Thiết kế dao phay định hình hớt lưng

Trong đồ án môn học này em được làm quen với quy trình tính toán, thiết kế một sốdụng cụ cắt điển hình, đó là dao tiện định hình lăng trụ, dao phay lăn răng và dao phayđịnh hình hớt lưng

LỜI MỞ ĐẦU 2

CHƯƠNG I: THIẾT KẾ DAO TIỆN ĐỊNH HÌNH 3

I Phân tích chi tiết, chọn loại dao gia công 3

II Chọn điểm cơ sở 3

III Chọn thông số hình học của dao 4

IV Sơ đồ và công thức tính toán 4

V Chọn sơ đồ kết cấu dao 7

VI Kích thước phần profin dụng cụ 8

VII Điều kiện kỹ thuật : 9

CHƯƠNG II: THIẾT KẾ DAO PHAY LĂN RĂNG 10

I Chọn dao phay lăn răng 10

II Tính toán thông số kết cấu dao 10

III Điều kiện kỹ thuật 13

CHƯƠNG III:THIẾT KẾ DAO PHAY ĐỊNH HÌNH HỚT LƯNG 14

I Phân tích chi tiết, chọn loại dao gia công: 14

II Chọn điểm cơ sở: 15

III Chọn thông số hình học của dao: 15

IV Tính toán profin dao trong tiết diện chiều trục: 16

V Yêu cầu kĩ thuật và kích thước kết cấu của dao: 24

TÀI LIỆU THAM KHẢO 25

LỜI MỞ ĐẦU

Trong nền cơ khí hiện đại nói chung, cũng như ngành cơ khí chế tạo máy nói riêng,việc thiết kế, chế tạo dụng cụ cắt đóng một vai trò rất quan trọng Dụng cụ cắt trực tiếptham gia vào quá trình gia công cắt gọt, tạo nên chất lượng của sản phẩm Vì vậy, việctính toán thiết kế dụng cụ cắt phải tuân theo những quy trình cũng như yêu cầu nhất định,

và luôn là một nhiệm vụ không dễ dàng đặt ra với người kỹ sư

Trong đồ án môn học này em được làm quen với quy trình tính toán, thiết kế một sốdụng cụ cắt điển hình, đó là dao tiện định hình lăng trụ, dao phay lăn răng và dao phayđịnh hình hớt lưng Với sự giúp đỡ của bộ môn Gia công vật liệu và Dụng cụ côngnghiệp, đặc biệt là dưới sự hướng dẫn của thầy Bành Tiến Long, em đã hoàn thành việcthiết kế các dụng cụ cắt đã kể trên

Lĩnh vực thiết kế dụng cụ cắt là một lĩnh vực khó, trong khi kiến thức của em cònthiếu sót rất nhiều, nên em rất mong nhận được sự chỉ bảo của thầy cô về những sai sótmắc phải trong quá trình thực hiện tính toán và thiết kế

Em xin chân thành cảm ơn thầy cô

Sinh viên

Vũ Văn Phương Nam

CHƯƠNG I: THIẾT KẾ DAO TIỆN ĐỊNH HÌNH

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

Vật liệu gia công: Thép 45

I Phân tích chi tiết, chọn loại dao gia công

- So với dao tiện đơn, dao tiện định hình đảm bảo độ đồng nhất profin chi tiết trong quá trình gia công, năng suất cao, tuổi thọ dao lớn, số lượng phế phẩm ít, mài sắc đơn giản

- Chi tiết có dạng mặt trụ tròn xoay trên đó bao gồm các mặt côn và các mặt trụ, profin chi tiết không quá đặc biệt, cho nên ta chọn dao tiện định hình lăng trụ chế

dễ dàng hơn và gia công chi tiết có độ chính xác cao hơn Dao tiện định hình lăng trụ có độ cứng vững cao hơn dao hình tròn đồng thời có thể khắc phục được sai số loại 2 còn sai số loại 1 có thể khắc phục được Dao được gá thẳng

