có nhiều trường hợp gia công bề mặt cho trước theo vẽ gia cơng xảy tượng sau: - Cắt lẹm prôfin : phần chi tiết bị dao thâm nhập vào - Không cắt hết lượng dư : profin chi tiết để lại đường cong chuyển tiếp VD: Khi gia công ren dao phay tồn cung cong đáy rãnh (đường cong chuyển tiếp) Khi phay trục then hoa dao phay lăn ln hình thành tồn đường cong chuyển tiếp Khi gia công bánh trụ dao phay lăn có cạnh vát, dao xọc dao lược thường xảy tượng cắt lẹm vào chân → Nhiệm vụ đặt người thiết kế dụng cụ : xác định, phân tích cách đầy đủ khả tạo hình phương pháp lựa chọn, nguyên nhân gây sai lệch prôfin chi tiết trình cắt sở khảo sát điều kiện cần đủ CHƯƠNG CÁC ĐIỀU KIỆN TẠO HÌNH BỀ MẶT KHI GIA CƠNG I Điều kiện cần tạo hình bề mặt dụng cụ căt Với bề mặt chi tiết C cần tạo hình, chuyển động tao hình chọn để tạo thành bề mặt chi tiết C phải tồn mặt khởi thuỷ K dụng cụ Điều kiện gắn liền với việc đảm bảo tiếp xúc đồng thời thời điểm khác cặp bề mặt chi tiết C dụng cụ q trình gia cơng Nếu bề mặt khởi thuỷ K dụng cụ mà khơng tồn khơng thể tạo dụng cụ không gia công bề mặt chi tiết C Điều kiện cần tạo hình điều kiện tồn bề mặt khởi thủy dụng cụ Điều kiện mơ tả tốn học sau: - Bề mặt chi tiết có phương trình f(x1,y1,z1) =0 → véc tơ pháp tuyến bề mặt N - Chuyển động tạo hình có vận tốc V với tham số chuyển động t → Họ bề mặt chi tiết chuyển động tạo hình có phương trình F(x,,y, z, t) =0 Điều kiện tồn bề mặt khởi thủy dụng cụ → Điều kiện tồn nghiệm thực hệ phương trình sau: F ( x, y , z , t ) F ( x, y, z , t ) 0 t F ( x, y , z , t ) 0 N V CHƯƠNG CÁC ĐIỀU KIỆN TẠO HÌNH BỀ MẶT KHI GIA CƠNG Ví dụ 1: Cho đường thẳng có phương trình:y1 = x1 hệ tọa độ o1x1y1 chuyển động tịnh tiến dọc trục ox với tham số chuyển động C Hỏi họ đường thẳng có tồn tai đường bao khơng? Giải: Phương trình đường thẳng hệ o1x1y1 : y1 - x1 = (1) CT chuyển trục từ hệ o1x1y1 sang hệ oxy: y=y1 (2) x=x1 + C (3) (1), (2), (3)→ Phương trình họ đường thẳng: F F(x,y, C) = y - x - C =0 → 1 C → hệ phương trình sau khơng có nghiệm thực F ( x, y , C ) F ( x, y, C ) C → họ đường thẳng không tồn tai đường bao CHƯƠNG CÁC ĐIỀU KIỆN TẠO HÌNH BỀ MẶT KHI GIA CƠNG Ví dụ 2: Khảo sát điều kiện cần cho trường hợp tạo hình mặt phẳng C dụng cụ với chuyển động tạo hình chuyển động quay xung quanh đường trục OO Giải: a Trục OO nằm mặt phẳng C Tại điểm mặt phẳng C: N V → mặt khởi thuỷ không tồn → Gia công tạo hình mặt phẳng điều kiện khơng thực b Trục OO // mặt phẳng C cách mặt phẳng C khoảng cách r Tồn điều kiện N V điểm nằm hình chiếu O’O’ OO mặt C → O’O’ đường đặc tính E Đường