- Vật liệu chế tạo chi tiết: Thép C45 có σ b = 750 ( Mpa), phôi thanh thép tròn ∅ 50

( có phần chuẩn bị cắt đứt )

II Chọn điểm cơ sở

Để thuận tiện cho việc tính toán ta chọn điểm cơ sở theo nguyên tắc: điểm cơ sỏ là điểm nằm ngang tâm chi tiết và xa chuẩn kẹp nhất( hoặc gần tâm chi tiết nhất) Vậy ta chọn điểm cơ sở là điểm 1 là điểm cơ sở cách tâm 1 khoảng:

Với vật liệu gia công là phôi thanh thép tròn C45 có σ b = 750 ( Mpa )

Tra bảng 3.1 ( sách Hướng dẫn thiết kế dụng cụ cắt kim loại ) ta chọn:

+ góc trước22

+ góc sau   12

IV Sơ đồ và công thức tính toán

Xét điểm i bất kì trên profin chi tiết ta có điểm i’ tương ứng trên profin dao Gọi chiều cao của profin của dao tại điểm i’ là hi theo hình vẽ:

A = r1sinγγ=r i sin γ i => γ i=arcsin(r1

 Chiều cao profin dao trung tiết diện vuông góc với mặt sau h i

V Chọn sơ đồ kết cấu dao

Chiều sâu cắt lớn nhất của chi tiết gia công:

t max=d max−d minγ

50−31

2 =9,5(mm)Trong đó: d max là bán kính lớn nhất của chi tiết gia công

d minγ là đường kính nhỏ nhất của chi tiết gia công

Tra bảng 3.2 – Kích thước kết cấu dao tiện định hình hình lăng trụ trong sách “ Hướng dẫn thiết kế dụng cụ cắt kim loại “ , ta có kích thước cơ bản của dao tiện định hình hình lăng trụ:

t max B H E A F r d L = M

VI Kích thước phần profin dụng cụ

- Phần phụ profin của dụng cụ dùng để vát mép và chuẩn bị cho nguyên công cắt đứt ra khỏi phôi có kích thước như hình vẽ:

- Chiều rộng dao tiện định hình dọc theo trục của chi tiết gia công theo công thức:

L p=l g+a+b+g +b1

Với: + L g: chiều dài đoạn lưỡi cắt chính L = 35 mm

+ a, b : Chiều dài đoạn lưỡi cắt phụ nhằm tăng bền cho lưỡi cắt: a = b = 2 mm

+ g : chiều dài đoạn lưỡi cắt phụ để chuẩn bị cắt đứt, lấy g = 6 mm

+ b1: chiều dài đợn vượt quá lấy b1 = 0.5 ÷ 1 mm Chọn b1=1 ( mm )

+ t : chiếu cao đoạn lưỡi cắt phụ để chuẩn bị cắt đứt

Lấy t ≤ t max = 9,5 mm ⟹ chọn t = 8 mm

+ φ : góc nghiêng của đoạn lưỡi cắt đứt, lấy φ = 15°

Thay số : L p=l g+a+b+ g +b1= 35+2+2+6+1= 46(mm)

Điều kiện kỹ thuật của dao

- Vật liệu phần cắt và phân thân dao : Thép gió P18

- Độ cứng sau khi nhiệt luyện : Phần cắt 62 ÷ 65 HRC

Bản vẽ thiết kế :

CHƯƠNG II: THIẾT KẾ DAO PHAY LĂN RĂNG

Yêu cầu: Thiết kế dao phay lăn răng có modun m =1,5 mm; α= 20°

Vật liệu gia công: Thép 40XH b = 950 N mm2

I Chọn dao phay lăn răng

Dao phay lăn răng dùng để gia công bánh răng hình trụ răng thẳng hoặc răng

nghiêng, được phân thành 2 loại: dao phay lăn răng thô và tinh

Ta chọn dao phay gia công tinh bánh răng, dao có các đặc tính như sau:

 Dao phay lăn răng tinh để cắt bánh răng thường được chế tạo có 1 đầu mối

 Vật liệu chế tạo từ thép gió P18

 Cấp chính xác chế tạo: ta chọn cấp chính xác A

 Chọn trục vít cơ sở để chế tạo dao: chọn trục vít Acsimet

Đặc điểm trục vít Acsimét: là trục vít mà mặt ren là mặt xoắn ốc Acsimet Mặt xoắn

ốc này là quỹ tích chuyển động của một đường thẳng luôn luôn dựa trên một đường xoắn

ốc trụ tròn và giao nhau với trục của hình trụ một góc không đổi Trục vít Acsimet có cạnh răng thẳng trong mặt cắt dọc chứa đường tâm trục vít Giao tuyến của mặt ren với mặt cắt ngang (vuông góc với trục) là đường xoắn ốc Acsimet

 Ưu điểm của dao: đơn giản trong chế tạo, chiều cao profin không đổi khi mài lại ở mặt trước, góc sau thay đổi không đáng kể

II Tính toán thông số kết cấu dao

Dao phay lăn răng có m = 1,5 mm nằm trong khoảng môđun m = 1 ÷ 20 mm được tiêu chuẩn hóa các bộ phận kết cấu của nó và được xác định theo các công thức ở bảng 8.1 và 8.2 sách hướng dẫn thiết kế dụng cụ cắt kim loại

- Bước theo phương pháp tuyến:

- Chiều dày răng ở tiết diện pháp tuyến:

Trong đó f là hệ số chiều cao đầu răng, lấy f= 1

- Chiều cao chân răng:

- Đường kính vòng tròn đỉnh răng của dao phay lăn:

Tra bảng 8.2[153] với m = 1,5 ta được D e=55 mm

e

D K

- Lượng hớt lưng lần 2(với dao có mài) :

- Bước của răng vít lý thuyết :

- Chiều cao răng:

- Đường kính đoạn lỗ không lắp ghép:

d1=1,05 d =1,05.22 = 23,1; chọn d1=24 (mm)

- Đường kính của gờ:

D g=D e−2 H−(1 ÷2 )=55−2.9−(1÷ 2)= 35 (mm)

- Chiều dài của gờ:

Xác định góc profin trong tiết diện chiều trục:

cotgα o=¿cotgα nγ.cosτ = cotg 20° Cos1°43' = 2,7462 cotg α t=¿ cotgα o + KZ T =¿2,7462 + 53683.13 = 2,7535 => α t=19°57'

cotg α p=¿ cotgα o - KZ T =¿2,7462 - 53683.13 = 2,7389 => α p=20°3'

III Điều kiện kỹ thuật của dao

1 Vật liệu: P18

2 Độ cứng sau tôi: HRC 62 ÷ 65

3 Dung sai của dao phay lăn răng cấp chính xác A lấy theo bảng 8.4 và 8.5:

- Sai lệch giới hạn bước răng theo phương pháp tuyến  0,010 mm

- Sai số tích lũy giới hạn trên độ dài 3 bước răng ±0,015 mm

- Độ đảo hướng kính theo đường kính ngoài trong giới hạn 1 vòng tròn:

- Sai số tích lũy lớn nhất của bước vòng của rãnh xoắn : 0,035 (mm)

- Sai lệch giới hạn khoảng cách từ đỉnh phân bố dọc rãnh thoát phoi đến trục

dao phay: 0,015 mm

- Độ đảo hướng kính vòng gờ: 0,02 mm

- Độ đảo mặt đầu của gờ: 0,01 mm

- Sai lệch của góc cắt: −20 ' ;+40 '

- Sai lệch chiều dài răng: + 0,30 mm

- Sai lệch chiều dày răng: ± 0,020 mm

4 Độ bóng các bề mặt:

- Mặt trước lỗ gá dao và mặt tựa không thấp hơn R a=0,32(μmm)

- Bề mặt sau hớt lưng không mài thì không thấp hơn R a=2,5 (μmm)

- Bề mặt sau có mài không thấp hơn R z=0,63 ( μmm)

Nhãn hiệu dao: P18; m = 1,5 ; α = 20˚; CXC: A ;  = 1˚43’ ĐHBKHN.