E quay quanh OO tạo mặt khởi thuỷ K mặt trụ tròn xoay → mặt khởi thuỷ dao phay trụ CHƯƠNG CÁC ĐIỀU KIỆN TẠO HÌNH BỀ MẶT KHI GIA CƠNG α c Trục OO vng góc mặt phẳng C Tại điểm mặt phẳng C: → mặt khởi thuỷ dụng cụ trùng với mặt d Trục OO cắt mặt phẳng C góc α Tồn điều kiện N V điểm nằm hình chiếu O’O’ OO mặt C → O’O’ đường đặc tính E Đường E quay phẳng C → mặt khởi thuỷ dao phay mặt đầu quanh OO tạo mặt khởi thuỷ K mặt → mặt khởi thuỷ dao phay góc N V CHƯƠNG CÁC ĐIỀU KIỆN TẠO HÌNH BỀ MẶT KHI GIA CƠNG II Điều kiện đủ tạo hình bề mặt dụng cụ căt Điều kiện đủ tạo hình bề mặt dụng cụ căt điều kiện tạo hình khơng để xảy cắt lẹm không để lại lượng dư (đường cong chuyển tiếp) Trong q trình gia cơng ln ln có tiếp xúc bề mặt khởi thuỷ K dụng cụ bề mặt chi tiết C Có thể xảy trường hợp: Trường hợp 1: Khi tiếp xúc, mặt khởi thuỷ K nằm thân chi tiết, trường hợp dụng cụ không cắt lẹm vào chi tiết Trường hợp 2: Khi tiếp xúc, mặt khởi thuỷ K có phần thâm nhập vào thân chi tiết, lúc xảy tượng chi tiết bị cắt lẹm Trường hợp 3: Tại điểm đặc biệt bề mặt chi tiết không dược tạo hình đúng: cắt lẹm để lại lượng dư CHƯƠNG CÁC ĐIỀU KIỆN TẠO HÌNH BỀ MẶT KHI GIA CÔNG Khảo sát tiếp xúc bề mặt chi tiết C bề mặt khởi thuỷ K cách khảo sát tiếp xúc cặp profin bề mặt chi tiết c profin bề mặt khởi thủy dụng cụ k (cặp đường cong tiết diện phẳng tiết diện pháp tuyến bề mặt chi tiết C bề mặt khởi thuỷ K điểm khảo sát) Trường hợp 1: tiếp xúc mà điểm tạo hình prôfin lồi bề mặt khởi thủy k tiếp xúc với prôfin lõm chi tiết c với rk ≤ rc → khơng có tượng cắt lẹm Trường hợp 2: tiếp xúc điểm tạo hình prơfin lồi bề mặt khởi thủy k tiếp xúc với prôfin lõm chi tiết c với rk > rc → tượng cắt lẹm xảy CHƯƠNG CÁC ĐIỀU KIỆN TẠO HÌNH BỀ MẶT KHI GIA CÔNG Trường hợp 3: tiếp xúc điểm tạo hình cặp prơfin lồi bề mặt khởi thủy k & bề mặt chi tiết c → khơng có tượng cắt lẹm Trường hợp 4: Tại điểm đặc biệt profin chi tiết : điểm véc tơ tiếp tuyến thay đổi TT TP → khơng tạo hình CHƯƠNG CÁC ĐIỀU KIỆN TẠO HÌNH BỀ MẶT KHI GIA CƠNG Hiện tượng cắt lẹm a Xác định bán kính cong • Đường cong phẳng cho phương trình y = f(x) → bán kính cong xác định theo công thức: dy 1 dx r d2y dx 3/2 • Đường cong phẳng cho phương trình tọa độ cực: = ()) → bán kính cong xác định theo cơng thức: d 2 d r d 2 d 2. d d • Đường cong phẳng cho phương trình tham số: x = 1(t); y = 2(t) → bán kính cong xác định theo cơng thức: dx dy dt dt r dx dy dt dt d x d2y dt dt 2 CHƯƠNG CÁC ĐIỀU KIỆN TẠO HÌNH BỀ MẶT KHI GIA CƠNG Ví dụ: Xác định bán kính cong đường cong hớt lưng có phương trình dạng sau: K Z R 