CHƯƠNG III:THIẾT KẾ DAO PHAY ĐỊNH HÌNH HỚT LƯNG

Yêu cầu: Thiết kế dao phay định hình có 0 để gia công vật liệu bằng thép 45 có

2

600 N/mm

b

 

Với profin chi tiết như hình vẽ:

I Phân tích chi tiết, chọn loại dao gia công:

- Chi tiết gia công có dạng rãnh, profin phức tạp gồm các đường thẳng và cung tròn

- Dao phay hớt lưng đảm bảo được lượng profin lưỡi cắt không đổi và đồng nhất trong quá trình sử dụng khi mài sắc lại theo mặt trước, tính vạn năng cao, năng suất cao, không yêu cầu gá đặt phức tạp, không đòi hỏi thợ bậc cao Do đó, dao phay hớt lưng chủ yếu được sử dụng để gia công các bề mặt định hình

- Chi tiết không yêu cầu độ chính xác cao, do đó chỉ cần hớt lưng một lần

- Để giảm nhẹ lực cắt, chọn góc trước  0

- Chiều cao ở những điểm mút của profin khác nhau ít, hơn nữa, chế tao rãnh đáy thẳng (đáy rãnh làm song song với trục) dễ dàng hơn rãnh vát (đáy rãnh làm nghiêng với trục dao)

Từ đó, ta chọn dao phay định hình có góc trước  0 , hớt lưng một lần, đáy rãnh thẳng để gia công chi tiết.

- Ta thấy profin chi tiết có 1 đoạn cung tròn, do đó profin dao cũng có 1 đoạn cung tròn tương ứng Nếu tính toán chính xác thì số lượng điểm tính toán sẽ lớn vì thế

sẽ rất phức tạp, để đơn giản cho việc tính toán ta sẽ chia cung tròn thành 6 phần vàtính toán chiều cao profin dao tại 7 điểm tương ứng

II Chọn điểm cơ sở:

Đối với dao phay định hình, càng gần tâm góc  sau càng tăng, do đó để đảm

bảo góc sau tại các điểm trên lưỡi cắt không quá nhỏ, điểm cơ sở khi thiết kế dao phay

định hình thường được chọn trùng với các điểm trên chi tiết nằm xa tâm dao nhất (các điểm có chiều cao profin lớn nhất)

III Chọn thông số hình học của dao:

Với vật liệu gia công là thép 45, có  b 600 N/mm2 , theo bảng 4.2, ta có:

+ Đường kính đỉnh dao D = 110 mm

+ Lượng hớt lưng K = 6 mm

+ Số răng Z = 10

IV Tính toán profin dao trong tiết diện chiều trục:

Profin chi tiết được biểu diễn bởi các điểm 1 , 2 , 3 , 4 , 5     

Xét điểm i trên chi tiết, để gia công được điểm này thì phải có điểm i’ tương ứng trên profin dao Xác định điểm i’ như sau:

+ Từ điểm i trên profin chi tiết ta dóng ngang sang phía dao cắt đường O T d tại

điểm E Lấy O d làm tâm, quay cung tròn bán kính O E d cắt vết mặt trước tại F

+ Vẽ đường cong hớt lưng acsimet cắt O T d tại G Từ G kẻ đường thẳng vuông

góc với O T d ta được điểm i’, điểm này nằm trên profin dao dùng để gia công điểm i trên

profin chi tiết

Để thiết kế dao phay định hình có  0 cần phải tính chiều cao profin dao củatất cả các điểm tương ứng với các điểm trên profin chi tiết Từ sơ đồ tính ta có:

i d

 Tính chiều cao profin dao trong tiết diện chiều trục của dao:

+ Điểm 1: θ1= arcsin (R d sinγγ

R d−h c2 ) –γ = arcsin(55 sin1055−0 °)−10°= 0

Kx8=¿ KZ

360° θ8= 6.10

360° 1,9978°= 0,3330 (mm)

h8d = h8c−K x8=9,0557−0,3330=¿ 8,7227 (mm)

+ Điểm 9:θ9= arcsin (R d sinγγ

Kx10=¿ KZ

360° θ10= 6.10

360° 2,4903°= 0,4151 (mm)

h10d = h10c−K x10=10,8400−0,4151=¿ 10,4249 (mm)

Chiều cao profin dao trong tiết diện chiều trục h : d i

 Tính chiều cao profin dao trong tiết diện trùng với mặt trước

Chiều cao profin dao trong tiết diện trùng mặt trước được dùng để kiểm tra dao sau khi chế tạo có đạt yêu cầu hay không Từ sơ đồ tính, với điểm i bất kì, công thức tínhchiều cao profin dao trong tiết diện trùng mặt trước:

h6dt= r6.sin θ6

sinγγ = (Rd−hc

6) sin θ6

sin 10° = 8,2668 (mm) + Điểm 7:

h7dt= r7.sin θ7

sinγγ = (Rd−hc

7) sin θ7

sin 10° = 8,6291 (mm) + Điểm 8:

h8dt= r8.sin θ8

sinγγ = (R d−h c8) sin θ8

sin10° = 9,2237 (mm) + Điểm 9:

Chiều cao profin dao trong tiết diện trùng với mặt trước h : dt i

Bảng kết quả tính toán

Chiều cao profin trong tiết diện chiều trục h và trong tiết diện trùng mặt trước d i i

dt h

V Điều kiện kỹ thuật của dao

Kích thước kết cấu dao tra theo bảng 4.11, ứng với chiều cao lớn nhất của profin chi tiết hcmax = 15mm , ta có kích thước kết cấu của dao như sau:

- Đường kính lớn nhất của dao: D = 110 mm

- Đường kính lỗ định vị dao d = 32 mm

- Đường kính phần không lắp ghép d1 = 34 mm

- Số răng Z = 10

- Lượng hớt lưng K = 6 mm

- Hình dáng đáy rãnh thoát phoi H = 23 mm

- Bán kính góc lượn ở đáy rãnh thoát phoi r = 2 mm

- Độ đảo hướng tâm của mặt trước ≤ 0,06 mm

- Độ đảo hướng kính của các lưỡi cắt ≤ 0,03 mm

- Kí hiệu dao :

DPĐHHL - N03 – γ = 10 – D = 110 – d = 32 – B = 21- P18 – ĐHBKH

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Hướng Dẫn Thiết Kế Dụng Cụ Cắt (2011) – TS Nguyễn Thị Phương Giang, PGS TS Trần Thế Lục, TS Lê Thanh Sơn - Nhà xuất bản Giáo Dục

2 Dung Sai Lắp Ghép - PGS.TS Ninh Đức Tốn - Nhà xuất bản Khoa Học Kỹ Thuật

3 Thiết Kế Dụng Cụ Công Nghiệp – GS TSKH Bành Tiến Long, PGS TS Trần Thế Lục, PGS TS Trần Sĩ Túy - Nhà xuất bản Khoa Học Kỹ Thuật

4 Sổ Tay Công Nghệ Chế Tạo Máy – GS TS Nguyễn Đắc Lộc, PGS TS Lế Văn Tiến, PGS TS Ninh Đức Tốn, PGS TS Trần Xuân Việt - Nhà xuất bản Khoa Học Kỹ Thuật