2. R C. R Bán kính vòng đỉnh dao K: lượng hớt lưng Z: số dao d d 2 C; d d Bán kính cong đường cong hớt lưng : C 2 ( R C. ) 2.C ( R C. ) 2 CHƯƠNG CÁC ĐIỀU KIỆN TẠO HÌNH BỀ MẶT KHI GIA CƠNG b Quan hệ bán kính cong tiết diện rN : Bán kính cong đường cong tiết diện pháp tuyến r: : Bán kính cong đường cong tiết diện hợp với tiết diện pháp tuyến mơt góc xác định sau: r = rN cos CHƯƠNG CÁC ĐIỀU KIỆN TẠO HÌNH BỀ MẶT KHI GIA CƠNG Ví dụ 1: Hãy xác định bán kính cong rN mặt tiết diện pháp tuyến NN điểm M Cho biết bán kính cong tai điểm tiết diện mặt đầu AA r rN : Bán kính cong đường cong tiết diện pháp tuyến r: : Bán kính cong đường cong tiết diện hợp với tiết diện pháp tuyến mơt góc α xác định sau: r = rN cos α → rN = 𝒓 𝒄𝒐𝒔∝ CHƯƠNG CÁC ĐIỀU KIỆN TẠO HÌNH BỀ MẶT KHI GIA CƠNG Ví dụ 2: Xác định kích thước đá mài hình trụ để để mài lỗ trục khơng xảy cắt lẹm rN : Bán kính cong đường cong tiết diện pháp tuyến r: : Bán kính cong đường cong tiết diện hợp với tiết diện pháp tuyến mơt góc α xác định sau: r = rN cosα → rn = 𝒓 cosα (1) ĐK để không xảy cắt lẹm điểm nguy hiểm ( điểmA) → Trong tiết diện pháp tuyến Rđ < rN (2) 𝒓 (1) & (2) → Rđ < cosα CHƯƠNG CÁC ĐIỀU KIỆN TẠO HÌNH BỀ MẶT KHI GIA CƠNG Ví dụ 3: Xác định kích thước đá mài hình để để mài lỗ trục khơng xảy cắt lẹm Thông số cho trước: r, γ, β Yêu cầu: xác định Rđ để không xảy cắt lẹm CHƯƠNG CÁC ĐIỀU KIỆN TẠO HÌNH BỀ MẶT KHI GIA CƠNG Mặt đá tiếp xúc với mặt côn chi tiết theo đường sinh AB Đường trục tâm đá mài đường trục tâm mặt giao theo góc Tiết diện NN qua điểm A tiết diện nguy hiểm nhất, cần xác định bán kính cong hai bề mặt đá chi tiết tiết diện Bán kính cong đường cong tiết diện bề mặt chi tiết tiết diện NN: r r cos 1 rN sin 1 90 rN Bán kính cong đường cong tiết diện bề mặt đá mài tiết diện NN: Rd RN sin( - ) 90 ( ) RN Rd cos Điều kiện không cắt lẹm : RN rN Rd r r sin( - ) Rd sin( - ) sin sin CHƯƠNG CÁC ĐIỀU KIỆN TẠO HÌNH BỀ MẶT KHI GIA CÔNG Xác định điểm đặc biệt N N N N Các điểm đặc biệt prôfin chi tiết (điểm nhọn, điểm giới hạn, điểm đổi hướng) điểm véc tơ pháp tuyến đổi hướng Tại điểm thường không tạo hình → Cần xác định điểm đặc biệt Nếu đường cong cho theo phương trình F(x,y) = → Tọa độ điểm đặc biệt xác định hệ phương trình: F ( x, y ) F ( x, y ) 0 x F ( x, y ) 0 y Nếu đường cong cho theo phương trình tham số x=f1(t) ; y=f2(t) → Tọa độ điểm đặc biệt xác định hệ phương trình: x f (t ) y f (t ) x 0 t y 0 t CHƯƠNG CÁC ĐIỀU KIỆN TẠO HÌNH BỀ MẶT KHI GIA CƠNG Ví dụ: Cho phương trình đường cong thân khai theo dạng tham số: x R sin R. cos y R cos R. sin (*) Với R bán kính vịng trịn sở - thơng số ứng với góc thân khai Điểm đặc biệt M0 đường cong xác định sau: x R cos R cos R. sin y R sin R sin R. cos 0 (**) Giải (**) ta có = Thay vào (*) tìm điểm đặc biệt MO có tọa độ: x 0 y R CHƯƠNG CÁC ĐIỀU KIỆN TẠO HÌNH BỀ MẶT KHI GIA CƠNG Đường cong chuyển tiếp Trong thực tế bề mặt chi tiết thường bao gồm nhiều phần liên tiếp (ví dụ trục then hoa: mặt trụ trịn xoay đỉnh, chân răng; mặt phẳng cạnh bên răng) Do mặt khởi thuỷ dụng cụ tập hợp phần bề mặt tiếp xúc với bề mặt tương ứng chi tiết Các phần bề mặt dụng cụ nối tiếp nhau, cách khoảng tiếp xúc Nếu bề mặt thành phần bề mặt khởi thuỷ dụng cụ nối tiếp gián đoạn cách khoảng, thiết kế dụng cụ thực trọn vẹn Lúc bề mặt chi tiết gia cơng vẽ khơng có bề mặt chuyển tiếp vùng biên Trong trường hợp phần lân cận bề mặt khởi thuỷ dụng cụ cắt lưỡi cắt khơng thể tồn đầy đủ Do chi tiết không gia công hết phần tương ứng dụng cụ, có nghĩa vùng lân cận đoạn chi tiết tiếp giáp tạo thành bề mặt chuyển tiếp Bề mặt chuyển tiếp hình thành đường giới hạn giao tuyến phần bề mặt liền chuyển động tương phơi VD: Đường cong chuyển tiếp chân then hoa gia công dao phay lăn trục then hoa C4 C5 e rc4 B4 I B5 e4 3 a4 e r 4 Ri x y"d=yc5 yc4=h'd CHƯƠNG CÁC ĐIỀU KIỆN TẠO HÌNH BỀ MẶT KHI GIA CƠNG xc4 xe4 E P C3 e5 Ri5 O1 Theo sơ đồ tạo hình gia cơng trục then hoa dao phay lăn trục then hoa, vịng trịn tâm tích r chi tiết lăn khơng trượt đường thẳng tâm tích dao Điểm e4 tìm giao điểm lưỡi cắt bên (cắt cạnh bên) lưỡi cắt đỉnh cắt vòng tròn chân Ri Điểm e4 cắt cạnh bên trục then hoa thời điểm góc quay 4 điểm C4 tương ứng với điểm B4 cạnh bên Từ điểm B4 đến B5 gia công điểm e4 tạo nên đường cong chuyển tiếp B4-a4 (a4 vòng tròn chân Ri) Bán kính chi tiết ứng với điểm B4 – điểm giới hạn đường cong chuyển tiếp: Ri sin sin Ri Rb r sin 1 r 4 r CHƯƠNG CÁC ĐIỀU KIỆN TẠO HÌNH BỀ MẶT KHI GIA CƠNG BÀI TẬP: Xác định đường kính lớn đá mài hình cơn/ hình trụ mài mặt trước dao chuốt để không xảy cắt lẹm R ma x r ...CHƯƠNG CÁC ĐIỀU KIỆN TẠO HÌNH BỀ MẶT KHI GIA CƠNG I Điều kiện cần tạo hình bề mặt dụng cụ căt Với bề mặt chi tiết C cần tạo hình, chuyển động tao hình chọn để tạo thành bề mặt... góc N V CHƯƠNG CÁC ĐIỀU KIỆN TẠO HÌNH BỀ MẶT KHI GIA CƠNG II Điều kiện đủ tạo hình bề mặt dụng cụ căt Điều kiện đủ tạo hình bề mặt dụng cụ căt điều kiện tạo hình không để xảy cắt lẹm không... không tồn tai đường bao CHƯƠNG CÁC ĐIỀU KIỆN TẠO HÌNH BỀ MẶT KHI GIA CƠNG Ví dụ 2: Khảo sát điều kiện cần cho trường hợp tạo hình mặt phẳng C dụng cụ với chuyển động tạo hình chuyển động quay xung